JP5218886B2 - Double-side polishing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、基板と研磨部材とを相対移動させて当接させ、当接部に研磨剤を供給しながら研磨加工する研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus that relatively moves a substrate and a polishing member to contact each other and performs polishing while supplying an abrasive to the contact portion.
上記のような研磨装置の代表例としてCMP装置と称される研磨装置がある。CMP装置は、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)により基板表面を超精密に研磨加工する技術として、ガラス基板やシリコン基板、半導体ウェーハなどの基板の研磨加工に広く利用されている。従来では、基板保持具に保持された基板と研磨パッドが装着された研磨ヘッドとが偏芯状態の対向姿勢で設けられており、これらを相対回転させて当接させ、基板と研磨パッドとの当接部に加工対象(シリコン基板、ウェーハ基板における層間絶縁膜や金属膜等)に応じたスラリー(Slurry)を供給して、研磨パッドと基板表面との間でスラリーによる化学的・機械的な研磨作用を起こさせて、基板表面を平坦に研磨加工する研磨装置が知られている。
A typical example of such a polishing apparatus is a polishing apparatus called a CMP apparatus. A CMP apparatus is widely used for polishing a substrate such as a glass substrate, a silicon substrate, or a semiconductor wafer as a technique for polishing a substrate surface with high precision by chemical mechanical polishing (CMP). Conventionally, a substrate held by a substrate holder and a polishing head on which a polishing pad is mounted are provided in an opposed posture in an eccentric state. A slurry (Slurry) according to the object to be processed (silicon substrate, interlayer insulating film or metal film on the wafer substrate, etc.) is supplied to the contact part, and the chemical / mechanical by the slurry between the polishing pad and the
また、上記のような回転式の研磨装置以外に、基板保持具に保持された基板と研磨部材(研磨パッドもしくはラップ定盤)とが対向姿勢で設けられており、基板表面と研磨部材の研磨面との当接部にスラリー(研磨剤)を供給しながら、基板と研磨部材とを基板表面に沿った方向にそれぞれ直線運動させて当接させ、基板表面を平坦に研磨加工する非回転式の研磨装置が知られている。このような非回転式の研磨装置を開示する公知文献として特許文献1および特許文献2に記載のものがある。
In addition to the rotary polishing apparatus as described above, the substrate held by the substrate holder and the polishing member (polishing pad or lapping platen) are provided in an opposing posture, and the substrate surface and the polishing member are polished. A non-rotating type that polishes the substrate surface flatly by supplying the slurry (abrasive) to the contact portion with the surface while bringing the substrate and the polishing member into linear contact with each other in the direction along the substrate surface. A polishing apparatus is known. Known documents disclosing such a non-rotating type polishing apparatus include those described in Patent Document 1 and
ところで、このような研磨装置に求められる重要な性能として、研磨領域における研磨レート(単位時間当たりの研磨量)の均一性がある。この研磨レートの均一性を良くするためには、Prestonの法則から、研磨領域内の各点における研磨圧が均一であるとすると、研磨領域内の各点における研磨部材(研磨パッドもしくはラップ定盤)の相対速度を均一にする必要がある。これを満足するために、回転式の研磨装置では、研磨パッドおよび基板の各回転速度を略同一にする必要があることが知られている。この条件を満足させると、基板表面(研磨領域)内の各点における研磨パッドの相対速度は、研磨パッドの半径と基板の半径との差に比例するようになり、これは一般に相対速度を高めるためには基板の半径と比べて十分に大きい半径を有する研磨パッドを用いる必要があることを意味し、その結果、研磨装置自体が大きくなるという課題があった。また、角形状の基板を研磨加工する場合、従来の回転式の研磨装置では、四角コーナー部に面崩れが発生しやすいという問題があった。 By the way, as an important performance required for such a polishing apparatus, there is uniformity of a polishing rate (polishing amount per unit time) in a polishing region. In order to improve the uniformity of the polishing rate, it is assumed that the polishing pressure at each point in the polishing region is uniform according to Preston's law. ) Needs to have a uniform relative speed. In order to satisfy this, it is known that the rotational speed of the polishing pad and the substrate must be substantially the same in the rotary polishing apparatus. When this condition is satisfied, the relative velocity of the polishing pad at each point in the substrate surface (polishing region) becomes proportional to the difference between the radius of the polishing pad and the radius of the substrate, which generally increases the relative velocity. This means that it is necessary to use a polishing pad having a sufficiently large radius compared to the radius of the substrate. As a result, there has been a problem that the polishing apparatus itself becomes large. In addition, when a square substrate is polished, the conventional rotary polishing apparatus has a problem that surface collapse is likely to occur at the square corner portion.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、研磨領域における研磨レートの均一性、すなわち研磨プロフィールの平坦性(基板表面の平面度)の向上と、研磨装置自体の小型化とを両立することができる両面研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and improves the uniformity of the polishing rate in the polishing region, that is, the flatness of the polishing profile (flatness of the substrate surface) and the miniaturization of the polishing apparatus itself. An object of the present invention is to provide a double-side polishing apparatus capable of achieving both of the above.
上記の目的を達成するため、本発明に係る両面研磨装置は、基板の周囲を囲んで保持する基板キャリア部材と、前記基板キャリア部材に保持された前記基板の上下面に対向して配設された上下一対の上側研磨部材および下側研磨部材と、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材を前記基板の上下面に沿って互いに反対方向に直線揺動させるとともに、前記基板キャリア部材を前記上側研磨部材および前記下側研磨部材の直線揺動方向と略直交する方向に直線揺動させる揺動機構と、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤供給孔を介して、前記基板と前記上側研磨部材とが対向当接する上側当接部および前記基板と前記下側研磨部材とが対向当接する下側当接部に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤排出孔を介して、前記上側当接部および前記下側当接部に介在する前記研磨剤を排出する研磨剤排出機構とを備え、前記研磨剤供給機構により前記研磨剤供給孔を介して前記研磨剤の供給制御を行うとともに前記研磨剤排出機構により前記研磨剤排出孔を介して前記研磨剤の排出制御を行って、前記上側当接部および前記下側当接部における前記研磨剤の介在量を局所的に調整可能に構成される。 In order to achieve the above object, a double-side polishing apparatus according to the present invention is disposed so as to face and hold a substrate carrier member that surrounds and holds the periphery of a substrate, and the upper and lower surfaces of the substrate held by the substrate carrier member. upper and lower pair of upper polishing member and a lower abrasive member, causes a linear oscillating in opposite directions along the upper and lower surfaces of the upper abrasive member and said lower abrasive member said substrate, said upper and said substrate carrier member A swing mechanism for linearly swinging the polishing member and the lower polishing member in a direction substantially perpendicular to the linear swing direction of the polishing member and the lower polishing member, and the upper and lower surfaces of the substrate facing the upper polishing member and the lower polishing member, respectively. through the formed plurality of slurry supply holes, Ken the lower abutment between the substrate and the upper polishing member and the upper contact portion and the substrate contact face contact with the said lower polishing member is in contact with opposing those Agent through a polishing agent supply mechanism for supplying, said upper polishing member and a plurality of abrasive discharge holes top and bottom surfaces and formed so that each of opposing the substrate to the lower polishing member, said upper abutment And an abrasive discharge mechanism for discharging the abrasive intervening in the lower contact portion, and the supply of the abrasive is controlled through the abrasive supply hole by the abrasive supply mechanism and the abrasive The discharge mechanism controls discharge of the abrasive through the abrasive discharge hole by a discharge mechanism so that the amount of the abrasive in the upper contact portion and the lower contact portion can be locally adjusted. .
上記両面研磨装置において、前記研磨剤供給機構および前記研磨剤排出機構は、前記基板の上下面の状態に応じて前記研磨剤の供給および排出制御を行って前記上側当接部および前記下側当接部における前記研磨剤の介在量を局所的に調整するように構成されることが好ましい。 In the double-side polishing apparatus, the polishing agent supply mechanism and the polishing agent discharge mechanism perform supply and discharge control of the polishing agent according to the state of the upper and lower surfaces of the substrate to perform the upper contact portion and the lower side contact. It is preferable that the amount of the abrasive interposed at the contact portion is locally adjusted .
上記両面研磨装置において、前記基板キャリア部材は、前記基板と同様の厚さ及び少なくとも上下の表面が前記基板の上下面と同様の材質で形成され、前記基板の上下面と前記基板キャリア部材の上下面とが略一致するように前記基板を保持するように構成されることが好ましい。 In the double-side polishing apparatus, the substrate carrier member is formed with the same thickness as the substrate and at least the upper and lower surfaces with the same material as the upper and lower surfaces of the substrate, and the upper and lower surfaces of the substrate and the substrate carrier member are It is preferable to hold the substrate so that the lower surface substantially coincides with the lower surface.
上記両面研磨装置において、前記基板キャリア部材は、前記基板の厚みに合わせて厚み調整が可能に構成されることが好ましい。そこで例えば、前記基板キャリア部材は、前記基板を嵌合保持する嵌合孔を有した複数の薄板枠部材を重ねて構成され、前記薄板枠部材の数を増減させることにより前記基板の厚みに応じて前記基板キャリア部材の厚み調整が可能に構成されることが好ましい。
In the double-side polishing apparatus, it is preferable that the substrate carrier member is configured to be adjustable in thickness according to the thickness of the substrate. Therefore, for example, the substrate carrier member is formed by stacking a plurality of thin plate frame members having fitting holes for fitting and holding the substrate, and the number of the thin plate frame members is increased or decreased according to the thickness of the substrate. It is preferable that the thickness of the substrate carrier member can be adjusted.
上記両面研磨装置において、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材とドレッサーが装着されたドレス工具とを互いに略直交する方向に直線揺動させて、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材と前記ドレッサーとを当接させ、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材の表面をドレッシングするドレス機構を備えて構成することが好ましい。 In the double-side polishing apparatus, the upper polishing member, the lower polishing member, and the dressing tool on which a dresser is attached are linearly swung in directions substantially orthogonal to each other, so that the upper polishing member, the lower polishing member, and the It is preferable to provide a dressing mechanism that contacts a dresser and dresses the surfaces of the upper polishing member and the lower polishing member.
本発明に係る両面研磨装置によれば、研磨剤供給機構により上側当接部および下側当接部に研磨剤を介在させた状態で、揺動機構により上側研磨部材と下側研磨部材とを互いに反対方向に直線揺動させるとともに、基板キャリア部材を上側研磨部材および下側研磨部材の直線揺動方向と略直交する方向に直線揺動させ、基板キャリア部材に保持された基板の上下面を研磨加工する。このため、基板の上下面における上側研磨部材および下側研磨部材の相対速度を均一にすることができ、これにより研磨レートの均一性すなわち研磨プロフィールの平坦性の向上を図ることができる。また、基板と研磨部材との相対速度を高めるために基板の半径と比べて十分に大きい半径を有する研磨部材を用いる回転式の研磨装置と比して装置自体を小型化することができる。 According to the double-side polishing apparatus of the present invention, the upper polishing member and the lower polishing member are moved by the swing mechanism while the abrasive is interposed between the upper contact portion and the lower contact portion by the abrasive supply mechanism. The substrate carrier member is linearly oscillated in directions opposite to each other, and the substrate carrier member is linearly oscillated in a direction substantially orthogonal to the linear oscillation direction of the upper polishing member and the lower polishing member, so that the upper and lower surfaces of the substrate held by the substrate carrier member are Polishing. For this reason, the relative speeds of the upper polishing member and the lower polishing member on the upper and lower surfaces of the substrate can be made uniform, whereby the uniformity of the polishing rate, that is, the flatness of the polishing profile can be improved. Further, the apparatus itself can be reduced in size as compared with a rotary polishing apparatus that uses a polishing member having a radius sufficiently larger than the radius of the substrate in order to increase the relative speed between the substrate and the polishing member.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した両面研磨装置の概略構成を図1および図2に示している。この両面研磨装置1は、被研磨部材である基板10を保持する基板保持機構2と、基板10の表面(上下面)を研磨加工する基板研磨機構3と、基板10の上下面の状態に応じて研磨剤の介在量を調整する研磨剤給排ユニット4と、上ラップ定盤31aおよび下ラップ定盤31bの研磨面をドレッシングするドレス機構5と、基板保持機構2、基板研磨機構3、研磨剤給排ユニット4およびドレス機構5を含む装置全体の作動を制御するコントロールユニット6とを備えて構成される。なお、説明の便宜上、図1および図2中に付記する上、前および左と書いた矢印の方向を以下の説明において、上方、前方、左方とする。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A schematic configuration of a double-side polishing apparatus to which the present invention is applied is shown in FIGS. The double-side polishing apparatus 1 includes a
基板保持機構2は、角形状のガラス基板等の基板10の周囲を囲んで保持する基板キャリア21と、基板キャリア21を前後方向に直線揺動させるキャリア揺動機構25とを備え、基板キャリア21によって基板10の周側面を当接保持させ、キャリア揺動機構25により基板キャリア21とともに基板10を前後方向(Y軸方向)に直線揺動(以下、Y軸直線揺動という)させるように構成される。
The
基板キャリア21は、図3に示すように、中央部に基板10を嵌合保持する嵌合孔22を有し、基板10の被研磨面である上下面の前後左右幅よりも幾分大きな平板枠状に形成される。また、基板キャリア21は、中央部に嵌合孔22を有した複数の薄板枠部材21a〜21cを上下方向に重ねて(シーム状に)形成され、嵌合孔22に嵌合保持される基板10の厚みに応じてこの薄板枠部材を増減させて厚さ調整が可能になっている。基板キャリア21の上下の最表層、すなわち薄板枠部材21a,21cは、基板10と同一の材質で形成され、且つ研磨加工時に推測される研磨量(上下方向の除去量)よりも幾分厚く形成される。最表層の薄板枠部材21a,21cに挟まれて設けられる複数の薄板枠部材21b,…は、特に材質の制限はなく、基板キャリア21の厚さ調整にはこの薄枠部材21b,…の数を増減させて行う。なお、バネや空気加圧等の内部構造体を有して厚み調整を可能に基板キャリア21を構成してもよい。
As shown in FIG. 3, the
基板キャリア21に保持される基板10は、基板キャリア21の上下面(薄板枠部材21aの上面および薄板枠部材21cの下面)と基板10の被研磨面である上下面との高さ位置を一致させた状態で、嵌合孔22内に嵌合保持される。
The
キャリア揺動機構25は、後述する下研磨ステージ35bを挟んで配設された左右の基台29の上面に前後方向に平行に延びて固定された左右一対のガイドレール26と、左右のガイドレール26にそれぞれ嵌合されて前後に移動自在なキャリア支持部材27と、キャリア支持部材27を前後方向(Y軸方向)に移動させるY軸駆動機構28とを備えて構成される。ガイドレール26は、直動ガイドあるいはリニアガイドとも称される直動軸受の支持レールが用いられ、左右のガイドレール26にそれぞれ嵌合されたキャリア支持部材27に基板キャリア21の左端部および右端部が固定され、これにより基板キャリア21が下研磨ステージ35b(下ラップ定盤31b)の上方を跨いだ状態で前後方向(Y軸方向)に移動自在に支持される。
The
Y軸駆動機構28は、公知の種々の駆動機構を用いることができるため、本明細書においては詳細図示を省略するが、例えば、基台29内にガイドレール26と平行に前後に延びて配設されたボールネジ及びこのボールネジを回転駆動するサーボモータと、ボールネジに嵌合保持されキャリア支持部材27に固定されたボールナットとにより構成することができる。Y軸駆動機構28は、その作動がコントロールユニット6によって制御され、キャリア支持部材27に固定された基板キャリア21とともに基板10をY軸直線揺動させる。
Since various known drive mechanisms can be used for the Y-
基板研磨機構3は、基板10を挟んで上下一対の研磨機構からなり、上下ラップ定盤31a,31bをそれぞれ支持する上研磨ステージ35aおよび下研磨ステージ35bと、上下研磨ステージ35a,35bに支持された上下ラップ定盤31a,31bを左右方向(X軸方向)にそれぞれ直線揺動(以下、X軸直線揺動という)させる上定盤揺動機構36aおよび下定盤揺動機構36bと、上下研磨ステージ35a,35bをそれぞれ昇降移動および水平移動させて上下ラップ定盤31a,31bを基板10の上下面または後述するドレス機構5と対向する位置に移動させる上ステージ移動機構30aおよび下ステージ移動機構30bとを備え、上下定盤揺動機構36a,36bにより上下ラップ定盤31a,31bをそれぞれ直線揺動させた状態で、上下ステージ移動機構30a,30bにより上下ラップ定盤31a,31bを基板10の上下面に当接させ、研磨剤給排ユニット4により基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの各当接部に研磨剤を介在させながら押接させて基板10の上下面を平坦に研磨加工するように構成される。
The
上下ラップ定盤31a,31bは、基盤10と対向する面に平面度の高い研磨面を有し、この研磨面には、図4に示すように、前後方向にほぼ等間隔で定盤溝32a,32bが多数形成され、研磨加工の際に研磨剤給排ユニット4から供給される研磨剤の拡散を促進させるようになっている。また、上下ラップ定盤31a,31bの内部には、上下貫通して基板10の上下面とそれぞれ対向する研磨剤供給孔33a,33bおよび研磨剤排出孔34a,34bが前後および左右方向(研磨面のほぼ全面)に交互に並んで複数形成されている。この研磨剤供給孔33a,33bには、後述する供給ライン42,42がそれぞれ接続されている。また、研磨剤排出孔34a,34bには、後述する排出ライン46,46がそれぞれ接続されている。なお、上下ラップ定盤31a,31bの研磨面は、基板10の被研磨面である上下面よりも2割程度大きな寸法に設定される。
The upper and lower
上下定盤揺動機構36a,36bは、上研磨ステージ35aの下面に左右方向に平行に延びて固定された前後一対の上X軸レール37aおよび下研磨ステージ35bの上面に左右方向に平行に延びて固定された前後一対の下X軸レール37bと、上下X軸レール37a,37bにそれぞれ嵌合されて左右に移動自在な定盤支持部材38a,38bと、上下定盤支持部材38a,38bを左右方向(X軸方向)にそれぞれ移動させる上下X軸駆動機構39a,39bとを備えて構成される。上下X軸レール37a,37bは、直動ガイドあるいはリニアガイドとも称される直動軸受の支持レールが用いられ、上下X軸レール37a,37bにそれぞれ嵌合された上下定盤支持部材38a,38bに上下ラップ定盤31a,31bがそれぞれ固定され、これにより上下ラップ定盤31a,31bが基板10の上下面とそれぞれ対向した状態で左右方向(X軸方向)に移動自在に支持される。
The upper and lower surface
上下X軸駆動機構39a,39bは、公知の種々の駆動機構を用いることができるため本明細書においては詳細図示を省略するが、Y軸駆動機構28と同様に、例えば、上下研磨ステージ35a,35b内に上下X軸レール37a,37bと平行に左右に延びて配設されたボールネジ及びこのボールネジを回転駆動するサーボモータと、ボールネジに嵌合保持され上下定盤支持部材38a,38bに固定されたボールナットとにより構成することができる。上下X軸駆動機構39a,39bは、その作動がコントロールユニット6によって制御され、上下定盤支持部材38a,38bに固定された上下ラップ定盤31a,31bをそれぞれX軸直線揺動させる。
As the vertical
なお、上下ステージ移動機構30a,30bには、エアバッグ式等の加圧機構が設けられており、上下ラップ定盤31a,31bを基板10の上下面にそれぞれ当接させた状態、または後述するドレッサー51a,51bに当接させた状態において、加圧室の圧力を制御することにより研磨圧力またはドレス圧力を制御可能になっている。
The upper and lower
研磨剤給排ユニット4は、加工対象に応じた種々の基板研磨用の研磨剤を貯留し、この研磨剤を基板研磨機構3に供給する研磨剤供給機構41と、研磨供給機構41から基板研磨機構3に吐出された研磨剤を上下ラップ定盤31a,31bに導く供給ライン42,42と、基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの各当接部に介在する研磨剤を排出する研磨剤排出機構45と、基板研磨機構3(上下ラップ定盤31a,31b)から排出された研磨剤を研磨剤排出機構45に導く排出ライン46,46とを備え、研磨剤供給機構41および研磨剤排出機構45により基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの各当接部における研磨剤の介在量を調整するように構成される。
The abrasive supply / discharge unit 4 stores various polishing agents for polishing the substrate according to the processing target, supplies the polishing agent to the
研磨剤供給機構41は、加工対象に応じた種々の基板研磨用の研磨剤を貯留する貯留部、貯留部から導かれる研磨剤を圧送する圧送ポンプ、圧送ポンプから吐出された研磨剤の供給流路を切り替える流路切り替え弁、研磨剤の供給量を制御する供給制御弁などが配設され、その作動がコントロールユニット6によって制御される。供給ライン42,42は、上下ステージ移動機構30a,30bの内部を通って上下ラップ定盤31a,31bに導かれ、上下ラップ定盤31a,31bの内部を上下貫通して形成された複数の研磨剤供給孔33a,33bに繋がっている。
The
研磨剤排出機構45は、基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの各当接部に介在する研磨剤を吸引する吸引ポンプ、吸引ポンプによって吸引される研磨剤の排出流路を切り替える流路切り替え弁、研磨剤の排出吸引量を制御する排出制御弁などが配設され、その作動がコントロールユニット6によって制御される。排出ライン46,46は、上下ラップ定盤31a,31bの内部を上下貫通して形成された複数の研磨剤排出孔34a,34bから延び、上下ステージ移動機構30a,30bの内部を通って研磨剤排出機構45につながっている。
The abrasive discharging
ドレス機構5は、図5に示すように、上下ステージ移動機構30a,30bにより移動した上下ラップ定盤31a,31bとそれぞれ対向する上ドレス機構50aおよび下ドレス機構50bから構成される。上下ドレス機構50a,50bは、定盤研削用の研削砥石などからなる上下ドレッサー51a,51bと、上下ドレッサー51a,51bを支持する上下ドレッサーステージ52a,52bと、上下ドレッサーステージ52a,52bに支持された上下ドレッサー51a,51bをY軸直線揺動させる上下ドレッサー揺動機構55a,55bとを備え、上下ドレッサー揺動機構55a,55bにより上下ドレッサー51a,51bを直線揺動させて上下ラップ定盤31a,31bに当接させ、上下ラップ定盤31a,31bの研磨面を平坦にドレッシングするように構成される。なお、ドレス機構5は、上下ステージ移動機構30a,30bにより移動した上下ラップ定盤31a,31bとそれぞれ対向するようにドレッサーステージを移動させる移動機構を有して一つのドレス機構から構成されてもよい。
As shown in FIG. 5, the
上下ドレッサー揺動機構55a,55bは、上述のキャリア揺動機構25や上下定盤揺動機構36a,36bと同様に、上下ドレッサーステージ52a,52bに前後方向に平行に延びて固定された左右一対のY軸レールと、このY軸レールにそれぞれ嵌合されて前後に移動自在なドレッサー支持部材と、このドレッサー支持部材を前後方向(Y軸方向)に移動させるY軸駆動機構とを備えて構成される。上下ドレッサー揺動機構55a,55bは、その作動がコントロールユニット6によって制御され、上下ドレッサー51a,51bをY軸直線揺動させる。
The upper and lower
コントローラユニット6は、キャリア揺動機構25、上下定盤揺動機構36a,36bおよび上下ドレッサー揺動機構55a,55bに設けられた各軸駆動機構をそれぞれ制御し、基板10、上下ラップ定盤31a,31bおよび上下ドレッサー51a,51bの揺動方向、揺動幅および揺動数をそれぞれ制御する。これらの揺動条件は任意に設定可能であり、基板10および上下ラップ定盤31a,31bの各揺動条件を所定値に設定することにより、図6に示すような各研磨軌跡を描くことが可能である。本実施形態における上下ラップ定盤31a,31bは、基板10の研磨加工の際、揺動数の限定は特にないが、揺動幅中心を対称にして互いに反対方向に基板10の1割程度の揺動幅でX軸直線揺動される。
The
また、コントローラユニット6は、研磨剤供給機構41および研磨剤排出機構45に設けられた流路切り替え弁や制御弁等を制御し、上下ラップ定盤31a,31bに基板10の上下面に対向して複数形成された研磨剤供給孔33a,33bおよび研磨剤排出孔34a,34bから供給または排出される研磨剤の供給量および排出吸引量を基板10の上下面におけるエリア毎に可変させる制御を行う。例えば、基板10の被研磨面である上下面の凹凸部を予め測定し、上下面における凸部のエリアには研磨剤を多く供給して研磨を促進させる等、基板10の上下面の状態に応じて局所的に研磨剤の介在量が調整される。
The
さらに、コントロールユニット6は、両面研磨装置1に予め設定記憶された制御プログラム、および加工対象に応じて読み込まれた加工プログラムに基づいて、研磨材給排ユニット4により基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの各当接部に研磨剤を介在させて、基板保持機構2、基板研磨機構3およびドレス機構5に設けられた各機構の作動を制御することにより基板キャリア21に保持された基板10のY軸直線揺動、上下ラップ定盤31a,31bのX軸直線揺動、および上下ドレッサー51a,51bのY軸直線揺動をそれぞれ制御し、これにより基板10の上下面の研磨加工、上下ラップ定盤31a,31bの研磨面のドレッシングを行わせる。
Further, the
このように構成される両面研磨装置1において基板10の研磨加工を行う場合には、まず、基板キャリア21と基板10の上下面の高さ位置を一致させた状態で基板キャリア21の嵌合孔22内に基板10を嵌合保持する。そして、上下ステージ移動機構30a,30bにより上下研磨ステージ35a,35bを昇降移動および水平移動させて上下ラップ定盤31a,31bを基板10の上下面にそれぞれ対向して位置させ、キャリア揺動機構25により基板10をY軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構36a,36bにより上下ラップ定盤31a,31bを互いに反対方向にX軸直線揺動させながら(基板10を上下ラップ定盤31a,31bと略直交する方向に直線揺動させる)、上下ステージ移動機構30a,30bに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤31a,31bを所定の研磨圧力で基板10の上下面にそれぞれ押圧させる(上下ラップ定盤31a,31bによって基板10が上下方向から挟まれた状態となる)。
In the case of polishing the
このとき、研磨剤供給機構41および研磨剤排出機構45により上下ラップ定盤31a,31bに形成された複数の研磨剤供給孔33a,33bおよび研磨剤排出孔34a,34bを介して、加工対象に対応した研磨剤を基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの各当接部に基板10の上下面の状態(凹凸部)に応じてエリア毎に研磨剤の介在量を調整しながら供給して基板10の上下面の研磨加工を行う。
At this time, the
また、両面研磨装置1において上下ラップ定盤31a,31bのドレッシングを行う場合には、まず、上下ステージ移動機構30a,30bにより上下研磨ステージ35a,35bを昇降移動および水平移動させて上下ラップ定盤31a,31bを上下ドレス機構50a,50bとそれぞれ対向して位置させ、上下ドレッサー揺動機構55a,55bにより上下ドレッサー51a,51bをY軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構36a,36bにより上下ラップ定盤31a,31bをX軸直線揺動させながら、上下ステージ移動機構30a,30bに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤31a,31bを所定のドレス圧力で上下ドレッサー51a,51bにそれぞれ押圧させ、上下ラップ定盤31a,31bの研磨面のドレッシングを行う。
When dressing the upper and lower
以上のように両面研磨装置1では、キャリア揺動機構25により基板10をY軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構36a,36bにより上下ラップ定盤31a,31bを互いに反対方向にX軸直線揺動させながら、上下ステージ移動機構30a,30bに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤31a,31bを所定の研磨圧力で基板10の上下面にそれぞれ押圧させて基板10の上下面の研磨加工を行う。このため、基板10の上下面における上下ラップ定盤31a,31bの相対速度を均一にすることができ、これにより研磨レートの均一性すなわち研磨プロフィールの平坦性の向上を図ることができる。また、基板と研磨部材との相対速度を高めるために基板の半径と比べて十分に大きい半径を有する研磨部材を用いる回転式の研磨装置と比して装置自体を小型化することができる。
As described above, in the double-side polishing apparatus 1, the
さらに、研磨加工の際、基板キャリア21が、基板キャリア21と基板10の上下面の高さ位置を一致させた状態で基板キャリア21の嵌合孔22内に基板10を嵌合保持するので、基板10の四角コーナー部の面崩れを防止することができる。また、上下定盤揺動機構36a,36bにより上下ラップ定盤31a,31bを互いに反対方向にX軸直線揺動させるため、研磨加工時に発生する基板10の振動を上下ラップ定盤31a,31bが打ち消し合って低減させることができる。
Furthermore, since the
また、両面研磨装置1では、研磨剤供給機構41および研磨剤排出機構45により上下ラップ定盤31a,31bに形成された複数の研磨剤供給孔33a,33bおよび研磨剤排出孔34a,34bを介して、加工対象に対応した研磨剤を基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの各当接部に基板10の上下面の状態(凹凸部)に応じてエリア毎に研磨剤の介在量を調整しながら供給して基板10の上下面の研磨加工を行う。このため、研磨加工の際、基板10と上下ラップ定盤31a,31bとの当接部における研磨剤の介在量を均等化させる、あるいは基板10の上下面における凸部のエリアに研磨剤を多く供給して研磨を促進させるなど、基板10の上下面において局所的に修正研磨をすることができる。
Further, in the double-side polishing apparatus 1, the
また、両面研磨装置1では、上下ドレッサー揺動機構55a,55bにより上下ドレッサー51a,51bをY軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構36a,36bにより上下ラップ定盤31a,31bをX軸直線揺動させながら、上下ステージ移動機構30a,30bに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤31a,31bを所定のドレス圧力で上下ドレッサー51a,51bにそれぞれ押圧させ、上下ラップ定盤31a,31bの研磨面のドレッシングを行う。このため、上下ラップ定盤31a,31bは、研磨面を精密に修整して高い平面度を保つことができる。
Further, in the double-side polishing apparatus 1, the upper and
なお、以上説明した実施形態では、研磨部材の一例として、上下ラップ定盤の研磨面を基板の上下面に対向当接させて研磨加工を行う形態の両面研磨装置を例示したが、本発明は他の研磨部材、例えば、発泡性のポリウレタン等で形成された研磨パッドを基板の上下面に対向当接させて研磨加工を行う形態の両面研磨装置においても同様に適用し、同様の効果を得ることができる。 In the embodiment described above, as an example of the polishing member, a double-side polishing apparatus in which polishing is performed with the polishing surfaces of the upper and lower lap surface plates opposed to the upper and lower surfaces of the substrate is illustrated. The same effect can be applied to a double-side polishing apparatus in which a polishing process is performed by bringing a polishing pad formed of another polishing member, for example, foaming polyurethane, into contact with the upper and lower surfaces of the substrate. be able to.
1 両面研磨装置
2 基板保持機構
3 基板研磨機構
4 研磨剤給排ユニット
5 ドレス機構
10 基板
21 基板キャリア
25 キャリア揺動機構
31a 上ラップ定盤(上側研磨部材)
31b 下ラップ定盤(下側研磨部材)
33a,33b 研磨剤供給孔(研磨剤通路)
34a,34b 研磨剤排出孔(研磨剤通路)
36a,36b 上下定盤揺動機構
41 研磨剤供給機構
45 研磨剤排出機構
51a,51b 上下ドレッサー(ドレッサー)
52a,52b 上下ドレッサーステージ(ドレス工具)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Double-
31b Lower lap surface plate (lower polishing member)
33a, 33b Abrasive supply hole (Abrasive passage)
34a, 34b Abrasive discharge hole (Abrasive passage)
36a, 36b Vertical
52a, 52b Top and bottom dresser stages (dressing tools)
Claims (6)
前記基板キャリア部材に保持された前記基板の上下面に対向して配設された上下一対の上側研磨部材および下側研磨部材と、
前記上側研磨部材および前記下側研磨部材を前記基板の上下面に沿って互いに反対方向に直線揺動させるとともに、前記基板キャリア部材を前記上側研磨部材および前記下側研磨部材の直線揺動方向と略直交する方向に直線揺動させる揺動機構と、
前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤供給孔を介して、前記基板と前記上側研磨部材とが対向当接する上側当接部および前記基板と前記下側研磨部材とが対向当接する下側当接部に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、
前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤排出孔を介して、前記上側当接部および前記下側当接部に介在する前記研磨剤を排出する研磨剤排出機構とを備え、
前記研磨剤供給機構により前記研磨剤供給孔を介して前記研磨剤の供給制御を行うとともに前記研磨剤排出機構により前記研磨剤排出孔を介して前記研磨剤の排出制御を行って、前記上側当接部および前記下側当接部における前記研磨剤の介在量を局所的に調整可能に構成されたことを特徴とする両面研磨装置。 A substrate carrier member that surrounds and holds the periphery of the substrate;
And a pair of upper and lower upper polishing member and a lower abrasive member opposed to being disposed on the upper and lower surfaces of the substrate held by the substrate carrier member,
The upper polishing member and the lower polishing member are linearly swung in directions opposite to each other along the upper and lower surfaces of the substrate, and the substrate carrier member is moved in a straight rocking direction of the upper polishing member and the lower polishing member. A swinging mechanism that swings linearly in a substantially orthogonal direction ;
The upper contact where the substrate and the upper polishing member abut against each other through a plurality of abrasive supply holes formed on the upper polishing member and the lower polishing member so as to face the upper and lower surfaces of the substrate, respectively. A polishing agent supply mechanism for supplying a polishing agent to a lower contact portion where the portion and the substrate and the lower polishing member are in contact with each other , and
The upper polishing member and the lower polishing member are interposed in the upper contact portion and the lower contact portion through a plurality of abrasive discharge holes formed to face the upper and lower surfaces of the substrate, respectively. An abrasive discharge mechanism for discharging the abrasive ;
The abrasive supply mechanism controls the supply of the abrasive through the abrasive supply hole, and the abrasive discharge mechanism controls the discharge of the abrasive through the abrasive discharge hole, so that the upper contact A double-side polishing apparatus characterized in that the amount of the abrasive contained in the contact portion and the lower contact portion can be locally adjusted .
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