JP5699597B2 - Double-side polishing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ワークの表裏面を研磨する両面研磨装置に対して、該ワークの研磨を担う研磨布にドレッシングを行う研削装置を付帯して成る両面研磨装置に関するものである。特に、両面研磨装置の回転定盤に貼り付けられた研磨布の表面形状プロファイルを個々に緻密に制御することができる研削装置を付帯して成る両面研磨装置に関するものである。 The present invention relates to a double-side polishing apparatus which is provided with a grinding apparatus for performing dressing on a polishing cloth responsible for polishing a workpiece, with respect to a double-side polishing apparatus for polishing the front and back surfaces of a workpiece. In particular, the present invention relates to a double-side polishing apparatus that is accompanied by a grinding apparatus that can finely control the surface shape profile of the polishing cloth affixed to the rotating surface plate of the double-side polishing apparatus.
上記のワークの典型例として、表面に鏡面処理が要求される、半導体デバイスの基板となるシリコンウェーハがある。シリコンウェーハは、シリコン単結晶のインゴットから切り出された後にラッピング加工が施され、更にポリッシング加工と称される研磨処理が施されて鏡面状態に仕上げられる。この鏡面仕上げは、従前、デバイス形成面のみに実施されていたが、300mmを超える大口径のウェーハにおいては、デバイスが形成されない裏面についても鏡面状態に仕上げるのが通例である。 As a typical example of the above workpiece, there is a silicon wafer serving as a substrate of a semiconductor device whose surface is required to be mirror-finished. A silicon wafer is cut out from a silicon single crystal ingot and then lapped, and further subjected to a polishing process called a polishing process to be finished in a mirror state. This mirror finish has been conventionally performed only on the device forming surface. However, in the case of a wafer having a large diameter exceeding 300 mm, the back surface on which no device is formed is usually finished in a mirror state.
そのため、ウェーハの両面を研磨する装置において、ウェーハを保持するキャリアを、フェルトなどの研磨布を備える上下一対の回転定盤間に挟み、微粒子シリカなどの砥粒入りアルカリ溶液を定盤間に供給しながら該上下の回転定盤を回転させることにより、ウェーハの両面が鏡面状態になるようにウェーハの表面を研磨することが行われる(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in a device that polishes both sides of a wafer, the carrier holding the wafer is sandwiched between a pair of upper and lower rotating surface plates equipped with a polishing cloth such as felt, and an alkaline solution containing abrasive particles such as fine particle silica is supplied between the surface plates. The surface of the wafer is polished so that both surfaces of the wafer are in a mirror state by rotating the upper and lower rotating surface plates (for example, see Patent Document 1).
ここで、研磨回数を重ねると、研磨剤とウェーハから研磨されて離脱した粒子とのスラリー状の生成物が研磨布に染み込んで研磨布が目詰まりし、研磨布の研磨能力が低下するため、研磨布の表面にドレッシング処理を施すのが一般的である。
例えば、特許文献2には、ダイヤモンドやセラミックのペレットを塗布した研削プレートを研磨布に押し当てて回転させて研磨布の表面をドレッシングすることにより、研磨布の表面に目詰まりした生成物を除去した後に、残りの生成物を研磨布の研磨面にノズルから高圧の純水を研磨作業中に研磨布に向けて吹き付け、その衝撃で研磨布の深層に滞留した生成物をたたき出して除去する方法が記載されている。
Here, when the number of polishing is repeated, the slurry-like product of the abrasive and the particles separated from the wafer is infiltrated into the polishing cloth, the polishing cloth is clogged, and the polishing ability of the polishing cloth is reduced. In general, the surface of the polishing cloth is subjected to a dressing treatment.
For example, in Patent Document 2, a grinding plate coated with diamond or ceramic pellets is pressed against a polishing cloth and rotated to dress the surface of the polishing cloth, thereby removing clogged products on the surface of the polishing cloth. After that, the remaining product is sprayed onto the polishing surface of the polishing cloth with high-pressure pure water from the nozzle toward the polishing cloth during the polishing operation, and the product staying in the deep layer of the polishing cloth is knocked out by the impact and removed. Is described.
ところで近年、ウェーハの表面形状プロファイルの緻密な制御が要求されている。即ち、ウェーハの表面形状に要求されるプロファイルは、用途によって異なり、ウェーハ表面全体に亘って平坦な表面が要求される場合ばかりではなく、エピタキシャルウェーハの基板のように、中心部にて下に凸形状を有する表面形状プロファイルが要求される場合もある。こうした様々な表面形状プロファイルの要求に応えるためには、ウェーハの表面形状プロファイルに大きな影響を与える研磨布の表面形状プロファイルを緻密に制御することが必要となる。
また、両面研磨装置においては、装置特性等に起因して、ウェーハの表面形状プロファイルは、主面と裏面とでは異なる場合が多く、要求される表面形状プロファイルも異なるのが一般的である。従って、ウェーハの主面と裏面のそれぞれの表面形状プロファイルに合わせて、上下一対の回転定盤のそれぞれに貼り付けられた各研磨布の表面形状プロファイルを緻密に制御できることも必要である。
Incidentally, in recent years, precise control of the surface shape profile of the wafer has been required. In other words, the profile required for the surface shape of the wafer varies depending on the application, and not only when a flat surface is required over the entire wafer surface, but also projects downward in the center as in the substrate of an epitaxial wafer. A surface shape profile having a shape may be required. In order to meet these various surface shape profile requirements, it is necessary to precisely control the surface shape profile of the polishing cloth, which has a great influence on the surface shape profile of the wafer.
Further, in a double-side polishing apparatus, due to apparatus characteristics and the like, the surface shape profile of the wafer is often different between the main surface and the back surface, and the required surface shape profile is generally different. Therefore, it is also necessary to be able to precisely control the surface shape profile of each polishing cloth affixed to each of the pair of upper and lower rotating surface plates in accordance with the surface shape profiles of the main surface and the back surface of the wafer.
しかしながら、特許文献2に記載の方法では、回転定盤と同径または回転定盤よりも大径の研削プレートを用いて研磨布をドレッシングするため、研磨布の表面形状プロファイルを緻密に制御することができない問題がある。また、主面と裏面の個々の表面形状プロファイルに合わせて、表面形状プロファイルを個別に制御することも不可能である。 However, in the method described in Patent Document 2, since the polishing cloth is dressed using a grinding plate having the same diameter as the rotating surface plate or a larger diameter than the rotating surface plate, the surface shape profile of the polishing cloth is controlled precisely. There is a problem that can not be. Further, it is impossible to individually control the surface shape profile according to the individual surface shape profiles of the main surface and the back surface.
そこで、本発明の目的は、両面研磨装置の上下回転定盤にそれぞれ貼り付けられた研磨布の表面形状プロファイルを、個々に緻密に制御することができる研削装置を付帯して成る両面研磨装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a double-side polishing apparatus that is accompanied by a grinding apparatus that can finely control the surface shape profile of each polishing cloth that is attached to the vertical rotating surface plate of the double-side polishing apparatus. It is to provide.
発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した結果、両面研磨装置の上下回転定盤間に挿通する移動アームに、研磨布の表面形状プロファイルを測定するための測定部と、研磨布の表面をドレッシングする回転定盤よりも小径の研削プレートとを設けた研削装置を用いることによって、得られた表面形状プロファイルと所望のプロファイルとの差が許容範囲を超える場合には研磨布の表面に対してドレッシングすることにより、研磨布の表面形状プロファイルを所望のプロファイルに維持することが可能であることを見出し、本発明を完成するに到った。 As a result of intensive investigations on how to solve the above problems, the inventors of the present invention have, as a result, a measurement unit for measuring the surface shape profile of the polishing cloth on the moving arm inserted between the upper and lower rotary surface plates of the double-side polishing apparatus, and the polishing cloth If the difference between the obtained surface shape profile and the desired profile exceeds the allowable range by using a grinding machine provided with a grinding plate having a smaller diameter than the rotating surface plate for dressing the surface of the surface of the polishing cloth It was found that the surface shape profile of the polishing cloth can be maintained at a desired profile by dressing, and the present invention has been completed.
即ち、本発明の両面研磨装置は、研磨に供するワークを保持するキャリアと、該キャリアを挟み前記ワークの表裏面を回転して研磨する、対向する上定盤および下定盤とを備え、該上下定盤の対向面に前記ワークを研磨するための研磨布をそれぞれ有する両面研磨装置であって、離間させた前記上下定盤間に挿通され、前記研磨布の研磨面に対して水平方向に走査かつ垂直方向に昇降可能な移動アームと、前記移動アームの先端部に研磨布面に対して水平方向に回動可能に取り付けられ、前記研磨布の表面をドレッシングする前記研磨布より小径の研削プレートと、前記移動アームの先端部に取り付けられ、前記移動アームの走査方向に前記研磨布の表面形状プロファイルを測定する測定部であって、該測定部は接触式のプローブ測定器であり、該プローブ測定器の測定プローブが前記測定部の内部に収容可能である、測定部と、前記測定部の測定結果に基づきドレッシング量を制御する研削制御部とを有し、前記移動アームは上下に反転可能であることを特徴とする研削装置を付帯して成ることを特徴とするものである。
本発明においては、「目標プロファイル」とは、所望とするワークの表面形状プロファイルを得るための研磨布の表面形状プロファイルを意味し、研磨布の表面の形状とともに、研磨布の表面を研削する際の研磨布上の各領域におけるドレッシング量を規定するものである。
That is, the double-side polishing apparatus of the present invention includes a carrier for holding a workpiece to be polished, and an opposing upper surface plate and lower surface plate that sandwich and rotate the front and back surfaces of the workpiece to polish the workpiece. A double-side polishing apparatus having polishing cloths for polishing the workpiece on opposite surfaces of a surface plate, which are inserted between the upper and lower surface plates that are separated from each other, and are scanned in a horizontal direction with respect to the polishing surface of the polishing cloth. And a movable arm that can move up and down in the vertical direction, and a grinding plate that is attached to the tip of the movable arm so as to be pivotable in the horizontal direction with respect to the surface of the polishing cloth and has a smaller diameter than the polishing cloth that dresses the surface of the polishing cloth When attached to the tip of the moving arm, said a measuring section for measuring the surface shape profile of the polishing cloth in the scanning direction of the moving arm, the probe instrument der of the measuring unit is a contact type , The probe measuring device of the measuring probe can be housed inside the measuring portion includes a measuring portion, and a grinding controller for controlling the dressing amount based on the measurement result of the measuring unit, the moving arm up and down And a grinding device characterized by being reversible .
In the present invention, the “target profile” means a surface shape profile of the polishing cloth for obtaining a desired surface shape profile of the workpiece, and when the surface of the polishing cloth is ground together with the shape of the surface of the polishing cloth. The amount of dressing in each region on the polishing cloth is defined.
また、本発明の両面研磨装置において、前記移動アームの先端部に前記研磨布の表面を洗浄する洗浄部が取り付けられていることを特徴とするものである。 In the double-side polishing apparatus of the present invention, a cleaning unit for cleaning the surface of the polishing cloth is attached to the tip of the moving arm .
本発明によれば、両面研磨装置の上下定盤間に挿通する移動アームに、測定部および研削プレートを設け、研磨布の表面形状プロファイルの測定と、これに基づくドレッシングを容易に行うことができるため、研磨布の表面形状プロファイルを常に目標プロファイルに維持できる。従って、両面研磨装置の上下定盤の対向面に貼り付けられた研磨布の表面形状プロファイル、ひいてはウェーハ等のワークの両面の表面形状プロファイルを個々に緻密に制御することができる。 According to the present invention, the measuring arm and the grinding plate are provided on the movable arm inserted between the upper and lower surface plates of the double-side polishing apparatus, and the measurement of the surface shape profile of the polishing cloth and the dressing based thereon can be easily performed. Therefore, the surface shape profile of the polishing pad can always be maintained at the target profile. Therefore, the surface shape profile of the polishing cloth affixed to the opposing surfaces of the upper and lower surface plates of the double-side polishing apparatus, and thus the surface shape profiles of both surfaces of the workpiece such as a wafer can be controlled precisely and individually.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
まず、一般的な両面研磨装置1について、図1を参照して説明する。この両面研磨装置1は、研磨に供するワークWを保持するホール2を有するキャリア3と、該キャリア3を挟みワークWの表裏面を研磨する、対向する一対の回転定盤(上定盤4および下定盤5)と、キャリア3を昇降させる昇降手段13とを備える。上定盤4および下定盤5の対向面には、研磨布6がそれぞれ貼り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a general double-side polishing apparatus 1 will be described with reference to FIG. This double-side polishing apparatus 1 includes a carrier 3 having a hole 2 for holding a workpiece W to be polished, and a pair of opposed rotating surface plates (an
上定盤4は回転軸に連結されており、該回転軸は、上定盤4にワークWの研磨面に正対する動きをさせる、即ち、該上定盤4をワークWに常に押し当て面直なる力が働くようにフローティングさせるためのフローティング機構8を備える。
The
キャリア3は、該キャリア3の外周に設けられた歯と噛合うように配置された、複数の歯付のギア7により、上定盤4と下定盤5との間を円運動するように構成されている。また、キャリア3のホール2は、上定盤4と下定盤5との間に配置される。キャリア3の素材として、ステンレス鋼、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド等の樹脂にガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維を複合したFRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)等を挙げることができる。
The carrier 3 is configured to circularly move between the
研磨布6としては、発泡ウレタンや不織布を使用することができる。
また、研磨スラリーとして、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液にコロイダルシリカ等の研磨剤を添加したスラリー等を用いることができる。
As the
As the polishing slurry, a slurry obtained by adding an abrasive such as colloidal silica to an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide can be used.
尚、ギア7を介してキャリア3が昇降し、ギア7が昇降手段13を兼ねているが、ギア7が昇降手段13を兼ねる構成とはせずに、キャリア3を昇降可能とするギア7とは別の昇降手段13を備える構成を採用することも可能である。
The carrier 3 moves up and down via the
このような両面研磨装置1において、上定盤4と下定盤5との間に挟まれたワークWは、上定盤4および下定盤5の回転とともに、キャリア3が円運動することにより、研磨される。
In such a double-side polishing apparatus 1, the workpiece W sandwiched between the
次いで、本発明による研削装置9を、図1を参照して説明する。この研削装置9は、図1および2に示すように、離間させた上定盤4と下定盤5との間に挿通され、研磨布6の研磨面に対して水平方向に走査かつ垂直方向に昇降可能な移動アーム12と、移動アーム12の先端部10に取り付けられ、移動アーム12の走査方向に研磨布6の表面形状プロファイルを測定する測定部11aと、移動アーム12の先端部10に研磨布面に対して水平方向に回動可能に取り付けられ、研磨布6の表面をドレッシングする研磨布6より小径の研削プレート11bと、移動アーム12の先端部10に取り付けられ、研磨布6の表面を洗浄する洗浄部11cと、測定部11aの測定結果に基づきドレッシング量を制御する研削制御部11dとを備える。
ここで、図1(b)に示すように、移動アーム12を矢印のように旋回させることにより、離間した上定盤4と下定盤5との間に挿通し、測定部11a、研削プレート11bおよび洗浄部11cを研磨布6上に配置することが可能となっている。
また、移動アーム12は、上定盤4および下定盤5の双方に貼り付けられた研磨布6の表面をドレッシングできるように、上下に反転可能に構成されている。
Next, a grinding apparatus 9 according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the grinding device 9 is inserted between the
Here, as shown in FIG. 1B, by turning the
Moreover, the
測定部11aは、上定盤4および下定盤5に貼り付けられた研磨布6の表面形状プロファイルを測定し、表面の変位情報(研磨布6の表面に垂直な方向の変位情報)を取得する。この測定部11aとしては、研磨布6の表面形状プロファイルを十分な分解能で測定可能であれば、構成およびその型式は特に問わない。例えば、研磨布6の表面にプローブを接触させて走査することにより表面形状プロファイルを得る接触式のプローブ測定器や、研磨布6の表面に光を照射し、反射光の強度や干渉を利用した非接触方式の光学測定器等を用いることができる。
例えば接触式のプローブ測定器を用いる場合には、測定部11aの内部に測定プローブを収納し、測定時のみに、空気圧等により測定プローブを突出させるように構成することができる。
The measuring
For example, when a contact-type probe measuring instrument is used, the measuring probe can be housed inside the measuring
研削プレート11bは、研磨布面に対して水平方向に回動可能な円盤状のプレートで構成されており、この研削プレート11bの表面には、例えばダイヤモンドやセラミックス等のペレットが塗りつけられている。このペレットの粒度は、#80〜#500が好ましく、特に#100〜#300のものが好ましく。これは、粒度が大きすぎると、研削レートが高くなりすぎてしまい、緻密な表面形状プロファイルの制御が困難になり、また、粒度が小さすぎると、生産性の低下を招くためである。
The grinding
研削プレート11bの径は、研磨布6よりも小さくし、上定盤4および下定盤5のサイズにもよるが、例えば直径50mm〜300mmのものを使用することが好ましい。これは、上定盤4および下定盤5のサイズが大きすぎると、研磨布6の表面形状プロファイルの緻密な制御が困難になり、また小さすぎると生産性の低下を招くためである。
The diameter of the grinding
研削プレート11bは回転させる必要があるが、回転速度が速すぎると研削レートが高くなり過ぎてしまい、緻密な表面形状プロファイルの制御が困難となるため、最大でも研削プレート11bの回転速度は、50rpm以下とすることが好ましい。
Although it is necessary to rotate the grinding
移動アーム12を旋回させて研削プレート11bを研磨布6上に配置し、研削プレート11bを研磨布6の表面に接触させて回転させ、移動アーム12を旋回させて研削プレート11bを揺動させることにより、研磨布6の表面全体を研削することができる。
本発明において、研磨布6の表面のドレッシング量は、移動アーム12の旋回速度(即ち、研削プレート11bの揺動速度)と、移動アーム12により研削プレート11bを研磨布6の表面に押し付ける加圧力により調整する。
The moving
In the present invention, the dressing amount on the surface of the
洗浄部11cは、研磨布6の表面形状プロファイルを測定した後に、研磨布6の表面を洗浄する。この洗浄部11cとしては、表面形状プロファイルを測定する際のプローブの接触等による研磨布6表面の汚染を十分に除去できれば特に限定されず、例えばブラシや高圧ジェット洗浄機を使用することができる。
The
研削制御部11dは、測定部11aによる研磨布6の表面形状プロファイルの測定処理と、測定された表面形状プロファイルに基づいて、研磨布6の表面のドレッシング処理の全てを制御する。即ち、研磨布6の表面形状プロファイルを測定する際には、移動アーム12を旋回させて離間した上定盤4と下定盤5との間に挿通し、研磨布6の表面上で測定部11aを走査させる。また、後述するように、測定部11aにより測定された表面形状プロファイルに基づいて目標プロファイルを設定し、研磨布6の各領域(ゾーン)における測定された表面形状プロファイルと目標プロファイルの差であるドレッシング量Gを設定する。そして、研磨布6の表面を研削する際に、研磨布6上の各ゾーンに対するドレッシング量が設定されたドレッシング量Gとなるように、移動アーム12の旋回速度と、研削プレート11bを研磨布6の表面に押し付ける加圧力を調整する。
The grinding control unit 11d controls all the measurement processing of the surface shape profile of the
図1および図2において、研削制御部11dは、測定部11a、研削プレート11bおよび洗浄部11cとは別に構成する形態について説明したが、研削制御部11dを移動アーム12の先端部10に構成しても良い。
In FIG. 1 and FIG. 2, the grinding control unit 11 d has been described as being configured separately from the
ここで、研削装置9による研磨布6の研削方法、即ち、研磨布6の表面形状プロファイルを目標プロファイルに維持する処理について、図3を参照して説明する。この処理は、研磨布6の表面形状プロファイルを測定する処理と、得られた表面形状プロファイルに基づいて研磨布6をドレッシングする処理に分けることができる。以下、測定部11aとして、接触式のプローブ測定器を用い、下定盤5に貼り付けられた研磨布6をドレッシングする場合を例に説明する。
Here, a grinding method of the
まず、ウェーハの研磨後に、上定盤4および下定盤5を離間させ、昇降手段13によりキャリア3を上昇させた後、移動アーム12を旋回させて、測定部11aを上定盤4と下定盤5との間に挿通する。次いで、測定部11aに収納されている測定プローブを突出させ、移動アーム12を旋回させて測定部11aの測定プローブを研磨布6の中心から外周に向かって走査させる。その際、研磨布6の中心から外周までにおいて、例えば500箇所(ポイント)で研磨布6の表面の変位(研磨布6の表面に垂直な方向の位置)を測定することにより、研磨布6の表面形状プロファイルを測定する。得られた500ポイントでの変位を曲線で近似することにより、研磨布6の表面形状プロファイルを得ることができる。更に、本発明においては、例えば20ポイントを1ゾーンとして、研磨布6の中心から外周までを25のゾーンで近似し、各ゾーンにおける変位の平均値を求め、表面形状プロファイルを目標プロファイルとなるように制御するが、これに限定されない。
First, after polishing the wafer, the
次いで、続く研磨布6のドレッシング処理における、研磨布6の所望の表面形状プロファイルである目標プロファイルを設定する。この「目標プロファイル」は、研磨布6の表面の形状を規定するとともに、各ゾーンでのドレッシング量Gを規定するものである。この目標プロファイルにおいて、研磨布6の表面の形状は特に限定されず、研磨布6の中心から外周までを完全に平坦とするものでなくてもよい。
また、ドレッシング量Gについては、研磨処理において発生した研磨カスが研磨布6の表面に堆積している虞があるため、最低ドレッシング量を設定し、各ゾーンにおけるドレッシング量Gが最低ドレッシング量を下回らないようにする。
Next, a target profile which is a desired surface shape profile of the
As for the dressing amount G, there is a possibility that the polishing residue generated in the polishing process is accumulated on the surface of the
上記目標プロファイルは、上定盤4に貼り付けられた研磨布6と、下定盤5に貼り付けられた研磨布6とで相違させることができる。即ち、実際にウェーハに対して両面研磨処理を施すと、上定盤4、下定盤5およびキャリア3の間の相対的な回転方向の相違や、装置固有の特性等により、上定盤4と下定盤5とでは、貼り付けられた研磨布6の研磨後の表面形状プロファイルは相違するのが一般的である。本発明は、こうした両面研磨装置固有の事情に合わせて、研磨布6の表面のドレッシング処理を適切に実行することができる。
The target profile can be made different between the polishing
続いて、研削制御部11dにより、各ゾーンにおける表面形状プロファイルと目標プロファイルとの差から、移動アーム12の旋回速度(即ち、研削プレート11bの揺動速度)および研削プレート11bを研磨布6の表面に押し当てる加圧力を決定する。
Subsequently, the grinding controller 11d determines the turning speed of the moving arm 12 (that is, the rocking speed of the grinding
その後、研削制御部11dは、移動アーム12を制御して、決定された加圧力で研磨部12を研磨布6の表面に押し当て、研磨部11bを回転させるとともに、下定盤5を回転させ、決定された旋回速度で移動アーム12を旋回させることにより、研磨布6の表面形状プロファイルが目標プロファイルとなるようにドレッシングする。その際、上述のように、ドレッシング量の制御(即ち、移動アームの旋回速度と研削プレート11bの加圧力の制御)はゾーン毎に行うようにする。また、下定盤5の回転速度、移動アーム12の旋回速度(即ち、研削プレート11bの揺動速度)および研削プレート11bの回転速度は、研磨布6を効率的にドレッシングする観点から、装置構成に応じて適宜決定される。
Thereafter, the grinding control unit 11d controls the moving
続いて、ドレッシング後の研磨布6の表面形状プロファイルを再度測定し、各ゾーンにおいて、得られた表面形状プロファイルと目標プロファイルとの差を求め、得られた差が許容範囲内にある場合には、洗浄部11cにより、研磨布6の表面を洗浄し、ドレッシング処理を終了する。一方、得られた表面形状プロファイルと目標プロファイルとの差が許容範囲を超えているゾーンが存在する場合には、該ゾーンに対して、得られた表面形状プロファイルに基づいて研磨布6の表面を再ドレッシングする。この研磨布6の表面形状プロファイルの測定とドレッシング処理を、得られた表面形状プロファイルと目標プロファイルとの差が許容範囲内となるまで繰り返す。
Subsequently, the surface shape profile of the polishing
尚、上記実施形態においては、研削プレート11bを強制的に回転させて、研磨布6をドレッシングするように構成しているが、研削プレート11bを強制的に回転させずに自由に回動可能に構成し、上定盤4および下定盤5を回転させるようにしてもよい。研削プレート11bが自由に回動可能であれば、上定盤4および下定盤5の回転により研削プレート11bが自転して、研磨布6をドレッシングすることができる。
In the above embodiment, the grinding
また、研磨布6の表面形状プロファイルを測定する際に、各定盤の回転を停止させた状態で行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上定盤4または下定盤5を回転させた状態で測定プローブを研磨布6の径方向に走査させて測定することにより、研磨布6全体の表面形状プロファイルを取得するようにしても良い。
Further, although the case where the surface shape profile of the
また、移動アーム12の先端部10に取り付けられた測定部11a、研削プレート11bおよび洗浄部11cの配置は特に限定されないが、研磨布6の表面のドレッシング処理と、表面形状プロファイルの測定処理とを同時に行うように構成する場合には、移動アーム12を旋回して研削プレート11bを研磨布6の表面上で揺動する際の軌跡上に測定部11a(または、測定部11aの軌跡上に研削プレート11b)を構成する。
Further, the arrangement of the
更に、測定部11a、研削プレート11bおよび洗浄部11cは移動アーム12の先端10に取り付けられているが、上定盤4および下定盤5の間に進退および昇降し、研磨布6(即ち、上定盤4および下定盤5)の径方向に直線揺動することが可能な移動機構(図示せず)に取り付けることもできる。
Further, the
こうして、本発明による研削装置9により、両面研磨装置の上下定盤間に挿通する移動アームに、測定部および研削プレートを設け、研磨布の表面形状プロファイルの測定と、これに基づくドレッシングを容易に行うことができるため、上定盤4および下定盤5に貼り付けられた研磨布6の表面形状プロファイルを、常に目標プロファイルに維持することができる。
Thus, by the grinding device 9 according to the present invention, the measuring arm and the grinding plate are provided on the movable arm inserted between the upper and lower surface plates of the double-side polishing device, so that the measurement of the surface shape profile of the polishing cloth and the dressing based thereon can be easily performed. Since it can be performed, the surface shape profile of the
以上の本発明による研削装置9を、図1に示した一般的な両面研磨装置1に付帯させた両面研磨装置100を用いることにより、研磨布6の表面形状プロファイルを常に目標プロファイルに維持することができるため、ウェーハ等のワークの両面の表面形状プロファイルを個々に緻密に制御することができる。
By using the double-
以上、具体例を挙げて本発明を詳細に説明してきたが、本発明の特許請求の範囲から逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であることは当業者に明らかである。例えば、複数枚のキャリア3を使用して、複数枚のワークWを同時に両面研磨するマルチキャリア方式の研磨機構とすることも可能である。従って、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。 Although the present invention has been described in detail with specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims of the present invention. For example, it is possible to use a multi-carrier type polishing mechanism that uses a plurality of carriers 3 and simultaneously polishes a plurality of workpieces W on both sides simultaneously. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiment.
(発明例1)
図1に示す両面研磨装置100を用いて、直径300mmのシリコンウェーハに対してドレッシング処理を施した。ここで、研磨布6をドレッシングする際の目標プロファイルは、上定盤4および下定盤5の双方において平坦で同一とした。
まず、下定盤5に載置されたキャリア3のホール2にシリコンウェーハをはめ込み、このウェーハに対して両面研磨処理を施して、ウェーハ表裏面の片側それぞれを5μm除去する研磨処理を行った。ここで、研磨布6は、一般的な発泡ウレタンを使用した。また、スラリーは、コロイダルシリカ、水酸化カリウムおよび水を主成分とするものを使用した。ウェーハの両面研磨処理が終了した後、ウェーハを取り外して搬出し、ギア7によりキャリア3を上昇させ、ウェーハ研磨処理を終了した。
(Invention Example 1)
Using a double-
First, a silicon wafer was fitted into the hole 2 of the carrier 3 placed on the
次いで、研削装置9の移動アーム12を旋回して離間させた上定盤4と下定盤5との間に測定部11aを挿入し、移動アーム12を水平方向に走査させながら、下定盤5に貼り付けられた研磨布6の表面形状プロファイルを測定した。その際、測定部11aとしては、接触方式のプローブ測定器を使用し、パッドの中心から外周までの間の500ポイントについて変位を測定し、更にパッドの中心から外周までを25ゾーンに分割し、ゾーン毎の変位の平均値を求めた。
その後、研削制御部11dにより、得られた表面形状プロファイルに基づいて、研磨布6のドレッシング処理の目標プロファイルを設定し、各ゾーンに対するドレッシング量Gを決定した。
Next, the measuring
Then, the target profile of the dressing process of the
続いて、測定部11aのプローブを収納した後、研磨部11bを研磨布6の表面に接触して回転させ、移動アーム12を旋回させて研削プレート11bを揺動させ、研磨布6の表面全体をドレッシングした。その際、研削制御部11dにより、各ゾーンに対して設定されたドレッシング量Gに基づいて、移動アーム12の旋回速度および研削プレート11bを研磨布に押し当てる加圧力を調整した。ここで、下定盤5の径に対する研削プレート11bの径は、150mmである。また、研削プレート11bの回転速度は10rpm、上定盤4および下定盤5の回転速度は、30rpmとした。ドレッシング処理の終了後、測定部11aにより、ドレッシング後の研磨布6の表面形状プロファイルを再度測定し、目標プロファイルとの差が±5μmを超えたゾーンが存在する場合には、目標プロファイルとの差が±5μm以内となるまで、研磨布6表面のドレッシング処理および表面形状プロファイルの測定処理を繰り返し、全てのゾーンにおいて、測定された表面形状プロファイルと目標プロファイルとの差が±5μm以内となった時、洗浄部11cにより研磨布6の表面を洗浄し、研磨布6のドレッシング処理を終了した。同様に、上定盤4に貼り付けられた研磨布6についても、上記表面形状プロファイルの測定処理および研磨布6の表面のドレッシング処理を行った。
Subsequently, after storing the probe of the measuring
(発明例2)
発明例1と同様に、本発明による両面研磨装置100を用いて、直径300mmのシリコンウェーハに対して研磨処理を施した。ここで、研磨布6をドレッシングする際の目標プロファイルは、上定盤4と下定盤5とで異なり、上定盤4については、研磨布6の中心から外周の間において下に凸形状を有して平坦ではないのに対し、下定盤5に貼り付けられた研磨布6については平坦とした。他の研磨条件は、発明例1と全て同一である。
(Invention Example 2)
As in Invention Example 1, a silicon wafer having a diameter of 300 mm was polished using the double-
発明例1における、上定盤4および下定盤5に貼り付けられた研磨布6の目標プロファイルを、図4(a)および(c)にそれぞれ示し、研磨布のドレッシング処理後の研磨布6の表面形状プロファイルを図4(b)および(d)にそれぞれ示す。
この図から明らかなように、上定盤4(図4(a))および下定盤5(図4(c))の双方が平坦な目標プロファイルである場合に対して、研磨布のドレッシング処理後の研磨布6の表面形状プロファイルは、ほぼ平坦な表面形状プロファイルが得られていることが分かる。
これに対して、発明例2における、上定盤4および下定盤5に貼り付けられた研磨布6の目標プロファイルを、図5(a)および(c)にそれぞれ示し、研磨布のドレッシング処理後の研磨布6の表面形状プロファイルを図5(b)および(d)にそれぞれ示す。図5(a)および(b)から明らかなように、従来技術では困難であった、目標プロファイルが研磨布の中心と外周との間において下に凸形状を有して平坦ではない場合についても、表面形状プロファイルを緻密に制御できていることが分かる。また、上定盤4と下定盤5とで目標プロファイルが異なる場合にも、上定盤4と下定盤5に貼り付けられた研磨布6の個々の目標プロファイルに対して適切に対応できていることが分かる。
このように、本発明による両面研磨装置により、研磨布の表面形状プロファイルを常に目標プロファイルに緻密に制御できることが分かる。
The target profiles of the polishing
As is apparent from this figure, after both the upper surface plate 4 (FIG. 4 (a)) and the lower surface plate 5 (FIG. 4 (c)) have flat target profiles, the dressing process of the polishing cloth is performed. It can be seen that the surface shape profile of the polishing
On the other hand, the target profiles of the polishing
Thus, it can be seen that the surface shape profile of the polishing cloth can always be precisely controlled to the target profile by the double-side polishing apparatus according to the present invention.
1,100 両面研磨装置
2 ホール
3 キャリア
4 上定盤
5 下定盤
6 研磨布
7 ギア
8 フローティング機構
9 研削装置
10 先端部
11a 測定部
11b 研削プレート
11c 洗浄部
11d 研削制御部
12 移動アーム
13 昇降手段
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Double-side polisher 2 Hole 3
Claims (2)
該キャリアを挟み前記ワークの表裏面を回転して研磨する、対向する上定盤および下定盤と、
を備え、該上下定盤の対向面に前記ワークを研磨するための研磨布をそれぞれ有する両面研磨装置であって、
離間させた前記上下定盤間に挿通され、前記研磨布の研磨面に対して水平方向に走査かつ垂直方向に昇降可能な移動アームと、
前記移動アームの先端部に研磨布面に対して水平方向に回動可能に取り付けられ、前記研磨布の表面をドレッシングする前記研磨布より小径の研削プレートと、
前記移動アームの先端部に取り付けられ、前記移動アームの走査方向に前記研磨布の表面形状プロファイルを測定する測定部であって、該測定部は接触式のプローブ測定器であり、該プローブ測定器の測定プローブが前記測定部の内部に収容可能である、測定部と、
前記測定部の測定結果に基づきドレッシング量を制御する研削制御部と、
を有し、前記移動アームは上下に反転可能であることを特徴とする研削装置を付帯して成る両面研磨装置。 A carrier for holding a workpiece for polishing;
Opposing upper and lower surface plates that sandwich and rotate the front and back surfaces of the workpiece while sandwiching the carrier;
A double-side polishing apparatus each having a polishing cloth for polishing the workpiece on the opposing surface of the upper and lower surface plates,
A movable arm that is inserted between the upper and lower surface plates that are spaced apart from each other, is capable of scanning in the horizontal direction with respect to the polishing surface of the polishing pad and moving up and down in the vertical direction;
A grinding plate having a smaller diameter than the polishing cloth, which is attached to the tip of the moving arm so as to be rotatable in a horizontal direction with respect to the polishing cloth surface, and dresses the surface of the polishing cloth;
A measuring unit attached to a tip of the moving arm and measuring a surface shape profile of the polishing cloth in a scanning direction of the moving arm , the measuring unit being a contact type probe measuring device, the probe measuring device The measurement probe can be accommodated inside the measurement unit; and
A grinding control unit for controlling the dressing amount based on the measurement result of the measurement unit;
A double-side polishing apparatus comprising a grinding apparatus, wherein the moving arm can be turned upside down .
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