JP6965305B2 - 両面研磨装置 - Google Patents
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Description
同図において、102は、上定盤、108は、吊り天板、109は、ディスクであり、エアーの入力圧INでディスク109を動かす力Pを発生させることにより、ディスク109の傾き、すなわち、上定盤形状を変化させる。しかし、ディスク109が金属製であるために、該ディスク109が熱変形し易く、かつこの熱変形が上定盤102に伝わることで、上定盤102も変形し易くなっていた。また、同図の例では、上定盤形状が一方向のみに変形可能であるため、様々な種類のパッド形状に対応できなかった。
下定盤1は、回転軸AXを中心に回転可能に設けられ、上面に研磨パッド7bが貼り付けられている。上定盤2は、下定盤1の上方に上下動可能、かつ回転軸AXを中心に回転可能に設けられ、下面に研磨パッド7aが貼り付けられている。ウェーハを保持するキャリア(ドレス時には、例えば、ドレッサに変更される)8は、下定盤1と上定盤2との間に配置される。
アクチュエータ5は、吊り天板3と上定盤2との距離(上下方向の間隔)を局所的に変更できる機構であれば、その動力源が特に限定されることはない。例えば、アクチュエータ5の動力源は、空気圧などの気体の圧力、油圧などの液体の圧力、電動力などを利用することができる。また、アクチュエータ5への動力供給は、両面研磨装置の外部から行うこともできるし、又は両面研磨装置の内部、例えば、ロータリーコネクタを用いて定盤回転軸経由で行うこともできる。
図3に示すように、アクチュエータ5は、エアーシリンダであり、シリンダチューブ9と、シリンダチューブ9内において上下方向に可動であるピストン10とを備える。シリンダチューブ9の上面は、吊り天板3の下面に固定される。ピストン10は、フローティングジョイント11を介して、上定盤2に結合される。
以下に示す両面研磨装置を用いて、所定のGBIR(Global Backside Ideal Range)を実現可能なクロスライフ(研磨パッドの寿命)を検証した。ここで、GBIRとは、ウェーハの平坦度を表す指標の一つであり、裏面基準平面からウェーハ表面までの距離の最大値と最小値との差のことである。
下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギアの各駆動部を有する4ウェイ式で20Bサイズの両面研磨装置を用いた。上定盤と吊り天板とは、同一円周上に配置される6個の吊り支柱で連結し、各吊り支柱の材料は、SUS(ステンレス鋼材)とした。下定盤及び上定盤の材料は、常温付近で熱膨張係数が小さいインバー(熱膨張係数=1.5×10−6/K〜4.0×10−6/K)とした。
ウェーハの加工(研磨)及び測定条件は、以下の通りである。
ウェーハは、直径300mmのP型シリコン単結晶ウェーハを用いた。
研磨パッドは、ショアA硬度85の発泡ポリウレタンパッドを用いた。
キャリアは、チタン基板に、インサートとしてガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸したFRPを用いた。キャリアは、5枚を1セットとして上記両面研磨装置にセットし、ウェーハは、キャリア1枚毎に1枚をセットした。
スラリーは、シリカ砥粒含有、平均粒径35nm、砥粒濃度1.0wt%、pH10.5、KOHベースを用いた。
加工時間は、ウェーハの中心厚みのバッチ平均値が775±0.5μmに収まるように、研磨レートから逆算して設定した。
各駆動部の回転速度は、上定盤:−13.4rpm、下定盤:35rpm、サンギア:25rpm、及びインターナルギア:7rpmに設定した。
研磨パッドのドレッシングは、ダイヤ砥粒が電着されたドレスプレートを120gf/cm2で純水を流しながら上下の各研磨パッドに摺接させることで行った。摺接時間は、5minとし、頻度は、5バッチ毎に実施した。
加工後のウェーハに対しては、SC−1洗浄を条件(NH4OH:H2O2:H2O=1:1:15)で行った。
以上の実験内容の下で、ウェーハの研磨及びドレスを繰り返し行い、洗浄後のウェーハについてそのフラットネスを測定し、かつGBIRを算出した。なお、フラットネスは、洗浄後のウェーハをKLA TencorのWaferSightを用いて測定した。GBIRは、ウェーハのエッジから2mmの領域を除外して算出した。
・両面研磨装置の詳細
比較例では、上記実施例の両面研磨装置において、アクチュエータ(エアーシリンダ)を有しないものを用いた。すなわち、上定盤形状を変形させることなく、下定盤の上面と上定盤の下面が常に平行な状態の両面研磨装置を用いた。
・実験内容
ウェーハの加工及び測定条件は、上記実施例の実験内容と同じ条件とした。
・GBIRの算出
上記実施例と同じ算出方法によりGBIRの算出を行った。
図4は、実施例と比較例とについてクロスライフとGBIRとの関係を示す。
同図において、横軸は、クロスライフを示し、バッチ処理数(積算値)に対応する。縦軸は、GBIRを示す。なお、実施例及び比較例ともに、1プロットは、1バッチ5枚の平均値である。
Claims (5)
- 回転軸を中心に回転可能に設けられ、上面に研磨パッドが貼り付けられた下定盤と、前記下定盤の上方に上下動可能、かつ前記回転軸を中心に回転可能に設けられ、下面に研磨パッドが貼り付けられた上定盤と、前記上定盤の上方に設けられる吊り天板とを具備する両面研磨装置において、
前記吊り天板と前記上定盤とを連結する、吊り支柱からなる連結部と、
前記吊り天板と前記上定盤との間であって前記連結部と異なる位置に独立して設けられ、上定盤形状を変形可能なアクチュエータとを具備することを特徴とする両面研磨装置。 - 前記連結部は、前記上定盤の半径方向の同一円周上に配置される複数個の吊り支柱からなり、前記アクチュエータは、前記上定盤の半径方向の同一円周上であって前記複数個の吊り支柱とは異なる位置に1個以上配置されることを特徴とする請求項1に記載の両面研磨装置。
- 前記アクチュエータは、前記複数個の吊り支柱を支点にして前記上定盤形状を変形させるものであることを特徴とする請求項2に記載の両面研磨装置。
- 前記アクチュエータと前記上定盤とを連結するフローティングジョイントをさらに具備し、
前記アクチュエータは、前記吊り天板に固定されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の両面研磨装置。 - 前記上定盤は、線熱膨張係数が6×10−6/K以下の低熱膨張材からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の両面研磨装置。
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