JPH05138530A - 半導体ウエハーのポリツシング方法とその装置 - Google Patents

半導体ウエハーのポリツシング方法とその装置

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JPH05138530A
JPH05138530A JP3334018A JP33401891A JPH05138530A JP H05138530 A JPH05138530 A JP H05138530A JP 3334018 A JP3334018 A JP 3334018A JP 33401891 A JP33401891 A JP 33401891A JP H05138530 A JPH05138530 A JP H05138530A
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top ring
plate
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center
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Koichiro Ichikawa
浩一郎 市川
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Fujikoshi Machinery Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 被加工ウエハーの上面の平坦度にかかわら
ず、これを常に均等に押圧するとともに、加工中の定盤
面の面振れに対しても対応できるウェハーのポリッシン
グ方法と装置を提供する。 【構成】 半導体ウェハー2を下面に接着したプレート
1を、定盤3に貼付した研磨クロス4上に載置し、上下
動主軸10に吊下されたトップリング5で圧下してウェ
ハー2をポリッシングする半導体ウエハーのポリッシン
グ装置において、トップリング5はプレート1を圧下す
る円板状ヘッド6と、この中心に垂直に立設された中央
軸7と、中央軸7を貫いてヘッド6上に積み重ねられた
環状ウエイト8よりなり、上下動主軸10は下端に下方
に向かって広がるトップリング支持部材11を有し、中
央軸7は円筒状で、上方内部にトップリング支持部材1
1を収容し、かつ上端に上方に向かって狭くなったスト
ッパー9を形成し、トップリング支持部材11の最大外
径は中央軸7の円筒部の内径より小さいが、ストッパー
9の内径より大きいことを特徴とする半導体ウエハーの
ポリッシング装置と方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハーのポリ
ッシング(鏡面加工)を行うポリッシング方法とその装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコン等の半導体ウェハーのポリッシ
ングを行うには、従来、複数枚のウェハーを平坦なプレ
ートの一面にワックス等で接着した後、定盤に貼付した
研磨クロス上に、ウエハー接着側を下にして前記プレー
トを載置し、上下動主軸に回転可能に吊下されたトップ
リングを下降させてプレートしたがってウェハーを研磨
クロスに押圧し、研磨クロス面に特殊なスラリーを供給
しながら前記定盤を回転させ、同時にトップリングとと
もにプレートを回転させてウェハーの鏡面加工を行って
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この場合、ウェハーに
高精度の鏡面加工を行なうには、トップリングによって
ウェハーしたがってウェハーを接着したプレートの全面
を均等に押圧することが必要条件である。しかるに、従
来のポリッシング方法では、装置の自動化のために、ト
ップリングはプレートの垂直線上に位置する上下動機構
の下部に固着され、ウェハー押圧時においてもトップリ
ングはその上下動機構に固着されたままであるから、ト
ップリングに対する上下動機構の取付け角度が正確に直
角になっていないと、プレートを垂直に圧下しないこと
になる。通常、一枚のウェハーでも厚さにバラツキがあ
るうえに、プレートには複数のウェハーが接着されてい
るため、プレート上面の水平度に誤差を生じ、極端な場
合には、トップリングに接触しないプレート上面部分、
すなわち全く圧下されない部分が生じるおそれもあっ
た。さらに、ウェハーの鏡面加工中に定盤面に細かな面
振れを生じることがあるが、その際にもトップリングは
上下動機構に固着されたままであるから、高精度の加工
を行うことはできなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
に鑑み、被加工ウエハーの上面の平坦度にかかわらず、
これを常に均等に押圧するとともに、加工中の定盤面の
面振れに対しても対応できるウェハーのポリッシング方
法と装置を提供することを目的としてなされたもので、
第1の発明は、半導体ウェハーを下面に接着したプレー
トを、定盤に貼付した研磨クロス上に載置し、プレート
上面を上下動主軸に保持されたトップリングにより圧下
し、研磨クロス面にスラリーを供給しながら定盤とトッ
プリングを回転させる半導体ウェハーのポリッシング方
法において、トップリングは上下動主軸から切り離され
自重によりプレート上面を圧下することを特徴とする半
導体ウェハーのポリッシング方法、第2の発明は半導体
ウェハーを下面に接着したプレートを、定盤に貼付した
研磨クロス上に載置し、上下動主軸に吊下されたトップ
リングで圧下してウェハーをポリッシングする半導体ウ
エハーのポリッシング装置において、トップリングはプ
レートを圧下する円板状ヘッドと、この中心に垂直に立
設された中央軸と、中央軸を貫いてヘッド上に積み重ね
られた環状ウエイトよりなり、上下動主軸は下端に下方
に向かって広がるトップリング支持部材を有し、中央軸
は円筒状で、上方内部にトップリング支持部材を収容
し、かつ上端に上方に向かって狭くなったストッパーを
形成し、トップリング支持部材の最大外径は中央軸の円
筒部の内径より小さいが、ストッパーの内径より大きい
ことを特徴とする半導体ウエハーのポリッシング装置を
要旨とするものである。
【0005】
【作用】以下図に基づいて本発明の装置を説明する。図
1は本発明のポリッシング装置の一実施例を示すもの
で、(a)は(b)のA−O−B線に沿う断面図、
(b)は部分平面図であり、プレート1の下面に被加工
半導体ウエハー2を複数枚接着し、これを定盤3の上面
に貼付した研磨クロス4の上に載置する。トップリング
5は、プレート1に接触し、これを圧下する円形のヘッ
ド6と、この中央に垂直に立設された中央軸7よりな
り、ヘッド6上には環状ウエイト8が中央軸を貫いて必
要数だけ積み重ねられている。
【0006】中央軸7は円筒状であるが、内部は上方に
向かって狭くなり上端にストッパー9を形成する。上下
動主軸10は、下端に下方に向かって広がるトップリン
グ支持部材11をもつ。しかしてトップリング支持部材
11は円筒状の中央軸7の上方内部に収容されている
が、中央軸7の上部内面は上方に向かって狭くなってス
トッパー9となり、上端の内径はトップリング支持部材
11の最大外径より小さいので、上下動主軸10を上昇
させても中央軸7より抜け出ることはない。また中央軸
7のストッパー9以下の内面直径はトップリング支持部
材11の最大外径より大きいので、トップリング支持部
材11を中央軸7の内面に接触することなく上下動主軸
10を下降させることができる。
【0007】したがって上下動主軸10の上昇時には、
トップリング支持部材11がストッパー9と接触して、
トップリング5は吊り上げられる。ストッパー9の内周
面とトップリング支持部材11の外周面の形状を一致さ
せておけば、トップリングはふらつくことなく安定に吊
り上げられる。逆に上下動主軸10を下降させると、ト
ップリングのヘッド6が、プレート1に接触した時点
で、トップリング5の下降限界に達し、さらに上下動主
軸10を下降させることによって、前記トップリング支
持部材11と、ストッパー9との接触は解消され、トッ
プリングはトップリング上下動主軸から切り離されて単
にプレートの上に載置されているだけの状態となる。こ
のようにトップリングは、上下動主軸から切り離されて
プレート上に載置されるので、常にプレート上面に対し
て水平の状態にあり、ウェハーの厚さの不揃によってプ
レート上面が定盤面に対して水平でなくても、プレート
全面に接触して、均等に圧下する。またトップリングは
プレート上面の傾斜に追従して傾くため、加工途中に発
生する定盤の面振れに対して完全に追従することがで
き、ウエイト8を増減してトップリングによる圧下力を
適当な値に調節すれば、終始一定の加工条件のもとで、
ウェハーのポリッシングを実施できる。
【0008】しかしながら、トップリング5はウェハー
加工時に上下動主軸10から切り離され、水平方向には
なんら拘束を受けずに、定盤上をある程度自由に移動す
ることができるので、このままでは安定した加工ができ
なくなる。そこで、トップリングの側面に接触するよう
にして、定盤中央部に研磨クロス4に近接してセンター
ローラー12を、定盤周縁部に研磨クロスに近接してガ
イドローラー13を設け、トップリング5及びプレート
1を定盤上の一定位置に保持し、水平方向の動きを規制
する。
【0009】ここでセンターローラー12に回転駆動源
を備え、センターローラーを回転させつつ、これに接触
しているプレート1を回転させてウェハーの鏡面加工を
行えばトップリング5はセンターローラーとの摩擦によ
り回転し、トップリングに定盤3の回転に対する連れ回
り以外の回転力が働き、良好な鏡面加工を行うことがで
きる。
【0010】この際、トップリング5はセンターローラ
ー12との接触摩擦で回転しているだけであるから、一
時的にトップリングに対してなんらかの負荷がかかり、
トップリングのスムースな回転が阻害されても、トップ
リングとセンターローラーの接触部がスリップし、トッ
プリングに無理な力がかからないので、良好なポリッシ
ング加工が行われる。
【0011】またガイドローラー13を、プレート1の
側面と接触する位置と接触しない位置との間を移動させ
る移動アーム14を設けることにより、定盤上を回転し
てくる複数のプレートを順次定盤上の一定位置に保持し
たり、加工を終了したウェハーを接着したプレートを順
次排出したりすることが可能となり、トップリングの上
下動機構と合わせて機械の自動化、及び複数のプレート
を同時に加工することによるポリッシング加工の効率化
を図ることが可能となる。
【0012】さらに、前記トップリング下面は下向きに
開いた凹部15を形成し、前記凹部を弾性膜16で覆う
ことにより、トップリング下面の凹部と前記弾性膜との
間に密閉空間17を形成し、前記密閉空間の中心部に対
して圧力流体を供給する流体供給ノズル18を備えるこ
とにより一層均一な圧下を行うことができる。すなわち
プレート1にかかる全荷重はトップリング5の重量によ
って決定されるが、密閉空間17内部の流体供給圧を上
昇させると、弾性膜16は下向きに凸となリ、ヘッド6
の中央部から加えられる圧下力が大きくなる。逆に流体
供給圧を小さくすると、弾性膜16は下向きに凹とな
り、ヘッド周縁部から加えられる圧下力が大きくなる。
このように、状況に応じて弾性膜16を変形させ、研磨
クロス4上にスラリー供給管19からスラリーを流しな
がらポリッシング加工を行うことにより、きわめて高精
度のウェハーのポリッシング加工を実現することが可能
である。また、トップリングのヘッド下面に、内部に流
体供給機構を有する弾性体からなるバッグを装備するこ
とにより、バッグに接触するプレート全面を均等に圧下
し得る。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、トップリングは上下動
主軸から切り離されウエイトを含む自重によりプレート
を圧下するので、ウエハーに厚みの不揃い等があっても
均等なポリッシングを行い、また定盤の面振れに対して
も完全に追従できて終始一定の条件で鏡面加工すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は(b)のA−O−B線に沿う断面図、
(b)は部分平面図である。
【符号の説明】
1 プレート 2 ウエハー 3 定盤 4 研磨クロス 5 トップリング 6 ヘッド 7 中央軸 8 ウエイト 9 ストッパー 10 上下動主軸 11 トップリング支持部材 12 センターローラー 13 ガイドローラー 14 移動アーム 15 凹部 16 弾性膜 17 密閉空間 18 ノズル 19 スラリー供給管
【手続補正書】
【提出日】平成4年3月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、トップリングは上下動
主軸から切り離されウエイトを含む自重によりプレート
を圧下するので、ウエハーに厚みの不揃い等があっても
均等なポリッシングを行い、また定盤の面振れに対して
も完全に追従できて終始一定の条件で鏡面加工すること
ができる。また、ポリッシング装置のトップリングに限
らず、ラッピング装置等の加圧定盤において、本発明の
ように、加工時に上下動主軸から切り離し、自重によっ
て加圧するようにしても良好な効果が得られる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ウェハーを下面に接着したプレート
    を、定盤に貼付した研磨クロス上に載置し、プレート上
    面を上下動主軸に保持されたトップリングにより圧下
    し、研磨クロス面にスラリーを供給しながら定盤とトッ
    プリングを回転させる半導体ウェハーのポリッシング方
    法において、トップリングは上下動主軸から切り離され
    自重によりプレート上面を圧下することを特徴とする半
    導体ウェハーのポリッシング方法。
  2. 【請求項2】半導体ウェハーを下面に接着したプレート
    を、定盤に貼付した研磨クロス上に載置し、上下動主軸
    に吊下されたトップリングで圧下してウェハーをポリッ
    シングする半導体ウエハーのポリッシング装置におい
    て、トップリングはプレートを圧下する円板状ヘッド
    と、この中心に垂直に立設された中央軸と、中央軸を貫
    いてヘッド上に積み重ねられた環状ウエイトよりなり、
    上下動主軸は下端に下方に向かって広がるトップリング
    支持部材を有し、中央軸は円筒状で、上方内部にトップ
    リング支持部材を収容し、かつ上端に上方に向かって狭
    くなったストッパーを形成し、トップリング支持部材の
    最大外径は中央軸の円筒部の内径より小さいが、ストッ
    パーの内径より大きいことを特徴とする半導体ウエハー
    のポリッシング装置。
  3. 【請求項3】トップリングは、定盤の中央に定盤に近接
    して設けられたセンターローラーと、定盤の周縁に定盤
    に近接して設けられたガイドローラーとに接触保持され
    て回転する請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】センターローラーを回転駆動源により強制
    回転する請求項2または3に記載の装置。
  5. 【請求項5】ガイドローラーは、センターローラーとの
    間にトップリングを挟んでこれに接触し保持する位置と
    保持しない位置に移動可能である請求項2、3、4のい
    ずれかの項に記載の装置。
  6. 【請求項6】トップリング下端は下向きに開いた凹部を
    なし、これを弾性膜で覆って生じた密閉空間に圧力流体
    を供給するノズルが開口している請求項2に記載の装
    置。
  7. 【請求項7】トップリングは、下端に弾性膜で構成され
    たバックを有し、バック内に圧力流体を供給してプレー
    トを圧下する請求項2に記載の装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07227757A (ja) * 1994-02-18 1995-08-29 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウエーハのポリッシング装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07227757A (ja) * 1994-02-18 1995-08-29 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウエーハのポリッシング装置

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