JPH05251410A - 静水媒体を使用する半導体ウエーハの研磨方法及び装置 - Google Patents

静水媒体を使用する半導体ウエーハの研磨方法及び装置

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JPH05251410A
JPH05251410A JP4276856A JP27685692A JPH05251410A JP H05251410 A JPH05251410 A JP H05251410A JP 4276856 A JP4276856 A JP 4276856A JP 27685692 A JP27685692 A JP 27685692A JP H05251410 A JPH05251410 A JP H05251410A
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piston
polishing
force
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JP4276856A
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Dennis L Olmstead
エル オルムテッド デニス
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Texas Instruments Inc
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、半導体ウエーハを研磨用パ
ッドに接触せしめるように押し付ける装置を提供するこ
とである。 【構成】 ウエーハに加える駆動力を発生するように運
動可能に支持されているピストン手段と、上記ウエーハ
手段に接触し、上記ピストン手段の運動に動作的に応答
して如何なる剛い力伝達成分をも使用することなく上記
ピストン手段からの力をウエーハに均一に分配する柔軟
なリンケージ手段とを具備し、上記柔軟なリンケージ手
段は力転送を行う静水手段を含み、上記静水手段は上記
ピストン手段の運動に応答してウエーハに向かって変位
する流体を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハ処理に
関し、具体的には静水媒体を使用して半導体ウエーハを
研磨する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエーハを研磨する場合、ウエー
ハは、研磨用パッドの上で運動するテンプレート内に配
置される。ワックスを用いて半導体ウエーハを取り付け
板上に取り付けるようなワックス取り付けプロセスで
は、ウエーハは回転せず、プロセスはウエーハ、ウエー
ハが取り付けられている取り付け板、及び取り付け板に
力を加えるヘッドの清潔さ及び機械的完全さに臨界的に
依存する。他のテンプレート設計は、ウエーハの背面に
真に均一な圧力を加えることを容易ならしめることもな
いし、または各ウエーハをそれら自身の軸を中心として
回転可能ならしめる低摩擦表面を有してもいない。
【０００３】
【発明の概要】本発明は、研磨中に各ウエーハに力を均
一に加えるようにする半導体ウエーハ研磨方法及び装置
を提供する。研磨装置成分の機械的な不完全さ、及び表
面の清潔さには敏感ではない剛くない静水表面が研磨プ
ロセスに使用される。本研磨プロセスは、研磨装置の機
械的な不完全さ、非均一なスラリ流、非均一な温度、及
び研磨用パッドの不完全さに対して鋭敏ではない。
【０００４】装置は、１またはそれ以上のウエーハを研
磨する普通の研磨用テンプレートを使用する。テフロン
円板を有する流体を満たしたポリエチレン袋が、研磨用
ピストンと順応的な材料のパッドとの間に配置される。
流体を満たした袋は順応的な材料のパッド及び半導体ウ
エーハの表面にまたがって均一な力を加える。第２のテ
フロン円板を、流体を満たした袋に組合わされているテ
フロン円板と順応的な材料のパッドとの間に配置するこ
とができる。
【０００５】本発明が提供する技術的な進歩及びその目
的は、以下の添付図面に基づく本発明の好ましい実施例
の説明、及び特許請求の範囲に記載の新規な特色から明
白になるであろう。
【０００６】
【実施例】図１は、半導体ウエーハを研磨するために使
用される種々の部品を示すための研磨装置の一部の拡大
分解図である。テンプレート１１は複数の貫通開口１２
を有しており、これらの開口１２内で個々の半導体ウエ
ーハが研磨される。複数の盲開口１３がテンプレートの
面内に設けてあって、図２に示すように研磨ヘッドとの
間にばねによる相互伝達手段を提供するようになってい
る。
【０００７】半導体ウエーハ１４は、貫通開口１２の１
つの中に配置される。例えば研磨用パッドのような順応
的な材料１５がウエーハ１４の上に位置決めされる。順
応的な材料１５はテフロン表面被膜１６を有していて
も、または分離したテフロン円板を順応的な材料１５の
上に配置してもよい。流体を満たしたポリエチレン袋１
７が順応的な材料１５の上に配置されている。袋の中の
流体は、例えば水または他の如何なる流体であっても、
またはゴムのような弾力的な固体であっても差し支えな
い。袋１７はテフロン表面１８を有してもよく、または
分離したテフロン円板を使用してもよい。例えばポリプ
ロピレン製のピストン１９が流体を満たした袋１７の上
に位置決めされていて、袋１７、順応的な材料１５及び
半導体ウエーハ１４に圧力を加える。
【０００８】図２は、種々の部品が半導体ウエーハを研
磨する位置にある研磨装置の断面図である。テンプレー
ト１１は、テンプレートより大きい研磨用パッド２６の
上にある。ウエーハ１４は研磨用パッド２６に接してお
り、順応的な材料１５、袋１７及びピストン１９によっ
てパッドに対して保持されている。下向きの圧力は研磨
ヘッド２１によってピストン１９に加えられる。研磨ヘ
ッド２１は、矢印Ａに示すように加えられた力をピスト
ン１９に伝達する。研磨ヘッド２１は、テンプレート１
１の盲開口１３内のばね２５とも係合し、テンプレート
１１を研磨用パッド２６に接触させ続ける。
【０００９】研磨すべき半導体ウエーハ１４の表面に粗
いスラリが注がれている間、研磨組立体２０は回転させ
られる。袋１７は、ピストン１９の力の下に、均一な圧
力を順応的な材料１５の表面に印加し、順応的な材料１
５は均一な研磨用圧力をウエーハ１４に印加する。ピス
トン１９の表面の凹凸は、流体を満たした袋１７から均
一に加えられる圧力に何等の影響をも及ぼさない。非均
一な圧力がウエーハ１４に加えられた場合には、ウエー
ハは非均一に研磨されて平らではない研磨された表面が
生成されることになるが、順応的な材料１５によってウ
エーハ１４の表面に均一な圧力が加えられる場合には、
ウエーハ１４の表面は均一に研磨されるようになる。流
体を満たした袋１７と順応的な材料１５との間のテフロ
ン界面によって、自由回転が達成される。
【００１０】代替実施例では、流体を満たした袋を軟ゴ
ムの円板に置換してあり、この円板も均一な圧力を順応
的な材料の表面に印加するようになっている。以上の記
載に関連して、以下の各項を開示する。 １． 半導体ウエーハを研磨用パッドに接触せしめるよ
うに押し付ける装置であって、ウエーハに加える駆動力
を発生するように運動可能に支持されているピストン手
段と、上記ウエーハ手段に接触し、上記ピストン手段の
運動に動作的に応答して如何なる剛い力伝達成分をも使
用することなく上記ピストン手段からの力をウエーハに
均一に分配する柔軟なリンケージ手段と、を具備し、上
記柔軟なリンケージ手段は力転送を行う静水手段を含
み、上記静水手段は上記ピストン手段の運動に応答して
ウエーハに向かって変位する流体を含むことを特徴とす
る装置。
【００１１】２． 上記静水手段は、その中に流体を収
容している柔軟な袋である１項に記載の装置。 ３． 全体的に平行で対面している１対の表面を有する
テンプレートを含み、上記テンプレートは上記表面間に
ほぼ垂直に伸びる貫通開口を有し、この開口はその中に
研磨するウエーハを受けるようになっており、上記ピス
トン手段及び上記袋は上記開口内で互いに接触する関係
に配置され、上記ピストン手段は上記貫通開口から外向
きに上記表面の一方よりも遠くまで突き出るピストンを
含み、上記柔軟なパッドは上記ピストンによる上記流体
の変位に応答してウエーハを上記テンプレートの他方の
表面に向けて外向きに押して研磨用パッドに接触させ、
上記柔軟なパッドは研磨中にウエーハ上に比較的高い圧
力の領域を生じさせる粒子の効果を減少させるように作
動可能である２項に記載の装置。
【００１２】４． 上記柔軟なリンケージ手段は上記袋
と上記柔軟なパッドとの間に挿入された１対の対向して
いるテフロン円板を含み、上記テフロン円板は研磨中上
記袋と上記柔軟なパッドとの間に接触関係に保持され、
上記テフロン円板は上記袋と上記柔軟なパッドとの間に
回転軸受けを限定し、この回転軸受けは研磨中に上記袋
及び上記テンプレートに対して上記柔軟なパッドを実質
的に自由に回転可能ならしめるようになっている３項に
記載の装置。
【００１３】５． 上記テンプレートはピストン手段、
流体を収容している袋、柔軟なパッド、及び開口の中に
配置されるテフロン円板を各々が有する複数の上記開口
を含み、上記テンプレートはほぼ円形の形状を有してい
て上記複数の開口は上記テンプレートの中に円周方向に
離間した関係に配列され、上記テンプレートの一方の表
面はその中に形成された複数の盲開口を有し、上記盲開
口は上記貫通開口とほぼ平行に伸び、上記各盲開口はそ
の中に座しそれから外向きに上記一方の表面よりも遠く
へ突き出る圧縮ばねを有し、上記テンプレートの上記一
方の表面に対して密着対面関係に配置される研磨ヘッド
を含み、上記研磨ヘッドは上記テンプレートに向かって
運動可能であって上記圧縮ばね及び上記ピストンと係合
し上記テンプレート及び研磨のためにその中に受け入れ
られているウエーハを研磨用パッドと接触せしめるよう
にそれぞれの開口内へ更に駆動するようになっている４
項に記載の装置。
【００１４】６． 上記研磨ヘッドが上記テンプレート
表面と全体的に平行な面内で回転可能であり、上記テン
プレートは上記回転可能な研磨ヘッドと共に回転可能な
ようにそれに取り付けられており、上記柔軟なパッドは
上記テンプレートの回転中に遊星運動するように上記貫
通開口内に担持されており、上記柔軟なパッドは上記遊
星運動中に上記テンプレートと共働可能であって上記テ
ンプレートに対する上記柔軟なパッドの回転運動を遂行
し、研磨中の上記柔軟なパッドの上記回転運動及び遊星
運動が上記柔軟なパッドによって上記ウエーハに伝えら
れるようになっている５項に記載の装置。
【００１５】７． 上記袋がポリエチレン製であり、上
記流体が水であり、上記柔軟なパッドが研磨用パッドで
ある６項に記載の装置。 ８． 上記袋及び上記柔軟なパッドはそれぞれ互いに対
面関係に配列され研磨中には接触関係に保持されるテフ
ロン表面部分を有し、上記テフロン表面部分は上記袋と
上記柔軟なパッドとの間に回転軸受けを限定し、この回
転軸受けは研磨中に上記袋及び上記テンプレートに対し
て上記柔軟なパッドを実質的に自由に回転可能ならしめ
るようになっている３項に記載の装置。
【００１６】９． 上記テンプレートはピストン手段、
流体を収容している袋、柔軟なパッド、及び開口の中に
配置されるテフロン円板を各々が有する複数の上記開口
を含み、上記テンプレートはほぼ円形の形状を有してい
て上記複数の開口は上記テンプレートの中に円周方向に
離間した関係に配列され、上記テンプレートの一方の表
面はその中に形成された複数の盲開口を有し、上記盲開
口は上記貫通開口とほぼ平行に伸び、上記各盲開口はそ
の中に座しそれから外向きに上記一方の表面よりも遠く
へ突き出る圧縮ばねを有し、上記テンプレートの上記一
方の表面に対して密着対面関係に配置される研磨ヘッド
を含み、上記研磨ヘッドは上記テンプレートに向かって
運動可能であって上記圧縮ばね及び上記ピストンと係合
し上記テンプレート及び研磨のためにその中に受け入れ
られているウエーハを研磨用パッドと接触せしめるよう
にそれぞれの開口内へ更に駆動するようになっている８
項に記載の装置。
【００１７】１０． 上記研磨ヘッドが上記テンプレー
ト表面と全体的に平行な面内で回転可能であり、上記テ
ンプレートは上記回転可能な研磨ヘッドと共に回転可能
なようにそれに取り付けられており、上記柔軟なパッド
は上記テンプレートの回転中に遊星運動するように上記
貫通開口内に担持されており、上記柔軟なパッドは上記
遊星運動中に上記テンプレートと共働可能であって上記
テンプレートに対する上記柔軟なパッドの回転運動を遂
行し、研磨中の上記柔軟なパッドの上記回転運動及び遊
星運動が上記柔軟なパッドによって上記ウエーハに伝え
られるようになっている９項に記載の装置。
【００１８】１１． 上記袋がポリエチレン製であり、
上記流体が水であり、上記柔軟なパッドが研磨用パッド
である１０項に記載の装置。 １２． 研磨用パッドを準備する段階と、研磨用パッド
へ向かう入力駆動力をピストンを用いて準備する段階
と、ピストンと研磨用パッドとの間にウエーハを挿入す
る段階と、ピストンとウエーハとの間に如何なる剛い力
伝達成分をも使用することなく入力駆動力をウエーハに
均一に分配する段階を含み、入力駆動力を使用してウエ
ーハを研磨用パッドに押し付ける段階と、を具備し、上
記力分配段階はピストンとウエーハとの間に力を転送す
る静水手段を挿入する段階と、静水手段に駆動力を加え
て流体をウエーハに向かって変位せしめる段階とを含む
ことを特徴とする方法。
【００１９】１３． 半導体ウエーハを研磨用パッドに
接触せしめるように押し付ける装置であって、ほぼ円形
のテンプレートと、複数のピストンと、複数の柔軟な袋
と、複数の柔軟なパッドと、複数の圧縮ばねと、１つの
研磨ヘッドとを具備し、上記テンプレートは、全体的に
平行で対面している１対の表面と、上記円形の中に円周
方向に離間した関係に配列され上記表面間にほぼ垂直に
伸びてその中に研磨するウエーハを受けるようになって
いる貫通開口と、上記表面の一方の中に形成され上記貫
通開口とほぼ平行に伸びる複数の盲開口とを有し、上記
ピストンは、上記複数の貫通開口内にそれぞれ運動可能
なように支持され、上記貫通開口から外向きに上記一方
の表面より遠くまで突き出てウエーハに加える駆動力を
供給するようになっており、上記柔軟な袋は、上記複数
の貫通開口内にそれぞれのピストンと接触関係に配置さ
れ、組合わされたピストンの運動に応答して組合わされ
たウエーハに向かって変位する流体を収容しており、上
記柔軟なパッドは、上記複数の貫通開口内に配置され、
研磨中のそれぞれのウエーハと直接接触し、上記袋をそ
れぞれのピストンと柔軟なパッドとの間に挟み込み、上
記ピストンによる上記流体の変位に応答してウエーハを
上記テンプレートの他方の表面に向けて外向きに押して
研磨用パッドに接触させ、そして研磨中にウエーハ上に
比較的高い圧力の領域を生じさせる粒子の効果を減少さ
せるように作動可能であり、上記各袋及び組合わされた
柔軟なパッドはそれぞれ互いに対面関係に配列され研磨
中には接触関係に保持されるテフロン表面部分を有し、
上記テフロン表面部分は上記袋と上記柔軟なパッドとの
間に回転軸受けを限定し、この回転軸受けは研磨中に上
記袋及び上記テンプレートに対して上記柔軟なパッドを
実質的に自由に回転可能ならしめるようになっており、
上記圧縮ばねは、それぞれ上記テンプレートの盲開口の
中に座し、それから外向きに上記一方の表面よりも遠く
へ突き出ており、上記研磨ヘッドは、上記テンプレート
の上記一方の表面に対して密着対面関係に配置され、上
記テンプレートに向かって運動可能であって上記圧縮ば
ね及び上記ピストンと係合して上記テンプレート及び研
磨のためにその中に受け入れられているウエーハを研磨
用パッドと接触せしめるようにそれぞれの開口内へ更に
駆動し、上記テンプレート表面と全体的に平行な面内で
回転可能であり、上記回転可能な研磨ヘッドと共に回転
可能なようにそれに固定されており、上記柔軟なパッド
は上記テンプレートの回転中に遊星運動するように上記
貫通開口内に担持されており、上記遊星運動中に上記テ
ンプレートと共働可能であって上記テンプレートに対す
る上記柔軟なパッドに回転運動を生じさせ、研磨中の上
記柔軟なパッドの上記回転運動及び遊星運動が上記柔軟
なパッドによって上記ウエーハに伝えられることを特徴
とする装置。
【００２０】１４． 本発明は、半導体ウエーハ（１
４）を研磨する方法及び装置に関し、研磨中の各ウエー
ハ（１４）に静水材料または順応的な材料（１７、１
５）を使用して力を均一に印加するようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨装置の分解図である。
【図２】研磨装置の断面図である。
【符号の説明】
１１ テンプレート １２ 貫通開口 １３ 盲開口 １４ 半導体ウエーハ １５ 順応的な材料 １６ 順応的な材料１５のテフロン表面被膜 １７ 流体を満たしたポリエチレン袋 １８ 袋１７のデフロン表面 １９ ピストン ２０ 研磨組立体 ２１ 研磨ヘッド ２５ ばね ２６ 研磨用パッド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエーハを研磨用パッドに接触せ
    しめるように押し付ける装置であって、 ウエーハに加える駆動力を発生するように運動可能に支
    持されているピストン手段と、 上記ウエーハ手段に接触し、上記ピストン手段の運動に
    動作的に応答して如何なる剛い力伝達成分をも使用する
    ことなく上記ピストン手段からの力をウエーハに均一に
    分配する柔軟なリンケージ手段と、 を具備し、上記柔軟なリンケージ手段は力転送を行う静
    水手段を含み、上記静水手段は上記ピストン手段の運動
    に応答してウエーハに向かって変位する流体を含むこと
    を特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 研磨用パッドを準備する段階と、 研磨用パッドへ向かう入力駆動力をピストンを用いて準
    備する段階と、 ピストンと研磨用パッドとの間にウエーハを挿入する段
    階と、 ピストンとウエーハとの間に如何なる剛い力伝達成分を
    も使用することなく入力駆動力をウエーハに均一に分配
    する段階を含み、入力駆動力を使用してウエーハを研磨
    用パッドに押し付ける段階と、 を具備し、上記力分配段階はピストンとウエーハとの間
    に力を転送する静水手段を挿入する段階と、静水手段に
    駆動力を加えて流体をウエーハに向かって変位せしめる
    段階とを含むことを特徴とする方法。
JP4276856A 1991-10-29 1992-10-15 静水媒体を使用する半導体ウエーハの研磨方法及び装置 Pending JPH05251410A (ja)

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US07/784,491 US5193316A (en) 1991-10-29 1991-10-29 Semiconductor wafer polishing using a hydrostatic medium
US07/784491 1991-10-29

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