JPH0574749A - デバイス付きウエーハのプラナリゼーシヨンポリツシング方法及びその装置 - Google Patents
デバイス付きウエーハのプラナリゼーシヨンポリツシング方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH0574749A JPH0574749A JP3261472A JP26147291A JPH0574749A JP H0574749 A JPH0574749 A JP H0574749A JP 3261472 A JP3261472 A JP 3261472A JP 26147291 A JP26147291 A JP 26147291A JP H0574749 A JPH0574749 A JP H0574749A
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- wafer
- surface plate
- top ring
- polishing
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウェハーのデバイス表面の高度な平坦化を可
能とした、プラナリゼーションポリッシング方法及びそ
の装置を提供する。 【構成】 加工面に研磨クロスを貼った定盤上にウェハ
ーのデバイス面を接触させて載置する。下面が内部に圧
力流体を密封した弾性体で形成されたトップリングを、
ウェハー上に押し付けてデバイス面を研磨クロスに押圧
する。定盤上にスリラーを供給しながら定盤を自転を伴
わない円運動を行わせて研磨クロスとウェハーのデバイ
ス面を擦り合わせ、ウェハーのデバイス面の平坦化を行
う。ウェハーは、トップリングと共に定盤上を自転しな
がら公転させるようにしても良い。
能とした、プラナリゼーションポリッシング方法及びそ
の装置を提供する。 【構成】 加工面に研磨クロスを貼った定盤上にウェハ
ーのデバイス面を接触させて載置する。下面が内部に圧
力流体を密封した弾性体で形成されたトップリングを、
ウェハー上に押し付けてデバイス面を研磨クロスに押圧
する。定盤上にスリラーを供給しながら定盤を自転を伴
わない円運動を行わせて研磨クロスとウェハーのデバイ
ス面を擦り合わせ、ウェハーのデバイス面の平坦化を行
う。ウェハーは、トップリングと共に定盤上を自転しな
がら公転させるようにしても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デバイス付きシリコン
ウェーハのデバイス表面の平坦化を行うプラナリゼーシ
ョンポリッシング方法及びそのための装置に関するもの
である。
ウェーハのデバイス表面の平坦化を行うプラナリゼーシ
ョンポリッシング方法及びそのための装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路の発達に伴って積層構造
のデバイスが数多く製造されるようになった。このよう
な積層構造デバイスは、そのままでは表面に凹凸形状の
段差が生じてしまい、ウェーハ表面の配線の断線や、層
間絶縁不良等の障害の原因となってしまう。そこで、ウ
ェーハ表面を平坦化、平滑化する技術が重要となり、リ
フロー法、エッチバック法他、多数の平坦化技術が考案
された。
のデバイスが数多く製造されるようになった。このよう
な積層構造デバイスは、そのままでは表面に凹凸形状の
段差が生じてしまい、ウェーハ表面の配線の断線や、層
間絶縁不良等の障害の原因となってしまう。そこで、ウ
ェーハ表面を平坦化、平滑化する技術が重要となり、リ
フロー法、エッチバック法他、多数の平坦化技術が考案
された。
【０００３】近い将来の６４〜２５６Ｍビット以上の高
密度ＤＲＡＭ級超々ＬＳＩを実現する場合、例えば０．
３μm 以下の微細パターン化、高速度を考慮した低容量
・低抵抗化のための厚膜化、Ｂi-ＣＭＯＳなどの素子の
複合（階層）化等高度技術の導入・開発の方向で進むで
あろう。しかし、デバイス化の過程において、現在のリ
フロー又はエッチバック等による平坦化技術のみでは困
難であると予想される。
密度ＤＲＡＭ級超々ＬＳＩを実現する場合、例えば０．
３μm 以下の微細パターン化、高速度を考慮した低容量
・低抵抗化のための厚膜化、Ｂi-ＣＭＯＳなどの素子の
複合（階層）化等高度技術の導入・開発の方向で進むで
あろう。しかし、デバイス化の過程において、現在のリ
フロー又はエッチバック等による平坦化技術のみでは困
難であると予想される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】デバイス付きウェーハ
の平坦化技術は、ポリッシングと比較して次のような問
題点がある。即ち、デバイス面の許容される加工除却量
が、ポリッシングの場合の数十μm に対して０．５μm
程度と極端に少ないことである。このため、研磨クロス
と加工物の相対回転数を従来のように大きくできない。
の平坦化技術は、ポリッシングと比較して次のような問
題点がある。即ち、デバイス面の許容される加工除却量
が、ポリッシングの場合の数十μm に対して０．５μm
程度と極端に少ないことである。このため、研磨クロス
と加工物の相対回転数を従来のように大きくできない。
【０００５】一般に、ポリッシングにおける加工量Ｖ
（nm) は、 Ｖ＝ｋ・ｐ・ｖ・ｔ 但し、ｋ：加工条件によって定まる定数、 ｐ：加工圧
力（gf／cm2) ｖ：相対速度（cm／min)、 ｔ：加工時間（mi
n) で示されることが知られている。従って、デバイス表面
を均一にポリッシングするためには、ｐとｖを確実にコ
ントロールすれば良い。しかし、従来のポリッシングマ
シンは定盤の中心を軸にした回転運動を行うため、回転
軸付近と外周付近では速度が生じてしまい、前述したよ
うに加工除却量が極めて少ないことを考慮すると大きな
問題となる。又、ウェーハのポリッシングと比較して、
デバイス表面の平行度ははるかに曖昧であってあてにな
らず、加工物の全面を均等に加圧することが難しい。
（nm) は、 Ｖ＝ｋ・ｐ・ｖ・ｔ 但し、ｋ：加工条件によって定まる定数、 ｐ：加工圧
力（gf／cm2) ｖ：相対速度（cm／min)、 ｔ：加工時間（mi
n) で示されることが知られている。従って、デバイス表面
を均一にポリッシングするためには、ｐとｖを確実にコ
ントロールすれば良い。しかし、従来のポリッシングマ
シンは定盤の中心を軸にした回転運動を行うため、回転
軸付近と外周付近では速度が生じてしまい、前述したよ
うに加工除却量が極めて少ないことを考慮すると大きな
問題となる。又、ウェーハのポリッシングと比較して、
デバイス表面の平行度ははるかに曖昧であってあてにな
らず、加工物の全面を均等に加圧することが難しい。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、ウェーハの鏡面加工に用いられるポリ
ッシング技術を応用してデバイス表面の高度な平坦化を
可能とした、ウェーハのプラナリゼーションポリッシン
グ方法と、それに用いるポリッシング装置を提供するこ
とを技術的課題としたものである。
なされたもので、ウェーハの鏡面加工に用いられるポリ
ッシング技術を応用してデバイス表面の高度な平坦化を
可能とした、ウェーハのプラナリゼーションポリッシン
グ方法と、それに用いるポリッシング装置を提供するこ
とを技術的課題としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を解決す
るための手段として、本発明は、半導体ウェーハのデバ
イス面の平坦化を行うプラナリゼーションポリッシング
方法において、加工面に研磨クロスを貼った定盤上にウ
ェーハのデバイス面を接触させて載置し、下面が内部に
圧力流体を密閉した弾性体で形成されたトップリング
を、前記ウェーハ上に載置してウェーハのデバイス面を
前記研磨クロスに押圧した後、定盤面にスラリーを供給
しながら定盤を自転を伴わない円運動を行わせて研磨ク
ロスとウェーハのデバイス面を擦り合わせ、ウェーハの
デバイス面の平坦化を行うプラナリゼーションポリッシ
ング方法を要旨とするものである。この方法において、
ウェーハはトップリングと共に定盤上を自転しながら公
転させるようにしても良い。
るための手段として、本発明は、半導体ウェーハのデバ
イス面の平坦化を行うプラナリゼーションポリッシング
方法において、加工面に研磨クロスを貼った定盤上にウ
ェーハのデバイス面を接触させて載置し、下面が内部に
圧力流体を密閉した弾性体で形成されたトップリング
を、前記ウェーハ上に載置してウェーハのデバイス面を
前記研磨クロスに押圧した後、定盤面にスラリーを供給
しながら定盤を自転を伴わない円運動を行わせて研磨ク
ロスとウェーハのデバイス面を擦り合わせ、ウェーハの
デバイス面の平坦化を行うプラナリゼーションポリッシ
ング方法を要旨とするものである。この方法において、
ウェーハはトップリングと共に定盤上を自転しながら公
転させるようにしても良い。
【０００８】更に、本発明は、半導体ウェーハのデバイ
ス面の平坦化を行うプラナリゼーションポリッシング装
置において、加工面に研磨クロスが貼られた定盤と、こ
の定盤に係合するトップリングとを有し、前記定盤は偏
心位置にカムフロアを介してクランクカムが連結され、
このクランクカムの軸回転により自転を伴わない円運動
をさせられ、前記トップリングは下面に圧力流体を密閉
した弾性体が設けられ、ウェーハのデバイス面を前記研
磨クロスに押圧するように構成されたプラナリゼーショ
ンポリッシング装置を要旨とするものである。この装置
において、前記定盤の中央部に突出して設けた太陽ギヤ
と、この太陽ギヤとほぼ同一面内でかつ軸線が一致する
ようにして前記定盤の外周部付近に設けたインターナル
ギヤと、このインターナルギヤと前記太陽ギヤとの間に
噛合する外歯歯車を有するトップリングとを有し、前記
太陽ギヤとインターナルギヤの少なくともどちらか一方
は、駆動源により強制回転可能に形成されたことを特徴
とする。又、前記トップリングは、下面が弾性体で密閉
されると共に、この弾性体とトップリング下面との間に
圧力流体を供給する流体供給路と、この流体供給路の開
閉用栓とを有することを特徴とする。
ス面の平坦化を行うプラナリゼーションポリッシング装
置において、加工面に研磨クロスが貼られた定盤と、こ
の定盤に係合するトップリングとを有し、前記定盤は偏
心位置にカムフロアを介してクランクカムが連結され、
このクランクカムの軸回転により自転を伴わない円運動
をさせられ、前記トップリングは下面に圧力流体を密閉
した弾性体が設けられ、ウェーハのデバイス面を前記研
磨クロスに押圧するように構成されたプラナリゼーショ
ンポリッシング装置を要旨とするものである。この装置
において、前記定盤の中央部に突出して設けた太陽ギヤ
と、この太陽ギヤとほぼ同一面内でかつ軸線が一致する
ようにして前記定盤の外周部付近に設けたインターナル
ギヤと、このインターナルギヤと前記太陽ギヤとの間に
噛合する外歯歯車を有するトップリングとを有し、前記
太陽ギヤとインターナルギヤの少なくともどちらか一方
は、駆動源により強制回転可能に形成されたことを特徴
とする。又、前記トップリングは、下面が弾性体で密閉
されると共に、この弾性体とトップリング下面との間に
圧力流体を供給する流体供給路と、この流体供給路の開
閉用栓とを有することを特徴とする。
【０００９】
【作 用】研磨クロスの貼られた定盤は、自転運動を伴
わない円運動を行うため、定盤上のどの位置においても
デバイス表面との相対速度を一定に保つことができる。
ウェーハを押圧するトップリングのウェーハ接触面を、
内部に圧力流体を密閉した弾性体で構成することによっ
て、ウェーハのデバイス面の平行度、平坦度が不十分で
あってもウェーハ全面を均等に加圧することができる。
ウェーハを定盤の円運動の速度と比較して問題にならな
いくらいの低速で、トップリングと共に定盤上を自転し
ながら公転させることで、ウェーハの軌跡は定盤上の一
定の位置を移動するのではなく定盤の全面にわたって移
動する。
わない円運動を行うため、定盤上のどの位置においても
デバイス表面との相対速度を一定に保つことができる。
ウェーハを押圧するトップリングのウェーハ接触面を、
内部に圧力流体を密閉した弾性体で構成することによっ
て、ウェーハのデバイス面の平行度、平坦度が不十分で
あってもウェーハ全面を均等に加圧することができる。
ウェーハを定盤の円運動の速度と比較して問題にならな
いくらいの低速で、トップリングと共に定盤上を自転し
ながら公転させることで、ウェーハの軌跡は定盤上の一
定の位置を移動するのではなく定盤の全面にわたって移
動する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳説する。まず、ウェーハの加工圧力ｐの均等化の原理
について説明すると、図１に示すように荷重プレートａ
の下面側に弾性薄膜によるバックｂを形成し、このバッ
ク内に空気又は水の圧力流体ｃを充填し、平面工具定盤
ｄの薄膜ポリシャｅの上に載置したデバイス付きシリコ
ンウェーハｆをバックｂで押し付けるものである。これ
はＡir／Ｗater bag方式で、平面工具定盤ｄ面に押し付
けてウエハーの反りを矯正しつつ等分布圧力を確保する
ことができる。
詳説する。まず、ウェーハの加工圧力ｐの均等化の原理
について説明すると、図１に示すように荷重プレートａ
の下面側に弾性薄膜によるバックｂを形成し、このバッ
ク内に空気又は水の圧力流体ｃを充填し、平面工具定盤
ｄの薄膜ポリシャｅの上に載置したデバイス付きシリコ
ンウェーハｆをバックｂで押し付けるものである。これ
はＡir／Ｗater bag方式で、平面工具定盤ｄ面に押し付
けてウエハーの反りを矯正しつつ等分布圧力を確保する
ことができる。
【００１１】次に、相対速度ｖについては、従来の研磨
装置のようにポリシャ工具定盤を単一に回転させるので
はなくサブミクロン量のみ均一ポリッシングすることを
考えて、ウェーハのどの点でも同一の小円運動軌跡を描
かせる運動機構を導入し、ｖ＝３０〜１８００cm／min
の範囲で任意の点で均一相対速度を得る。ポリシャの不
均一摩耗を避けるために、小円運動量よりも無視できる
程度でウェーハ試料又は工具定盤に僅かな公転を与える
方法を導入する。
装置のようにポリシャ工具定盤を単一に回転させるので
はなくサブミクロン量のみ均一ポリッシングすることを
考えて、ウェーハのどの点でも同一の小円運動軌跡を描
かせる運動機構を導入し、ｖ＝３０〜１８００cm／min
の範囲で任意の点で均一相対速度を得る。ポリシャの不
均一摩耗を避けるために、小円運動量よりも無視できる
程度でウェーハ試料又は工具定盤に僅かな公転を与える
方法を導入する。
【００１２】図２は、このような原理を応用したポリッ
シング装置の実施例であり、その具体的な構成について
説明する。図中、１はフレームであり、定盤駆動用モー
ター２がモーターベース３を介して固定されている。
シング装置の実施例であり、その具体的な構成について
説明する。図中、１はフレームであり、定盤駆動用モー
ター２がモーターベース３を介して固定されている。
【００１３】前記定盤駆動用モーター２の回転軸２ａに
は円盤状のクランクカム４が取り付けられ、その偏心位
置にカムフロア５が立設されている。
は円盤状のクランクカム４が取り付けられ、その偏心位
置にカムフロア５が立設されている。
【００１４】６は定盤であり、その上面に研磨クロス７
が貼着され、中央部には円形の逃げ孔６ａがあけられて
いる。この定盤６の下面にはカムフロアガイド８が取り
付けられ、前記カムフロア５がベアリング９及びベアリ
ング受け10を介して摺動自在に係合している。
が貼着され、中央部には円形の逃げ孔６ａがあけられて
いる。この定盤６の下面にはカムフロアガイド８が取り
付けられ、前記カムフロア５がベアリング９及びベアリ
ング受け10を介して摺動自在に係合している。
【００１５】カムフロアガイド８は、図３に示すように
前記定盤６の下面の円周方向に120度の間隔をあけて３
箇所設けられ、これらに対応させて前記カムフロア５も
３箇所設けられ、クランクカム４のうち２つは前記定盤
駆動用モーター２の回転軸２ａに取り付けられ、残りの
１つはフリー回転可能となっている。前記クランクカム
４は全て同方向（図３において反時計方向）に回転させ
られ、これにより前記定盤６は自転を伴わない小円運動
をするようにしてある。
前記定盤６の下面の円周方向に120度の間隔をあけて３
箇所設けられ、これらに対応させて前記カムフロア５も
３箇所設けられ、クランクカム４のうち２つは前記定盤
駆動用モーター２の回転軸２ａに取り付けられ、残りの
１つはフリー回転可能となっている。前記クランクカム
４は全て同方向（図３において反時計方向）に回転させ
られ、これにより前記定盤６は自転を伴わない小円運動
をするようにしてある。
【００１６】11は前記フレーム１に立設された円筒型の
ハウジングであり、内部にシャフト12が保持されこのシ
ャフト12は前記定盤６の逃げ孔６ａを通って突出し、そ
の先端部には太陽ギヤ13が固定される一方、下端部には
伝導用ギヤ14が固定されている。
ハウジングであり、内部にシャフト12が保持されこのシ
ャフト12は前記定盤６の逃げ孔６ａを通って突出し、そ
の先端部には太陽ギヤ13が固定される一方、下端部には
伝導用ギヤ14が固定されている。
【００１７】15は前記フレーム１に取り付けられた太陽
ギヤ駆動用モーターであり、その回転軸には駆動用ギヤ
16が取り付けられて前記伝導用ギヤ14に噛合している。
従って、太陽ギヤ駆動用モーター15により前記太陽ギヤ
13を回転させることができる。
ギヤ駆動用モーターであり、その回転軸には駆動用ギヤ
16が取り付けられて前記伝導用ギヤ14に噛合している。
従って、太陽ギヤ駆動用モーター15により前記太陽ギヤ
13を回転させることができる。
【００１８】17は前記フレーム１の上部に取り付けられ
たインターナルギヤであり、前記太陽ギヤ13とほぼ同一
面内でかつ軸線が一致するようにして前記定盤６の外周
部付近に設けてある。
たインターナルギヤであり、前記太陽ギヤ13とほぼ同一
面内でかつ軸線が一致するようにして前記定盤６の外周
部付近に設けてある。
【００１９】18はトップリングであり、図６に示すよう
にそのウェイトホルダー19の下面に弾性体20が取り付け
られ、外周部に外歯を有する外歯歯車21が固定され、こ
の外歯歯車21は前記太陽ギヤ13及びインターナルギヤ17
との間に噛合して所謂遊星歯車機構を構成している。従
って、太陽ギヤ13が回転するとトップリング18は自転
し、しかもインターナルギヤ17に沿って太陽ギヤ13の周
りを公転するようになっている。
にそのウェイトホルダー19の下面に弾性体20が取り付け
られ、外周部に外歯を有する外歯歯車21が固定され、こ
の外歯歯車21は前記太陽ギヤ13及びインターナルギヤ17
との間に噛合して所謂遊星歯車機構を構成している。従
って、太陽ギヤ13が回転するとトップリング18は自転
し、しかもインターナルギヤ17に沿って太陽ギヤ13の周
りを公転するようになっている。
【００２０】前記ウェイトホルダー19は流体供給路19ａ
が軸線に沿って設けられ、その上端部に開閉用の栓22を
有し、流体供給用パイプ（図示せず）を接続することに
より前記弾性体20とウェイトホルダー19との間に圧力流
体23を供給して密閉できるようにしてある。24はウェイ
トホルダー19の上部に積み重ねた複数個のウェイトであ
る。
が軸線に沿って設けられ、その上端部に開閉用の栓22を
有し、流体供給用パイプ（図示せず）を接続することに
より前記弾性体20とウェイトホルダー19との間に圧力流
体23を供給して密閉できるようにしてある。24はウェイ
トホルダー19の上部に積み重ねた複数個のウェイトであ
る。
【００２１】25はスラリー供給パイプであり、図２に示
すように前記定盤６の研磨クロス７上にスラリーを供給
できるようにしてある。26は定盤６の周縁部に取り付け
られた廃液受けであり、排出パイプ27の上部受けに臨ん
でおり、定盤６からこぼれる廃液を排出パイプ27に流し
込めるようにしてある。定盤６の中央部の逃げ孔６ａか
らこぼれた廃液は、前記ハウジング11の上部に取り付け
た廃液受け28及び排出パイプ29により排出する。
すように前記定盤６の研磨クロス７上にスラリーを供給
できるようにしてある。26は定盤６の周縁部に取り付け
られた廃液受けであり、排出パイプ27の上部受けに臨ん
でおり、定盤６からこぼれる廃液を排出パイプ27に流し
込めるようにしてある。定盤６の中央部の逃げ孔６ａか
らこぼれた廃液は、前記ハウジング11の上部に取り付け
た廃液受け28及び排出パイプ29により排出する。
【００２２】本発明に係るプラナリゼーションポリッシ
ング装置は上記のように構成され、前記定盤６の研磨ク
ロス７にデバイス面が接触するようにしてウェーハＷを
載置し、そのウェーハＷをトップリング18で押さえ付
け、所要荷重のウェイト24を負荷すると共に弾性体20と
ウェイトホルダー19との間に圧力流体23を送り込んでそ
の圧力を所定圧力に設定し、定盤６及び太陽ギヤ13を動
かし、研磨クロス７上にスラリーを供給してポリッシン
グ作業が行われる。
ング装置は上記のように構成され、前記定盤６の研磨ク
ロス７にデバイス面が接触するようにしてウェーハＷを
載置し、そのウェーハＷをトップリング18で押さえ付
け、所要荷重のウェイト24を負荷すると共に弾性体20と
ウェイトホルダー19との間に圧力流体23を送り込んでそ
の圧力を所定圧力に設定し、定盤６及び太陽ギヤ13を動
かし、研磨クロス７上にスラリーを供給してポリッシン
グ作業が行われる。
【００２３】定盤６の駆動は定盤駆動用モーター２によ
り行われ、その回転はクランクカム４に伝達され、その
クランクカム４の偏心位置に取り付けられたカムフロア
５により定盤６は自転運動を伴わない円運動をする。即
ち、定盤６自体は回転しないが定盤６の軸線が円運動を
行い、その円の半径はクランクカム４におけるカムフロ
ア５の偏心量に相当する。定盤６の中央部にはシャフト
12が貫通しているが、その周りには逃げ孔６ａが形成さ
れているので、定盤６が動く際にシャフト12にぶつかる
ことはない。
り行われ、その回転はクランクカム４に伝達され、その
クランクカム４の偏心位置に取り付けられたカムフロア
５により定盤６は自転運動を伴わない円運動をする。即
ち、定盤６自体は回転しないが定盤６の軸線が円運動を
行い、その円の半径はクランクカム４におけるカムフロ
ア５の偏心量に相当する。定盤６の中央部にはシャフト
12が貫通しているが、その周りには逃げ孔６ａが形成さ
れているので、定盤６が動く際にシャフト12にぶつかる
ことはない。
【００２４】太陽ギヤ13の駆動は太陽ギヤ駆動用モータ
ー15により行われ、その回転は駆動用ギヤ16、伝導用ギ
ヤ14を介してシャフト12に伝達され、このシャフト12に
よって太陽ギヤ13が回転される。太陽ギヤ13が回転する
と、トップリング18に設けられた外歯歯車21が回転する
と共に、インターナルギヤ17に沿って転動する。つま
り、トップリング18は自転しながらインターナルギヤ17
に沿って公転することになる。公転速度は、定盤６の円
運動の速度と比較して問題にならないくらいの低速とす
る。
ー15により行われ、その回転は駆動用ギヤ16、伝導用ギ
ヤ14を介してシャフト12に伝達され、このシャフト12に
よって太陽ギヤ13が回転される。太陽ギヤ13が回転する
と、トップリング18に設けられた外歯歯車21が回転する
と共に、インターナルギヤ17に沿って転動する。つま
り、トップリング18は自転しながらインターナルギヤ17
に沿って公転することになる。公転速度は、定盤６の円
運動の速度と比較して問題にならないくらいの低速とす
る。
【００２５】このような定盤６の自転を伴わない円運動
と、トップリング18の自転を伴う公転運動とによってウ
ェーハＷのデバイス面は研磨クロス７との擦り合いによ
ってポリッシングされる。この際、ウェーハＷを押圧す
るトップリングの接触面は内部に圧力流体23を密閉した
弾性体20で形成されているので、例えウェーハＷのデバ
イス面の平行度、平坦度が不均一であっても、ウェーハ
全面を均等に加圧することができる。従って、デバイス
面を均一にポリッシングすることが可能となる。
と、トップリング18の自転を伴う公転運動とによってウ
ェーハＷのデバイス面は研磨クロス７との擦り合いによ
ってポリッシングされる。この際、ウェーハＷを押圧す
るトップリングの接触面は内部に圧力流体23を密閉した
弾性体20で形成されているので、例えウェーハＷのデバ
イス面の平行度、平坦度が不均一であっても、ウェーハ
全面を均等に加圧することができる。従って、デバイス
面を均一にポリッシングすることが可能となる。
【００２６】研磨クロス７を貼られた定盤６は、自転運
動を伴わない円運動を行っているため、定盤６上のどの
位置においてもデバイス表面との相対速度を一定に保持
することができる。又、その相対速度を完全にコントロ
ールすることも可能である。
動を伴わない円運動を行っているため、定盤６上のどの
位置においてもデバイス表面との相対速度を一定に保持
することができる。又、その相対速度を完全にコントロ
ールすることも可能である。
【００２７】ウェーハＷはトップリング18と共に定盤６
上を自転しながら公転するので、ウェーハＷの軌跡は定
盤６上の一定の位置を移動するのではなく、定盤面の全
域に亙って移動する。このため、研磨クロス７の局部的
な偏摩耗を未然に防止し、ポリッシングがむらなく行わ
れることになる。場合によっては、トップリングを動か
さない（太陽ギヤを駆動しない）で実施することもあ
る。
上を自転しながら公転するので、ウェーハＷの軌跡は定
盤６上の一定の位置を移動するのではなく、定盤面の全
域に亙って移動する。このため、研磨クロス７の局部的
な偏摩耗を未然に防止し、ポリッシングがむらなく行わ
れることになる。場合によっては、トップリングを動か
さない（太陽ギヤを駆動しない）で実施することもあ
る。
【００２８】ポリッシング中に定盤６の周縁からこぼれ
たスラリーは、廃液受け26に流れ込むと共に排出パイプ
27に流入して外部に排出され、定盤６の逃げ孔６ａから
こぼれたスラリーは、廃液受け28及び排出パイプ29によ
って外部に排出される。
たスラリーは、廃液受け26に流れ込むと共に排出パイプ
27に流入して外部に排出され、定盤６の逃げ孔６ａから
こぼれたスラリーは、廃液受け28及び排出パイプ29によ
って外部に排出される。
【００２９】尚、前記実施例では圧力流体を密閉した弾
性体をトップリング側に設けたが、これに限定されるこ
となく定盤側に設けて実施することも可能である。即
ち、図７に示すように、定盤30の上部に凹部30ａを形成
し、その凹部30ａを弾性体31で覆うと共に凹部30ａに通
じる流体供給路32を設けて圧力流体を内部に密閉すれば
良い。この場合、弾性体31の表面には研磨クロス33を貼
付し、定盤30の下面には前記実施例と同様に偏心位置に
カムフロア34を係合させ、このカロフロア34を定盤駆動
用モーター35で回転させることにより、自転を伴わない
円運動をさせるようにしてある。
性体をトップリング側に設けたが、これに限定されるこ
となく定盤側に設けて実施することも可能である。即
ち、図７に示すように、定盤30の上部に凹部30ａを形成
し、その凹部30ａを弾性体31で覆うと共に凹部30ａに通
じる流体供給路32を設けて圧力流体を内部に密閉すれば
良い。この場合、弾性体31の表面には研磨クロス33を貼
付し、定盤30の下面には前記実施例と同様に偏心位置に
カムフロア34を係合させ、このカロフロア34を定盤駆動
用モーター35で回転させることにより、自転を伴わない
円運動をさせるようにしてある。
【００３０】一方、トップリング36は、下面にデバイス
付きウェーハ37を吸着等の手段により取り付けられるよ
うにし、そのデバイス面を前記研磨クロス33に押圧して
ポリッシング加工する。38はトップリング36に掛けたウ
ェイトであり、39は太陽ギヤ、40はインターナルギヤで
ある。この実施例の場合は、圧力流体を密閉した弾性体
が前記実施例とは上下逆になっただけであり、前記と同
様な作用・効果を期待することができる。
付きウェーハ37を吸着等の手段により取り付けられるよ
うにし、そのデバイス面を前記研磨クロス33に押圧して
ポリッシング加工する。38はトップリング36に掛けたウ
ェイトであり、39は太陽ギヤ、40はインターナルギヤで
ある。この実施例の場合は、圧力流体を密閉した弾性体
が前記実施例とは上下逆になっただけであり、前記と同
様な作用・効果を期待することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法及び装
置によれば、ウェーハのポリッシング加工において、圧
力流体を密閉した弾性体をトップリングに設けてウェー
ハ全体を均一に押し付けて加工圧力を一定とし、かつ定
盤は自転を伴わない円運動としたので局部的に速度差が
生じることなく加工相対速度を一定に保持することがで
き、これによりデバイス面を均一にポリッシングするこ
とが可能となり、特にデバイス面の許容加工除却量の少
ないウェーハのプラナリゼーションポリッシングに適用
するとその効果は極めて顕著である。
置によれば、ウェーハのポリッシング加工において、圧
力流体を密閉した弾性体をトップリングに設けてウェー
ハ全体を均一に押し付けて加工圧力を一定とし、かつ定
盤は自転を伴わない円運動としたので局部的に速度差が
生じることなく加工相対速度を一定に保持することがで
き、これによりデバイス面を均一にポリッシングするこ
とが可能となり、特にデバイス面の許容加工除却量の少
ないウェーハのプラナリゼーションポリッシングに適用
するとその効果は極めて顕著である。
【図１】 本発明方法の原理を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図２】 本発明に係る装置の実施例を示す要部の断面
図である。
図である。
【図３】 定盤の駆動機構を示す概略平面図である。
【図４】 図３の左側面図である。
【図５】 図３の右側面図である。
【図６】 トップリング部の拡大断面図である。
【図７】 本発明に係る装置の他の実施例を示す説明図
である。
である。
１…フレーム ２…定盤駆動用モーター ２ａ…回
転軸 ３…モーターベース ４…クランクカム
５…カムフロア ６…定盤 ６ａ…逃げ孔７…研磨
クロス ８…カムフロアガイド ９…ベアリング
10…ベアリング受け 11…ハウジング 12…シャ
フト 13…太陽ギヤ 14…伝導用ギヤ 15…太陽
ギヤ駆動用モーター 16…駆動用ギヤ 17…インタ
ーナルギヤ 18…トップリング 19…ウェイトホル
ダー 19ａ…流体供給路 20…弾性体 21…外歯歯車 22…開閉用栓 23…
圧力流体 24…ウェイト 25…スラリー供給パイプ
26…廃液受け 27…排出パイプ 28…廃液受け
29…排出パイプ 30…定盤 30ａ…凹部 31
…弾性体 32…流体供給路 33…研磨クロス 34
…カムフロア 35…定盤駆動用モーター 36…トッ
プリング 37…デバイス付きウェーハ 38…ウェイ
ト 39…太陽ギヤ 40…インターナルギヤ
転軸 ３…モーターベース ４…クランクカム
５…カムフロア ６…定盤 ６ａ…逃げ孔７…研磨
クロス ８…カムフロアガイド ９…ベアリング
10…ベアリング受け 11…ハウジング 12…シャ
フト 13…太陽ギヤ 14…伝導用ギヤ 15…太陽
ギヤ駆動用モーター 16…駆動用ギヤ 17…インタ
ーナルギヤ 18…トップリング 19…ウェイトホル
ダー 19ａ…流体供給路 20…弾性体 21…外歯歯車 22…開閉用栓 23…
圧力流体 24…ウェイト 25…スラリー供給パイプ
26…廃液受け 27…排出パイプ 28…廃液受け
29…排出パイプ 30…定盤 30ａ…凹部 31
…弾性体 32…流体供給路 33…研磨クロス 34
…カムフロア 35…定盤駆動用モーター 36…トッ
プリング 37…デバイス付きウェーハ 38…ウェイ
ト 39…太陽ギヤ 40…インターナルギヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土肥俊郎 埼玉県所沢市美原町３の2970の53 (72)発明者 中川威雄 神奈川県川崎市中原区市ノ坪223−４−416 (72)発明者 河西敏雄 埼玉県浦和市大字塚本323の37 (72)発明者 市川浩一郎 長野県長野市松代町清野1650番地 不二越 機械工業株式会社内 (72)発明者 稲田安雄 長野県長野市松代町清野1650番地 不二越 機械工業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体ウェーハのデバイス面の平坦化を
行うプラナリゼーションポリッシング方法において、加
工面に研磨クロスを貼った定盤上にウェーハのデバイス
面を接触させて載置し、内部に圧力流体を密閉した弾性
体で下面が形成されたトップリングを、前記ウェーハ上
に載置してウェーハのデバイス面を前記研磨クロスに押
圧した後、定盤面にスラリーを供給しながら定盤を自転
を伴わない円運動を行わせて研磨クロスとウェーハのデ
バイス面を擦り合わせ、ウェーハのデバイス面の平坦化
を行うことを特徴とする、デバイス付きウェーハのプラ
ナリゼーションポリッシング方法。 - 【請求項２】 前記ウェーハは、トップリングと共に定
盤上を自転しながら公転させることを特徴とする、請求
項１記載のデバイス付きウェーハのプラナリゼーション
ポリッシング方法。 - 【請求項３】 半導体ウェーハのデバイス面の平坦化を
行うプラナリゼーションポリッシング装置において、加
工面に研磨クロスが貼られた定盤と、この定盤に係合す
るトップリングとを有し、前記定盤は偏心位置にカムフ
ロアを介してクランクカムが連結され、このクランクカ
ムの軸回転により自転を伴わない円運動をさせられ、前
記トップリングは下面に圧力流体を密閉した弾性体が設
けられ、ウェーハのデバイス面を前記研磨クロスに押圧
するように構成されたことを特徴とする、デバイス付き
ウェーハのプラナリゼーションポリッシング装置。 - 【請求項４】 前記定盤の中央部に突出して設けた太陽
ギヤと、この太陽ギヤとほぼ同一面内でかつ軸線が一致
するようにして前記定盤の外周部付近に設けたインター
ナルギヤと、このインターナルギヤと前記太陽ギヤとの
間に噛合する外歯歯車を有するトップリングとを有し、
前記太陽ギヤとインターナルギヤの少なくともどちらか
一方は、駆動源により強制回転可能に形成されたことを
特徴とする、請求項３記載のデバイス付きウェーハのプ
ラナリゼーションポリッシング装置。 - 【請求項５】 前記トップリングは、下面が弾性体で密
閉されると共に、この弾性体とトップリング下面との間
に圧力流体を供給する流体供給路と、この流体供給路の
開閉用栓とを有することを特徴とする、請求項３又は請
求項４記載のデバイス付きウェーハのプラナリゼーショ
ンポリッシング装置。 - 【請求項６】半導体ウェーハのデバイス面の平坦化を行
うプラナリゼーションポリッシング装置において、定盤
と、この定盤に係合するトップリングとを有し、前記定
盤は上面に圧力流体を密閉した弾性体が設けられ、その
弾性体の表面に研磨クロスが貼付されると共に、偏心位
置にカムフロアを介してクランクカムが連結され、この
クランクカムの軸回転により自転を伴わない円運動をさ
せられ、前記トップリングは下面にウェーハが取り付け
られ、そのデバイス面を前記研磨クロスに押圧するよう
に構成されたことを特徴とする、デバイス付きウェーハ
のプラナリゼーションポリッシング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147291A JP3233664B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
| JP10258410A JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147291A JP3233664B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10258410A Division JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
| JP2001009883A Division JP2001230227A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574749A true JPH0574749A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3233664B2 JP3233664B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=17362381
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26147291A Expired - Lifetime JP3233664B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
| JP10258410A Pending JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10258410A Pending JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP3233664B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0665580A2 (en) * | 1994-01-28 | 1995-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for global planarisation of a surface of a semiconductor wafer |
| US5913719A (en) * | 1996-02-21 | 1999-06-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Workpiece holding mechanism |
| US5989107A (en) * | 1996-05-16 | 1999-11-23 | Ebara Corporation | Method for polishing workpieces and apparatus therefor |
| JP2000202762A (ja) * | 1998-12-30 | 2000-07-25 | Applied Materials Inc | 化学機械研磨の制御可能圧力及びローディング領域を有するキャリヤヘッド |
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| KR100487589B1 (ko) * | 1996-11-15 | 2005-07-18 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 평면 피가공물의 폴리싱과 세정방법 및 장치 |
| US7040971B2 (en) | 1996-11-08 | 2006-05-09 | Applied Materials Inc. | Carrier head with a flexible membrane |
| US7114895B2 (en) | 2004-03-04 | 2006-10-03 | Fanuc Ltd | Machine tool provided with cooling mechanism |
| WO2009066351A1 (ja) * | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 研磨ヘッド及び研磨装置 |
| JP2019022917A (ja) * | 2017-07-24 | 2019-02-14 | 京セラインダストリアルツールズ株式会社 | ポリッシャ |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP26147291A patent/JP3233664B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10258410A patent/JPH11150093A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0665580A2 (en) * | 1994-01-28 | 1995-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for global planarisation of a surface of a semiconductor wafer |
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| JP4519972B2 (ja) * | 1998-12-30 | 2010-08-04 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 化学機械研磨の制御可能圧力及びローディング領域を有するキャリヤヘッド |
| US6878044B2 (en) | 1999-03-05 | 2005-04-12 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| US6682408B2 (en) | 1999-03-05 | 2004-01-27 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
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| JP2019022917A (ja) * | 2017-07-24 | 2019-02-14 | 京セラインダストリアルツールズ株式会社 | ポリッシャ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3233664B2 (ja) | 2001-11-26 |
| JPH11150093A (ja) | 1999-06-02 |
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