JPH0659624B2 - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

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JPH0659624B2
JPH0659624B2 JP60103810A JP10381085A JPH0659624B2 JP H0659624 B2 JPH0659624 B2 JP H0659624B2 JP 60103810 A JP60103810 A JP 60103810A JP 10381085 A JP10381085 A JP 10381085A JP H0659624 B2 JPH0659624 B2 JP H0659624B2
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pipes
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潔 赤松
孝雄 中村
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Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/14Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は研磨装置に係り、特に、例えば半導体、シリコ
ンウェハの鏡面研磨まど、大口径の加工面を有する被加
工物を、高い形状精度と高い研磨能率で研磨するに好適
な研磨装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来、研磨装置による研磨加工中における温度を制御す
る方法としては、たとえば、特開昭56−157949
号公報に示されているように、回転盤上に装着した研磨
布の温度を非接触で温度センサにより検出し、この検出
値に基づいて前記回転盤および、被加工物を保持する加
圧プレートを冷却し、前記研磨布の温度を一定に維持す
るとともに、異常温度状態を防止するものが知られてい
る。
この方法は、研磨布の温度の制御を可能にしているが、
被加工物の加工面の研磨温度を均一にするという点につ
いては配慮されていなかつた。したがつて、被加工物の
加工面の研磨温度は、前記加工面の発熱,放熱のバラン
スによつて、その外周部は冷却され、中央部の方が外周
部よりも高温になる。ところで、研磨液としてはアルカ
リ性溶液が使用されるため、メカノケミカル反応が温度
上昇とともに活性化されて、研磨能率は向上し、研磨量
は多くなる。しかし、前述した従来の研磨装置によれ
ば、被加工物の中央部の方が外周部よりも高温になるの
で、中央部の研磨量が多くなり、被加工物の加工面の形
状は中央部が凹んだ凹形状になり、良好な形状精度が得
られないという問題点があつた。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、研磨面の温度分布の均一化を図り、大
口径の加工面を有する被加工物を、高い形状精度で、か
つ高い研磨能率で研磨することができる研磨装置を提供
することを、その目的とするものである。
〔発明の構成〕
上記目的を達成するために、本発明に係る研磨装置の構
成は、表面に研磨布を装着した回転盤と、前記研磨布上
に研磨液を供給する研磨液供給装置と、前記回転盤に対
向して配設され、保持面で被加工物を保持することがで
き、加熱・冷却水系を導通して内蔵する加圧プレート
と、加工部の温度を検出する信号に応じて前記加熱・冷
却水系を制御する制御装置とを備えてなる研磨装置にお
いて、前記加圧プレートの前記保持面に近い内部に、被
加工物の加工面近傍の温度を検出することができる複数
の温度センサを、前記加圧プレートの径方向に埋め込む
とともに、前記加圧プレートの前記複数の温度センサの
近傍に、該温度センサに対応して複数の加熱・冷却水管
を同心状に埋設し、前記加熱・冷却水系に接続したもの
である。
また、加熱・冷却系は、加圧プレートに同心状に埋設さ
れた複数の各加熱・冷却水管ごとに、供給管および排出
管に接続され、これら複数の供給管および排出管はウォ
ータージョイントを経て、加圧プレート外に設けた、前
記複数の供給管および排出管に対応する複数の水温制御
槽に接続されて循環水路を構成したものであります。
〔発明の実施例〕 実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本的事項を
説明する。
例えば、半導体ウェハの鏡面研磨加工では、無歪鏡面を
得るため、研磨剤を供給しながら湿式で研磨を行う機械
的作用と化学的作用を複合させたメカノケミカル研磨が
適用されている。
すなわち、被加工物の加工面は研磨布との間で摩擦摺動
し、摩擦熱が発生し、研磨液による冷却もあり、被加工
物を保持する加圧プレートから、周辺大気,研磨布への
放熱冷却を生じる。この結果として、加工面の蓄熱,放
熱が、該加工面上の温度に差を生じさせている。ところ
で、研磨能率は、研磨温度の上昇とともにメカノケミカ
ル反応が活性化して、急上昇するために、加工面の温度
差が該加工面上での研磨量に差を生じさせ、形状精度の
劣化要因となる。
そこで本発明においては、被加工物の加工面近傍の温度
分布を測定し、この測定値に基づいて、加工面の各点を
加熱,冷却し、該加工面上の温度を均一にするようにし
たものである。
以下、実施例によつて説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る研磨装置の要部を示
す部分縦断面図、第2図は、第1図のA−A矢視断面図
である。
この研磨装置の概要を、図面を用いて説明すると、表面
に研磨布12を装着した回転盤13と、前記研磨布12
上へ研磨液を供給する研磨液供給装置14と、前記回転
盤13に対向して配設され、保持面3aで被加工物1を
保持することができる、軸部3bを有する加圧プレート
3とを具備し、回転する前記回転盤13の研磨布12上
に、回転する前記加圧プレート3に保持された被加工物
1を加圧し、前記研磨布12上へ研磨液を供給しなが
ら、前記被加工物1を研磨するようにし、加圧プレート
3の保持面3aに近い内部に、被加工物1の加工面近傍
の温度を検出することができる複数の温度センサ4を前
記加工プレート3の径方向に埋め込むとともに、これら
複数の温度センサ4の近傍に、複数の加熱・冷却水管7
を同心状に埋設し、前記加圧プレート3の軸部3bに、
前記温度センサ4によつて検出した温度信号を外部へ取
出すためのスリツプリング5と、前記加熱・冷却水管7
に接続された供給管8,排出管9の端部に接続するウオ
ータージヨイント10とを設け、該ウオータジヨイント
10と配管11aを介して接続された水温制御槽11内
の加熱・冷却用の循環水の温度,流量を、前記温度セン
サ4からの温度信号に基づいて制御することができる、
スリツプリング5と信号線6aで接続された温度検出制
御装置6を設けたものである。
以下、この研磨装置を詳細に説明する。
温度センサ4は、加圧プレート3の保持面3aに近い内
部に、中心部から外周部へ径方向に3個埋設されてい
る。これらの温度センサ4は、配線4aによつて、加圧
プレート3の軸部3bに設けられているスリツプリング
5へ接続されている。また、温度センサ4の近傍には、
各温度センサに対応して加熱・冷却水管7が同心円状に
3本埋設され、これらの加熱・冷却水管7のそれぞれに
は供給管8および排水管9が接続されている。各供給管
8,排水管9(合計6本)の他端は、加圧プレート3の
軸部3bに設けられているウオータジヨイント10に接
続されている。
水温制御槽11は、1本の加熱・冷却水管7に連通する
2個のウオータージヨイント10に対して1個ずつ(合
計3個)配管11aによつて接続されており、各水温制
御槽11には、加熱ヒータ,冷却用水管,流量制御バル
ブ(いずれも図示せず)が内蔵されている。温度検出制
御装置6は、温度センサ4からの温度信号と、予め設定
した設定温度との差分を演算することができる差分演算
回路(図示せず)を有しており、この温度検出制御装置
6は、前記した3個の水温制御槽11と信号線6bによ
つて接続されている。15は、加圧プレート3の上方に
配設された、加圧源としての加圧シリンダの加圧軸であ
る。回転盤13の下方には、この回転盤13を駆動する
ための駆動源(図示せず)が設けられている。
このように構成した研磨装置の動作を説明する。
加圧プレート3を上昇させ、その保持面3aに、接着剤
2(もしくは吸着材)によつて被加工物1(たとえば、
シリコンウエハ)を保持する。研磨液供給装置14を作
動させて、回転盤13上へ研磨液の滴下を開始する。前
記加圧シリンダを駆動し、加圧軸15を介して、加圧プ
レート3を回転盤13上へ所定の加圧力で押圧する。温
度検出制御装置6に、設定温度(研磨温度範囲40〜6
0℃内の、たとえば、45±1℃)を設定する。
ここで研磨装置をONにすると、回転盤13,加圧プレ
ート3が、それぞれ矢印方向へ回転し、被加工物1の加
工面の研磨加工が行なわれる。各温度センサ4で検出さ
れた温度信号は、スリップリング5を介して、温度検出
制御装置6へ送信される。この温度検出制御装置6にお
いて、送信されてきた温度信号と前記設定温度とが比較
され、該温度信号の方が低い場合には、この温度検出制
御装置6から、該当する水温制御槽11へ加熱信号が送
信される。この加熱信号を受信した水温制御槽11で
は、前記加熱ヒータがONになり、冷却用水管への供給
水が停止し、流量制御バルブの開度が大になつて、該水
温制御槽11内の加熱・冷却用の循環水の温度が上昇
し、流量が増加し、その循環水が加熱・冷却水管7へ流
れて、被加工物1の、温度の低い研磨個所が加熱され
る。一方、温度信号の方が高い場合には、温度検出制御
装置6から、該当する水温制御槽11へ冷却信号が送信
される。この冷却信号を受信した水温制御槽11では、
前記加熱ヒータがOFFになり、冷却用水管へ供給水が
供給され、流量制御バルブの開度が小になつて、該水温
制御槽11内の加熱・冷却用の循環水の温度が低下し、
流量が減少し、その循環水が加熱・冷却水管7へ流れ
て、被加工物1の、温度の高い研磨個所が冷却される。
このようにして、被加工物1の加工面の温度が、前記設
定温度内に維持される。したがつて、研磨開始時には、
被加工物1と研磨布12との摩擦熱による研磨温度の上
昇に比べ、短時間で高温状態、すなわち前記設定温度に
なり、この温度が研磨加工中常に維持される。そして所
定時間経過し、被加工物1の加工面の研磨が終了する
と、研磨装置がOFFになる。
以上説明した実施例によれば、研磨加工中において、被
加工物1の加工面の温度をほぼ均一に、しかも高温状態
に維持することができるので、大口径の加工面を有する
被加工物1でも、研磨量が全加工面にわたつて均一にな
り高い形状精度を得ることができるとともに、研磨能率
が向上するという効果がある。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、研磨面の
温度分布が均一となり、大口径の加工面を有する被加工
物を、高い形状精度で且つ高い研磨能率で研磨すること
ができる研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る研磨装置の要部を示
す部分縦断面図、第2図は、第1図のA−A矢視断面図
である。 1……被加工物、3……加圧プレート、3a……保持
面、3b……軸部、4……温度センサ、5……スリツプ
リング、6……温度検出制御装置、6a……信号線、7
……冷却水管、8……供給管、9……排水管、10……
ウオータジヨイント、11……水温制御槽、11a……
配管、12……研磨布、13……回転盤、14……研磨
液供給装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に研磨布を装着した回転盤と、前記研
    磨布上へ研磨液を供給する研磨液供給装置と、前記回転
    盤に対向して配設され、保持面で被加工物を保持するこ
    とができ、加熱・冷却水系を導通して内蔵する加圧プレ
    ートと、加工部の温度を検出する信号に応じて前記加熱
    ・冷却水系を制御する制御装置とを備えてなる研磨装置
    において、 上記加圧プレートの上記保持面に近い内部に、被加工物
    の加工面近傍の温度を検出することができる複数の温度
    センサを、前記加圧プレートの径方向に埋め込むととも
    に、 前記加圧プレートの前記複数の温度センサの近傍に、該
    温度センサに対応して複数の加熱・冷却水管を同心状に
    埋設し、前記加熱・冷却水系に接続したことを特徴とす
    る研磨装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のものにおい
    て、加熱・冷却水系は、加圧プレートに同心状に埋設さ
    れた複数の各加熱・冷却水管ごとに、供給管および排出
    管に接続され、これら複数の供給管および排出管はウォ
    ータージョイントを経て、加圧プレート外に設けた、前
    記複数の供給管および排出管に対応する複数の水温制御
    槽に接続され循環水路を構成したことを特徴とする研磨
    装置。
JP60103810A 1985-05-17 1985-05-17 研磨装置 Expired - Lifetime JPH0659624B2 (ja)

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