JPH07285069A - 枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法と装置 - Google Patents
枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法と装置Info
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- JPH07285069A JPH07285069A JP6103398A JP10339894A JPH07285069A JP H07285069 A JPH07285069 A JP H07285069A JP 6103398 A JP6103398 A JP 6103398A JP 10339894 A JP10339894 A JP 10339894A JP H07285069 A JPH07285069 A JP H07285069A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 厚さ分布の測定からポリッシングまでの全工
程を自動化し、作業効率を向上させると共に、テーパ除
去精度の高いウェーハを製作する。 【構成】 厚さ測定機３によりウェーハ９のＸ，Ｙ方向
の厚さ分布を求め、ＣＰＵ１で該厚さ分布から最小二乗
法によりテーパＴおよび取り代Ｓｏを求めてウェーハの
中心と押圧荷重中心との偏心量δをδ＝Ｔ・Ｒ／８・Ｓ
ｏ（Ｒはウエーハ径）により算出する。このウェーハを
ロボット４によりＸ，Ｙステージ５上の位置決め固定部
に移送する。Ｘ，ＹステージによりウェーハをＣＰＵか
らの偏心量データに基づき偏心量δの位置に位置決め
し、ウェーハ吸着板２１に固定する。固定したウェーハ
を研磨布２９に押圧し、ウェーハを自転させながら研磨
布回転装置７を揺動公転させ、研磨剤を供給しながらポ
リッシングを行う。また、ポリッシング後の厚さ分布の
再測定により偏心量δを補正し、ポリッシング条件を調
整する。
程を自動化し、作業効率を向上させると共に、テーパ除
去精度の高いウェーハを製作する。 【構成】 厚さ測定機３によりウェーハ９のＸ，Ｙ方向
の厚さ分布を求め、ＣＰＵ１で該厚さ分布から最小二乗
法によりテーパＴおよび取り代Ｓｏを求めてウェーハの
中心と押圧荷重中心との偏心量δをδ＝Ｔ・Ｒ／８・Ｓ
ｏ（Ｒはウエーハ径）により算出する。このウェーハを
ロボット４によりＸ，Ｙステージ５上の位置決め固定部
に移送する。Ｘ，ＹステージによりウェーハをＣＰＵか
らの偏心量データに基づき偏心量δの位置に位置決め
し、ウェーハ吸着板２１に固定する。固定したウェーハ
を研磨布２９に押圧し、ウェーハを自転させながら研磨
布回転装置７を揺動公転させ、研磨剤を供給しながらポ
リッシングを行う。また、ポリッシング後の厚さ分布の
再測定により偏心量δを補正し、ポリッシング条件を調
整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ラッピングや化学的機
械的研磨（以下、ポリッシングという）により半導体ウ
ェーハを１枚ずつテーパのない平坦な状態に自動鏡面研
磨するに好適な枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自
動除去方法と装置に関する。
械的研磨（以下、ポリッシングという）により半導体ウ
ェーハを１枚ずつテーパのない平坦な状態に自動鏡面研
磨するに好適な枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自
動除去方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶棒をスライス状に切断することに
より得られたウェーハは面取り，機械研磨，エッチン
グ，サンドブラスト，酸素ドナー消去等の工程を経過し
た後、ポリッシングにより鏡面研磨され洗浄後完成品と
なる。
より得られたウェーハは面取り，機械研磨，エッチン
グ，サンドブラスト，酸素ドナー消去等の工程を経過し
た後、ポリッシングにより鏡面研磨され洗浄後完成品と
なる。
【０００３】図６，図７に示すように、ポリッシング工
程に投入されるウェーハ径Ｒのウェーハ９の大半はテー
パ３４を有するため、ポリッシング工程ではテーパの除
去も同時に行う研磨が必要になる。また、図６に示すよ
うに、ウェーハ９は真円状の薄板でなく、その外周の一
部にはオリエンテーションフラット３５（以下、オリフ
ラ３５という）が形成される。前記テーパ３４の存在と
オリフラ３５の影響により、ウェーハを研磨布側に押圧
して研磨加工してもテーパを除去することが困難であ
り、従来より各種の研磨方法が採用されていた。
程に投入されるウェーハ径Ｒのウェーハ９の大半はテー
パ３４を有するため、ポリッシング工程ではテーパの除
去も同時に行う研磨が必要になる。また、図６に示すよ
うに、ウェーハ９は真円状の薄板でなく、その外周の一
部にはオリエンテーションフラット３５（以下、オリフ
ラ３５という）が形成される。前記テーパ３４の存在と
オリフラ３５の影響により、ウェーハを研磨布側に押圧
して研磨加工してもテーパを除去することが困難であ
り、従来より各種の研磨方法が採用されていた。
【０００４】一方、ウェーハをポリッシングする方法と
して、複数枚のウェーハを同時に研磨する複葉式の研磨
方法が従来行われていたが、口径の増大や、加工精度向
上の要求に伴い、最近では１枚づつ研磨する枚葉式の研
磨方法が採用されてきている。
して、複数枚のウェーハを同時に研磨する複葉式の研磨
方法が従来行われていたが、口径の増大や、加工精度向
上の要求に伴い、最近では１枚づつ研磨する枚葉式の研
磨方法が採用されてきている。
【０００５】枚葉式のウェーハの研磨において、テーパ
を除去する方法として図８に示すものが採用されてい
る。すなわち、テーパ３４を有するウェーハ９を研磨布
２９側に押圧する場合に、ウェーハ９のウェーハ中心と
押圧荷重中心とを偏心量δだけずらして行う方法であ
る。この方法によりテーパ３４が除去されることは理論
的，実験的に立証されている。
を除去する方法として図８に示すものが採用されてい
る。すなわち、テーパ３４を有するウェーハ９を研磨布
２９側に押圧する場合に、ウェーハ９のウェーハ中心と
押圧荷重中心とを偏心量δだけずらして行う方法であ
る。この方法によりテーパ３４が除去されることは理論
的，実験的に立証されている。
【０００６】すなわち、図９に示すように、偏心量δと
テーパＴとはウェーハのウェーハ径をＲとするとδ＝Ｔ
・Ｒ／８・Ｓｏで表わされる。ここでＳｏは研磨すべき
取り代である。図示のように取り代Ｓｏを一定としウェ
ーハ径Ｒをパラメータとすると、偏心量δとテーパＴは
直線で表示される。
テーパＴとはウェーハのウェーハ径をＲとするとδ＝Ｔ
・Ｒ／８・Ｓｏで表わされる。ここでＳｏは研磨すべき
取り代である。図示のように取り代Ｓｏを一定としウェ
ーハ径Ｒをパラメータとすると、偏心量δとテーパＴは
直線で表示される。
【０００７】以上の理論を用いたウェーハの仕上げ研磨
に関する公知技術として、特開平２−１５９７２２号公
報に開示された技術がある。この「ウェーハ研磨装置及
び該装置に使用される位置決め治具」には、Ｘ，Ｙステ
ージに被加工物のウェーハを固定し、当該ウェーハを吸
着保持するマウンティングヘッド側をＸ，Ｙステージに
係合させ、Ｘ，Ｙステージ側に設けられたマイクロメー
タによりマウンティングヘッドのＸ，Ｙ方向を偏心量に
相当する位置に位置決めし、その状態でマウンティング
ヘッド側にウェーハを吸着させる治具構造が開示されて
いる。
に関する公知技術として、特開平２−１５９７２２号公
報に開示された技術がある。この「ウェーハ研磨装置及
び該装置に使用される位置決め治具」には、Ｘ，Ｙステ
ージに被加工物のウェーハを固定し、当該ウェーハを吸
着保持するマウンティングヘッド側をＸ，Ｙステージに
係合させ、Ｘ，Ｙステージ側に設けられたマイクロメー
タによりマウンティングヘッドのＸ，Ｙ方向を偏心量に
相当する位置に位置決めし、その状態でマウンティング
ヘッド側にウェーハを吸着させる治具構造が開示されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記公知技術により、
ウェーハのテーパは除去されるが、この技術はあくまで
もウェーハのテーパを除去する基本技術であり、単にウ
ェーハを偏心量だけ偏心させてマウンテイングヘッド側
に取り付ける技術についてのみ詳しく説明されているに
過ぎない。多数のウェーハをより高精度に研磨しようと
する場合、当該公知技術のようにウェーハの吸着固定す
る位置をマニュアルで調整して取り付けようとしても正
確な位置決めが難しくなり、かつより多くの時間が必要
になる。つまり、ウェーハ１枚ごとの偏心量算出やＸ，
Ｙステージの位置決め精度、またそれらにかかる時間等
を考えると、当該公知技術を多数のウェーハ研磨に応用
して実施するまでには幾つかの解決しなければならない
問題があった。本発明は、テーパ測定から研磨までの工
程を自動化し、且つ補正を加え最適なテーパ除去条件を
見つけ出そうとするものである。
ウェーハのテーパは除去されるが、この技術はあくまで
もウェーハのテーパを除去する基本技術であり、単にウ
ェーハを偏心量だけ偏心させてマウンテイングヘッド側
に取り付ける技術についてのみ詳しく説明されているに
過ぎない。多数のウェーハをより高精度に研磨しようと
する場合、当該公知技術のようにウェーハの吸着固定す
る位置をマニュアルで調整して取り付けようとしても正
確な位置決めが難しくなり、かつより多くの時間が必要
になる。つまり、ウェーハ１枚ごとの偏心量算出やＸ，
Ｙステージの位置決め精度、またそれらにかかる時間等
を考えると、当該公知技術を多数のウェーハ研磨に応用
して実施するまでには幾つかの解決しなければならない
問題があった。本発明は、テーパ測定から研磨までの工
程を自動化し、且つ補正を加え最適なテーパ除去条件を
見つけ出そうとするものである。
【０００９】また、ウェーハの偏心量を求めるために、
前記したようにウェーハのテーパＴと取り代Ｓｏを求め
た後、前記のδ＝Ｔ・Ｒ／８・Ｓｏにより計算するが、
ウェーハのＸ，Ｙ方向の厚さ分布は複雑に変化している
ため、実際上偏心量δの値を求めることは困難である。
公知技術においては、この解決手段は何等開示されてい
ない。
前記したようにウェーハのテーパＴと取り代Ｓｏを求め
た後、前記のδ＝Ｔ・Ｒ／８・Ｓｏにより計算するが、
ウェーハのＸ，Ｙ方向の厚さ分布は複雑に変化している
ため、実際上偏心量δの値を求めることは困難である。
公知技術においては、この解決手段は何等開示されてい
ない。
【００１０】以上のように、本発明はウェーハの厚さ分
布測定からポリッシング加工までの全工程を自動化し、
高精度のウェーハ研磨によりそのテーパを除去すると共
に、厚さ分布から偏心量を求める方法を具体的にし、効
率的，現実的に使用でき、低コストで高精度のウェーハ
研磨ができる枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動
除去方法と装置を提供することを目的とする。
布測定からポリッシング加工までの全工程を自動化し、
高精度のウェーハ研磨によりそのテーパを除去すると共
に、厚さ分布から偏心量を求める方法を具体的にし、効
率的，現実的に使用でき、低コストで高精度のウェーハ
研磨ができる枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動
除去方法と装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の枚葉式
仕上げ研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法
は、ウェーハを１枚ずつ研磨布に押圧しテーパを除去し
ながら平坦化する研磨方法であって、ウェーハのＸ，Ｙ
方向の厚さ分布測定を基にテーパＴおよび取り代Ｓｏを
求め、ＴおよびＳｏから当該ウェーハの中心と押圧荷重
中心との偏心量δを自動的に演算し、Ｘ，Ｙステージに
自動的に載置された当該ウェーハを前記偏心量δだけ自
動位置決め調整した後、当該ウェーハをウェーハ吸着板
の中心点を基準に前記偏心量δを保持した状態で固定
し、当該ウェーハを研磨布側に押圧し、研磨剤を供給し
ながら当該ウェーハの自転と研磨布側の揺動公転により
鏡面研磨を行うことを特徴とする。
仕上げ研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法
は、ウェーハを１枚ずつ研磨布に押圧しテーパを除去し
ながら平坦化する研磨方法であって、ウェーハのＸ，Ｙ
方向の厚さ分布測定を基にテーパＴおよび取り代Ｓｏを
求め、ＴおよびＳｏから当該ウェーハの中心と押圧荷重
中心との偏心量δを自動的に演算し、Ｘ，Ｙステージに
自動的に載置された当該ウェーハを前記偏心量δだけ自
動位置決め調整した後、当該ウェーハをウェーハ吸着板
の中心点を基準に前記偏心量δを保持した状態で固定
し、当該ウェーハを研磨布側に押圧し、研磨剤を供給し
ながら当該ウェーハの自転と研磨布側の揺動公転により
鏡面研磨を行うことを特徴とする。
【００１２】請求項２に記載の枚葉式研磨におけるウェ
ーハのテーパ自動除去研磨方法は、厚さ分布のデータか
らテーパＴおよび取り代Ｓｏを求める方法として、近似
的に最小二乗法が適用されることを特徴とする。
ーハのテーパ自動除去研磨方法は、厚さ分布のデータか
らテーパＴおよび取り代Ｓｏを求める方法として、近似
的に最小二乗法が適用されることを特徴とする。
【００１３】請求項３に記載の枚葉式研磨におけるウェ
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ウェーハを１枚ずつ
研磨布に押圧しテーパを除去しながら平坦化する研磨装
置であって、当該ウェーハのＸ，Ｙ方向の厚さ分布を測
定する厚さ測定機と、前記厚さ分布を基にしてウェーハ
のテーパＴおよび取り代Ｓｏを求め、これ等の値から当
該ウェーハの中心と押圧荷重中心との偏心量δを演算し
て記録し、当該ウエーハを研磨する時に制御手段側に偏
心量δを伝えるＣＰＵと、カセットから取り出したウエ
ーハを位置決め部にセットするロボットと、前記位置決
め部を搭載し前記偏心量δの位置にウエーハを自動位置
決めするＸ，Ｙステージと、ウェーハを吸着保持するウ
エーハ吸着板を有すると共に、ウェーハに押圧力および
回転を与えるウェーハ吸着押圧回転装置と、前記ウェー
ハ吸着板側に係合する、研磨布を有し揺動公転可能な回
転定盤を備える研磨布回転装置と、前記研磨布とウェー
ハの接触面に研磨剤を供給する研磨剤供給装置とを備
え、前記ＣＰＵから偏心量δを受け取り、前記各装置を
自動制御する制御手段が付設されることを特徴とする。
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ウェーハを１枚ずつ
研磨布に押圧しテーパを除去しながら平坦化する研磨装
置であって、当該ウェーハのＸ，Ｙ方向の厚さ分布を測
定する厚さ測定機と、前記厚さ分布を基にしてウェーハ
のテーパＴおよび取り代Ｓｏを求め、これ等の値から当
該ウェーハの中心と押圧荷重中心との偏心量δを演算し
て記録し、当該ウエーハを研磨する時に制御手段側に偏
心量δを伝えるＣＰＵと、カセットから取り出したウエ
ーハを位置決め部にセットするロボットと、前記位置決
め部を搭載し前記偏心量δの位置にウエーハを自動位置
決めするＸ，Ｙステージと、ウェーハを吸着保持するウ
エーハ吸着板を有すると共に、ウェーハに押圧力および
回転を与えるウェーハ吸着押圧回転装置と、前記ウェー
ハ吸着板側に係合する、研磨布を有し揺動公転可能な回
転定盤を備える研磨布回転装置と、前記研磨布とウェー
ハの接触面に研磨剤を供給する研磨剤供給装置とを備
え、前記ＣＰＵから偏心量δを受け取り、前記各装置を
自動制御する制御手段が付設されることを特徴とする。
【００１４】請求項４に記載の枚葉式研磨におけるウェ
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ウェーハの厚さ分布
のデータからテーパＴおよび取り代Ｓｏを求める方法と
して、近似的に最小二乗法が適用されることを特徴とす
る。
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ウェーハの厚さ分布
のデータからテーパＴおよび取り代Ｓｏを求める方法と
して、近似的に最小二乗法が適用されることを特徴とす
る。
【００１５】請求項５に記載の枚葉式研磨におけるウェ
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、厚さ測定機が、ウエ
ーハを搭載するテーブルと、該テーブル上のウェーハの
Ｘ，Ｙ方向の厚さ分布を測定してＣＰＵに自動的に入力
する測定入力部とを有することを特徴とする。
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、厚さ測定機が、ウエ
ーハを搭載するテーブルと、該テーブル上のウェーハの
Ｘ，Ｙ方向の厚さ分布を測定してＣＰＵに自動的に入力
する測定入力部とを有することを特徴とする。
【００１６】請求項６に記載の枚葉式研磨におけるウェ
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ＣＰＵが、厚さ測定
機からのＸ，Ｙ方向の厚さ分布を入力し、偏心量δを演
算すると共にその演算した偏心量δを記録し、該当する
ウェーハが研磨される時に制御手段側に当該偏心量δを
送信することを特徴とする。
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ＣＰＵが、厚さ測定
機からのＸ，Ｙ方向の厚さ分布を入力し、偏心量δを演
算すると共にその演算した偏心量δを記録し、該当する
ウェーハが研磨される時に制御手段側に当該偏心量δを
送信することを特徴とする。
【００１７】請求項７に記載の枚葉式研磨におけるウェ
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ＣＰＵが、ポリッシ
ングが完了したウェーハの厚さ分布の再測定値を基にし
て偏心量算出を補正し、研磨条件をコントロールする機
能を有することを特徴とする。
ーハのテーパ自動除去研磨装置は、ＣＰＵが、ポリッシ
ングが完了したウェーハの厚さ分布の再測定値を基にし
て偏心量算出を補正し、研磨条件をコントロールする機
能を有することを特徴とする。
【００１８】
【作用】厚さ測定機上にウェーハを搭載しＸ，Ｙ方向の
厚さ分布を測定する。測定値はＣＰＵ側に入力される。
ＣＰＵは予め入力されている理論式を基にして、最小二
乗法によりテーパＴおよび取り代Ｓｏを求め、偏心量δ
をδ＝Ｔ・Ｒ／８・Ｓｏから求め記録する。厚さ測定済
のウェーハはカセットに戻され、カセット単位に枚葉式
研磨機にセッティングされ、１枚ずつロボットにより
Ｘ，Ｙステージ上の位置決め部に移送されて、オリフラ
位置合わせ後固定される。Ｘ，Ｙステージのアクチュエ
ータは、制御手段の指示によりＣＰＵから受取った前記
の偏心量δの分だけウェーハを移動し位置決めする。続
いてウェーハ吸着板を保持した架体が位置決め部まで移
動した後、ウエーハ吸着板が下降し、当該ウェーハをウ
ェーハ吸着板の中心点を基準に、前記偏心量δを保持し
た状態で位置決め部に固定されているウェーハを吸着
し、定盤上の所定の位置まで運ぶ。次にウェーハを所定
の押圧力で研磨布側に押圧し、自転させる。また、研磨
布側を揺動公転させる。研磨剤を供給しながら所定時間
研磨することによりウェーハポリッシングが行われ、テ
ーパが除去される。ポリッシング工程が完了したウェー
ハは、厚さ分布が再測定される。この測定データはＣＰ
Ｕ側にフィードバックされ、補正研磨の基礎データとさ
れる。
厚さ分布を測定する。測定値はＣＰＵ側に入力される。
ＣＰＵは予め入力されている理論式を基にして、最小二
乗法によりテーパＴおよび取り代Ｓｏを求め、偏心量δ
をδ＝Ｔ・Ｒ／８・Ｓｏから求め記録する。厚さ測定済
のウェーハはカセットに戻され、カセット単位に枚葉式
研磨機にセッティングされ、１枚ずつロボットにより
Ｘ，Ｙステージ上の位置決め部に移送されて、オリフラ
位置合わせ後固定される。Ｘ，Ｙステージのアクチュエ
ータは、制御手段の指示によりＣＰＵから受取った前記
の偏心量δの分だけウェーハを移動し位置決めする。続
いてウェーハ吸着板を保持した架体が位置決め部まで移
動した後、ウエーハ吸着板が下降し、当該ウェーハをウ
ェーハ吸着板の中心点を基準に、前記偏心量δを保持し
た状態で位置決め部に固定されているウェーハを吸着
し、定盤上の所定の位置まで運ぶ。次にウェーハを所定
の押圧力で研磨布側に押圧し、自転させる。また、研磨
布側を揺動公転させる。研磨剤を供給しながら所定時間
研磨することによりウェーハポリッシングが行われ、テ
ーパが除去される。ポリッシング工程が完了したウェー
ハは、厚さ分布が再測定される。この測定データはＣＰ
Ｕ側にフィードバックされ、補正研磨の基礎データとさ
れる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は構成要素を示すブロック図、図２は本実施
例の全体構成図、図３は本実施例による研磨方法を説明
するフローチャート、図４は本実施例におけるポリッシ
ング工程を示す部分断面図、図５は本実施例によるポリ
ッシング後のウェーハの形状の数例を示す図表である。
する。図１は構成要素を示すブロック図、図２は本実施
例の全体構成図、図３は本実施例による研磨方法を説明
するフローチャート、図４は本実施例におけるポリッシ
ング工程を示す部分断面図、図５は本実施例によるポリ
ッシング後のウェーハの形状の数例を示す図表である。
【００２０】まず、本実施例における理論的根拠を説明
する。前記したようにウェーハの偏心量δは次の〔数
１〕から求められる。
する。前記したようにウェーハの偏心量δは次の〔数
１〕から求められる。
【００２１】
【数１】δ＝Ｔ・Ｒ／８・Ｓｏ
【００２２】ここで、Ｔはテーパ，Ｒはウェーハ直径，
Ｓｏは取り代である。次に、最小二乗法によるテーパＴ
および取り代Ｓｏの求め方を簡単に説明する。図６のＸ
方向上での各位置をＸ，その位置での厚さをＹとする
と、Ｘ，Ｙとテーパおよび取り代調整量Ｓｏ’との関係
は近似的に次の〔数２〕で表わされる。
Ｓｏは取り代である。次に、最小二乗法によるテーパＴ
および取り代Ｓｏの求め方を簡単に説明する。図６のＸ
方向上での各位置をＸ，その位置での厚さをＹとする
と、Ｘ，Ｙとテーパおよび取り代調整量Ｓｏ’との関係
は近似的に次の〔数２〕で表わされる。
【００２３】
【数２】Ｙ＝Ｔ・Ｘ＋Ｓｏ’
【００２４】最小二乗法によりテーパＴは次の〔数３〕
より求められる。また取り代Ｓｏと取り代調整量Ｓｏ’
との関係は〔数４〕で表わされる。
より求められる。また取り代Ｓｏと取り代調整量Ｓｏ’
との関係は〔数４〕で表わされる。
【００２５】
【数３】
【００２６】
【数４】
【００２７】同様な考えに基づいてウェーハのＹ方向に
ついても、テーパ量Ｔおよび取り代Ｓｏを求めれば、Ｘ
方向，Ｙ方向、双方向の偏心量が求められる。
ついても、テーパ量Ｔおよび取り代Ｓｏを求めれば、Ｘ
方向，Ｙ方向、双方向の偏心量が求められる。
【００２８】次に、図１および図２により本実施例のテ
ーパ自動除去研磨装置の構成を説明する。図１に示すよ
うに、本装置は概略次の構成要素からなる。すなわち、
制御手段２と連携するＣＰＵ１，厚さ測定機３，ロボッ
ト４，Ｘ，Ｙステージ５，ウェーハ吸着押圧回転装置
６，研磨布回転装置７および研磨剤供給装置８からな
る。
ーパ自動除去研磨装置の構成を説明する。図１に示すよ
うに、本装置は概略次の構成要素からなる。すなわち、
制御手段２と連携するＣＰＵ１，厚さ測定機３，ロボッ
ト４，Ｘ，Ｙステージ５，ウェーハ吸着押圧回転装置
６，研磨布回転装置７および研磨剤供給装置８からな
る。
【００２９】図２に示すように厚さ測定機３は、ウェー
ハ９を搭載するテーブル１０と、該テーブル上のウェー
ハ９のＸ，Ｙ方向の厚さ分布を測定してＣＰＵ１側に自
動的に入力する測定入力部１１とからなる。この厚さ測
定機３と測定入力部１１は、公知のものが適用される。
ハ９を搭載するテーブル１０と、該テーブル上のウェー
ハ９のＸ，Ｙ方向の厚さ分布を測定してＣＰＵ１側に自
動的に入力する測定入力部１１とからなる。この厚さ測
定機３と測定入力部１１は、公知のものが適用される。
【００３０】ロボット４は、カセットから取り出された
ウェーハ９をＸ，Ｙステージ５上の位置決め固定手段１
３の上に運ぶ。
ウェーハ９をＸ，Ｙステージ５上の位置決め固定手段１
３の上に運ぶ。
【００３１】ＣＰＵ１は前記したように〔数１〕，〔数
２〕，〔数３〕，〔数４〕を基にして偏心量δを演算し
記録すると共に、当該ウェーハが研磨される時にその演
算値を制御手段２側に伝える。なお、この制御手段２は
シーケンス制御を行なうシーケンサーが採用される。
２〕，〔数３〕，〔数４〕を基にして偏心量δを演算し
記録すると共に、当該ウェーハが研磨される時にその演
算値を制御手段２側に伝える。なお、この制御手段２は
シーケンス制御を行なうシーケンサーが採用される。
【００３２】また、ＣＰＵ１に付設される制御手段２
は、ＣＰＵ１から伝えられた偏心量δに基づいて連結す
るアンプ１５を通してＸ，Ｙステージ５の位置変更を行
うと共に厚さ測定機３，ロボット４，ウェーハ吸着押圧
回転装置６，研磨布回転装置７および研磨剤供給装置８
等の自動制御も行う。
は、ＣＰＵ１から伝えられた偏心量δに基づいて連結す
るアンプ１５を通してＸ，Ｙステージ５の位置変更を行
うと共に厚さ測定機３，ロボット４，ウェーハ吸着押圧
回転装置６，研磨布回転装置７および研磨剤供給装置８
等の自動制御も行う。
【００３３】また、後述するように、ＣＰＵ１はポリッ
シングが完了したウェーハ９の厚さ分布の再測定値を基
にして偏心量を算出し、研磨条件をコントロールするこ
とによって補正研磨を行い、平坦度がより高いウエーハ
に仕上げる機能を有する。
シングが完了したウェーハ９の厚さ分布の再測定値を基
にして偏心量を算出し、研磨条件をコントロールするこ
とによって補正研磨を行い、平坦度がより高いウエーハ
に仕上げる機能を有する。
【００３４】Ｘ，Ｙステージ５は、ベース台５ａ上でＹ
軸方向に沿ってＹ軸用アクチュエータ１７により駆動さ
れるＹ軸テーブル１８と、Ｙ軸テーブル１８上にＸ軸方
向に沿ってＸ軸用アクチュエータ１９により駆動される
Ｘ軸テーブル２０等からなり、Ｘ軸テーブル２０上に
は、ウェーハ９を所定位置に固定する図略の位置決め固
定手段１３が載置される。Ｙ軸用アクチュエータ１７と
Ｘ軸用アクチュエータ１９は共にアンプ１５を介し、制
御手段２に連結される。ロボット４によりカセット１２
から取り出されて、保持されたウェーハ９は、ロボット
４の上下，回転運動によりＸ，Ｙステージ５のＸ軸テー
ブル２０上の位置決め固定手段１３の所定位置に運ばれ
る。
軸方向に沿ってＹ軸用アクチュエータ１７により駆動さ
れるＹ軸テーブル１８と、Ｙ軸テーブル１８上にＸ軸方
向に沿ってＸ軸用アクチュエータ１９により駆動される
Ｘ軸テーブル２０等からなり、Ｘ軸テーブル２０上に
は、ウェーハ９を所定位置に固定する図略の位置決め固
定手段１３が載置される。Ｙ軸用アクチュエータ１７と
Ｘ軸用アクチュエータ１９は共にアンプ１５を介し、制
御手段２に連結される。ロボット４によりカセット１２
から取り出されて、保持されたウェーハ９は、ロボット
４の上下，回転運動によりＸ，Ｙステージ５のＸ軸テー
ブル２０上の位置決め固定手段１３の所定位置に運ばれ
る。
【００３５】ウェーハ吸着押圧回転装置６をＸ，Ｙステ
ージ５側に移動するための受け渡し手段は、架体１６を
左右方向に移動自在に支持するべく図略の駆動部、ガイ
ドレール等からなり、位置決め固定手段の所定の位置に
停止する。
ージ５側に移動するための受け渡し手段は、架体１６を
左右方向に移動自在に支持するべく図略の駆動部、ガイ
ドレール等からなり、位置決め固定手段の所定の位置に
停止する。
【００３６】ウェーハ吸着押圧回転装置６は架体１６に
設けられ、ウェーハ９を吸着する吸着板２１，吸着板２
１を支持するヘッド部２２，回転軸２３，回転手段２
４，押圧手段２５，真空手段２６等からなる。
設けられ、ウェーハ９を吸着する吸着板２１，吸着板２
１を支持するヘッド部２２，回転軸２３，回転手段２
４，押圧手段２５，真空手段２６等からなる。
【００３７】研磨布回転装置７は装置本体２７，装置本
体２７に枢支される大径の回転定盤２８，回転定盤２８
上に固着される研磨布２９，回転定盤２８を回転させる
駆動モータ３０，回転定盤２８等を冷却させる冷却手段
３１，この研磨布回転装置７を前後揺動させる駆動モー
タ３２，それら全体を支えるベース台３６等からなる。
体２７に枢支される大径の回転定盤２８，回転定盤２８
上に固着される研磨布２９，回転定盤２８を回転させる
駆動モータ３０，回転定盤２８等を冷却させる冷却手段
３１，この研磨布回転装置７を前後揺動させる駆動モー
タ３２，それら全体を支えるベース台３６等からなる。
【００３８】研磨剤供給装置８は、ＳｉＯ2 等の砥粒を
含む化学研磨剤の蓄溜部（図略）と、化学研磨剤をウェ
ーハ９と研磨布２９との接触部位に噴射供給する噴射ノ
ズル３３等からなる。
含む化学研磨剤の蓄溜部（図略）と、化学研磨剤をウェ
ーハ９と研磨布２９との接触部位に噴射供給する噴射ノ
ズル３３等からなる。
【００３９】次に、本実施例におけるウェーハ９のテー
パ除去研磨の作用について図２と図３のフローチャート
および図４により説明する。まず、厚さ測定機３のテー
ブル１０にウェーハ９を乗せ、Ｘ，Ｙ方向の厚さ分布測
定を行なう（ステップ１００）。この厚さ分布のデータ
はＣＰＵ１に入力される。ＣＰＵ１は、このデータから
近似的に最小二乗法によりテーパＴおよび取り代Ｓｏを
求め（ステップ１０１）、前記〔数１〕により偏心量δ
を算出し、研磨条件を決定する（ステップ１０２）と共
に、それを記録する（ステップ１０３）。
パ除去研磨の作用について図２と図３のフローチャート
および図４により説明する。まず、厚さ測定機３のテー
ブル１０にウェーハ９を乗せ、Ｘ，Ｙ方向の厚さ分布測
定を行なう（ステップ１００）。この厚さ分布のデータ
はＣＰＵ１に入力される。ＣＰＵ１は、このデータから
近似的に最小二乗法によりテーパＴおよび取り代Ｓｏを
求め（ステップ１０１）、前記〔数１〕により偏心量δ
を算出し、研磨条件を決定する（ステップ１０２）と共
に、それを記録する（ステップ１０３）。
【００４０】ロボット４によりＸ，Ｙステージ５上のウ
ェーハ位置決め固定手段上に載せられたウェーハ９は、
オリフラの位置合わせをされた（ステップ１０４）後、
ＣＰＵ１にて算出した偏心量δに基づいて、制御手段２
によりＸ，Ｙステージ５のＹ軸アクチュエータ１７およ
びＸ軸アクチュエータ１９が自動制御されることで、中
心軸を偏心量δだけ偏心した位置に位置決めされる（ス
テップ１０５）。
ェーハ位置決め固定手段上に載せられたウェーハ９は、
オリフラの位置合わせをされた（ステップ１０４）後、
ＣＰＵ１にて算出した偏心量δに基づいて、制御手段２
によりＸ，Ｙステージ５のＹ軸アクチュエータ１７およ
びＸ軸アクチュエータ１９が自動制御されることで、中
心軸を偏心量δだけ偏心した位置に位置決めされる（ス
テップ１０５）。
【００４１】次に、ウェーハ吸着押圧回転装置６を搭載
した架体１６がウェーハ位置決め固定手段の所定の位置
まで移動し、ウェーハ吸着押圧回転装置６を下降させ、
ウェーハ９をウエーハ吸着板２１に吸着する。この状態
でウェーハ９はウェーハ吸着板の中心点より偏心量δだ
け偏心してウェーハ吸着板２１に固定される（ステップ
１０６）。
した架体１６がウェーハ位置決め固定手段の所定の位置
まで移動し、ウェーハ吸着押圧回転装置６を下降させ、
ウェーハ９をウエーハ吸着板２１に吸着する。この状態
でウェーハ９はウェーハ吸着板の中心点より偏心量δだ
け偏心してウェーハ吸着板２１に固定される（ステップ
１０６）。
【００４２】次に、架体１６を回転定盤２８の所定の位
置まで移動し、ウェーハ吸着用のヘッド部２２を下降さ
せつつ回転させ、同じく揺動公転している回転定盤２８
上に研磨剤を供給しながらウェーハ９を研磨布２９面に
接触させる（ステップ１０７）。図４は、押圧荷重中心
から偏心量δだけウェーハ中心が偏心したウェーハ９に
研磨布２９が接触した状態を示す。ウェーハ９の押圧
力，回転数および回転時間と研磨布２９側の回転速度を
設定し、所定の供給量の研磨剤を供給しながらウェーハ
９のテーパ除去研磨が行われる（ステップ１０８）。
置まで移動し、ウェーハ吸着用のヘッド部２２を下降さ
せつつ回転させ、同じく揺動公転している回転定盤２８
上に研磨剤を供給しながらウェーハ９を研磨布２９面に
接触させる（ステップ１０７）。図４は、押圧荷重中心
から偏心量δだけウェーハ中心が偏心したウェーハ９に
研磨布２９が接触した状態を示す。ウェーハ９の押圧
力，回転数および回転時間と研磨布２９側の回転速度を
設定し、所定の供給量の研磨剤を供給しながらウェーハ
９のテーパ除去研磨が行われる（ステップ１０８）。
【００４３】次に、厚さ分布を測定しウェーハの最終品
質を確認する（ステップ１０９）。テーパがなく、かつ
所定の厚さに仕上げられた場合には研磨作業が終了とな
り（ステップ１１０）、次のウェーハ９の枚葉研磨が行
われる。
質を確認する（ステップ１０９）。テーパがなく、かつ
所定の厚さに仕上げられた場合には研磨作業が終了とな
り（ステップ１１０）、次のウェーハ９の枚葉研磨が行
われる。
【００４４】図５は、ポリッシング工程を終了したウェ
ーハ９のテーパおよび取り代の各種の態様を示すもので
ある。図５では、所定の厚さ以下になった不良品は除い
てある。図５のＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの態様の中、Ｆ
はテーパがなく取り代も正常な良品である。その他のも
のは何等の欠陥を有するものであり、この状態では不良
品である。但し、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｇは補正（修正研
磨）が可能である。
ーハ９のテーパおよび取り代の各種の態様を示すもので
ある。図５では、所定の厚さ以下になった不良品は除い
てある。図５のＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの態様の中、Ｆ
はテーパがなく取り代も正常な良品である。その他のも
のは何等の欠陥を有するものであり、この状態では不良
品である。但し、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｇは補正（修正研
磨）が可能である。
【００４５】この場合は、図３のフローチャートに示す
ように、厚さ分布測定（ステップ１０９）の結果によ
り、偏心量δの補正と研磨条件の変更を行う（ステップ
１１１，１１２）。具体的には、ウェーハ吸着押圧回転
装置６の押圧力，回転数，回転時間を調整すると共に、
研磨布２９の回転速度を変更して行う。以上のように修
正研磨を行うことにより研磨作業が終了する（ステップ
１１０）。
ように、厚さ分布測定（ステップ１０９）の結果によ
り、偏心量δの補正と研磨条件の変更を行う（ステップ
１１１，１１２）。具体的には、ウェーハ吸着押圧回転
装置６の押圧力，回転数，回転時間を調整すると共に、
研磨布２９の回転速度を変更して行う。以上のように修
正研磨を行うことにより研磨作業が終了する（ステップ
１１０）。
【００４６】本実施例において、図１に示した構造の各
種装置を用いたが、ロボットの構造や、ウェーハ９をウ
ェーハ吸着板２１に位置決め固定する構造は、図示のも
のに限定するものではない。また、この仕組みはポリッ
シング工程のみならず比較的研磨代の多いラッピング段
階への応用も可能である。
種装置を用いたが、ロボットの構造や、ウェーハ９をウ
ェーハ吸着板２１に位置決め固定する構造は、図示のも
のに限定するものではない。また、この仕組みはポリッ
シング工程のみならず比較的研磨代の多いラッピング段
階への応用も可能である。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）ウェーハの厚さ分布測定から偏心ポリッシングまで
の工程が省力化され、かつ自動的に行われるため短時間
で作業が行われ、作業効率の向上が図れる。 ２）ウェーハの偏心位置決めが自動的に行われ、手動に
よる取付け・取外しがないので高精度位置決めができ
る。このため、テーパ除去精度が向上する。 ３）最小二乗法等によりテーパおよび取り代が求められ
るため、テーパ管理の安定化が図れると共にテーパ除去
精度の向上がもたらされ、テーパのない所定の厚さのウ
ェーハを製作することができる。 ４）テーパの削減に伴いウェーハの平坦度品質が向上す
るため再研磨の回数が減るので、総体的に作業時間が短
縮され製造コストが大巾に低減される。 ５）ポリッシング後、ウエーハの厚さ分布を再測定して
偏心量の補正と研磨条件の変更を行うことにより、より
高精度なテーパ除去研磨ができる。 ６）特別な装置を使用しないため、実施が容易に行われ
る。
を奏する。 １）ウェーハの厚さ分布測定から偏心ポリッシングまで
の工程が省力化され、かつ自動的に行われるため短時間
で作業が行われ、作業効率の向上が図れる。 ２）ウェーハの偏心位置決めが自動的に行われ、手動に
よる取付け・取外しがないので高精度位置決めができ
る。このため、テーパ除去精度が向上する。 ３）最小二乗法等によりテーパおよび取り代が求められ
るため、テーパ管理の安定化が図れると共にテーパ除去
精度の向上がもたらされ、テーパのない所定の厚さのウ
ェーハを製作することができる。 ４）テーパの削減に伴いウェーハの平坦度品質が向上す
るため再研磨の回数が減るので、総体的に作業時間が短
縮され製造コストが大巾に低減される。 ５）ポリッシング後、ウエーハの厚さ分布を再測定して
偏心量の補正と研磨条件の変更を行うことにより、より
高精度なテーパ除去研磨ができる。 ６）特別な装置を使用しないため、実施が容易に行われ
る。
【図１】本実施例の構成要素のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の全体構成図である。
【図３】本実施例のテーパ除去研磨方法を説明するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図４】本実施例におけるポリッシング工程を示す一部
断面図である。
断面図である。
【図５】本実施例によりポリッシングされたウェーハの
各態様を示す図表である。
各態様を示す図表である。
【図６】オリフラを有するウェーハの平面図である。
【図７】図６の線Ａ−Ａ断面図である。
【図８】テーパ除去研磨の根拠を説明するための部分断
面図である。
面図である。
【図９】テーパ除去研磨における、偏心量δとテーパＴ
との直線的関係を示す線図である。
との直線的関係を示す線図である。
１ ＣＰＵ ２ 制御手段 ３ 厚さ測定機 ４ ロボット ５ Ｘ，Ｙステージ ６ ウェーハ吸着押圧回転装置 ７ 研磨布回転装置 ８ 研磨剤供給装置 ９ ウェーハ １０ テーブル １１ 測定入力部 １２ カセット １３ 位置決め固定手段 １５ アンプ １６ 架体 １７ Ｙ軸用アクチュエータ １８ Ｙ軸テーブル １９ Ｘ軸用アクチュエータ ２０ Ｘ軸テーブル ２１ ウエーハ吸着板 ２２ ヘッド部 ２３ 回転軸 ２４ 回転手段 ２５ 押圧手段 ２６ 真空手段 ２７ 装置本体 ２８ 回転定盤 ２９ 研磨布 ３０ 駆動モータ ３１ 冷却手段 ３２ 駆動モータ ３３ 噴射ノズル ３４ テーパ ３５ オリエンテーションフラット（オリフラ） ３６ ベース台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 守文 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内 (72)発明者 森田 幸治 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 ウェーハを１枚ずつ研磨布に押圧しテー
パを除去しながら平坦化する研磨方法であって、ウェー
ハのＸ，Ｙ方向の厚さ分布測定を基にテーパＴおよび取
り代Ｓｏを求め、ＴおよびＳｏから当該ウェーハの中心
と押圧荷重中心との偏心量δを自動的に演算し、Ｘ，Ｙ
ステージに自動的に載置された当該ウェーハを前記偏心
量δだけ自動位置決め調整した後、当該ウェーハをウェ
ーハ吸着板の中心点を基準に前記偏心量δを保持した状
態で固定し、当該ウェーハを研磨布側に押圧し、研磨剤
を供給しながら当該ウェーハの自転と研磨布側の揺動公
転により鏡面研磨を行うことを特徴とする枚葉式研磨に
おけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法。 - 【請求項２】 研磨前のウェーハの厚さ分布のデータか
らテーパＴおよび取り代Ｓｏを求める方法として、近似
的に最小二乗法が適用されることを特徴とする請求項１
に記載の枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動除去
研磨方法。 - 【請求項３】 ウェーハを１枚ずつ研磨布に押圧しテー
パを除去しながら平坦化する研磨装置であって、 当該ウェーハのＸ，Ｙ方向の厚さ分布を測定する厚さ測
定機と、 前記厚さ分布を基にしてウェーハのテーパＴおよび取り
代Ｓｏを求め、これ等の値から当該ウェーハの中心と押
圧荷重中心との偏心量δを演算して記録し、当該ウエー
ハを研磨する時に制御手段側に偏心量δを伝えるＣＰＵ
と、 カセットから取り出したウエーハを位置決め部にセット
するロボットと、 前記位置決め部を搭載し前記偏心量δの位置にウエーハ
を自動位置決めするＸ，Ｙステージと、 ウェーハを吸着保持するウエーハ吸着板を有すると共
に、ウェーハに押圧力および回転を与えるウェーハ吸着
押圧回転装置と、 前記ウェーハ吸着板側に係合する、研磨布を有し揺動公
転可能な回転定盤を備える研磨布回転装置と、 前記研磨布とウェーハの接触面に研磨剤を供給する研磨
剤供給装置とを備え、 前記ＣＰＵから偏心量δを受け取り、前記各装置を自動
制御する制御手段が付設されることを特徴とする枚葉式
研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨装置。 - 【請求項４】 ウェーハの厚さ分布のデータからテーパ
Ｔおよび取り代Ｓｏを求める方法として、最小二乗法が
適用されることを特徴とする請求項３に記載の枚葉式研
磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨装置。 - 【請求項５】 厚さ測定機は、ウエーハを搭載するテー
ブルと、該テーブル上のウェーハのＸ，Ｙ方向の厚さ分
布を測定してＣＰＵに自動的に入力する測定入力部とを
有することを特徴とする請求項３に記載の枚葉式研磨に
おけるウェーハのテーパ自動除去研磨装置。 - 【請求項６】 ＣＰＵは、厚さ測定機からのＸ，Ｙ方向
の厚さ分布を入力し、偏心量δを演算すると共にその演
算した偏心量δを記録し、該当するウェーハが研磨され
る時に制御手段側に当該偏心量δを送信することを特徴
とする請求項３に記載の枚葉式研磨におけるウェーハの
テーパ自動除去研磨装置。 - 【請求項７】 ＣＰＵは、ポリッシングが完了したウェ
ーハの厚さ分布の再測定値を基にして偏心量を補正し、
研磨条件をコントロールする機能を有することを特徴と
する請求項３に記載の枚葉式研磨におけるウェーハのテ
ーパ自動除去研磨装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103398A JPH07285069A (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | 枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法と装置 |
| EP95302449A EP0687526B1 (en) | 1994-04-18 | 1995-04-12 | Polishing method and apparatus for automatic reduction of wafer taper in single-wafer polishing |
| DE69510867T DE69510867T2 (de) | 1994-04-18 | 1995-04-12 | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Reduzierung der Konizität eines Wafers im Einzelpoliervorgang |
| MYPI95000957A MY130537A (en) | 1994-04-18 | 1995-04-13 | Polishing method and apparatus for automatic reduction of wafer taper in single wafer polishing |
| US08/423,252 US5620357A (en) | 1994-04-18 | 1995-04-17 | Polishing method and apparatus for automatic reduction of wafer taper in single-wafer polishing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103398A JPH07285069A (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | 枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07285069A true JPH07285069A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14352958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6103398A Pending JPH07285069A (ja) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | 枚葉式研磨におけるウェーハのテーパ自動除去研磨方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5620357A (ja) |
| EP (1) | EP0687526B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07285069A (ja) |
| DE (1) | DE69510867T2 (ja) |
| MY (1) | MY130537A (ja) |
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| CN107851579A (zh) * | 2015-05-29 | 2018-03-27 | 太阳能爱迪生半导体有限公司 | 用于处理具有多晶磨光的半导体晶片的方法 |
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| WO2001094881A1 (en) | 2000-06-02 | 2001-12-13 | Gsi Lumonics Corporation | System of fabricating plane parallel substrates with uniform optical paths |
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