JPH079896B2 - 研磨装置 - Google Patents
研磨装置Info
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- JPH079896B2 JPH079896B2 JP63250893A JP25089388A JPH079896B2 JP H079896 B2 JPH079896 B2 JP H079896B2 JP 63250893 A JP63250893 A JP 63250893A JP 25089388 A JP25089388 A JP 25089388A JP H079896 B2 JPH079896 B2 JP H079896B2
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- polished
- polishing apparatus
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Classifications
-
- 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
- B24B37/27—Work carriers
- B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
動を利用して、被研磨体の表面研磨を行う研磨装置に係
り、特にシリコンウエーハその他の半導体薄板を高精度
に研磨する為の研磨装置に関する。
めて著しく、既にチップ当たりの素子数が100,000以上
のVLSIの時代に突入し、これに伴ない半導体薄板上に集
積回路パターンを描画する光リソグラフィ技術において
もその開発が急速に進み、例えば1Mビットダイナミック
RAMに対応するパターン線幅は1μm、更に4Mビットダ
イナミックRAMに対応するパターン線幅は0.8μmと、よ
り微細な線幅が描画可能な光リソグラフィ技術、例えば
投影露光型のレーザステッパ装置が開発されている。
いるが故に前記回路パターンの超線幅描画化を実現する
には高NA(開口数)化を図る必要があり、この結果必然
的に前記露光光学系の焦点深度が浅くなり、これに対応
して被露光面を形成する半導体薄板表面の平坦度も一層
の超高精度化が要求される事となる。
示すように、上面に研磨布1が貼設され外部よりの駆動
力を受けて回転するターンテーブル(以下定盤2とい
う)と、該研磨布貼設面(以下研磨面1Aという)上に位
置し、下面に一又は複数の半導体薄板3を接着又は吸着
させたプレート91と、加圧軸93を利用して該プレート91
の上面側より押圧力を付勢するマウントヘッド(以下ヘ
ッド部92という)とからなり、研磨剤分散器94等を利用
して前記研磨布1上にSiO2やα−Fe2O3等の砥粒を含む
(湿式又は乾式)研磨剤を分散させながら、半導体3下
面95と研磨布1(研磨剤)間で摺擦運動を生じせしめ、
これによりいわゆるメカノケミカルポリシング法と呼ば
れる研磨方法(機械的研磨と化学研磨を組み合わせた研
磨方法)に基づいて半導体薄板3表面を高精度に研磨す
る装置が存在する。(以下第1従来技術という) しかしながら前記装置においては、研磨布1に摺擦され
る半導体薄板3下面95の研磨抵抗により、該薄板3が固
定されているプレート91が、ヘッド部92と加圧軸93の連
結部を支点(Pとする)として該プレート91が(定盤2
の回転の進入側に)前傾してしまい、定盤2の回転の進
入側において押圧力が相対的に大となる。この結果、例
え該プレート91を強制的に又は自由に自転させて、研磨
面1Aに対し相対的な遊星運動を生じせしめながら、定盤
2回転の進入地点をプレート91周方向に変化させても、
研磨後の半導体薄板3上の研磨量の分布が一定になら
ず、高平坦度化を達成し得ないという欠点を有する。
少なくとも一部が隔膜89によっておおわれ内部に流体88
が充填されている中空体96を、上記プレート81とヘッド
部82間にプレート81上面に密着する如く配置するととも
に、該隔膜89周縁側のプレート81外周囲側のリング状空
隙部にリング状のリティーナ87を介在させ、前記隔膜89
の保持とともに、研磨面1Aと平行な面内におけるプレー
ト81とヘッド間の移動規制を行った技術が提案されてい
る。(特開昭63-52967号、以下第2従来技術という) 「発明が解決しようとする課題」 かかる第2従来技術によれば、前記流体88が隔膜89を介
してプレート81上面を均一に押圧される為に、半導体薄
板3と研磨布1間に加わる圧力が一定となり、前記欠点
を解消出来るとしているが、仮令押圧力を薄板3全面に
亙って均一に付勢した場合においても、前記研磨抵抗に
起因して研磨面1Aより薄板3が受ける力Sは勿論1Aと同
一平面上に一致しているので、ベクトルの法則に基づい
て前記プレート81を傾かせる力が働いてしまい、プレー
ト81に対しその支持点が定盤2回転方向後端側のリティ
ーナとの接触部として傾きのための回転モーメントを与
えることになり、結果として前記第1従来技術と同様に
前傾き姿勢は解消しない。
数枚の半導体薄板3を固着する構成を取っているが、前
記薄板3の厚みには必ず若干のバラツキが生じ、該バラ
ツキに起因して前記プレート81と研磨面1A間の平行度を
高精度に維持出来ない場合があり、結果として該プレー
ト81の微小な傾きにより前記薄板3に加わる圧力が偏圧
化し、この場合においても半導体薄板3の高平坦度化を
達成し得ない。
すように前記プレート71に夫々一枚の薄板3を固設する
とともに、該プレート71の支持手段としてその上面側を
凸球面71a状に、ヘッド部72下面側を凹球面72a状に形成
した、いわゆる球面軸受79を用いて前記プレート71を支
持させ、該プレート71の作動中心(保持作用力の中心
P)、言い換えれば球面軸受79の半径中心を研磨面1A上
に位置せしめた技術を提案している。(特開昭63-62668
号、第三従来技術) かかる技術によれば、前記押圧力の作用中心Pが研磨面
1Aと一致し、且つ前記球面軸受79によりプレート71に略
均一荷重を付勢する事が出来る為に、前記研磨抵抗に起
因する研磨布からの力Sが上記押圧力の作用中心と同一
面にあり、これによりプレート71の傾動を防止させ、且
つプレート71の下面の薄板3の下面にほぼ均一な研磨圧
力を発生させる事が出来、これにより高精度な平坦研磨
が可能となる筈である。
り両者間を面接触状態で支持させ、而も加圧軸73を介し
てプレート71に押圧力を付勢する構成を取る為に、必然
的に前記プレート71とヘッド間の作動抵抗が大になり、
この結果前記定盤2回転時に僅かな面触れが生じた場合
にもこれに追従してプレート71を揺動させる事が出来
ず、尚高平坦度研磨の実現が困難である。
プレート71が前傾しない状態で研磨可能に構成しつつ、
前記定盤2回転時に僅かな面触れが生じた場合において
も容易にこれに追従してプレート71を揺動位置修正させ
る事が出来、これにより半導体薄板3の高平坦度研磨の
実現を可能にした研磨装置を提供する事を第1の目的と
する。
工可能に構成しつつバッチ的に各薄板3毎に厚みのバラ
ツキが有している場合であってもこれと無関係に高平行
度を維持しながら研磨加工を行う事の出来る研磨装置を
提供する事にある。
いう)は前記第1の目的を達成する研磨装置に関するも
ので、 一又は複数の平板状の被研磨体を下面側に固定したプ
レートと該プレート周囲を囲繞するヘッド部間が、研磨
動作中も離間状態が維持可能に所定空隙部を介して離間
させた点、即ちプレートとヘッド部間を所定空隙部を介
して離間させ研磨動作中も両者間が非接触の状態を維持
可能に構成した点。
に向け押圧力を付勢する押圧力付勢手段を設けた点 このような押圧力付勢手段は、例えば重りのような死荷
重、ダイヤフラムやベローズを利用した流体圧等を、プ
レート上面全域又はプレート上面の荷重中心点に付勢し
てもよく、又前記押圧力付勢手段に圧力調整機構を付設
し、任意に圧力調整可能に構成してもよい。
において位置規制させながら少なくとも前記付勢手段の
押圧力付勢方向に揺動自在にプレートを位置保持する保
持手段とを介在させた点、 言い換えれば前記プレートとヘッド部間に、前記機能を
達成可能な非伸縮性の可撓性部材を連結して保持手段と
して機能させる点を特徴とする。この場合「摺擦運動面
方向にプレートを位置保持する」とは摺擦運動面と平行
な面内においてはいずれの方向においてもプレート位置
が変動する事なく保持されている状態を指す。
材で一体的に形成してもよく、又プレートの外周上に周
方向に等角度位置に適宜間隔毎に細線状の非収縮性部材
を取付けて形成する事も可能である。
成してもよく、更には一又は複数の部材により兼用化し
て形成する事も可能である。
外表面側の取付位置をヘッド部内表面側の取付位置より
少なくとも下側に設定した点、即ちより好ましくは前記
保持手段を含む仮想円錐の頂点又はヘッド及びプレート
の対応取付位置の仮想延長線上に形成される交点が、被
研磨体の研麿面にほぼ一致させるか若しくはその下方に
位置せしめた点を特徴とする。
発明という)は前記第2の目的を達成する研磨装置に関
するもので、その特徴とする所は 下面側に一の平板状被研磨体を固定可能に形成したプ
レートを複数枚、所定位置に配置した点 所定空隙部を介して該複数のプレート夫々を囲繞する
一の支持体を設けた点 そして該支持体と複数の各プレート間を非伸縮性の可
撓性部材で保持し、そして好ましくは前記可撓性部材の
各プレート外表面側の取付位置を支持体内表面側の取付
位置より少なくとも下側に設定した点 尚、前記第1発明と同様に前記空隙部内には、プレー
ト上面側より被研磨体側に向け押圧力を付勢する押圧力
付勢手段を設けるのがよい。
レート11被研磨体3の摺擦運動面方向において位置規制
された保持手段14を介してヘッド部12に連接されている
為に、ヘッド部12側の保持作用力や回転運動が円滑にプ
レート11側に伝達され、所定の研磨作業を営む事が出来
る。
方向を除く他の方向(具体的には主として上下方向)に
おいてプレート11が揺動自在に構成されており、且つ該
プレート11とヘッド間は直接接触する事なく空隙部15を
介して離間してている為に両者間で作動抵抗が生じる事
なく、この結果前記定盤2回転時に僅かな面触れが生じ
た場合にもこれに追従してプレート11を容易に揺動させ
被研磨体3の研磨面を研磨面1Aに一致する事が出来、こ
れにより研磨作業時における前記プレート11と研磨面1A
間の高平行度の実現が容易である。
に、保持手段14のプレート11外表面側の取付位置14aが
ヘッド部12内表面側の取付位置14bより少なくとも下側
に設定した為に、該保持手段14の仮想延長線上に形成さ
れる交点P(或いは仮想円錐の頂点)言い換えれば前記
従来技術の項で説明した保持作用力の作用中心Pが被研
磨体3の研磨面1Aにほぼ一致させるか若しくはその下方
に位置する事となる。
磨面1A上に発生する研磨面1Aからの力Sに抗して該プレ
ート11を所定位置に保持する為の保持作用力の中心Pが
研磨面1Aと同一平面上に位置する事は相互の作用力が相
互に打ち消し合って、プレート11に対し傾きを生ずるた
めのモーメントを発生することなく、定盤2回転中にお
けるプレート11の高平行度を維持出来る。
研磨面1Aの下方に位置した場合には、前記プレート11の
前端側を浮き上がらせる方向に力が働き薄板3が後傾姿
勢を採る事になるが、この場合は薄板3の研磨剤進入方
向側に微小楔状空間が形成される為に研磨剤が薄板3全
域に亙って容易に入り込み、前記高平行度を維持した場
合より却って研磨加工分布の均一性を維持出来る。
磨体3を一のプレートに固定する事なく、夫々被研磨体
3一枚づつを固定した複数のプレート51を用意し、該プ
レート51群を非伸縮性の可撓性部材54を介して一の支持
体56で保持したが故に、研磨面1Aに追従して各プレート
51が独立に姿勢制御され、結果として一のバッチ工程で
複数枚の被研磨体3の研磨加工が可能となる。
複数枚でも良い。
ト51が独立に姿勢制御され、プレートの面精度を高度に
維持する事が出来る為に、大型量産機を構想する場合に
も有効である。
対応する数の可撓性部材54により、支持されている為
に、上下に揺動自在であり、この結果各薄板3毎に厚み
のバラツキが有している場合であってもこれと無関係に
高平行度を維持しながら研磨加工を行う事の出来る。
面側の取付位置を支持体56内表面側の取付位置より少な
くとも研磨時において下側になるよう設定する事により
前記第1発明と同様な効果を挙げる事が出来る。
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
示し、2は上面に研磨布1が貼設された定盤、11はステ
ンレス、セラミックその他の硬い材料で形成された円板
状プレートで、下面側を平滑な平面状に形成して一枚の
半導体薄板3を同心状に固着させている。
隙15を介してヘッド部12を被包する。即ちヘッド部12
は、プレート11より大なる断面円形空間15を下面側に開
口した円筒蓋体状をなし、その上面中心上に突設する回
転軸13に中心孔16を貫通させるとともに、該中心孔16に
圧力調整機構17を介して気圧源18と連通させ、前記円形
空間15内に調整された圧力の気圧が導入可能に構成す
る。
非伸縮性にして且つ可撓性を有するリング状薄層体14に
連接し、その上方に位置する前記円形空間15を気密的に
封止する。そして前記薄層体14の取付位置14aより少な
くとも下側に設定して、該薄層体14を含む仮想円錐の頂
点Pが半導体薄板3の研磨面1Aに一致、又は該研磨面1A
の僅かに下に位置する如く構成する。
イッチ状に内装されたゴム材、又は、伸張性の極めて乏
しいポリイミド樹脂フィルムがサンドイッチ状に積層さ
れた非伸縮性可撓樹脂材等で構成出来る。
気圧を円形空間15内に導入してプレート11上面全域に均
等圧を付勢しながら、ヘッド部12は定盤2の上で相対的
に遊星運動を生じせしめながら、所定の研磨作業を行っ
た場合において、第2図(A)に示すように薄板3と研
磨面1A間に発生する研磨抵抗に起因する研磨布からの力
Sを打消す保持力が、前記薄層体14を含む仮想円錐の頂
点Pが研磨面1A上もしくは僅かに下に位置する為に、前
記作用力が相互に打ち消し合って、プレート11の前傾が
生じる事がない。
印加される為に、該薄層体14が永年使用により変形する
場合があり、又薄層体14を気密的に両部材に接合させる
のが困難な場合がある。
付勢手段として機能するベローズ20やダイアフラムを前
記プレート11上面側の空間内に配置し、前記薄層体14を
保持手段14として専用的に使用させたものである。
仮想延長線上に形成される交点P位置精度は、下記式で
示すようになる。
水平方向距離 B:プレート11〜ヘッド部12間の薄層体14水平方向取付け
距離D:前記交点P〜プレート11上の薄層体14取付位置ま
での垂直方向距離(交点P位置精度) d:プレート11〜ヘッド部12間の薄層体14垂直方向取付距
離(薄層体14取付精度) 従って前記実施例のように、前記プレート11外周壁に薄
層体14を接合させた場合においては前記プレート11〜ヘ
ッド部12間の空隙距離を大にしなければ、前記(A/B)
を小即ち交点P位置精度を高める事が出来ず、結果とし
て装置の大型化につながってしまう。
ート11外表面側における取付位置24aを、少なくともプ
レート11周縁側より中心側に位置するプレート11上面側
に設定したものでこれにより前記プレート11〜ヘッド部
12間の空隙距離と無関係に、前記(A/B)を小にする事
が出来る。
力を付勢するのが不可能になる。そこで第5図に示すよ
うに、前記プレート21と、上下両側に円板を有する中凸
状の厚肉円板を用いるとともに、該プレート21に押圧力
を付勢するダイアフラム20を上側円板21a上面に、又保
持手段14として機能する薄層体24は該プレート21の下側
円板21bの上面に夫々取り付けるよう 構成する事により前記欠点を解消出来る。
理するものである為に、生産性が低くなる。
関するもので、 下面側に夫々一の半導体薄板3を固定した例えば3枚の
プレート51と、該枚のプレート51より大なるつ円形穴56
aを開口した一の大径円板状支持体56と、該支持体56の
外周円と同形の外径を有しその上面周縁側に固設された
一の円筒蓋体状のヘッド部52と、前記支持体56と各プレ
ート51を夫々連接する複数枚のリング状薄層体54とから
構成される。
軸53に中心孔16を穿孔するとともに、該中心孔16より所
定圧力に調整された気圧が導入可能に構成する。
3を中心として、同一半径円周上に120゜の等角度間隔で
配置するとともに、該円形穴56a内壁とプレート51外周
壁間に非伸縮性にして且つ可撓性を有する前記薄層体54
に連接し、その上方に位置する前記ヘッド内面空間を気
密的に封止する。又該薄層体54の取付位置は前記実施例
と同様に、その断面の仮想延長線上に形成される交点P
が半導体薄板3の研磨面1A上に一致する如く構成する。
ヘッド部52を研磨面1Aに対し相対的に摺擦運動させた場
合でも、これに追従して各プレート51が独立に変位し、
且つプレート51群を支持する薄層体54は摺動方向にのみ
該プレートの位置規制を行い、前記した本発明の作用効
果が円滑に達成し得る。
プレートが前傾しない状態で研磨可能に構成しつつ、前
記定盤回転時に僅かな面触れが生じた場合においても容
易に姿勢修正が行なわれ、研磨面に追従してプレートを
揺動させる事が出来、これにより半導体薄板の高平坦度
研磨の実現する。
構成しつつバッチ的に各薄板毎に厚みのバラツキが有し
ている場合であってもこれと無関係に高平行度を維持し
ながら研磨加工を行う事の出来る。
図、第2図はその作用図である。第3図乃至第5図は他
の実施例を示す正面断面図、第6図は第2発明の基本実
施例を示す正面断面図と底面図、第7図及び第9図は従
来技術を示す正面断面図、第8図は従来技術を示す正面
断面図と作用図である。
Claims (8)
- 【請求項1】被研磨体と研磨布間の相対的摺擦運動を利
用して被研磨体の表面研磨を行う研磨装置において、 一又は複数の被研磨体を下面側に固定したプレートと、
該プレート周囲を囲繞するヘッド部との間を、所定空隙
間を介して離間させ、研磨動作中も両者間が非接触の状
態を維持可能に構成するとともに、 前記ヘッド部内表面側に位置する前記空隙部内に、前記
プレート上面側に押圧力を付勢する押圧力付勢手段と、
前記被研磨体の摺擦運動方向において位置規制させなが
ら少なくとも前記付勢手段の押圧力付勢方向に揺動自在
にプレートを位置保持する保持手段とを介在させ、 前記保持手段のプレート外表面側の取付位置をヘッド部
内表面側の取付位置より少なくとも下側に設定した事を
特徴とする研磨装置。 - 【請求項2】前記保持手段を、前記プレートの全周囲を
囲繞する如く、又は少なくとも前記プレート周方向対称
位置に適宜間隔で取付けるとともに、該保持手段を含む
仮想円錐の頂点又はヘッド及びプレートの対応取付位置
の仮想延長線上に形成される交点が、被研磨体の研磨面
にほぼ一致させるか若しくはその下方に位置せしめた事
を特徴とする請求項1)記載の研磨装置。 - 【請求項3】前記保持手段を非収縮性の可撓性部材で形
成した請求項1)記載の研磨装置 - 【請求項4】前記保持手段のプレート外表面側における
取付位置を、少なくともプレート上面側に設定した請求
項1)記載の研磨装置 - 【請求項5】前記押圧力付勢手段が、プレート上面全域
に均等に又はプレート荷重中心点に荷重又は圧力を付勢
する付勢手段又は圧力調整機構を備えた圧力付勢手段、
若しくは少なくともプレート上面側の空隙部を気密空間
となして形成される圧力付勢手段のいずれか一又は複数
の付勢手段の組み合わせである請求項1)記載の研磨装
置 - 【請求項6】前記押圧力付勢手段と保持手段とが一又は
複数の部材により兼用化されている請求項1)記載の研
磨装置 - 【請求項7】被研磨体と研磨布間の相対的摺擦運動を利
用して被研磨体の表面研磨を行う研磨装置において、 一又は複数の平板状被研磨体を下面側に固定した複数の
プレートを夫々所定空隙部を介して囲繞する一の支持体
を設けるとともに、該支持体と複数の各プレート間を非
伸張性の可撓性部材で連接した事を特徴とする研磨装置 - 【請求項8】前記空隙部内に、前記プレート上面側より
被研磨体側に向け押圧力を付勢する押圧力付勢手段を設
けるとともに、前記可撓性部材の各プレート外表面側の
取付位置を支持体内表面側の取付位置より少なくとも下
側に設定した事を特徴とする請求項7)記載の研磨装置
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Family Applications (1)
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JP63250893A Expired - Lifetime JPH079896B2 (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 研磨装置 |
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