JPH08267354A - ウェハ研磨装置 - Google Patents

ウェハ研磨装置

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JPH08267354A
JPH08267354A JP7571995A JP7571995A JPH08267354A JP H08267354 A JPH08267354 A JP H08267354A JP 7571995 A JP7571995 A JP 7571995A JP 7571995 A JP7571995 A JP 7571995A JP H08267354 A JPH08267354 A JP H08267354A
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウェハ研磨装置において、ウェハに切きずを発
生させることなくウェハを研磨できるようにする。 【構成】研磨パッド１４をダイヤモンド工具でドレッシ
ングするとき、研磨パッド１４面に散在する窪み６に落
ち込み水噴射だけでは排出できないダイヤモンド砥粒５
を機械的にはじき出す針状樹脂４をブラシのように多数
もつ回転ローラ１と、純水を噴射するノズル３の複数を
もつ水噴出管２とを設けることによって、研磨パッド１
４から脱落したダイヤモンド砥粒５を完全に除去でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はウェハ研磨装置に関し、
特に研磨パットの平坦度を維持するために研磨パット面
を研削するダイヤモンド工具を備えるウェハ研磨装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板であるウェハに酸化膜を形成
しエッチング処理を行ないさらに酸化膜を形成しエッチ
ング処理するといった工程を繰返して行なう内にウェハ
に凹凸が生ずる。この凹凸を平坦化するのに化学・機械
研磨による方法が採用されるように至った。この化学・
機械研磨を行なうウェハ研磨装置は、ウェハの平坦化精
度の向上のために種々の工夫改善がなされてきた。
【０００３】図３は従来の一例を示すウェハ研磨装置の
部分断面図である。従来、この種のウェハ研磨装置は、
例えば、図３に示すように、ウェハ１７を吸着保持し研
磨パッド１４にウェハ１７を押し付け回転するチャック
１６と、研磨パッド１４が貼付けられ回転し研磨パッド
１４でウェハ１７を摺擦回転する回転定盤１５と、研磨
パッド１４の面を研削し研磨パッド１４を平坦にするダ
イヤモンド工具１０と、ダイヤモンド工具１０で研削さ
れた屑を洗い流す洗浄ノズル１３とを備えていた。
【０００４】このウェハ研磨装置でウェハを研磨する場
合は、その前に研磨パッド１４の面をドレシングする。
これには、まず、研磨速度安定化のために回転定盤１５
を例えば３０ｒｐｍの回転数で回転し、図示していない
ノズルより研磨液を例えば２００ｃｃ／ｍｉｎを滴下す
る。次に、ダイヤモンド工具１０の本体１１を回転移動
させ、ダイヤモンド砥粒が埋設された電着層１２を研磨
パッド１４に例えば押圧力１ｐｓｉで押し当てる。そし
て回転定盤１５を回転させながら研磨パッド１４を研磨
する。そして、回転定盤１５を回転した状態で洗浄ノズ
ル１３から純水を毎分２００ｃｃ程度噴射し、研磨パッ
ド１４から発生する切屑を流し込み研磨パッド１４から
切屑を排出する。
【０００５】このように、研磨パッド１４をドレシング
してから、ウェハ１７を保持しているチャツク１６を２
点鎖線で示すように下降させ、ウェハ１７を例えば７ｐ
ｓｉの押圧力で研磨パッド１４に押し当てて研磨してい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のウェハ
研磨装置では、研磨パッドをドレシングする際に、ダイ
ヤモンド砥粒が電着層より頻繁に脱落する。また、研磨
パッドは発泡ポリウレタンの表面を削り取ったものであ
るから、内部の気泡の一部が削られ表面に多数の窪みと
して残っている。これら脱落したダイヤモンド砥粒の多
くは純水噴射で押し流されるものの、一部は研磨パッド
上に窪み内に落ち込み停留する。この窪みに落ち込んだ
ダイヤモンド砥粒は純水噴射程度で取除くことが困難で
あった。
【０００７】このように研磨パッドにダイヤモンド砥粒
が停留した状態でウェハを研磨すると、ウェハの研磨面
に深い切きずを発生させウェハに形成された集積回路お
よび回路素子が不良となり致命的な品質の問題を起す。
【０００８】従って、本発明の目的は、ウェハに切きず
を発生させることなくウェハを研磨できるウェハ研磨装
置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
基板であるウェハと摺擦運動しながら該ウェハを研磨す
るとともに種々の形状の開口をもつ窪みの多数が散在す
る研磨パッドと、この研磨パッドの平坦度を維持するた
めに該研磨パッドの表面を切削するダイヤモンド砥粒が
電着金属で埋設される切削面をもつダイヤモンドド工具
とを備えるウェハ研磨装置において、前記研磨パッドを
前記ダイヤモンド工具で切削時に前記切削面より脱落し
前記窪みに落ち込む前記ダイヤモンド砥粒を該窪みより
取出す機構が外周囲に複数設けられる回転ローラ部材
と、取出された前記ダイヤモンド砥粒を前記研磨パッド
の外方に流す水噴出ノズルとを備えるウェハ研磨装置で
ある。また、前記ダイヤモンド砥粒を該窪みより取出す
機構の一つは、前記回転ローラ部材の回転に伴ない前記
窪みに差し込まれしかる後前記ダイヤモンド砥粒を該窪
みからはじき出す細い針金状樹脂部材を備えている。さ
らに、その他の前記ダイヤモンド砥粒を該窪みより取出
す機構は前記回転ローラ部材の回転に伴ない前記窪みの
開口を水密に塞ぎしかる後該開口を開け前記ダイヤモン
ド砥粒を吸い上げる弾性のある外皮を備えている。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【００１１】図１は本発明のウェハ研磨装置の一実施例
を説明するための回転定盤の一部を示す部分斜視図であ
る。このウェハ研磨装置は、図１に示すように、回転に
伴ない窪み６に差し込み窪み６に押し込んだダイヤモン
ド砥粒５をはじき出す針状樹脂４の多数をもつブラシ状
の回転ローラ１と、窪み６より排出されたダイヤモンド
砥粒５を研磨パッド１４の外方に流す純水を噴出するノ
ズル３の複数を取付ける水噴出管２を設けたことであ
る。それ以外は従来例と同じである。
【００１２】回転ローラ１の軸８はステンレス鋼から製
作され、外周囲にブラシのように派生する針状樹脂４を
もつ筒状部材９はトランスファモールド法により、例え
ば、ナイロン樹脂で製作され交換可能である。針状樹脂
４の先端は丸味を帯び直径１００ミクロン程度である。
この直径であれば、研磨パッド１４の窪み６に無理なく
差し込むことができる。
【００１３】次に、研磨パッド１４のドレシング動作を
説明する。まず、回転定盤１５を例えば３０ｒｐｍで回
転させる。そして、図示してないダイヤモンド工具で研
磨パッド１４の面を研磨する。このときダイアモンド工
具より離脱したダイヤモンド砥粒は研磨パッド上に停留
するか散在する窪みの中に落ち込むかである。次に、水
噴出管２の下方に研磨パッド１４の切削面が到達する
と、研磨パッド１４の面に停留しているダイヤモンド砥
粒はノズル３から半径方向で外方に噴射される純水に押
し流され研磨パッド１４の外に排出される。また、浅い
窪みに落ち込んだダイヤモンド砥粒もこの純水の噴射に
よって排出される。そして、深く開口の狭い窪み６に落
ち込んだダイヤモンド砥粒５は、回転に伴ない窪み６に
差し込まれた針状樹脂４によりはじき出される。はじき
出されたダイヤモンド砥粒はノズル３から純粋で押し流
される。
【００１４】ドレシングが完了しても、この純水の噴射
によるダイヤモンド砥粒の排出および回転老ローラ１に
よる窪み６からの排出を所定の時間で続ける。必要に応
じて赤外線ランプで研磨パッド１４面を照射し蛍光を発
するか否かでダイヤモンド砥粒の有無を検査する。な
お、回転ローラ１の押圧力は１００ｇ程度とし回転数は
１００ｒｐｍ以下に留める。
【００１５】図２（ａ）および（ｂ）は本発明のウェハ
研磨装置の他の実施例を説明するための回転ローラと研
磨パッドの上面の一部を示す断面部分図である。このウ
ェハ研磨装置は、図２に示すように、図１の軸８に弾力
性のあるゴムなどの外皮７を巻き付けて回転ローラ１ａ
を形成したことである。それ以外は前述の実施例と同じ
である。
【００１６】この回転ローラ１ａによるダイヤモンド砥
粒の排出作用は、まず、図２（ａ）に示すように、研磨
パッド１４面に押し付けられた外皮７は押しつぶされ窪
み６を水密に塞ぐとともに窪み６に残っていた空気を排
出する。このことにより窪み６の中の圧力が低下する。
【００１７】次に、回転ローラ１ａの回転に伴ない窪み
６の開口が開き一瞬のうちに窪み６の中は大気に戻され
この窪み６に流入する空気の流れによりダイヤモンド砥
粒５が窪み６より排出される。そして、図１に示したノ
ズル３から噴射される純水で研磨パッド１４外に押し出
される。なお、この実施例における回転ローラ１ａの押
圧力は、外皮７の硬度にもよるが少なくとも１ｋｇは必
要である。
【００１８】また、窪み６のエアポケットの容積を増加
させダイヤモンド砥粒５の排出力を大きくするのに、外
皮７側にも窪みを設けるとさらに効果的である。このよ
うな場合は、例えば、研磨布の硬度より低い発泡ポリウ
レタンを巻き付けても良い。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、研磨パッ
ド面に散在する窪みに落ち込み水噴射だけでは排出でき
ないダイヤモンド砥粒を機械的にはじき出す針状樹脂や
押し付けて空気を排出し窪みの中を低圧にし瞬時に開放
することによりポンプ作用でダイヤモンド砥粒を排出す
る弾性のある外皮をもつ回転ローラを設けることによっ
て、研磨パッドから脱落したダイヤモンド砥粒を完全に
除去できるので、研磨されるウェハの面には切きずが皆
無となるという効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハ研磨装置の一実施例を説明する
ための回転定盤の一部を示す部分斜視図である。
【図２】本発明のウェハ研磨装置の他の実施例を説明す
るための回転ローラと研磨パッドの上面の一部を示す断
面部分図である。
【図３】従来の一例を示すウェハ研磨装置の部分断面図
である。
【符号の説明】
１，１ａ 回転ローラ ２ 水噴出管 ３ ノズル ４ 針状樹脂 ５ ダイヤモンド砥粒 ６ 窪み ７ 外皮 ８ 軸 ９ 筒状部材 １０ ダイヤモンド工具 １１ 本体 １２ 電着層 １３ 洗浄ノズル １４ 研磨パッド １５ 回転定盤 １６ チャック １７ ウェハ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板であるウェハと摺擦運動しな
    がら該ウェハを研磨するとともに種々の形状の開口をも
    つ窪みの多数が散在する研磨パッドと、この研磨パッド
    の平坦度を維持するために該研磨パッドの表面を切削す
    るダイヤモンド砥粒が電着金属で埋設される切削面をも
    つダイヤモンドド工具とを備えるウェハ研磨装置におい
    て、前記研磨パッドを前記ダイヤモンド工具で切削時に
    前記切削面より脱落し前記窪みに落ち込む前記ダイヤモ
    ンド砥粒を該窪みより取出す機構が外周囲に複数設けら
    れる回転ローラ部材と、取出された前記ダイヤモンド砥
    粒を前記研磨パッドの外方に流す水噴出ノズルとを備え
    ることを特徴とするウェハ研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記ダイヤモンド砥粒を該窪みより取出
    す機構は前記回転ローラ部材の回転に伴ない前記窪みに
    差し込まれしかる後前記ダイヤモンド砥粒を該窪みから
    はじき出す細い針金状樹脂部材を備えることを特徴とす
    る請求項１記載のウェハ研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記ダイヤモンド砥粒を該窪みより取出
    す機構は前記回転ローラ部材の回転に伴ない前記窪みの
    開口を水密に塞ぎしかる後該開口を開け前記ダイヤモン
    ド砥粒を吸い上げる弾性のある外皮を備えることを特徴
    とする請求項１記載のウェハ研磨装置。
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