JPH0899265A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

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JPH0899265A
JPH0899265A JP26104394A JP26104394A JPH0899265A JP H0899265 A JPH0899265 A JP H0899265A JP 26104394 A JP26104394 A JP 26104394A JP 26104394 A JP26104394 A JP 26104394A JP H0899265 A JPH0899265 A JP H0899265A
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JP
Japan
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polishing
wafer
chuck table
base
cloth
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Application number
JP26104394A
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English (en)
Inventor
Masaya Takeuchi
雅哉 竹内
Yuzo Nonaka
祐三 野中
Toshiyuki Mori
利之 森
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Disco Corp
Original Assignee
Disco Abrasive Systems Ltd
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェーハ表面の研磨において、ウェーハにダ
レが生じないように且つウェーハの表面状態を検出して
研磨状態を制御出来るようにした、研磨装置を提供す
る。 【構成】 ウェーハを保持するチャックテーブルと、こ
のチャックテーブルに対向しチャックテーブルに保持さ
れたウェーハを研磨する研磨手段とを少なくとも含み、
研磨手段は研磨ベースと、この研磨ベースに装着される
研磨布と、研磨液を供給する研磨液供給手段と、研磨ベ
ースを回転するスピンドル手段とから構成される。前記
チャックテーブルと研磨ベースとを相対速度0.15m
/s〜20m/sの範囲で回転して研磨布でウェーハの
表面を研磨する。ウェーハの一部が露出した状態で研磨
が遂行され、この露出部の表面状態を検出する状態検出
センサが配設される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハの表面を研磨
する研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の研磨装置は、図4に示すように研
磨プレートAの下面に固定された半導体ウェーハWを、
研磨定盤Bの上に貼り付けられた研磨布Cに接触させ、
研磨液Dを研磨布C上に供給しながら研磨定盤Bと研磨
プレートAを回転させることによって半導体ウェーハW
をポリッシングするようになっている(例えば、特開平
3−248532号公報)。前記研磨液Dは、ウェーハ
Wを物理的に研磨作用するSiO2 等と化学的にエッチ
ング作用するアルカリ成分と水とを含んでおり、研磨布
Cに研磨液Dを常時供給しながらポリッシング(メカノ
ケミカルポリッシング)する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の研磨装置に
おいては、ウェーハWを研磨布Cで押圧ししかもウェー
ハWの表面全体を被覆しウェーハWを研磨布Cに埋めた
状態で研磨されるため、ウェーハWにダレが生じて超高
集積ICを形成するウェーハにとっては甚だ不適当であ
った。又、従来の研磨装置では、研磨布CにウェーハW
の全面が覆われるので加工面の状態(温度、膜厚等)を
計測及び制御することは出来ず、例えば温度を例にとる
とウェーハWの化学反応が促進される表面温度(例えば
シリコンウェーハなら35°C)に調整することは不可
能であった。そこで、本発明は、このような従来の問題
点を解消するためになされ、ウェーハに押圧力のみにた
よらず高速回転の下で研磨を遂行し、ダレを防止して超
高集積ICを形成するのに適したウェーハを得ると共
に、ウェーハの表面状態を検出しその温度分布に基づい
て研磨状態をコントロール出来るようにした、研磨装置
を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を技術的に解決
するための手段として、本発明は、ウェーハを保持する
チャックテーブルと、このチャックテーブルに対向しチ
ャックテーブルに保持されたウェーハを研磨する研磨手
段とを少なくとも含み、前記研磨手段は研磨ベースと、
この研磨ベースに装着される研磨布と、研磨液を供給す
る研磨液供給手段と、研磨ベースを回転するスピンドル
手段とから構成され、前記チャックテーブルと研磨ベー
スとを相対速度0.15m/s〜20m/sの範囲で回
転して研磨布でウェーハの表面を研磨する、研磨装置を
要旨とする。又、チャックテーブルと、研磨ベースとが
相対的に揺動すること、チャックテーブルと、研磨ベー
スとが相対的に接近又は離反する方向に移動可能であ
り、ウェーハを所定量又は所定厚さに研磨すること、ウ
ェーハの一部が露出した状態で研磨が遂行され、この露
出部の表面状態を検出する状態検出センサが配設されて
いること、状態検出センサによって検出されたウェーハ
の表面状態に基づき、研磨液(遊離砥粒)の供給量及び
供給箇所を調整してウェーハ表面の温度を均一にコント
ロールすること、研磨液の供給経路がスピンドルから供
給される経路と、外部から供給される経路の2系統から
構成されていること、スピンドルの回転負荷電流を検出
し、ウェーハと研磨布との接触抵抗をコントロールする
こと、ウェーハの厚さを計測する計測手段が配設されて
いて、ウェーハを研磨している際ウェーハの厚さを計測
すること、を要旨とするものである。
【0005】
【作 用】研磨布でウェーハを押圧することのみに頼ら
ず、チャックテーブルと研磨ベースとを相対速度0.1
5m/s〜20m/sの範囲で回転することにより研磨
するので、研磨最中の研磨布の変形を極力少なくしてウ
ェーハにダレが生じることはなく、且つ研磨布でウェー
ハの表面全体を覆わないので、ウェーハの表面状態を測
定すると共に研磨液(遊離砥粒)の供給量及び供給箇所
を調整してウェーハ表面の状態を均一にコントロールす
ることが出来る。又、スピンドルの回転負荷電流を検出
し、ウェーハと研磨布との接触抵抗をコントロールする
ことが可能であり、更にウェーハの厚さを計測する計測
手段により研磨している際にウェーハの厚さを計測する
ことが出来る。更に、チャックテーブルに圧力センサを
配設して研磨布によるウェーハへの押圧力をコントロー
ルすることも出来る。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面により詳説
する。図1において、1はウェーハWを吸引保持するチ
ャックテーブルであり、保持台4に相対速度0.15m
/s〜20m/sで軸回転可能に保持され、且つこの保
持台4を介してY軸方向に移動可能に形成されている。
即ち、保持台4はY軸移動機構5のボールネジ5aに螺
合しており、このボールネジ5aをY軸駆動用モータ5
bにより回転させることにより、ガイドレール5cに沿
ってY軸方向に移動するようになっている。
【0007】6はチャックテーブル1に関連して設けた
研磨液回収機構であり、ウェーハWの研磨時に供給され
た研磨液を研磨液槽7内に回収出来るようにしてある。
この研磨液槽7にはpHコントローラ7aが設けられ、
研磨液中のアルカリ溶液のpHを調整出来るようにして
ある。
【0008】8は前記チャックテーブル1に対向して設
けられた研磨手段であり、研磨ベース2と、この研磨ベ
ース2の下面に装着される研磨布3と、研磨液を供給す
る研磨液供給手段9と、研磨ベース2を相対速度0.1
5m/s〜20m/sで回転させるスピンドル手段8a
とから構成されている。
【0009】前記研磨手段8は支持台10を介してZ軸
方向に移動可能に形成されている。即ち、支持台10は
Z軸移動機構11のボールネジ11aに螺合しており、
このボールネジ11aをZ軸駆動用モータ11bにより
回転させることにより、ガイドレール11cに沿ってZ
軸方向に移動するようになっている。これにより、前記
研磨ベース2とチャックテーブル1とは相対的に接近又
は離反する方向に移動可能であると共に、相対的に揺動
することが出来る。
【0010】前記研磨液供給手段9は、研磨液の供給経
路が前記スピンドル手段8aから供給される第1の供給
経路9aと、外部から供給される第2の供給経路9bの
2系統から構成されている。即ち、前記研磨液槽7内の
研磨液をポンプ9cにより吸い上げると共に、供給管9
dを経て前記第1の供給経路9aと第2の供給経路9b
とに分岐してそれぞれ供給出来るようにしてある。
【0011】前記第1の供給経路9aは、供給管9dに
より送られてきた研磨液を研磨手段8に設けられた供給
路8bを経て研磨ベース2の供給孔2aから前記研磨布
3に研磨液を供給する一方、前記第2の供給経路9b
は、電磁弁12の切り換え操作によって研磨箇所に外部
から研磨液を供給する。13はノズル位置調整手段であ
り、前記第2の供給経路9bの先端ノズルの位置を調整
することが出来る。
【0012】14は研削箇所に配設された状態検出セン
サであり、特に検出すべき状態として温度を例にとる
と、公知のサーモグラフィ装置により図2に示すように
モニタ15に可視像とサーモ像が同時に表示15aさ
れ、このウェーハの温度分布に基づきCPU16から前
記研磨液供給手段9に指令信号を出力して研磨液(遊離
砥粒)の供給量及び供給箇所を調整し、ウェーハ表面の
温度を均一にコントロールする。
【0013】17はウェーハの厚さを計測する計測手段
であり、触針式又は非接触式のものが研削箇所に配設さ
れ、ウェーハを研磨している際にウェーハの厚さを計測
することが出来る。
【0014】図1において、18は負荷電流検出器であ
り、前記スピンドル手段8aの回転負荷電流を検出し、
研磨時でのウェーハと研磨布3との接触抵抗をコントロ
ールする。又、チャックテーブル1の保持台4に圧力セ
ンサを配設し、ウェーハに加わる押圧力を検出して押圧
力をコントロールすることも出来る。尚、図1におい
て、CPU16は各部材との接続線が複雑になるためそ
れら接続線を全て省略してある。
【0015】本発明に係る研磨装置は上記のように構成
され、前記チャックテーブル1上に保持されたウェーハ
Wに、研磨ベース2の研磨布3を接触させて相対的に
(通常は研磨ベース2を)0.15m/s〜20m/s
の速度で回転して研磨布3でウェーハWの表面を研磨す
る。この時、図3に示すようにチャックテーブル1と研
磨ベース2とが相対的に(通常はチャックテーブル1
を)揺動して研磨することもある。又、チャックテーブ
ル1と研磨ベース2とが相対的に(通常は研磨ベース
を)接近又は離反する方向に移動してウェーハWを所定
量又は所定厚さに研磨する。
【0016】前記チャックテーブル1は高速回転する研
磨ベース2に連れ回りさせるか、又は独自に研磨ベース
2とは逆方向に適宜回転させても良く、いずれにしても
ウェーハWを押圧力のみに頼らず高速回転の下で研磨を
遂行する。高速回転で研磨すると、縦方向の荷重を横方
向の距離(及び面積)に転嫁し、研磨最中の研磨布3の
変形を極力少なくすることが出来、研磨布3の変形の無
い研磨が可能となる。従って、ウェーハWの表面を均一
に研磨し且つダレが生じることはない。
【0017】この場合、研磨布3がウェーハWの上面全
体を覆わずにウェーハWの一部が露出した状態で研磨が
遂行され、この露出部の表面状態を前記状態検出センサ
14で検出し、モニタ15及びCPU16を介して研磨
状態が適正に制御される。更に研磨制御に関連して、前
記研磨液供給手段9による研磨液の供給量及び供給経路
の選択、ノズル位置調整手段13によるノズルの位置調
整、負荷電流検出器18によるウェーハWと研磨布3と
の接触抵抗等がCPU16からの各指令によって総合的
に調整される。又、研磨中でのウェーハWの厚さは前記
計測手段17によりリアルタイムで計測され、その検出
信号がCPU16に入力される。
【0018】このようにして研磨されたウェーハは、従
来のようにダレが発生することはなく上面が均一に研磨
され、超高集積ICを形成するのに適したものが得られ
る。特に、CVD等によってウェーハの表面に回路を形
成していく途中で、ウェーハ表面に被覆された絶縁膜等
の凸部を平坦化する研磨に適している。尚、研磨布とウ
ェーハとの関係は前記実施例のように研磨布側が高速回
転する場合の外に、ウェーハ側が高速回転する場合、研
磨布側及びウェーハ側とも高速回転する場合があり、位
置関係もどちらが上下になっても構わない。又、研磨液
槽に温度センサを設け、且つ研磨液を加熱又は冷却する
研磨液温度制御手段を設け、研磨液をウェーハの研磨に
適した温度に設定することも可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チャックテーブルに保持されたウェーハの表面を遊離砥
粒を供給しながら研磨布で研磨する研磨装置において、
研磨布でウェーハを押圧せず、チャックテーブルと研磨
ベースとを相対速度0.15m/s〜20m/sの範囲
で回転することにより研磨するので、研磨最中の研磨布
の変形を極力少なくしてウェーハにダレが生じることは
なく、且つ研磨布でウェーハの表面全体を覆わないの
で、ウェーハの表面状態を検出すると共に研磨液(遊離
砥粒)の供給量及び供給箇所を調整してウェーハ表面の
状態を均一にコントロールすることが出来る等の優れた
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図2】 研磨時の状態を示す要部説明図である。
【図3】 研磨ベースとチャックテーブルとの動きを示
す説明図である。
【図4】 従来例の説明図である。
【符号の説明】
1…チャックテーブル 2…研磨ベース 2a…供
給孔 3…研磨布 4…保持台 5…Y軸移動機構 5a…ボールネジ
5b…Y軸駆動用モータ 5c…ガイドレール
6…研磨液回収機構 7…研磨液槽 7a…pH
コントローラ 8…研磨手段 8a…スピンドル手
段 8b…供給路 9…研磨液供給手段 9a…
第1の供給経路 9b…第2の供給経路 9c…ポ
ンプ 9d…供給管 10…支持台 11…Z軸
移動機構 11a…ボールネジ 11b…Z軸駆動用モータ
11c…ガイドレール 12…電磁弁 13…ノズ
ル位置調整手段 14…状態検出センサ 15…モニタ 15a…表示 16…CPU 1
7…計測手段 18…負荷電流検出器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハを保持するチャックテーブル
    と、このチャックテーブルに対向しチャックテーブルに
    保持されたウェーハを研磨する研磨手段とを少なくとも
    含み、前記研磨手段は研磨ベースと、この研磨ベースに
    装着される研磨布と、研磨液を供給する研磨液供給手段
    と、研磨ベースを回転するスピンドル手段とから構成さ
    れ、前記チャックテーブルと研磨ベースとを相対速度
    0.15m/s〜20m/sで回転して研磨布でウェー
    ハの表面を研磨することを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項2】 チャックテーブルと、研磨ベースとが相
    対的に揺動する、請求項1記載の研磨装置。
  3. 【請求項3】 チャックテーブルと、研磨ベースとが相
    対的に接近又は離反する方向に移動可能であり、ウェー
    ハを所定量又は所定厚さに研磨する、請求項1乃至2記
    載の研磨装置。
  4. 【請求項4】 ウェーハの一部が露出した状態で研磨が
    遂行され、この露出部の表面状態を検出する状態検出セ
    ンサが配設されている、請求項1乃至3記載の研磨装
    置。
  5. 【請求項5】 状態検出センサによって検出されたウェ
    ーハの表面状態に基づき、研磨液(遊離砥粒)の供給量
    及び供給箇所を調整してウェーハ表面の状態を均一にコ
    ントロールする、請求項4記載の研磨装置。
  6. 【請求項6】 研磨液の供給経路がスピンドルから供給
    される経路と、外部から供給される経路の2系統から構
    成されている、請求項1乃至5記載の研磨装置。
  7. 【請求項7】 スピンドルの回転負荷電流を検出し、ウ
    ェーハと研磨布との接触抵抗をコントロールする、請求
    項1乃至6記載の研磨装置。
  8. 【請求項8】 ウェーハの厚さを計測する計測手段が配
    設されていて、ウェーハを研磨している際ウェーハの厚
    さを計測する、請求項1乃至7記載の研磨装置。
JP26104394A 1994-09-30 1994-09-30 研磨装置 Pending JPH0899265A (ja)

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