JPH09103955A - 正常位置での研摩パッドの平坦さ調整方法及び装置 - Google Patents

正常位置での研摩パッドの平坦さ調整方法及び装置

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JPH09103955A
JPH09103955A JP13885996A JP13885996A JPH09103955A JP H09103955 A JPH09103955 A JP H09103955A JP 13885996 A JP13885996 A JP 13885996A JP 13885996 A JP13885996 A JP 13885996A JP H09103955 A JPH09103955 A JP H09103955A
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polishing pad
polishing
edge
pad
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Joseph V Cesna
ヴィー セスナ ジョセフ
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Speedfam Corp
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • 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
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B24B37/105Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面凸凹を取り除き、研摩パッドの平面状態
を達成する研摩パッドの調整を提供することである。 【解決手段】 ワークピースと研摩パッドを互いに対し
て半径方向に振動させることによって表面輪郭を調整し
且つ研摩パッドの磨耗の均一性を達成するように研摩パ
ッドを調整することであり、振動運動の範囲は、ワーク
ピースが研摩パッドの縁を越える程である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体に使用されるシリ
コンウエハーのような薄いワークピースの研摩すること
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】集積回
路に使用されるシリコン基板即ちウエハーのような薄い
ワークピースの研摩即ち平面化のような機械加工工程
中、ウエハーとキャリヤ又は圧板と表面に研摩パッドを
支持する回転可能な研摩テーブルとの間に配置される。
圧板は、所定量の酸化皮膜の除去を行い、且つウエハー
に実質的に均一な厚さの面を生じさせるように圧力を付
与する。一般的には、研摩装置は未研摩のウエハーを接
着する剛性の圧板又はキャリヤを有し、研摩すべきウエ
ハー面を研摩パッドに露出させ、研摩パッドはウエハー
面に研摩圧力で係合する。次いで、研摩パッドとキャリ
ヤの両方を異なる速度で回転させて、研摩パッドとウエ
ハーの前側表面との間に相対的な横方向運動を生じさせ
る。一般的には、コロイド状のシリカスラリーのような
研摩材スラリーを、研摩作業中研摩パッドーウエハー面
の界面に与えて研摩を助ける。本発明を使用する好まし
いタイプの機械は垂直軸線を中心に回転駆動される回転
研摩車を含む。代表的には、研摩車は、例えば、酸化セ
リウム、酸化アルミニウム、発煙した/凝結したシリカ
又は他の粒状研摩材の露出した研摩材面を有する研摩パ
ッドで被覆された水平なセラミック又は金属プラテンか
らなる。研摩パッドを、当該技術において知られている
ように、商業的に入手できる種々の材料で形成すること
ができる。代表的には、研摩パッドは、アリゾナ州スコ
ットスデルのローデル プロダクト社から入手できるI
C及びGSシリーズの研摩パッドのような吹込ポリウレ
タンである。研摩パッドの硬さ及び密度は研摩すべき材
料のタイプに基づいて日常的に選択される。研摩パッド
を垂直軸線を中心に回転させ、研摩パッドはワークピー
スを閉じ込め位置に置く環状研摩面を有し、研摩車及び
重ねて取り付けた研摩パッドのワークピースに対する運
動は研摩面と係合しているワークピースの面に磨耗を生
じさせる。このような機械の全てに重要なのは、研摩パ
ッド面を平らな状態に維持し、表面凸凹が実質的ないこ
とである。研摩パッドは研摩作業中不均一に磨耗し、研
摩パッドに表面凸凹を生じさせる傾向があり、これらの
問題を正さなければならない。
【0003】酸化物層を研摩するウエハー平面加工で
は、研摩パッドは、該パッドに形成される「トラック」
と呼ばれる溝によってあまりにも早く平でなくなる。研
摩パッドの溝又はトラックは研摩パッドへ食い込むウエ
ハーの先導縁によって引き起こされる。トラックを取り
除く研摩パッドの研摩修正はまた研摩パッドを恒久的に
磨滅させる。動力駆動される平なプラテンに個々に固着
されたシリコンウエハーを研摩する際には、研摩パッド
の磨耗割合は一般的には、中心軸線から遠く外に起こ
る。従って、本発明の主な目的は、表面凸凹を取り除
き、研摩パッドの平面状態を達成する研摩パッドの調整
を提供することである。本発明の他の目的は、各研摩作
業後別個の積極的なパッド調整の必要性を最小にするこ
とである。
【0004】本発明の更なる目的は、高い研摩除去率及
びウエハーの面にわたる改良された除去均一性を達成す
ることによって研摩パッドの面輪郭及び粗さのより良い
管理を提供することにある。本発明の更なる目的は、研
摩によりパッドに出来る表面溝又はトラックを最小にす
ることである。本発明の更なる目的は研摩パッドの磨耗
の均一性を調整し且つ最大にすることである。本発明の
なお更なる目的は、研摩中に起こるパッドの損傷の最小
化により研摩作業毎に一貫性を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ワークピース
と研摩パッドを互いに半径方向に振動させることによっ
て表面輪郭を調整し且つ研摩パッドの磨耗の均一性を達
成するように研摩パッドを調整することに関し、振動運
動の範囲は、ワークピースが研摩パッドの縁を越えるの
に十分である。相対的な振動運動は、普通のように、研
摩パッドとロークピースが回転している間に行われる。
本発明は、研摩すべき面の平坦さを改善するために、研
摩パッドを有する回転研摩車でワークピースを研摩する
方法を提供する。この方法は、研摩すべきワークピース
を研摩パッドと接触させること、及び研摩パッドとワー
クピースの両方を同時に回転させている間にワークピー
スと研摩パッドとの間に圧力を付与することからなる。
研摩パッドとワークピースが回転している間に、研摩パ
ッドとワークピースを、該ワークピースが研摩パッドの
縁を越える範囲まで互いに対して半径方向に振動させ、
それによって研摩パッドの面にわたてトラックを回避
し、研摩パッドの面にわたて磨耗を分布させる。研摩パ
ッドが内縁及び外縁を有する環状形態であるときには、
回転するワークピースを、両縁を越えるのに十分な円弧
で振動させる。好ましくは、ワークピースが振動の末端
にあるとき縁をワークピースの直径の1/6越えるよう
にワークピースを振動させる。
【0006】本発明の実施に有利に用いられる装置は、
モータ駆動されるプラテン上に装着された回転可能な研
摩パッドと、研摩すべき1つ又はそれ以上のワークピー
スを支持するための回転可能なキャリヤ又はヘッドとか
らなる。キャリヤヘッドは、ワークピースを研摩パッド
と接触させるように垂直方向運動するようになってお
り、且つ又ワークピースを研摩パッドの縁を越えて半径
方向に振動させる範囲まで半径方向に振動運動するよう
になっている。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明を例示し、そして研
摩すべき薄いシリコンウエハーのようなワークピース1
1を剛性ヘッド又はキャリヤ13で支持した状態を示
す。真空手段又は湿れ表面張力を含む、ワークピースを
ヘッドに固着するための種々の手段がこの技術において
知られている。ヘッド13は操作アーム16に取付けら
れ、該アームは、ワークピース11を昇降させて研摩パ
ッド18から離したり研摩パッドと係合させるように垂
直運動するようになっている。操作アーム16は圧力シ
リンダ20により垂直運動及び水平運動するようになっ
ている。操作アーム16は又、振動水平運動するように
なっており、従って、ワークピース11は研摩パッド1
1の上面全体をトラバースし、研摩パッドの振動円弧の
末端限度にあるき、研摩パッドの内縁18A及び外縁1
8Bを越える。操作アーム16の特別な構造は本発明に
は関係のないことである。垂直振動運動と水平振動運動
の両方を及ぼすように機能する操作アームはこの技術で
知られている。例えば、アーム16のような操作アーム
は米国特許第 4,141,180号に記載されているタイプのも
のでも良い。
【0008】図2は、直径15.24cm(6インチ)のワ
ークピースの研摩パッドに対する半径方向振動の好まし
い最小範囲を示す。この図では、環状研摩パッド18は
81.28cm(32インチ)の外径及び21.59cm(8-1
/2インチ)の環状パッド幅を有し、かくして、開放中央
部分は38.1cm(15インチ)の直径を有する。15.2
4cm(6インチ)の外径を有する、薄いシリコンウエハ
ーのような円形ワークピースでは、ワークピースの好ま
しい半径方向振動はほぼ11.43cm(4.5インチ)であ
り、その結果、振動の末端では、ウエハーは研摩パッド
18の内縁18A及び外縁18Bを2.54cm(1イン
チ)(即ち、ウエハーの直径の1/6)越える。図3は直径
20.32cm(8インチ)のワークピースの研摩パッドに
対する半径方向の振動の好ましい最小範囲を示す。この
図では、環状研摩パッド18は81.28cm(32イン
チ)の外径及び27.94cm(11インチ)の環状パッド
幅を有し、かくして、開放中央部分は25.4cmの直径を
有する。20.32cm(8インチ)の外径を有する、薄い
シリコンウエハーのような円形ワークピースでは、ワー
クピースの好ましい半径方向の振動はほぼ15.24cm
(6インチ)であり、その結果、振動の末端では、ウエ
ハーは研摩パッド18の内縁18A及び外縁18Bを3.
18cm(1-1/4インチ)(即ち、ウエハー直径のほぼ1/
6)越える。
【0009】研摩操作中、ワークピースと研摩パッドの
両方が回転している間に研摩パッド上でのワークピース
の振動が行なわれる。通常、研摩パッドとワークピース
は同じ方向に、しかし異なる速度で回転する。例えば、
研摩パッドの好ましい代表的な回転速度は毎分約15回
転、ウエハーワークピースは毎分約35回転である。振
動範囲即ち振動の円弧はワークピースの寸法、及び研摩
パッドの寸法に応じて変わる。研摩パッドの縁を越える
ほどの量回転しているワークピースを振動させるべき要
件を達成するように異なる寸法のワークピース及び研摩
パッドについて振動範囲を日常的に決定することができ
る。15.24cm(6インチ)、20.32cm(8イン
チ)、25.4cm(10インチ)等の直径を有するシリコ
ンウエハーのようなワークピースを本発明により研摩す
ることができる。本発明は、複数のウエハーを同時に研
摩する作業に適用できる。これは、垂直と水平の両方に
移動できるキャリヤ又はヘッドにウエハーを固着するこ
とによって行なわれる。このタイプの装置は、この技術
で知られ、米国特許第 4,239,567号及び、5つのウエハ
ーを同時に研摩することを開示する米国特許第 5,329,7
32号に開示されている。
【0010】研摩パッドがひどく摩耗して研摩パッドに
望ましくないトラックが出来た場合には、研摩パッドの
調整を本発明によって行うことができる。これはキャリ
ヤヘッド13を自動調心軸受を介して操作アーム16に
取り付けることによって達成される。自動調心軸受によ
りヘッドを旋回させ、トラック又は溝をついには除去す
るようにワークピースの先導縁を研摩パッドに食い込ま
せる。米国特許第4,270,314号は圧板の旋回取
り付けについて知られた先行技術の例である。本発明の
実施により研摩パッドの寿命を著しく伸ばす。研摩パッ
ドの望ましい平坦を維持することによって又トラックの
形成を回避することによって、研摩作業の均一性が著し
く改善され、ワークピースからの材料の除去が予測出来
る割合で達成される。本発明の精神の範囲にあるこれら
の修正及び均等物は発明の一部と考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施のための例示装置の斜視図であ
る。
【図2】研摩する直径15.24cm(6インチ)のワーク
ピースの好ましい半径方向振動範囲を示す研摩パッドの
平面図である。
【図3】研摩する直径20.32cm(8インチ)のワーク
ピースの好ましい半径方向振動範囲を示す研摩パッドの
平面図である。
【符号の説明】
11 ワークピース 13 ヘッド又はキャリヤ 16 操作アーム 18 研摩パッド 18A 内縁 18B 外縁

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研摩すべき面から凸凹を取り除くため
    に、研摩パッドを有する回転研摩車でワークピースを研
    摩する方法であって、 研摩すべきワークピースを研摩パッドと接触させる段階
    と、 研摩パッドを回転させ、同時にワークピースを回転させ
    る段階と、 研摩パッドとワークピースを、研摩パッドの面にわたて
    磨耗を分布させるためにワークピースが研摩パッドの縁
    を越える範囲まで互いに対して半径方向に振動させる段
    階とを有する、ワークピースの研摩方法。
  2. 【請求項2】 半径方向振動がワークピースの縁をワー
    クピースの少なくとも約1/6越えるような範囲であ
    る、ワークピースを研摩するための、請求項1に記載の
    方法。
  3. 【請求項3】 研摩すべき面から凸凹を取り除くため
    に、研摩パッドを有する回転研摩車でワークピースを研
    摩する方法であって、 研摩すべきワークピースを研摩パッドと接触させ且つワ
    ークピースと研摩パッドとの間に圧力を付与する段階
    と、 内外環状縁を有する環状研摩パッドを回転させ、同時に
    ワークピースを回転させる段階と、 研摩パッドとワークピースを、研摩パッドの面にわたて
    磨耗を分布させるためにワークピースが研摩パッドの内
    外縁を越える範囲まで互いに対して半径方向に振動させ
    る段階とを有する、ワークピースの研摩方法。
  4. 【請求項4】 半径方向振動がワークピースの縁をワー
    クピースの少なくとも約1/6越えるような範囲であ
    る、ワークピースを研摩するための、請求項3に記載の
    方法。
  5. 【請求項5】 ワークピースは薄い円形ウエハーであ
    り、研摩パッドは環状形状のものである、請求項1に記
    載の方法
  6. 【請求項6】 半径方向振動がワークピースの縁をワー
    クピースの少なくとも約1/6越えるような範囲であ
    る、ワークピースを研摩するための、請求項5に記載の
    方法。
  7. 【請求項7】 表面凸凹を除去して一般的に平らな面を
    作るようにワークピースを研摩する装置であって、 研摩機械に、所定の軸線を中心に回転するように取り付
    けられた研摩パッドと、 研摩パッドを所定軸線を中心に回転させるパッド駆動装
    置と、 研磨すべき少なくとも1つのワークピースを支持するた
    めのキャリヤヘッドと、 ワークピースを研摩パッドの露出した全ての縁を越える
    ようにするためにキャリヤヘッドとワークピースを回転
    させ且つ互いに対して振動させるためのキャリヤヘッド
    駆動装置と、を有するワークピースの研摩装置。
  8. 【請求項8】 研摩パッドは内径の縁と外径の縁を有す
    る環状体である、請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 キャリヤヘッドは旋回できる、請求項7
    に記載の装置。
  10. 【請求項10】 キャリヤヘッドは複数のワークピース
    を支持する、請求項7に記載の装置。
JP13885996A 1995-06-02 1996-05-31 正常位置での研摩パッドの平坦さ調整方法及び装置 Pending JPH09103955A (ja)

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US08/460501 1995-06-02
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