JPH09262754A - 薄板の両面研磨方法および両面研磨機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハのハンドリングが極めて容易である
両面研磨方法および両面研磨機を提供する。 【解決手段】 薄板の一面にｎ次（複数次）の研磨を施
す一方で、前記薄板の他面に所定の研磨を施すにあた
り、次数に応じた研磨布がそれぞれ張られたｎ個の上定
盤と、所定の研磨布がそれぞれ張られた少なくとも（ｎ
＋１）個の下定盤とを用い、前記ｎ個の上定盤のそれぞ
れを、次数の少ない研磨布が張られているものから順
に、前記（ｎ＋１）個の下定盤にそれぞれ合致させるよ
うにして、合致した前記上定盤と前記下定盤との間で、
当該下定盤の上に設置されている前記薄板の両面の研磨
を順次に施すようにすると共に、空いている前記下定盤
の箇所で前記薄板のセット・リセットを行なうようにし
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板の両面を研磨
するための両面研磨方法および両面研磨機に関するもの
で、さらに詳しくは、半導体ウェーハ（以下「ウェー
ハ」という）などに複数次の研磨をするための両面研磨
方法および両面研磨機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばウェーハの表面を鏡面研磨する方
法として、片面（表面）だけを研磨する方法（片面研
磨）と、表裏の両面を研磨する方法（両面研磨）とが知
られている。このうち、両面研磨は、片面研磨とは異な
り、ワックス（接着剤）レス方式で行なわれるため、接
着剤の厚みむらの悪影響を除去でき、しかも、接着剤に
よるウェーハ裏面の汚染を除去できる等の利点を有して
いる。ところで、両面研磨によってウェーハの鏡面研磨
を施す場合、３台の両面研磨機を用い、ウェーハを順次
に各両面研磨機に送り、各両面研磨機の上定盤に張られ
た研磨布で、ウェーハの表面に１次研磨、２次研磨およ
び仕上研磨を順次に施す一方で、各両面研磨機の下定盤
に張られた研磨布で、ウェーハの裏面に１次研磨（粗研
磨）だけを施しているのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにして複数次
の研磨を行なう場合には、ウェーハを順次に各両面研磨
機に送る必要があるので、ウェーハのハンドリングが煩
雑であり、その分、仕上研磨までの時間がかかり、ま
た、ウェーハの外周部の欠けや割れを生じる機会が増え
る。また、ウェーハのハンドリングの煩雑さは、複数次
の両面研磨の自動化の阻害要因となっていた。このこの
ような問題点は、ウェーハの両面研磨に拘らず、薄板の
両面研磨一般に生じるところである。

【０００４】本発明は、このような点に考慮してなされ
たもので、ウェーハのハンドリングが極めて容易である
両面研磨方法および両面研磨機を提供することを目的と
している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の両面研磨
方法は、薄板の一面にｎ次（複数次）の研磨を施す一方
で、前記薄板の他面に所定の研磨を施すにあたり、次数
に応じた研磨布がそれぞれ張られたｎ個の上定盤と、所
定の研磨布がそれぞれ張られた少なくとも（ｎ＋１）個
の下定盤とを用い、前記ｎ個の上定盤のそれぞれを、次
数の少ない研磨布が張られているものから順に、前記
（ｎ＋１）個の下定盤にそれぞれ合致させるようにし
て、合致した前記上定盤と前記下定盤との間で、当該下
定盤の上に設置されている前記薄板の両面の研磨を順次
に施すようにすると共に、空いている前記下定盤の箇所
で前記薄板のセット・リセットを行なうようにしたこと
を特徴とする。

【０００６】請求項２記載の両面研磨装置は、薄板の一
面にｎ次（複数次）の研磨を施す一方で、前記薄板の他
面に所定の研磨を施す両面研磨機において、次数に応じ
た研磨布がそれぞれ張られたｎ個の上定盤と、所定の研
磨布がそれぞれ張られた少なくとも（ｎ＋１）個の下定
盤とを備え、前記ｎ個の上定盤のそれぞれを前記（ｎ＋
１）個の下定盤のそれぞれに順次に合致させ、合致した
前記上定盤と前記下定盤との間で、当該下定盤の上に設
置されている前記薄板の両面の研磨を順次に施すように
構成されると共に、空いている前記下定盤の箇所で前記
薄板のセット・リセットを行なうように構成されている
ことを特徴とする。

【０００７】請求項３記載の両面研磨装置は、請求項２
記載の両面研磨装置において、前記（ｎ＋１）個の下定
盤は仮想円に沿って配設され、前記ｎ個の上定盤のそれ
ぞれは前記仮想円に沿って移動可能に構成されているこ
とを特徴とする。

【０００８】上記した手段によれば、薄板の下面は同一
の下定盤によって研磨するようになっている一方、薄板
の上面は、下定盤に対して相対移動する上定盤によって
研磨するようになっているため、次数ごとに薄板をハン
ドリングする必要がなく、大幅に研磨時間が短縮化され
ることになると共に、薄板の外周部の欠けや割れの機会
が減って製造歩留まりも向上することになる。また、上
記した手段によれば、薄板をハンドリングする必要がな
く、複数次の両面研磨の自動化が容易に行なえることと
なる。

【０００９】

【発明の実施形態】図１には本発明の実施形態の両面研
磨機が示されている。この両面研磨機１は、３つの上定
盤２（図２参照）を有する上部構造と、４つの下定盤３
を有する下部構造とを備えている（図２参照）。４つの
下定盤３は仮想円４０に沿って等間隔で配置されてい
る。また、３つの上定盤２は、同じく仮想円４０に沿っ
て、下定盤３と同じ間隔で設けられている。その結果、
一の上定盤２をある下定盤３に合致するまで移動させる
と、残りの２つの上定盤２もそれぞれ別の下定盤３に合
致する位置に移動することになる。そして、この両面研
磨機１では、互いに合致した３組の上定盤２および下定
盤３で同時に研磨を行なうが、上定盤２の数よりも下定
盤３の数の方が１つ多いので、必ず、１つの下定盤３が
空きとなる。そこで、この空きの下定盤３を利用して、
空きの下定盤３の箇所でウェーハＷ（図３）のセット・
リセットを行なう。

【００１０】両面研磨機１の上部構造について説明すれ
ば、３つの上定盤２の下面には研磨布が張られている。
すなわち、３つの上定盤２には、それぞれ１次研磨用、
２次研磨用および３次研磨用の研磨布が張られる。具体
的には、図２にイで示す上定盤２には１次研磨用の研磨
布が、ロで示す上定盤２には２次研磨用の研磨布が、ハ
で示す上定盤２には仕上研磨用の研磨布が張られる。

【００１１】図１で符号６は上定盤２の軸を示してお
り、この軸６はその中間部は軸受７を介して昇降部材８
に支持されている。また、昇降部材８は、ターニングモ
ータＭ１の軸９に固定されたアーム１０に支持されてい
る。そして、ターニングモータＭ１が作動した場合、ア
ーム１０、昇降部材８および軸６を介して、上定盤２が
軸９を中心に旋回するようになっている。なお、昇降部
材８は、アーム１０に付設された複数本のガイド棒１０
ａに沿って昇降可能となっている。

【００１２】また、符号Ｍ２は上定盤駆動モータを示し
ている。この上定盤駆動モータＭ２は上定盤２を軸６を
中心にして回転駆動するためのものである。この上定盤
駆動モータＭ２は天板１１に垂設されている。上定盤駆
動モータＭ２の軸１２の中心軸線は、上定盤２の軸６の
中心軸線の延長線上に存在している。また、軸１２と軸
６とは所定の距離だけ離れた位置に存在している。そし
て、軸１２と軸６との連結および連結解除は、天板１１
に垂設され上定盤駆動モータＭ２の隣に存在する空気シ
リンダ１３によって行なわれるようになっている。すな
わち、軸１２の外周と軸６の上部外周にはそれぞれスプ
ラインＳが形成されている。一方、空気シリンダ１３の
ロッド１３ａには昇降部材１４が取り付けられている。
また、この昇降部材１４には、軸受１５を介して、２つ
のスプラインＳ双方に同時に嵌合可能なボス１６が支持
されている。そして、この両面研磨機１では、空気シリ
ンダ１３のロッド１３ａが本体から突出する方向に動作
した際に、当初に軸１２だけに嵌合していたボス１６が
下降して２つのスプラインＳ双方に嵌合して、軸１２と
軸６とが連結されるようになっている。一方、空気シリ
ンダ１３のロッド１３ａが本体に没する方向に動作した
際には、ボス１６が上昇して軸６のスプラインＳから外
れて、軸１２と軸６との連結が解除される。上定盤２の
軸９を中心とした旋回は、この状態で行なわれる。

【００１３】また、符号１７は空気シリンダを示してい
る。この空気シリンダ１７は天板１１に取り付けられ上
定盤駆動モータＭ２の隣に位置している。空気シリンダ
１７のロッド１７ａは押上げロッド１８のヘッド１８ａ
に当接可能となっている。押上げロッド１８の中間部に
はフランジ１８ｂが設けられており、このフランジ１８
ｂの下側には前記アーム１０との間に押しばね１９が介
装されている。そして、この両面研磨機１では、空気シ
リンダ１７のロッド１７ａが本体から突出する方向に動
作した際に、ロッド１７ａが押上げロッド１８を押しば
ね１９の付勢力に抗して押し下げ、それに伴って、昇降
部材８ひいては上定盤２が自重によって下降するように
なっている。一方、空気シリンダ１７のロッド１７ａが
本体に没する方向に動作した際には、押しばね１９の付
勢力によって昇降部材８ひいては上定盤２が上昇するよ
うになっている。上定盤２の軸９を中心とする旋回は、
この状態で行なわれる。

【００１４】次に、両面研磨機１の下部構造について説
明すれば、４つの下定盤３の上面にはそれぞれ１次研磨
用の研磨布が張られている。

【００１５】下定盤３は、床板２６に固定されたベース
２０に軸受２１を介して支持されている。また、下定盤
３の軸３ａ外周には歯車２２が設けられており、この歯
車２２は、下定盤駆動モータＭ３の軸２３に付設された
歯車２４に噛合している。

【００１６】また、下定盤３の軸３ａの内部は空洞２５
となっている。そして、この空洞２５の内部には、床板
２６に固定された太陽歯車駆動モータＭ４が設置されて
いる。この太陽歯車駆動モータＭ４の軸２７は上下方向
に延びており、その上端には太陽歯車２８が付設されて
いる。この太陽歯車２８は下定盤３の表面上に突出して
おり、この太陽歯車２８には、下定盤３の上に載置され
るキャリア２９の外周歯（指示せず）が噛合可能となっ
ている。なお、下定盤３の上には、特に制限はされない
が、図２に示すように４つのキャリア２９が載置可能と
なっている。また、キャリア２９には、特に制限はされ
ないが、４つのウェーハ保持穴が設けられ、各ウェーハ
保持穴にはウェーハＷが保持されている。

【００１７】さらに、下定盤３の軸３ａの隣には内歯駆
動モータＭ５が設けられている。この内歯駆動モータＭ
５の軸３１には歯車３２が付設され、この歯車３２に
は、下定盤３の軸３ａに軸受３３を介して支持された回
転体３４の外周歯（図示せず）が噛合している。この回
転体３４は、下定盤３の軸３ａの上部外周、下定盤３の
下面、および下定盤３の外周部を覆うような形状となっ
ており、下定盤３の表面上に突出する部分には内周歯
（図示せず）が形成されている。この内周歯は前記キャ
リア２９の外周歯に噛合可能となっている。その結果、
前記太陽歯車２８、キャリア２９の外周歯および回転体
３４の内周歯は作動歯車を構成する。

【００１８】なお、図示はしないが、上定盤２には次数
に応じたスラリー供給装置が設けられている。具体的に
は、１次研磨用の上定盤２には１次研磨スラリー供給装
置が、２次研磨用の上定盤２には２次研磨スラリー供給
装置が、仕上研磨用の上定盤２には仕上研磨スラリー供
給装置が設けられている。

【００１９】次に、前記両面研磨機１によって実施され
る研磨方法について説明する。

【００２０】まず、４つの下定盤３のうちの１つは必ず
空きとなるので、その空いた下定盤３（例えば図２の
Ａ）の上にキャリア２９を載置すると共に、このキャリ
ア２９のウェーハ保持穴の中にウェーハＷをセットす
る。そして、ターニングモータＭ１を作動させて、この
ウェーハＷをセットした下定盤３の上に１次研磨用の研
磨布が張られた、図２のイで示す上定盤２を移動させ
る。このとき、空気シリンダ１７のロッド１７ａは本体
に没する方向に動作し、ロッド１７ａは押上げロッド１
８のヘッド１８ａに接触しない状態にある。また、空気
シリンダ１３のロッド１３ａも本体に没する方向に動作
し、ボス１６は軸６と嵌合しない状態にある。その状態
で、上定盤駆動モータＭ２および空気シリンダ１３，１
７を残して上定盤２、軸６、昇降部材８が軸９を中心に
旋回して、１次研磨布が張られた上定盤２が下定盤３上
に割り出される。

【００２１】次に、空気シリンダ１７のロッド１７ａを
本体から突出する方向に動作させ、ロッド１７ａによっ
て押上げロッド１８を押しばね１９の付勢力に抗して押
し下げ上定盤２を下定盤３上に降下させる。また、空気
シリンダ１３のロッド１３ａも本体から突出する方向に
動作させ、ボス１６を軸６と嵌合させる。

【００２２】この状態で、上定盤駆動モータＭ２、下定
盤駆動モータＭ３、太陽歯車駆動モータＭ４および内歯
駆動モータＭ５を作動させる。これにより、太陽歯車２
８および回転体３４の回転数に決定される速度でキャリ
ア２９が自転しつつ公転を行い、さらには、ウェーハＷ
も自転しつつ公転を行い、ウェーハＷの両面が研磨され
る。

【００２３】このようにして１次研磨が終了したなら
ば、２次研磨用の研磨布が張られた、図２のロで示す上
定盤２を、前記下定盤３（図２のＡ）の上に移動させて
ウェーハＷを研磨する。この場合、図２のイで示す上定
盤２は下定盤３（図２のＢ）の位置にあるので、そこで
は１次研磨を同時に行なう。さらに、２次研磨が終了し
たならば、仕上研磨用の研磨布が張られた、図２のハで
示す上定盤２を、前記下定盤３（図２のＡ）の上に移動
させてウェーハＷを研磨する。この場合、図２のイで示
す上定盤２は下定盤３（図２のＣ）の位置にあるので、
そこでは１次研磨を同時に行なう。また、図２のロで示
す上定盤２は下定盤３（図２のＢ）の位置にあるので、
そこでは２次研磨を同時に行なう。そして、仕上研磨が
終了したならば、図２のハで示す上定盤２を下定盤３
（図２のＢ）の上に移動させて研磨を行なう。この時、
図２でＣおよびＤで示す下定盤３でも研磨が行なわれ
る。この状態では、図２にＡで示す下定盤３は空きとな
るので、その空きとなっている間に、ウェーハＷのリセ
ットとセットを行なう。このリセット・セット位置は、
その後はＢ，Ｃ，Ｄと移行する。なお、ウェーハＷの表
面の１次研磨、２次研磨および仕上研磨が行なわれてい
る間は、ウェーハＷの裏面は１次研磨が行なわれてい
る。

【００２４】以上の両面研磨方法および両面研磨装置１
によれば、下記のような効果が得られる。

【００２５】すなわち、ウェーハＷの裏面は同一の下定
盤３によって研磨するようになっている一方、ウェーハ
Ｗの表面は、下定盤３に対して相対移動する上定盤２に
よって研磨するようになっているため、次数ごとにウェ
ーハＷをハンドリングする必要がなく、大幅に研磨時間
が短縮化されることになると共に、ウェーハＷの外周部
の欠けや割れの機会が減って製造歩留まりも向上するこ
とになる。また、ウェーハＷの両面研磨の自動化も図れ
ることになる。

【００２６】以上、本発明者がなした実施形態について
説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲で種々の変形が
可能であることはいうまでもない。

【００２７】例えば、前記実施形態によれば、上定盤駆
動モータＭ２および空気シリンダ１３，１７を残して上
定盤２を旋回させるようにしたが、上定盤駆動モータＭ
２および空気シリンダ１３，１７を上定盤２と一緒に旋
回させるようにしても良い。

【００２８】また、前記実施形態では、上定盤２を移動
させるようにしたが、下定盤３の方を移動させるように
しても良い。

【００２９】さらに、前記実施形態では、上定盤２を３
つ、下定盤３を４つとしたが、上定盤２を１つ、下定盤
３を２つ以上としても良いし、また、上定盤２を４つ、
下定盤３を５つ以上としても良い。但し、本両面研磨機
１を有効利用するためには、上定盤２の個数をｎとした
場合、下定盤３の個数をｎ＋１あるいはｎ＋２とし、空
きとなった１つあるいは２つの下定盤の箇所でウェーハ
Ｗのセット・リセットを行なうようにすることが好まし
い。また、上定盤２は少なくとも２つ以上あることが好
ましい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、薄板の下面は同一の下
定盤によって研磨するようになっている一方、薄板の上
面は、下定盤に対して相対移動する上定盤によって研磨
するようになっているため、次数ごとに薄板をハンドリ
ングする必要がなく、大幅に研磨時間が短縮化されるこ
とになると共に、薄板の外周部の欠けや割れの機会が減
って製造歩留まりも向上することになる。また、上記し
た手段によれば、薄板をハンドリングする必要がなく、
複数次の両面研磨の自動化が容易に行なえることとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の両面研磨機の要部の縦断面図であ
る。

【図２】実施形態の両面研磨機の上定盤と下定盤の配置
を示す平面図である。

【図３】実施形態の両面研磨機の下定盤を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１ 両面研磨機 ２ 上定盤 ３ 下定盤 Ｗ ウェーハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板の一面にｎ次（複数次）の研磨を施
   す一方で、前記薄板の他面に所定の研磨を施すにあた
   り、次数に応じた研磨布がそれぞれ張られたｎ個の上定
   盤と、所定の研磨布がそれぞれ張られた少なくとも（ｎ
   ＋１）個の下定盤とを用い、前記ｎ個の上定盤のそれぞ
   れを、次数の少ない研磨布が張られているものから順
   に、前記（ｎ＋１）個の下定盤にそれぞれ合致させるよ
   うにして、合致した前記上定盤と前記下定盤との間で、
   当該下定盤の上に設置されている前記薄板の両面の研磨
   を順次に施すようにすると共に、空いている前記下定盤
   の箇所で前記薄板のセット・リセットを行なうようにし
   たことを特徴とする、薄板の両面研磨方法。
2. 【請求項２】 薄板の一面にｎ次（複数次）の研磨を施
   す一方で、前記薄板の他面に所定の研磨を施す両面研磨
   機において、次数に応じた研磨布がそれぞれ張られたｎ
   個の上定盤と、所定の研磨布がそれぞれ張られた少なく
   とも（ｎ＋１）個の下定盤とを備え、前記ｎ個の上定盤
   のそれぞれを前記（ｎ＋１）個の下定盤のそれぞれに順
   次に合致させ、合致した前記上定盤と前記下定盤との間
   で、当該下定盤の上に設置されている前記薄板の両面の
   研磨を順次に施すように構成されると共に、空いている
   前記下定盤の箇所で前記薄板のセット・リセットを行な
   うように構成されていることを特徴とする、薄板の両面
   研磨機。
3. 【請求項３】 前記（ｎ＋１）個の下定盤は仮想円に沿
   って配設され、前記ｎ個の上定盤のそれぞれは前記仮想
   円に沿って移動可能に構成されていることを特徴とす
   る、請求項２記載の薄板の両面研磨機。