JPH0985617A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

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JPH0985617A
JPH0985617A JP25062095A JP25062095A JPH0985617A JP H0985617 A JPH0985617 A JP H0985617A JP 25062095 A JP25062095 A JP 25062095A JP 25062095 A JP25062095 A JP 25062095A JP H0985617 A JPH0985617 A JP H0985617A
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wafer
polishing
pad
suction holes
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精一 稲葉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェハ15を平坦化する研磨装置において、ウ
ェハ15をパーテイクルで汚染することなく定盤6より
確実に離脱さる。 【解決手段】ウェハ15の研磨後に、ウェハ15の中央
部における吸着穴の引張り力とウェハ15の周辺部がス
ラリーの表面張力によってウェハ15が変形してなる減
圧され準真空状態になった空間部6aを大気に戻しウェ
ハ15を平坦にするために、空間部6aに圧縮空気を送
り込む圧縮空気源1を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板である
ウェハの表面にある凹凸を平坦化するためにウェハ面を
研磨する研磨装置に関に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、この種の研磨装置は、CMP(C
hemical Mechano P−olishin
g)装置と呼ばれ、細かい粒子を含む加工液を供給しな
がら定盤上の研磨布にウェハを押し付け研磨する装置で
ある。そして、粒子とウェハ面との間で固相反応によっ
て界面に異質な物質を生成しそれを除去しながら加工を
進めウェハの面を鏡面加工することを特徴としている。
【0003】図3は従来の一例における概略を示す図で
ある。従来、この研磨装置は、図3に示すように、研磨
パッド11が貼り付けられ一方向に回転する定盤6と、
ウェハ15を裏面パッド10を介して吸着し矢印の方向
に下降しウェハ15を研磨パッド11に押し付けながら
回転するスピンドル7と、研磨液であるスラリー14を
供給するノズル13とを備えている。
【0004】また、スピンドル7のヘッド8の下面には
裏面パッド10を通して吸着穴12がウェハ15の中央
部に集中して設けられており、この吸着穴12と開閉バ
ルブを介して真空ポンプ9と加圧用気体の供給源の配管
で通じている。
【0005】次に、この研磨装置の動作を説明する。ま
ず、スピンドル7が移動しカセット(図示せず)の上で
停止する。そして、裏面パッド10に水張りさせウェハ
をつける。これと同時に開閉バルブが開き真空ポンプ9
の吸引作用でウェハを保持する。次に、スピンドル7が
移動し定盤6の上にヘッド8を位置決めする。そして、
スピンドル7が下降しヘッド8に吸着されたウェハ15
を定盤6の研磨パッド11に押し付ける。これと同時に
ノズル13からスラリー14を供給しながら、スピンド
ル7の回転と定盤6の回転によりウェハ15を研磨す
る。
【0006】研磨後は.ウェハ15を吸着穴12から吸
い上げる真空による引力と裏面パッド10の水張りによ
る引力によって保持し、スピンドル7のヘッド8と共に
ウェハ15を持ち上げる。そして、スピンドル7が移動
し、次工程に送るカセット(図示せず)にウェハを移載
する。
【0007】ここで.吸着穴12は搬送中にウェハ15
を吸着保持するのに使われているだけでなく、比較的研
磨速度の遅いウェハ15の中央部の研磨速度を速くする
ために、ヘッド8の中心部に集中して吸着穴12の密度
を増加させ、研磨中に吸着穴12から空気等により加圧
することに用いられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図4は課題を説明する
ためのスピンドルヘッドと研磨パッドとの近傍を示す図
である。上述した従来の研磨装置では、図4に示すよう
に、研磨終了後にウェハ15を研磨パッド11から引離
すとき、ウェハ15の中央部は吸着穴12により吸上げ
られ、ウェハ15の周縁部は研磨パッド11との間に介
在するスラリーの表面張力で引張られウェハ15が破線
で示すように変形する。その結果、この変形によるウェ
ハ15と研磨パッド11との間の空間部は、例えば、
0.3気圧程度の準真空状態となる。
【0009】このことによって、ウェハ15と研磨パッ
ド11間の大きな減圧された空間部の引張り力がウェハ
15と裏面パッド10間に働く小さな吸着穴12の減圧
による引張り力より上まわり、ウェハ15をヘッド8よ
り引上げる際に、ウェハ15が裏面パッド10より離脱
し研磨パッド11上に残るという問題がある。この搬送
ミスは工程の停滞を招くだけではなくパーティクル付着
による汚染など品質に重大な欠陥をもたらす。
【0010】また、たまたま、吸着穴12による吸着力
がやや上まわり、ウェハ15を離脱できたにしても、そ
の反動でウェハ15の周縁部のはね上がり、スラリーが
ウェハ15と裏面パッド10との間に周り込み、ウェハ
15に付着するパーティクルの数を増加させるという問
題もある。
【0011】この問題は、ウェハの大口径化に伴なって
頻繁になり深刻となった。また、この問題を解消するた
めにウェハを離脱し易くした研磨装置が特開平3一12
0718号公報に開示されている。この装置は、多量の
微粒気泡を含め水を乗載台とウェハとの間に噴流し、こ
の気泡を含む水を上面に噴流してウェハ下面を浮き上ら
せてウェハを取外すことを特徴としている。しかしなが
ら、この気泡を含む水がウェハと乗載台との間隙に侵入
しウェハを浮き上らせるまでの時間ががかり、その都
度、離脱させる時間がばらつっき、確実にウェハを離脱
できるとは言えない。
【0012】従って、本発明の目的は、ウェハをパーテ
イクルで汚染することなく研磨定盤より確実に離脱させ
搬送できるウェハの研磨装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、研磨パ
ッドが貼り付けられ一方向に回転する定盤と、ウェハを
裏面パッドを介して該ウェハの中央部を集中的に吸着す
る複数の吸着穴を有しウェハを前記研磨パッドに押し付
けながら回転するスピンドル7と、研磨液であるスラリ
ーを供給するノズルと、前記吸着穴に加圧空気を供給し
前記ウェハの中央部を加圧する手段とを備える研磨装置
において、前記ウェハの研磨終了後に該ウェハを前記研
磨パッドより離脱させるときに前記ウェハを平坦化させ
離脱させる手段を備える研磨装置である。
【0014】また、前記離脱させる手段は、前記研磨パ
ッド上のスラリーの表面張力で前記ウェハの周辺部が引
張られるとともに前記吸着穴で該ウェハの中央部が引張
られ変形し前記ウェハと前記研磨パットとの間に形成さ
れる減圧される空間部に圧縮空気を供給する圧縮空気供
給装置を備えるか、または、前記ウェハの中央部を吸着
せず前記ウェハの周辺部を吸着する吸着装置を備えるこ
とが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0016】図1に本発明の一実施の形態における研磨
装置の概略を示す図である。この研磨装置は、図1に示
すように、ウェハ15の研磨後にウェハ15の変形によ
って生ずる減圧され準真空状態になった空間部6aを大
気に戻しウェハ15を平坦にするために、空間部6aに
圧縮空気を送り込む圧縮空気源1を設けたことである。
それ以外は従来例と同じである。
【0017】また、空間部6aへの圧縮空気の経由は、
研磨パット11を貫通する複数の吹き出し口4と、この
吹き出し口4と通ずる空気供給道とを有し、この空気供
給道が二つに分岐されている。その一つは定盤6に対し
垂直に設けらており、定盤6の裏面にあるリーク弁4b
と連なっている。さらに、もう一つの分岐された空気供
給道は定盤6の面に平行に伸び定盤6の回転軸で屈折し
回転軸を通りロータリージョイント4aと連結されてい
る。
【0018】この吹き出し口4の位置は、ウェハ15を
取り外す位置に設けられており、研磨終了後はウェハ1
5の空間部6aは必ず吹き出し口4の上に来るようにな
っている。また、分岐されリーク弁4bと連なる空気供
給道は、吹き出し口4から漏れるスラリーを貯える機能
をもっている。ときどきリーク弁4bを開き溜ったスラ
リーを定盤6外に排出する。さらに、ロータリジョイン
ト4aは定盤6の回転にかかわらず気密を保ち吹き出し
口4に圧縮空気を供給することができる。
【0019】次に、この研磨装置における研磨後の定盤
からウェハを取り外す動作を説明する。まず、研磨後、
ウェハ15が定盤6の取外し位置に来たら、研磨時に
は、スピンドルヘッド8は研磨パッド11に押し付けら
れているものの、ウェハ15の中央部の加圧によって浮
き上っているので、スピンドル7のヘッド7をさらに下
降させる。このことにより裏面パッド10はウェハ15
と接触する。ウェハ15と裏面パッドと接触すると同時
に真空ポンプ9と連なる排気管の開閉バルブが開き、吸
着穴12によりウェハ15の中央部が吸着される。
【0020】このとき、従来の技術の項で説明したよう
に、スラリーの表面張力でウェハ15の周辺部は研磨パ
ッド11側に引張られ、逆にウェハ15の中央部は吸着
穴12で上側に引張られウエハ15が変形し、準真空状
態である減圧された空間部6aが形成される。真空ポン
プ9の排気管を通ずる開閉バルブが開いたと略同じ時期
に開閉バルブ2を開き、空間部6aに吹き出し口4から
圧縮空気を送り込み、空間部6aを大気に戻す。このこ
とにより、ウエハ15はそのスプリングバック力により
平坦になりウェハ15の周辺部は研磨パッド11より離
脱しウェハ15は定盤6より取外すことができる。な
お、離脱して良いかは、圧力計3は一気圧を示すからそ
の信号でスピンドルヘッド7を上昇することができる。
【0021】図2(a)および(b)は本発明の他の実
施の形態における研磨装置の概略を示す図およびバルブ
の開閉を表で示す図である。この研磨装置は、図2
(a)に示すように、ウェハ15の周辺部を吸着する吸
着穴5bとこれら吸着穴5bと真空ポンプと連結する点
線で示す排気経路5aを形成し、ウェハ15の中央部を
吸着する吸着穴12の排気経路と排気経路5aとの間に
バルブCを設けたことである。すなわち、ウェハ15を
定盤より取外すときウェハ15の中央部を吸着しないで
ウェハ15の周辺部を吸着することで、従来、破線で示
すようにウェハ15の変形を起すことなく平坦化しウェ
ハ15を保持することである。
【0022】次に、この研磨装置でのウェハ15の研磨
および研磨後の各バルブの開閉動作説明する。まず、前
段のカセットからウェハを搬送する際は、真空ポンプの
排気経路と接続するバルブA、バルブB、バルブCおよ
びバルブDが開で、加圧空気と接続するバルブCのみ閉
である。すなわち、ウェハ15は吸着穴12および吸着
穴5bで吸着されている。
【0023】次に、ウェハ研磨中は、排気経路と連なる
バルブA、バルブC、バルブDを閉じ、ウェハ15の中
央部を加圧する加圧空気を供給するバルブBおよびバル
ブEが開き、吸着穴12からの加圧空気でウェハ15の
中央部を加圧し、ウェハ15の研磨を全面一様にする。
【0024】そして、研磨終了後、ウェハ15の周辺部
を吸着する吸着穴5bと真空ポンプとの排気経路5aと
通じさせるバルブAとDを開き、ウェハ15の周辺部を
吸着し従来起きていた変形を起さずにウェハ15を平坦
にし保持する。後段のカセットにウェハを移載した後、
排気経路や吸着穴に詰まったスラリーをブローアウトす
るために、必要に応じてバルブA,B,C,Eの各バル
ブを開けて圧縮空気を送り清掃する。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、研磨終了
後に、ウェハを変形を矯正し平坦化するかあるいはウェ
ハを変形を起す前に平坦化しウェハを吸着保持し離脱さ
せる手段を設けることによって、研磨済みのウェハを定
盤より確実に取外すことができるという効果がある。ま
た、従来のように、研磨済みのウェハの定盤への取残し
がなくなり、それによる工程の停滞や品質の欠陥を無く
すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における研磨装置の概略
を示す図である。
【図2】本発明の他の実施の形態における研磨装置の概
略を示す図およびバルブの開閉を表で示す図である。
【図3】従来の一例における概略を示す図である。
【図4】課題を説明するためのスピンドルヘッドと研磨
パッドとの近傍を示す図である。
【符号の説明】
1 圧縮空気源 2 開閉バルブ 3 圧力計 4 吹き出し口 4a ロータリージョイント 4b リーク弁 5a 排気経路 5b,12 吸着穴 6 定盤 6a 空間部 7 スピンドル 8 ヘッド 9 真空ポンプ 10 裏面パッド 11 研磨ヘッド 13 ノズル 14 スラリー 15 ウェハ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研磨パッドが貼り付けられ一方向に回転
    する定盤と、ウェハを裏面パッドを介して該ウェハの中
    央部を集中的に吸着する複数の吸着穴を有しウェハを前
    記研磨パッドに押し付けながら回転するスピンドル7
    と、研磨液であるスラリーを供給するノズルと、前記吸
    着穴に加圧空気を供給し前記ウェハの中央部を加圧する
    手段とを備える研磨装置において、前記ウェハの研磨終
    了後に該ウェハを前記研磨パッドより離脱させるときに
    前記ウェハを平坦化させ離脱させる手段を備えることを
    特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項2】 前記離脱させる手段は、前記研磨パッド
    上のスラリーの表面張力で前記ウェハの周辺部が引張ら
    れるとともに前記吸着穴で該ウェハの中央部が引張られ
    変形し前記ウェハと前記研磨パットとの間に形成される
    減圧される空間部に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装
    置を備えることを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
  3. 【請求項3】 前記離脱させる手段は、前記ウェハの中
    央部を吸着せず前記ウェハの周辺部を吸着する吸着装置
    を備えることを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
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