JPH1044000A - ウエハ研磨装置及びウエハ研磨方法 - Google Patents

ウエハ研磨装置及びウエハ研磨方法

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JPH1044000A
JPH1044000A JP20962296A JP20962296A JPH1044000A JP H1044000 A JPH1044000 A JP H1044000A JP 20962296 A JP20962296 A JP 20962296A JP 20962296 A JP20962296 A JP 20962296A JP H1044000 A JPH1044000 A JP H1044000A
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JP
Japan
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wafer
polishing
holder
polished
abrasive
Prior art date
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Application number
JP20962296A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sato
弘 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハの凸部のみを選択的に研磨し研磨時間
を大幅に短縮するウエハ研磨装置及びウエハ研磨方法を
提供する。 【解決手段】 ウエハ研磨装置40のウエハホルダ42
は、は、硬質の平板状の研磨板38にウエハ被研磨面を
向けてウエハを保持する片面粘着シート60を備えてい
る。また、筒部50と筒部上側を覆う蓋部52と回転軸
56とを有し筒部下端は全て粘着シート60の周縁部に
結合されたホルダ外枠部54と、ホルダ外枠部54内に
備えられ超音波を発する超音波振動子48とを備えてい
る。これにより、超音波によりウエハホルダ42を研磨
中に上下振動させることができる。よって、ウエハ被研
磨面の凸部と研磨板38との間で研磨砥粒を破砕させる
ことにより凸部66のみを研磨することができ、研磨時
間を従来に比べ大幅に短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ研磨装置及
びウエハ研磨方法に関し、更に詳しくは、ウエハの凸部
のみを選択的に研磨し研磨時間を大幅に短縮するウエハ
研磨装置及びウエハ研磨方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、ウ
エハ上のデバイス段差を平坦化するためにウエハ研磨装
置が多用されている。図2は、従来のウエハ研磨装置の
部分拡大側面断面図の一例である。従来のウエハ研磨装
置10は、ウエハを研磨する研磨布12を上面に保持し
て回転する研磨定盤14と、ウエハの被研磨面を下向け
に保持し研磨布12に押圧しながら回転するウエハホル
ダ16と、研磨布12の上面中央にスラリ状の研磨砥粒
剤を供給する研磨剤供給部18とを備えている。ウエハ
ホルダ16は、ウエハを保持する保持板22と、保持板
22の上面にほぼ直交して連結されユニバーサルジョイ
ントを有する回転軸24と、回転軸の回転機構とを備え
ている。保持板24の下面26には、ウエハを摩擦力に
より保持するバッキングパッド28が貼り付けられてお
り、下面26の外周部には、研磨中でのウエハホルダ1
6からのウエハのはみ出しを防止するガイドリング30
が貼り付けられている。
【0003】ウエハ研磨装置10を用いてウエハを研磨
するには、先ず、ウエハ34の被研磨面を下向けにして
バッキングパッド28で保持する。次いで、研磨剤供給
部18から研磨剤を供給しつつ、ウエハホルダ16を回
転させながら降ろし、研磨定盤14上の研磨布12にウ
エハ34を押圧しながら回転して研磨する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、研磨布が圧
縮率の小さい硬質であると研磨速度が極めて遅いので、
通常、弾性率が大きくて圧縮されやすい研磨布が用いら
れている。しかし、圧縮されやすい研磨布を用いると、
ウエハ被研磨面は、凸部のみでなく凹部もかなり研磨さ
れるので、ウエハを平坦化するには研磨時間が大幅にか
かるという問題があった。以上のような事情に照らし
て、本発明の目的は、ウエハの凸部のみを選択的に研磨
し研磨時間を大幅に短縮するウエハ研磨装置及びウエハ
研磨方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るウエハ研磨装置は、ウエハを研磨する
研磨材を上面に保持して回転する研磨定盤と、ウエハを
保持して研磨板に押圧しながら回転又は回動するウエハ
ホルダと、研磨材の上面に研磨砥粒剤を供給する研磨剤
供給部とを備えたウエハ研磨装置において、研磨材は硬
質の平板状の研磨板で形成され、ウエハホルダは、粘着
面を下面に有するシートで形成され、ウエハ被研磨面が
研磨板に向くように粘着面にウエハを粘着、保持するよ
うにしたホルダ底部と、下端で全周にわたりホルダ底部
に結合された下に凹の筒蓋状のホルダ外枠部と、ホルダ
底部に直交するようにホルダ外枠部の上側に結合された
回転軸と、回転軸の回転機構又は回動機構と、ウエハホ
ルダ外枠部及びシートにより形成される超音波振動室内
に収容され、シートに向けて超音波を発する超音波振動
子と、回転軸を貫通する中空部を介して超音波振動室内
に水を供給して充満し、次いで供給した水を加圧してホ
ルダ底部を介してウエハを押圧する給水・押圧機構とを
備えることを特徴としている。
【0006】本発明に係るウエハ研磨装置は、全てのウ
エハに適用できる。研磨板の材質は、例えば、セラミッ
クやガラスである。シートは、超音波が通過でき、給水
・押圧機構からの押圧力をウエハに伝達できる限り、材
質、厚み等の仕様は特に限定しない。好適には柔軟なシ
ートである。本発明では、超音波振動室内に充満させた
水を、押圧媒体として使用するとともに超音波の伝達媒
体としても使用する。超音波により、ウエハ被研磨面と
研磨板との間に介在する研磨砥粒剤に含まれる水はキャ
ビテーションを起こし、この結果、ウエハが上下振動す
る。これにより、ウエハ被研磨面の凸部と研磨板との間
に介在する研磨砥粒は、研磨板が硬質平板状であるため
破砕され、破砕時に凸部が研磨される。ウエハ被研磨面
の凹部と研磨板との間に介在する研磨砥粒は破砕しない
ので、凹部は研磨されない。よって、ウエハ被研磨面の
凸部のみを選択的に研磨することができる。
【0007】また、本発明に係るウエハ研磨方法は、本
発明に係るウエハ研磨装置を使用して、超音波の周波数
を10kHz 〜100kHz 、超音波の出力を100W〜5
00Wにしてウエハを研磨することを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより詳細
に説明する。実施例1 実施例1は、本発明に係るウエハ研磨装置の実施例であ
る。図1は実施例1のウエハ研磨装置36の部分拡大側
面断面図である。実施例1のウエハ研磨装置36は、ウ
エハを研磨する研磨板38を上面に保持して回転する研
磨定盤40と、ウエハの被研磨面を下向けに保持し研磨
板38に押圧しながら回動するウエハホルダ42と、研
磨板38の上面中央にスラリ状の研磨砥粒剤を供給する
従来と同じ研磨剤供給部18とを備えている。研磨板3
8は、従来の研磨布12よりも遥かに硬質で、セラミッ
ク製で円板状である。研磨定盤40の外周には、研磨砥
粒剤を上面に溜めておく短い筒状の研磨剤支え壁44
が、垂直上方に向けて付けられている。
【0009】ウエハホルダ42は、ウエハを保持する粘
着面を下面に有するホルダ底部46と、ホルダ底部46
の上方に位置し、粘着面に向けて超音波を発する超音波
振動子48とを備えている。また、ウエハホルダ42
は、超音波振動子48を囲む筒部50と、筒部50の上
端を覆う蓋部52とを有するホルダ外枠部54を備えて
おり、この結果、ホルダ底部46、超音波振動子48及
び筒部50により超音波振動室55が形成されている。
超音波振動子48は、超音波振動室55内で上下に位置
調整できるように蓋部52にネジ止めされている。更
に、ウエハホルダ42は、蓋部52の中心に蓋部52に
直交するように結合された回転軸56と、回転軸56の
回動機構とを備えている。回転軸56には、蓋部52を
貫通して超音波振動室55に連通する流路58が中心軸
に沿って形成されている。また、回転軸56には、超音
波振動子48に電力を供給するケーブル(図示せず)が
貫通している。更にまた、ウエハホルダ42は、流路5
8にから超音波振動室55に水を供給し、次いで供給し
た水を加圧する給水・加圧機構を備えている。
【0010】ホルダ底部46は、粘着面を下面に有して
ウエハを下向きに保持する片面粘着シート60と、片面
粘着シート60の周縁部を筒部50下端に固定するクラ
ンプ62とから構成される。片面粘着シート60は、材
質がビニール系であり、厚みが10μm〜300μm
で、柔軟性を有している。片面粘着シート60は、筒部
50下端に形成されているリング状シール面61に延伸
拡張力を加えて当て、周縁部をクランプ62と筒部50
下端とで挟むことにより装着されている。
【0011】ウエハ研磨装置36を用い、被研磨面に凹
凸段差を有するウエハ64を研磨するには、先ず、片面
粘着シート60からウエハ厚に相当する下方位置でキャ
ビテーションを起こすように、予め、超音波振動子48
の上下位置を調整しておく。次いで、被研磨面を下向け
にしてウエハ64を片面粘着シート60で保持し、超音
波振動室55及び流路58に水が充満するように流路5
8から水を流し込む。次いで、研磨板38を研磨定盤と
共に回転させ、所定量の研磨砥粒剤を研磨板38の表面
に投入した後、回動しているウエハホルダ42を降ろし
てウエハ64の被研磨面を研磨板38に軽く接触させ
る。次いで、流路58に充満している水を加圧し、超音
波振動室55内に充満している水により片面粘着シート
60を介してウエハ64を研磨板38に押圧しながら回
動させる。次いで、超音波振動子48により超音波をウ
エハ64に向けて発すると、超音波は片面粘着シート6
0を通過して研磨砥粒剤に含まれる水にキャビテーショ
ンが発生し、ウエハ64は上下振動を起こす。この結
果、ウエハ64の被研磨面の凸部66と研磨板38との
間に介在する研磨砥粒は破砕され、破砕時に凸部66が
研磨される。その際、ウエハ64の凹部68と研磨板3
8との間に介在する研磨砥粒は破砕されず、凹部68は
研磨されない。
【0012】ウエハホルダ42が回動しているので、凸
部66と研磨板38との間には常に研磨砥粒剤が供給さ
れので、凹部68を研磨せずに凸部66のみを選択的に
研磨しウエハ64の被研磨面を平坦化することができ、
よって、研磨時間を従来に比べ大幅に短縮することがで
きる。尚、ウエハ研磨装置36の回転軸56に超音波振
動子48に電力を供給するロータリー接点が設けられ、
ウエハホルダ42を一定方向に回転する機構にし、同様
にしてウエハを研磨しても、同じようにウエハ被研磨面
の凸部のみを研磨することができる。
【0013】実施例2 実施例2は、実施例1のウエハ研磨装置36を用いたウ
エハ研磨方法である。実施例2では、第1には、実施例
1のウエハホルダの回動を、回転速度1rpm〜10rpm
で1〜2回転毎に左右に周期的に反転させる回動にする
こと、第2には、研磨定盤の回転速度を1rpm 〜10rp
m にすること、第3には、流路58に充満している水を
加圧して片面粘着シート60を押圧する圧力を50gf/c
m2〜500gf/cm2にすること、第4には、超音波振動子
48から発する超音波を、周波数10kHz 〜100kHz
、出力100W〜500Wにすること、が実施例1と
異なり、他は同じである。
【0014】実施例2では、実施例1と同様、凹部68
を研磨せずに凸部66のみを研磨し、ウエハの被研磨面
を平坦化することができる。また、実施例2では、研磨
定盤40及びウエハホルダ42の回転数を何れもかなり
低くして研磨できるので、ウエハ被研磨面に傷が付きに
くい。更に、研磨定盤40の回転数が低いので、研磨砥
粒剤が研磨剤支え壁44近傍に偏らず、よって、研磨砥
粒剤を効率よく使用することができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、ウエハ研磨装置のウエ
ハホルダは、硬質の研磨板にウエハ被研磨面を向けて保
持するホルダ底部と、下に凹の筒蓋状のホルダ外枠部内
に収容され超音波を発する超音波振動子とを備えてい
る。ウエハと硬質研磨板との間に介在する研磨砥粒剤に
含まれる水が、研磨中に超音波によりキャビテーション
を起こし、ウエハが上下振動する。この結果、ウエハ凸
部と研磨板との間に介在する研磨砥粒が破砕し、破砕時
に凸部が研磨される。ウエハ凹部と研磨板との間に介在
する研磨砥粒は破砕しない。よって、ウエハ被研磨面の
凸部のみを選択的に研磨することができ、研磨時間を従
来に比べ大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のウエハ研磨装置の部分拡大側面断面
図である。
【図2】従来のウエハ研磨装置の部分拡大側面断面図の
一例である。
【符号の説明】
10……ウエハ研磨装置、12……研磨布、14……研
磨定盤、16……ウエハホルダ、18……研磨剤供給
部、22……保持板、24……回転軸、26……下面、
28……バッキングパッド、30……ガイドリング、3
4……ウエハ、36……ウエハ研磨装置、38……研磨
板、40……研磨定盤、42……ウエハホルダ、44…
…研磨剤支え壁、46……ホルダ底部、48……超音波
振動子、50……筒部、52……蓋部、54……ホルダ
外枠部、55……超音波振動室、56……回転軸、58
……流路、60……片面粘着シート、61……リング状
シール面、62……クランプ、64……ウエハ、66…
…凸部、68……凹部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハを研磨する研磨材を上面に保持し
    て回転する研磨定盤と、ウエハを保持して研磨板に押圧
    しながら回転又は回動するウエハホルダと、研磨材の上
    面に研磨砥粒剤を供給する研磨剤供給部とを備えたウエ
    ハ研磨装置において、 研磨材は硬質の平板状の研磨板で形成され、 ウエハホルダは、 粘着面を下面に有するシートで形成され、ウエハ被研磨
    面が研磨板に向くように粘着面にウエハを粘着、保持す
    るようにしたホルダ底部と、 下端で全周にわたりホルダ底部に結合された下に凹の筒
    蓋状のホルダ外枠部と、 ホルダ底部に直交するようにホルダ外枠部の上側に結合
    された回転軸と、 回転軸の回転機構又は回動機構と、 ウエハホルダ外枠部及びシートにより形成される超音波
    振動室内に収容され、シートに向けて超音波を発する超
    音波振動子と、 回転軸を貫通する中空部を介して超音波振動室内に水を
    供給して充満し、次いで供給した水を加圧してホルダ底
    部を介してウエハを押圧する給水・押圧機構とを備える
    ことを特徴とするウエハ研磨装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のウエハ研磨装置を使用して、
    超音波の周波数を10kHz 〜100kHz 、超音波の出力
    を100W〜500Wにしてウエハを研磨することを特
    徴とするウエハ研磨方法。
JP20962296A 1996-08-08 1996-08-08 ウエハ研磨装置及びウエハ研磨方法 Pending JPH1044000A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003080293A1 (fr) * 2002-03-25 2003-10-02 Kazumasa Ohnishi Dispositif et procede de rodage
US6766813B1 (en) * 2000-08-01 2004-07-27 Board Of Regents, The University Of Texas System Apparatus and method for cleaning a wafer
KR100834930B1 (ko) 2000-12-04 2008-06-04 가부시키가이샤 토쿄 세이미쯔 웨이퍼 연마장치
JP2008210880A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及びその方法に使用する装置
CN110405546A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 半导体元件工业有限责任公司 晶圆减薄系统和相关方法

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