JPH11138419A - ウエーハ研磨装置及びウエーハ加圧方法 - Google Patents
ウエーハ研磨装置及びウエーハ加圧方法Info
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- JPH11138419A JPH11138419A JP31646997A JP31646997A JPH11138419A JP H11138419 A JPH11138419 A JP H11138419A JP 31646997 A JP31646997 A JP 31646997A JP 31646997 A JP31646997 A JP 31646997A JP H11138419 A JPH11138419 A JP H11138419A
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 上下の定盤１，２間で両面研磨されるウエー
ハ１０に研磨圧を高精度に付加する。 【解決手段】 上定盤２を下定盤１の上方に昇降機構２
０を介して支持する。昇降機構２０は、サーボモータ２
３の回転により昇降する昇降ロッド２１と、昇降ロッド
２１に作用する軸方向荷重検出するロードセル２２とを
備えている。昇降ロッド２１は、スプリング２９，２
９′を介して上定盤２を懸吊支持している。スプリング
２９は、昇降ロッド２１により上定盤２を吊り上げたと
きに圧縮する定盤保持スプリングであり、スプリング２
９′は、昇降ロッド２１により上定盤２を下定盤１に押
し付けたときに圧縮する定盤押圧スプリングである。ロ
ードセル２２の値を見ながらサーボモータ２３を作動さ
せて昇降ロッド２１を軸方向に移動させることにより、
ウエーハ１０には必要な研磨圧が高精度かつ安定的に付
加される。
ハ１０に研磨圧を高精度に付加する。 【解決手段】 上定盤２を下定盤１の上方に昇降機構２
０を介して支持する。昇降機構２０は、サーボモータ２
３の回転により昇降する昇降ロッド２１と、昇降ロッド
２１に作用する軸方向荷重検出するロードセル２２とを
備えている。昇降ロッド２１は、スプリング２９，２
９′を介して上定盤２を懸吊支持している。スプリング
２９は、昇降ロッド２１により上定盤２を吊り上げたと
きに圧縮する定盤保持スプリングであり、スプリング２
９′は、昇降ロッド２１により上定盤２を下定盤１に押
し付けたときに圧縮する定盤押圧スプリングである。ロ
ードセル２２の値を見ながらサーボモータ２３を作動さ
せて昇降ロッド２１を軸方向に移動させることにより、
ウエーハ１０には必要な研磨圧が高精度かつ安定的に付
加される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエーハ等
の両面研磨に使用されるウエーハ研磨装置、及びこのウ
エーハ研磨装置においてウエーハに所望の研磨圧を付加
するためのウエーハ加圧方法に関する。
の両面研磨に使用されるウエーハ研磨装置、及びこのウ
エーハ研磨装置においてウエーハに所望の研磨圧を付加
するためのウエーハ加圧方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンの単結晶ロッドから採取された
シリコンウエーハは、表面にデバイスを形成するに先立
って、その表面が鏡面状態に研磨される。このウエーハ
表面の鏡面研磨は、これまではデバイス形成面にのみ実
施されていたが、８インチを超える例えば１２インチの
如き大径のウエーハにおいては、デバイスが形成されな
い裏面にも鏡面研磨に匹敵する精密研磨が要求されるよ
うになり、これに伴って両面研磨が必要になった。これ
は、ウエーハの表面にデバイスを形成する過程で、その
表面が裏面に付着する微細な異物によって汚染されるの
を防止するのと、露光時に裏面の凹凸の影響を受けるた
めとされている。
シリコンウエーハは、表面にデバイスを形成するに先立
って、その表面が鏡面状態に研磨される。このウエーハ
表面の鏡面研磨は、これまではデバイス形成面にのみ実
施されていたが、８インチを超える例えば１２インチの
如き大径のウエーハにおいては、デバイスが形成されな
い裏面にも鏡面研磨に匹敵する精密研磨が要求されるよ
うになり、これに伴って両面研磨が必要になった。これ
は、ウエーハの表面にデバイスを形成する過程で、その
表面が裏面に付着する微細な異物によって汚染されるの
を防止するのと、露光時に裏面の凹凸の影響を受けるた
めとされている。
【０００３】シリコンウエーハの両面研磨を行う場合、
上下の定盤間でウエーハに遊星運動をさせる方式が、装
置規模、研磨精度等の点から有望視されている。この方
式のウエーハ研磨装置の基本構造を図２及び図３により
説明する。
上下の定盤間でウエーハに遊星運動をさせる方式が、装
置規模、研磨精度等の点から有望視されている。この方
式のウエーハ研磨装置の基本構造を図２及び図３により
説明する。
【０００４】上下の定盤間でウエーハに遊星運動をさせ
る方式のウエーハ研磨装置は、水平に支持された環状の
下定盤１と、下定盤１の上方に設けられた上定盤２と、
上下の定盤１，２間に配置される複数のキャリア３，
３，３と備えている。
る方式のウエーハ研磨装置は、水平に支持された環状の
下定盤１と、下定盤１の上方に設けられた上定盤２と、
上下の定盤１，２間に配置される複数のキャリア３，
３，３と備えている。
【０００５】下定盤１に対向する上定盤２は、フレーム
にエアシリンダー４、ジョイント５及び支持フレーム６
を介して懸吊支持されており、エアシリンダー４の動作
により下定盤１上を昇降する。
にエアシリンダー４、ジョイント５及び支持フレーム６
を介して懸吊支持されており、エアシリンダー４の動作
により下定盤１上を昇降する。
【０００６】複数のキャリア３，３，３は、下定盤１上
の周方向等間隔位置に回転自在に支持されている。各キ
ャリア３は、下定盤１の内側に設けられた太陽ギヤ７と
外側に設けられたリング状のインナギヤ８とに噛み合う
所謂遊星歯車であり、且つ、キャリア３の中心から偏心
した位置に、ウエーハ１０が嵌合する円形のホールが形
成された環状体である。
の周方向等間隔位置に回転自在に支持されている。各キ
ャリア３は、下定盤１の内側に設けられた太陽ギヤ７と
外側に設けられたリング状のインナギヤ８とに噛み合う
所謂遊星歯車であり、且つ、キャリア３の中心から偏心
した位置に、ウエーハ１０が嵌合する円形のホールが形
成された環状体である。
【０００７】ウエーハ１０の両面研磨を行うには、上定
盤２を上昇させた状態で各キャリアのホール内にウエー
ハ１０をセットする。次いで、下定盤１及び太陽ギヤ７
を低速で回転させながら、上定盤２を下降させることに
より、上下の定盤１，２の対向面に貼り付けられた研磨
パッドの間に、各ウエーハ１０を所定の研磨圧で挟み込
む。下降した上定盤２は、太陽ギヤ７と連結されて回転
を始める。そして、下定盤１及び太陽ギヤ７を所定速度
に増速し、研磨を開始する。研磨中、上定盤２内を経由
して研磨パッドに砥液が供給される。
盤２を上昇させた状態で各キャリアのホール内にウエー
ハ１０をセットする。次いで、下定盤１及び太陽ギヤ７
を低速で回転させながら、上定盤２を下降させることに
より、上下の定盤１，２の対向面に貼り付けられた研磨
パッドの間に、各ウエーハ１０を所定の研磨圧で挟み込
む。下降した上定盤２は、太陽ギヤ７と連結されて回転
を始める。そして、下定盤１及び太陽ギヤ７を所定速度
に増速し、研磨を開始する。研磨中、上定盤２内を経由
して研磨パッドに砥液が供給される。
【０００８】各キャリア３は上下の定盤１，２間で自転
しつつ公転し、その結果、各キャリア３内に偏心保持さ
れたウエーハ１０は、砥液を含浸する研磨パッド間で偏
心自転運動及び公転運動を行い、これらの運動の組み合
わせにより、両面が均一に研磨されることになる。
しつつ公転し、その結果、各キャリア３内に偏心保持さ
れたウエーハ１０は、砥液を含浸する研磨パッド間で偏
心自転運動及び公転運動を行い、これらの運動の組み合
わせにより、両面が均一に研磨されることになる。
【０００９】この方式の研磨装置では、下定盤１、上定
盤２、太陽ギヤ７及びインナギヤ８を独立に回転させる
ことができる。更に、複数のキャリア３，３，３を同期
して周回させることができる。このような多軸駆動によ
り、キャリア３ひいてはウエーハ１０に多種多様な条件
の遊星運動を行わせることができる。
盤２、太陽ギヤ７及びインナギヤ８を独立に回転させる
ことができる。更に、複数のキャリア３，３，３を同期
して周回させることができる。このような多軸駆動によ
り、キャリア３ひいてはウエーハ１０に多種多様な条件
の遊星運動を行わせることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式の研磨装置には、ウエーハ１０の加圧に関して、次の
ような問題がある。
式の研磨装置には、ウエーハ１０の加圧に関して、次の
ような問題がある。
【００１１】ウエーハ１０の表面研磨では、そのウエー
ハ１０に所定の研磨圧を正確に付加する必要がある。こ
のために、図２及び図３に示した従来の研磨装置では、
上定盤２を上方に退避させた状態で、下定盤１上に約１
２０度の間隔で３個のロードセルを置き、エアシリンダ
ー４のロッドを下方に進出させることにより、上定盤２
を下降させて３個のロードセルの上に載せる。このと
き、３個のロードセルの値を合計して加圧力とし、その
加圧力とエアシリンダー４に付加する空気圧の関係を求
める。そして、実際の研磨では、この関係を用いて、所
定の加圧力（研磨圧）が得られるように、空気圧を調整
する。
ハ１０に所定の研磨圧を正確に付加する必要がある。こ
のために、図２及び図３に示した従来の研磨装置では、
上定盤２を上方に退避させた状態で、下定盤１上に約１
２０度の間隔で３個のロードセルを置き、エアシリンダ
ー４のロッドを下方に進出させることにより、上定盤２
を下降させて３個のロードセルの上に載せる。このと
き、３個のロードセルの値を合計して加圧力とし、その
加圧力とエアシリンダー４に付加する空気圧の関係を求
める。そして、実際の研磨では、この関係を用いて、所
定の加圧力（研磨圧）が得られるように、空気圧を調整
する。
【００１２】ところが、必要な研磨圧が上定盤２の吊架
重量よりも小さい場合は、研磨時に上定盤２をエアシリ
ンダー４によって引き上げるようにする必要がある。上
定盤２をエアシリンダー４によって引き上げた場合の空
気圧の調整は、エアシリンダー４内のロッド側の空間
（下側の空間）に接続された圧力調整弁により行う。こ
のため、上定盤２をエアシリンダー４によって下方に押
圧する場合と比べて、空気圧の調整精度が低くなり、こ
れによる研磨圧の変動がウエーハ１０の研磨品質をばら
つかせる原因になる。
重量よりも小さい場合は、研磨時に上定盤２をエアシリ
ンダー４によって引き上げるようにする必要がある。上
定盤２をエアシリンダー４によって引き上げた場合の空
気圧の調整は、エアシリンダー４内のロッド側の空間
（下側の空間）に接続された圧力調整弁により行う。こ
のため、上定盤２をエアシリンダー４によって下方に押
圧する場合と比べて、空気圧の調整精度が低くなり、こ
れによる研磨圧の変動がウエーハ１０の研磨品質をばら
つかせる原因になる。
【００１３】一方、必要な研磨圧が上定盤２の吊架重量
よりも大きい場合は、エアシリンダー４内のボトム側の
空間（上側の空間）に圧縮エアを送り込んで研磨圧を付
与する必要がある。このとき、エア圧の微調整が必要で
ある。更に、圧力調整弁の応答特性上、ヒステリシスは
不可避である。これらのため、研磨圧の変動が避けられ
ない。
よりも大きい場合は、エアシリンダー４内のボトム側の
空間（上側の空間）に圧縮エアを送り込んで研磨圧を付
与する必要がある。このとき、エア圧の微調整が必要で
ある。更に、圧力調整弁の応答特性上、ヒステリシスは
不可避である。これらのため、研磨圧の変動が避けられ
ない。
【００１４】また、加圧力と空気圧の関係を求める場合
は、基本的に、エアシリンダー４内に付加する圧力で、
その関係が決定される。上定盤２を持ち上げて使う場
合、即ちエアシリンダー４内のロッド側の空間（下側の
空間）にエア圧を付加する場合は、シリンダー断面積か
らロッド断面積を差し引く補正を行って、加圧力と空気
圧の関係を求めるため、この関係は実測値ではない。こ
のため、加圧力と空気圧の関係が不正確であることによ
る研磨圧のバラツキも生じる。
は、基本的に、エアシリンダー４内に付加する圧力で、
その関係が決定される。上定盤２を持ち上げて使う場
合、即ちエアシリンダー４内のロッド側の空間（下側の
空間）にエア圧を付加する場合は、シリンダー断面積か
らロッド断面積を差し引く補正を行って、加圧力と空気
圧の関係を求めるため、この関係は実測値ではない。こ
のため、加圧力と空気圧の関係が不正確であることによ
る研磨圧のバラツキも生じる。
【００１５】更に、上下の定盤１，２の上下方向の振れ
に対しては、エアシリンダー４のロッド側とボトム側の
圧力を調整する必要があるが、エアの圧縮性及び圧力調
整バルブの特性上、応答が遅れ、ヒステリシスが生じる
ため、その振れによる研磨圧のバラツキが助長され、そ
のバラツキは一層大きなものとなる。
に対しては、エアシリンダー４のロッド側とボトム側の
圧力を調整する必要があるが、エアの圧縮性及び圧力調
整バルブの特性上、応答が遅れ、ヒステリシスが生じる
ため、その振れによる研磨圧のバラツキが助長され、そ
のバラツキは一層大きなものとなる。
【００１６】このように、従来の研磨装置では、研磨圧
が不正確であることによる研磨品質のバラツキが生じ
る。この問題は、研磨面積が狭いこれまでの小径ウエー
ハの研磨（片面研磨）では大きな問題にならなかった
が、研磨面積の広い大径ウエーハの研磨（両面研磨）で
は、この研磨品質のバラツキが特に大きな問題となる。
が不正確であることによる研磨品質のバラツキが生じ
る。この問題は、研磨面積が狭いこれまでの小径ウエー
ハの研磨（片面研磨）では大きな問題にならなかった
が、研磨面積の広い大径ウエーハの研磨（両面研磨）で
は、この研磨品質のバラツキが特に大きな問題となる。
【００１７】本発明の目的は、所定の研磨圧を正確に付
加することができるウエーハ研磨装置及びその研磨装置
を用いたウエーハ加圧方法を提供することにある。
加することができるウエーハ研磨装置及びその研磨装置
を用いたウエーハ加圧方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明のウエーハ研磨装
置は、水平に支持された下定盤と、下定盤に対向してそ
の上方に昇降機構を介して支持された上定盤と、内側に
保持したウエーハの両面を研磨するべく、上下の定盤間
で遊星運動を行うキャリアとを具備しており、前記昇降
機構は、モータの回転動作により軸方向に昇降駆動さ
れ、スプリングを介して上定盤を昇降可能に懸吊支持す
る昇降ロッドと、昇降ロッドに作用する軸方向荷重を検
出する荷重センサとを有する点に特徴がある。
置は、水平に支持された下定盤と、下定盤に対向してそ
の上方に昇降機構を介して支持された上定盤と、内側に
保持したウエーハの両面を研磨するべく、上下の定盤間
で遊星運動を行うキャリアとを具備しており、前記昇降
機構は、モータの回転動作により軸方向に昇降駆動さ
れ、スプリングを介して上定盤を昇降可能に懸吊支持す
る昇降ロッドと、昇降ロッドに作用する軸方向荷重を検
出する荷重センサとを有する点に特徴がある。
【００１９】ここにおけるスプリングとしては、昇降ロ
ッドを上昇させて上定盤を吊り上げたときに上定盤の荷
重を受けて圧縮する定盤保持スプリング、及び／又は下
定盤上に上定盤が載置された状態で昇降ロッドを下降さ
せたときに圧縮して下定盤を押圧する定盤押圧スプリン
グを使用することができる。
ッドを上昇させて上定盤を吊り上げたときに上定盤の荷
重を受けて圧縮する定盤保持スプリング、及び／又は下
定盤上に上定盤が載置された状態で昇降ロッドを下降さ
せたときに圧縮して下定盤を押圧する定盤押圧スプリン
グを使用することができる。
【００２０】また、本発明のウエーハ加圧方法は、上記
ウエーハ研磨装置において定盤保持スプリング及び定盤
押圧スプリングを使用する場合に、下定盤上のキャリア
内に保持されたウエーハを上定盤により加圧して研磨圧
力を付加するウエーハ加圧方法であって、上定盤を吊り
上げた状態での荷重センサの値をＷ0 とするとき、研磨
荷重がＷ0 より小さいＷ1 のときは、荷重センサの値ｗ
1 がＷ0 −Ｗ1 となるように上定盤を昇降させ、研磨荷
重がＷ0 より大きいＷ2 のときは、荷重センサの値ｗ2
がＷ2 −Ｗ0 となるように昇降ロッドを昇降させる点に
特徴がある。
ウエーハ研磨装置において定盤保持スプリング及び定盤
押圧スプリングを使用する場合に、下定盤上のキャリア
内に保持されたウエーハを上定盤により加圧して研磨圧
力を付加するウエーハ加圧方法であって、上定盤を吊り
上げた状態での荷重センサの値をＷ0 とするとき、研磨
荷重がＷ0 より小さいＷ1 のときは、荷重センサの値ｗ
1 がＷ0 −Ｗ1 となるように上定盤を昇降させ、研磨荷
重がＷ0 より大きいＷ2 のときは、荷重センサの値ｗ2
がＷ2 −Ｗ0 となるように昇降ロッドを昇降させる点に
特徴がある。
【００２１】本発明のウエーハ研磨装置では、モータの
回転動作により軸方向に昇降駆動される昇降ロッドに、
上定盤がスプリングを介して昇降可能に懸吊支持されて
いる。また、昇降ロッドに作用する軸方向荷重が荷重セ
ンサにより検出される。上定盤を上方に退避させた状態
では、荷重センサには上定盤を含む懸吊部の全荷重が付
加され、定盤保持スプリングは最大限に縮み、定盤押圧
スプリングは最大限に伸びる。従って、上定盤を上方に
退避させたときの荷重センサの値Ｗ0 は懸吊部の総重量
となる。
回転動作により軸方向に昇降駆動される昇降ロッドに、
上定盤がスプリングを介して昇降可能に懸吊支持されて
いる。また、昇降ロッドに作用する軸方向荷重が荷重セ
ンサにより検出される。上定盤を上方に退避させた状態
では、荷重センサには上定盤を含む懸吊部の全荷重が付
加され、定盤保持スプリングは最大限に縮み、定盤押圧
スプリングは最大限に伸びる。従って、上定盤を上方に
退避させたときの荷重センサの値Ｗ0 は懸吊部の総重量
となる。
【００２２】この状態から上定盤を徐々に下降させて下
定盤の上に載置すると、最終的には懸吊部の全荷重が下
定盤に付加され、定盤保持スプリングは伸びきって無負
荷となり、荷重センサの値は０となる。このため、荷重
センサの値が０になるまで上定盤を下降させたときに下
定盤が受ける荷重は、懸吊部の総重量Ｗ0 となる。
定盤の上に載置すると、最終的には懸吊部の全荷重が下
定盤に付加され、定盤保持スプリングは伸びきって無負
荷となり、荷重センサの値は０となる。このため、荷重
センサの値が０になるまで上定盤を下降させたときに下
定盤が受ける荷重は、懸吊部の総重量Ｗ0 となる。
【００２３】この状態から昇降ロッドを軸方向に上昇さ
せると、定盤保持スプリングが縮み、下定盤に加わる懸
吊部の荷重が減少する。そして、懸吊部の総重量Ｗ0 か
ら荷重センサの値ｗ1 を差し引いたものが研磨圧Ｗ1 と
なる。また、昇降ロッドを軸方向に下降させると、定盤
押圧スプリングが縮み、懸吊部の総重量Ｗ0 に荷重セン
サの値ｗ2 を加えたものが研磨圧Ｗ2 となる。
せると、定盤保持スプリングが縮み、下定盤に加わる懸
吊部の荷重が減少する。そして、懸吊部の総重量Ｗ0 か
ら荷重センサの値ｗ1 を差し引いたものが研磨圧Ｗ1 と
なる。また、昇降ロッドを軸方向に下降させると、定盤
押圧スプリングが縮み、懸吊部の総重量Ｗ0 に荷重セン
サの値ｗ2 を加えたものが研磨圧Ｗ2 となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２５】本実施形態に係るウエーハ研磨装置は、図
１に示すように、下フレーム１１の側に下定盤１、太陽
ギヤ７及びインナギヤ８を支持し、上フレーム１２の側
に上定盤２を、昇降機構２０を介して支持した構造にな
っている。
１に示すように、下フレーム１１の側に下定盤１、太陽
ギヤ７及びインナギヤ８を支持し、上フレーム１２の側
に上定盤２を、昇降機構２０を介して支持した構造にな
っている。
【００２６】下定盤１は、装置センタに対して同心状に
配置された環状体である。太陽ギヤ７は下定盤１の内側
に、またインナギヤ８は下定盤１の外側にそれぞれ同心
状に配置されている。そして下定盤１の上には、ウエー
ハ１０を保持する複数のキャリア３が、太陽ギヤ７及び
インナギヤ８に噛み合った状態で載置されている。
配置された環状体である。太陽ギヤ７は下定盤１の内側
に、またインナギヤ８は下定盤１の外側にそれぞれ同心
状に配置されている。そして下定盤１の上には、ウエー
ハ１０を保持する複数のキャリア３が、太陽ギヤ７及び
インナギヤ８に噛み合った状態で載置されている。
【００２７】上定盤２は、下定盤１に上方から対向する
環状体である。上定盤２を昇降させる昇降機構２０は、
装置センタに対して同心状に配置された昇降ロッド２１
を有している。昇降ロッド２１は上下に２分割されてお
り、その上部２１ａと下部２１ｂの間に介装された荷重
センサとしてのロードセル２２により、軸方向の荷重が
測定される構造になっている。
環状体である。上定盤２を昇降させる昇降機構２０は、
装置センタに対して同心状に配置された昇降ロッド２１
を有している。昇降ロッド２１は上下に２分割されてお
り、その上部２１ａと下部２１ｂの間に介装された荷重
センサとしてのロードセル２２により、軸方向の荷重が
測定される構造になっている。
【００２８】昇降ロッド２１の上部２１ａは、例えばボ
ールネジであって、上フレーム１２に取り付けられたサ
ーボモータ２３及び減速機２４を動力源として、下部２
１ｂと共に軸方向に昇降駆動される。昇降ロッド２１の
回転を阻止するために、昇降ロッド２１は、上フレーム
１２に昇降自在に支持された回り止めシャフト２５と連
結されている。ボールネジに代えて、ラックアンドピニ
オン等を使用することもできる。
ールネジであって、上フレーム１２に取り付けられたサ
ーボモータ２３及び減速機２４を動力源として、下部２
１ｂと共に軸方向に昇降駆動される。昇降ロッド２１の
回転を阻止するために、昇降ロッド２１は、上フレーム
１２に昇降自在に支持された回り止めシャフト２５と連
結されている。ボールネジに代えて、ラックアンドピニ
オン等を使用することもできる。
【００２９】昇降ロッド２１の下部２１ｂには、スリー
ブ状のスライドケース２６が下部２１ｂに対して昇降自
在に外嵌されている。スライドケース２６には、上定盤
２が支持部材２７を介して取り付けられている。支持部
材２７は、その上部がスライドケース２６にベアリング
２８を介して外嵌されており、その下部に連結された上
定盤２を昇降ロッド２１の下方に同心状に懸吊支持す
る。一方、昇降ロッド２１の下部２１ｂとスライドケー
ス２６の間には、スプリング２９，２９′が上下２段に
介装されている。上段のスプリング２９は、定盤保持ス
プリングであり、スライドケース２６の上端部と昇降ロ
ッド２１の大径部２１ｃとの間で圧縮されている。この
ため、上定盤２は支持部材２７及びスライドケース２６
と共に、スプリング２９を介して昇降ロッド２１に懸吊
されることになる。
ブ状のスライドケース２６が下部２１ｂに対して昇降自
在に外嵌されている。スライドケース２６には、上定盤
２が支持部材２７を介して取り付けられている。支持部
材２７は、その上部がスライドケース２６にベアリング
２８を介して外嵌されており、その下部に連結された上
定盤２を昇降ロッド２１の下方に同心状に懸吊支持す
る。一方、昇降ロッド２１の下部２１ｂとスライドケー
ス２６の間には、スプリング２９，２９′が上下２段に
介装されている。上段のスプリング２９は、定盤保持ス
プリングであり、スライドケース２６の上端部と昇降ロ
ッド２１の大径部２１ｃとの間で圧縮されている。この
ため、上定盤２は支持部材２７及びスライドケース２６
と共に、スプリング２９を介して昇降ロッド２１に懸吊
されることになる。
【００３０】また、下段のスプリング２９′は、定盤押
圧スプリングであり、昇降ロッド２１の大径部２１ｃと
スライドケース２６の下端部との間に伸びきった状態で
設けられている。
圧スプリングであり、昇降ロッド２１の大径部２１ｃと
スライドケース２６の下端部との間に伸びきった状態で
設けられている。
【００３１】次に、本実施形態に係るウエーハ研磨装置
の動作及び本実施形態に係るウエーハ加圧方法について
説明する。
の動作及び本実施形態に係るウエーハ加圧方法について
説明する。
【００３２】ウエーハ１０の両面研磨に先立って、サー
ボモータ２３を作動させ、昇降ロッド２１を上昇させる
ことにより、上定盤２を上方の退避位置に移動させる。
このとき、上定盤２は支持部材２７及びスライドケース
２６と共に、定盤保持スプリング２９を介して昇降ロッ
ド２１に懸吊されているので、ロードセル２２にはこの
懸吊部の総重量Ｗ0 が付加される。
ボモータ２３を作動させ、昇降ロッド２１を上昇させる
ことにより、上定盤２を上方の退避位置に移動させる。
このとき、上定盤２は支持部材２７及びスライドケース
２６と共に、定盤保持スプリング２９を介して昇降ロッ
ド２１に懸吊されているので、ロードセル２２にはこの
懸吊部の総重量Ｗ0 が付加される。
【００３３】ウエーハ１０に懸吊部の総重量Ｗ0 より軽
い研磨荷重Ｗ1 を付加する場合は、ロードセル２２の値
ｗ1 がＷ0 −Ｗ1 となるまで、サーボモータ２３を作動
させて、昇降ロッド２１を下降させる。これにより、ウ
エーハ１０には懸吊部より軽い重量が付加されるにもか
かわらず、所望の研磨圧が正確に付加される。しかも、
この研磨力を付加する操作も非常に簡単である。更に、
スプリング２９はエアシリンダーと異なり上定盤２の上
下方向の振れに対してヒステリシスを有しないので、研
磨中の研磨圧のバラツキも軽減される。
い研磨荷重Ｗ1 を付加する場合は、ロードセル２２の値
ｗ1 がＷ0 −Ｗ1 となるまで、サーボモータ２３を作動
させて、昇降ロッド２１を下降させる。これにより、ウ
エーハ１０には懸吊部より軽い重量が付加されるにもか
かわらず、所望の研磨圧が正確に付加される。しかも、
この研磨力を付加する操作も非常に簡単である。更に、
スプリング２９はエアシリンダーと異なり上定盤２の上
下方向の振れに対してヒステリシスを有しないので、研
磨中の研磨圧のバラツキも軽減される。
【００３４】昇降ロッド２１を更に下げるとロードセル
２２の値は０となり、研磨荷重Ｗ1は懸吊部の総重量Ｗ
0 に一致する。ウエーハ１０に懸吊部の総重量Ｗ0 より
重い研磨荷重Ｗ2 を付加する場合は、ロードセル２２の
値ｗ2 がＷ2 −Ｗ0 となるまで、昇降ロッド２１を更に
下降させる。但し表示については、研磨荷重Ｗ1 ，Ｗ2
を表示させるようにする。
２２の値は０となり、研磨荷重Ｗ1は懸吊部の総重量Ｗ
0 に一致する。ウエーハ１０に懸吊部の総重量Ｗ0 より
重い研磨荷重Ｗ2 を付加する場合は、ロードセル２２の
値ｗ2 がＷ2 −Ｗ0 となるまで、昇降ロッド２１を更に
下降させる。但し表示については、研磨荷重Ｗ1 ，Ｗ2
を表示させるようにする。
【００３５】次に、別の加圧方法を説明する。
【００３６】ウエーハ１０の両面研磨に先立って、サー
ボモータ２３を作動させ、昇降ロッド２１を上昇させる
ことにより、上定盤２を上方の退避位置に移動させる。
この状態でロードセル２３の値を記録する。このとき、
上定盤２は支持部材２７及びスライドケース２６と共
に、定盤保持スプリング２９を介して昇降ロッド２１に
懸吊されているので、ロードセル２２にはこの懸吊部の
総重量が付加される。
ボモータ２３を作動させ、昇降ロッド２１を上昇させる
ことにより、上定盤２を上方の退避位置に移動させる。
この状態でロードセル２３の値を記録する。このとき、
上定盤２は支持部材２７及びスライドケース２６と共
に、定盤保持スプリング２９を介して昇降ロッド２１に
懸吊されているので、ロードセル２２にはこの懸吊部の
総重量が付加される。
【００３７】この状態から、定盤保持スプリング２９が
無負荷となるまで、昇降ロッド２１を下降させて、上定
盤２を下降させる。定盤保持スプリング２９が無負荷と
なるまで上定盤２が下降を続けることができるように、
昇降ロッド２１の下方には、そのストロークゾーン１３
が確保されており、昇降ロッド２１の下端がここに侵入
するまで昇降ロッド２１を下降させることにより、定盤
保持スプリング２９は無負荷状態となる。そして、この
ときのロードセル２２の値を、退避位置で記録した値に
セットする。これにより、ロードセル２２の値はウエー
ハ１０に付加される荷重に正確に対応するものとなる。
無負荷となるまで、昇降ロッド２１を下降させて、上定
盤２を下降させる。定盤保持スプリング２９が無負荷と
なるまで上定盤２が下降を続けることができるように、
昇降ロッド２１の下方には、そのストロークゾーン１３
が確保されており、昇降ロッド２１の下端がここに侵入
するまで昇降ロッド２１を下降させることにより、定盤
保持スプリング２９は無負荷状態となる。そして、この
ときのロードセル２２の値を、退避位置で記録した値に
セットする。これにより、ロードセル２２の値はウエー
ハ１０に付加される荷重に正確に対応するものとなる。
【００３８】ウエーハ１０の両面研磨では、上定盤２を
上方の退避位置に移動させて、複数のキャリア３にウエ
ーハ１０をセットする。ウエーハ１０のセットが終わる
と、ウエーハ１０に研磨圧を付加する。研磨加圧が懸吊
部の総重量より軽い場合は、昇降ロッド２１が下降する
方向にサーボモータ２３を作動させ、ロードセル２２の
値が、ウエーハ１０の研磨に必要な圧力値になるまで、
上定盤２を下降させる。これにより、ウエーハ１０には
懸吊部より軽い重量が付加されるにもかかわらず、所望
の研磨圧が正確に付加される。しかも、この研磨力を付
加する操作も非常に簡単である。更に、スプリング２９
はエアシリンダーと異なり上定盤２の上下方向の振れに
対してヒステリシスを有しないので、研磨中の研磨圧の
バラツキも軽減される。
上方の退避位置に移動させて、複数のキャリア３にウエ
ーハ１０をセットする。ウエーハ１０のセットが終わる
と、ウエーハ１０に研磨圧を付加する。研磨加圧が懸吊
部の総重量より軽い場合は、昇降ロッド２１が下降する
方向にサーボモータ２３を作動させ、ロードセル２２の
値が、ウエーハ１０の研磨に必要な圧力値になるまで、
上定盤２を下降させる。これにより、ウエーハ１０には
懸吊部より軽い重量が付加されるにもかかわらず、所望
の研磨圧が正確に付加される。しかも、この研磨力を付
加する操作も非常に簡単である。更に、スプリング２９
はエアシリンダーと異なり上定盤２の上下方向の振れに
対してヒステリシスを有しないので、研磨中の研磨圧の
バラツキも軽減される。
【００３９】ウエーハ１０に懸吊部より重い研磨圧を付
加する場合は、上定盤２がウエーハ１０に載った状態か
ら更に上定盤２を下降させる。これにより、定盤押圧ス
プリング２９′が縮み、その反力がロードセル２２に付
加される。従って、ロードセル２２の値が、ウエーハ１
０の研磨に必要な圧力値になるまで、上定盤２を下降さ
せることにより、その圧力がウエーハ１０に付加され
る。
加する場合は、上定盤２がウエーハ１０に載った状態か
ら更に上定盤２を下降させる。これにより、定盤押圧ス
プリング２９′が縮み、その反力がロードセル２２に付
加される。従って、ロードセル２２の値が、ウエーハ１
０の研磨に必要な圧力値になるまで、上定盤２を下降さ
せることにより、その圧力がウエーハ１０に付加され
る。
【００４０】上記実施形態では、ロードセル２２の値が
研磨圧に一致するように、定盤保持スプリング２９が無
負荷状態となったときのロードセル２２の値を、退避位
置で記録した値にセットしているが、この操作を行わ
ず、ロードセル２２の値に懸吊部の総重量を加えて研磨
圧を求めるようにしてもよい。
研磨圧に一致するように、定盤保持スプリング２９が無
負荷状態となったときのロードセル２２の値を、退避位
置で記録した値にセットしているが、この操作を行わ
ず、ロードセル２２の値に懸吊部の総重量を加えて研磨
圧を求めるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のウエーハ
研磨装置及びウエーハ加圧方法は、モータの回転動作に
より軸方向に昇降駆動される昇降ロッドに、上定盤をス
プリングを介して昇降可能に懸吊支持し、且つ、昇降ロ
ッドに作用する軸方向荷重を荷重センサにより検出する
構成としたことにより、ウエーハに必要な研磨圧を高精
度かつ簡単に付加することができる。また、研磨中の研
磨圧のバラツキも小さい。このため、高い研磨品質を安
定的に確保することができる。
研磨装置及びウエーハ加圧方法は、モータの回転動作に
より軸方向に昇降駆動される昇降ロッドに、上定盤をス
プリングを介して昇降可能に懸吊支持し、且つ、昇降ロ
ッドに作用する軸方向荷重を荷重センサにより検出する
構成としたことにより、ウエーハに必要な研磨圧を高精
度かつ簡単に付加することができる。また、研磨中の研
磨圧のバラツキも小さい。このため、高い研磨品質を安
定的に確保することができる。
【図１】本発明の実施形態に係るウエーハ研磨装置の構
成図である。
成図である。
【図２】従来のウエーハ研磨装置の構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢示図である。
１ 下定盤 ２ 上定盤 ３ キャリア １０ ウエーハ １１ 下フレーム １２ 上フレーム ２０ 昇降機構 ２１ 昇降ロッド ２２ ロードセル ２３ サーボモータ ２６ スライドケース ２９ スプリング
Claims (5)
- 【請求項１】 水平に支持された下定盤と、下定盤に対
向してその上方に昇降機構を介して支持された上定盤
と、内側に保持したウエーハの両面を研磨するべく、上
下の定盤間で遊星運動を行うキャリアとを具備してお
り、前記昇降機構は、モータの回転動作により軸方向に
昇降駆動され、スプリングを介して上定盤を昇降可能に
懸吊支持する昇降ロッドと、昇降ロッドに作用する軸方
向荷重を検出する荷重センサとを有することを特徴とす
るウエーハ研磨装置。 - 【請求項２】 スプリングは、昇降ロッドを上昇させて
上定盤を吊り上げたときに上定盤の荷重を受けて圧縮す
る定盤保持スプリングであることを特徴とする請求項１
に記載のウエーハ研磨装置。 - 【請求項３】 スプリングは、下定盤上に上定盤が載置
された状態で昇降ロッドを下降させたときに圧縮して下
定盤を押圧する定盤押圧スプリングであることを特徴と
する請求項１に記載のウエーハ研磨装置。 - 【請求項４】 スプリングは、昇降ロッドを上昇させて
上定盤を吊り上げたときに上定盤の荷重を受けて圧縮す
る定盤保持スプリング、及び下定盤上に上定盤が載置さ
れた状態で昇降ロッドを下降させたときに圧縮して下定
盤を押圧する定盤押圧スプリングであることを特徴とす
る請求項１に記載のウエーハ研磨装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載のウエーハ研磨装置にお
いて、下定盤上のキャリア内に保持されたウエーハを上
定盤により加圧して研磨荷重を付加するウエーハ加圧方
法であって、上定盤を吊り上げた状態での荷重センサの
値をＷ0 とするとき、研磨荷重がＷ0 より小さいＷ1 の
ときは、荷重センサの値ｗ1 がＷ0 −Ｗ1 となるように
上定盤を昇降させ、研磨荷重がＷ0 より大きいＷ2 のと
きは、荷重センサの値ｗ2 がＷ2 −Ｗ0 となるように昇
降ロッドを昇降させることを特徴とするウエーハ加圧方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31646997A JP3998781B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ウエーハ加圧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31646997A JP3998781B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ウエーハ加圧方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11138419A true JPH11138419A (ja) | 1999-05-25 |
| JP3998781B2 JP3998781B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=18077451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31646997A Expired - Fee Related JP3998781B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ウエーハ加圧方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3998781B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106216551A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-12-14 | 蒋学光 | 一种用于喷药壶一次成型毛坯精度控制设备 |
| CN111774999A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-16 | 胡忠勤 | 一种用于陶瓷加工的打磨设备 |
| CN111941272A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 株式会社迪思科 | 载荷传感器的电压调整方法 |
| CN113635164A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-12 | 上海致领半导体科技发展有限公司 | 一种抛光机的高精度的加压装置 |
| CN115106928A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-27 | 长沙米淇仪器设备有限公司 | 一种行星式高温平面研磨机 |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP31646997A patent/JP3998781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106216551A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-12-14 | 蒋学光 | 一种用于喷药壶一次成型毛坯精度控制设备 |
| CN106216551B (zh) * | 2016-06-23 | 2017-12-26 | 慈溪市校杰电器有限公司 | 一种用于喷药壶一次成型毛坯精度控制设备 |
| CN111941272A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 株式会社迪思科 | 载荷传感器的电压调整方法 |
| CN111941272B (zh) * | 2019-05-14 | 2024-02-02 | 株式会社迪思科 | 载荷传感器的电压调整方法 |
| CN111774999A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-16 | 胡忠勤 | 一种用于陶瓷加工的打磨设备 |
| CN111774999B (zh) * | 2020-06-09 | 2022-03-01 | 福建省德化县文瑞陶瓷有限公司 | 一种用于陶瓷加工的打磨设备 |
| CN113635164A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-12 | 上海致领半导体科技发展有限公司 | 一种抛光机的高精度的加压装置 |
| CN115106928A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-27 | 长沙米淇仪器设备有限公司 | 一种行星式高温平面研磨机 |
| CN115106928B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-10-24 | 长沙米淇仪器设备有限公司 | 一种行星式高温平面研磨机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3998781B2 (ja) | 2007-10-31 |
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