JPH11291165A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

研磨装置及び研磨方法

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JPH11291165A
JPH11291165A JP9903098A JP9903098A JPH11291165A JP H11291165 A JPH11291165 A JP H11291165A JP 9903098 A JP9903098 A JP 9903098A JP 9903098 A JP9903098 A JP 9903098A JP H11291165 A JPH11291165 A JP H11291165A
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JP
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polishing
workpiece
polished
plate
wafer
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Eijiro Koike
栄二郎 小池
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Original Assignee
Toshiba Corp
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    • 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
    • B24B37/08Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
    • 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
    • B24B1/00Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/005Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes using a magnetic polishing agent

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きな径の被加工物の両面を同時に研磨する場
合であっても平面度及び平行度を高精度に保つことがで
きる研磨装置を提供すること。 【解決手段】ウエハWの外周縁部を支持するとともに、
その中心軸Cを回転中心として回転自在に支持するガイ
ド51a〜51dと、ウエハWを中心軸Cを回転中心と
して回転駆動する被加工物回転用モータ52と、ウエハ
Wの下面Wbに対向配置されるとともに、ウエハWの径
方向に沿って往復動し、かつ、ウエハWの下面Wbに所
定力で押圧される下研磨プレート64と、下研磨プレー
ト64とウエハWの下面Wbとの間に配置された研磨布
66とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス用
ウエハや平行度及び平面度が要求される光学部品、機能
部品、機構部品等の被加工物を研磨する研磨装置及び研
磨方法に関し、特に被加工物毎に表裏を同時に研磨して
被加工物の平行度及び平面度を向上できるとともに、装
置を小型化できるものに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス用ウエハ等の円板状の被
加工物の両面を研磨する研磨装置としては、図4に示す
ような複数枚のウエハWを同時に搭載するバッチ式の研
磨装置10が知られている。研磨装置10は、上定盤1
1と下定盤12とを対向配置するとともに、その間にイ
ンターナルギア13に支持された複数枚のウエハWを載
置する。インターナルギア13は中央に配置されたサン
ギア14の回りを自転しながら公転する。このようにす
ることで、上定盤11及び下定盤12に取り付けられた
研磨布11a,12aによりウエハWの両面が均一に研
磨される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のバッチ
式研磨装置10では、次のような問題があった。すなわ
ち、数枚のウエハWを同時に加工するため、研磨前のウ
エハWの厚さが不均一であると、上定盤11や下定盤1
2が傾いてしまい、研磨加工後の平面度や平行度の精度
不良を起こす虞があった。
【0004】また、Siウエハのようにその直径が8イ
ンチから12インチのように大型のものは、研磨前のウ
エハWの厚さを均一に揃えることが困難である。一方、
このような研磨装置10は、その構成上装置が大型とな
るため、ウエハWが大きくなると上定盤11や下定盤1
2も大型化し、研磨精度に影響を与える定盤の高精度な
平面加工及び管理が困難になる。同時に、研磨装置10
の必要設置面積も広くなり、クリーンルーム内等の限ら
れたスペースに設置するには限界がある。
【0005】そこで本発明は、大きな径の半導体デバイ
ス用ウエハ等の被加工物の両面を同時に研磨する場合で
あっても平面度及び平行度を高精度に保つことができる
研磨装置及び研磨方法を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項1に記載された発明は、被加工
物を水平にしてその外周縁部を支持するとともに、その
中心軸を回転中心として回転自在に支持する支持部と、
前記被加工物を前記中心軸を回転中心として回転駆動す
る回転駆動部と、前記被加工物の被研磨面に対向配置さ
れるとともに、前記被加工物の径方向に沿って往復動
し、かつ、前記被加工物の被研磨面に所定力で押圧され
る研磨プレートと、前記研磨プレートと前記被加工物の
被研磨面との間に配置された研磨布とを備えるようにし
た。
【0007】請求項2に記載された発明は、請求項1に
記載された発明において、前記研磨プレートと前記被加
工物を挟んで対向配置され、前記被加工物の径方向に沿
って往復動し、かつ、前記被加工物の被研磨面に所定力
で押圧される第2の研磨プレートを備えるようにした。
【0008】請求項3に記載された発明は、請求項1に
記載された発明において、前記被加工物の被研磨面に研
磨液を供給する研磨液供給部とを備えるようにした。請
求項4に記載された発明は、請求項1に記載された発明
において、前記研磨プレートには、前記被加工物の被加
工面に磁力を作用させる電磁石部とを備え、前記研磨液
には、磁性流体が含まれていることとした。
【0009】請求項5に記載された発明は、請求項2に
記載された発明において、前記研磨プレート及び前記第
2の研磨プレートは、前記被加工物の被加工面に磁力を
作用させる電磁石部をそれぞれ備え、前記研磨プレート
側の電磁石部と前記第2の研磨プレート側の電磁石部は
互いに逆の極性の磁力を発生させていることとした。
【0010】請求項6に記載された発明は、円板状の被
加工物の被研磨面を研磨する研磨方法において、前記被
加工物をその中心軸を回転中心として回転させる回転工
程と、前記被加工物の被研磨面に磁力を作用させながら
前記被加工物の被研磨面に対向配置された研磨布を前記
被加工物の径方向に沿って往復動させる研磨布往復動工
程と、前記被加工物の被研磨面に磁性流体を含む研磨液
を供給する研磨液供給工程とを備えるようにした。
【0011】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、請求項1に記載された発明では、被
加工物の外周縁部を支持するとともに、その中心軸を回
転中心として回転させ、研磨布を被加工物の径方向に沿
って往復動させるようにしているので、高精度に形成さ
れた研磨プレートの形状を被加工物に転写することがで
きる。このため、大きな径の被加工物を研磨する場合で
あっても平面度及び平行度を高精度に保つことができ
る。一方、被加工物を一枚ずつ研磨することができるの
で、装置を小型化することができる。
【0012】請求項4に記載された発明では、磁性流体
を含む研磨液を電磁石部で吸引することにより研磨布に
研磨液を集めることができ、少量の研磨液で効率のよい
研磨を行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態に係
る研磨装置20を示す縦断面図である。研磨装置20
は、被加工物である円板状のウエハWの下面Wb側に配
置された下定盤30と、ウエハWの上面Wa側に配置さ
れた上定盤40と、ウエハWの外周縁部Wcを支持する
ウエハ支持部50と、下定盤30側に配置された下研磨
プレート機構60と、上定盤40側に配置された上研磨
プレート機構70とを備えている。
【0014】下定盤30は、円板状の金属プレート31
と、比較的柔らかい部材で形成された弾性体プレート3
2とが重ねられて構成されており、図2に示すように外
周側から中心部側にかけて切欠部33が形成されてい
る。また、弾性体プレート32には、ウエハWの下面W
b上に研磨液を供給する研磨液供給孔34が設けられて
いる。なお、研磨液には、被加工物に合わせた砥粒と磁
性流体を懸濁したものが用いられる。例えば、ガラスや
酸化膜の研磨では、砥粒材質としてCeO2 、フェライ
トを含んだコロイド状の磁性流体を用いる。ここでは、
被加工物がSi材のウエハWであるため、研磨材質とし
てコロイダルシリカを含んだフェライトを含んだコロイ
ド状の磁性流体を用いる。
【0015】上定盤40は、円板状の金属プレート41
と、スポンジやゴムの表面に布を貼り付けた弾性体プレ
ート42とが重ねられて構成されており、上述した切欠
部33に対応するように切欠部43が形成されている。
また、弾性体プレート42には、ウエハWの上面Wa上
に研磨液を供給する研磨液供給孔44が設けられてい
る。
【0016】ウエハ支持部50は、ウエハWの外周縁部
Wcを回転自在に挟持するとともに図1中軸Gを回転中
心として自転する4つのガイド51a〜51dと、ガイ
ド51aを回転駆動する被加工物回転用モータ52とを
備えている。
【0017】下研磨プレート機構60は、ウエハWの径
方向、すなわち中心軸Cの下方から外周縁部Wcの下方
にかけて設けられた下研磨プレート往復動用ガイド61
と、この下研磨プレート往復動用ガイド61に沿って往
復動自在に取り付けられた研磨布回転用モータ62と、
この研磨布回転用モータ62を往復動させる下研磨プレ
ート往復動用モータ63と、研磨布回転用モータ62の
軸部62aに取り付けられウエハWの下面Wbに対向配
置された下研磨プレート64とを備えている。下研磨プ
レート64には、電磁石65及び研磨布66が設けられ
ている。なお、電磁石65は例えば図3に示すようにN
極とS極が交互に配置されるように構成されている。
【0018】上研磨プレート機構70は、ウエハWの径
方向、すなわち中心軸Cの上方から外周縁部Wcの上方
にかけて設けられた上研磨プレート往復動用ガイド71
と、この上研磨プレート往復動用ガイド71に沿って往
復動自在に取り付けられ後述する上研磨プレート74に
図1中下向きの押圧力を発生させる圧力付加機構72
と、この圧力付加機構72にフレキシブルジョイント7
3を介して取り付けられウエハWの上面Waに対向配置
された上研磨プレート74とを備えている。上研磨プレ
ート74には、電磁石75及び研磨布76が設けられて
いる。
【0019】このように構成された研磨装置20では、
次のようにしてウエハWの研磨を行う。最初にウエハW
をガイド51a〜51dに挟持させる。次に、弾性体プ
レート32,42を、ウエハWに圧力がかからない程度
の状態で位置決めする。これにより、研磨中のウエハW
の揺れを防止でき、ウエハWを安定に回転させることが
できる。
【0020】また、電磁石65,75に通電する。この
とき、電磁石65と電磁石75の対向する位置の磁極が
逆向きとなるように制御する。これにより、上研磨プレ
ート74には、下研磨プレート64からの吸引力が作用
し、下研磨プレート64の動きに上研磨プレート74が
追従し、傷が入ることを防止でき、かつ、効率的に研磨
を行う事が出来る。
【0021】下研磨プレート64及び圧力付加機構72
により上研磨プレート74をウエハWに近付け、ウエハ
の下面Wb及び上面Waにそれぞれ研磨布66,76を
押し付ける。
【0022】次に、被加工物回転用モータ52を作動さ
せ、ウエハWをその中心軸Cを回転軸として回転させる
とともに、研磨布回転用モータ62を回転させる。これ
により研磨布66が回転するとともに、研磨布76も回
転する。
【0023】また、下研磨プレート往復動用モータ63
により研磨布回転用モータ62を往復動させることによ
り、研磨布66を図2中矢印α方向に沿って往復動し、
同時に研磨布76も往復動することになる。
【0024】一方、研磨液供給孔34,44から研磨液
を供給する。なお、加工中に砥粒が弾性体プレート3
2,42に入り込んでも研磨に影響を与えないため、ウ
エハW表面が傷つけられることはない。
【0025】また、研磨液に磁性流体を用いる場合は、
電磁石65,75により、研磨液が研磨布66,76付
近に集められるので、研磨液を効率良く利用することが
でき、研磨能率を向上させることができる。
【0026】上述したように本実施の形態に係る研磨装
置10は、ウエハW毎に研磨するので、研磨前のウエハ
Wの厚さが変化しても高精度な平行、平面加工ができ
る。これにより、装置の小型化が図れる。また、研磨精
度に影響を与える研磨プレートの形状を被加工物に転写
させることにより、高精度な平行、平面加工ができる。
なお、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であ
るのは勿論である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、大きな径の被加工物を
研磨する場合であっても平面度及び平行度を高精度に保
つことができる。一方、被加工物を一枚ずつ研磨するこ
とができるので、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る研磨装置を示す縦
断面図。
【図2】同研磨装置に組み込まれた下研磨プレートの動
作を示す説明図。
【図3】同研磨装置に組み込まれた電磁石部の磁極配列
を示す平面図。
【図4】従来の両面研磨装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
20…研磨装置 30…下定盤 40…上定盤 50…ウエハ支持部 52…被加工物回転用モータ 60…下研磨プレート機構 64…下研磨プレート 70…上研磨プレート機構 74…上研磨プレート W…ウエハ(被加工物)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加工物を水平にしてその外周縁部を支持
    するとともに、その中心軸を回転中心として回転自在に
    支持する支持部と、 前記被加工物を前記中心軸を回転中心として回転駆動す
    る回転駆動部と、 前記被加工物の被研磨面に対向配置されるとともに、前
    記被加工物の径方向に沿って往復動し、かつ、前記被加
    工物の被研磨面に所定力で押圧される研磨プレートと、 前記研磨プレートと前記被加工物の被研磨面との間に配
    置された研磨布とを備えていることを特徴とする研磨装
    置。
  2. 【請求項2】前記研磨プレートと前記被加工物を挟んで
    対向配置され、前記被加工物の径方向に沿って往復動
    し、かつ、前記被加工物の被研磨面に所定力で押圧され
    る第2の研磨プレートを備えていることを特徴とする請
    求項1に記載の研磨装置。
  3. 【請求項3】前記被加工物の被研磨面に研磨液を供給す
    る研磨液供給部とを備えていることを特徴とする請求項
    1に記載の研磨装置。
  4. 【請求項4】前記研磨プレートには、前記被加工物の被
    加工面に磁力を作用させる電磁石部とを備え、 前記研磨液には、磁性流体が含まれていることを特徴と
    する請求項1に記載の研磨装置。
  5. 【請求項5】前記研磨プレート及び前記第2の研磨プレ
    ートは、前記被加工物の被加工面に磁力を作用させる電
    磁石部をそれぞれ備え、 前記研磨プレート側の電磁石部と前記第2の研磨プレー
    ト側の電磁石部は互いに逆の極性の磁力を発生させてい
    ることを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。
  6. 【請求項6】円板状の被加工物の被研磨面を研磨する研
    磨方法において、 前記被加工物をその中心軸を回転中心として回転させる
    回転工程と、 前記被加工物の被研磨面に磁力を作用させながら前記被
    加工物の被研磨面に対向配置された研磨布を前記被加工
    物の径方向に沿って往復動させる研磨布往復動工程と、 前記被加工物の被研磨面に磁性流体を含む研磨液を供給
    する研磨液供給工程とを備えていることを特徴とする研
    磨方法。
JP9903098A 1998-04-10 1998-04-10 研磨装置及び研磨方法 Pending JPH11291165A (ja)

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