JPH1148123A - 半導体基板の研磨装置及び研磨方法と半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、装置を小型化できる共に、より短
時間で研磨作業が行われるようにした、半導体基板の研
磨装置及び研磨方法そして半導体製造装置を提供するこ
と。 【解決手段】 回転駆動される円形の研磨パッド１２
と、研磨パッドの上方にて、上下動可能に支持され、且
つ半導体基板の供給部１９及び排出部２０に移動可能で
あると共に、下面に半導体基板を保持するための保持部
１３ａを備えたプレッシャープレート１３と、研磨パッ
ドの上面に研磨砥粒を供給する研磨砥粒供給部１４と、
を含んでいる、半導体基板の研磨装置１０であって、上
記プレッシャープレートの下面の周縁に沿って、ドレッ
サー部１７が設けられるように、半導体基板の研磨装置
１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を構成
すべき半導体基板の表面を研磨するための研磨装置及び
研磨方法と、このような研磨装置を備えた半導体製造装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置を製造する際、半導体
基板の表面の平坦度を良くするために、研磨装置を使用
して、その表面を研磨し、さらに表面を清浄にするため
に洗浄するようにしている。このような半導体基板の研
磨装置は、通常半導体製造装置に組み込まれて使用され
ており、例えば図５に示すように、構成されている。図
５において、研磨装置１は、平坦な円形の上面を有する
定盤２と、定盤２の上面に備えられた研磨パッド３と、
定盤２の上面に対向して、それぞれ上下動可能に配設さ
れた二つのプレッシャープレート４，５と、研磨パッド
３の中心付近に研磨砥粒を供給する研磨砥粒供給部６と
を含んでいる。

【０００３】上記定盤２は、垂直な回転軸２ａの周りに
回動可能に支持され且つ図示しない駆動手段によって矢
印Ａで示すように回転駆動されるようになっている。上
記研磨パッド３は、その表面に対して後述するように押
圧される半導体基板の表面を研磨するようになってい
る。

【０００４】上記二つのプレッシャープレート４，５の
うち、第一のプレッシャープレート４は、研磨用のもの
であり、また、第二のプレッシャープレート５は、ドレ
ッシング用のものである。

【０００５】第一のプレッシャープレート４は、その円
形状の下面に、研磨すべき半導体基板７を保持するため
の保持部４ａを備えていると共に、その上面中央付近
に、球面軸受４ｂを備えている。ここで、上記保持部４
ａは、例えば吸着手段等の適宜の手段によって、半導体
基板７を保持できるように構成されている。上記球面軸
受４ｂは、研磨の際に、上方から加圧軸４ｃが嵌入する
ことにより、下方に向かって押圧されるようになってい
る。さらに、第一のプレッシャープレート４は、図示し
ない駆動手段によって、半導体基板の供給部及び排出部
に移動されるようになっている。

【０００６】また、第二のプレッシャープレート５は、
その円形状の下面の周縁に沿って、電着ドレッサー５ａ
を備えていると共に、その上面中央付近に、球面軸受５
ｂを備えている。ここで、上記電着ドレッサー５ａは、
例えばダイアモンド粒を電着することにより、構成され
ており、前記定盤２の上面に備えられた研磨パッド３の
表面に対して当接することにより、研磨パッド３のドレ
ッシングを行なうようになっている。上記球面軸受５ｂ
は、研磨の際に、上方から加圧軸４ｃが嵌入することに
より、下方に向かって押圧されるようになっている。

【０００７】上記研磨砥粒供給部６は、例えばスラリー
状の研磨砥粒が貯蔵されるタンク６ａから、ポンプ６ｂ
により、供給パイプ６ｃを介して、研磨砥粒８を研磨パ
ッド３の上面中心付近に圧送するように、構成されてい
る。

【０００８】このような構成の半導体基板の研磨装置１
によれば、先づ第一のプレッシャープレート４が半導体
基板の供給部に移動して、その保持部４ａが半導体基板
７を保持した後、再び定盤２上の図示位置（待機位置）
に戻る。ここで、第二のプレッシャープレート５が下降
して、その電着ドレッサー５ａが研磨パッド３の表面に
当接すると共に、定盤２が回転駆動される。これによっ
て、定盤２上の研磨パッド３のドレッシングが行なわる
ことになる。その後、第二のプレッシャープレート５が
上昇して、図示の待機位置に移動される。

【０００９】次に、第一のプレッシャープレート４が下
降して、保持部４ａに保持された半導体基板７を、研磨
パッド３の表面に押圧する。そして、定盤２が回転駆動
されると共に、研磨砥粒供給部６によって、研磨パッド
３の上面中心付近に、研磨砥粒８が供給される。これに
より、回転駆動される定盤２及び研磨パッド３と半導体
基板７との間の相対運動と研磨砥粒の存在によって、半
導体基板７の下面が研磨されることになる。

【００１０】その後、第一のプレッシャープレート４が
上昇して待機位置に移動し、さらに半導体基板の排出部
に移動して、半導体基板７を解放する。続いて、第一の
プレッシャープレート４は、新しい半導体基板を保持す
るために、半導体基板の供給部に移動する。以上の動作
を繰り返すことによって、順次に半導体基板の研磨が行
なわれるようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな研磨装置１においては、二つのプレッシャープレー
ト４，５が設けられており、研磨時には、ドレッシング
用の第二のプレッシャープレート５が待機位置にあり、
またドレッシング時には、研磨用の第一のプレッシャー
プレート４が待機位置にある。このため、部品点数が多
くなると共に、これら二つのプレッシャープレート４，
５が占有するスペースが大きくなってしまうという問題
があった。特に、半導体基板７の大口径化に伴って、研
磨装置１全体が大型化してしまい、研磨装置１の設置ス
ペースが大きくなるという問題もある。さらに、各プレ
ッシャープレート４，５に関して、それぞれ駆動機構及
び加圧機構が必要となり、装置全体が複雑化して、コス
トが高くなってしまうという問題があった。

【００１２】本発明は、以上の点に鑑み、装置を小型化
できると共に、より短時間で研磨作業が行われるように
した、半導体基板の研磨装置及び研磨方法そして半導体
製造装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、回転駆動される研磨パッドと、研磨パッドの上方
にて、上下動可能に支持され、且つ半導体基板の供給部
及び排出部に移動可能であると共に、下面に半導体基板
を保持するための保持部を備えた押圧手段と、研磨パッ
ドの上面に研磨砥粒を供給する研磨砥粒供給部と、を含
んでいる、半導体基板の研磨装置であって、前記押圧手
段の下面の周縁に沿って、ドレッサー部が設けられてい
る、半導体基板の研磨装置により、達成される。

【００１４】また、上記目的は、本発明によれば、回転
駆動される研磨パッドに対して、押圧手段により保持し
た半導体基板の下面を当接すると共に、研磨パッド上に
研磨砥粒を供給することにより、この半導体基板の下面
を研磨するようにした、半導体基板の研磨方法であっ
て、前記押圧手段の下面の周縁に上下動可能に配設され
たドレッサー部により、前記研磨パッドのドレッシング
を行なうようにした、半導体基板の研磨方法により、達
成される。

【００１５】さらに、上記目的は、本発明によれば、半
導体基板の表面を研磨部によって研磨すると共に、この
半導体基板に対して各種処理を行なうことにより、半導
体装置を製造するようにした、半導体製造装置であっ
て、前記研磨部が、回転駆動される研磨パッドと、研磨
パッドの上方にて、上下動可能に支持され、且つ半導体
基板の供給部及び排出部に移動可能であると共に、下面
に半導体基板を保持するための保持部を備えた押圧手段
と、研磨パッドの上面に研磨砥粒を供給する研磨砥粒供
給部と、を含んでおり、前記押圧手段の下面の周縁に沿
って、ドレッサー部が設けられている、半導体製造装置
により、達成される。

【００１６】上記構成によれば、押圧手段の保持部によ
って、半導体基板を保持して、回転駆動される研磨パッ
ドに押圧すると共に、研磨砥粒供給部により研磨砥粒を
研磨パッドの上面中心付近に供給することによって、半
導体基板の下面が研磨されることになる。さらに、同一
の押圧手段の下面周縁に沿って設けられたドレッサー部
を、回転駆動される研磨パッドに押圧することにより、
この研磨パッドのドレッシングが行われる。

【００１７】上記ドレッサー部が、押圧手段の保持部に
保持された半導体基板の下面に対して、下方に突出した
作業位置と上方に退避した待機位置との間で上下動可能
に支持されている場合には、ドレッサー部が下方に突出
した作業位置にあるとき、ドレッサー部が研磨パッドの
表面に当接することになり、研磨パッドのドレッシング
が行なわれると共に、ドレッサー部が待機位置にあると
き、半導体基板の下面が研磨パッドの表面に当接して、
半導体基板の研磨が行なわれる。従って、ドレッサー部
の上下動によって、半導体基板の研磨と研磨パッドのド
レッシングが選択的に交互に行われることになる。

【００１８】上記ドレッサー部が、押圧手段の保持部に
保持された半導体基板の下面に対して、半導体基板の下
面の研磨と研磨パッドのドレッシングが同時に行われる
ように、位置調整されている場合には、ドレッサー部の
上下位置の適宜の調整によって、半導体基板の研磨と研
磨パッドのドレッシングが同時に行われることになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図４を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００２０】図１及び図２は、本発明を適用した半導体
基板の研磨装置の一実施形態の構成を示している。図１
において、研磨装置１０は、半導体製造装置に組み込ま
れた研磨装置であって、平坦な円形の上面を有する定盤
１１と、定盤１１の上面に備えられた研磨パッド１２
と、定盤１１の上面に対向して上下動可能に配設された
押圧手段としてのプレッシャープレート１３と、研磨パ
ッド１２の中心付近に研磨砥粒を供給する研磨砥粒供給
部１４と、を含んでいる。

【００２１】上記定盤１１は、垂直な回転軸１１ａの周
りに回動可能に支持され且つモータ等の駆動手段Ｍによ
って矢印Ａで示すように回転駆動されるようになってい
る。上記研磨パッド１２は、その表面に対して後述する
ように押圧される半導体基板の表面を研磨するようにな
っている。

【００２２】上記押圧手段は、この実施形態では平板状
のプレッシャープレートとして構成されている。しかし
ながら、後述するように下面に半導体基板を保持し、か
つその周縁にドレッサー部を備えた部材と、下方に押圧
力を付与する部材を兼ねる構成であればこれ以外の構造
のものでもよい。この押圧手段としてのプレッシャープ
レート１３は、図５に示した従来の研磨装置１における
第一のプレッシャープレート４とほぼ同様の構成であ
り、図２に詳細に示すように、その円形状の下面に、研
磨すべき半導体基板１５を保持するための保持部１３ａ
を備えていると共に、その上面中央付近に、球面軸受１
３ｂを備えている。

【００２３】ここで、上記保持部１３ａは、例えば真空
吸着手段としての吸着手段等によって、半導体基板１５
を吸着保持できるように構成されている。上記球面軸受
１３ｂは、研磨の際に、上方から加圧軸１３ｃが嵌入す
ることにより、下方に向かって押圧されるようになって
いる。さらに、このプレッシャープレート１３は、図示
しない駆動手段によって、図３に関連して説明するよう
に、半導体基板の供給部及び排出部に移動されるように
なっている。

【００２４】上記研磨砥粒供給部１４は、例えばスラリ
ー状の研磨砥粒が貯蔵されるタンク１４ａから、ポンプ
１４ｂにより、供給パイプ１４ｃを介して、研磨砥粒１
６を研磨パッド１２の上面中心付近に圧送するように、
構成されている。

【００２５】ここで、図２に詳細に示すように、プレッ
シャープレート１３は、さらに、その下面の周縁に沿っ
て、環状のドレッサー部１７を備えている。ここで、上
記ドレッサー１７は、その下面に例えばダイアモンド粒
１７ａを電着することにより、電着ドレッサー部として
構成されており、前記定盤１１の上面に備えられた研磨
パッド１２の表面に対して当接することにより、研磨パ
ッド１２のドレッシングを行なうようになっている。

【００２６】そして、上記ドレッサー部１７は、駆動手
段１８により、プレッシャープレート１３に対して上下
方向に駆動されるようになっている。この駆動手段１８
は、例えばパルスモータ及び精密送りネジの組合せによ
って構成されていると共に、環状のドレッサー部１７に
対して、等角度間隔に複数個設けられており、ドレッサ
ー部１７が円周方向に関してバランスよく上下動される
ようになっている。そして、駆動手段１８によって、ド
レッサー部１７は、図１及び図２に示すように下方に突
出した作業位置と、図４に示すように上方に退避した待
機位置との間を移動するようになっている。ここで、上
記作業位置は、例えばプレッシャープレート１３の保持
部１３ａに保持された半導体基板１５の下面から５ｍｍ
程度下方の位置に選定される。

【００２７】本実施形態による研磨装置１０は、以上の
ように構成されており、半導体基板の研磨を行なう場
合、以下のようにして行なわれる。即ち、先づ、プレッ
シャープレート１３が、図３に示す半導体基板の供給部
１９に移動して、その保持部１３ａが供給部１９内の半
導体基板１５を保持した後、定盤１１上の待機位置に戻
る。ここで、プレッシャープレート１３が下降すると共
に、そのドレッサー部１７が駆動手段１８により作業位
置まで下降される。これにより、ドレッサー部１７が研
磨パッド１２の上面に当接すると共に、定盤１１が回転
駆動される。かくして、定盤１１上の研磨パッド１２の
ドレッシングが行なわる。その後、ドレッサー部１７が
上昇して、待機位置に移動されると共に、プレッシャー
プレート１３がさらに下降して、保持部１３ａに保持さ
れた半導体基板１５を、研磨パッド１２の表面に押圧す
る。そして、定盤１１が回転駆動されると共に、研磨砥
粒供給部１４によって、研磨パッド１２の上面中心付近
に、研磨砥粒１６が供給される。これにより、回転駆動
される定盤１１及び研磨パッド１２と半導体基板１５と
の間の相対運動と研磨砥粒の存在によって、半導体基板
１５の下面が研磨されることになる。

【００２８】その後、プレッシャープレート１３が上昇
して待機位置に移動し、図３に示す半導体基板の排出部
２０に移動して、研磨済みの半導体基板１５を解放す
る。続いて、プレッシャープレート１３は、新しい半導
体基板１５を保持するために、半導体基板の供給部１９
に移動する。以上の動作を繰り返すことによって、順次
に半導体基板の研磨が行なわれるようになっている。
尚、半導体基板の排出部２０に移動された研磨済みの半
導体基板は、例えば図３に示すように、さらに洗浄さ
れ、通常の半導体装置の製造工程を介して、半導体装置
に仕上げられるようになっている。

【００２９】ここで、上記研磨装置１０においては、上
記プレッシャープレート１３が保持部１３ａ及びドレッ
サー部１７を備えることにより、一つのプレッシャープ
レートが研磨用及びドレッシング用として使用される。
従って、研磨装置１０全体が小型に構成されることにな
り、部品コスト及び組立コストが低減されると共に、省
スペース化が可能となる。また、研磨の際にはドレッサ
ー部１７がプレッシャープレート１３に対して上方に移
動するだけで、研磨が行われることから、ドレッシング
から研磨への切換え時間が短縮されることになる。

【００３０】尚、上述した実施形態においては、半導体
基板１５の研磨と研磨パッド１２のドレッシングは、ド
レッサー部１７のプレッシャープレート１３に対する上
下動によって、選択的に交互に行なわれるようになって
いるが、プレッシャープレート１３の保持部１３ａによ
り保持された半導体基板１５の下面位置と、この下面位
置に対するドレッサー部１７の突出量が適宜に調整され
ることにより、プレッシャープレート１３の研磨パッド
１２に対する押圧によって、半導体基板１５の下面の研
磨及び研磨パッド１２の上面のドレッシングが同時に行
われるようにしてもよい。この場合、半導体基板１５の
研磨に要する時間がより一層短縮されることになる。

【００３１】また、上述した実施形態においては、ドレ
ッサー部１７を上下動するための駆動手段１８は、例え
ばパルスモータと精密送りネジとの組合せによって構成
されているが、これに限らず、エアシリンダ等の他の駆
動手段が使用されてもよいことは明らかである。

【００３２】さらに、上述した実施形態においては、プ
レッシャープレート１３の保持部１３ａは、半導体基板
１５を吸着保持するようになっているが、これに限ら
ず、他の保持手段、例えばバッキングパッド方式，真空
吸着方式あるいは接着方式等の保持手段が使用される。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、装
置を小型化できると共に、より短時間で研磨作業が行わ
れるようにした、半導体基板の研磨装置及び研磨方法そ
して半導体製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体基板の研磨装置の一実施形
態の研磨状態を示す概略断面図である。

【図２】図１の半導体基板の研磨装置におけるプレッシ
ャープレートの構成を示す断面図である。

【図３】図１の半導体基板の研磨装置の全体構成を示す
ブロック図である。

【図４】図１の半導体基板の研磨装置による研磨状態を
示す概略断面図である。

【図５】従来の半導体基板の研磨装置の一例による研磨
状態を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１０・・・半導体基板の研磨装置、１１・・・定盤、１
２・・・研磨パッド、１３・・・プレッシャープレー
ト、１３ａ・・・保持部、１４・・・研磨砥粒供給部、
１５・・・半導体基板、１６・・・研磨砥粒、１７・・
・ドレッサー部、１８・・・駆動手段、１９・・・半導
体基板の供給部、２０・・・半導体基板の排出部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される研磨パッドと、 研磨パッドの上方にて、上下動可能に支持され、且つ半
   導体基板の供給部及び排出部に移動可能であると共に、
   下面に半導体基板を保持するための保持部を備えた押圧
   手段と、 研磨パッドの上面に研磨砥粒を供給する研磨砥粒供給部
   と、を含んでいる、半導体基板の研磨装置であって、 前記押圧手段の下面の周縁に沿って、ドレッサー部が設
   けられていることを特徴とする半導体基板の研磨装置。
2. 【請求項２】 前記ドレッサー部が、押圧手段の保持部
   に保持された半導体基板の下面に対して、下方に突出し
   た作業位置と上方に退避した待機位置との間で上下動可
   能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の
   半導体基板の研磨装置。
3. 【請求項３】 前記ドレッサー部が、押圧手段の保持部
   に保持された半導体基板の下面に対して、半導体基板の
   下面の研磨と研磨パッドのドレッシングが同時に行われ
   るように、位置調整されていることを特徴とする、請求
   項１に記載の半導体基板の研磨装置。
4. 【請求項４】 回転駆動される研磨パッドに対して、押
   圧手段により保持した半導体基板の下面を当接すると共
   に、研磨パッド上に研磨砥粒を供給することにより、こ
   の半導体基板の下面を研磨するようにした、半導体基板
   の研磨方法であって、 前記押圧手段の下面の周縁に上下動可能に配設されたド
   レッサー部により、前記研磨パッドのドレッシングを行
   なうようにしたことを特徴とする、半導体基板の研磨方
   法。
5. 【請求項５】 前記ドレッサー部による研磨パッドのド
   レッシングが、前記ドレッサー部の上下動により、半導
   体基板の研磨と交互に行なわれることを特徴とする、請
   求項４に記載の半導体基板の研磨方法。
6. 【請求項６】 前記ドレッサー部による研磨パッドのド
   レッシングが、前記ドレッサー部の上下位置調整によ
   り、半導体基板の研磨と同時に行なわれることを特徴と
   する、請求項４に記載の半導体基板の研磨方法。
7. 【請求項７】 半導体基板の表面を研磨部によって研磨
   すると共に、この半導体基板に対して所定の処理を行な
   うことにより、半導体装置を製造するようにした、半導
   体製造装置であって、 前記研磨部が、回転駆動される研磨パッドと、研磨パッ
   ドの上方にて、上下動可能に支持され、且つ半導体基板
   の供給部及び排出部に移動可能であると共に、下面に半
   導体基板を保持するための保持部を備えた押圧手段と、
   研磨パッドの上面に研磨砥粒を供給する研磨砥粒供給部
   とを含んでおり、 前記押圧手段の下面の周縁に沿って、ドレッサー部が設
   けられていることを特徴とする、半導体製造装置。