JPH1148127A - 研磨装置における研磨プレートの加圧方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ワークに残留する複雑な形状の厚みのバラツキ
に対処でき、且つ、研磨装置のイニシャルコストを画期
的に低減させ、加えて、ワークの厚さが変わってもコン
トロールリングを取り替えること無く作業を継続でき、
ワークの研磨コストを大幅にダウンさせると共に、作業
性を向上させる。 【構成】研磨プレートと、ベースプレートと、ベースプ
レートに穿設した流体注入孔と、研磨されるワークと、
ワークに周設させたコントロールリングとを具備した研
磨装置を用いて、ベースプレートとワークとの間に流体
を加圧注入した流体層を形成すると共に、コントロール
リングを加圧手段で加圧調整させることによって、コン
トロールリングの頂面により研磨プレートを下方より押
圧調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、超ＬＳＩ等の
製造工程で基板と成る半導体ウエハであるワークを研磨
する研磨装置における研磨プレートの加圧方法に関する
ものであり、更に詳細には、研磨装置のベースプレート
によって保持させたワークの研磨面を超高精度の平坦面
に仕上げる研磨装置の加圧方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】特に、本発明に係るこの種のワークである
半導体ウエハのデバイスは、高密度化、高集積化に伴っ
て、６４メガバイト以上の超ＬＳＩ（ＵＬＳＩ）の生産
が必要と成ってきており、更に、近年では２５６メガバ
イト或いは１ギガバイト等の超ＬＳＩの開発も着手され
ている。

【０００３】これ等の半導体デバイスの表面には配線層
（メタル膜）や絶縁膜（酸化膜等）或いはポリシリコン
膜（半導体膜）が多層膜として形成されるものであり、
つまり、ＬＳＩが一階建てに対して超ＬＳＩは二階建
て、三階建てに相当する構造となっている。

【０００４】そして、超ＬＳＩ等の製造工程には多層膜
の各膜層を平坦化させるために超高精度の平坦面の研磨
技術は不可欠な技術と成るものである。

【０００５】一般的にポリッシュされた半導体ウエハは
完全にフラットなものと勘違いされており、ミクロ的な
観点から見ると、厚みにおいて１乃至２ミクロン程度の
面粗さが残留しており、残留する厚みのバラツキが単純
な、例えば、単なる一定方向へ傾斜したテーパー面のみ
であれば、ユニバーサルジョイントを組み込んだ研磨プ
レートを傾斜させることによって対処できるものの、複
雑な形状の厚みのバラツキ、例えば、中高、中低、或い
は、凹凸等の厚みのバラツキは対処できていないのが実
情である。

【０００６】又、複数種類のワークを研磨する場合、そ
の都度夫々のワークの厚さに合わせてコントロールリン
グを取り替えており作業性に課題を有していた。

【０００７】更に、超高精度の平坦面の研磨技術は多数
の研磨方法が開発され、実際にその中の幾つかは実用化
に向けて試行が繰り返されているが夫々に課題を有して
おり、近未来において最も多くの開発努力が必要とされ
る分野である。

【０００８】

【解決しようとする課題】然し乍、これ等の超高精度の
研磨機能を搭載した従来の研磨装置は、研磨装置そのも
ののイニシャルコストが高価なものと成っており、従っ
て、超ＬＳＩの１枚当たりの研磨コストが高くなり、一
般化されていない実情であり、加えて、技術的にも課題
が多く、本来目的とする作業性と残留する複雑な形状の
厚みのバラツキを解消する超高精度の平坦化は達成され
ていない実情で有り、特に、超ＬＳＩのメーカーはこの
複雑な形状の厚みのバラツキの解決と共に超ＬＳＩの１
枚当たりの研磨コストを極限まで低減させることが急務
としている実情にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨装置におけ
る研磨プレートの加圧方法は、一方の回転軸に軸着され
た研磨プレートと、他方の回転軸に軸着されたベースプ
レートと、ベースプレートに穿設した流体注入孔と、研
磨プレートとベースプレートとの間で研磨されるワーク
と、ワークを内抱するように周設させたコントロールリ
ングとを具備した研磨装置を用いて、ベースプレートと
ワークとの間に液体注入孔より流体を加圧注入した流体
層を形成すると共に、コントロールリングを加圧手段で
加圧調整させることによって、コントロールリングの頂
面により研磨プレートを下方より押圧調整するものであ
る。

【００１０】従って、本発明の目的は、ワークである半
導体ウエハに残留する複雑な形状の厚みのバラツキに対
処でき、且つ、超ＬＳＩを製造する過程の研磨装置のイ
ニシャルコストを画期的に低減させ、加えて、ワークの
厚さが変わってもコントロールリングを取り替えること
無く作業を継続でき、超ＬＳＩの１枚当たりの研磨コス
トを大幅にダウンさせると共に、作業性を向上させるこ
とを目的とするものである。

【００１１】

【発明の作用】本発明は、コントロールリングを加圧手
段で加圧調整させて、コントロールリングの頂面により
研磨プレートを下方より押圧調整すると共に、ベースプ
レートに穿設した流体注入孔より流体を加圧注入して流
体層を形成したことにより、ワークにダメージが残留す
るような無理な研磨を防止し、ワークの縁だれを防止
し、スラッジの流入を制御すると共に、厚さの相違する
ワークにも対応できるものである。

【００１２】

【実施例】次いで、本発明の研磨装置における研磨プレ
ートの加圧方法を実施例の図面によって説明する。

【００１３】図１は本発明の研磨装置における研磨プレ
ートの加圧方法の実施例に用いる研磨装置の要部説明図
である。

【００１４】本発明は、例えば、超ＬＳＩ等の製造工程
で基板と成る半導体ウエハであるワークＷを研磨する研
磨装置における研磨プレート１の加圧方法に関するもの
であり、更に詳細には、研磨装置のベースプレート２に
よって保持させたワークＷの研磨面Ｗａを超高精度の平
坦面に仕上げる研磨プレート１の加圧方法に関するもの
であり、一方の回転軸に軸着された研磨プレート１と、
他方の回転軸に軸着されたベースプレート２と、該ベー
スプレート２に穿設した流体注入孔２ａと、前記研磨プ
レート１と前記ベースプレート２との間で研磨されるワ
ークＷと、該ワークＷを内抱するように周設させたコン
トロールリング３とを具備した研磨装置を用いて、前記
ベースプレート２の表面とワークＷの非研磨面Ｗｂと間
に前記流体注入孔２ａより流体を加圧注入した流体層４
を形成すると共に、該コントロールリング３を加圧手段
で加圧調整させることによって、該コントロールリング
３の頂面により前記研磨プレート１を下方より押圧調整
するものである。

【００１５】本発明に用いる研磨装置とは、ポリシング
クロスを張設したポリシングマシン或いはラッピングマ
シンであり、ワークＷとは主としてシリコン結晶体であ
るＬＳＩ、超ＬＳＩ等の基板と成る半導体ウエハであっ
て、該ワークＷである半導体ウエハへは予め両面、又
は、片面へ研磨加工を施しているものである。

【００１６】そして、前記ワークＷの片面へは写真蝕刻
法、エピタキシャル成長法、アルミ蒸着法等の手段によ
って、絶縁膜、配線層、ポリシリコン膜等を形成してい
るものであり、更に、超ＬＳＩではこれ等の工程を繰り
返して積層するものであるが、各層を形成するにあた
り、超高精度の平坦面が要求されるものである。

【００１７】即ち、本発明の加圧方法に用いる研磨装置
は、図面に図示の如く、研磨プレート１へ織布、不織
布、天然又は人工の皮革等のポリシングクロスを張着さ
せると共に、一方の駆動源（図示しない）により回転さ
れる回転軸に軸着されて回転するものであり、研磨プレ
ート１とベースプレート２とを対峙させ、該ベースプレ
ート２はアルミナセラミックで形成されているものであ
り、他方の駆動源（図示しない）により回転される回転
軸に軸着されているものであり、ワークＷは研磨プレー
ト１とベースプレート２との間に挟持されて研磨される
ものである。

【００１８】そして、ベースプレート２には貫通した流
体注入孔２ａを穿設しており、該流体注入孔２ａにはポ
ンプ等（図示せず）の流体加圧注入用の駆動源と接続さ
れており、流体注入孔２ａより純水等の流体を加圧注入
することによっって、ワークＷである半導体ウエハの非
研磨面Ｗｂとベースプレート２の表面との間に流体層を
形成させて、研磨プレート１に張着させたポリシングク
ロスによってワークＷの絶縁膜等の研磨面Ｗａを研磨す
るものである。

【００１９】つまり、ベースプレート２の表面とワーク
Ｗの非研磨面Ｗｂとコントロールリング３の内周面とに
囲まれたスペースに純水等の流体の流体層４を形成して
いるものである。

【００２０】そして、前記ワークＷの外方にはワークＷ
を内抱するようにコントロールリング３を周設させたも
のであるが、該コントロールリング３はベースプレート
２の上面に位置させても、ベースプレート２の外周方に
位置させても構わないものであり、要は、ベースプレー
ト２に乗載されて研磨される全てのワークＷがコントロ
ールリング３の内周側へ位置する状態であり、該コント
ロールリング３は例えば、ガラスエポキシ樹脂等の合成
樹脂等で形成しているものである。

【００２１】本発明の加圧手段（図示しない）はコント
ロールリング３に接続された油或いは空気等の圧力供給
源より圧力を得て、油圧又は空気圧によってコントロー
ルリング３を加圧調整するものであり、該コントロール
リング３を上下方向に微動させてコントロールリング３
の頂面で研磨プレート１の下面を上方に押圧調整するも
のであり、つまり、研磨プレート１の下面とワークＷの
研磨面Ｗａとの押圧力を調整可能としたものである。

【００２２】そして、加圧注入された流体層４の表面張
力によって浮遊状態となりワークＷは絶えず研磨プレー
ト１のポリシングクロスへ無理なく押圧されており、こ
の状態で研磨することによって、ワークＷに残留する複
雑形状の凹凸等の厚みのバラツキをワークＷにダメージ
が残留すること無く研磨されるものである。

【００２３】更に、前記コントロールリング３を加圧調
整して、コントロールリング３の頂面で研磨プレート１
の下面を押圧調整することと、流体層４により、ワーク
Ｗの厚みが変わってもコントロールリング３を取り替え
ること無く作業を継続でき、更に、研磨の際のワークＷ
の縁だれが防止できると共に、研磨中のワークＷの上面
へのスラッジの流入を制御できるものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明の研磨プレートの加圧方法は、前
述の構成から成り、ワークの周域のコントロールリング
を加圧調整することと、ベースプレートの表面とワーク
の非研磨面と間に前記流体注入孔より流体を加圧注入し
た流体層を形成したことにより、ワークにダメージが残
ること無く研磨され、更に、ワークの厚さの変動にもコ
ントロールリングを取り替える必要が無く、更に、縁だ
れを防止すると共に、スラッジの流入を制御できるもの
であり、加えて、ワークの厚みのバラツキがあっても流
体層で吸収させることにより、研磨装置のイニシャルコ
ストを一気に低減することができ、従って、超ＬＳＩの
１枚当たりの研磨コストの低減を図れるものであり、そ
の貢献性は計り知れないものがあり、極めて有意義な効
果を奏する発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の研磨装置における研磨プレート
の加圧方法の実施例に用いる研磨装置の要部説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｗ ワーク Ｗａ 研磨面 Ｗｂ 非研磨面 １ 研磨プレート ２ ベースプレート ２ａ 流体注入孔 ３ コントロールリング ４ 流体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の回転軸に軸着された研磨プレート
   と、他方の回転軸に軸着されベースプレートと、該ベー
   スプレートに穿設した流体注入孔と、前記研磨プレート
   と前記ベースプレートとの間で研磨されるワークと、該
   ワークを内抱するように周設させたコントロールリング
   とを具備した研磨装置を用いて、前記ベースプレートの
   表面とワークの非研磨面と間に前記流体注入孔より流体
   を加圧注入した流体層を形成すると共に、前記コントロ
   ールリングを加圧手段で加圧調整させることによって、
   該コントロールリングの頂面により前記研磨プレートを
   下方より押圧調整することを特徴とする研磨装置におけ
   る研磨プレートの加圧方法。