JPS5981057A - 両面研磨装置 - Google Patents

両面研磨装置

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JPS5981057A
JPS5981057A JP57190841A JP19084182A JPS5981057A JP S5981057 A JPS5981057 A JP S5981057A JP 57190841 A JP57190841 A JP 57190841A JP 19084182 A JP19084182 A JP 19084182A JP S5981057 A JPS5981057 A JP S5981057A
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JP
Japan
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carrier
wafer
liquid
abrasive
hole
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JP57190841A
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Kiyoshi Akamatsu
潔 赤松
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明tJ1両而研面FF装置I/C開する。l庁に、
きわめC薄いウェハを被加工物として、これを研磨する
のに好適に用い得る両面jJF時装置に関する。
〔従来技術〕
従来よル例えばSlやG 、G、CJ等のきわめて薄い
ウェハは、高密度化・高N度化のために両面研磨が行わ
れている。従来のこの種の両面研磨装置け、きわめて薄
いウニ/為の両面同時研磨を達成するため、第1図に示
す様FCP!いウニ/S1(例えば板厚500μm)よ
ルもさらI/c薄いキャリア2を用い、このキャリア2
Fc第4図の如く設けた空孔部10iC該ウエノ・1を
適合させて保持し、ウエノ・10両面はボリッシャとし
ての弾性体不織布5に接触させつつ、キャリア2を加工
定盤3.4上で遊星運動させて研磨を行っている。キャ
リア2の遊星運動は、キャリア2の外周VC設けた歯を
センターギア6とインターナルギア7とに噛合させる仁
とによって、両ギア6.7間て回転させること忙よシ達
成する。
ところが上記の如く研磨されるべきウエノ11もこれを
保持するキャリア2もとも忙きわめて薄いものであるた
め、従来技術では研磨妃際してウニ/%”lが割れたヤ
キャリア2が破撰してしまうなどの虞があるものであっ
た。
この問題につき、第2図を参照して説明すると次の通)
である。第2図はウエノ11とキャリア2とが上定盤3
.下定盤4にそれぞれ接着固定された不織布5に接触し
て、研磨を行って込る状態を拡大して示したものである
。上定盤5Fcよルウエバ1とキャリア2とに加圧する
と、上下定盤3゜4に接着されている弾性不織布5け、
第2図の如くウェハ1とキャリア2との接触部で1弾性
変形する。この弾性不織布5の弾性変形MK、対応して
ウェハ1とキャリア2は摩擦力を受ける。この場合、キ
ャリア2はギヤリア2自体にかかる摩擦力と、キャリア
2が保持するウェハにかかる摩擦力との双方の摩擦抵抗
力を受けること忙なる。即ちキャリア2は、ウェハ1を
定盤上を遊星運動させる時、ギヤリア2自体が上下定盤
3,4から受ける摩擦抵抗力に加えて、ウェハ1を研磨
するために該ウェハ1が受ける研磨圧による摩擦抵抗力
をも受りる。キャリア2はウェハ1を保持するものだか
らである。ウェハ1を能率良く研磨するためには研磨圧
力を上昇させる必要があるが、一方研磨圧力を上昇させ
るとキャリア2への負荷が大きくなル、上述の様にキャ
リア2は二重に摩擦抵抗力を受りているが故にキーYリ
ア2がその負荷に耐見られず、結局キャリア2が破損す
る場合がある。
このよう忙キャリア2が破損すると、ウェハ1はキャリ
ア2の空孔部10から飛び出し、過負荷を受けて破損す
るとbう現象が生じる。
一方つエバ1についても、研磨圧力の小さい時は該ウェ
ハ1に対する研磨能率は低く、しかし研磨圧力を大きく
するとウェハ1が負荷に耐えられず釦破損する場合があ
る。
上従した如く、従来の両面研磨装置は、片面研磨装置に
比して高い寸法精度を得られるという利点を有するが、
結局安定した加工条件が得られず、製品の歩留)が悪い
とbう問題を残している。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、きわめて薄bウェハであってもその両
面を同時に研磨加工する場合FCおいて安定した加工状
態を実現でき、従ってウェハの破損もキャリアの破損も
生じることがなく、また安定した研磨状態を実現するこ
とできわめて表面精度の良い研磨を達成できる両面研磨
装置を提供することにある。また合せて、研磨剤の必要
量を低減できる構成忙することをも目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成すべく、本発明の両面研磨装置は、その
キャリア釦ウェハ保持用の空孔部の他に少なくとも1つ
の孔部を設け、かつこの孔部は研磨剤を保持できるよう
に構成する。
このような構成をとれば、キャリアは形成した孔部の分
だけ接触面積が小さくなり、従って受ける摩擦抵抗も減
少する。従ってキャリアが受ける負荷は小さくなシ、そ
の破損の可能性は十分低減される。また孔部は研磨剤を
保持する結果、ここからの研磨剤により、ウニ/S及び
キャリアと研磨部利との間で均一な研磨剤液層が形成さ
れ、キャリアの振動等もここで吸収され、キャリア及び
ウェハの破損の可能性が、H<低減される。かつ、孔部
の研磨剤保持機能により、必要とされる研磨剤の量も少
なくてすむようになる。
本発明は、以下の知見に基づいて達成されたものである
。即ち、ウェハがキャリアから飛び出して破損する原因
として、次の2事項が考えられる。
MIFi、キャリア2をセンターギア6とインターナル
ギア7等で遊星運動させると、ギヤリア2に作用する摩
擦抵抗力は歯車のかみ合せ部分VC集中するので、結局
キャリア2の歯山は歯厚が薄いためにせん断破壊[、キ
ャリア2が破損してウェハな保持できなくなる場合であ
る。
第2は、ウェハ1やキャリア2の振動による場合である
。つ*J、′ウェハ1と上下定盤3,4との接触や、キ
ャリア2と上下定盤3,4との接触状態は、介在する研
磨剤の液層の状態で異なる。
また研磨剤の液層の膜厚は、上定盤3内の研磨剤注入口
8から滴下して定盤の回転に伴う遠心力により外周へは
じき飛ばされる液の軌跡によって異なる。ゆえに、レエ
ハ1とキャリア2上の研磨剤の艇庫が異な少、各部分の
摩擦抵抗力が異なること釦なる。このためウェハ1とキ
ャリア2は上下定盤3,4から不均一な摩擦抵抗力ある
いけ吸着力を受け、結果としてウェハ1とキャリア2は
上下定盤3.4の間を上下動して振動する。従ってこの
ような振動によシ、ウェハltキャリア2の突孔部10
から飛び出して破損する場合が出て来る。
実際によく起こ9得ることは、ウェハ1が不織布51C
@着され、この吸着力はかなシ大きいためウェハ1が不
織布5に吸引されて両者1,5の間に研磨剤液がなくな
る状態が生じ、このような液切れのため建不均−状態が
発生して、ウェハNC振動が生ずる場合である。キャリ
ア2はウェハ1よシ薄いので、ギヤリア2と不織布5と
の間には常に研磨剤液層が存在することが期待されるが
、実際にはキーYリア2とウェハ1との厚みの差は極め
て僅かであるので、キャリア2と不織布5との間でもこ
のような液切れが起こることもあり、これがキャリア2
1C振動をもたらすことになる。
以上よル、キャリア2に過負荷を加えないためには、第
1にキャリア2が受ける摩擦抵抗を減少させればよく、
第2にウェハ1やキャリア2が不均一な吸着力や摩擦力
を受けることを防市すべく、ウェハ1やキャリア2と不
織布5との間釦常如研磨剤液を保持して液切れを防ぐと
共に、該研磨剤の液層を均一化することが要せられるこ
とがわかる。
これを検討すると、キャリア2が上下定盤3゜4から受
ける摩擦抵抗はキャリア2と上下定盤3゜4との接触面
積に比例するから、第1に、該接触面積を小さくして摩
擦抵抗を減少させるとbうことがある。次に一層2に、
ウェハ1及びキャリア2と上下定盤3.4(不織布5)
の間に常に研磨剤液が存在するようにし、かつそれを均
一な研磨剤の液層に形成させるということがある。
本発明者は鋭意研究の結果、この第1.第2を同時に満
たす技術として、ウエノ・保持用の空孔部以外の孔部を
キャリアに1つ以上設け、かつこの孔部は研磨剤を保持
し得る構成とすることに到達したものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。この
例は第3図に示す如く本発明を薄板円板状の被加工物の
両面同時研磨装置に具体化し念ものである。
被加工物であるウェハ1はキャリア2の空孔部10に適
合して、保持されている。キャリア2けこのウェハ保持
用を孔部10の#牙か、孔部11を有している。孔部1
1は少なくとも1個開設すればよいものであるが、本例
で/I′im5図に示す如く数個形成しである。この孔
部11はここに研磨剤の液12を保持できるものである
次に本実施例の構成を一層詳細IC述べると共に、その
作用につき説明する。
ウェハ1は上定盤3と下定盤4のそれぞれに接着された
弾性体の不織布5にはさまれてbる。この不織布5がこ
の場合ボリッシャの役割を果たす。
その他適宜の部材をボリッシャとして用することができ
る。キャリア2は内周のセンタギア6と外周のインター
ナルギア70両歯車6,7間に保持されている。下定盤
4の下方に駆動軸9があり、これは上定盤3.下定盤4
.センタギア6、インターナルギア7を独立に正逆方向
に無段変速で回転させる役割を果たす。上定盤3には、
遊離砥粒を含む研磨剤を通過させる注入口8が形成され
ている。
次建加工手胴に従h、本実施例の動作を説明する。
ウェハ1は、センタギア6とインターナルギア7との間
を遊星歯車運動するキャリア2に保持されながら、上定
盤3と下定盤4上の不織布5にはさまれて、遊離砥粒を
含む研磨剤液12によシ研磨される。
かかる研磨に際して、保持されたウエノ11の周辺に形
成されている孔部11は:ここに研磨剤液12を一時た
くわえて、該研磨剤液をウエノ・1とキャリア2に漸時
に供給する作用を果たす。このような孔部11からの研
磨剤液12によシ、ウェハ1と不織布5との間、及びキ
ャリア2と不織布5との間には、常忙研磨剤液12が存
在することになシ、液切れが防止される。同時に、それ
ぞれの間の研磨剤液は、均一な液N4に形成されること
になる。
上記のような構成であるから、まず第1に孔部11の開
設によシキャ、リア2が上下定盤3,4(不織布5)と
接触する接触面積が減少し、従ってキャリア2と不織布
5との摩擦抵抗は低減される。
また第2に、ウエノ・1やキャリア2と不織布5の吸着
力が上下定盤3,4間を移動して変動するために発生す
るそれぞれの振動、特に吸着に基づく液切れによって生
ずる振動や、あるいは摩擦抵抗力の変動忙基づくキャリ
ア2の振動は、上述の通シ孔部11からの供給によシウ
エノSj、キャリア2と不織布5との間に常に研磨剤液
が存在し°C液切れが生じず、更にはウエノ・1及びキ
ャリア2と不織布5との間の該研磨剤液層が孔部11か
らの研磨剤液12によっ°C均一化されるため、十分に
低減される。
以上姥より、ウエノS1はキャリア2内に安定した状態
で保時され、きわめて薄いウエノS1も破損等のトラブ
ルなく良好に能率良く両面研磨されるものである。夾際
本夾施例姥よりて、きわめて薄い、板厚500μm以下
のウエノ1も、その両面研磨による鏡面仕上げがきわめ
て安定な研磨状態において、良好な仕上げの表面形状を
もって達成された。
第6図は、本発明のキャリア2の別の一例である。第5
図の例が、ウェハ1がキャリア2の中心から偏心するよ
うに空孔部10を形成したものであるのに対し、この第
6図の例は、ウェハ1とキャリア2の中心が一致するよ
うに空孔部10を形成したものである。
ここで、研磨剤をたくわえるためのキャリア2の孔部1
1の形成に#′i、次の配慮が必要である。
まず、孔部11の面積が太きb相接触面積は小さくな夛
、摩擦抵抗も小釦なって有利である。第7図は、孔部1
1の面fjtszとキャリアの面積S。
の比S2/S、と、そのように孔部11を形成した時の
摩擦抵抗力F2 と孔部11を形成しないキャリアの摩
擦抵抗力F、の比F2/Flとの関係を表したグラフで
あるが、当然孔部11の面積が大きくなってキャリア2
の面積に近づく程、摩擦抵抗の減少率は太き”o シか
し無制限に孔部11を大きくできるわけではなく、かつ
その形成位置も配慮が必要である。キャリア2は、該キ
ャリア2の外周と空孔部10または孔部11の外周との
距離が最小の部分から破断しやすい。最も幅狭になる部
分が屑も弱すので、そこに負荷が集中し、キャリア2の
歯先部分に不均一な力が加わることにもなって、破断が
起こりやすbからである。従って、空孔部10や孔部1
1の外周とキャリア2の外周との距mを均等とし、更に
空孔部10と孔部11゜孔部11が1!J!数の場合は
孔部11回士の距離もその距離と等しくすることが望ま
しい。このようにすれば特に幅狭の部分が生じない結果
、外力は均等に加わって、破損の六やそれに伴うトラブ
ルが回避できる。
この点用5園、第6図の例は上記のことを考慮して形成
さiしてお夛、かつ図示の如く空孔部10や孔部11は
キャリア2の全面に対して均等に孔を開けて形成されて
いるのて、キャリア2の各々の歯先部分に均一な負荷が
作用するため、キャリア2の破損の可能性は確実忙防止
され、かつキャリア2の寿命も向上するものである。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明の両面研磨装置によれば、きわめて
薄いウェハを両面研磨する場合であっても、過大な摩擦
抵抗がかかることを防止でき、かつ摩擦抵抗の急激な変
動や振動の発生も防止でき、従って安定した加工状態で
研磨を達成できる。このためウェハの破損やキャリアの
破損の可能性をきわめて小さくすることができる。更に
、安定した研磨状態をつ〈シ出せるので、表面精度が非
常に高度であって、表面形状がきわめて良好なものを得
ることができる。また、孔部は研磨剤の保持機能を有す
るので、従来必要とした研磨剤所を大きく低減できると
いう経済効果がある。
なお当然のことではあるが、本発明は図示の実施例にの
み限定されるものではな−。
【図面の簡単な説明】
81図及び第2図は従来の両面研磨装置を示し、第1図
はその断面図、第2図はそのウェハ両面研磨状態におけ
る拡大断面図である。第3図は本発明の一実施例に係る
両面研磨装置の断面図である。 第4図は従来のキャリアの一例の土面図である。 第5図及び第6図は各り本発明において用い得るキーY
リアの一実施例を示す上面図である。第7図は本発明の
詳細な説明するためのグラフである。 1・・・ウエノ為、2・・・キ、Yリア、5・・・弾性
部材(不織布)、10・・・ウエノ・保持用空孔部、1
1・・・孔部、12・・・研磨剤(液)。 才 / 図 1 薦 第2 図 第3 図 第41I21 第5 図 オ61 オフ 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被加工物であるウェハをキャリアに設けた空孔部に適合
    させて保持し、該ウエノ・の両面は弾性部材忙接触させ
    、該ウェハをキャリアによシ摺動さぜ°C研磨剤を介し
    てのウェハ両面の研磨を行う両面研磨装置において、キ
    ャリア忙は前記ウエノ1保持用の空孔部の他に少なくと
    も1つの孔部を設けて、該孔部建研磨剤を保持させる構
    成としたことを特徴とする両面研磨装置。
JP57190841A 1982-11-01 1982-11-01 両面研磨装置 Pending JPS5981057A (ja)

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