JPS6234509B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は被処理体の両面から材料の一部を除去
するための装置に係り、更に具体的に云えば、半
導体ウエハの平坦な両面を研摩するための装置に
係る。 シリコン及びゲルマニウムの半導体ウエハの如
き被処理体の自由研摩については、例えば米国特
許第3691694号の明細書、及びIBM Technical
Disclosure Bulletin、第15巻、第６号、1972年11
月、第1760頁乃至第1761頁に於ける“Planetary
Free Wafer Polisher”と題する論文に於て記載
されている。 上記論文に示されている遊星型自由研摩装置に
おいては、ウエハの如き被処理体は研摩プレート
に関して一定の位置に固定されず、移動可能に支
持される。被処理体は被処理体よりも薄い厚さを
有する円板状支持体の開孔に入れられ、そして、
回転駆動される２つの研摩プレートの間に配置さ
れる。研摩プレートの対向面には、被処理体の両
面と接触するための研摩パツドが取付けられる。
支持体は複数の開孔を有し、１度に複数の被処理
体を収容することができる。支持体は研摩プレー
トの中心位置に関して遊星運動し且つそれ自体回
転運動することができるように配置される。研摩
材料のスラリが研摩パツドの表面に供給され、研
摩パツドの回転によつて被処理体が両面研摩され
る。支持体は研摩プレートの間に移動可能に設け
られているから、被処理体が研摩プレートの接触
回転作用によつて駆動力を受けると、支持体は被
処理体を開孔に収容したまま研摩プレートの中心
位置に関して遊星運動をし且つ回転運動をする。
支持体が回転移動すると、被処理体研摩の方向性
をなくして均一な研摩処理をすることができ、ま
た一層研摩効率を上げることができる。従つて、
最良の結果を得るためには、研摩プレートの接触
回転作用によつて支持体をできるだけ効果的に回
転移動させるようにすることが必要である。上記
論文に記載されている如く、研摩プレートに関す
るウエハの移動は、それらの研摩プレートを異な
る速度で回転させることにより、又は異なる摩擦
特性を有する研摩パツドを選択することにより、
達成される。従来、上部パツド及び下部パツド
は、それらのパツドとウエハの両面との間に異な
る摩擦力が生じる様に異なる表面組織を有してい
る２つの材料から選択されている。従つて、研摩
プレートの回転は、両面が研摩され得る様に、ウ
エハをパツドに関しても回転せしめる。この様な
場合に於て、製造時の異なる材料が用いられるこ
とにより各パツド毎に表面組織が異なつている場
合には問題が生じる。従つて、１組のパツドが摩
耗して新しく変換されたパツドが一見正しく選択
されたかに見える場合でも、実際にはウエハ表面
に満足な研摩作用を生ぜしめるために必要な摩擦
力に於ける相違を達成していないことがある。異
なる２つのパツド材料が異なる製造業者により製
造されている場合には、この問題は更に難しくな
る。この問題は、上部パツド及び下部パツドに同
一のパツド材料を使用することが出来、そして処
理時間を著しく短縮し又研摩スラリの流量を相当
に減少させることが出来る、本発明による装置を
用いることによつて解決され得る。 本発明は、研摩スラリを供給されている回転し
ている２つの研摩パツドを被処理体の両面に接触
させることにより該被処理体の両面を同時に研摩
するための改良された自由研摩装置を提供する。
それらのパツドの中の少くとも一方のパツドの表
面には、ウエハの両面に接触する各パツドの表面
積が相互に異なる様に、開孔パターンが設けられ
ている。 次に、本発明による装置について更に詳細に説
明する。本発明に於て有用な研摩パツドは通常、
例えばポリウレタン、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリエーテル、及びポリ塩化ビニル、並びに
それらの混合物の如き、繊維及び／若しくは合成
重合体から成る一般に市販されている軟質材料を
用いて形成されている。それらの材料は微孔通気
性を有していても有していなくてもよい。微孔通
気性を有する材料とは合成皮革の如き材料であ
り、例えばJournal of Materials Science6
（1971）、１−15に於ける“Structure and
Properties of Natural and Artificial
Leathers”と題するL.G.Hole等による論文に於
て詳細に記載されている。或る適当な研摩パツド
１１が第１図及び第２図に示されている。パツド
１１は、例えば、ポリウレタン、ポリエーテル−
ポリウレタン、ポリエステル−ポリウレタン、又
は合成ゴム・ラテツクスの材料で含浸されたポリ
エステル繊維の如き、結合材で含浸された基板１
５上に被覆された多孔性のポリウレタンから成る
表面層１３を含む、連続気泡を有する微孔通気性
材料から形成されている。パツドの厚さは典型的
には約1.0乃至1.3mmであり、表面層１３が約0.4mm
の厚さを有しそして結合材で含浸された基板１５
が残りの厚さを有している。特定の適用例に応じ
て他の厚さも用いられる。適当なパツドは又、濃
密なポリウレタン又はポリウレタンで含浸された
ポリエステル繊維の如き単一層として形成される
ことも可能である。パツドを研摩パツドに接着さ
せるために感圧接着層１６が設けられ得る。感圧
接着層１６は、パツドを研摩パツドの接着させる
直前に除去され得る保護シートによつて被覆され
ている。パツド１１は、研摩中に被処理体と接触
するパツドの表面積を有効に減少させる一連の開
孔１７を表面に有している。それらの開孔は、例
えば円形、正方形、矩形等の如き様々な形状を有
し得る。図に示されている実施例に於ては、開孔
１７は円形である。それらの開孔は表面全体に分
布されるべきであり、略均一に分布されることが
好ましい。図に示されている実施例に於ては、開
孔１７は約6.4mmの中心間隔で約2.4mmの直径を有
し、全体でパツド表面の22％を占める開孔面積を
有している。パツドは例えば約10乃至40％の範囲
の開孔面積を有することが出来、約22％の開孔面
積がシリカ研摩スラリを用いた特定の研摩装置に
於て最適な結果を示すことが解つた。各々の特定
の適用例及び装置に最適な開孔面積は経験的に決
定され得る。開孔面積の量は開孔寸法、間隔、又
はパターンの配置（直線、斜め、又は互い違い）
のいずれかを変えることによつて変更され得る。
異なる程度の開孔を有している一対のパツドが満
足すべき研摩を達成するために用いられ得るが、
一方のパツドのみに開孔を設ける方がより簡便で
ある。上部パツド又は下部パツドのいずれにも開
孔を設けることが出来るが、薄い半導体ウエハの
研摩に於ては、上部パツドが平坦（開孔を有して
いない）でなく開孔を有している場合に、それら
のウエハは研摩後に上部パツドに付着し難いこと
が解つた。 パツドは、好ましくは感圧接着材である接着材
により、自由研摩装置の回転可能に装着されてい
る研摩プレートに取付けられる。被処理体は上部
プレートと下部プレートとの間の支持体中に配置
される。該支持体は、被処理体の表面のみが研摩
プレートに接触して研摩される様に、被処理体よ
りも僅かに薄く形成されている。その様な研摩装
置は当分野に於て知られており、例えばIBM
Technical Disclosure Bulletin、第15巻、第６
号、1972年11月、第1760頁乃至第1761頁に於ける
“Planetary Free Wafer Polisher”と題する論
文に概略的に示されている。 水性の研摩スラリが供給源からパツドに供給さ
れる。その様なスラリは当分野に於て知られてい
る。或る適当なスラリはシリカ研摩材を含み、二
酸化シリコン研摩材と、ジクロルイソシアナ酸ナ
トリウムの如き酸化剤と、炭酸ナトリウムの如き
塩基とのコロイド状懸濁液を含んでおり、このス
ラリは約10以下のPHを有している。 ポリエーテル−ポリウレタンで含浸されたポリ
エステル繊維から成る基板上に被覆されている顕
微鏡的微孔を多数有するポリウレタン表面層を有
しそして約6.4mmの中心間隔で約2.4mmの直径を有
する開孔が約５個／cm²の割合で斜めに設けられて
全体で22％の開孔面積を占めている上部パツド
と、平坦な（開孔を有していない）下部パツドと
が、シリコン半導体ウエハを研摩するために用い
られた。装置の形成されるべきウエハの前面が上
部パツドに面する様にウエハが配置された。上部
研摩プレート及び下部研摩プレートが約60乃至
62rpmの速度で相互に反対方向に回転され、その
結果ウエハ支持体は約16乃至22rpmの速度で回転
された。下記の表は異なるシリカ・スラリの流
量に於ける材料除去速度を示している。最適な流
量は約200ml／分であることが解つた。研摩時間
は約30分間であつた。これに対して、開孔を有し
ていない異なる材料から選択された従来の上部パ
ツド及び下部パツドを用いた場合には、満足すべ
き研摩を達成するために510ml／分の流量を要
し、その結果本発明による装置を用いた場合より
も約0.030mm／時間即ち約３分の１だけ遅い材料
除去速度を生じた。

【表】 下記の表はウエハを研摩するために用いられ
た他の組合わせのパツドの例を示している。 表 下部パツド 上部パツド 平 坦 11％の開孔 平 坦 14％の開孔 14％の開孔 22％の開孔 14％の開孔 40％の開孔 22％の開孔 平 坦 19％の開孔 40％の開孔 開孔を有するパツドを用いている本発明による
装置は、研摩速度を50％増加せしめて処理量を増
し又従来必要とされていたスラリの流量の約40％
の流量しか必要としない。即ち、開孔を持たない
平らなパツドが用いられた場合は被処理体とパツ
ドとの間からスラリが簡単に押出されてしまうた
め研摩効率が低く、また、スラリを連続的の補給
するとしても、スラリが上記のように簡単に逃げ
てしまうから多量のスラリが必要であり、スラリ
の利用効率が低いという問題がある。本発明に従
つて開孔を有するパツドを用いた場合には、回転
研摩動作時にスラリが開孔に入りその開孔のスラ
リが他の開孔に供給されるというように各開孔が
小さなスラリ貯蔵部兼他の開孔に対するスラリ補
給部として働くため、スラリが簡単に逃げること
がなく、そして各開孔のスラリが補給の形で順次
供給されて研摩が有効に利用されるから、スラリ
の利用効率が高まり且つ研摩効果が改善されると
いう利点が得られる。これは、上部パツド及び下
部パツドに同一パツド材料を用い得ることにより
製造時の異なるパツド材料による影響を受けない
という利点に加えて、本発明によつて更に達成さ
れ得る利点である。 以上の説明に於ては、半導体ウエハの研摩に関
して述べたが、例えば金属、サフアイア、及びガ
ドリニウム・ガリウム・ガーネツト（GGG）の
如き他の材料から成る被処理体も本発明による装
置を用いて研摩され得ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は表面に開孔パターンを有している研摩
パツドの一部を示す平面図であり、第２図は第１
図の研摩パツドの一部を示す断面図である。 １１……研摩パツド、１３……表面層、１５…
…基板、１６……感圧接着層、１７……開孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被処理体の両面に接触するための１対の回転
   駆動される研摩パツドと、上記被処理体よりも薄
   く形成され且つ上記被処理体を収容するための開
   孔を有し、該開孔に収容された上記被処理体に対
   する上記研摩パツドの接触回転作用により上記研
   摩パツドの中心位置に関して遊星運動をし且つそ
   れ自体回転できるように上記研摩パツドの間に回
   転移動可能に設けられた円板状支持体とを含む、
   被処理体の両面を同時に研摩するための遊星型自
   由研摩装置において、上記１対の研摩パツドは同
   一の材料で形成されており、且つ上記被処理体を
   収容した上記支持体に回転移動を与えるため、上
   記１対の研摩パツドが上記被処理体に対して夫々
   異なる摩擦力で接触するように少くとも一方の研
   摩パツドに開孔パターンが形成されていることを
   特徴とする自由研摩装置。