JP3247708B2 - 半導体ウェハーのポリッシング装置 - Google Patents
半導体ウェハーのポリッシング装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハーのポリ
ッシング（鏡面加工）を行うポリッシング装置に関す
る。
ッシング（鏡面加工）を行うポリッシング装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】シリコン等の半導体ウェハーのポリッシ
ングを行うには、従来、複数枚のウェハーを平坦なプレ
ートの一面にワックス等で接着した後、定盤に貼付した
研磨クロス上に、ウエハー接着側を下にして前記プレー
トを載置し、上下動主軸に回転可能に吊下されたトップ
リングを下降させてプレート下面に接着されたウェハー
を研磨クロスに押圧し、研磨クロス面に特殊なスラリー
を供給しながら前記定盤を回転させ、同時にトップリン
グとともにプレートを回転させてウェハーの鏡面加工を
行っている。
ングを行うには、従来、複数枚のウェハーを平坦なプレ
ートの一面にワックス等で接着した後、定盤に貼付した
研磨クロス上に、ウエハー接着側を下にして前記プレー
トを載置し、上下動主軸に回転可能に吊下されたトップ
リングを下降させてプレート下面に接着されたウェハー
を研磨クロスに押圧し、研磨クロス面に特殊なスラリー
を供給しながら前記定盤を回転させ、同時にトップリン
グとともにプレートを回転させてウェハーの鏡面加工を
行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この場合、ウェハーに
高精度の鏡面加工を行なうには、トップリングによって
下面にウェハーの接着されたプレートの全面を均等に押
圧することが必要条件である。しかるに、従来のポリッ
シング装置では、装置の自動化のために、トップリング
はプレートの垂直線上に位置する上下動機構の下部に固
着され、ウェハー押圧時においてもトップリングはその
上下動機構に固着されたままであるから、トップリング
に対する上下動機構の取付け角度が正確に直角になって
いないと、プレートを垂直に圧下しないことになる。通
常、一枚のウェハーでも厚さにバラツキがあるうえに、
プレートには複数のウェハーが接着されているため、プ
レート上面の水平度に誤差を生じ、極端な場合には、ト
ップリングに接触しないプレート上面部分、すなわち全
く圧下されない部分が生じるおそれもあった。さらに、
ウェハーの鏡面加工中に定盤面に細かな面振れを生じる
ことがあるが、その際にもトップリングは上下動機構に
固着されたままであるから、高精度の加工を行うことは
できなかった。
高精度の鏡面加工を行なうには、トップリングによって
下面にウェハーの接着されたプレートの全面を均等に押
圧することが必要条件である。しかるに、従来のポリッ
シング装置では、装置の自動化のために、トップリング
はプレートの垂直線上に位置する上下動機構の下部に固
着され、ウェハー押圧時においてもトップリングはその
上下動機構に固着されたままであるから、トップリング
に対する上下動機構の取付け角度が正確に直角になって
いないと、プレートを垂直に圧下しないことになる。通
常、一枚のウェハーでも厚さにバラツキがあるうえに、
プレートには複数のウェハーが接着されているため、プ
レート上面の水平度に誤差を生じ、極端な場合には、ト
ップリングに接触しないプレート上面部分、すなわち全
く圧下されない部分が生じるおそれもあった。さらに、
ウェハーの鏡面加工中に定盤面に細かな面振れを生じる
ことがあるが、その際にもトップリングは上下動機構に
固着されたままであるから、高精度の加工を行うことは
できなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
に鑑み、被加工ウエハーの上面の平坦度にかかわらず、
これを常に均等に押圧するとともに、加工中の定盤面の
面振れに対しても対応できるウェハーのポリッシング装
置を提供することを目的としてなされたもので、本発明
の半導体ウェハーのポリッシング装置は、半導体ウェハ
ーを下面に接着したプレートを、定盤に貼付した研磨ク
ロス上に載置し、上下動主軸に吊下されたトップリング
で圧下してウェハーをポリッシングする半導体ウエハー
のポリッシング装置において、トップリングはプレート
を圧下する円板状ヘッドと、この中心に垂直に立設され
た中央軸と、中央軸を貫いてヘッド上に積み重ねられた
環状ウエイトよりなり、上下動主軸は下端に下方に向か
って広がるトップリング支持部材を有し、中央軸は円筒
状で、上方内部にトップリング支持部材を収容し、かつ
上端に上方に向かって狭くなったストッパーを形成し、
トップリング支持部材の最大外径は中央軸の円筒部の内
径より小さいが、ストッパーの内径より大きく形成さ
れ、上下動主軸の上昇時には、中央軸の上端部でトップ
リング支持部材とストッパーとが係合し、該係合箇所で
吊り下げられるようにトップリングが持ち上げられ、上
下動主軸の下降時には、トップリングが上下動主軸から
切り離され自重によりプレート上面を圧下するように構
成されていることを特徴とする半導体ウエハーのポリッ
シング装置を要旨とするものである。
に鑑み、被加工ウエハーの上面の平坦度にかかわらず、
これを常に均等に押圧するとともに、加工中の定盤面の
面振れに対しても対応できるウェハーのポリッシング装
置を提供することを目的としてなされたもので、本発明
の半導体ウェハーのポリッシング装置は、半導体ウェハ
ーを下面に接着したプレートを、定盤に貼付した研磨ク
ロス上に載置し、上下動主軸に吊下されたトップリング
で圧下してウェハーをポリッシングする半導体ウエハー
のポリッシング装置において、トップリングはプレート
を圧下する円板状ヘッドと、この中心に垂直に立設され
た中央軸と、中央軸を貫いてヘッド上に積み重ねられた
環状ウエイトよりなり、上下動主軸は下端に下方に向か
って広がるトップリング支持部材を有し、中央軸は円筒
状で、上方内部にトップリング支持部材を収容し、かつ
上端に上方に向かって狭くなったストッパーを形成し、
トップリング支持部材の最大外径は中央軸の円筒部の内
径より小さいが、ストッパーの内径より大きく形成さ
れ、上下動主軸の上昇時には、中央軸の上端部でトップ
リング支持部材とストッパーとが係合し、該係合箇所で
吊り下げられるようにトップリングが持ち上げられ、上
下動主軸の下降時には、トップリングが上下動主軸から
切り離され自重によりプレート上面を圧下するように構
成されていることを特徴とする半導体ウエハーのポリッ
シング装置を要旨とするものである。
【０００５】
【作用】以下、図に基づいて本発明の装置を説明する。
図１は本発明のポリッシング装置の一実施例を示すもの
で、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図、
（ｂ）は部分平面図であり、プレート１の下面に被加工
半導体ウエハー２を複数枚接着し、これを定盤３の上面
に貼付した研磨クロス４の上に載置する。トップリング
５は、プレート１に接触し、これを圧下する円形のヘッ
ド６と、この中央に垂直に立設された中央軸７よりな
り、ヘッド６上には環状ウエイト８が中央軸７を貫いて
必要数だけ積み重ねられている。
図１は本発明のポリッシング装置の一実施例を示すもの
で、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図、
（ｂ）は部分平面図であり、プレート１の下面に被加工
半導体ウエハー２を複数枚接着し、これを定盤３の上面
に貼付した研磨クロス４の上に載置する。トップリング
５は、プレート１に接触し、これを圧下する円形のヘッ
ド６と、この中央に垂直に立設された中央軸７よりな
り、ヘッド６上には環状ウエイト８が中央軸７を貫いて
必要数だけ積み重ねられている。
【０００６】中央軸７は円筒状であるが、内部は上方に
向かって狭くなり上端にストッパー９が形成されてい
る。上下動主軸１０は、下端に下方に向かって広がるト
ップリング支持部材１１を持つ。しかしてトップリング
支持部材１１は円筒状の中央軸７の上方内部に収容され
ているが、中央軸７の上部内面は上方に向かって狭くな
ってストッパー９となり、上端の内径はトップリング支
持部材１１の最大外径より小さいので、上下動主軸１０
を上昇させても中央軸７より抜け出ることはない。また
中央軸７のストッパー９以下の内面直径はトップリング
支持部材１１の最大外径より大きいので、トップリング
支持部材１１を中央軸７の内面に接触することなく上下
動主軸１０を下降させることができる。
向かって狭くなり上端にストッパー９が形成されてい
る。上下動主軸１０は、下端に下方に向かって広がるト
ップリング支持部材１１を持つ。しかしてトップリング
支持部材１１は円筒状の中央軸７の上方内部に収容され
ているが、中央軸７の上部内面は上方に向かって狭くな
ってストッパー９となり、上端の内径はトップリング支
持部材１１の最大外径より小さいので、上下動主軸１０
を上昇させても中央軸７より抜け出ることはない。また
中央軸７のストッパー９以下の内面直径はトップリング
支持部材１１の最大外径より大きいので、トップリング
支持部材１１を中央軸７の内面に接触することなく上下
動主軸１０を下降させることができる。
【０００７】したがって、上下動主軸１０の上昇時に
は、トップリング支持部材１１がストッパー９と接触し
て、トップリング５は吊り上げられる。ストッパー９の
内周面とトップリング支持部材１１の外周面の形状を一
致させておけば、トップリングはふらつくことなく安定
して吊り上げられる。逆に、上下動主軸１０を下降させ
ると、トップリングのヘッド６が、プレート１に接触し
た時点で、トップリング５の下降限界に達し、さらに上
下動主軸１０を下降させることによって、前記トップリ
ング支持部材１１と、ストッパー９との接触は解消さ
れ、トップリングはトップリングの上下動主軸１０から
切り離されて単にプレート１の上に載置されているだけ
の状態となる。このようにトップリングは、上下動主軸
から切り離されてプレート上に載置されるので、常にプ
レート上面に対して水平の状態にあり、ウェハーの厚さ
の不揃によってプレート上面が定盤面に対して水平でな
くても、プレート全面に接触して、均等に圧下する。ま
たトップリングはプレート上面の傾斜に追従して傾くた
め、加工途中に発生する定盤の面振れに対して完全に追
従することができ、ウエイト８を増減してトップリング
による圧下力を適当な値に調節すれば、終始一定の加工
条件のもとで、ウェハーのポリッシングを実施できる。
は、トップリング支持部材１１がストッパー９と接触し
て、トップリング５は吊り上げられる。ストッパー９の
内周面とトップリング支持部材１１の外周面の形状を一
致させておけば、トップリングはふらつくことなく安定
して吊り上げられる。逆に、上下動主軸１０を下降させ
ると、トップリングのヘッド６が、プレート１に接触し
た時点で、トップリング５の下降限界に達し、さらに上
下動主軸１０を下降させることによって、前記トップリ
ング支持部材１１と、ストッパー９との接触は解消さ
れ、トップリングはトップリングの上下動主軸１０から
切り離されて単にプレート１の上に載置されているだけ
の状態となる。このようにトップリングは、上下動主軸
から切り離されてプレート上に載置されるので、常にプ
レート上面に対して水平の状態にあり、ウェハーの厚さ
の不揃によってプレート上面が定盤面に対して水平でな
くても、プレート全面に接触して、均等に圧下する。ま
たトップリングはプレート上面の傾斜に追従して傾くた
め、加工途中に発生する定盤の面振れに対して完全に追
従することができ、ウエイト８を増減してトップリング
による圧下力を適当な値に調節すれば、終始一定の加工
条件のもとで、ウェハーのポリッシングを実施できる。
【０００８】しかしながら、トップリング５はウェハー
加工時に上下動主軸１０から切り離され、水平方向には
なんら拘束を受けずに、定盤上をある程度自由に移動す
ることができるので、このままでは安定した加工ができ
なくなる。そこで、トップリングの側面に接触するよう
にして、定盤中央部に研磨クロス４に近接してセンター
ローラー１２を、定盤周縁部に研磨クロスに近接してガ
イドローラー１３を設け、トップリング５及びプレート
１を定盤上の一定位置に保持し、水平方向の動きを規制
する。
加工時に上下動主軸１０から切り離され、水平方向には
なんら拘束を受けずに、定盤上をある程度自由に移動す
ることができるので、このままでは安定した加工ができ
なくなる。そこで、トップリングの側面に接触するよう
にして、定盤中央部に研磨クロス４に近接してセンター
ローラー１２を、定盤周縁部に研磨クロスに近接してガ
イドローラー１３を設け、トップリング５及びプレート
１を定盤上の一定位置に保持し、水平方向の動きを規制
する。
【０００９】ここでセンターローラー１２に回転駆動源
を備え、センターローラーを回転させつつ、これに接触
しているプレート１を回転させてウェハーの鏡面加工を
行えば、トップリング５はセンターローラーとの摩擦に
より回転し、トップリングに定盤３の回転に対する連れ
回り以外の回転力が働き、良好な鏡面加工を行うことが
できる。
を備え、センターローラーを回転させつつ、これに接触
しているプレート１を回転させてウェハーの鏡面加工を
行えば、トップリング５はセンターローラーとの摩擦に
より回転し、トップリングに定盤３の回転に対する連れ
回り以外の回転力が働き、良好な鏡面加工を行うことが
できる。
【００１０】この際、トップリング５はセンターローラ
ー１２との接触摩擦で回転しているだけであるから、一
時的にトップリングに対してなんらかの負荷がかかり、
トップリングのスムースな回転が阻害されても、トップ
リングとセンターローラーの接触部がスリップし、トッ
プリングに無理な力がかからないので、良好なポリッシ
ング加工が行われる。
ー１２との接触摩擦で回転しているだけであるから、一
時的にトップリングに対してなんらかの負荷がかかり、
トップリングのスムースな回転が阻害されても、トップ
リングとセンターローラーの接触部がスリップし、トッ
プリングに無理な力がかからないので、良好なポリッシ
ング加工が行われる。
【００１１】またガイドローラー１３を、プレート１の
側面と接触する位置と接触しない位置との間を移動させ
る移動アーム１４を設けることにより、定盤上を回転し
てくる複数のプレートを順次定盤上の一定位置に保持し
たり、加工を終了したウェハーを接着したプレートを順
次排出したりすることが可能となり、トップリングの上
下動機構と合わせて機械の自動化、及び複数のプレート
を同時に加工することによるポリッシング加工の効率化
を図ることが可能となる。
側面と接触する位置と接触しない位置との間を移動させ
る移動アーム１４を設けることにより、定盤上を回転し
てくる複数のプレートを順次定盤上の一定位置に保持し
たり、加工を終了したウェハーを接着したプレートを順
次排出したりすることが可能となり、トップリングの上
下動機構と合わせて機械の自動化、及び複数のプレート
を同時に加工することによるポリッシング加工の効率化
を図ることが可能となる。
【００１２】さらに、前記トップリング下面は下向きに
開いた凹部１５を形成し、前記凹部を弾性膜１６で覆う
ことにより、トップリング下面の凹部と前記弾性膜との
間に密閉空間１７を形成し、前記密閉空間の中心部に対
して圧力流体を供給する流体供給ノズル１８を備えるこ
とにより一層均一な圧下を行うことができる。すなわち
プレート１にかかる全荷重はトップリング５の重量によ
って決定されるが、密閉空間１７内部の流体供給圧を上
昇させると、弾性膜１６は下向きに凸となリ、ヘッド６
の中央部から加えられる圧下力が大きくなる。逆に流体
供給圧を小さくすると、弾性膜１６は下向きに凹とな
り、ヘッド周縁部から加えられる圧下力が大きくなる。
このように、状況に応じて弾性膜１６を変形させ、研磨
クロス４上にスラリー供給管１９からスラリーを流しな
がらポリッシング加工を行うことにより、きわめて高精
度のウェハーのポリッシング加工を実現することが可能
である。また、トップリングのヘッド下面に、内部に流
体供給機構を有する弾性体からなるバッグを装備するこ
とにより、バッグに接触するプレート全面を均等に圧下
し得る。
開いた凹部１５を形成し、前記凹部を弾性膜１６で覆う
ことにより、トップリング下面の凹部と前記弾性膜との
間に密閉空間１７を形成し、前記密閉空間の中心部に対
して圧力流体を供給する流体供給ノズル１８を備えるこ
とにより一層均一な圧下を行うことができる。すなわち
プレート１にかかる全荷重はトップリング５の重量によ
って決定されるが、密閉空間１７内部の流体供給圧を上
昇させると、弾性膜１６は下向きに凸となリ、ヘッド６
の中央部から加えられる圧下力が大きくなる。逆に流体
供給圧を小さくすると、弾性膜１６は下向きに凹とな
り、ヘッド周縁部から加えられる圧下力が大きくなる。
このように、状況に応じて弾性膜１６を変形させ、研磨
クロス４上にスラリー供給管１９からスラリーを流しな
がらポリッシング加工を行うことにより、きわめて高精
度のウェハーのポリッシング加工を実現することが可能
である。また、トップリングのヘッド下面に、内部に流
体供給機構を有する弾性体からなるバッグを装備するこ
とにより、バッグに接触するプレート全面を均等に圧下
し得る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、トップリングは、上下
動主軸の上昇時には、中央軸の上端部において上下動主
軸下端のトップリング支持部材により安定して吊り下げ
られ、上下動主軸の下降時には、トップリングは上下動
主軸から切り離され、ウエイトを含む自重によりプレー
トを圧下するので、ウエハーに厚みの不揃い等があって
も均等なポリッシングを行い、また定盤の面振れに対し
ても完全に追従でき、終始一定の条件で鏡面加工するこ
とができる。また、ポリッシング装置のトップリングに
限らず、ラッピング装置等の加圧定盤において、本発明
のように、加工時に上下動主軸から切り離し、自重によ
って加圧するようにしても良好な結果が得られる。
動主軸の上昇時には、中央軸の上端部において上下動主
軸下端のトップリング支持部材により安定して吊り下げ
られ、上下動主軸の下降時には、トップリングは上下動
主軸から切り離され、ウエイトを含む自重によりプレー
トを圧下するので、ウエハーに厚みの不揃い等があって
も均等なポリッシングを行い、また定盤の面振れに対し
ても完全に追従でき、終始一定の条件で鏡面加工するこ
とができる。また、ポリッシング装置のトップリングに
限らず、ラッピング装置等の加圧定盤において、本発明
のように、加工時に上下動主軸から切り離し、自重によ
って加圧するようにしても良好な結果が得られる。
【図１】（ａ）は（ｂ）のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図、
（ｂ）は部分平面図である。
（ｂ）は部分平面図である。
１ プレート ２ ウエハー ３ 定盤 ４ 研磨クロス ５ トップリング ６ ヘッド ７ 中央軸 ８ ウエイト ９ ストッパー １０ 上下動主軸 １１ トップリング支持部材 １２ センターローラー １３ ガイドローラー １４ 移動アーム １５ 凹部 １６ 弾性膜 １７ 密閉空間 １８ ノズル １９ スラリー供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/04 B24B 37/00 H01L 21/304 621 H01L 21/304 622
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体ウェハーを下面に接着したプレー
トを、定盤に貼付した研磨クロス上に載置し、上下動主
軸に吊下されたトップリングで圧下してウェハーをポリ
ッシングする半導体ウエハーのポリッシング装置におい
て、トップリングはプレートを圧下する円板状ヘッド
と、この中心に垂直に立設された中央軸と、中央軸を貫
いてヘッド上に積み重ねられた環状ウエイトよりなり、
上下動主軸は下端に下方に向かって広がるトップリング
支持部材を有し、中央軸は円筒状で、上方内部にトップ
リング支持部材を収容し、かつ上端に上方に向かって狭
くなったストッパーを形成し、トップリング支持部材の
最大外径は中央軸の円筒部の内径より小さいが、ストッ
パーの内径より大きく形成され、上下動主軸の上昇時に
は、中央軸の上端部でトップリング支持部材とストッパ
ーとが係合し、該係合箇所で吊り下げられるようにトッ
プリングが持ち上げられ、上下動主軸の下降時には、ト
ップリングが上下動主軸から切り離され自重によりプレ
ート上面を圧下するように構成されていることを特徴と
する半導体ウエハーのポリッシング装置。 - 【請求項２】 トップリングは、定盤の中央に定盤に近
接して設けられたセンターローラーと、定盤の周縁に定
盤に近接して設けられたガイドローラーとに接触保持さ
れて回転する請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 センターローラーを回転駆動源により強
制回転する請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項４】 ガイドローラーは、センターローラーと
の間にトップリングを挟んでこれに接触し保持する位置
と保持しない位置に移動可能である請求項1、２、３の
いずれかの項に記載の装置。 - 【請求項５】 トップリング下端は下向きに開いた凹部
をなし、これを弾性膜で覆って生じた密閉空間に圧力流
体を供給するノズルが開口している請求項１に記載の装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33401891A JP3247708B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 半導体ウェハーのポリッシング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33401891A JP3247708B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 半導体ウェハーのポリッシング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05138530A JPH05138530A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3247708B2 true JP3247708B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=18272583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33401891A Expired - Fee Related JP3247708B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 半導体ウェハーのポリッシング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3247708B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3042293B2 (ja) * | 1994-02-18 | 2000-05-15 | 信越半導体株式会社 | ウエーハのポリッシング装置 |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP33401891A patent/JP3247708B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05138530A (ja) | 1993-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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