JP4890697B2 - Polishing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる切断ラインによって多数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々に半導体回路を形成する。このように多数の半導体回路が形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分離することにより、個々の半導体チップを形成する。半導体チップの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々の矩形領域を分離するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研磨して所定の厚さに形成している。このような半導体ウエーハの裏面を研磨する研磨装置は、被加工物を載置する載置面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの載置面上に載置されている被加工物を研磨するための研磨工具を備えた研磨ユニットと、該研磨ユニットを該チャックテーブルの載置面と垂直な方向に移動せしめる研磨ユニット送り機構とを具備している。このような研磨装置においては、研磨ユニットを所定の送り速度で被加工物である半導体ウエーハの裏面に押し当てて研磨を遂行するが、研磨能力と研磨ユニットの送り速度の関係で加工面が面焼けしたり、損傷することがある。
【0003】
上述した問題を解消するものとして本出願人は、被加工物を研磨する際に生ずる研磨抵抗値を検出する研磨抵抗値検出手段を備え、該研磨抵抗値検出手段によって検出された研磨抵抗値に基づいて研磨ユニットの送りを制御し、研磨抵抗値を所定範囲に維持するとうにした研磨装置を特開2001−138219として提案した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
而して、研磨抵抗値即ち研磨負荷が大きい場合に必ずしも面焼けが発生するものではなく、本発明者の研究によると被加工物と研磨工具との摩擦熱が例えば300°Cに達すると面焼けが発生することが判った。特に、研磨工具としてフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石を用い、乾式で研磨を遂行すると、被加工物と研磨工具との摩擦熱が上昇して面焼けが助長されることが判った。
【0005】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物と研磨工具との摩擦熱に対応して研磨ユニットの送り速度を制御する研磨装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、被加工物を載置する載置面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの載置面上に載置されている被加工物を研磨するための研磨工具を備えた研磨ユニットと、該研磨ユニットを該チャックテーブルの該載置面と垂直な方向に進退せしめる研磨ユニット送り機構と、を具備する研磨装置において、
該チャックテーブルの載置面近傍の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段からの検出信号に基づいて該研磨ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該温度検出手段は該チャックテーブルの異なる半径領域に配設された複数個の温度センサーを備えており、
該制御手段は、該複数個の温度センサーによって検出された検出温度の最高値が第1の設定値より低い場合には該研磨ユニット送り機構を所定量前進せしめ、該複数個の温度センサーによって検出された検出温度の最高値が該第1の設定値より高い第2の設定値より高い場合には該研磨ユニット送り機構を所定量後退せしめる、ことを特徴とする研磨装置が、提供される。
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を載置する載置面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの載置面上に載置されている被加工物を研磨するための研磨工具を備えた研磨ユニットと、該研磨ユニットを該チャックテーブルの該載置面と垂直な方向に進退せしめる研磨ユニット送り機構と、を具備する研磨装置において、
該チャックテーブルの載置面近傍の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段からの検出信号に基づいて該研磨ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該温度検出手段の検出温度が第1の設定値より低い場合には該研磨ユニット送り機構を所定量前進せしめ、該温度検出手段の検出温度が該第1の設定値より高い第2の設定値以上の場合には該研磨ユニット送り機構を所定量後退せしめ、
該制御手段は、該温度検出手段の検出温度が該第2の設定値より高い第3の設定値以上の場合には該研磨ユニット送り機構を退避せしめる、ことを特徴とする研磨装置が提供される。
【0009】
また、本発明によれば、上記研磨工具がフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石からなっており、乾式で被加工物を研磨する研磨装置が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された研磨装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
図1には本発明による研磨装置の斜視図が示されている。
研磨装置は、全体を番号2で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング2は、細長く延在する直方体形状の主部21と、該主部21の後端部(図1において右上端)に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁22とを有している。直立壁22の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール221、221が設けられている。この一対の案内レール221、221に研磨ユニット3が上下方向に移動可能に装着されている。
【0012】
研磨ユニット3は、移動基台31と該移動基台31に装着されたスピンドルユニット32を具備している。移動基台31は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部311、311が設けられており、この一対の脚部311、311に上記一対の案内レール221、221と摺動可能に係合する被案内溝312、312が形成されている。このように直立壁22に設けられた一対の案内レール221、221に摺動可能に装着された移動基台31の前面には前方に突出した支持部313が設けられている。この支持部313にスピンドルユニット32が取り付けられる。
【0013】
スピンドルユニット32は、支持部313に装着されたスピンドルハウジング321と、該スピンドルハウジング321に回転自在に配設された回転スピンドル322と、該回転スピンドル322を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ323(M1)とを具備しており、サーボモータ323(M1)の出力軸が図示しない減速機構を介して回転スピンドル322と伝動連結されている。回転スピンドル322の下端部はスピンドルハウジング321の下端を越えて下方に突出せしめられており、回転スピンドル322の下端には研磨工具325が装着されている。詳述すると、回転スピンドル322の下端には円板形状の装着部材324が固定されており、この装着部材324には周方向に間隔をおいて複数個の貫通孔(図示していない)が形成されている。研磨工具325は、図3および図4に図示する如く、円板形状の支持部材326と円板形状の研磨部材327とから構成されている。支持部材326には周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数個の盲ねじ穴326aが形成されている。支持部材326の下面は円形支持面を構成しており、研磨部材327はエポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤によって支持部材326の円形支持面に接合されている。研磨部材327は、図示の実施形態においてはフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石が用いられている。このフエルト砥石からなる研磨部材327自体の構成についての詳細な説明は、本出願人が既に提案した特願2001−93397の明細書および図面に詳細に説明されているのでかかる記載に委ね、本明細書においては説明を省略する。上記回転スピンドル322の下端に固定されている装着部材324の下面に研磨工具325を位置付け、装着部材324に形成されている貫通孔を通して研磨工具325の支持部材326に形成されている盲ねじ孔326aに締結ボルト328を螺着することによって、装着部材324に研磨工具325が装着される。
【0014】
図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置は、上記研磨ユニット3を上記一対の案内レール221、221に沿って上下方向(後述するチャックテーブルの載置面と垂直な方向)に移動せしめる研磨ユニット送り機構4を備えている。この研磨ユニット送り機構4は、直立壁22の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド41を具備している。この雄ねじロッド41は、その上端部および下端部が直立壁22に取り付けられた軸受部材42および43によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材42には雄ねじロッド41を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ44(M2)が配設されており、このパルスモータ44(M2)の出力軸が雄ねじロッド41に伝動連結されている。移動基台31の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部(図示していない)も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド41が螺合せしめられている。従って、パルスモータ44(M2)が正転すると移動基台31即ち研磨ユニット3が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ44(M2)が逆転すると移動基台31即ち研磨ユニット3が上昇即ち後退せしめられる。
【0015】
図示の実施形態における研磨装置は、図2に示すように上記研磨ユニット3の移動位置を検出するための研磨ユニット位置検出手段5を具備している。研磨ユニット位置検出手段5は、直立壁22内に上記雄ねじロッド41と平行に配設されたリニヤスケール51と、上記移動基台31に取り付けられリニヤスケール51の被検出線を検出する検出器52(LIS)とからなっている。検出器52(LIS)は、それ自体周知の光電式検出器でよく、上記リニヤスケール51の被検出線(例えば1μm間隔で形成されている)の検出に応じてパルス信号を生成し、このパルス信号を後述する制御手段に送る。なお、上記直立壁22には、検出器52(LIS)の移動を許容する長穴が形成されている。
【0016】
図1および図2を参照して説明を続けると、ハウジング2の主部21の後半部上には略矩形状の没入部211が形成されており、この没入部211にはチャックテーブル機構6が配設されている。チャックテーブル機構6は、支持基台61とこの支持基台61に実質上鉛直に延びる回転中心軸線を中心として回転自在に配設された円板形状のチャックテーブル62とを含んでいる。支持基台61は、上記没入部211上に前後方向(直立壁22の前面に垂直な方向)である矢印23aおよび23bで示す方向に延在する一対の案内レール23(図2においては一方の案内レールのみが示されている)に摺動自在に装着されている。
【0017】
上記チャックテーブル62は、上面に被加工物を載置する載置面621を有し、上記支持基台61上に支持手段63によって回転可能に支持されている。チャックテーブル62の下面には、その中心部に回転軸622が装着されている。なお、チャックテーブル62は、多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料から構成されており、図示しない吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル62を図示しない吸引手段に選択的に連通することにより、載置面621上に載置された被加工物Wを吸引保持する。
【0018】
上記チャックテーブル62には、載置面621の近傍の温度を検出する温度検出手段64(TDS)が配設されている。この温度検出手段64(TDS)は、図示の実施形態においてはチャックテーブル62の異なる半径領域に配設された3個の温度センサー64a、64b、64cからなっている。温度センサー64a、64b、64cから出力された電圧信号は、図示しないA/D変換器によってデジタル信号に変換されて後述する制御手段に送られる。
【0019】
チャックテーブル機構6を構成する支持手段63は、支持基台61上に配設された3本(図2においては2本のみ示されている)の支持柱631と、該支持柱631上に配設された円板形状の支持板632とからなっており、支持板632上にボールベアリング633を介して上記チャックテーブル62を回転自在に支持している。なお、支持板632中心部には、上記回転軸622が挿通する穴632aが設けられている。支持板632の下方における支持基台61上にはチャックテーブル62を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ65(M3)が配設されている。このサーボモータ65(M3)の出力軸が上記チャックテーブル62の回転軸622に伝動連結されている。
【0020】
図示の実施形態における研磨装置は、図2に示すように上記チャックテーブル機構6を一対の案内レール23に沿って矢印23aおよび23bで示す方向に移動せしめるチャックテーブル移動機構66を具備している。チャックテーブル移動機構66は、一対の案内レール23間に配設され案内レール23と平行に延びる雄ねじロッド661を具備している。この雄ねじロッド661は、その両端部が一対の案内レール23を連結して取り付けられた軸受部材662および663によって回転自在に支持されている。前側の軸受部材662には雄ねじロッド661を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ664(M4)が配設されており、このサーボモータ664(M4)の出力軸が雄ねじロッド661に伝動連結されている。支持基台61の前端(図2において左端)には貫通雌ねじ穴を備えた雌ねじブロック665が取り付けられており、この雌ねじブロック665の貫通雌ねじ穴に上記雄ねじロッド661が螺合せしめられている。従って、サーボモータ664(M4)が正転すると支持基台61即ちチャックテーブル機構6が矢印23aで示す方向に移動し、サーボモータ664(M4)が逆転すると支持基台61即ちチャックテーブル機構6が矢印23bで示す方向に移動せしめられる。矢印23aおよび23bで示す方向に移動せしめられるチャックテーブル機構6は、矢印23aおよび23bで示す方向に間隔をおいて位置せしめられている被加工物搬入・搬出域24および研磨域25に選択的に位置付けられる。また、チャックテーブル機構6は、研磨域25においては所定範囲に渡って矢印矢印23aおよび23bで示す方向に往復動せしめられる。
【0021】
上記チャックテーブル移動機構66の移動方向両側には、図1に示すように横断面形状が逆チャンネル形状であって、上記雄ねじロッド661等を覆っている蛇腹手段71および72が付設されている。蛇腹手段71および72はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段71の前端は没入部211の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構6の支持基台61の前端面に固定されている。蛇腹手段72の前端はチャックテーブル機構6の支持基台61の後端面に固定され、後端は装置ハウジング2の直立壁22の前面に固定されている。チャックテーブル機構6が矢印23aで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段71が伸張されて蛇腹手段72が収縮され、チャックテーブル機構6が矢印23bで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段71が収縮されて蛇腹手段72が伸張せしめられる。
【0022】
図1に基づいて説明を続けると、装置ハウジング2の主部21における前半部上には、第1のカセット11と、第2のカセット12と、被加工物仮載置手段13と、洗浄手段14と、被加工物搬送手段15と、被加工物搬入手段16および被加工物搬出手段17が配設されている。第1のカセット11は研磨加工前の被加工物を収納し、装置ハウジング2の主部21におけるカセット搬入域に載置される。第2のカセット12は装置ハウジング2の主部21におけるカセット搬出域に載置され、研磨加工後の被加工物を収納する。被加工物仮載置手段13は第1のカセット11と被加工物搬入・搬出域24との間に配設され、研磨加工前の被加工物を仮載置する。洗浄手段14は被加工物搬入・搬出域24と第2のカセット12との間に配設され、研磨加工後の被加工物を洗浄する。被加工物搬送手段15第1のカセット11と第2のカセット12との間に配設され、第1のカセット11内に収納された被加工物を被加工物仮載置手段13に搬出するとともに洗浄手段14で洗浄された被加工物を第2のカセット12に搬送する。被加工物搬入手段16は被加工物仮載置手段13と被加工物搬入・搬出域24との間に配設され、被加工物仮載置手段13上に載置された研磨加工前の被加工物を被加工物搬入・搬出域24に位置付けられたチャックテーブル機構6のチャックテーブル62上に搬送する。被加工物搬出手段17は被加工物搬入・搬出域24と洗浄手段14との間に配設され、被加工物搬入・搬出域24に位置付けられたチャックテーブル62上に載置されている研磨加工後の被加工物を洗浄手段14に搬送する。
【0023】
上記第1のカセット11に収容される被加工物は、環状のフレームに保護テープを介して表面側が装着された半導体ウエーハ(従って、半導体ウエーハは裏面が上側に位置する)、或いは支持基板(サブストレート)上に表面側が装着された半導体ウエーハ(従って、半導体ウエーハは裏面が上側に位置する)でよい。このような被加工物である半導体ウエーハを収容した第1のカセット11は、装置ハウジング2の主部21における所定のカセット搬入域に載置される。そして、カセット搬入域に載置された第1のカセット11に収容されていた研磨加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のカセット11に代えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しいカセット11が手動でカセット搬入域に載置される。一方、装置ハウジング2の主部21における所定のカセット搬出域に載置された第2のカセット12に所定数の研磨加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第2のカセット12が手動で搬出され、新しい空の第2のカセット12が載置される。
【0024】
図示の実施形態における研磨装置は、図2に示すように制御手段10を具備している。制御手段10はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)101と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)102と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)103と、タイマー(T)104と、入力インターフェース105および出力インターフェース106とを備えている。このように構成された制御手段10の入力インターフェース105には、上記研磨ユニット位置検出手段5を構成するリニヤスケール51の検出器52(LIS)、上記温度検出手段64(TDS)を構成する3個の温度センサー64a、64b、64c等からの信号が入力される。また、出力インターフェース106からは、上記サーボモータ323(M1)、パルスモータ44(M2)、サーボモータ65(M3)、サーボモータ664(M4)および洗浄手段14、被加工物搬送手段15、被加工物搬入手段16、被加工物搬出手段17等に制御信号を出力する。
【0025】
次に、上述した研磨装置の加工処理動作について図1を参照して簡単に説明する。
第1のカセット11に収容された研磨加工前の被加工物としての半導体ウエーハは被加工物搬送手段15の上下動作および進退動作により搬送され、被加工物仮載置手段13に載置される。被加工物仮載置手段13に載置された半導体ウエーハは、ここで中心合わせが行われた後に被加工物搬入手段16の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域24に位置せしめられているチャックテーブル機構6のチャックテーブル62上に載置される。チャックテーブル62上に載置された半導体ウエーハは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル62上に吸引保持される。しかる後に、チャックテーブル機構6が矢印23aで示す方向に移動され研磨域25に位置付けられる。そして、研磨域25においては、半導体ウエーハを保持したチャックテーブル62が回転せしめらるとともに、回転駆動せしめられている研磨工具325の研磨部材327がチャックテーブル62上の半導体ウエーハの裏面に押圧され、そしてまたチャックテーブル機構6が矢印23aおよび23bで示す方向に所定範囲に渡って往復動せしめられ、かくして研磨部材327の作用によって半導体ウエーハの裏面が乾式研磨され、残留加工歪が除去される。
【0026】
研磨が終了すると、研磨工具325が半導体ウエーハの裏面から上方に離隔され、チャックテーブル機構6が矢印23bで示す方向に被加工物搬入・搬出域24まで移動せしめられる。しかる後に、チャックテーブル62上の研磨加工された半導体ウエーハの吸引保持が解除され、吸引保持が解除された半導体ウエーハは被加工物搬出手段17により搬出されて洗浄手段14に搬送される。洗浄手段14.搬送された半導体ウエーハは、ここで洗浄された後に被加工物搬送手段15よって第2のカセット12の所定位置に収納される。
【0027】
上述した研磨作業において被加工物である半導体ウエーハを面焼けが発生することなく研磨するために、図示の実施形態においては図5のフローチャートに示す制御が実行される。図5のルーチンは、 制御手段10のリードオンリメモリ(ROM)102に予め格納されており、中央処理装置(CPU)101で所定時間毎に繰り返し実行される。なお、リードオンリメモリ(ROM)102には、図6で示すような第1の設定値T1と、該第1の設定値T1より高い第2の設定値T2、および該第2の設定値T2より高い第3の設定値T3が比較値として格納されている。なお、第1の設定値T1は、研磨効率を考慮した許容温度で例えば50°Cに設定されている。第2の設定値T2は、これ以上の温度が続くと面焼けが発生する虞がある危険温度で例えば200°Cに設定されている。第3の設定値T3は、面焼けが発生する面焼温度で例えば250°Cに設定されている。
【0028】
以下、図5のフローチャートに従って研磨作業時における研磨ユニット送り機構4の制御について説明する。
制御手段10は、先ずステップS1において上記チャックテーブル62の温度を検出する温度検出手段64(TDS)を構成する3個の温度センサー64a、64b、64cからの温度信号Ta、Tb、Tcを読み込む。ステップS1において温度信号Ta、Tb、Tcを読み込んだならば、制御手段10はステップS2に進んでTa、Tb、Tcの中から最大値(Tmax)を選定する。
【0029】
上記ステップS2においてチャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)を選定したならば、制御手段10はステップS3に進んで最大値(Tmax)が第3の設定値T3以上か否かをチェックする。最大値(Tmax)が第3の設定値T3以上の場合には、制御手段10は面焼けが発生すると判断し、ステップS4に進んで研磨ユニット送り機構4のパルスモータ44(M2)を逆転駆動する。この結果、研磨ユニット3は上昇せしめられて退避位置に位置付けられ、研磨作業を一時中断する。
【0030】
上記ステップS3においてチャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が第3の設定値T3より低い場合には、制御手段10はステップS5に進んでチャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が第2の設定値T2より高いか否かをチェックする。最大値(Tmax)が第2の設定値T2より高い場合には、制御手段10はこの状態で研磨を続けると面焼けが発生すると判断し、ステップS6に進んで研磨ユニット送り機構4のパルスモータ44(M2)を所定パルス数逆転駆動する。この結果、研磨ユニット3が所定量上昇即ち後退せしめられ、研磨工具325の半導体ウエーハへの押圧力が低減される。
【0031】
上記ステップS5においてチャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が第2の設定値T2以下の場合には、制御手段10はステップS7に進んでチャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が第1の設定値T1より低いか否かをチェックする。最大値(Tmax)が第1の設定値T1より低い場合には、制御手段10は研磨工具325の半導体ウエーハへの押圧力が小さく研磨効率が低いと判断し、ステップS8に進んで研磨ユニット送り機構4のパルスモータ44(M2)を所定パルス数正転駆動する。この結果、研磨ユニット3が所定量下降即ち前進せしめられ、研磨工具325の半導体ウエーハへの押圧力が増加される。
【0032】
なお、上記ステップS7においてチャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が第1の設定値T1以上の場合には、制御手段10はチャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が第1の設定値T1と第2の設定値T2との間の適正範囲にあると判断し、研磨ユニット3を現在の状態に維持して研磨作業を遂行する。
【0033】
以上のように、図示の実施形態においては、チャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が第1の設定値T1と第2の設定値T2との間の適正範囲になるように研磨ユニット送り機構4が制御されるので、被加工物の面焼けを防止しつつ研磨効率を向上することができる。また、図示の実施形態においては、チャックテーブル62の温度の最大値(Tmax)が面焼けが発生する温度である第3の設定値T3以上の場合には、研磨ユニット3を退避位置に位置付けて研磨作業を一時中断するので、被加工物の面焼けを確実に防止することができる。
【0034】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではない。例えば、実施形態においてはチャックテーブルの温度を検出する温度検出手段64(TDS)として3個の温度センサー64a、64b、64cを用い、該3個の温度センサーが検出した温度の最大値に基づいて制御する例を示したが、複数個の温度センサーが検出した温度の平均値に基づいて制御してもよい。
【0035】
【発明の効果】
本発明による研磨装置においては、被加工物を保持するチャックテーブルの温度を検出し、該温度が第1の設定値と第2の設定値との間の適正範囲になるように研磨ユニット送り機構が制御されるので、被加工物の面焼けを防止しつつ研磨効率を向上するすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によって構成された研磨装置の一実施形態を示す斜視図。
【図2】図1に示す研磨装置の要部を示す概略構成図。
【図3】図1に示す研磨装置に使用される研磨工具を示す斜視図。
【図4】図3に示す研磨工具その下面側から見た状態を示す斜視図。
【図5】図1に示す研磨装置に装備される制御手段の動作手順を示すフローチャート。
【図6】図1に示す研磨装置に装備される制御手段に格納される各設定値とチャックテーブルの温度との関係を示す説明図。
【符号の説明】
2:装置ハウジング
3:研磨ユニット
31:移動基台
32:スピンドルユニット
321:スピンドルハウジング
322:回転スピンドル
323:サーボモータ(M1)
325:研磨工具
4:研磨ユニット送り機構
44:パルスモータ(M2)
5:研磨ユニット位置検出手段
51:リニヤスケール
52:検出器(LIS)
6:チャックテーブル機構
61:支持基台
62:チャックテーブル
64:温度検出手段(TDS)
65:サーボモータ(M3)
66:チャックテーブル移動機構
664:サーボモータ(M4)
71、72:蛇腹手段
10:制御手段
11:第1のカセット
12:第2のカセット
13:被加工物仮載置手段
14:洗浄手段
15:被加工物搬送手段
16:被加工物搬入手段
17:被加工物搬出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a workpiece such as a semiconductor wafer held on a chuck table.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor device manufacturing process, a large number of rectangular regions are defined by cutting lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and a semiconductor circuit is formed in each of the rectangular regions. Individual semiconductor chips are formed by separating the semiconductor wafer formed with such a large number of semiconductor circuits along the streets. In order to reduce the size and weight of a semiconductor chip, the semiconductor wafer is usually ground to a predetermined thickness by cutting the semiconductor wafer along the streets and separating the individual rectangular regions. Forming. A polishing apparatus for polishing the back surface of such a semiconductor wafer polishes a chuck table having a mounting surface on which a workpiece is to be mounted, and a workpiece to be mounted on the mounting surface of the chuck table. And a polishing unit feeding mechanism for moving the polishing unit in a direction perpendicular to the mounting surface of the chuck table. In such a polishing apparatus, polishing is performed by pressing the polishing unit against the back surface of the semiconductor wafer, which is a workpiece, at a predetermined feed rate. However, the processing surface is surfaced due to the relationship between the polishing capability and the feed rate of the polishing unit. May burn or be damaged.
[0003]
In order to solve the above-mentioned problem, the present applicant is provided with a polishing resistance value detecting means for detecting a polishing resistance value generated when the workpiece is polished, and the polishing resistance value detected by the polishing resistance value detecting means is adjusted. JP-A-2001-138219 proposes a polishing apparatus which controls the feed of the polishing unit based on this and maintains the polishing resistance value within a predetermined range.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, when the polishing resistance value, that is, the polishing load is large, the surface burn does not necessarily occur. According to the study of the present inventor, when the frictional heat between the workpiece and the polishing tool reaches 300 ° C., for example, the surface burns. It was found that burning occurred. In particular, when using a felt grindstone in which abrasive grains are dispersed in a felt and fixed with an appropriate bonding agent as a polishing tool, and dry polishing is performed, the frictional heat between the workpiece and the polishing tool increases and surface burn is promoted. I found out.
[0005]
The present invention has been made in view of the above facts, and a main technical problem thereof is to provide a polishing apparatus that controls the feed rate of a polishing unit in response to frictional heat between a workpiece and a polishing tool. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a chuck table having a mounting surface on which a workpiece is to be mounted, and a workpiece to be mounted on the mounting surface of the chuck table. In a polishing apparatus comprising: a polishing unit provided with a polishing tool for polishing a polishing unit; and a polishing unit feed mechanism for moving the polishing unit back and forth in a direction perpendicular to the mounting surface of the chuck table.
Temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the mounting surface of the chuck table;
Control means for controlling the polishing unit feeding mechanism based on a detection signal from the temperature detection means,
The temperature detection means includes a plurality of temperature sensors disposed in different radial regions of the chuck table,
The control means advances the polishing unit feed mechanism by a predetermined amount when the maximum detected temperature detected by the plurality of temperature sensors is lower than a first set value, and is detected by the plurality of temperature sensors. The maximum detected temperature is Higher than the first set value A polishing apparatus is provided in which the polishing unit feed mechanism is retracted by a predetermined amount when higher than a second set value.
In order to solve the main technical problem, according to the present invention, a chuck table having a mounting surface on which a workpiece is mounted, and a workpiece mounted on the mounting surface of the chuck table. In a polishing apparatus comprising: a polishing unit comprising a polishing tool for polishing an object; and a polishing unit feed mechanism for moving the polishing unit forward and backward in a direction perpendicular to the mounting surface of the chuck table;
Temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the mounting surface of the chuck table;
Control means for controlling the polishing unit feeding mechanism based on a detection signal from the temperature detection means,
The control means advances the polishing unit feed mechanism by a predetermined amount when the temperature detected by the temperature detection means is lower than the first set value, and the temperature detected by the temperature detection means is higher than the first set value. If it is greater than or equal to the second set value, the polishing unit feed mechanism is retracted by a predetermined amount,
A polishing apparatus is provided, wherein the control means retracts the polishing unit feeding mechanism when the temperature detected by the temperature detection means is equal to or higher than a third set value higher than the second set value. The
[0009]
Further, according to the present invention, there is provided a polishing apparatus in which the polishing tool comprises a felt grindstone in which abrasive grains are dispersed in felt and fixed with an appropriate bond agent, and a workpiece is polished in a dry manner.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a polishing apparatus configured according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 is a perspective view of a polishing apparatus according to the present invention.
The polishing apparatus comprises an apparatus housing, generally designated 2. The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
Referring back to FIG. 1, the polishing apparatus in the illustrated embodiment moves the
[0015]
The polishing apparatus in the illustrated embodiment includes polishing unit position detecting means 5 for detecting the movement position of the
[0016]
1 and FIG. 2, the description will be continued with reference to FIG. 1 and FIG. 2. A substantially rectangular
[0017]
The chuck table 62 has a
[0018]
The chuck table 62 is provided with temperature detecting means 64 (TDS) for detecting the temperature in the vicinity of the mounting
[0019]
The support means 63 constituting the
[0020]
The polishing apparatus in the illustrated embodiment includes a chuck
[0021]
On both sides of the chuck
[0022]
The description will be continued based on FIG. 1. On the front half of the
[0023]
The workpiece accommodated in the
[0024]
The polishing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 10 as shown in FIG. The control means 10 is constituted by a microcomputer, and a central processing unit (CPU) 101 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 102 that stores a control program, etc., and a read / write that stores arithmetic results and the like. A random access memory (RAM) 103, a timer (T) 104, an
[0025]
Next, the processing operation of the above-described polishing apparatus will be briefly described with reference to FIG.
The semiconductor wafer as the workpiece before polishing, which is accommodated in the
[0026]
When the polishing is finished, the
[0027]
In the illustrated embodiment, the control shown in the flowchart of FIG. 5 is executed in order to polish the semiconductor wafer, which is a workpiece, without causing surface burn. The routine of FIG. 5 is stored in advance in a read only memory (ROM) 102 of the control means 10 and is repeatedly executed by the central processing unit (CPU) 101 every predetermined time. In the read only memory (ROM) 102, the first set value T1, the second set value T2 higher than the first set value T1, and the second set value T2 as shown in FIG. A higher third set value T3 is stored as a comparison value. Note that the first set value T1 is set to, for example, 50 ° C. at an allowable temperature considering the polishing efficiency. The second set value T2 is a dangerous temperature at which surface burning may occur if a temperature higher than this is continued, and is set to 200 ° C., for example. The third set value T3 is a surface burning temperature at which surface burning occurs, and is set to 250 ° C., for example.
[0028]
Hereinafter, the control of the polishing
In step S1, the control means 10 first reads temperature signals Ta, Tb, Tc from the three temperature sensors 64a, 64b, 64c constituting the temperature detection means 64 (TDS) for detecting the temperature of the chuck table 62. If the temperature signals Ta, Tb, Tc are read in step S1, the control means 10 proceeds to step S2 and selects the maximum value (Tmax) from Ta, Tb, Tc.
[0029]
If the maximum value (Tmax) of the temperature of the chuck table 62 is selected in step S2, the control means 10 proceeds to step S3 and checks whether the maximum value (Tmax) is equal to or greater than the third set value T3. If the maximum value (Tmax) is equal to or greater than the third set value T3, the control means 10 determines that surface burning occurs, and proceeds to step S4 to drive the pulse motor 44 (M2) of the polishing
[0030]
If the maximum value (Tmax) of the temperature of the chuck table 62 is lower than the third set value T3 in step S3, the control means 10 proceeds to step S5 and the maximum value (Tmax) of the temperature of the chuck table 62 is the first value. It is checked whether it is higher than the set value T2 of 2. If the maximum value (Tmax) is higher than the second set value T2, the control means 10 determines that surface burn will occur if polishing is continued in this state, and proceeds to step S6, where the pulse motor of the polishing
[0031]
If the maximum value (Tmax) of the temperature of the chuck table 62 is not more than the second set value T2 in step S5, the control means 10 proceeds to step S7 and the maximum value (Tmax) of the temperature of the chuck table 62 is the first value. It is checked whether it is lower than the set value T1 of 1. When the maximum value (Tmax) is lower than the first set value T1, the control means 10 determines that the pressing force of the
[0032]
If the maximum temperature (Tmax) of the chuck table 62 is equal to or higher than the first set value T1 in step S7, the control means 10 sets the maximum value (Tmax) of the chuck table 62 to the first setting. It is determined that it is within an appropriate range between the value T1 and the second set value T2, and the polishing operation is performed while maintaining the
[0033]
As described above, in the illustrated embodiment, the polishing unit is fed so that the maximum value (Tmax) of the temperature of the chuck table 62 falls within an appropriate range between the first set value T1 and the second set value T2. Since the
[0034]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited only to embodiment. For example, in the embodiment, three temperature sensors 64a, 64b, and 64c are used as temperature detecting means 64 (TDS) for detecting the temperature of the chuck table, and based on the maximum temperature detected by the three temperature sensors. Although an example of control is shown, control may be performed based on an average value of temperatures detected by a plurality of temperature sensors.
[0035]
【Effect of the invention】
In the polishing apparatus according to the present invention, the temperature of the chuck table holding the workpiece is detected, and the polishing unit feed mechanism is set so that the temperature falls within an appropriate range between the first set value and the second set value. Therefore, the polishing efficiency can be improved while preventing the surface burn of the workpiece.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a polishing apparatus constructed according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a main part of the polishing apparatus shown in FIG. 1;
3 is a perspective view showing a polishing tool used in the polishing apparatus shown in FIG. 1. FIG.
4 is a perspective view showing a state of the polishing tool shown in FIG. 3 as viewed from the lower surface side.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation procedure of a control unit equipped in the polishing apparatus shown in FIG. 1;
6 is an explanatory diagram showing a relationship between each set value stored in a control unit equipped in the polishing apparatus shown in FIG. 1 and the temperature of the chuck table. FIG.
[Explanation of symbols]
2: Device housing
3: Polishing unit
31: Moving base
32: Spindle unit
321: Spindle housing
322: Rotating spindle
323: Servo motor (M1)
325: Polishing tool
4: Polishing unit feed mechanism
44: Pulse motor (M2)
5: Polishing unit position detection means
51: Linear scale
52: Detector (LIS)
6: Chuck table mechanism
61: Support base
62: Chuck table
64: Temperature detection means (TDS)
65: Servo motor (M3)
66: Chuck table moving mechanism
664: Servo motor (M4)
71, 72: Bellows means
10: Control means
11: First cassette
12: Second cassette
13: Workpiece temporary placement means
14: Cleaning means
15: Workpiece conveying means
16: Workpiece carrying means
17: Workpiece unloading means
Claims (3)
該チャックテーブルの載置面近傍の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段からの検出信号に基づいて該研磨ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該温度検出手段は該チャックテーブルの異なる半径領域に配設された複数個の温度センサーを備えており、
該制御手段は、該複数個の温度センサーによって検出された検出温度の最高値が第1の設定値より低い場合には該研磨ユニット送り機構を所定量前進せしめ、該複数個の温度センサーによって検出された検出温度の最高値が該第1の設定値より高い第2の設定値より高い場合には該研磨ユニット送り機構を所定量後退せしめる、ことを特徴とする研磨装置。A chuck table having a mounting surface for mounting a workpiece, a polishing unit having a polishing tool for polishing the workpiece mounted on the mounting surface of the chuck table, and the polishing In a polishing apparatus comprising: a polishing unit feed mechanism that moves a unit back and forth in a direction perpendicular to the mounting surface of the chuck table;
Temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the mounting surface of the chuck table;
Control means for controlling the polishing unit feeding mechanism based on a detection signal from the temperature detection means,
The temperature detection means includes a plurality of temperature sensors disposed in different radial regions of the chuck table,
The control means advances the polishing unit feed mechanism by a predetermined amount when the maximum detected temperature detected by the plurality of temperature sensors is lower than a first set value, and is detected by the plurality of temperature sensors. polishing apparatus maximum value of the detected temperature as the allowed to a predetermined amount retracting the polishing unit feeding mechanism is higher than a second set value higher than the first set value, characterized in that.
該チャックテーブルの載置面近傍の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段からの検出信号に基づいて該研磨ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該温度検出手段の検出温度が第1の設定値より低い場合には該研磨ユニット送り機構を所定量前進せしめ、該温度検出手段の検出温度が該第1の設定値より高い第2の設定値以上の場合には該研磨ユニット送り機構を所定量後退せしめ、
該制御手段は、該温度検出手段の検出温度が該第2の設定値より高い第3の設定値以上の場合には該研磨ユニット送り機構を退避せしめる、ことを特徴とする研磨装置。A chuck table having a mounting surface for mounting a workpiece, a polishing unit having a polishing tool for polishing the workpiece mounted on the mounting surface of the chuck table, and the polishing In a polishing apparatus comprising: a polishing unit feed mechanism that moves a unit back and forth in a direction perpendicular to the mounting surface of the chuck table;
Temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the mounting surface of the chuck table;
Control means for controlling the polishing unit feeding mechanism based on a detection signal from the temperature detection means,
The control means advances the polishing unit feed mechanism by a predetermined amount when the temperature detected by the temperature detection means is lower than the first set value, and the temperature detected by the temperature detection means is higher than the first set value. If it is greater than or equal to the second set value, the polishing unit feed mechanism is retracted by a predetermined amount,
The polishing apparatus, wherein the control means retracts the polishing unit feeding mechanism when the temperature detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a third set value higher than the second set value.
っており、乾式で被加工物を研磨する、請求項1又は2に記載の研磨装置。The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing tool is made of a felt grindstone in which abrasive grains are dispersed in felt and fixed with an appropriate bonding agent, and the workpiece is polished by a dry method.
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