JP2011156601A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドレス部の摩耗量や装置ごとの寸法の違いを正確に把握しなくても所望のドレッシングを行うことができる研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨工具23を下降させて研磨部232の研磨面233をドレス工具33のドレス部332に接触させてドレッシングする構成において、ドレス部332が研磨面233から受ける下向きの圧力を検出する圧力検出部32と、圧力検出部32で検出される圧力に基づいて研磨工具23の鉛直方向の移動量を制御する制御手段4を付加し、制御手段4によってドレス部332に接触する研磨面233の圧力の程度を調整して所望のドレッシングを可能とする。
【選択図】図3
【解決手段】研磨工具23を下降させて研磨部232の研磨面233をドレス工具33のドレス部332に接触させてドレッシングする構成において、ドレス部332が研磨面233から受ける下向きの圧力を検出する圧力検出部32と、圧力検出部32で検出される圧力に基づいて研磨工具23の鉛直方向の移動量を制御する制御手段4を付加し、制御手段4によってドレス部332に接触する研磨面233の圧力の程度を調整して所望のドレッシングを可能とする。
【選択図】図3
Description
本発明は、例えば半導体ウェーハ等の薄板状のワークを研磨加工する研磨装置に係り、特に摩耗や目詰まりが生じた研磨工具にドレッシングと呼ばれる表面研磨を施して再使用可能とするドレス機構が装備された研磨装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、半導体からなるウェーハの表面にICやLSI等の多数の電子回路を形成し、次いでウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工してから、電子回路が形成された領域を分割予定ラインに沿って切断するダイシングを行って、1枚のウェーハから多数の半導体チップをデバイスとして得ている。ところで、裏面の研削工程を経たウェーハの裏面(被研削面)には研削による歪み層が形成され、この研削歪み層が残存したままであるとデバイスの抗折強度を低下させる要因となる。そこでこの研削歪み層は、研削工程後に、ウェットエッチングやドライエッチング等のエッチングや、スラリーを用いたポリッシングといった方法で除去することが行われている。
ところが、いずれの除去方法も生産性が低く、また、廃液が環境汚染の原因になるという問題があった。そこで本出願人は、フェルト等の柔軟な部材にジルコニア等からなる砥粒を含浸させてボンド材で固めた研磨部を支持部材に固着してなる研磨工具を研磨装置に装着し、研磨部をワークの被研磨面に押し付けて研磨するといった乾式研磨により研削歪み層を除去する技術を開発した。
このような研磨工具にあっては長時間の使用により研磨部の研磨面に摩耗や目詰まりが生じるが、ドレッシングを行うことによって再使用可能としている。ドレッシングは、ダイヤモンド砥粒をニッケルメッキ等によって固めた構成のドレス部を研磨部の研磨面に接触させて行われる。本出願人は、ドレス部に対する研磨工具の位置を制御して、ドレス部に対する研磨部の接触状態を常にドレッシングに適した状態に調整する技術を提案している(特許文献1)。
しかして、位置制御によってドレッシングの調整を行った場合、ドレス部の摩耗量や装置ごとの寸法の違いを正確に把握しないと精度のよいドレッシングの調整を行うことができないという不具合があることが判った。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ドレス部の摩耗量や装置ごとの寸法の違いを正確に把握しなくても所望のドレッシングを行うことができる研磨装置を提供することにある。
本発明の研磨装置は、ワークを保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持されたワークに対し下方に向いた研磨面を接触させて乾式で該ワークを研磨加工する研磨工具と、該研磨工具を鉛直方向を回転軸として回転可能に支持する回転支持軸と、該研磨工具および該回転支持軸を鉛直方向に移動させる鉛直移動機構とを有する研磨機構とを備えた研磨装置であって、前記研磨工具の前記研磨面に上端が接触して該研磨面をドレッシングするドレス部と、該ドレス部の前記上端を前記保持手段の前記保持面の上側または下側に選択的に位置付ける昇降機構と、前記ドレス部が前記研磨面によって下向きに受ける圧力を検出する圧力検出部とを有するドレス機構と、前記圧力検出部による検出結果に基づいて前記鉛直移動機構による前記研磨工具の前記鉛直方向の移動量を制御する制御手段とを備えることを特徴としている。
本発明によれば、研磨機構の鉛直移動機構によって研磨工具が下降し、該研磨工具の研磨面がドレス機構のドレス部における上端に接触して研磨工具の研磨面がドレッシングされる。ここで、圧力検出部で圧力が検出されることにより、研磨面がドレス部に接触していることが確認され、ドレッシングが確実になされていると判断することができる。また、圧力検出部で検出される圧力に基づいて研磨工具の移動量を制御することにより、ドレス部が研磨工具から受ける圧力の程度を調整するといったドレッシングの調整を行うことができる。その結果、ドレス部の摩耗量や装置ごとの寸法の違いを正確に把握しなくても所望のドレッシングを常に安定して行うことができる。
なお、本発明で言うワークは特に限定はされないが、例えば、シリコンやガリウムヒ素(GaAs)等からなる半導体ウェーハ、セラミック、ガラス、サファイア(Al2O3)系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度(TTV:total thickness variation−ワークの被研削面を基準として厚さ方向に測定した高さのワークの被研削面全面における最大値と最小値の差)が要求される各種加工材料等が挙げられる。
本発明によれば、ドレス部の摩耗量や装置ごとの寸法の違いを正確に把握しなくても所望のドレッシングを行うことができるといった効果を奏する。
以下、本発明の一実施形態に係る研磨装置を説明する。
(1)研磨装置の構成
図1は、一実施形態に係る研磨装置を示している。この研磨装置1は、半導体ウェーハ等の薄板状のワークWをチャックテーブル(保持手段)13に保持してワークWの被研磨面を上方に露出させ、その被研磨面を研磨機構2により研磨するものである。
(1)研磨装置の構成
図1は、一実施形態に係る研磨装置を示している。この研磨装置1は、半導体ウェーハ等の薄板状のワークWをチャックテーブル(保持手段)13に保持してワークWの被研磨面を上方に露出させ、その被研磨面を研磨機構2により研磨するものである。
図1で符号11は直方体状の基台であり、この基台11には、長方形状のテーブルベース12がX軸方向に移動可能に設けられている。テーブルベース12には、円板状のチャックテーブル13がZ軸方向(鉛直方向)を回転軸として回転可能に支持されている。チャックテーブル13は一般周知の真空チャック式のもので、水平な上面に、ワークWとほぼ同径であり、負圧作用によってワークWを吸引して保持する保持面131が形成されている。
チャックテーブル13に保持されたワークWは、テーブルベース12がX軸方向に移動することにより、図1でX1側の端部の搬入出位置からX2側の端部の加工位置の間を往復移動させられる。基台11にはテーブルベース12をX軸方向に移動させる移動機構が設けられており、テーブルベース12にはチャックテーブル13を回転させる回転駆動機構が設けられている(いずれも図示略)。テーブルベース12の移動方向の両側には、テーブルベース12の移動路を覆って研磨屑等が基台11内に落下することを防ぐ蛇腹状のカバー14が伸縮自在に設けられている。
基台11の上記加工位置の側方(Y1側)にはコラム15が立設されており、このコラム15に、研磨機構2が設けられている。研磨機構2は、コラム15の基台11側(Y2側)の取付け面151に設けられた鉛直移動機構21と、この鉛直移動機構21によって昇降させられるスピンドルユニット22と、このスピンドルユニット22に着脱自在に固定される研磨工具23とを備えている。
コラム15の取付け面151はX軸方向およびZ軸方向に沿った鉛直面であり、この取付け面151には、X軸方向に離間した一対のZ軸ガイド16が固定されている。そしてこれらZ軸ガイド16に、スライダ17がZ軸方向に昇降可能に取り付けられ、このスライダ17に、スピンドルユニット22がホルダ171を介して固定されている。スライダ17には、Z軸方向に延びるボールねじ211が螺合した状態で連結しており、スライダ17は、ボールねじ211およびボールねじ211を回転駆動するサーボモータ212からなる鉛直移動機構21によって昇降駆動される。
スピンドルユニット22は、軸方向がZ軸方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング221内に、図2に示すスピンドルシャフト(回転支持軸)222が同軸的、かつ回転自在に組み込まれ、スピンドルシャフト222の先端に、研磨工具23が着脱自在に固定されるフランジ状のマウント223が設けられた構成である。スピンドルユニット22は、マウント223を下方に配して軸方向をZ軸方向と平行にした状態で、スピンドルハウジング221がホルダ171を介してスライダ17に固定されており、鉛直移動機構21によってスライダ17と一体に昇降する。スピンドルユニット22の上端部にはモータ部224が設けられており、このモータ部224によってスピンドルシャフト222が回転させられる。
研磨工具23は、図2に示すように、上記マウント223の下面に着脱自在、かつ同心状に固定される円板状の支持部材231の下面全面に研磨部232が固着されたもので、直径はワークWの全面を覆う大きさを有している。研磨部232は、例えば、フェルト等の柔軟な部材にジルコニア等からなる砥粒を含浸させボンド材で固めて成形されたものなどが好適に使用される。研磨部232の下面はワークWの被研磨面に押し付けられる研磨面であり、この研磨面233は、スピンドルシャフト222の軸方向と直交し、チャックテーブル13の保持面131と平行に設定される。また、スピンドルシャフト222とチャックテーブル13の各軸心のY軸方向の位置は、同一位置に設定される。
上記テーブルベース12におけるチャックテーブル13の加工位置側(X2側)には、ドレス機構3が配設されている。ドレス機構3は、図2に示すように、テーブルベース12に形成された凹所121内にセットされており、凹所121の底部に設置されたエアシリンダ等からなる昇降機構31と、この昇降機構31にロードセル等からなる圧力検出部32を介して取り付けられたドレス工具33とから構成されている。
ドレス工具33は、支持部材331の上面に、上記研磨部232の研磨面233をドレッシングするドレス部332が固着されてなるものである。ドレス部332は、研磨工具23の研磨部232に応じたものが用いられ、例えばダイヤモンド砥粒等の砥粒をボンドによって固めて所望の形状に成形されたものなどが好適に使用される。昇降機構31は、凹所121の底部に固定された本体部311から昇降部312が伸縮して昇降する構成である。
ドレス工具33は昇降機構31が作動して昇降部312が昇降することにより、ドレス部332の上端333がチャックテーブル13の保持面131よりも下側に位置付けられる退避位置(図2に示す位置)と、ドレス部332がチャックテーブル13の保持面131よりも上側に突出して上端333が保持面131よりも上側に位置付けられるドレス位置(図3に示す位置)とに選択的に位置付けられるようになっている。なお、ドレス工具33のY軸方向の位置は、研磨工具23の中心(スピンドルシャフト222の軸心と同じである)のY軸方向の位置と同一とされている。
研磨部232の研磨面233をドレス部332でドレッシングするには、図3に示すように、ドレス部332の上端333に研磨面233を接触させて行われるが、その時にドレス部332が研磨面233によって下向きに受ける圧力が圧力検出部32によって検出される。圧力検出部32での検出結果である圧力データは制御手段4に供給される。そしてこの制御手段4は、供給された圧力データに基づいて鉛直移動機構21の作動量、すなわち鉛直移動機構21による研磨工具23の鉛直方向の移動量を制御するように構成されている。
(2)研磨装置による研磨加工動作
以上が一実施形態の研磨装置1の構成であり、続いて該装置によりワークWを研磨加工する動作例を説明する。
以上が一実施形態の研磨装置1の構成であり、続いて該装置によりワークWを研磨加工する動作例を説明する。
はじめに、搬入出位置に位置付けられたチャックテーブル13が真空運転され、ワークWが被研磨面を上方に露出した状態で保持面131に同心状に載置されるとともに吸着、保持される。次いで、テーブルベース12が図1でX2方向に移動してワークWが加工位置に送り込まれ、チャックテーブル13が回転してワークWが自転させられる。この時点では、ドレス機構3のドレス工具33は上記退避位置に位置付けられている。そして、自転するワークWの上面である被研磨面が、上方で待機していた研磨機構2のスピンドルユニット22により次のようにして研磨加工される。
すなわち、図4の矢印Rに示すようにスピンドルシャフト222が回転することにより研磨工具23が回転しながら、鉛直移動機構21が作動してスピンドルユニット22が下降し、同図に示すように研磨工具23における研磨部232の研磨面233を所定荷重でワークWの上面に押し付ける。ワークWの上面は全面が研磨面233で覆われ、該研磨面233によりワークWの被研磨面が乾式にて研磨される。
研磨時のチャックテーブル13の回転方向および回転速度は、研磨部232の研磨面233がワークWの上面に対して相対的に摺動して研磨作用が効果的に得られる状態に設定される。研磨時においては、ドレス機構3のドレス工具33が退避位置に位置付けられ、ドレス部332の上端333はチャックテーブル13の保持面131よりも下方に位置していることにより、研磨工具23がドレス部332に接触するおそれはない。
所定の研磨加工時間が経過したらスピンドルユニット22が上昇して研磨部232がワークWから離れ、テーブルベース12が図1でX1方向に移動してワークWが搬入出位置まで戻される。この後、チャックテーブル13の回転が停止し、研磨されたワークWがピックアップされて研磨工程が終了する。
(3)ドレス機構によるドレッシング
上記動作が、1枚のワークWに研磨加工を施す1サイクルである。このサイクルが多数のワークWに施されて研磨工具23が長時間使用されると、研磨部232の研磨面233に摩耗や目詰まりが生じる。このような状況になると、再使用のために研磨面233を研磨してリフレッシュさせるドレッシングが必要となる。本実施形態では、そのドレッシングが次のようにしてドレス機構3により行われる。
上記動作が、1枚のワークWに研磨加工を施す1サイクルである。このサイクルが多数のワークWに施されて研磨工具23が長時間使用されると、研磨部232の研磨面233に摩耗や目詰まりが生じる。このような状況になると、再使用のために研磨面233を研磨してリフレッシュさせるドレッシングが必要となる。本実施形態では、そのドレッシングが次のようにしてドレス機構3により行われる。
すなわち、テーブルベース12を図1のX2方向に移動させてドレス機構3を加工位置付近に位置付ける。次いで、図3に示すように、昇降機構31によってドレス工具33を上昇させてドレス位置に位置付ける。そして、上方に退避していたスピンドルユニット22のスピンドルシャフト222を矢印Rに示すように回転させて研磨工具23を回転させながらスピンドルユニット22を下降させ、研磨工具23の研磨面233をドレス部332の上端333に接触させる。研磨面233がドレス部332の上端333に接触するとドレス部332は研磨面233によって下向きの荷重を受け、その荷重による圧力は圧力検出部32によって検出され、圧力データとして制御手段4に供給される。
圧力検出部32によって検出される圧力が所定値に達したことが制御手段4で判断されたら、制御手段4により鉛直移動機構21が停止し、スピンドルユニット22の下降が停止する。次いで、テーブルベース12とともにドレス機構3がX軸方向に移動し、これにより、回転する研磨部232の研磨面233がドレス部332に所定荷重で接触し、研磨面233がドレス部332によってドレッシングされる。ドレス機構3は、ドレス部332が研磨面233の中心を通って研磨面233の直径全域を通過するようにX軸方向に移動する。これにより、回転する研磨面233の全面がドレス部332でドレッシングされる。
ドレッシング時においては、ドレス機構3のドレス工具33がドレス位置に位置付けられ、ドレス部332の上端333はチャックテーブル13の保持面131よりも上方に位置していることにより、研磨工具23がチャックテーブル13に接触するおそれはない。研磨工具23の研磨面233のドレッシングが完了したら、スピンドルユニット22が上昇して研磨面233がドレス部332から離れ、ドレッシング工程が終了する。
(4)ドレス機構による作用効果
上記実施形態のドレス機構3によれば、まず、圧力検出部32で圧力が検出されることにより、研磨工具23の研磨部232がドレス工具33のドレス部332に接触していることが確認される。したがってドレッシングが確実になされていると判断することができ、ドレッシングが不十分のまま終了するといった不具合を防ぐことができる。
上記実施形態のドレス機構3によれば、まず、圧力検出部32で圧力が検出されることにより、研磨工具23の研磨部232がドレス工具33のドレス部332に接触していることが確認される。したがってドレッシングが確実になされていると判断することができ、ドレッシングが不十分のまま終了するといった不具合を防ぐことができる。
また、圧力検出部32で検出される圧力に基づいて研磨工具23の鉛直方向の移動量を制御することにより、ドレス部332に接触する研磨工具23の圧力の程度を調整するといったドレッシングの調整を行うことができる。このため、ドレス部332の摩耗量や装置ごとの寸法の違いを正確に把握しなくても、過小、あるいは過剰にならない所望のドレッシングを常に安定して行うことができる。
なお、上記のように圧力検出部32によって検出される圧力が所定値に達したら研磨工具23の下降を停止させてドレッシングを開始するといった制御手段4による研磨工具23の鉛直方向の移動制御は一例である。例えばこの実施形態の制御形態の他には、ドレッシング中においても検出される圧力が常に一定値となるように研磨工具23の鉛直方向の位置を連続的に調整するフィードバック制御といった制御形態が挙げられる。
1…研磨装置
13…チャックテーブル(保持手段)
131…保持面
2…研磨機構
21…鉛直移動機構
22…スピンドルユニット
222…スピンドルシャフト(回転支持軸)
23…研磨工具
232…研磨部
233…研磨面
3…ドレス機構
31…昇降機構
32…圧力検出部
33…ドレス工具
332…ドレス部
333…ドレス部の上端
4…制御手段
W…ワーク
13…チャックテーブル(保持手段)
131…保持面
2…研磨機構
21…鉛直移動機構
22…スピンドルユニット
222…スピンドルシャフト(回転支持軸)
23…研磨工具
232…研磨部
233…研磨面
3…ドレス機構
31…昇降機構
32…圧力検出部
33…ドレス工具
332…ドレス部
333…ドレス部の上端
4…制御手段
W…ワーク
Claims (1)
- ワークを保持する保持面を有する保持手段と、
該保持手段に保持されたワークに対し下方に向いた研磨面を接触させて乾式で該ワークを研磨加工する研磨工具と、該研磨工具を鉛直方向を回転軸として回転可能に支持する回転支持軸と、該研磨工具および該回転支持軸を鉛直方向に移動させる鉛直移動機構とを有する研磨機構とを備えた研磨装置であって、
前記研磨工具の前記研磨面に上端が接触して該研磨面をドレッシングするドレス部と、該ドレス部の前記上端を前記保持手段の前記保持面の上側または下側に選択的に位置付ける昇降機構と、前記ドレス部が前記研磨面によって下向きに受ける圧力を検出する圧力検出部とを有するドレス機構と、
前記圧力検出部による検出結果に基づいて前記鉛直移動機構による前記研磨工具の前記鉛直方向の移動量を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする研磨装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010018337A JP2011156601A (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 研磨装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010018337A JP2011156601A (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 研磨装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011156601A true JP2011156601A (ja) | 2011-08-18 |
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ID=44589038
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---|---|---|---|
JP2010018337A Pending JP2011156601A (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 研磨装置 |
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---|---|
JP (1) | JP2011156601A (ja) |
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