JPH09103954A - ポリシング装置 - Google Patents

ポリシング装置

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JPH09103954A
JPH09103954A JP16279696A JP16279696A JPH09103954A JP H09103954 A JPH09103954 A JP H09103954A JP 16279696 A JP16279696 A JP 16279696A JP 16279696 A JP16279696 A JP 16279696A JP H09103954 A JPH09103954 A JP H09103954A
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JP
Japan
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polishing
pad
polishing pad
conditioning
grinding means
Prior art date
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Application number
JP16279696A
Other languages
English (en)
Inventor
Chris Karlsrud
カールスルード クリス
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Speedfam Corp
Original Assignee
Speedfam Corp
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Publication date
Application filed by Speedfam Corp filed Critical Speedfam Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/02—Lapping machines or devices; Accessories designed for working surfaces of revolution

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工物のポリシング作業中に、ポリシングパ
ッドをコンディショニングし、表面むらを除去し、平坦
なパッド状態を得る装置を提供すること。 【解決手段】 ポリシングパッド（１３）が頂面に取付
けられた回転ポリシングホイール（１５）と、ポリシン
グされる加工物（１１）を支持し、これを前記ポリシン
グパッド（１３）と接触させ、前記加工物（１１）に所
望圧力をかける、上下方向に移動可能なキャリア要素
（１８）とを備えている。前記キャリア要素（１８）に
作動的に取付けられたコンディショニング要素（２４）
が、該キャリア（１８）とともに移動可能であり、コン
ディショニング要素（２４）の底面に環状に配置され、
且つ、前記ポリシングパッド（１３）と接触して該ポリ
シングパッド（１３）をコンディショニングする研削手
段（３０）を備えていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体に使用され
るシリコンウエハなどの、加工物をポリシングすること
に関連する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路に使用されるシリコン基板すな
わちシリコンウエハなどの薄い加工物を、ポリシングあ
るいは平坦化するような加工工程では、キャリア即ちプ
レッシャプレートと、その表面にポリシングパッドを支
持する回転可能なポリシングテーブルとの間に、ウエハ
を配置する。プレッシャプレートが圧力をかけ、ウエハ
から荒い箇所を除去し、ウエハ上に略均一な厚さの面を
作る。ポリシング装置は、一般に、ポリシングされてい
ないウエハが付着させられる剛性プレッシャプレート即
ちキャリアを備えており、ポリシングすべきウエハ面
は、研磨圧で、ウエハに係合するポリシングパッドにさ
らされる。次いで、ポリシングパッドとウエハの表側面
との間に相対的な横方向の動きが生じるように、ポリシ
ングパッドとキャリアの両方を、異なった速度で、回転
させるのが典型的である。ポリシングを助けるために、
ポリシング作業中、ポリシングパッドとウエハとの境界
面に、コロイド状シリコンスラリなどの研磨スラリを供
給するのが一般的である。本発明と共に使用される機械
の好ましい形式は、垂直軸を中心に回転駆動させられる
回転ポリシングホイールを備えたものである。このポリ
シングホイールは、セラミックあるいは金属の水平定盤
（プラテン）を備えているのが典型的である。当業者に
知られ、商業的に利用可能な種々の材料で、ポリシング
パッドを作ることができる。ポリシングパッドは、アメ
リカ合衆国、アリゾナ州、スコットスダールのロデル・
プロダクツ・コーポレーション(Rodel Products Corpor
ation)の、IC and GS シリーズ (IC and GS series) ポ
リシングパッドのような発泡ポリウレタンであるのが典
型的である。ポリシングパッドの硬度および密度は、ポ
リシングされる材料のタイプに基づいて、定型的に、選
択される。ポリシングパッドは、垂直軸を中心に回転さ
せられ、加工物が制限された位置に載置させられる円形
ポリシング面を備えており、ポリシングホイールおよび
重ね合わされて取付けられたポリシングパッドの加工物
に対する運動が、ポリシング面と接触する加工物の表面
で、加工物の磨損が起こる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような全ての装置
では、ポリシングパッドの表面を平らに維持し、表面む
らをなくすることが重要である。ポリシングパッドは、
ポリシング作業中に、不均一に磨耗する傾向があり、表
面むらが生じるので、これらの問題が解決されなければ
ならない。したがって、本発明の目的は、ポリシングパ
ッドをコンディショニングして表面むらを取り除き、平
坦なパッド状態を得ることである。本発明の別の目的
は、ポリシング作業中に、ポリシングパッドをコンディ
ショニングし、表面むらを取り除き、平坦なパッド状態
を得る装置を提供することである。本発明の他の目的
は、ポリシング作業が終わるたびの、別途の能動的パッ
ドコンディショニングに対する必要性を最小にすること
である。本発明のもう一つの目的は、高いポリシング除
去速度とウエハの表面にわたる改善された除去の均一性
を得ることにより、ポリシングパッド面の輪郭および粗
さのより良い管理を行うことである。
【０００４】本発明のもう一つの目的は、ポリシングに
よって形成される表面の溝を最小にすることである。本
発明のもう一つの目的は、長い時間にわたってポリシン
グが行われたときに、実用的な利益を得ることである。
本発明の更にもう一つの目的は、ポリシング中に生じる
パッドの損傷を最小にして、ポリシングの、工程から工
程への一貫性を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリシングパ
ッドがポリシング作業を行っている間、ポリシングパッ
ド表面の輪郭および粗さを管理するように、ポリシング
パッドをコンディショニングすることに関する。これ
は、パッドが基板のポリシングを行っている間、圧力を
かけられて、ポリシングパッドと接触し、これを研磨す
る研削手段を下面に備えた環状コンディショニング要素
を使用する本発明によって達成される。コンディショニ
ング要素はキャリアの底面の下に延びており、そして、
コンディショニング要素は、下方に向かって延びて、末
端に研削手段を備えている脚部分を有している。ポリシ
ングできるように、ウエハをパッドと接触させるため
に、ウエハキャリアが圧力を与えると、研削手段の環状
コンディショニング要素もまたパッドに接触し、ポリシ
ング作業と同時にパッドをコンディショニングする。こ
のように、本発明によれば、ポリシングされる基板は、
圧力をかけられて、基板をポリシングできるように、そ
の頂面にポリシングパッドを有している回転ポリシング
ホイールと接触する。基板をポリシングしている間、ポ
リシングパッドは、また、パッドと接触し且つこれをコ
ンディショニングする研削手段を備えたコンディショニ
ング要素と接触する。通常、ポリシングパッドと基板と
の間に、研磨スラリを入れ、向上したポリシングを行う
のが好ましい。
【０００６】本発明は、ポリシングパッドが頂面に取付
けられた回転ポリシングホイールと、ポリシングされる
加工物を支持し、加工物に所望の圧力を加えながら、こ
れを前記ポリシングパッドと接触させる、上下方向に移
動可能なキャリア要素とを、備えている。このキャリア
に作動的に取付けられたコンディショニング要素が、該
キャリアとともに移動可能であり、その底面に、環状に
配置されて、前記ポリシングパッドとの接触により該パ
ッドをコンディショニングする研削手段を、有してい
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のコンディショニ
ング要素の好ましい一形態を示している。ポリシング
中、シリコンウエハなどのポリシングされる基板１１
は、回転可能なポリシングホイール１５の頂面に固定さ
れたポリシングパッド１３に当接するように、表を下に
向けて載置される。金属あるいはセラミックのキャリア
１８が、下方に向かう圧力を、基板１１の裏側に加える
ために用いられる。基板１１は、吸引あるいは湿潤表面
張力(wet surface tension) などの、公知の種々の方法
によって、キャリア１８に支持されている。ウレタンな
どでできた保護層１９が、プレッシャプレート１８に取
付けられ、ポリシングされるウエハあるいは基板の表面
を保護している。環状の保持リング２０が、ボルト２１
によって、キャリア１８に取付けられ、ポリシング中
に、ウエハが、キャリア１８の下から、側方に、滑らな
いようにしている。更に、キャリア１８には、逆Ｌ字形
状を有し、金属などの剛性材料でできたリング形状のパ
ッドコンディショニング要素２４が取付けられている。
図１に示されるように、コンディショニング要素２４の
下方に延びる脚２７は、例えば４５度の角度の、鋭い研
削端３０で終端している。研削端は、例えば、寿命を延
ばすために、硬化させられるか、或いは、ダイヤモンド
の研削刃を備えているのがよい。脚２７は、研削要素即
ち研削刃３０が、ポリシングパッドに接触するように、
十分な長さのものである。コンディショニング要素２４
の上下方向の制限された動きは許容するが、側方への動
きは許容しないように、コンディショニング要素が、ボ
ルト２６によって、キャリア１８に緩く取付けられてい
る。研削点３０が、その重量によって、パッド１３に接
触するように、間隔をおいたナット２８、２９の間で、
コンディショニング要素２４の僅かな上下方向の動きが
許容される。重量およびコンディショニング能力を高め
るために、追加の重量リング４０を、コンディショニン
グ要素２４に、加えることができる。
【０００８】変形例として、図２に示されるように、下
方に延びる脚２７が、複数の環状セグメント４２ａ、４
２ｂ、４２ｃ・・・を形成するように分断され、かつ、
ポリシングパッドをコンディショニング、即ち、型直し
(truing)および目直し(dressing)するように、ポリシン
グパッドへの鋭いすくい面(cutting face)を呈する硬い
研削材料を支持する平らな底面４２を有していてもよ
い。前記硬い研削材料４４の代表は、ダイヤモンドの粒
子あるいはグリット、多結晶チップ−スライバー(polyc
ystalline chips-slivers)、立方晶窒化ホウ素粒子(cub
ic boron nitriteparticles) 、炭化珪素粒子、およ
び、規則的な交互型、即ち、一つが右に、次が左に曲げ
られた、あるいは、一つの歯が右に曲げられ、二番目が
左に曲げられ、そして三番目の真っ直ぐな部分が中央に
ある交互・中央セットを備えた帯鋸ブレードのような鋸
ブレードである。このような、分かれた即ち不連続の研
削要素４４が、種々の手段、例えば、樹脂、ゴム、セラ
ック、ガラス化接着剤などのような公知の接着剤、又
は、ニッケルめっきを用いて、コンディショニング要素
２４の底面に取付けられている。ポリシングのために、
プレッシャプレートキャリア１８を、全体が参照番号３
２で示されている公知の機械的手段によって、下方に移
動させる。液圧シリンダ３３の作用が、キャリアプレー
ト１８が上下動させる。液圧シリンダは、キャリア１８
を降下させ、ウエハ１１を、所望の圧力で調節可能に、
ポリシングパッド１３に押しつける。
【０００９】パッドをコンディショニングするための研
削手段は、鋭く尖った先端３０である場合も、研削要素
４４を支持する、比較的平らな環状セグメント４２であ
る場合でも、連続しておらず、下方の周縁の回りに円周
方向に配置された、間隔をおいた切欠き部分５０を備え
ている。これらの切欠き部分５０により、削りくず及び
流体を、コンディショニング装置の内側から排除でき
る。典型的な作業では、キャリア即ちプレッシャプレー
ト１８に支持されたシリコンウエハのようなポリシング
される基板１１を、ポリシングホイール１５に取付けら
れたポリシングパッド１３と接触させる。ポリシングを
最大にするために、研磨用スラリを、パッドと基板との
間に入れるのが好ましい。種々のタイプの研磨用スラリ
を使用することができる。キャリア１８がポリシングパ
ッドに加える圧力は、所望のように選択され、この圧力
は、ホイール１５の回転速度および使用する研磨用スラ
リのタイプに応じている。ホイール１５は、シャフト３
４の回転によってキャリアプレート１８が回転するのと
同じ方向に回転するのが好ましい。これらの要素の回転
は、公知のように、通常のモータによって行われる。基
板に圧力をかけて、基板をポリシングパッドと接触させ
るようにキャリアプレート１８を降下させたとき、コン
ディショニング要素２４も押し下げられ、研削要素を支
持する下方に垂下している部分２４が、ポリシングパッ
ド１３と接触する。ポリシングホイール１５とキャリア
プレート１８との回転により、側方への抗力が生じ、ポ
リシング作業を行いながら、コンディショニング要素２
４が、ポリシングパッド１３を型直しし且つ目直しす
る。ポリシングは、基板上に、極めて平らな面が形成さ
れるまで、公知の方法で続けられる。
【００１０】１枚のウエハをポリシングするための装置
が図示されているが、回転するポリシングホイールと関
連して作動する複数ヘッドウエハポリシングアッセンブ
リによって、複数のウエハ、例えば、５枚のウエハを一
度にポリシングしてもよい。このような複数ヘッドウエ
ハポリシングアッセンブリは、例えば、米国特許第５，
３２９，７３２号明細書に開示されているように、公知
である。”作業中”の、ポリシング及びポリシングパッ
ドのコンディショニングを可能する本発明の装置には、
多くの利点がある。特に、多数の加工物を、一つのポリ
シングホイール上で、同時に、ポリシングする、ポリシ
ング作業用に便利である。このような複数のポリシング
作業では、一般に、ポリシングパッドへのダメージが、
より大きい。本発明は、より高い除去速度（ポリシング
速度）とウエハの表面にわたる改善された除去均一性に
つながる、ポリシングパッド面の輪郭および粗さをより
高度に制御できる。また、ポリシングが終わるたびの、
研磨パッドコンディショニングの必要性を大幅に減少さ
せられ、そして、この必要性が無くなる場合さえある。
これにより、処理量が多くなり、コストが削減される。
本発明の範囲内の改良および均等物は本発明に含まれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一体型パッドコンディショニ
ング手段を備えた、半導体ウエハなどの薄い加工物をポ
リシングするための典型的な装置の略側面図である。
【図２】本発明のパッドコンディショニング手段を備え
た、典型的なポリシング装置の略底面図である。
【符号の説明】
１１ 基板 １３ ポリシングパッド １５ ポリシングホイール １８ プレッシャプレート（キャリア） １９ 保護層 ２０ 保持リング ２１ ボルト ２４ パッドコンディショニング要素 ２７ 脚 ３０ 研削端 ３２ 機械的手段 ３３ 液圧シリンダ ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ 複数の環状セグメント

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポリシングパッドがその頂面に取付けら
    れている回転ポリシングホイールと、 ポリシングする加工物を支持し、該加工物を、圧力をか
    けて、前記ポリシングパッドと接触させる、上下方向に
    移動可能なキャリア要素と、 環状に配置された研削手段を底面に有し、前記ポリシン
    グパッドとの接触により該ポリシングパッドをコンディ
    ショニングする、前記キャリア要素とともに移動可能な
    コンディショニング要素と、 を備えた加工物をポリシングする装置。
  2. 【請求項２】 コンディショニング要素の底面が、研削
    手段を形成する鋭い先端で終わること、 を特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記コンディショニング要素が、下方の
    周縁に沿って、間隔をあけられた切欠き部分を備えてい
    ること、 を特徴とする請求項１の装置。
  4. 【請求項４】 前記研削手段が、コンディショニング要
    素の底面に取付けられた硬い研削要素であること、 を特徴とする請求項１の装置。
  5. 【請求項５】 前記研削手段が、ダイアモンド粒子を備
    えていること、 を特徴とする請求項１の装置。
  6. 【請求項６】 前記研削手段が、研削刃を備えているこ
    と、 を特徴とする請求項１の装置。
  7. 【請求項７】 前記研削手段が、鋸状ブレードを備えて
    いること、 を特徴とする請求項１の装置。
  8. 【請求項８】 ポリシングする加工物を、該加工物がポ
    リシングされるように、頂面がポリシングパッドで覆わ
    れた回転ポリシングホイールと、圧力を加えて接触さ
    せ、 前記加工物をポリシングしている間、前記パッドを、研
    削手段を備えたコンディショニング要素と接触させ、該
    パッドをコンディショニングする、 加工物をポリシングする方法。
  9. 【請求項９】 ポリシング中に、研磨スラリを、ポリシ
    ングパッドと加工物との間に、入れること、 を特徴とする請求項８の方法。
  10. 【請求項10】 前記パッドと接触している間、前記コン
    ディショニング要素を回転させること、 を特徴とする請求項９の方法。
JP16279696A 1995-07-03 1996-06-24 ポリシング装置 Pending JPH09103954A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/497530 1995-07-03
US08/497,530 US5569062A (en) 1995-07-03 1995-07-03 Polishing pad conditioning

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US (1) US5569062A (ja)
JP (1) JPH09103954A (ja)
KR (1) KR970008385A (ja)
DE (1) DE19626048A1 (ja)
GB (1) GB2302830A (ja)
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