JPH10113862A - 薄板状基板の研磨方法及びそのための研磨装置 - Google Patents
薄板状基板の研磨方法及びそのための研磨装置Info
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- JPH10113862A JPH10113862A JP26968196A JP26968196A JPH10113862A JP H10113862 A JPH10113862 A JP H10113862A JP 26968196 A JP26968196 A JP 26968196A JP 26968196 A JP26968196 A JP 26968196A JP H10113862 A JPH10113862 A JP H10113862A
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract
面の研磨だれを無くし、研磨した面が面内均一性よく研
磨できる研磨方法及びその研磨装置を得ること。 【構成】 本発明の研磨装置1は、回転研磨定盤110
と、この研磨定盤110に対向して平行に研磨しようと
する半導体ウエハSを保持できる基板保持盤22が形成
されている回転基板保持装置2と、基板保持盤22の周
辺部で前記回転研磨定盤の研磨面方向にベローズ25で
上下方向に可動自在に装着されているガイドリング24
とから構成されている。
Description
CD用ガラス板のような薄板状基板の被研磨面積の広い
被研磨面を理想的な表面基準に出来るだけ近い状態で面
内均一性良く研磨できる薄板状基板の研磨方法及びその
ための研磨装置に関するものである。
来技術の薄板状基板の研磨装置及びこれを用いた研磨方
法を説明する。図7は研磨状態における従来技術の薄板
状基板の研磨装置の一部を示した断面図であり、図8は
図7に示した研磨装置の、研磨しようとする薄板状基板
を保持するための研磨動作前の状態の従来技術の回転基
板保持装置を示した断面図である。
下、研磨しようとする薄板状基板として「半導体ウエ
ハ」を例示して説明する)を研磨する場合には、図7に
示した構成の研磨装置100を用いて行われている。こ
の研磨装置100は、大別して、研磨定盤110、基板
保持装置120、ノズル130とから構成されている。
エハSの直径の2倍以上の直径からなる面積の平面を備
え、その平面には、例えば、ポリエステル樹脂製の不織
布などの研磨パッド111が接着剤などで貼着されてい
て、回転軸112を中心に、例えば、30rpmで矢印
Raの方向に回転するように構成されている。
10の上方に位置し、そして研磨定盤110の回転軸1
12から外れた、例えば、研磨定盤110の半径の中央
部に回転中心があり、自在継手121Aを介し、その上
下に回転中心が整えられた上下可変軸121B、121
Cからなる回転軸121を中心にして、例えば、前記研
磨定盤110の回転数と同数の30rpmで、かつ同様
の回転方向(矢印Rb)で回転する。
たように、基板保持盤122が中心部を構成し、その基
板保持盤122の下面に半導体ウエハSを保持するため
のバッキングパッド123が固定されている。更にバッ
キングパッド123の外周面に半導体ウエハSの飛び出
しを防止するための内径が半導体ウエハSの外径より僅
かに大きい寸法のエポキシ樹脂製ガイドリング124が
固定されている。前記バッキングパッド123には、厚
さが1.5mm程度のポリウレタンまたはポリエステル
樹脂製のシートが用いられている。また、前記ノズル1
30は研磨液供給装置であって、前記研磨定盤110の
回転中心部付近で研磨パッド111と半導体ウエハSと
の間に研磨液Lを供給する。なお、図7には、便宜上、
研磨定盤110の右半分のみを示した。
図8に示したように、研磨しようとする半導体ウエハS
を、その被研磨面Saを外側、即ち、下側にしてバッキ
ングパッド123に水吸着で保持させ、図7に示したよ
うに、その保持状態で基板保持装置120を下降させ
て、前記回転軸121、自在継手121Aを介して研磨
定盤110の研磨パッド111面に所定の押圧力で加圧
(矢印P)し、研磨定盤110を前記回転数で矢印Ra
の方向に回転させ、そして研磨パッド111の表面にノ
ズル130から研磨液Lを供給し、また、前記半導体ウ
エハSを保持した基板保持盤122を前記回転数で矢印
Rbの方向に回転させながら、半導体ウエハSの被研磨
面Saを研磨パッド111と研磨液Lとでケミカルメカ
ニカルポリッシュ(以下、単に「研磨」と略記する)し
ている。研磨中、半導体ウエハSは基板保持装置120
及び研磨定盤110の回転により研磨面から飛び出そう
とするが、前記ガイドリング124の存在により研磨中
の半導体ウエハSの飛び出しを防止することができる。
半導体ウエハの研磨方法では、半導体ウエハSを研磨す
る時に、通常、半導体ウエハSをガイドリング124の
下面から突出させた状態で研磨している。この突出量
は、図6に示した「半導体ウエハ突出量と面内均一性」
の関係グラフに示されているように、通常、100〜2
00μm程度である。突出量をこのような程度の値に決
定されている理由は、半導体ウエハSの被研磨面Saと
研磨パッド111との間に研磨液Lを良く侵入させるた
めには、前記突出量を大きくした方が良く、しかし半導
体ウエハSがずれを起こさないためには、小さくした方
が良いということから、そのバランスを考慮して決めら
れている。
Sの被研磨面Saを研磨すると、研磨された後の被研磨
面Saの面内均一性は、図6のグラフから明らかなよう
に、±20%程度とばらつきが大きく、余り良好ではな
かった。この被研磨面Saの面内均一性の悪さの主な原
因は、被研磨面Saに対してガイドリング124の下面
124Aが後退しているので、研磨時に半導体ウエハS
が研磨パッド111へ沈み込み、研磨パッド111の押
圧力が半導体ウエハSの中央部よりもその周辺部に強く
掛かるため、外周部の研磨レートが早くなってしまうた
めであると考えられる。所謂、研磨の面だれが生じ、こ
の研磨だれにより被研磨面の面内均一性が損なわれてい
るものと考えられる。
に当たって前記のような研磨だれを無くし、被研磨面が
面内均一性よく研磨できる研磨方法及びそのための研磨
装置を得ることを目的とするものである。
状基板の研磨方法は、周辺部にガイドリングが装着され
ている回転基板保持盤により保持された薄板状基板の被
研磨面を回転研磨定盤の表面に装着された研磨パッドに
より研磨するに当たり、前記ガイドリングの下面を前記
薄板状基板の被研磨面と同一平面を形成する状態にして
前記被研磨面を研磨する方法を採って、前記課題を解決
している。
るための一手段として、本発明の薄板状基板の研磨装置
は、回転研磨定盤と、この回転研磨定盤に対向して平行
に研磨しようとする薄板状基板を保持できる薄板状基板
保持部が形成されている回転基板保持装置と、前記薄板
状基板保持部の周辺部で前記回転研磨定盤の研磨面方向
に可動自在に装着されているガイドリングとから構成さ
れている。
及びそのための研磨装置によれば、薄板状基板、前記の
例では半導体ウエハの被研磨面が見かけ上拡大され、面
だれによる研磨の均一性の悪化を防止することができ
る。
ら、本発明の半導体ウエハの研磨装置の第1の実施例及
びこの研磨装置を用いた本発明の研磨方法を説明する。
図1は研磨状態における本発明の薄板状基板の研磨装置
の一部を示した断面図であり、そして図2は図1に示し
た研磨装置の、研磨しようとする薄板状基板を保持する
ための研磨前の状態の回転基板保持装置を示した断面図
である。なお、図7に示した従来技術の研磨装置の構成
部分と同一の構成部分には同一の符号を付して説明す
る。
を指す。この研磨装置1の研磨定盤110部分の構成は
従来技術のそれと同一の構成であるので、この部分の説
明は省略する。本発明の研磨装置1における基板保持装
置2は、従来技術の基板保持装置120と同様に、前記
研磨定盤110の上方に位置し、そして研磨定盤110
の回転軸112から外れた、例えば、研磨定盤110の
半径の中央部に回転中心があり、自在継手21Aを介
し、その上下に回転中心が整えられた上下可変軸21
B、21Cからなる回転軸21を中心にして、例えば、
前記研磨定盤110の回転数と同数の30rpmで、か
つ同様の回転方向(矢印Rb)で回転する。
うに、その中心構成部である基板保持盤22と、この基
板保持盤22の下面2201に固定された半導体ウエハ
Sを保持するためのバッキングパッド123と、このバ
ッキングパッド123及び基板保持盤22の外周部に配
設され、半導体ウエハSの飛び出しを防止するための内
径が半導体ウエハSの外径より僅かに大きい寸法のエポ
キシ樹脂製の環状のガイドリング24とから構成されて
いる。
1が形成されており、その貫通孔2101の先端部は水
平の貫通孔で、下可変軸21Cの基板保持盤22の上部
付け根付近に開口している。前記基板保持盤22の外周
部の下部は、切削などで切り落として環状の窪み段部2
202が形成されている。
ーズ25で保持され、前記窪み段部2202の下面に上
下方向に伸縮自在に支持されている。前記ベローズ25
が伸びきった時には前記ガイドリング24の下面240
1は最下方位置となる。その最下方位置はバッキングパ
ッド123に水吸着された半導体ウエハSの被研磨面よ
り十分に下方まで下がった位置である。
22の上面に水平状態に配設されているパイプ26で前
記回転軸21の貫通孔2101に接続されている。この
ようなパイプ26は、ガイドリング24を同時に均一の
押圧力で押圧するために、複数本、放射状に、そして対
称的に配設するとよい。ガイドリング24は、回転軸2
1の貫通孔2101を通じて気体、例えば、空気をベロ
ーズ25に供給することにより矢印Pbで示す押圧力が
ガイドリング24の上面に加わり、ベローズ25が伸び
て降下する。
1.5mm程度のポリウレタンまたはポリエステル樹脂
製のシートが用いられている。また、前記ノズル130
は研磨液供給装置であって、前記研磨定盤110の回転
中心部付近で研磨パッド111と半導体ウエハSとの間
に研磨液Lを供給する。なお、図1にも、便宜上、研磨
定盤110の右半分のみを示した。
研磨装置1を用いた半導体ウエハSの研磨方法を説明す
る。先ず、半導体ウエハSを研磨するに当たっては、図
2に示したように、研磨しようとする半導体ウエハS
を、その被研磨面Saを外側、即ち、下側にしてバッキ
ングパッド123に水吸着で保持し、図1に示したよう
に、その保持状態で基板保持装置2を下降させて、前記
回転軸21、自在継手21Aを介して研磨定盤110の
研磨パッド111面に所定の押圧力で加圧(矢印Pa)
し、また、回転軸21の貫通孔2101、パイプ26及
びベローズ25を通じて気体をガイドリング24に供給
し、矢印Pbで示す圧力を加える。この場合、ガイドリ
ング24の平坦な下面2401が研磨パッド111面と
衝合することにより下降することが阻まれ、前記押圧力
Pbに抗し、ベローズ25を縮め、半導体ウエハSの被
研磨面と同一平面内に位置する。
Raの方向に回転させ、研磨パッド111の表面にノズ
ル130から研磨液Lを供給し、また、前記半導体ウエ
ハSを保持した基板保持装置2を前記回転数で矢印Rb
の方向に回転させながら、半導体ウエハSの被研磨面S
aを研磨パッド111と研磨液Lとでケミカルメカニカ
ルポリッシュ(以下、単に「研磨」と略記する)する。
01から下方に突出させる半導体ウエハSの最適な突出
量は、図6のグラフの「本発明」部分に示したように、
0〜5μmの範囲で面内均一性が最良になっている。し
かし、これはバッキングパッド123の圧縮量も含んで
いるため、実研磨状態では、共に同一平面となる同一圧
力が最良であることが判った。
24を共に同一の圧力で加圧するためには、図3に示す
ような換算グラフを用いるとよい。例えば、ガイドリン
グ24の幅が2cmの場合には、半導体ウエハS、ガイ
ドリング24に共に300gr/cm2 の押圧力を加え
たい時には、半導体ウエハへの加圧を435gr/cm
2 加え、次に、幅2cmのガイドリング24に気体によ
る加圧で300gr/cm2 加えると、半導体ウエハS
への加圧はこのガイドリング24の面積の逆圧分が差し
引かれて、300gr/cm2 の同一圧力となる。
リング24の圧力と半導体ウエハSへの圧力(研磨圧
力)を別々に制御でき、したがって半導体ウエハSの被
研磨面はガイドリング24で見かけ上、その直径が拡大
された状態になり、そのため半導体ウエハSの周辺部に
生じがちであった面だれが無くなって、半導体ウエハS
の被研磨面の面内均一性の悪化を防止することができ
る。そして、半導体ウエハSが研磨されて薄くなった状
態でもガイドリング24の圧力と半導体ウエハSへの圧
力(研磨圧力)を別々に制御できるため、ガイドリング
24と半導体ウエハSとの前記位置関係を保つことがで
き、前記面だれを防止することができる。また、研磨
中、半導体ウエハSは基板保持装置2及び研磨定盤11
0の回転により研磨面から飛び出そうとするが、前記ガ
イドリング24の存在により研磨中の半導体ウエハSの
飛び出しを防止することができ、本発明におけるガイド
リング24は本来の機能も果たしている。
研磨装置の第2実施例を示した。図4は研磨状態におけ
る本発明の薄板状基板の研磨装置の一部を示した断面図
であり、そして図5は図4に示した研磨装置の、研磨し
ようとする薄板状基板を保持するための研磨動作前の状
態の回転基板保持装置を示した断面図である。なお、図
7に示した従来技術の研磨装置の構成部分と同一の構成
部分には同一の符号を付して説明する。
持装置3を構成する、前記ガイドリング24に相当する
ガイド装置34が基板保持盤32から独立させているこ
とと、ベローズ35内に気体を供給し、加圧することは
第1の実施例と同様であるが、ガイド装置34の上下に
はリニアブッシュ35を用いた点が第1実施例の研磨装
置1と異なる点である。
の構成を説明する。この研磨装置1Aの研磨定盤110
部分の構成も従来技術のそれと同一の構成であるので、
この部分の説明は省略する。本発明の研磨装置1Aにお
ける基板保持装置3も、従来技術の基板保持装置120
や本発明の第1実施例の研磨装置1における基板保持装
置2と同様に、前記研磨定盤110の上方に位置し、そ
して研磨定盤110の回転軸112から外れた、例え
ば、研磨定盤110の半径の中央部に回転中心があり、
自在継手31Aを介し、その上下に回転中心が整えられ
た上下可変軸31B、31Cからなる回転軸31を中心
にして、例えば、前記研磨定盤110の回転数と同数の
30rpmで、かつ同様の回転方向(矢印Rb)で回転
する。下可変軸31Cの自在継手31Aの近傍周面には
回転軸31に垂直に円盤状のフランジ3101が形成さ
れている。
うに、その中心構成部であり、同一の厚みの円盤状基板
保持盤32と、この基板保持盤32の下面3201に固
定された半導体ウエハSを保持するためのバッキングパ
ッド123と、このバッキングパッド123及び基板保
持盤32の外周部を含めた全体を覆うように円形カップ
状のガイド34が配設されている。
変軸31Cの上端部に形成されているフランジ3101
部分に掛けて、それらの中心部に貫通孔3102が形成
されており、その貫通孔3102の先端部は水平の貫通
孔で、前記フランジ3101の厚みの中央部に開けられ
た貫通孔3103に連通し、フランジ3101の下面3
104に開口している。
01が円筒状のリニアブッシュ35とその上端面に連結
されている環状のベローズ36とを介して前記フランジ
3101の下面3104に連結され、前記回転軸31の
外周面に案内される状態で上下方向に伸縮自在に支持さ
れている。前記ベローズ36が伸びきった時には前記カ
ップ状ガイド34の平坦な下面3402は最下方位置と
なる。その最下方位置はバッキングパッド123に水吸
着された半導体ウエハSの被研磨面より十分に下方まで
下がった位置である。また、カップ状ガイド34は、そ
の上面3401が回転支持アーム37で回転軸31の下
可変軸31Cに固定されている。従って、カップ状ガイ
ド34は回転軸31と一体となって回転する。
101の下面3104に開口している貫通孔3103
に、そして回転軸31の貫通孔3102に接続されてい
る。前記貫通孔3103は、カップ状ガイド34全体を
均一な押圧力で押圧するために、複数本、放射状に、そ
して対称的に配設するとよい。
ウエハSをバッキングパッド123に水吸着させた状態
の基板保持装置3を研磨定盤110の研磨パッド111
上に載せ、そして前記第1の実施例と同様に、その半導
体ウエハSにベローズ36内の気体加圧面積による逆圧
分をプラスした圧力を加えて研磨する。カップ状ガイド
34には、この研磨時、回転軸31の貫通孔3102、
3103及びベローズ36を通じて供給された気体がリ
ニアブッシュ35の上端に加わり、図4の矢印Pbで示
す押圧力が発生する。研磨時には、カップ状ガイド34
の平坦な下面3402が研磨パッド111面と衝合する
ことにより下降することが阻まれ、前記押圧力Pbに抗
し、ベローズ36を縮め、半導体ウエハSの被研磨面と
同一平面内に位置する。
の研磨装置1に比して、次のような利点がある。即ち、
半導体ウエハSに高圧を掛けて研磨するような場合に
は、ベローズ単体よりもリニアブッシュを用いた方が半
導体ウエハSを確実に押圧することができ、また、リニ
アブッシュ35が大部分の下可変軸31Cにより支持さ
れているため、カップ状ガイド34が上下に振れること
がない。
1に示した研磨装置1と同様に、半導体ウエハSの被研
磨面はカップ状ガイド34で見かけ上直径が拡大した状
態になり、そのため半導体ウエハSの周辺部に生じがち
であった面だれが無くなり、半導体ウエハSの被研磨面
の面内均一性の悪化を防止することができる。また、研
磨中、前記カップ状ガイド34の存在により研磨中の半
導体ウエハSの飛び出しを防止することができ、本実施
例におけるカップ状ガイド34も本来の機能を果たす。
なお、図4においても、便宜上、研磨定盤110の右半
分のみを示した。
の薄板状基板の研磨方法及びそのための研磨装置を用い
ると、下記のような優れた効果が得られる。即ち、 1.薄板状基板の被研磨面の研磨による面内均一性が改
善される 2.薄板状基板の厚みむらはバッキングパッド及び研磨
パッドの圧縮率に影響されない 3.研磨圧がガイドリングやカップ状ガイドに直接伝わ
らないため、ガイドリングやカップ状ガイドの圧力変更
が容易で、最適圧を設定し易い 4.研磨液の研磨面への侵入量を制御できるため、研磨
レートを制御することができる などである。
装置の一部を示した断面図である。
薄板状基板を保持するための研磨前の状態の回転基板保
持装置を示した断面図である。
フである。
装置の一部を示した断面図である。
薄板状基板を保持するための研磨動作前の状態の回転基
板保持装置を示した断面図である。
性との関係を示すグラフである。
磨装置の一部を示した断面図である。
薄板状基板を保持するための研磨動作前の状態の従来技
術の回転基板保持装置を示した断面図である。
板保持装置、21,31…回転軸、22,23…基板保
持盤、24…ガイドリング、25,36…ベローズ、2
6…パイプ、34…カップ状ガイド、35…リニアブッ
シュ、37…回転支持アーム、110…研磨定盤、11
1…研磨パッド、112…回転軸、123…バッキング
パッド、130…ノズル、S…半導体ウエハ(薄板状基
板)、L…研磨液
Claims (2)
- 【請求項1】 周辺部にガイドリングが装着されている
基板保持装置により保持された薄板状基板の被研磨面を
研磨定盤の表面に装着された研磨パッドにより研磨する
に当たり、前記ガイドリングの下面を前記薄板状基板の
被研磨面と同一平面を形成する状態にして前記被研磨面
を研磨することを特徴とする薄板状基板の研磨方法。 - 【請求項2】 研磨定盤と、 該研磨定盤に対向して平行に研磨しようとする薄板状基
板を保持できる薄板状基板保持部が形成されている基板
保持装置と、 前記薄板状基板保持部の周辺部で前記研磨定盤の研磨面
方向に可動自在に装着されているガイドリングと、から
構成されていることを特徴とする薄板状基板の研磨装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26968196A JPH10113862A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 薄板状基板の研磨方法及びそのための研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26968196A JPH10113862A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 薄板状基板の研磨方法及びそのための研磨装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10113862A true JPH10113862A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17475718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26968196A Pending JPH10113862A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 薄板状基板の研磨方法及びそのための研磨装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10113862A (ja) |
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