JPS59169758A

JPS59169758A - ウエハの研磨装置

Info

Publication number: JPS59169758A
Application number: JP58042607A
Authority: JP
Inventors: Hachiro Hiratsuka; 平塚　八郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-03-15
Filing date: 1983-03-15
Publication date: 1984-09-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、ウェハの研磨装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

周知の如く、トランジスタ、ＩＣ１及びＬＳＩ等の半導
体素子は、一般にシリコンからなる鏡面ウェハから形成
されている。

従来、こうしたウェハを得る研磨装置としては、第１図
に示すものが知られている。図中の１は、上面に研磨布
２が貼布された回転盤である。この回転盤１には、回転
軸３が軸着されておシ、図示しないモータを駆動させる
ことにより該回転軸３を反時計回りに回転し、回転盤１
を同方向に回転する。前記回転盤１の上方には、エアー
シリンダー４・・・により上下動可能な例えば２つのプ
レッシャプレート５・・・が所定距離おいて設けられて
いる。なお、前記エアーシリンダー４・・・の先端部と
プレッシャプレート５・・・間にはボールベアリングが
設けられている。これらプレッシャプレート５・・・は
下面に円形状の凹部６・・・を有し、この凹部６・・・
にウェハ貼布グレート７が固定されて因る。前記プレッ
シャプレート５・・・は、ウェハ貼布プレート７・・・
が回転し得る程度に圧力を与える動きをする。また、前
記回転盤１の上方には、５１０２やＡｔ２０５を主成分
とする研磨剤を吐出するノズル８・・・が設けられてい
る。

こうした構造の研磨装置においては、まず各プレッシャ
プレート５・・・を上昇させた状態でウェハ貼布プレー
ト７・・・の下面に夫々熱可塑性の接着剤層９・・・を
介してウェハ１０・・・を固定する。

つづいて、シリンダによ）前記プレッシャプレート５・
・・をウェハ１０・・の下面が回転盤１上の研磨布２に
達するまで下降する。次いで、ノズル８・・・から研磨
剤を吐出しつつ、回転盤１を反時計回りに回転する。こ
れによシ、ウェハ貼布プレート７・・・はプレッシャプ
レート５・・・によシ圧力を加えられながらウェハ貼付
プレート７が位置する範囲内で反時計回多に回転し、ウ
ェハ１０の表面が研磨される。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、前述したウェハの研磨装置によれば以下
に示す欠点を有していう。

（１）　　ウェハ１０・・・を接着剤層９・・・を介し
て１枚毎にウェハ貼付グレート７・・・に固定しガけれ
ばならないとともに、ウェハ１ｏ・・・の研磨後は１枚
毎にウェハ１ｏ・・を前記ウェハ貼付プレート７・・・
から剥離しなければならな−ため、作業性の低下を招く
。

（２）　　ウェハ１０・・・を接着剤層９・・・を介し
てウェハ貼付グレート７・・・に固定するため、ウェハ
１０・・・の裏面に接着剤が残存付着する。したがって
、それを取り除くためにトリクロールエチレン、パーク
ロールエチレン、フレオン等の有機溶剤による洗浄工程
が心安である。

（３）　　ウェハ１０・・・の仕上シ精度ヲ向上させる
目的で接着剤層９・・・の厚さをミクロンオーダーで制
御してウェハ１ｏ・・・を接着剤層厚のバラツキのない
状態でウェハー貼付プレート７に接着しなければならな
いため、ウェハ１ｏ・・・の固定作業に多大な熟練と時
間を要する。

（４）　ウェハＪＯ・・・は、研磨時において回転盤１
上方のウェハ貼付プレート７・・・が位置する範囲での
単なる円運動しか行なわないため、回転盤１の上面やウ
ェハ貼付プレート７・・・の下面の平坦度特に接着剤層
の平坦度の影響を受け、仕上り寸法精度が低下する。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ウェハを接
着剤層を使用せずに固定し、ウェハ固定作業を容易にす
るとともに、接着剤層の剥離作業、有機溶剤による洗浄
工程を省いて作業性を向上した加工精度のよいウェハの
研磨装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、太陽歯車に１個以上の遊星歯車を噛合して設
け、この遊星歯車の表裏に複数のウェハをセットすべき
開孔部を有するウェハガイドをウェハ吸着固定パッドを
介して設け、同遊星歯車の上方に下面に研磨布が貼布さ
れるとともに、上下方向に貫通された研磨剤供給口を有
する回転上盤を前記太陽歯車に対して同心円状に設け、
更に同遊星歯車の下方に上面に研磨布が貼布された回転
下盤を前記太陽歯車に対して同心円状に設りることによ
って、ウェハの着脱５− を容易にして作業性を向上させるとともに、加工精度を
向上させるものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第２図及び第３図を参照して説明する。

図中の１１はステンレスからなる太陽歯車である。この
太陽歯車１１の周囲には、ステンレスからなる環状の外
周歯車１２が該太陽歯車に対して同心円状に設けられて
いる。前記太陽歯車１１、外周歯車１２間には、例えば
ステンレスからなる２つの遊星歯車１３１．１３２が夫
夫前記歯車１１．１２に噛合して設けられている。これ
ら遊星歯車１３１＊１３２・・・の表裏には、夫々厚さ
１１１１１１１前後のウェハ吸着固定・ｆ２ド１４、・
・・、１４２・・・が設けられている。これら／ＩＰッ
ド１４・１１・・・、１４２・・・は例えば市販されて
いる人工皮革やゴムの中から厚さむらがなく、表面が均
一で微少な孔を有するものから成る。同遊星歯車１３１
　．１３２の表裏には、前記ウェハ吸着固定ｉ４ッド１
４％　・・・、１４２・・・を介して夫６一夫複数のウェハをセットすべき開孔部１５・・・を有す
るウェハガイド１６・・・が設けられている。

このウェハガイド１６・・・は強化プラスチックからな
り、その厚みはウェハ仕上シ厚よシ１ｏ。

〜５００μｍ薄い。同遊星歯車１３１．１３２の上方に
は、下面に研磨布１２１を貼布したステンレスからなる
回転上盤１８が設けられている。

この回転上盤１８は、前記太陽歯車１１と同心円状であ
り、図示しないシリンダによって上下動する。このシリ
ンダの先端部と回転上盤１８間にはロールベアリングが
設けられている。前記回転上盤１８及び研磨布１７１　
には、上下方向に貫通する研磨剤供給口１９・・・が設
けられている。また、前記遊星歯車１２・・・の下方に
は、上面に研磨布１７２を貼布したステンレスからなる
回転下盤２０が設けられている。

前記回転下盤２０には、第１の円筒状回転軸２１の上端
が軸着されている。前記太陽歯車１ノには、前記円筒状
回転軸２１に貫通した第２の円筒状回転軸２２の上端が
軸着されている。

前記回転上盤１８には、前記第２の円筒状回転軸２２に
貫通した回転軸２３の上端が軸着されている。前記第１
の円筒状回転軸２１の下端部にばかさ歯車２４、第１の
歯車２５１が設けられ、かつ第２の円筒状回転軸２２、
回転軸２３の下端部には夫々第２．第３の歯車２５２　
。

２５３が夫々設けられている。また、前記第１゜第２の
円筒状回転軸２１．２２間、及び第２の円筒状回転軸２
２２回転軸２３間の上下部には、夫々軸受２６１　％　
２６＋　、２６２．２６２が介在されている。前記回転
下盤２ｏの下方には、内壁面に前記外周歯車１２及びか
さ歯車２４と噛合する歯車部を有しかつ底部が開口した
椀型部材（図示せず）が設けられている。更に、前記第
１．第２の円筒状回転軸２１．２２及び回転軸２３の近
くには、これら回転軸２１〜２３の夫々の歯車２５１〜
２５３と別々に噛合する歯車（図示せず）を有した回転
軸（図示せず）が該回転軸２１〜２３と平行に設けられ
ている。

この回転軸の一端にはウオーム歯車（図示せず）が設け
られ、更にこのウオーム歯車には図示しないモータに取
付けられたウオームが噛合されている。

次に、前述した構造の研磨装置の作用について説明する
。

まず、シリンダの力を解除して回転上盤１８を回転下盤
２０の上方に移動した状態で、遊星歯車ＩＪ、１３２を
持ち上げ、遊星歯車１３１゜１３２の裏面側のウェハ吸
着固定・ぐラド１４２・・・を水で濡らした後、ウェハ
２７・・・をウェハガイド１６・・・の開孔部１５・・
・に収納しつつウェハ２７・・・面を濡らした前記・ぐ
ラド１４２に摺り合わせ、固定する。つづいて、遊星歯
車１３１　。

１３２を元の位置に戻した後、上記と同様にしてウェハ
２７・・・を遊星歯車１３１．１３ｚの表面側のウェハ
ガイド１６・・・の開孔部１５のウェハ吸着固定パッド
１４１・・・に固定する。つづいて、シリンダを用いて
回転上盤１８を遊星歯車１３１．１３□が十分回転し得
る位置まで下降させる。次に、研磨剤供給口１９．１９
から研９− 磨削を供給しつつ、モータの駆動によりウオーム歯車、
並びに第１〜第３の歯車２５１〜２５３及びかさ歯車２
４を介して外周歯車１２、回転下盤２０．太陽歯車１ノ
を反時計回りにかつ回転上盤１８を時計回漫に回転させ
、遊星歯車１３１．１３．を時計回シに回転させて各ウ
ェハ２７・・・の表面を研磨した。なお、前記研磨剤と
しては粒径０．５μｍ以下の５１０２を主成分とし、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等でＰ
Ｈ、を１１〜１４の間に調整したものを用いた。ウェハ
２７・・・の研磨後は、研磨剤の滴下、モータの駆動を
止めた後、シリンダの力を解除して回転上盤１８を回転
下盤２ｏの上方に移動した状態で、ウェハ２７・・・面
とウェハ吸着固定パッド１４Ｉ・・・、１４２・・・面
間に水を浸透させることにより、ウェハ２７・・・をウ
ェハ吸着固定ノやラド１４１・・・、１４２・・・から
取り除す。

しかして、本発明によれば以下に示す効果を有する。

（１）　　ウェハ２７・・・の固定に際して、従来の如
１０− 〈接着剤層を用いることがなく、ウェハ吸着固定ハツト
１４．・・・、１４２・・・を水で濡らすだけでウェハ
２７・・・を容易に固定できる。また、研磨後はウェハ
２７・・・面とウェハ吸着固定ノＪ？ッド１４１・・・
、１４２・・・面間に水を浸透させることによりウェハ
２７・・・を容易に剥離できるとともに、従来の如き接
着剤層の使用に起因する有機溶剤による洗浄工程を省く
ことができる。したがって、従来と比べ作業性を著しく
向上できる。

（２）従来の如く接着剤層を用いないとともに、ウェハ
を単に円運動させながら研磨を行なう構造ではなく、太
陽歯車１ノの外周側面に遊星歯車１３１　・・・、１３
２・・・を遊星運動するように設け、かつ太陽歯車１ノ
の表裏にウェハ吸着固定パッド１４．・・・、１４２・
・・を介して複数のウェハ２７・・・をセットすべき開
孔部１５・・・を有するウェハガイド１６・・・を設け
た構造となっているだめ、ウェハ２７・・・を広い領域
で一様に研磨でき、ウェハ２７・・・の仕上シ寸法精度
を向上することができる。

（３）　　ウェハ２２・・・を遊星歯車１３１　・・・
、１３２・・・の表裏のウェハガイド１６・・・にセッ
トすることができるため、従来の片面研磨方式の場合に
比べて単位時間ａｂの加工処理ウェハ枚数は約２倍であ
る。また、上述した機構によシウェハ２２・・・の研磨
を行なうとともに、研磨剤として粒径０．５μｍ以下の
５１０２が主成分でかつＰＩ（１１〜１４のものを用い
るため、人工皮革等からなるウェハ吸着固定）ぐラド１
４．・・・、１４２・・・との作用によシ機械的な作用
と化学的な作用をもった研磨ができ、遊星歯車１３１．
１３ｇの上側及び下側でのウェハ２７・・・の研磨量を
ほぼ均一にできる。

事実、本発明の研磨装置を用いて回転上盤側及び回転下
盤側においたＡロットのウェハについて回転上・下盤１
８．２０の回転速度６０ｒｐｍ。

研磨時間４０分の条件下で研磨した時の研磨量を調べた
ところ、第４図（ａ）　、　（ｂ）に示すグラフ図が得
られた。なお、同図（ａ）　、　（ｂ）は夫々回転上盤
側ウェハ、回転下盤側ウェハの場合を示す。同図（ａ）
　、　（ｂ）により、回転上盤側ウェハの研磨量の平均
値が６７．２μｍであるのに対し、回転下盤側ウェハの
それは６７．６μｍであった。また、同装置を用いてＢ
ロットのウェハについて回転上・下盤１８．２０の回転
速度６０ｒｐｍ、研磨時間２５分の条件下で研磨した時
の研磨量を調べたところ、第５図（ａ）　、　（ｂ）に
示すグラフ図が得られた。なお、同図（、）　、　（ｂ
）は夫々回転上盤側ウェハ、回転下盤側ウェハの場合を
示す。同図（ａ）　、　（ｂ）によシ、回転上盤側ウェ
ハの研磨量の平均値が３９．６μｍであるのに対し、回
転下盤側のウェハのそれは４０．２μｍであった。これ
らの結果よシ、試験条件を変えたＡ、Ｂ各ロットとも回
転上盤側ウェハ、回転下盤側ウニへ間で研磨量の差がほ
とんどないことが確認できる。

また、従来及び本発明装置を用Ａて１００調φウエハの
研磨後平行度（５０枚加工の平均値）を調べたところ、
従来装置によるウェハの平行度は８．５μｍであるのに
対し、本発明装置によるウェハのそれは４．３μｍであ
った。これにより、１３一本発明装置が従来装置と比べ、ウェハの研磨後平行度（
平坦度）を約２倍程度向上できることが確認できる。

なお、上記実施例では、太陽歯車、外周歯車の駆動によ
シ遊星歯車を回転させる場合について述べたが、これに
限らず、太陽歯車あるいは外周歯車のいずれか一方の駆
動によシ遊星歯車を回転させてもよい。

また、上記実施例では、回転上盤、回転下盤、太陽歯車
、遊星歯車及び外周歯車の材質としてステンレスを用い
たが、これに限らず、例えばアルミニウム、黄銅あるい
は強化プラスチック等を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、ウェハの着脱を容易
にして作業性を向上はせるとともに、加工精度を向上し
得るウェハの研磨装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のウェハの研磨装置の断面図、１４− 除いた平面図、第４図（ａ）　、　（ｂ）及び第５図（
＝）　、　（ｂ）は夫々第２図図示の研磨装置によるＡ
、Ｂ各ロットの回転上盤側ウェハ、回転下盤側ウェハの
研磨量と枚数との関係を示すグラフ図である。１１・・・太陽歯車、１２・・・外周歯車、１３１　。１３２・・・遊星歯車、’４＋＋１４２・・・ウェハ吸
着固定パッド、１５・・・開孔部、１６・・・ウェハガ
イド、１７１＊１７２・・・研磨布、１８・・・回転上
盤、１９・・・研磨剤供給口、２０・・・回転下盤、２
１．２２・・・円筒状回転軸、２３・・・回転軸、２４
・・・かさ歯車、２５１〜２５３・・・歯車、２６１゜
２６２・・・軸受、２７・・・ウェハ。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１５− 第１図 ♂＜ζギギダ７（怪蕃

Claims

【特許請求の範囲】

太陽歯車と、この太陽歯車に噛合して設けられた１個以
上の遊星歯車と、この遊星歯車の表裏にウェハ吸着固定
・ぐラドを介して設けられ、沙数のウェハをセットすべ
き開孔部を有するウェハガイドと、同遊星歯車の上方に
前記太陽歯車に対して同心円状に設けられ、下面に研磨
布が貼布されるとともに、上下方向に貫通された研磨剤
供給口を有する回転上盤と、同遊星歯車の下方に前記太
陽歯車に対して同心円状に設けられ、上面に研磨布が貼
布された回転下盤とを具備することを特徴とするウェハ
の研磨装置。