(57)【要約】【課題】ラッピング精度が向上し、ラッピング定盤の摩耗による平面度悪化がなく、生産性も向上し、また、定盤の形状修正が行えるラッピング装置を提供するものである。【解決手段】回転される１個の下ラッピング定盤３と、複数のキャリアプレート５と、下ラッピング定盤３との間に複数のキャリアプレートを各々挟持する複数の上ラッピング定盤８を有するラッピング装置。【選択図】　図１
2004006484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転される１個の下ラッピング定盤と、この下ラッピング定盤の外側構体に設けられたインターナルギアおよび前記下ラッピング定盤を回転させる回転モータにより駆動される中央駆動軸に設けられたサンギアに噛合し、被加工物が装填された複数のキャリアプレートと、前記下ラッピング定盤との間に前記複数のキャリアプレートを各々挟持する上ラッピング定盤を有するラッピング装置であって、サンギアおよびインターナルギアの回転により各キャリアプレートを自公転させて下ラッピング定盤および複数の上ラッピング定盤により被加工物の両面を同時にラッピングすることを特徴とするラッピング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のラッピング装置において、上記上ラッピング定盤のそれぞれが揺動可能であることを特徴とするラッピング装置。
【請求項３】
回転され同心円的に複数に分割されてなる複数の下ラッピング定盤と、サンギアおよびインターナルギアに噛合し被加工物が装填されたキャリアプレートと、前記下ラッピング定盤との間に前記複数のキャリアプレートを各々挟持し、前記複数の下ラッピング定盤に対応して同心円的に複数に分割されてなる複数の上ラッピング定盤を有するラッピング装置であって、サンギアおよびインターナルギアの回転により各キャリアプレートを自公転させて下ラッピング定盤および複数に分割された上ラッピング定盤により被加工物の両面を同時にラッピングすることを特徴とするラッピング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のラッピング装置において、上記複数の上ラッピング定盤は、加工荷重が独立して制御されることを特徴とするラッピング装置。
【請求項５】
請求項３たは４記載のラッピング装置において、上記複数の下ラッピング定盤は、２個以上が独立して回転数が制御されることを特徴とするラッピング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラッピング装置に係わり、特に複数のラッピング上定盤を用いたラッピング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子デバイスの製造に用いられるシリコンウェーハのラッピングには、図６に示すようなラッピング装置が用いられている。この従来のラッピング装置２１は、軸回りに回転自在に設けられたサンギア２２と、この軸と同軸的に回転自在に設けられたインターナルギア２３と、これらの両ギア２２、２３に同時に歯合して公転および自転する円形板状のキャリアプレート２４とを有している。複数のキャリアプレート２４はサンギア２２の回りに配設され、各キャリアプレート２４には４枚のシリコンウェーハＷがその穴に挿入されてそれぞれ保持されている。さらに、各キャリアプレート２４の上下にはこれと平行に上ラッピング定盤２５および下ラッピング定盤２６が配設され、これらの上ラッピング定盤２５および下ラッピング定盤２６とキャリアプレート２４との間にスラリーを供給することにより、各ウェーハＷはその表裏面（上下面）がラッピングされる。
【０００３】
しかしながら、ラッピング装置２１を用いた加工では、シリコンウェーハの加工後の形状はラッピング定盤２５、２６の形状を反映する。すなわち、摩耗および熱変形によるラッピング定盤２５、２６の形状悪化によって、シリコンウェーハの平面度が悪化する。従って、ラッピング定盤２５、２６の形状を平坦にするために、頻繁にラッピング定盤２５、２６の形状修正作業が必要であり、作業の複雑化および生産効率の悪化となっていた。さらには、ラッピング定盤の形状修正においても、形状修正時の温度とシリコンウェーハＷのラッピング加工時の温度の違いから、ラッピング定盤２５、２６を完全に平面に修正することは不可能であった。
【０００４】
そこで、ラッピング精度が向上し、ラッピング定盤の摩耗による平面度悪化がなく、生産性も向上し、また、定盤の形状修正が行えるラッピング装置が要望されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ラッピング精度が向上し、ラッピング定盤の摩耗による平面度悪化がなく、生産性も向上するラッピング装置が要望されていた。本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ラッピング精度が向上し、ラッピング定盤の摩耗による平面度悪化がなく、生産性も向上し、また、定盤の形状修正が行えるラッピング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、回転される１個の下ラッピング定盤と、この下ラッピング定盤の外側構体に設けられたインターナルギアおよび前記下ラッピング定盤を回転させる回転モータにより駆動される中央駆動軸に設けられたサンギアに噛合し、被加工物が装填された複数のキャリアプレートと、前記下ラッピング定盤との間に前記複数のキャリアプレートを各々挟持する上ラッピング定盤を有するラッピング装置であって、サンギアおよびインターナルギアの回転により各キャリアプレートを自公転させて下ラッピング定盤および複数の上ラッピング定盤により被加工物の両面を同時にラッピングすることを特徴とするラッピング装置が提供される。これにより、ラッピング精度が向上し、ラッピング定盤の摩耗による平面度悪化がなく、生産性も向上し、また、定盤の形状修正が行えるラッピング装置が得られる。
【０００７】
好適な一例では、上記上ラッピング定盤のそれぞれが揺動可能である。これにより、両ラッピング定盤の働きで被加工物の両面は化学的、機械的に加工ストレスもなくラッピングされる。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、回転され同心円的に複数に分割されてなる複数の下ラッピング定盤と、サンギアおよびインターナルギアに噛合し被加工物が装填されたキャリアプレートと、前記下ラッピング定盤との間に前記複数のキャリアプレートを各々挟持し、前記複数の下ラッピング定盤に対応して同心円的に複数に分割されてなる複数の上ラッピング定盤を有するラッピング装置であって、サンギアおよびインターナルギアの回転により各キャリアプレートを自公転させて下ラッピング定盤および複数に分割された上ラッピング定盤により被加工物の両面を同時にラッピングすることを特徴とするラッピング装置が提供される。これにより、ラッピング精度が向上し、ラッピング定盤の摩耗による平面度悪化がなく、生産性も向上する。
【０００９】
好適な一例では、上記複数の上ラッピング定盤は、加工荷重が独立して制御される。これにより、被加工物の加工面をほぼ完全な平面にすることができる。
【００１０】
また、他の好適な一例では、上記複数の下ラッピング定盤は、２個以上が独立して回転数が制御される。これにより、被加工物の加工面をほぼ完全な平面にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるラッピング装置の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係わるラッピング装置の第１実施形態の概念図である。
【００１３】
図１に示すように、本第１実施形態のラッピング装置１はベッド２を有し、このベッド２上の一側には、下ラッピング定盤３が設けられており、さらに、この下ラッピング定盤３を回転させる下ラッピング定盤回転モータ４が設けられている。
【００１４】
また、下ラッピング定盤３には、複数個、例えば、４枚の半導体ウェーハＷが装填された４個のキャリアプレート５が載置されており、この各々のキャリアプレート５は、キャリアプレート５の外周に設けられたギア５ｇを下ラッピング定盤３の外側構体３ａに設けられたインターナルギア３ｇおよび下定盤回転モータ４に駆動される中央駆動軸４ａに設けられたサンギア４ｇに噛合されている。
【００１５】
さらに、ベッド２の他側にはコラム６が立設され、このコラム６の上端には支持アーム７が取り付けられており、この支持アーム７の先端部には、下ラッピング定盤３に載置された４個のキャリアプレート５に対向して、４個の上ラッピング定盤８が取り付けられている。この４個の上ラッピング定盤８は各々円板形状の上定盤取付盤９に回転自在に取り付けられており、その取り付けは上定盤回転軸９ａを、上定盤取付盤９に軸受を揺動自在に取り付けてなる揺動軸受９ｂに回転自在に結合することによって行われている。さらに、４個の上ラッピング定盤８が取り付けられた上定盤取付盤９は、取付盤回転軸９ａを介して上記支持アーム７に回転自在に取り付けられている。従って、各上ラッピング定盤８は自転、公転および揺動が可能になっている。
【００１６】
また、上ラッピング定盤８はコラム６に内装された昇降用モータ１０ａとボールねじ１０ｂからなる昇降手段１０によって昇降されるようになっている。また、上記支持アーム７は、Ｌ字形状をなしコラム６を覆うように立設されたカバー部材１１の水平部１１ａを横断するように橋設された支持部材１２によって支持されている。
【００１７】
次に本発明に係わるラッピング装置の第１実施形態を用いた半導体ウェーハのラッピング方法について説明する。
【００１８】
図１に示すように、半導体ウェーハＷが各々収納されたキャリアプレート５を、下ラッピング定盤３に載置し、キャリアプレート５の外周に環状に設けられたギア５ｇに外側構体３ａに設けられたインターナルギア３ｇおよび中央駆動軸４ａに設けられサンギア４ｇを噛合する。
【００１９】
しかる後、上記昇降手段１０を作動させて４個の上ラッピング定盤８を降下させ、この４個の上ラッピング定盤８と４個の下ラッピング定盤３間で４個のキャリアプレート５を加圧挟持し、砥粒を供給しながらキャリアプレート５を遊星回転させる。
【００２０】
キャリアプレート５の遊星回転に伴い、キャリアプレート５の収納孔に収納された半導体ウェーハＷは公転と自転を繰り返し、砥粒と両ラッピング定盤３、８の働きでウェーハＷの両面は加工ストレスもなくラッピングされる。
【００２１】
このようなラッピング工程において、キャリアプレート５の公転に対して、上ラッピング定盤８はそれぞれ追従しながら所定の加工荷重下で自転および揺動を行うことにより、半導体ウェーハＷのラッピングが行われる。このときに、キャリアプレート５が公転しないようなサンギア４ｇおよびインターナルギア３ｇ回転数を選択すれば、４個の上ラッピング定盤８はラッピング加工中に公転運動を行わず、同一箇所で自転および揺動運動を行なう。
【００２２】
さらに、このようなラッピング工程が繰り返されて上ラッピング定盤８の形状修正が必要となるが、その場合には、修正を行う上ラッピング定盤８に対向するキャリアプレート５を除去し、上ラッピング定盤８を直接下ラッピング定盤３に当接させるか、あるいは、修正リングを上ラッピング定盤８と下ラッピング定盤３間に介在させ、しかる後、上記同様のラッピング工程を行い、他のキャリアプレート５に装填された半導体ウェーハＷをラッピングしながら、当該上ラッピング定盤８の平面度の修正が行える。
【００２３】
以下同様にして、４枚の上ラッピング定盤８の平面度を修正することができる。
【００２４】
このように容易に上ラッピング定盤の平面度の修正が行えて、半導体ウェーハの平面度を高めることができる。
【００２５】
次に本発明に係わるラッピング装置の第２実施形態について説明する。
【００２６】
図２に示すように、本第２実施形態のラッピング装置１Ａはベッド２Ａを有し、このベッド２Ａ上の一側には、下ラッピング定盤３Ａが設けられている。この下ラッピング定盤３Ａは、同心円的に分割された３個の下ラッピング定盤３Ａ１、３Ａ２、３Ａ３で形成されている。この下ラッピング定盤３Ａ１、３Ａ２、３Ａ３は、各々制御装置１３Ａによって回転数が制御され、ギア伝達により下定盤回転モータによって回転され、その回転数が制御されるようになっている。また、外側構体３Ａａは制御装置に接続された構体回転モータにより回転制御され、中央駆動軸は制御装置に接続された駆動軸回転モータにより回転制御されるようになっている。
【００２７】
また、下ラッピング定盤３Ａには、４枚の半導体ウェーハＷが装填された４個のキャリアプレート５Ａが載置されており、この各々のキャリアプレート５Ａは、キャリアプレート５Ａの外周に設けられたギア５Ａｇを下ラッピング定盤３Ａの外側構体３Ａａに設けられたインターナルギア３Ａｇおよび下定盤回転モータに駆動される中央駆動軸４Ａａに設けられたサンギア４Ａｇに噛合されている。
【００２８】
さらに、上記下ラッピング定盤３Ａに対向して上ラッピング定盤８Ａが設けられている。この上ラッピング定盤８Ａは上記下ラッピング定盤３Ａ１、３Ａ２、３Ａ３と同じ割合で同心円的に分割された３個の上ラッピング定盤８Ａ１、８Ａ２、８Ａ３で形成され、上記実施形態同様に、支持アーム７Ａに取り付けられ、コラム（図示せず）に内装された昇降手段（図示せず）によって昇降されるようになっている。
【００２９】
また、上ラッピング定盤８Ａは、エアシリンダ、錘のような通常の加工荷重付加方法により、それぞれが独立して加工荷重が設定できるようになっている。
【００３０】
他の構成は図１に示すラッピング装置と異ならないので、説明は省略する。
【００３１】
本発明に係わるラッピング装置の第２実施形態を用いた半導体ウェーハのラッピング方法について説明する。
【００３２】
図２に示すように、上ラッピング定盤８Ａにかかる加工荷重を調整し、さらに、制御装置により、各下定盤回転モータの回転速度を調整し、半導体ウェーハＷに与えるラッピング速度を等しく設定する。
【００３３】
しかる後、半導体ウェーハＷが各々収納されたキャリアプレート５Ａを、下ラッピング定盤３Ａに載置し、キャリアプレート５Ａのギア５ｇにインターナルギア４Ａｇおよびサンギア５Ａｇを噛合する。上記昇降手段を作動させて３個の上ラッピング定盤８Ａ１、８Ａ２、８Ａ３を降下させ、この上ラッピング定盤８Ａと下ラッピング定盤３Ａ間で４個のキャリアプレート５Ａを加圧挟持し、砥粒を供給しながらキャリアプレート５Ａを遊星回転させる。
【００３４】
キャリアプレート５Ａの遊星回転に伴い、キャリアプレート５Ａの収納孔に収納された半導体ウェーハＷは公転と自転を繰り返し、砥粒と両ラッピング定盤の働きでウェーハＷの両面は加工ストレスもなくラッピングされる。
【００３５】
このようなラッピング工程において、上ラッピング定盤８Ａが半導体ウェーハＷに与えるラッピング速度を等しくできるため、半導体ウェーハＷの加工面をほぼ完全な平面にすることができる。本実施形態のように、ラッピング定盤が複数の同心円状リングからなる場合は、ラッピング定盤の形状変化に注意する必要がなく、容易に半導体ウェーハの高平面度を実現することができる。
【００３６】
なお、同心円状リングラッピング定盤の数を増加させるほど、被加工物のラッピング精度は向上するが、ラッピング装置の構造および制御が複雑となるので、これらのバランスをとり最適な分割数にする必要がある。また、同心円状リングラッピング定盤のそれぞれの間隔が、被加工物の大きさよりも大きいと、ラッピング加工中にキャリアプレートから被加工物が脱落することがあり、被加工物の大きさは、リングラッピング定盤の間隔よりも大きくする必要がある。
【００３７】
上述した各実施形態ではラッピングについて説明したが、両面同時研磨および両面同時研削にも、本発明に係わるラッピング装置を適用することが可能である。
【００３８】
【実施例】
［試験１］
実施例１：図１に示す本発明に係わるラッピング装置を用いて、８インチシリコンウェーハ１２枚を３枚のキャリアプレートに装填して、３個の上ラッピング定盤を用いてラッピング加工を１０分間行った。キャリアプレートは所定位置で自転のみの運動をさせ、上ラッピング定盤は自転および揺動させた。このとき、残り１個のラッピング定盤は、下ラッピング定盤と直接摺動させ、上ラッピング定盤の運動は、被加工物を加工している他の３個の上ラッピング定盤と同様とした。ラッピング後の平面度を調べる。
【００３９】
従来例１：図６に示す従来装置により８インチシリコンウェーハ２０枚を４枚のキャリアプレートに装填して、ラッピング加工を１０分間行ったときの１ラッピング後のシリコンウェーハの平面度を調べる。
【００４０】
結果：図３に示す。実施例１は、従来例１と比較して平面度が大きく向上していることがわかった。
【００４１】
［試験２］
実施例２：図２に示す本発明に係わるラッピング定盤を用い、各々の同心円状リングラッピング定盤の周速を等しく、かつ各々のラッピング定盤がシリコンウェーハに与える加工圧力を等しくしてシリコンウェーハを加工した。このときの各ラッピング定盤摩耗量およびウェーハ形状を調べる。
【００４２】
従来例２：図６に示す従来装置により８インチシリコンウェーハ２５枚を５枚のキャリアプレートに装填して、ラッピング加工を１０分間行ったときのラッピング定盤の摩耗量およびウェーハ形状を調べる。
【００４３】
結果：図４および図５に示す。実施例２は、ラッピング定盤摩耗量のばらつきは抑制されているものの、依然としてラッピング定盤全体としては摩耗量のばらつきが認められる。しかしながら、それぞれのラッピング定盤は、等しい加工圧力が設定されているため、加工後のウェーハの厚さばらつきは、大きく改善されている。すなわち、実施例２においては、同心円状リングラッピング定盤全体の摩耗による形状悪化がウェーハ形状を決定しているのではなく、独立圧力制御によって同心円状リングラッピング定盤の１個毎のラッピング定盤平面度が、ウェーハの形状を決めていることが確認できた。
【００４４】
従来例２は、ラッピング定盤の摩耗量が均一でないことが明確であり、摩耗量の少ない位置ではシリコンウェーハに対する加工荷重が大きく、摩耗量の多い位置ではシリコンウェーハに対する加工荷重が小さいことがわかった。このときの摩耗による加工荷重のばらつきおよびラッピング定盤の形状変化によって、シリコンウェーハの形状は面内に大きな厚さばらつきを生じることもわかった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係わるラッピング装置によれば、ラッピング精度が向上し、ラッピング定盤の摩耗による平面度悪化がなく、生産性も向上し、また、定盤の形状修正が行えるラッピング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるラッピング装置の実施形態の概念図。
【図２】本発明に係わるラッピング装置の他の実施形態のラッピング定盤部分を示す概念図。
【図３】実施例の試験結果図。
【図４】実施例の試験結果図。
【図５】実施例の試験結果図。
【図６】従来のラッピング装置の概念図。
【符号の説明】
１　ラッピング装置
２　ベッド
３　下ラッピング定盤
３ａ　外側構体
３ｇ　インターナルギア
４　下定盤回転モータ
４ａ　中央駆動軸
４ｇ　サンギア
５　キャリアプレート
５ｇ　ギア
６　コラム
７　支持アーム
８　上ラッピング定盤
８ａ１　上定盤回転軸
９　上定盤取付盤
９ａ　取付盤回転軸
９ｂ　遥動軸受
１０　昇降手段
１０ａ　昇降用モータ
１０ｂ　ボールねじ
１１　カバー部材
１１ａ　水平部
１２　支持部材
【図１】
2004006484.tif 000003
【図２】
2004006484.tif 000004
【図３】
2004006484.tif 000005
【図４】
2004006484.tif 000006
【図５】
2004006484.tif 000007
【図６】
2004006484.tif 000008