(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ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ウェーハの面を研磨する研磨手段と、該保持手段と該研磨手段とを該保持手段の保持面に対して平行な方向に相対的に移動させる平行方向駆動手段と、該保持手段と該研磨手段とを該保持手段の保持面に対して垂直な方向に相対的に移動させる垂直方向駆動手段とから少なくとも構成される研磨装置において、
該研磨手段は、柔軟素材に砥粒を含ませて構成される研磨部を有する研磨砥石と、該研磨砥石を支持して回転可能なスピンドルとを備え、
該研磨部をドレッシングするドレッシング工具が、該保持手段に隣接する位置に配設され、
該ドレッシング工具は、該研磨部に接触して該研磨部をドレッシングするドレッシング部と、該ドレッシング部が該研磨部に没入する量を設定する没入抑制部とを備え、
該没入抑制部は、上面が該研磨部と接触する接触面であり、該接触面が平面状に形成され、
該ドレッシング部の上面は、該没入抑制部の接触面より突出して構成され、
該ドレッシング部は、ダイヤモンド砥粒をボンドで固定して構成され、該没入抑制部は、該ドレッシング部を囲繞するセラミックス板により構成される
研磨装置。
【請求項２】
前記没入抑制部の角部が面取りされて形成される請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記ドレッシング部の上面が、前記没入抑制部の上面より１００〜１５０μｍ突出した状態で配設される請求項１または２に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状物を研磨する研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面に形成された半導体ウェーハは、研削装置によって裏面が研削されて所望の厚さに形成されるが、研削により裏面には研削歪み層が形成され、この研削歪み層が、各デバイスの抗折強度を低下させる要因となる。そこで、かかる研削歪み層を除去するために、ウェットエッチングやドライエッチング、スラリーを用いたポリッシング等が行われている。
【０００３】
ところが、いずれの方法も、生産性が低く、廃液が環境汚染の原因となるという問題があるため、本出願人は、フェルトのような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基台に固着して構成した研磨砥石を研磨装置に装着し、その研磨砥石を用いて、乾式にて半導体ウェーハの裏面を研磨して研削歪み層を除去する技術を開発した。かかる研磨装置において、研磨部に目詰まりが生じた際には、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直径が１〜２ｃｍほどのドレッシング部を研磨部の研磨面に当接させてドレッシングを行い、目詰まりを解消することとしている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０５６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、柔軟な部材で形成された研磨部にドレッシング部を当接させると、ドレッシング部が研磨部の下面から没入するため、ドレッシング部と研磨部との接触状態をドレッシングに適した適切なものにコントロールすることができない。したがって、ドレッシングを行うごとにドレッシング部と研磨部との接触状態が異なり、それが原因となって、過剰なドレッシングを行って研磨部の寿命を縮めたり、ドレッシングが不十分となって研磨抵抗が上昇して被研磨物に面焼けを生じさせたりするという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、柔軟な部材により研磨部が形成されている研磨砥石をドレッシングする場合において、ドレッシング工具と研磨部との接触状態をドレッシングに適した状態とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ウェーハを保持する保持面を有する保持手段と、保持手段に保持されたウェーハの面を研磨する研磨手段と、保持手段と研磨手段とを保持手段の保持面に対して平行な方向に相対的に移動させる平行方向駆動手段と、保持手段と研磨手段とを保持手段の保持面に対して垂直な方向に相対的に移動させる垂直方向駆動手段とから少なくとも構成される研磨装置において、研磨手段が、柔軟素材に砥粒を含ませて構成される研磨部を有する研磨砥石と、研磨砥石を支持して回転可能なスピンドルとを備え、研磨部をドレッシングするドレッシング工具が保持手段に隣接する位置に配設され、ドレッシング工具が、研磨部に接触して研磨部をドレッシングするドレッシング部と、ドレッシング部が研磨部に没入する量を設定する没入抑制部とを備え、没入抑制部は、上面が研磨部と接触する接触面であり、接触面が平面状に形成され、ドレッシング部の上面は、没入抑制部の接触面より突出して構成され、ドレッシング部は、ダイヤモンド砥粒をボンドで固定して構成され、没入抑制部は、ドレッシング部を囲繞するセラミックス板により構成されることを特徴とする。
【０００８】
没入抑制部の角部が面取りされて形成されることが望ましい。
【０００９】
ドレッシング部の上面は、例えば没入抑制部の上面より１００〜１５０μｍ突出した状態で配設される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る研磨装置には、ドレッシング部が研磨部に没入する量を設定する没入抑制部を備えているため、ドレッシング部は、ドレッシング時に常に同じ量だけ研磨部に没入する。したがって、過剰にドレッシングが行われて研磨部の寿命が縮まったり、ドレッシングが不十分となって研磨抵抗が上昇して被研磨物に面焼けが生じたりすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に示す研磨装置１は、被研磨物であるウェーハＷを保持する保持面２０を有する保持手段２と、保持手段２に保持されたウェーハＷを研磨する研磨手段３と備えている。
【００１２】
保持手段２は、支持基台２１によって回転可能に支持されて構成されている。支持基台２１の側部にはジャバラ２２が固定されている。
【００１３】
研磨手段３は、垂直方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、スピンドル３０を回転駆動するモータ３２と、スピンドル３０の下端に形成されたホイールマウント３３と、ホイールマウント３３に装着された研磨砥石３４とから構成される。研磨砥石３４は、図２及び図３に示すように、円形の支持部材３４０に研磨部３４１が固着されて構成される。支持部材３４０には複数のネジ穴３４０ａが形成されており、このネジ穴３４０ａに螺合するネジによって研磨砥石３４がホイールマウント３３に固定される。研磨部３４１は、フェルト等の柔軟な部材にジルコニア等の砥粒を含浸させ、ニカワ等のボンド材によって固めた構成となっている。
【００１４】
図１に戻って説明すると、研磨手段３は、垂直方向駆動手段４によって垂直方向に移動可能となっている。垂直方向駆動手段４は、垂直方向に配設されたボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０を回転駆動するパルスモータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に側部がガイドレール４１に摺接する垂直移動基台４３と、垂直移動基台４３に連結されハウジング３１を支持する支持部４４とから構成される。パルスモータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い垂直移動基台４３及び支持部４４がガイドレール４１にガイドされて昇降し、これに伴い支持部４４に支持されたハウジング３１が昇降し、研磨手段３全体が垂直方向に昇降する構成となっている。
【００１５】
図１に示すように、研磨装置１の前面側には、研磨されるウェーハＷを収容するウェーハカセット５ａ及び研磨後のウェーハが収容されるウェーハカセット５ｂが載置されている。ウェーハカセット５ａ、５ｂの近傍には、ウェーハカセット５ａからのウェーハＷの搬出及びウェーハカセット５ｂへのウェーハＷの搬入を行う搬出入手段６が配設されている。
【００１６】
搬出入手段６は、ウェーハＷを保持する保持部６０と、先端に保持部６０が連結され旋回及び伸縮するアーム部６１を備えており、保持部６０の可動域には、研磨前のウェーハＷの位置合わせを行う位置合わせ手段７及び研磨後のウェーハの洗浄を行う洗浄手段８が配設されている。
【００１７】
位置合わせ手段７の近傍には、位置合わせ手段７に載置されたウェーハＷを保持手段２に搬送する第一の搬送手段９ａが配設されている。一方、洗浄手段８の近傍には、保持手段２に保持されたウェーハＷを洗浄手段８に搬送する第二の搬送手段９ｂが配設されている。
【００１８】
保持手段２は、図４に示す平行方向駆動手段１０によって平行方向に移動可能となっている。平行方向駆動手段１０は、保持面２０に対して平行な方向に配設されたボールネジ１００と、ボールネジ１００と平行に配設された一対のガイドレール１０１と、ボールネジ１００を回転駆動するパルスモータ１０２と、内部のナットがボールネジ１００に螺合すると共に下部がガイドレール１０１に摺接する平行移動基台１０３と、平行移動基台１０３に固定され保持手段２を回動させる保持手段回転駆動部１０４とから構成される。パルスモータ１０２に駆動されてボールネジ１００が回動するのに伴い平行移動基台１０３及び保持手段回転駆動部１０４がガイドレール１０１にガイドされて水平方向に移動し、保持手段回転駆動部１０４に連結された保持手段２及び支持基台２１も水平方向に移動する構成となっている。なお、図４においては図示していないが、支持基台２１の側部には図１に示したジャバラ２２が取り付けられている。
【００１９】
図４に示すように、保持手段２に隣接する位置には、図２及び図３に示した研磨部３４１のドレッシングを行うドレッシング工具１１が配設されている。このドレッシング工具１１は、図５に示すように、平行移動基台１０３の上に配設され、平行方向駆動手段１０によって平行方向に移動可能となっている。
【００２０】
図５及び図６に示すように、ドレッシング工具１１は、図２及び図３に示した研磨部３４１に接触して研磨部３４１をドレッシングするドレッシング部１１０を有している。このドレッシング部１１０は、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構成され、１〜２ｃｍほどの直径を有する円板状に形成されて円形基板１１１に固定されている。なお、ドレッシング部１１０の形状は、図示の例には限定されず、例えば矩形状であってもよい。
【００２１】
ドレッシング部１１０は、没入抑制部１１２によって囲繞されている。没入抑制部１１２は、例えば、セラミックス板によってリング状に形成され、上面が平面状に形成され、ネジ止めにより円形基板１１１に固定される。没入抑制部１１２は、図示の例のように円形に形成されていることが望ましいが、必ずしも円形である必要はない。但し、矩形等の角部がある形状の場合は、角部に面取りを施すことが望ましい。
【００２２】
ドレッシング工具１１は、ドレッシング工具昇降手段１２によって駆動されて昇降可能となっている。ドレッシング工具昇降手段１２は、円形基板１１１を下方から支持する支持板１２０と、支持板１２０の水平度を調整する水平度調整手段１２１と、水平度調整手段１２１に連結され垂直方向に配設されたボールネジ１２２と、ボールネジ１２２を回動させるパルスモータ１２３と、垂直方向に立設した４本のガイドロッド１２４とを備えている。水平度調整手段１２１は、ボールネジ１２２の回動と共に昇降する昇降板１２１ａと、昇降板１２１ａ上に配設された２つのパルスモータ１２１ｂ、１２１ｃと、パルスモータ１２１ｂ、１２１ｃにそれぞれ連結された図示しないボールネジとから構成され、パルスモータ１２１ｂ、１２１ｃによる駆動により支持板１２０の水平度を微調整することができる。また、昇降板１２１ａの四隅には垂直方向に立設された４本のガイドロッド１２４を貫通させる貫通孔１２５が形成されており、４本のガイドロッド１２４は、昇降板１２１ａの昇降時におけるガイドとなる。
【００２３】
図７に示すように、ドレッシング部１１０の上面は、没入抑制部１１２の上面よりもＨだけ上方に突出している。その突出量Ｈは、例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度である。
【００２４】
次に、図１を参照して研磨装置１の動作について説明すると、ウェーハカセット５ａに収容されたウェーハＷは、搬出入手段６によって搬出されて位置合わせ手段７に載置され、位置合わせ手段７においてウェーハＷの中心位置が一定の位置に位置合わせされる。そして、図４に示した平行方向駆動手段１０によって駆動されて保持手段２がジャバラ２２の伸縮を伴って第一の搬送手段９ａの可動域まで平行移動した後に、第一の搬送手段９ａによってウェーハＷが保持手段２に搬送され、保持面２０においてウェーハＷが保持される。
【００２５】
次に、図４に示した平行方向駆動手段１０によって保持手段２が研磨手段３の直下に位置付けられる。そして、保持手段２が回転してウェーハＷが回転すると共に、モータ３２に駆動されて研磨砥石３４が回転しながら研磨手段３４が垂直方向駆動手段４によって駆動されて下降し、保持手段２が回転及び水平方向の移動をしながら、研磨砥石３４を構成する研磨部３４１がウェーハＷの上面に接触し、乾式にてウェーハＷの上面前面が研磨される。ウェーハＷの通常の研磨中は、図８に示すように、ドレッシング工具１１を下降させ、研磨部３４１と接触しない退避位置に位置するようにする。
【００２６】
一方、研磨部３４１のドレッシングを行う際には、図９に示すように、ドレッシング工具１１を上昇させ、ドレッシング部１１０の上面をウェーハＷの上面よりも高い位置に位置付ける。ドレッシング工具１１の下降及び上昇は、図５に示したドレッシング工具昇降手段１２によって制御される。
【００２７】
図９に示すように、図４に示した平行方向駆動手段１０によって駆動されてドレッシング工具１１が保持手段２と共に平行方向に移動しながら、ドレッシング部１１０が、回転する柔軟な研磨部３４１に接触して圧力がかけられることにより、研磨部３４１の全面がドレッシングされる。研磨部３４１が柔軟であるため、ドレッシング中は、研磨部３４１の中にドレッシング部１１０が没入した状態となるが、ドレッシング部１１０は没入抑制部１１２に囲繞されているため、没入抑制部１１２の上面が研磨部３４１と接触し、没入抑制部１１２がドレッシング部１１０の没入を抑制し、ドレッシング部１１０が研磨部３４１に没入する量は、ドレッシング部１１０の上面と没入抑制部１１２の上面（研磨部３４１との接触面）との間の高低差、すなわち図７に示した高低差Ｈに限定される。そして、ドレッシング部１１０は、常に一定量だけ研磨部３４１に没入するため、過剰にドレッシングが行われて研磨部の寿命が縮まったり、ドレッシングが不十分となって研磨抵抗が上昇してウェーハの面に面焼けが生じたりすることがない。特に、研磨部３４１と接触する没入抑制部１１２の上面が平面状に形成され、ドレッシング部１１０の上面が没入抑制部１１２の接触面より突出して構成される場合は、ドレッシング部１１２が安定的に一定量研磨部３４１に没入する。
【００２８】
また、没入抑制部１１２は円形に形成されているため、研磨部３４１がひっかかることがない。没入抑制部が円形でない場合でも、面取りが施されていれば、同様に研磨部３４１がひっかかることがない。
【００２９】
なお、図９の例ではウェーハＷの研磨をせずにドレッシングを行う場合について説明したが、研磨ウェーハＷの研磨中に研磨部３４１のドレッシングを行うこともできる。この場合は、研磨部３４１の下面が、ウェーハＷの上面に接触すると共にドレッシング部１１０に接触するように、垂直方向駆動手段４によって研磨手段４の高さを制御すると共に、ドレッシング部昇降手段１２によってドレッシング部１１０の高さを制御する。
【００３０】
図１に戻って説明すると、研磨部３４１のドレッシングを適宜行い、ウェーハＷの研磨が終了すると、保持手段２が平行方向に移動して第二の搬送手段９ｂの近傍に位置付けられる。そして、研磨後のウェーハＷは、第二の搬送手段９ｂによって洗浄手段８に搬送され、研磨屑等が除去された後に、搬出入手段６によってウェーハカセット５ｂに収容される。
【００３１】
上記の例では保持手段２が平行方向に移動することにより保持手段２と研磨手段３とが保持面２０に対して平行な方向に相対的に移動する構成としたが、研磨手段３が平行方向に移動する構成としてもよい。その場合は、研磨手段３を平行方向に移動させる手段が、平行方向駆動手段となる。
【００３２】
また、上記の例では研磨手段３が垂直方向に移動することにより保持手段２と研磨手段３とが保持面２０に対して垂直方向に相対的に移動する構成としたが、保持手段２が垂直方向に移動する構成としてもよい。その場合は、保持手段２を垂直方向に移動させる手段が、垂直方向駆動手段となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】研磨装置の一例を示す斜視図である。
【図２】研磨砥石の一例を上側から見た状態を示す斜視図である。
【図３】研磨砥石の一例を下側から見た状態を示す斜視図である。
【図４】平行方向駆動手段、保持手段及びドレッシング工具を示す斜視図である。
【図５】ドレッシング工具の一例を示す分解斜視図である。
【図６】ドレッシング工具の一例を示す斜視図である。
【図７】ドレッシング工具を構成するドレッシング部及び没入抑制部を示す断面図である。
【図８】ウェーハを研磨する状態を示す説明図である。
【図９】研磨部をドレッシングする状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：研磨装置
２：保持手段
２０：保持面  ２１：支持基台  ２２：ジャバラ
３：研磨手段
３０：スピンドル  ３１：ハウジング  ３２：モータ  ３３：ホイールマウント
３４：研磨砥石
３４０：支持部材  ３４１：研磨部
４：垂直方向駆動手段
４０：ボールネジ  ４１：ガイドレール  ４２：パルスモータ  ４３：垂直移動基台
４４：支持部
５ａ、５ｂ：ウェーハカセット
６：搬出入手段
６０：保持部  ６１：アーム部
７：位置合わせ手段  ８：洗浄手段
９ａ：第一の搬送手段  ９ｂ：第二の搬送手段
１０：平行方向駆動手段
１００：ボールネジ  １０１：ガイドレール  １０２：パルスモータ
１０３：平行移動基台  １０４：保持手段回転駆動部
１１：ドレッシング工具
１１０：ドレッシング部  １１１：円形基板  １１２：没入抑制部
１２：ドレッシング工具昇降手段
１２０：支持板
１２１：水平度調整手段
１２１ａ：昇降板  １２１ｂ、１２１ｃ：パルスモータ
１２２：ボールネジ  １２３：パルスモータ  １２４：ガイドロッド
【図１】
0004712555.tif 000002
【図２】
0004712555.tif 000003
【図３】
0004712555.tif 000004
【図４】
0004712555.tif 000005
【図５】
0004712555.tif 000006
【図６】
0004712555.tif 000007
【図７】
0004712555.tif 000008
【図８】
0004712555.tif 000009
【図９】
0004712555.tif 000010