JP3591282B2 - Planar processing apparatus and planar processing method using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的とする被加工体の加工形状やその経時変動に応じて迅速かつ簡便に最適な加工条件を設定・維持することが可能な平面加工装置と、この装置による平面加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
機械部品の多くは何らかの平面を有しており、この平面を高精度に加工する平面加工は、機械加工の基本的な技術のひとつである。
平面加工を行うための代表的な装置に、ラップ機がある。これは、旋盤加工や研削加工等の粗加工を経た被加工体に対して、さらに精度の高い研磨を施す機械である。
ラップ機の典型的な構成例を図14に示す。図14(a)上面図、図14(b)はそのX−X線断面図である。この機械は、太陽ギヤ81と内周ギヤ84との双方に噛合されることにより遊星運動を行うキャリア95と、上記太陽ギヤ81と同軸的に配され独自の回転運動を行う定盤87とを近接対向させ、上記キャリア95に装着された被加工体(ワーク)Wを上記定盤87の表面に摺接させることにより、該被加工体Wのラッピングを行うようになされたものである。
【0003】
上記太陽ギヤ81は、モータ83により回転駆動される回転軸82の上端部に一体的に取り付けられている。
上記内周ギヤ84は、上記定盤87の外周を包囲する枠体85の上端部に形成されており、この枠体85は上記モータ83とは独立に制御されるモータ86により回転駆動される。
定盤87は、その脚部88が上記回転軸82を包囲するごとく配され、該脚部88の末端にてモータ90により独立に回転駆動される。
被加工体Wは、キャリア95の開口96に嵌め込まれるように保持されている。
被加工体Wを上記定盤87の表面、すなわち作業面に摺接させる際は、該作業面の上方に開口するノズル94より研磨スラリーLを供給し、研磨効率を高めると共に摩擦熱を除去するようになされている。定盤87の表面には、余分な研磨スラリーLを周縁部へ誘導するための多数の溝89が刻設されている。定盤87の周縁部から落下する研磨スラリーLはドレン受け91で回収されてスラリータンク92に貯蔵され、ポンプ93により圧送されて循環再利用される。
【0004】
一方、上記のラッピングよりもさらに精度の高い鏡面研磨等の仕上げ加工を行う装置に、化学機械研磨(CMP)装置がある。
化学機械研磨装置の典型的な構成例を図15に示す。この装置は、表面に研磨布が張設された略円盤状の定盤101と、被加工体Wを保持する研磨ヘッド110とを平行に対向配置させたものであり、定盤101の回転運動と研磨ヘッド110の回転運動とを組み合わせることにより被加工体Wの表面を研磨するようになされたものである。研磨の機構は、機械的プロセスと研磨スラリーLによる化学的プロセスとが複合した複雑なメカノケミカル作用にもとづいている。
【0005】
上記定盤101は、上半部101tと下半部101bとがボルト等の固定手段を用いて堅固に一体化されたものであり、これら両半部の対向面の一部には溝状の空洞102が設けられて冷却水流路とされている。この空洞102の内部に冷却水を循環させることで、研磨時の摩擦熱に起因する定盤101の変形が防止され、これによって被加工体Wの平坦性が高められる。上半部101tと下半部101bとの接触面積、換言すれば冷却水による定盤101の冷却面積は、定盤101の作業面の面積の半分程度とされ、研磨荷重による定盤101の変形を極力抑えるように工夫されている。
また、下半部101bの底面中央部は回転軸103に接続され、図示されない駆動手段により定速回転するようになされている。
【0006】
上記定盤101の上面に張設される研磨布105は、適度な粘りと弾力を備えた粘弾性体であり、ウレタン不織布が典型的に使用される。
上記研磨布105の上面中央には、研磨スラリーLとしてたとえばコロイダルシリカがポンプ108で圧送され、上方のノズル109より供給される。また、上記定盤101の外周部には、そのエッジ部より溢れた研磨スラリーLを回収するためのドレン受け106が配設されている。このドレン受け106を通じて回収された研磨スラリーLは、スラリータンク107に一旦貯留された後、再びポンプ108で圧送される形で循環再利用される。
【0007】
一方、上記ヘッド110はその下面に被加工体保持板112を備えており、このウェーハ保持板112の上に真空吸着あるいはワックス接着等の方法で単数または複数の被加工体Wを保持するようになされている。研磨ヘッド110もまた回転軸113に接続されており、この回転軸113に取り付けられた図示されない駆動機構により所定の回転速度で回転駆動されると共に、所定の力で上記研磨布105に押圧付勢されている。
上記被加工体Wは、たとえばシリコンインゴットからスライスされた後にラッピングが施されたシリコンウェーハ、あるいは表面凹凸を有する絶縁膜や導電膜が形成された基板である。シリコンウェーハの研磨とは、ウェーハ仕上げの最終段階で行われる鏡面研磨である。絶縁膜の研磨による平坦化は、多層配線プロセスにおいて回路パターン形成の信頼性を高める上で不可欠の工程である。また導電膜の研磨は、絶縁膜に開口されたアスペクト比の高い接続孔をメタルプラグで埋め込む際に有用なプロセスである。
【0008】
かかる構成を有する化学機械研磨装置を用いて被加工体Wの研磨を行うと、被加工体Wは互いに平行な被加工体保持板112と定盤101との間に狭持されながら、かつ弾力性のある研磨布に押圧される。このため、被加工体Wの板厚の大きい領域は板厚の小さい領域に比べて高い接触圧力を受けて優先的に除去され、該被加工体Wの平坦化が進行するのである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のラップ機により得られる被加工体Wの平面は、高度な平坦面に限られず、用途に応じて中心部がわずかに凸となる形状(以下、中凸形状と称する。)や、中心部がわずかに凹となる形状(以下、中凹形状と称する。)とされる場合がある。したがって、定盤87の表面プロファイルもこれに応じた形状に作製する必要がある。すなわち、被加工体Wに中凸形状が要求される場合は中凹の表面プロファイルが要求され、逆に被加工体Wに中凹形状が要求される場合には中凸の表面プロファイルが要求されることになる。
【0010】
定盤のこれらの表面プロファイルは、ラップ機の運転条件を調節しながら専用の加工工具を用いて作製する。この定盤87を用いて所望の加工平面が得られるか否かは実際に被加工体Wを加工して確認し、所望の加工平面が得られない場合には定盤87の表面プロファイルを作り直すための調整を繰り返す。このため、調整作業は極めて煩雑となる。しかも、被加工体Wの加工を繰り返すことによっても定盤87の表面プロファイルは磨耗により変形するため、調整をその都度行うことはコスト的にも時間的にも大変不利である。
【0011】
被加工体が半導体ウェーハである場合には、事情は一層複雑である。半導体ウェーハの場合、サブミクロンからクォータミクロン、さらにはそれ未満の微細なデザインルールにしたがってリソグラフィ、エッチング、薄膜形成等のプロセスを精度良く行う必要から、その表面は平坦であればあるほど好ましい。
なお、微細加工に対応した近年のプラズマ装置や縮小投影露光装置では、ウェーハをステージに真空吸着させた状態でプロセスを行うため、若干の反りや歪みは矯正される。したがって、本明細書で問題とする平坦性とは、ウェーハの板厚のばらつきの多少を指すものとする。
【0012】
半導体ウェーハの鏡面研磨は、前述のように化学機械研磨装置を用い、メカノケミカル作用にもとづいて行われるが、かかる研磨には平坦性に影響する要因が極めて多い。たとえば、研磨布105の表面粗さ、研磨除去された物質による研磨布105の目詰まり、研磨布105の厚さおよびその均一性、研磨布105の粘弾性、被加工体Wと研磨布105との摩擦熱に密接に関連する研磨布105の表面温度、研磨スラリーLの被加工体の表面への到達度が挙げられる。しかし、これらすべての要因の平坦度への影響度が解明され、適切に制御されているとは言い難い。
前述のような従来の装置を用いてたとえばシリコンウェーハを研磨すると、一般に中央部に向かって球面状に凹となる形状を呈し、周縁部と中央部との高低差は直径約200mm(8インチ)のウェーハ でおおよそ0.1〜0.6μmの間を経時的に変動する。
【0013】
この中凹形状が発生する大きな原因のひとつとして、定盤101の熱変形の影響を挙げることができる。定盤101を変形させる熱には、被加工体Wと研磨布105との摺擦により発生する摩擦熱と、被加工体Wから研磨布105に加わる研磨の負荷により発生する摩擦熱とがある。
被加工体Wと研磨布105との摺擦により発生する摩擦熱の一部は、研磨布105の表面→研磨布105の本体→定盤101の表面→定盤101の裏面→定盤101の裏面を構成する空洞102に付着するスケール→冷却水の境界層→冷却水の本体、の順路で伝わり除去される。この発熱量は、表面粗さ,動摩擦係数,目詰まり状況といった研磨布105の種類に関連する要因、あるいは、研磨時間,研磨圧力,研磨速度といったプロセス条件により変動する。
一方、被加工体Wから研磨布105に加わる研磨の負荷により発生する摩擦熱の一部は、研磨布105上に不均等に分布する。しかも、この摩擦熱の冷却水への伝導経路となる研磨布105の熱伝導率はその目詰まり状況により変化し、また空洞102の内壁へのスケールの付着厚さや境界層の熱伝導率は冷却水の流速に依存して変動する。これらの要因により、定盤101の表面は実際には極めて複雑な形状を呈することになる。
【0014】
さらに、定盤101の上半部101tと下半部101bとは機械構造的に強固に結合されているため、各々の熱変形は相互に影響を及ぼし合う。また、冷却水による定盤101の上半部101tの冷却面積が作業面の総面積の半分程度と小さいために、摩擦熱の除去能力も限られている。これらの要因が重なって定盤101の上半部101tの熱変形量を増大させ、研磨布105の表面温度の上昇および不均一分布を助長し、最終的に被加工体Wの平坦性の悪化を招いている。
【0015】
そこで本発明は、被加工体の所望の平面加工形状が多岐にわたる場合や、装置自身の変形による被加工体の形状の経時変動が生ずる場合であっても、所望の被加工体形状を得るために必要な装置側の表面プロファイルを即時に修正できる平面加工装置と、これを用いて常に安定した平面加工を行うことが可能な方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の平面加工装置(図9を参照)は、作業面11a上に研磨布19が張設された円盤状の加工盤11と、被加工体14を保持する研磨ヘッド35とを平行に対向配置し、これら加工盤11と研磨ヘッド35を互いに逆向きに回転させ、研磨スラリーの存在下で、被加工体14の表面を化学機械研磨する平面加工装置において、
前記加工盤11は、いずれも剛性板体である上半部11tと下半部11bを一体化した円盤体であり、上半部11tと下半部11bとの接合面の一部は、冷却水が循環供給される空洞16として形成され、下半部11bの裏面側に第1の平面状ヒータ12aと、該ヒータ12aの裏面側に断熱材層13aとが設けられ、かつ前記第1の平面状ヒータ12aは、変圧器32を介して電源33に接続されて前記変圧器32の操作により発熱量が制御自在とされ、
前記研磨ヘッド35は、加圧室36の底面中央に被加工体保持部材15と、剛性板体である吸着治具40とを備え、被加工体14を被加工体保持部材15上に真空吸着保持しながら、前記研磨布19に対しては前記被加工体14を空気加圧により押圧付勢するものであり、
前記被加工体保持部材15は、一方の面が被加工体14を保持するための保持面15a、反対側の面が吸着治具40の装着面とされ、
前記吸着治具40は、真空配管41に接続されて空気の吸引路となっている溝を多数有し、該吸着治具40の背面に第2の平面状ヒータ12bと、該ヒータ12bの背面に断熱材層13bとが設けられ、かつ前記第2の平面状ヒータ12bは、変圧器43を介して電源44に接続されて前記変圧器43の操作により発熱量が制御自在とされ、
前記構成により前記加工盤11の熱変形、前記被加工体14の熱変形、前記被加工体保持部材15の熱変形のすべての制御が可能となっていることを特徴とする平面加工装置である。
【0017】
本発明の平面加工方法は、請求項1に記載の平面加工装置による半導体ウェーハ(前記被加工体14)の平面加工方法(化学機械研磨方法)であって、該平面加工時に、前記第1の平面状ヒータ12aの発熱量、前記第2の平面状ヒータ12bの発熱量、前記加工盤11に形成された前記空洞16に供給する冷却水の温度及び/又は循環量のうち、いずれか少なくとも一つを制御することにより、前記加工盤11の作業面の表面プロファイル、前記半導体ウェーハの表面プロファイル、前記研磨ヘッド35の被加工体保持部材15の表面プロファイルのいずれか少なくとも一つを熱的に制御することを特徴とする平面加工方法である。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、本発明を提案するにあたり、円盤体の熱変形に関する基礎的な考察を行った。
この考察に用いたモデルを図1に示す。ここで、円盤体1の表面には研磨布2が張設され、裏面には冷却水流路3が形成されている。この裏面上には、スケール層4が付着形成されており、該スケール層4の表面に層流から乱流への移行領域である薄い境界層5が存在し、この境界層5の外側が自由に流動する冷却水6が存在する。
【0019】
いま、円盤体1が観察面側(ここでは研磨布2側)から均一に加熱されたと仮定すると、その基準面Sからの熱変形量ΔFは、次式(I)で表される。
【0020】
【数1】
【0021】
ただし、α :円盤体の線膨張係数(1/℃)
λ :円盤体の熱伝導度(cal/mm・秒・℃)
D :円盤体の直径(mm)
Q :円盤体の伝熱密度(cal/mm2 )
H :円盤体の厚さ(mm)
λc:研磨布の熱伝導度(cal/mm・秒・℃)
Hc:研磨布の厚さ(mm)
Tc:研磨布の表面温度(℃)
λs:スケールの熱伝導度(cal/mm・秒・℃)
Hs:スケールの厚さ(mm)
Ts:スケールの表面温度(℃)
f :境界層の伝熱係数(cal/mm2 ・秒・℃)
Tw:冷却水の温度(℃)
なお、ΔFの符号は円盤体1が観察面側で凸平面となる場合をプラス(+)とし、Qの付号は観察面側から反対面側へ熱が流れる場合をプラス(+)とする。
【0022】
式(I)より、変形した円盤体1の表面の形状は放物面で近似されることがわかる。
ここで、αとλは円盤体1の構成材料に依存し、DとHは円盤体1の寸法そのものであるから、定数である。これに対し、TwとTsは加工条件、Hcとλcは研磨布2の目詰まり状況や構成材料、Hsとλsはスケール層4の付着状況、fは冷却水6の流速によりそれぞれ変動する。したがって、人為的な制御を比較的容易にΔFに反映できると考えられる項はQとTwであるが、中でも変動要因の無いQを制御する方がΔFを精度良く制御できることは明らかである。
【0023】
以上の考察は、円盤体1が冷却水流路3と接触しているモデルに関するものであるが、冷却水流路3と接触しない円盤体1については、上式(I)からスケール層4と境界層5と冷却水6に関連する項、すなわちλs,Hs,Ts,f,Twを削除すればよく、基本的な考え方は同じである。
また、円盤体1の表面に研摩布2が張設されていない場合には、研摩布2に関連する項、すなわちλc,Hc,Tcを削除すればよい。
さらに、上記円盤体1は、加工盤、被加工体、あるいは被加工体を保持する研磨ヘッドのいずれと考えてもよい。
本発明は、かかる考察にもとづき、すなわち加工盤の作業面の表面プロファイル、被加工体の表面プロファイル、あるいは被加工体を保持する研磨ヘッドの被加工体保持面の表面プロファイルの少なくともいずれかを熱的に制御するのである。この熱的な制御は、上記加工盤、上記被加工体の裏面、もしくは上記研磨ヘッドの少なくともいずれかに設けられた加熱手段への通電量の調節を通じて行うことができる。
【0024】
図2ないし図4に、これらの制御を実現するための構成を概念的に示す。ここでは、より実用的な構成を考慮して、加熱手段としてのヒータをいずれも断熱材層で被覆している。
図2は、加工盤11の作業面11aとは反対側の面に加熱手段としてのヒータ12が当接され、このヒータ12がさらに断熱材層13で被覆された状態を示している。ヒータ12が断熱材層13で被覆されることにより、熱流の方向を該ヒータ12から作業面11aへと規定することができ、加熱効率を高めることができる。
【0025】
図3は、被加工体14の被加工面14aとは反対側の面にヒータ12が当接され、このヒータ12がさらに断熱材層13で被覆された構成を示している。かかる構成は、被加工体14が肉厚板体である場合に適しており、たとえば次に述べる被加工体保持部材の被加工体保持面(以下、保持面と称する。)の加工を行う場合に適用することができる。
なお、本明細書における「肉厚板体」とは、仮に熱変形を起こす隣接部材が一方の主面に当接されていても、その変形による自身の表面プロファイル変化が無視し得る程度にしか生じない板体を指すものとする。このような肉厚板体の表面プロファイルを変化させるためには、隣接部材ではなく、肉厚板体自身を直接に加熱する必要がある。
【0026】
図4は、被加工体14が被加工体保持部材15の保持面15a上に保持されており、該保持面15aと反対側の面にヒータ12が当接され、このヒータ12がさらに断熱材層13で被覆された構成を示している。かかる構成は、被加工体14が肉薄板体である場合に適しており、たとえば半導体ウェーハの加工を行う場合に適用することができる。
なお、本明細書における「肉薄板体」とは、熱変形を起こす隣接部材が一方の主面に当接されている場合に、その変形の影響を受けて自身の表面プロファイルが変化するような板体を指すものとする。
【0027】
上記ヒータ12は、平面ヒータとすることが好適である。具体的には、たとえばニクロム線等の抵抗発熱体をシリコーンゴム等のフレキシブルな絶縁体で被包したシリコーンラバーヒータを用いることができる。平面ヒータは、面内の発熱密度分布ができるだけ均等なものがよい。また、平面ヒータと電源との間に変圧器を介在させれば、この変圧器で該平面ヒータへの通電量を制御して発熱量を調節することができる。この発熱量の調節により加工盤の作業面、被加工体、もしくは被加工体を保持する研磨ヘッドの被加工体保持部材の表面プロファイルを迅速、容易、かつ可逆的に変更することができる。特に、加工盤や研磨ヘッドに関しては、従来のような加工工具を用いた表面プロファイルの調整作業が不要となり、コストや時間の観点から極めて有利となる。
【0028】
図5および図6に、前掲の図2の加工盤11の作業面11aの表面プロファイルが加熱により変化し、これに伴って被加工体14の最終的な加工形状が変化する様子を模式的に示す。ここで、加工盤11と被加工体14は、それぞれの中心線の回りに矢印Aおよび矢印Bで示されるごとく回転している。
図5(a)はヒータ12への通電が無く、作業面11aが平坦な初期状態、図5(b)は平面ヒータ12への通電により作業面11aが中凹に変形した状態、図5(c)は通電量の増加により作業面11aの変形量がさらに大きくなった状態をそれぞれ示す。これに伴って、被加工体14の表面プロファイルも図5(a)の平坦から、図5(b)の中凸、さらに図5(c)の大きな中凸へと変化する。
あるいは、図6(a)に示されるように、作業面11aの初期状態を中凸としておき、この形状を通電による凹方向の変形と相殺して図6(b)図に示されるように平坦なプロファイルを得ることもできる。これに伴って、被加工体14の表面プロファイルは図6(a)の中凹から図6(b)の平坦へと変化する。
【0029】
なお、図5および図6には、加工盤11のみに表面プロファイルの変化が与えられる場合を図示したが、同様の変化を前掲の図3のように被加工体14に与えても、あるいは前掲の図4のように被加工体保持部材15の保持面15aに与えても、さらにあるいはこれらの変化を組み合わせてもよい。
【0030】
これらの平面加工装置を用いて所望の被加工体の加工形状を得ようとする場合、まずある条件で平面加工を行い、得られた被加工体の形状を測定する。このときの測定形状と目的形状との差を求め、その差が補正できるような熱変形を加工盤11、被加工体14、あるいは被加工体保持部材15の少なくともいずれかに与えて再び平面加工を行う。
本発明の平面加工方法では、これら一連の工程を所望の形状が得られるまで繰り返すことになるが、熱変形は通電量の調節により自在に起こすことが可能であるため、たとえば従来のごとく専用の加工工具を用いて加工盤や被加工体保持部材を作製し直すといった作業は一切不要であり、コスト的にも時間的にも極めて有利である。
【0031】
上記加工盤は、作業面を有する上半部と平面ヒータが当接される下半部との接合体より構成されてもよい。さらに、この上半部は、作業面のほぼ全域にわたる部分が互いに弾性材料層を介して隣接されかつ個々に前記下半部と接合される剛性ブロックの集合体であってもよい。これらの構成は、後述する冷却水流通用の空洞の形成し易さにも関係している。
ところで、本発明の平面加工方法では、表面プロファイルの制御に冷却手段による冷却を併用してもよい。冷却を併用すると、前述の加熱手段により発生した熱の一部がこの冷却で奪われることになるため、熱の有効利用の観点からは不利となるが、冷却に関連する制御パラメータが増えるため、より高精度な表面プロファイル制御が可能となる。
【0032】
かかる冷却手段の一例としては冷媒循環系統が挙げられ、その典型例は冷却水を循環させるものである。
図7に、内部に冷却水を循環させるようになされた加工盤11の構成例を示す。この加工盤11は、作業面11aを有する上半部11tと、ヒータ12が当接される下半部11bとが接合一体化されたものであり、両者の接合面の一部に冷却水流通用の空洞16が形成されている。上記空洞16はたとえば渦巻き状に形成されており、その両端部には、上記加工盤11の回転軸である脚部17の内部に挿通された冷却水配管18が接続されている。
【0033】
図8には、加工盤11の上半部11tを複数の剛性ブロック20の集合体より構成した例を示す。個々の剛性ブロック20は下端部が脚部20a、上端部がフランジ部20bとされており、該フランジ部20bの側面においてシール材21を介して多数が隣接配置されることにより、全体としてひとつの作業面11aを構成している。また、上記複数の剛性ブロック20は、脚部20aの部分で個々に下半部11bと接合されている。上記作業面11a内における上記フランジ部20bの平面形状は特に限定されるものではないが、作業面11aをできるだけ少ない隙間で充填する観点から、矩形あるいは六角形が好適である。
上記構成においては、隣接する剛性ブロック20と弾性を有するシール材21と下半部11bとで囲まれる空洞22が、冷却水の流路となる。これらの空洞22は互いに適当な順路で連結されている必要があり、上記脚部20aに設けられた貫通孔20cがこの連結の役目を果している。
【0034】
かかるブロック一体化構成によれば、たとえ平面加工中の摩擦熱により個々の剛性ブロック20に熱変形が生じても、これが弾性を有するシール材21で吸収されるため、作業面11a全体としては最初に設定した表面プロファイルをそのまま維持することができる。つまり、下半部11bの熱変形が、妨害されることなく作業面11aの表面プロファイルに直接反映されることになる。
また、個々の剛性ブロック20の隣接部に空洞22が設けられて冷却総面積を大きく確保しているため、冷却能力も十分である。
なお、上述のブロック一体化構成は必ずしも空洞を伴うものでなくてもよく、たとえば、個々の剛性ブロックが単純な柱状をなすものであってもよい。このような構成であっても、下半部11bgの熱変形を作業面11aの表面プロファイルに忠実に反映させる効果は期待することができる。
【0035】
ところで、本発明では上述の冷媒循環系統の他に、冷却手段として熱電冷却素子を使用することもできる。熱電冷却素子は、異種金属の接点に電流を流した時に吸熱が生ずるペルチェ効果を利用する素子である。平面ヒータのような加熱手段を用いている場合に、冷却手段としてかかる熱電冷却素子を利用すれば、加熱も冷却も共に電気的に行うことができ、装置構成を単純化することができる。
なお、熱電冷却素子は電流を流す方向を逆とすれば発熱体としても利用することができるので、これを平面ヒータの代わりに加熱手段として用いたり、あるいは加熱・冷却の双方に用いることも可能である。後者の場合には、たとえば熱電冷却素子の電気回路を2系統設け、一方の回路には発熱が生ずる方向、他方の回路には吸熱が生ずる方向に電流を流す構成が可能である。ただし、熱電冷却素子は元来が局所的な冷却/加熱に適する素子であるため、大面積の加熱には平面ヒータを使用した方が熱効率は良い。
【0036】
本発明では、加工盤の作業面に被加工体を摺接させる際に、該作業面上に研磨剤を供給し、該被加工体を研磨してもよい。研磨剤は、従来公知のものをいずれも使用することができ、典型的にはコロイダルシリカが用いられる。
特に、加工盤の作業面上に研磨布を張設し、かつ該研磨布の表面に研磨剤を供給する研磨剤供給手段を設けることにより、被加工体の化学機械研磨を行う平面加工装置を提供することができる。かかる装置は、被加工体が半導体ウェーハである場合に特に有用である。
【0037】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【0038】
実施例1
本実施例では、加工盤の裏面と研磨ヘッドの被加工体保持部材の裏面の双方にそれぞれヒータと断熱材層とを備えた化学機械研磨装置の構成例について、図9を参照しながら説明する。
この装置は、作業面11a上に研磨布19が張設された円盤状の加工盤11と、被加工体14としてたとえば半導体ウェーハを保持する研磨ヘッド35とを平行に対向配置させたものであり、加工盤11の矢印A方向の回転運動と研磨ヘッド35の矢印B方向の回転運動とを組み合わせて、研磨スラリーの存在下で半導体ウェーハの表面を化学機械研磨するようになされたものである。
【0039】
上記加工盤11は、厚さ30mmのSUS鋼板からなる上半部11tと、同じく厚さ30mmのSUS鋼板からなる下半部11bとがボルト等の固定手段を用いて堅固に一体化されてなる直径700mmの円盤体である。上半部11tと下半部11bとの接合面の一部は空洞16とされ、冷却水流路とされている。
加工盤11は矢印Aで示されるごとく、下半部11bの中心に接続される脚部17の回りに図示されない駆動手段を用いて回転される。この脚部17は、上記空洞16に冷却水を導入するための冷却水配管18の通路を兼ねており、該冷却水配管18は該脚部17の中途部に設けられたロータリージョイント34を経由して外部へ導出される。上記空洞16の冷却面積は、作業面11aの面積の約
70%であり、ここに温度20℃、流量5リットル/分で冷却水を流した。
【0040】
下半部11bの裏面側にはヒータ12aを当接させ、該ヒータ12aはさらに断熱材層13aで被覆した。 ^
上記ヒータ12aとしては、たとえばニクロム線をシリコンゴム層で被覆し、100Vの印加電圧で0.6W/cm2 の発熱密度が得られるシリコンラバーヒータを複数枚並列に接続して使用した。ヒータ12の配線は、脚部17の内部を通り、該脚部17の中途部に設けられたロータリーコネクタ31を経由して外部へ導出され、変圧器32を介して電源33に接続されている。この変圧器32を操作することにより、ヒータ12aへの通電量、すなわち発熱量を容易かつ迅速に変化させることができる。
上記断熱材層13としては、一例として厚さ6mmのシリコンラバー発泡体を使用した。
【0041】
上記作業面11aの上に張設される研磨布19としては、ウレタン不織布を使用した。
上記加工盤11の上方中央には、研磨スラリーを供給するためのノズル45が開口されている。研磨スラリーとしては、たとえばコロイダルシリカが研磨布19の表面へ供給される。上記加工盤11のエッジ部から溢れた研磨スラリーを回収するためのドレン受け、回収された研磨スラリーを貯蔵するためのタンク、研磨スラリーをノズル45へ圧送するためのポンプの図示はいずれも省略したが、前掲の図15を参照しながら説明したとおりである。
【0042】
一方、上記研磨ヘッド35は、加圧室36の底面中央に被加工体保持部材として被加工体保持部材15と吸着治具40とを備えたものであり、被加工体14を真空排気により被加工体保持部材15上に吸着保持しながら、上記研磨布19に対しては該被加工体14を空気加圧により所定の圧力で押圧付勢するものである。
上記加圧室36の壁は研磨ヘッド35の骨格をなす部材であり、矢印Bで示されるごとく、その天井部中央に接続される脚部37の回りに図示されない駆動手段を用いて回転される。この脚部37は、上記加圧室36に空気を導入するための空気配管39、後述の吸着治具40に接続される真空配管41、後述のヒータ12bの配線の通路を兼ねている。
【0043】
上記被加工体保持部材15は、たとえば直径210mm、厚さ30mmの多孔質アルミナセラミック板であり、その一方の面が被加工体14を保持するための保持面15a、該保持面15aと反対側の面が吸着治具40の装着面とされる。上記吸着治具40は、たとえば直径210mm、厚さ2mmのSUS鋼板であり、空気の吸引路となる溝を多数有している。この溝は、上述の真空配管41に接続されており、この真空配管41は上記脚部37の内部を通り、その中途部に設けられたロータリージョイント38を経由して外部へ導出され、図示されない真空ポンプに接続されている。
【0044】
吸着治具40の背面には、ヒータ12bと断熱材層13bが設けられている。これらは、加工盤11の下半部11bに装着したものと同じである。上記ヒータ12bの配線もやはり上記脚部37の内部を通り、その中途部に設けられたロータリーコネクタ42を経由して外部へ導出され、変圧器43を介して電源44に接続されている。この変圧器43を操作することにより、ヒータ12bへの通電量、すなわち発熱量を容易かつ迅速に変化させることができる。
かかる構成により、本装置は加工盤11の単独熱変形、被加工体14の単独熱変形、被加工体保持部材15の単独熱変形のすべての制御を可能とするものである。
【0045】
実施例2
ここでは、実施例1で上述した装置の研磨ヘッド35側のヒータ12bのみを作動させて、該ヒータ12bへの印加電圧を変化させながら実際にシリコンウェーハの化学機械研磨を行った場合の、ウェーハ表面の変形量を調べた。
研磨サンプルとしたシリコンウェーハは、インゴットから切り出された後にラッピングを施された直径200mmのウェーハである。研磨条件は、一例として研磨圧力=300g/cm2 、摺接速度=45mm/分とし、研磨スラリーとしてはコロイダルシリカを用いた。ヒータ12bへの印加電圧は、0〜40Vの範囲で変化させた。研磨されたシリコンウェーハの変形量は、レーザ式形状測定機を用いて非接触式に測定した。
なお、加工盤11の作業面11aの表面プロファイル、およびヒータ12bへ通電していない場合の被加工体保持部材15の保持面15aの表面プロファイルは、いずれも平坦である。
【0046】
結果を図10に示す。この図は、被加工体保持部材15の裏面側のヒータ12bへの印加電圧(V)に対してウェーハ表面の変形量(μm)をプロットしたものである。ここで変形量とは、平面を基準として半導体ウェーハの端部がどの程度上昇したか、あるいは低下したかを示す数値であり、端部が中央部より高ければ中凹、端部が中央部より低ければ中凸、同じなら平坦である。
ヒータ12bへ通電しない場合には、半導体ウェーハは0.2μmの中凹形状となった。このことは、たとえ加工盤11の作業面11aと被加工体保持部材15の保持面15aの表面プロファイルが共に平坦であっても、半導体ウェーハの表面を必ずしも平坦に加工できないことを示している。しかし、ヒータ12bへの印加電圧を高めるにしたがい、被加工体保持部材15の保持面15aの表面プロファイルが平坦→中凹へと変化し、これに伴って半導体ウェーハの表面プロファイルが中凹→平坦→中凸へと変化することが明らかとなった。図10によれば、半導体ウェーハの表面プロファイルをちょうど平坦とできるような印加電圧は20V近傍にある。ちなみに、この時の被加工体保持部材15の保持面15aの表面プロファイルはわずかな中凹であった。
【0047】
実施例3
本実施例では、加工盤11の上半部11tをブロック一体化構成とし、その内部に形成された冷却水流路を併用して精度の高い作業面11aの表面プロファイル制御を可能とした化学機械研磨装置を用い、半導体ウェーハを研磨した。
まず、使用した装置の構成を図11に示す。この装置は、前掲の図8に示した加工盤11を、前掲の図9に示した化学機械研磨装置に組み込んだものに相当し、符号も共通である。
【0048】
ここで、上半部11tを構成する個々の剛性ブロック20は、縦50mm、横50mm、厚さ30mmのSUS鋼板の一方の面を加工することにより、20mm四方の四角柱状の脚部20aと、50mm四方の正方形のフランジ部20bとが形成され、さらに該脚部20aに横方向の貫通孔20cが穿設されたものである。この剛性ブロック20を直径700mm、厚さ30mmのSUS鋼板からなる下半部11bの上に密に多数隣接して配置し、個々にボルトを用いて固定した。これら多数の剛性ブロック20により構成された作業面11aを適当な加工工具を用いて平坦に仕上げ、さらに、シリコーンゴム系のシール材21でブロック間の隙間を埋め込んだ。
【0049】
上記構成によると、隣接する剛性ブロック20の脚部20aの隙間が空洞22となり、これが冷却水流路として使用されるが、冷却水による冷却面積は、作業面11aの面積の約170%となった。この空洞22に接続される冷却水配管18は、加工盤11の脚部17の内部を通って、その中途部に設けられたロータリージョイント34を経由して外部へ導出されている。
また、下半部11bに当接されるヒータ12bの配線も加工盤11の脚部17の内部を通り、その中途部に設けられたロータリーコネクタ31を経由して外部へ導出され、変圧器32を介して電源44に接続されている。
この他の部材については、図8および図11と符号も共通なので、詳しい説明は省略する。
【0050】
次に、上述のように構成された上半部11tの表面にウレタン不織布からなる研磨布19を張設し、研磨ヘッド35側のヒータ12bと加工盤11側のヒータ12aとを共にオフとし、空洞22には、20℃に温調された冷却水を5リットル/分の流速で循環させた。
この状態で、直径200mmのシリコンウェーハを研磨圧力=300g/cm2 、摺接速度=45m/分にて連続して研磨した。研磨後のウェーハ全面の厚さ分布を静電容量式平坦度測定器を用いて測定したところ、球面状の中凹形状となり、ウェーハの中央部は端部よりも0.35μm薄かった。
【0051】
そこで、ウェーハの厚さ分布を均等とするため、上記加工盤11のヒータ12aに10Vの電圧を印加し、直径200mmのシリコンウェーハの摺接領域において作業面11aを凹方向に0.35μm変形させた。なお、この印加電圧は、加工盤11の線膨張係数α、同じく加工盤11の熱伝導度Q、およびヒータの特性より理論的に算出した値である。印加電圧以外の条件は同じとして、再びシリコンウェーハを研磨した。研磨後のウェーハの表面を平坦度測定器を用いて測定したところ、中凹形状や中凸形状は発生せず、高度に平坦化されていることが確認され、本発明の効果が実証された。
【0052】
実施例4
本実施例では、加工盤の裏面と研磨ヘッドの被加工体保持部材の裏面の双方にそれぞれヒータと断熱材層とを備えたラップ機の構成例について、図12を参照しながら説明する。
この機械は、太陽ギヤ51と内周ギヤ54との双方に噛合されることにより遊星運動を行うキャリア64と、上記太陽ギヤ51と同軸的に配され独自の回転運動を行う加工盤57とを近接対向させ、上記キャリア64に装着された被加工体14を上記定盤57の表面に摺接させることにより、該被加工体14のラッピングを行うようになされたものである。
【0053】
上記太陽ギヤ51は、モータ53に駆動される回転軸52の上端部に一体的に取り付けられている。上記内周ギヤ54は、上記加工盤57の外周を包囲する枠体55の上端部に形成されており、この枠体55は上記モータ53とは独立に制御されるモータ56により回転駆動される。
加工盤57は、直径1400mm、厚さ70mmの球状黒鉛鋳鉄からなる円盤体であり、その裏面側中央には脚部58が上記回転軸52を包囲するごとく接続され、該脚部58の末端にてモータ53により独立に回転駆動されるようになされている。また、加工盤57の表面には余分な研磨スラリーを周縁部へ誘導するための多数の溝59が刻設されている。研磨スラリーの循環再利用系統については従来と同じなので、図示は省略する。
さらに、加工盤57の裏面にはヒータ12aを当接させ、該ヒータ12aはさらに断熱材層13aで被覆した。これらヒータ12aと断熱材層13aは、前述の実施例1や実施例3で使用したものと同じである。ヒータ12aからの配線は、加工盤57の脚部58の内部を通過し、その中途部に設けられたロータリーコネクタ61を経由して外部へ導出され、変圧器62を経て電源63に接続されている。
【0054】
被加工体14は、キャリア64の底面の開口65に嵌め込まれて保持されている。被加工体14の背面側、すなわち被加工面と反対側の面にはヒータ12bが当接され、このヒータ12bはさらに断熱材層13bで被覆されている。断熱剤層13bの裏面側には支持部材66が配され、この内部に上記ヒータ12bからの配線を通過させ、ロータリーコネクタ67を経由して外部へ導出させるようになされている。外部へ導出された配線は、変圧器68を経て電源69に接続される。
かかる構成により、本ラップ機は加工盤57の単独熱変形、被加工体14の単独熱変形、あるいは加工盤57と被加工体14の同時熱変形の3種類の制御を可能とするものである。
【0055】
実施例5
ここでは、実施例4で上述したラップ機の加工盤57側のヒータ12aのみを作動させて、該ヒータ12aへの印加電圧を変化させながら加工盤57の変形に関する基礎的な検討を行った。
ここでは、ヒータ12aへの印加電圧0〜10Vの範囲で変化させた場合の加工盤57の変形量を、レーザ式形状測定機を用いて非接触式に測定した。なお、ヒータ12aに通電していない場合の加工盤57の作業面の初期表面プロファイルは、直径1400mmの加工盤57全体で10μmの中凸である。
【0056】
結果を図13に示す。この図は、加工盤57の裏面側のヒータ12aへの印加電圧(V)に対して加工盤57の作業面の変形量(μm)をプロットしたものである。ここで、変形量とは、平面を基準として加工盤57の端部がどの程度上昇したか、あるいは低下したかを示す数値であり、端部が中央部より高ければ中凹、端部が中央部より低ければ中凸、同じなら平坦である。
図より、ヒータ12aへの印加電圧を高めるにしたがい、加工盤57の表面プロファイルが中凸→平坦→中凹へと変化することが明らかとなった。この変化の傾向は、前述の理論式(I)に示した2次関数によく一致していることが確認された。
【0057】
次に、上述のラップ機を用いて実際に加工を行った。
被加工体14は、直径600mm、厚さ20mmのアルミナセラミックからなる肉厚板体であり、その片方の表面プロファイルを5μmの凸球面状に仕上げることを目標とする。
研磨スラリーLとしては、SiC(シリコンカーバイド)砥粒を防錆剤、界面活性剤等の添加剤と共に水に分散させたものを用いた。
研磨荷重は、被加工体14、ヒータ12b、断熱剤層13b、支持部材66およびその付属品の合計自重のみとした。
【0058】
加工盤57の裏面側のヒータ12aへの印加電圧は、該加工盤57の表面が被加工体14の目標形状と同一曲率を持つ凹球面状となるように、図13から求めた。すなわち、一般に円盤体の変形量は直径の二乗に比例するので、直径600mmの被加工体14が5μm変形した時の曲率は、直径1400mmの加工盤57が27〔=5×(1400/600)2 〕μmだけ変形した時の曲率に等しい。しかも、被加工体14の目標プロファイルが凸球面状であれば、これに対応する加工盤57の表面プロファイルは凹球面状であるから、変形量の符号はマイナスである。図13より、加工盤57の変形量が−27μmとなる時の印加電圧は、10Vである。
【0059】
以上の条件により被加工体14をラッピングしたところ、表面プロファイルは7μmの凸球面状となり、目標を2μm上回っていた。この差異の原因としては、加工盤57の表面プロファイル以外に、溝59に沿って流れる研磨スラリーLやその他の要因による蓄熱効果が考えられた。したがって、実際に必要な加工盤57の変形量は、被加工体14の目標変形量を便宜的に3(=5−2)μmと考えて算出できることになり、−16μm〔=−3×(1400/600)2 〕である。この変形量は、図13より、印加電圧8Vで達成できる。
そこで、印加電圧を8Vに低下させた他は同じ条件で再度ラッピングを行ったところ、今度は被加工体14について目標どおり5μmの凸球面状の表面プロファイルを得ることができた。
このように、本発明では熱的制御により加工盤の表面プロファイルを極めて容易に変更することができ、従来のように加工工具を用いた煩雑な調整作業を繰り返す必要が全くない。
【0060】
以上、本発明を5例の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
たとえば、上述の実施例では加工盤側にも、また研磨ヘッドやキャリアの側にもヒータと断熱材層を備え、いずれか一方の側のヒータに通電した場合の加工例について述べたが、もちろん双方のヒータに通電して目的とする被加工体の加工形状に最適な表面プロファイルを得るようにしてもよい。さらに、ヒータは前掲の図9,図11,図12のように必ずしも加工盤側と研磨ヘッドまたはキャリア側の双方に備えられている必要はなく、いずれか一方に備えられていてもよい。本発明の平面加工装置で一度に加工できる被加工体の数は1枚に限られず、研磨ヘッドやキャリアに複数枚の被加工体を装着できるものであってもよい。
【0061】
さらに、本発明の平面加工装置は、必ずしも上述のような相対的に大型の加工盤と小型の研磨ヘッドとを組み合わせたものである必要はない。たとえば、2枚の大型の加工盤の間に被加工体を保持して両面研磨を行うような装置についても、これらの加工盤の少なくとも一方にヒータと断熱材層を設置し、同様の表面プロファイルの最適化を行うことができる。
この他、装置構成、各部の寸法や形状や仕様、被加工体の種類、加工条件については、適宜選択、変更、組合せが可能である。
【0062】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の平面加工方法および平面加工装置では加工盤の作業面、被加工体、または被加工体を保持する研磨ヘッドの被加工体保持部材の表面プロファイルの少なくともいずれかを熱的に制御するので、従来のように被加工体の加工結果に応じてたとえば加工盤の表面プロファイルを専用の加工工具を用いて創り直す等の手間や時間を省くことができ、加工精度と生産性の向上に大きく寄与するものである。
上記の熱的な制御は、加熱手段への通電量の調節を通じて迅速かつ簡便に行うことができる。被加工体については、それが肉厚板体であれば直接に、肉薄板体であれば被加工体保持部材を通じて間接に加熱を行ってその表面プロファイルを変化させることができる。薄い被加工体としては、半導体ウェーハを用いるプロセスが実用価値の高いものである。
【0063】
冷却手段による冷却を併用した場合には、制御パラメータを増やしてより精密な制御を行うことが可能となる。装置構成上は、加工盤を上半部と下半部との接合一体化構成とし、これらの接合面の一部に空洞を設けてこれを冷却水流路として使用するものが好適である。
また、上半部を互いに弾性材料層を介して隣接される多数の剛性ブロックの集合体とし、かつこれらの剛性ブロックを個別に下半部に固定しておけば、加工時に発生する摩擦熱による上半部の熱変形を最小限に抑え、下半部に意図的に与えられた熱変形のみをほぼ上半部に反映させることができ、制御の精度を向上させる上で有効である。また、ブロック間の隙間を冷却水流路として利用すれば、冷却面積を増大させることも可能である。
被加工体を作業面に摺接させる際に研磨剤を供給すれば、研磨効率を高めることができる。被加工体と研磨剤の組み合わせによっては、メカノケミカル作用による化学機械研磨も可能となり、半導体ウェーハの研磨を行う場合に特に好適である。
【0064】
本発明は、被加工体について中凸、中凹といった所望の表面プロファイルを得る加工はもちろん、半導体ウェーハの研磨のように高度な平坦性が要求される平面加工にも、既存の製造設備や作業手順を大きく変更することなく対応することが可能であり、その産業上の価値は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】円盤体の熱変形モデルを示す模式的断面図である。
【図2】加工盤の作業面とは反対側の面にヒータと断熱材層を配した構成を示す模式的断面図である。
【図3】被加工体の被加工面とは反対側の面にヒータと断熱材層を配した構成を示す模式的断面図である。
【図4】被加工体を保持する被加工体保持部材の裏面にヒータと断熱材層を配した構成を示す模式的断面図である。
【図5】初期状態が平坦な加工盤の作業面の表面プロファイルの変化に伴う被加工体の加工形状の変化を示す模式的断面図であり、(a)はヒータの発熱がない場合、(b)はヒータの発熱が小さい場合、(c)はヒータの発熱が大きい場合をそれぞれ表す。
【図6】初期状態が中凸である加工盤の作業面の表面プロファイルの変化に伴う被加工体の加工形状の変化を示す模式的断面図であり、(a)はヒータの発熱がない場合、(b)はヒータの発熱がある場合をそれぞれ表す。
【図7】上半部と下半部との接合面の一部に冷却水流通用の空洞を備える加工盤の構成例を示す模式的断面図である。
【図8】上半部が複数の剛性ブロックの集合体より構成される加工盤の構成例を示す模式的断面図である。
【図9】本発明の平面加工装置の一構成例として、加工盤の裏面と被加工体保持部材の裏面にヒータと断熱材層とがそれぞれ配された化学機械研磨装置を示す模式的断面図である。
【図10】図9の化学機械研磨装置を用いたシリコンウェーハの研磨において、被加工体保持部材の保持板裏のヒータへの印加電圧と、ウェーハの表面の変形量との関係を示すグラフである。
【図11】本発明の平面加工装置の他の構成例として、加工盤の上半部が複数の剛性ブロックの集合体からなる化学機械研磨装置を示す模式的断面図である。
【図12】本発明の平面加工装置のさらに他の構成例として、加工盤の裏面と被加工体の裏面にヒータと断熱材層とがそれぞれ配されたラップ機を示す模式的断面図である。
【図13】図12のラップ機の加工盤裏のヒータへの印加電圧と、加工盤の変形量との関係を示すグラフである。
【図14】従来の典型的なラップ機の構成例を示す図であり、(a)は上面図、(b)はそのX−X線断面図である。
【図15】従来の典型的な化学機械研磨装置の構成例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
11,57 加工盤
11a 作業面
11t 上半部
11b 下半部
12,12a,12b ヒータ
13,13a,13b 断熱材層
14 被加工体
15 被加工体保持部材
15a 保持面
16,22 空洞
18 冷却水配管
19 研磨布
20 剛性ブロック
21 シール材
31,42,61,67 ロータリーコネクタ
32,43,60,68 変圧器
33,44,63,69 電源
34,38 ロータリージョイント
35 研磨ヘッド
64 キャリア[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention makes it possible to quickly and easily set and maintain optimum processing conditions in accordance with a target processing shape of a workpiece and its temporal variation.Planar processing apparatus and planar processing method using the apparatusAbout.
[0002]
[Prior art]
Many of the mechanical parts have a certain plane, and plane processing for processing this plane with high accuracy is one of the basic techniques of machining.
A typical device for performing planar processing is a lapping machine. This is a machine that performs more accurate polishing on a workpiece that has been subjected to rough processing such as lathe processing and grinding processing.
FIG. 14 shows a typical configuration example of a lapping machine. FIG. 14A is a top view, and FIG. 14B is a sectional view taken along line XX. This machine includes a
[0003]
The sun gear 81 is integrally attached to an upper end of a rotating shaft 82 driven to rotate by a motor 83.
The inner
The
The workpiece W is held so as to be fitted into the opening 96 of the
When the workpiece W is brought into sliding contact with the surface of the
[0004]
On the other hand, there is a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus as an apparatus for performing finishing processing such as mirror polishing with higher accuracy than the above lapping.
FIG. 15 shows a typical configuration example of a chemical mechanical polishing apparatus. In this apparatus, a substantially disk-
[0005]
The
The center of the bottom surface of the lower half 101b is connected to the rotating shaft 103, and is rotated at a constant speed by a driving unit (not shown).
[0006]
The
At the center of the upper surface of the
[0007]
On the other hand, the
The workpiece W is, for example, a silicon wafer sliced from a silicon ingot and subjected to lapping, or a substrate on which an insulating film or a conductive film having surface irregularities is formed. Polishing of a silicon wafer is mirror polishing performed at the final stage of wafer finishing. Flattening of an insulating film by polishing is an indispensable step for improving the reliability of forming a circuit pattern in a multilayer wiring process. Polishing of a conductive film is a useful process for filling a connection hole with a high aspect ratio opened in an insulating film with a metal plug.
[0008]
When the workpiece W is polished using the chemical mechanical polishing apparatus having such a configuration, the workpiece W is held between the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the plane of the workpiece W obtained by the above-described lapping machine is not limited to a highly flat surface, and a shape in which the central portion is slightly convex (hereinafter, referred to as a middle convex shape) depending on the use, or the like. The central portion may be slightly concave (hereinafter, referred to as a middle concave shape). Therefore, the surface profile of the
[0010]
These surface profiles of the surface plate are produced using special processing tools while adjusting the operating conditions of the lapping machine. Whether or not a desired processing plane can be obtained by using the
[0011]
The situation is more complicated when the workpiece is a semiconductor wafer. In the case of a semiconductor wafer, it is necessary to perform processes such as lithography, etching, and thin film formation with high precision in accordance with a fine design rule from submicron to quarter micron, and even less.
In a recent plasma apparatus or reduction projection exposure apparatus compatible with microfabrication, since the process is performed in a state where the wafer is vacuum-adsorbed to the stage, a slight warp or distortion is corrected. Therefore, the flatness, which is a problem in the present specification, indicates a degree of variation in the thickness of the wafer.
[0012]
The mirror polishing of a semiconductor wafer is performed based on a mechanochemical action using a chemical mechanical polishing apparatus as described above. However, such polishing has many factors that affect flatness. For example, the surface roughness of the
When a silicon wafer is polished, for example, using the above-described conventional apparatus, the silicon wafer generally assumes a shape that is spherically concave toward the center, and the height difference between the periphery and the center is about 200 mm (8 inches) in diameter. Fluctuates over time between about 0.1 and 0.6 μm.
[0013]
One of the major causes of the occurrence of the concave shape is the influence of thermal deformation of the
Part of the frictional heat generated by the rubbing between the workpiece W and the
On the other hand, a part of the frictional heat generated by the polishing load applied to the
[0014]
Further, since the upper half portion 101t and the lower half portion 101b of the
[0015]
Therefore, the present invention provides a method for obtaining a desired shape of a workpiece even when a desired planar processing shape of the workpiece is diverse or when the shape of the workpiece changes over time due to deformation of the apparatus itself. It is an object of the present invention to provide a plane processing apparatus which can immediately correct the surface profile of the apparatus required for the above, and a method capable of always performing stable plane processing using the apparatus.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The planar processing apparatus of the present invention (see FIG. 9) faces a disk-shaped
The
The polishing
The workpiece holding member 15 has one surface serving as a holding surface 15a for holding the
The
The planar processing apparatus is characterized in that all of the thermal deformation of the
[0017]
A planar processing method according to the present invention is a planar processing method (chemical mechanical polishing method) of a semiconductor wafer (the workpiece 14) by the planar processing apparatus according to
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to propose the present invention, the present inventors have made basic considerations on thermal deformation of a disk.
The model used for this consideration is shown in FIG. Here, a polishing
[0019]
Now, assuming that the
[0020]
(Equation 1)
[0021]
Where α is the coefficient of linear expansion of the disk (1 / ° C)
λ: thermal conductivity of the disc (cal / mm · sec · ° C)
D: diameter of disk (mm)
Q: Heat transfer density of the disk (cal / mm2)
H: Thickness of disk (mm)
λc: Thermal conductivity of the polishing cloth (cal / mm · sec · ° C)
Hc: thickness of polishing cloth (mm)
Tc: Surface temperature of polishing cloth (° C)
λs: thermal conductivity of the scale (cal / mm · sec · ° C)
Hs: scale thickness (mm)
Ts: Scale surface temperature (° C)
f: heat transfer coefficient of the boundary layer (cal / mm2・ Seconds ・ ℃)
Tw: Temperature of cooling water (° C)
The sign of ΔF is plus (+) when the
[0022]
From the formula (I), it can be seen that the shape of the surface of the
Here, α and λ depend on the constituent material of the
[0023]
The above considerations relate to the model in which the
When the polishing
Further, the
The present invention is based on such considerations, that is, at least one of the surface profile of the work surface of the processing board, the surface profile of the workpiece, and the surface profile of the workpiece holding surface of the polishing head holding the workpiece is heated. It controls it. This thermal control can be performed by adjusting the amount of electricity to a heating means provided on at least one of the processing board, the back surface of the workpiece, and the polishing head.
[0024]
2 to 4 conceptually show a configuration for realizing these controls. Here, in consideration of a more practical configuration, each of the heaters as the heating means is covered with a heat insulating material layer.
FIG. 2 shows a state in which a heater 12 as a heating means is brought into contact with a surface of the
[0025]
FIG. 3 shows a configuration in which the heater 12 is in contact with the surface of the
In this specification, the term "thick plate" means that even if an adjacent member that causes thermal deformation is in contact with one main surface, the change in its own surface profile due to the deformation is negligible. It refers to a plate that does not occur. In order to change the surface profile of such a thick plate, it is necessary to directly heat the thick plate itself, not the adjacent members.
[0026]
FIG. 4 shows that a
In the present specification, “thin plate body” means that when an adjacent member that causes thermal deformation is in contact with one main surface, its own surface profile changes under the influence of the deformation. It refers to a plate.
[0027]
The heater 12 is preferably a flat heater. Specifically, for example, a silicone rubber heater in which a resistance heating element such as a nichrome wire is covered with a flexible insulator such as silicone rubber can be used. It is preferable that the flat heater has as uniform a heat generation density distribution as possible. Further, if a transformer is interposed between the flat heater and the power supply, the amount of heat can be adjusted by controlling the amount of current supplied to the flat heater by the transformer. By adjusting the calorific value, the surface profile of the working surface of the processing board, the workpiece, or the workpiece holding member of the polishing head that holds the workpiece can be changed quickly, easily, and reversibly. In particular, with regard to a processing board and a polishing head, the work of adjusting the surface profile using a conventional processing tool is unnecessary, which is extremely advantageous from the viewpoint of cost and time.
[0028]
FIGS. 5 and 6 schematically show how the surface profile of the work surface 11a of the
FIG. 5A shows an initial state in which the heater 12 is not energized and the work surface 11a is flat, and FIG. 5B shows a state in which the work surface 11a is deformed into a concave by energizing the flat heater 12. FIG. (c) shows a state in which the amount of deformation of the work surface 11a is further increased due to an increase in the amount of electricity. Along with this, the surface profile of the
Alternatively, as shown in FIG. 6 (a), the initial state of the work surface 11a is set to be convex in the middle, and this shape is canceled out by the deformation in the concave direction due to energization and flattened as shown in FIG. 6 (b). Profile can be obtained. Along with this, the surface profile of the workpiece 14 changes from the middle concave in FIG. 6A to the flat in FIG. 6B.
[0029]
FIGS. 5 and 6 show the case where the surface profile is changed only on the
[0030]
When trying to obtain a desired processed shape of a workpiece using these planar processing devices, first, planar processing is performed under certain conditions, and the shape of the obtained workpiece is measured. At this time, a difference between the measured shape and the target shape is obtained, and thermal deformation is applied to at least one of the
In the plane processing method of the present invention, these series of steps are repeated until a desired shape is obtained. However, since thermal deformation can be freely caused by adjusting the amount of current, for example, a special There is no need for any operation of re-fabricating the processing board or the workpiece holding member using the processing tool, which is extremely advantageous in terms of cost and time.
[0031]
The processing board may be constituted by a joined body of an upper half having a work surface and a lower half to which the flat heater is brought into contact. Further, the upper half may be an aggregate of rigid blocks in which portions substantially all over the working surface are adjacent to each other via the elastic material layer and are individually joined to the lower half. These configurations also relate to the ease of forming a cavity for cooling water circulation described below.
By the way, in the planar processing method of the present invention, the cooling by the cooling means may be used together with the control of the surface profile. If cooling is used in combination, a part of the heat generated by the above-mentioned heating means will be taken away by this cooling, which is disadvantageous from the viewpoint of effective use of heat.However, since control parameters related to cooling increase, More accurate surface profile control becomes possible.
[0032]
An example of such a cooling means is a refrigerant circulation system, a typical example of which is to circulate cooling water.
FIG. 7 shows a configuration example of a
[0033]
FIG. 8 shows an example in which the upper half 11t of the
In the above configuration, the
[0034]
According to such a block integrated configuration, even if the individual
Further, since the
Note that the above-described block integrated structure does not necessarily have to have a cavity, and for example, each rigid block may have a simple columnar shape. Even with such a configuration, an effect of faithfully reflecting the thermal deformation of the lower half portion 11bg on the surface profile of the work surface 11a can be expected.
[0035]
Incidentally, in the present invention, in addition to the above-described refrigerant circulation system, a thermoelectric cooling element may be used as a cooling means. A thermoelectric cooling element is an element that utilizes the Peltier effect in which heat is absorbed when a current flows through a contact made of dissimilar metals. In the case where a heating means such as a flat heater is used, if such a thermoelectric cooling element is used as the cooling means, both heating and cooling can be performed electrically, and the apparatus configuration can be simplified.
The thermoelectric cooling element can also be used as a heating element if the direction of current flow is reversed, so it can be used as heating means instead of a flat heater, or used for both heating and cooling It is. In the latter case, for example, a configuration is possible in which two electric circuits of thermoelectric cooling elements are provided, and current flows in one circuit in a direction in which heat is generated and in the other circuit in a direction in which heat is absorbed. However, since a thermoelectric cooling element is originally an element suitable for local cooling / heating, it is better to use a plane heater for heating a large area.
[0036]
In the present invention, when the workpiece is slid on the working surface of the processing board, an abrasive may be supplied onto the working surface to polish the workpiece. As the abrasive, any conventionally known abrasive can be used, and typically, colloidal silica is used.
In particular, a planar processing apparatus that performs chemical mechanical polishing of a workpiece by providing a polishing cloth on a work surface of a processing board and providing abrasive supply means for supplying an abrasive to the surface of the polishing cloth. Can be provided. Such an apparatus is particularly useful when the workpiece is a semiconductor wafer.
[0037]
【Example】
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
[0038]
Example 1
In this embodiment, a configuration example of a chemical mechanical polishing apparatus including a heater and a heat insulating material layer on both the back surface of a processing board and the back surface of a workpiece holding member of a polishing head will be described with reference to FIG. .
In this apparatus, a disk-shaped
[0039]
The
As shown by the arrow A, the
The cooling water was supplied at a temperature of 20 ° C. and at a flow rate of 5 L / min.
[0040]
A heater 12a was brought into contact with the back surface of the lower half 11b, and the heater 12a was further covered with a heat insulating material layer 13a. ^
As the heater 12a, for example, a nichrome wire is covered with a silicon rubber layer, and an applied voltage of 100 V is applied to 0.6 W / cm.2A plurality of silicon rubber heaters capable of obtaining the heat generation density described above were connected in parallel and used. The wiring of the heater 12 passes through the inside of the
As the heat insulating
[0041]
A urethane nonwoven fabric was used as the polishing
In the upper center of the
[0042]
On the other hand, the polishing
The wall of the pressurizing
[0043]
The workpiece holding member 15 is, for example, a porous alumina ceramic plate having a diameter of 210 mm and a thickness of 30 mm, and one surface thereof has a holding surface 15 a for holding the
[0044]
On the back surface of the
With this configuration, the present apparatus can perform single thermal deformation of the
[0045]
Example 2
In this case, only the heater 12b on the polishing
The silicon wafer used as the polished sample was a 200 mm diameter wafer that was cut out from an ingot and wrapped. The polishing conditions are, for example, polishing pressure = 300 g / cm.2The sliding speed was 45 mm / min, and colloidal silica was used as the polishing slurry. The voltage applied to the heater 12b was changed in the range of 0 to 40V. The amount of deformation of the polished silicon wafer was measured in a non-contact manner using a laser type shape measuring instrument.
The surface profile of the working surface 11a of the
[0046]
The results are shown in FIG. In this figure, the deformation amount (μm) of the wafer surface is plotted against the voltage (V) applied to the heater 12 b on the back surface side of the workpiece holding member 15. Here, the amount of deformation is a numerical value indicating how much the edge of the semiconductor wafer has risen or decreased with respect to the plane, if the edge is higher than the center, the concave is concave, and the end is more than the center. If it is low, it is convex, and if it is the same, it is flat.
When the heater 12b was not energized, the semiconductor wafer had a 0.2 μm middle concave shape. This indicates that the surface of the semiconductor wafer cannot always be processed to be flat even if both the work surface 11a of the
[0047]
Example 3
In the present embodiment, the upper half portion 11t of the
First, the configuration of the used apparatus is shown in FIG. This apparatus corresponds to an apparatus in which the
[0048]
Here, the individual
[0049]
According to the above configuration, the gap between the leg portions 20a of the adjacent
Further, the wiring of the heater 12b abutting on the lower half portion 11b also passes through the inside of the
Since other members have the same reference numerals as those in FIGS. 8 and 11, detailed description is omitted.
[0050]
Next, a polishing
In this state, a silicon wafer having a diameter of 200 mm was polished at a polishing pressure of 300 g / cm.2The polishing was continuously performed at a sliding contact speed of 45 m / min. When the thickness distribution of the entire surface of the polished wafer was measured using a capacitance type flatness measuring instrument, it was found to be spherical and concave, and the central part of the wafer was 0.35 μm thinner than the end part.
[0051]
Therefore, in order to make the thickness distribution of the wafer uniform, a voltage of 10 V is applied to the heater 12a of the
[0052]
Example 4
In the present embodiment, an example of the configuration of a lapping machine provided with a heater and a heat insulating material layer on both the back surface of the processing board and the back surface of the workpiece holding member of the polishing head will be described with reference to FIG.
This machine includes a carrier 64 that performs planetary motion by being engaged with both the sun gear 51 and the inner peripheral gear 54, and a processing board 57 that is arranged coaxially with the sun gear 51 and performs a unique rotational motion. The
[0053]
The sun gear 51 is integrally attached to an upper end of a rotating shaft 52 driven by a motor 53. The inner peripheral gear 54 is formed at the upper end of a
The processing board 57 is a disc body made of spheroidal graphite cast iron having a diameter of 1400 mm and a thickness of 70 mm, and a
Further, a heater 12a was brought into contact with the back surface of the processing board 57, and the heater 12a was further covered with a heat insulating material layer 13a. The heater 12a and the heat insulating material layer 13a are the same as those used in the first and third embodiments. The wiring from the heater 12 a passes through the inside of the
[0054]
The
With this configuration, the present lapping machine enables three types of control, namely, independent thermal deformation of the processing board 57, independent thermal deformation of the
[0055]
Example 5
Here, a basic study on the deformation of the processing board 57 was performed while operating only the heater 12a on the processing board 57 side of the lapping machine described in the fourth embodiment and changing the voltage applied to the heater 12a.
Here, the amount of deformation of the processing board 57 when the voltage applied to the heater 12a was changed in the range of 0 to 10 V was measured in a non-contact manner using a laser shape measuring instrument. Note that the initial surface profile of the working surface of the processing board 57 when the heater 12a is not energized has a central convexity of 10 μm over the entire processing board 57 having a diameter of 1400 mm.
[0056]
FIG. 13 shows the results. In this figure, the deformation amount (μm) of the working surface of the processing board 57 is plotted against the applied voltage (V) to the heater 12 a on the back side of the processing board 57. Here, the amount of deformation is a numerical value indicating how much the end of the processing board 57 has risen or decreased with respect to the plane. If the end is higher than the center, the concave portion is located. If it is lower than the part, it is convex, otherwise it is flat.
It is clear from the figure that as the voltage applied to the heater 12a is increased, the surface profile of the processing board 57 changes from convex to concave to flat to concave. It was confirmed that the tendency of this change was in good agreement with the quadratic function shown in the above-mentioned theoretical formula (I).
[0057]
Next, actual processing was performed using the above-described lapping machine.
The
As the polishing slurry L, a slurry in which SiC (silicon carbide) abrasive grains were dispersed in water together with additives such as a rust inhibitor and a surfactant was used.
The polishing load was only the total weight of the
[0058]
The voltage applied to the heater 12a on the back side of the processing board 57 was determined from FIG. 13 so that the surface of the processing board 57 had a concave spherical shape having the same curvature as the target shape of the
[0059]
When the
Then, lapping was performed again under the same conditions except that the applied voltage was reduced to 8 V. As a result, a 5 μm convex spherical surface profile of the
As described above, according to the present invention, the surface profile of the processing board can be changed very easily by thermal control, and there is no need to repeat a complicated adjustment operation using a processing tool as in the related art.
[0060]
As described above, the present invention has been described with respect to the five embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments.
For example, in the above-described embodiment, a processing example in which a heater and a heat insulating material layer are provided on the processing board side and also on the side of the polishing head and the carrier, and power is supplied to the heater on either side has been described. Both heaters may be energized to obtain a surface profile that is optimal for the target processing shape of the workpiece. Further, the heater does not necessarily need to be provided on both the processing board side and the polishing head or the carrier side as shown in FIGS. 9, 11 and 12, and may be provided on any one of them. The number of workpieces that can be processed at once by the planar processing apparatus of the present invention is not limited to one, and a workpiece that can mount a plurality of workpieces on a polishing head or a carrier may be used.
[0061]
Further, the planar processing apparatus of the present invention does not necessarily need to combine a relatively large processing board and a small polishing head as described above. For example, for an apparatus in which a workpiece is held between two large processing boards to perform double-side polishing, a heater and a heat insulating material layer are provided on at least one of these processing boards, and a similar surface profile is provided. Can be optimized.
In addition, the apparatus configuration, dimensions, shapes and specifications of each part, types of workpieces, and processing conditions can be appropriately selected, changed, and combined.
[0062]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the planar processing method and the planar processing apparatus of the present invention, the work surface of the processing board, the workpiece, or the surface profile of the workpiece holding member of the polishing head that holds the workpiece is described. Since at least one of them is thermally controlled, it is possible to save time and effort such as recreating a surface profile of a processing board using a dedicated processing tool according to a processing result of a workpiece as in the related art. It greatly contributes to the improvement of processing accuracy and productivity.
The above-described thermal control can be performed quickly and easily by adjusting the amount of electricity supplied to the heating means. The workpiece can be directly heated if it is a thick plate, or indirectly through a workpiece holding member if it is a thin plate, to change its surface profile. As a thin workpiece, a process using a semiconductor wafer has high practical value.
[0063]
When the cooling by the cooling means is used, more precise control can be performed by increasing the control parameters. In terms of the apparatus configuration, it is preferable that the processing board is formed by joining and integrating the upper half and the lower half, and a cavity is provided in a part of the joining surface and the cavity is used as a cooling water flow path.
In addition, if the upper half is formed as an aggregate of a large number of rigid blocks adjacent to each other via an elastic material layer, and these rigid blocks are individually fixed to the lower half, frictional heat generated at the time of processing can be used. The thermal deformation of the upper half can be minimized, and only the thermal deformation intentionally applied to the lower half can be substantially reflected in the upper half, which is effective in improving control accuracy. If the gap between the blocks is used as a cooling water flow path, the cooling area can be increased.
If the abrasive is supplied when the workpiece is brought into sliding contact with the work surface, the polishing efficiency can be increased. Depending on the combination of the workpiece and the abrasive, chemical mechanical polishing by mechanochemical action is also possible, which is particularly suitable for polishing a semiconductor wafer.
[0064]
The present invention is applicable not only to a process for obtaining a desired surface profile such as a center convex and a concave for a workpiece, but also to a flat process that requires a high degree of flatness such as polishing of a semiconductor wafer. It can be handled without major changes to the procedure, and its industrial value is extremely high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a thermal deformation model of a disk.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration in which a heater and a heat insulating material layer are arranged on a surface opposite to a working surface of a processing board.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration in which a heater and a heat insulating material layer are arranged on a surface of a workpiece opposite to a workpiece surface.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration in which a heater and a heat insulating material layer are arranged on the back surface of a workpiece holding member that holds a workpiece.
5A and 5B are schematic cross-sectional views illustrating a change in the processing shape of a workpiece according to a change in a surface profile of a work surface of a processing board whose initial state is flat, and FIG. (b) shows the case where the heat generation of the heater is small, and (c) shows the case where the heat generation of the heater is large.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a change in a processing shape of a workpiece according to a change in a surface profile of a work surface of a processing board having a center convex in an initial state, and FIG. , (B) show the case where the heater generates heat.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a processing board provided with a cavity for flowing cooling water at a part of a joint surface between an upper half and a lower half.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a processing board whose upper half is composed of an aggregate of a plurality of rigid blocks.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a chemical mechanical polishing apparatus in which a heater and a heat insulating material layer are respectively disposed on the back surface of a processing board and the back surface of a workpiece holding member as one configuration example of the planar processing device of the present invention. It is.
10 is a graph showing a relationship between a voltage applied to a heater behind a holding plate of a workpiece holding member and a deformation amount of a surface of a wafer in polishing of a silicon wafer using the chemical mechanical polishing apparatus of FIG. is there.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a chemical mechanical polishing apparatus in which an upper half of a processing board is formed of an aggregate of a plurality of rigid blocks, as another configuration example of the planar processing apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a lapping machine in which a heater and a heat insulating material layer are respectively disposed on the back surface of a processing board and the back surface of a workpiece as still another configuration example of the planar processing device of the present invention. .
13 is a graph showing a relationship between a voltage applied to a heater on the back of a processing board of the lapping machine of FIG. 12 and an amount of deformation of the processing board.
14A and 14B are diagrams illustrating a configuration example of a conventional typical lapping machine, wherein FIG. 14A is a top view and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line XX.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a conventional typical chemical mechanical polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
11,57 processing board
11a Work surface
11t Upper half
11b Lower half
12, 12a, 12b heater
13, 13a, 13b Insulation layer
14 Workpiece
15 Workpiece holding member
15a Holding surface
16,22 cavity
18 Cooling water piping
19 polishing cloth
20 Rigid block
21 Sealing material
31, 42, 61, 67 Rotary connector
32,43,60,68 transformer
33,44,63,69 Power supply
34, 38 Rotary joint
35 polishing head
64 career
Claims (2)
前記加工盤は、いずれも剛性板体である上半部と下半部を一体化した円盤体であり、上半部と下半部との接合面の一部は、冷却水が循環供給される空洞として形成され、下半部の裏面側に第1の平面状ヒータと、該平面状ヒータの裏面側に断熱材層とが設けられ、かつ前記第1の平面状ヒータは、変圧器を介して電源に接続されて前記変圧器の操作により発熱量が制御自在とされ、 The processing board is a disc body in which the upper half and the lower half are both rigid plate bodies, and a part of the joint surface between the upper half and the lower half is circulated and supplied with cooling water. A first flat heater on the back side of the lower half, and a heat insulating material layer on the back side of the flat heater, and the first flat heater includes a transformer. Connected to a power supply and the amount of heat generated is controllable by operating the transformer,
前記研磨ヘッドは、加圧室の底面中央に被加工体保持部材と、剛性板体である吸着治具とを備え、被加工体を被加工体保持部材上に真空吸着保持しながら、前記研磨布に対しては被加工体を空気加圧により押圧付勢するものであり、 The polishing head includes a workpiece holding member in the center of the bottom surface of the pressurizing chamber, and a suction jig that is a rigid plate body, and performs the polishing while holding the workpiece by vacuum suction on the workpiece holding member. The workpiece is pressed against the cloth by air pressure.
前記被加工体保持部材は、一方の面が被加工体を保持するための保持面、反対側の面が吸着治具の装着面とされ、 The workpiece holding member, one surface is a holding surface for holding the workpiece, the opposite surface is a mounting surface of the suction jig,
前記吸着治具は、真空配管に接続されて空気の吸引路となっている溝を多数有し、該吸着治具の背面に第2の平面状ヒータと、該平面状ヒータの背面に断熱材層とが設けられ、かつ前記第2の平面状ヒータは、変圧器を介して電源に接続されて前記変圧器の操作により発熱量が制御自在とされ、 The suction jig has a number of grooves connected to a vacuum pipe and serving as an air suction path. A second planar heater is provided on a back surface of the suction jig, and a heat insulating material is provided on a back surface of the planar heater. Layer, and the second planar heater is connected to a power supply via a transformer so that the amount of heat generated can be controlled by operating the transformer.
前記構成により前記加工盤の熱変形、前記被加工体保持部材の熱変形、前記被加工体の熱変形のすべての制御が可能となっていることを特徴とする平面加工装置。 The planar processing apparatus, wherein the configuration enables control of all of thermal deformation of the processing board, thermal deformation of the workpiece holding member, and thermal deformation of the workpiece.
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