JP2001025959A - 研磨定盤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溝切り加工字に発生する反りを低減させ且つ
定盤の平坦度が向上する研磨定盤の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 上定盤１と下定盤２の一対から成りこれ
ら各定盤の相対面に格子状の溝６を有する研磨定盤で、
前記上定盤１の反溝６穿設面から垂直に穿穴した支柱取
付ネジ穴４を有する研磨定盤の製造方法で、前記上定盤
１の支柱取付ネジ穴４加工及び溝６穿設の溝切り加工
を、支柱取付ネジ穴４の下穴のみ加工、格子状に溝
６穿設の溝切り加工、上定盤１の上部表面を研磨加
工、支柱取付ネジ穴４の下穴修正加工、支柱取付ネ
ジ穴４の加工をする順序で行うことを特徴とする研磨定
盤の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハー
等のラッピング研磨の際に使用される研磨定盤の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にシリコンウエハー等のラッピング
研磨においては、スラリー状の砥粒を上下一対からなる
研磨定盤と被加工物の間に供給し、加工圧力を加えなが
ら定盤の回転運動を利用して研磨材のもつ切刃で被加工
物から必要量を取り除き、これにより定盤の持つ平坦度
を被加工物に転写する方法が採られている。このような
研磨はシリコンウエハーのみならず、硝子，宝石，金
属，セラミックスなどの被加工物の表面を平坦にする目
的で多く用いられているが、特に最近ではシリコンウエ
ハーはエレクトロニクスの発展に関連して需要は年々増
加の傾向にある。

【０００３】このラッピング研磨の際に使用される研磨
定盤の製造方法について説明する。図１は研磨定盤を示
すもので、円盤状でいずれもダクタイル鋳鉄製の上定盤
１と下定盤２の一対から成り、該上定盤１及び下定盤２
の相対面には、図４の完成品図に示すような格子状に溝
６が穿設されている。上定盤１の反溝６側となる上面か
らは研磨砥粒注入孔５が複数個穿孔され、この研磨砥粒
注入孔５は前記の一部の溝６と連通しており、研磨砥粒
注入孔５に注入された研磨砥粒は連通する溝６を介して
上定盤１及び下定盤２の相対面に供給される。また、上
定盤１の上面には、図示しない研磨装置に吊下げ固定さ
れる支柱３が複数個配設されている。そして、上定盤１
と下定盤２との間に図示しない専用キャリアに取付けら
れたシリコンウエハー７が挟設されている。尚、４は支
柱取付ネジ穴である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の支柱取付ネジ穴
４及び溝６加工は、支柱取付ネジ穴４を含めた穴加工を
完了させてから溝６穿設の為の溝切り加工を行う。する
と、溝切り加工時に溝６側へ反りが発生して、この反り
量分だけ支柱取付ネジ穴４が外周側へ傾き、支柱取付ネ
ジ穴４に捩じ込み取付けた支柱３は、支柱取付ネジ穴４
が傾いた分だけ傾くので、上定盤１との直角度が得られ
なくなる。そして、上定盤１を図示しない研磨機に取付
ける時に、支柱３先端部の傾きは支柱３の長さに比例し
て大きくなり、研磨機に上定盤１が取付けられなくな
る。

【０００５】この反りの発生要因は、各定盤（上定盤１
及び下定盤２）自体の持つ残留応力と加工字の熱応力及
び加工歪みによるものである。その為、各定盤自体の持
つ残留応力を除去または低減させる為の熱処理を施し、
各定盤の反りを軽減させる方法が採用されている。しか
し、この熱処理により材料強度、特に硬度の低下がシリ
コンウエハー７の歩留まり低下及び定盤の寿命を短くす
る悪影響が出ている。そして、熱処理をやめると溝切り
加工時に定盤に反りが発生し、上定盤１の上部に設けた
支柱取付ネジ穴４の上定盤１との直角度が得られず、上
定盤１が支柱３を介して研磨装置に所定通りに吊下げ固
定が困難と成る。

【０００６】この上定盤１及び下定盤２に要求される特
性は、シリコンウエハー７の歩留まりが良いこと。
定盤の寿命が長いこと。定盤の平坦度が定盤寿命まで
変化量が少ないこと等が挙げられる。その為には、定盤
を研磨装置に所定通りに吊下げ固定しなければならず、
取付精度が重要な要素となる。取付精度を向上するに
は、上定盤１と取付支柱３との直角度及び各定盤の平坦
度変化が少ないことが要求される。又、定盤の長寿命化
は溝６深さを均一化させることで、これは溝切り加工字
に発生する反りを低減することである。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みて成されたもの
で、溝切り加工字に発生する反りを低減させ且つ定盤の
平坦度が向上する研磨定盤の製造方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明における研磨定盤
の製造方法は、まず請求項１では、上定盤と下定盤の一
対から成りこれら各定盤の相対面に格子状の溝を有する
研磨定盤で、前記上定盤の反溝穿設面から垂直に穿穴し
た支柱取付ネジ穴を有する研磨定盤の製造方法におい
て、前記上定盤の支柱取付ネジ穴加工及び溝穿設の溝切
り加工を、支柱取付ネジ穴の下穴のみ加工、格子状
に溝穿設の溝切り加工、上定盤の上部表面を研磨加
工、支柱取付ネジ穴の下穴修正加工、支柱取付ネジ
穴の加工をする順序で行うことを特徴とする。

【０００９】次に請求項２は、上定盤と下定盤の一対か
ら成りこれら各定盤の相対面に格子状の溝を有する研磨
定盤の製造方法で、前記上定盤及び下定盤の研磨加工前
の各定盤形状を、定盤の肉厚寸法を外周部に比べ内径部
を１〜５％厚くした台形状にしたことを特徴とする。

【００１０】請求項３は、上定盤と下定盤の一対から成
りこれら各定盤の相対面に格子状の溝を有する研磨定盤
の製造方法で、円盤状で成る前記各定盤の溝穿設の溝切
り加工順序を、円盤状を角度９０度で４等分し角度９０
度毎に回転移動して各定盤の相対面に格子状の溝を溝切
り加工方法で穿設することを特徴とする。

【００１１】請求項４は、４等分した各定盤を角度９０
度毎に回転移動し、定盤を４等分に区分けするＸ軸とＹ
軸のまず軸線上を溝切り加工し、続いて４等分した面の
２面を１組として該２面に直線方向の溝切り加工を行
い、これを他の面にも２面１組で計４回繰り返し行つ
て、最終的に定盤の相対面に格子状の溝を穿設する。

【００１２】請求項５は、溝切り加工を複数の刃物で所
定ピッチに行う。 ［作用］まず請求項１では、支柱取付ネジ穴の下穴加工
と溝穿設の溝切り加工後に上定盤の上部表面を研磨加工
し、その後支柱取付ネジ穴の下穴修正加工と本加工を行
うので、上定盤面に対して垂直に支柱取付ネジ穴を立設
することができる。

【００１３】次に請求項２では、研磨前の定盤形状を前
記寸法割合の台形状にすることにより、溝切り加工時に
加工応力による溝側への反り発生を、その反りを発生さ
せる加工応力に打ち勝つ補強として内径側の肉厚寸法を
外周部に比べ１〜５％厚くすることで防止する。

【００１４】続いて請求項３乃至５では、円盤状の定盤
を４等分で且つ同心状による溝切り加工方法で溝を穿設
するので、内部応力分布が均一化されて反り（変形）の
少ない（平坦度が良い）定盤が形成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１実施例を説明す
る。図１は上・下定盤の断面図、図２は本発明の第１実
施例を示す定盤の加工工程を示すフローチャートであ
る。尚、従来と同一箇所は同一符号を使用して異なる部
分を説明する。

【００１６】上定盤１の支柱取付ネジ穴４の加工は、図
２に示すような順序で行う。即ち、支柱取付ネジ穴４
の下穴のみ加工する（その他の穴の加工も含む）。格
子状に溝６穿設の溝切り加工する。上定盤１の上部表
面を研磨加工する。下穴修正加工する。支柱取付ネ
ジ穴４の加工をする。上定盤１の支柱取付ネジ穴４に
支柱３を捩じ込む。上定盤１と支柱３の直角度の検査
をする。

【００１７】この上定盤１の支柱取付ネジ穴４の加工順
序により、支柱取付ネジ穴４の下穴加工と溝６穿設の溝
切り加工後に上定盤１の上部表面を研磨加工し、その後
支柱取付ネジ穴４の下穴修正加工と本加工を行うので、
上定盤１面に対して垂直に支柱取付ネジ穴４を穿設する
ことができる。この為に従来発生していた、上定盤１に
対する支柱取付ネジ穴４の傾きがなくなって直角度が得
られ、支柱３は上定盤１上に垂直に立設することがで
き、上定盤１が研磨機に所定通り取付けられる。この結
果、最近のシリコンウエハー大口径化に伴い大形となる
上定盤１に、反り課題が存在していたが解決され、シリ
コンウエハーを所定通り研磨することができる。

【００１８】（第２実施例）次に本発明の第２実施例を
説明する。図３は本発明の第２実施例を示す定盤形状の
断面図である。

【００１９】上定盤１及び下定盤２の研磨加工前の各定
盤形状を、図２に示すように台形状にする。この台形状
は定盤の肉厚寸法を外周部に比べ内径部を１〜５％厚く
している。この研磨前の定盤形状を前記寸法割合の台形
状にすることにより、従来発生していた、溝切り加工時
に加工応力による溝側への反り発生を、その反りを発生
させる加工応力に打ち勝つ補強として内径側の肉厚寸法
を外周部に比べ１〜５％厚くすることで防止している。
この寸法割合が５％以上では、反り防止効果に変化なく
研磨加工工数が増大する結果が出ている。

【００２０】（第３実施例）次に本発明の第３実施例を
説明する。図４は本発明の第３実施例を示す定盤研磨面
に施す溝切りの加工手順図である。

【００２１】上定盤１及び下定盤２への溝切り加工は、
複数の刃物（図示なし）にて研磨面へ反りの発生しない
溝６を格子状に穿設する為に行う。その溝切り加工手順
は次の通りである。

【００２２】（イ）各定盤（上定盤１及び下定盤２）を
平面状態でＸ軸とＹ軸にてプログラム上で４分割して
面〜面と番地付けを行う。 （ロ）Ｘ軸とＹ軸の各軸線上に溝６０穿設の溝切り加工
を夫々する（内径から外周まで）。

【００２３】（ハ）この状態で、複数の刃物を溝６のピ
ッチに合せてセットし、面と面での溝６１穿設の溝
切り加工を行う。 （ニ）各定盤を９０度回転させ、面と面での溝６２
穿設の溝切り加工を行う。

【００２４】（ホ）各定盤を９０度回転させ、面と
面での溝６３穿設の溝切り加工を行う。 （ヘ）各定盤を９０度回転させ、面と面での溝６４
穿設の溝切り加工を行う。

【００２５】以上のように５工程で、複数の刃物にて各
定盤の内径側から外周側へ９０度ずつ回転させながら各
溝６０〜６４を穿設して、図４の完成品図に示すような
研磨面の表面に溝６が格子状に穿設される。

【００２６】従来は面と面のみで全溝６を穿設する
為の溝切り加工法であったので、溝切りの加工面と未加
工面との内部応力差による定盤の変形が発生していた。
これに対して、本実施例は円盤状の定盤を４等分で且つ
同心状による溝切り加工方法で溝６を穿設するので、内
部応力分布が均一化されて反り（変形）の少ない（平坦
度が良い）定盤が形成される。尚、定盤素材の硬度をシ
ョア硬さで５２以上のものを使用すれば、熱処理後の溝
切り加工時の変形を低減できる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、反り（変
形）が少なく平坦度の良い研磨定盤が形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】上・下定盤の断面図、

【図２】本発明の第１実施例を示す定盤の加工工程を示
すフローチャート、

【図３】本発明の第２実施例を示す定盤形状の断面図、

【図４】本発明の第３実施例を示す定盤研磨面に施す溝
切りの加工手順図。

【符号の説明】

１…上定盤、 ２…下定盤、３…支
柱、 ４…支柱取付ネジ穴、６，
６０，６１，６１，６３，６４…溝。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上定盤と下定盤の一対から成りこれら各
   定盤の相対面に格子状の溝を有する研磨定盤であって、
   前記上定盤の反溝穿設面から垂直に穿穴した支柱取付ネ
   ジ穴を有する研磨定盤の製造方法において、前記上定盤
   の支柱取付ネジ穴加工及び溝穿設の溝切り加工を、 支柱取付ネジ穴の下穴のみ加工する、格子状に溝穿
   設の溝切り加工する、上定盤の上部表面を研磨加工す
   る、支柱取付ネジ穴の下穴修正加工する、支柱取付
   ネジ穴の加工をする 順序で行うことを特徴とする研磨定盤の製造方法。
2. 【請求項２】 上定盤と下定盤の一対から成りこれら各
   定盤の相対面に格子状の溝を有する研磨定盤の製造方法
   において、前記上定盤及び下定盤の研磨加工前の各定盤
   形状を、定盤の肉厚寸法を外周部に比べ内径部を１〜５
   ％厚くした台形状にしたことを特徴とする研磨定盤の製
   造方法。
3. 【請求項３】 上定盤と下定盤の一対から成りこれら各
   定盤の相対面に格子状の溝を有する研磨定盤の製造方法
   において、円盤状で成る前記各定盤の溝穿設の溝切り加
   工順序を、円盤状を角度９０度で４等分し角度９０度毎
   に回転移動して各定盤の相対面に格子状の溝を溝切り加
   工方法で穿設することを特徴とする研磨定盤の製造方
   法。
4. 【請求項４】 ４等分した各定盤を角度９０度毎に回転
   移動し、定盤を４等分に区分けするＸ軸とＹ軸のまず軸
   線上を溝切り加工し、続いて４等分した面の２面を１組
   として該２面に直線方向の溝切り加工を行い、これを他
   の面にも２面１組で計４回繰り返し行つて、定盤の相対
   面に格子状の溝を穿設する請求項３に記載の研磨定盤の
   製造方法。
5. 【請求項５】 溝切り加工を複数の刃物で所定ピッチに
   行う請求項３及び４に記載の研磨定盤の製造方法。