JP2001293652A - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents

研磨装置および研磨方法

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昭二 斎藤
Minoru Tsukui
稔 津久井
Koji Genda
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラスや半導体集積回路用基板に用いられる単
結晶シリコンウエハ等の表面を均一に研磨することが出
来る研磨装置を提供する。 【解決手段】研磨基板を保持するマウントプレートと加
工時に研磨基板に荷重を供与するトップリングとの結合
を排し、両者の間を静圧または動圧軸受け構造とし研磨
基板に均一な荷重を供与することにより、高精度の研磨
加工を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水晶、ガラス、セラ
ミック、半導体集積回路用基板に用いられる単結晶シリ
コンウエハ等の表面を研磨するために用いられる精密平
面ラップ盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より水晶、シリコンウエハ等を研磨
する装置の研磨方法によれば、研磨クロス等が貼られた
定盤（研磨用定盤）上に１つ以上複数個のガイドリング
と言われる回転自在のリング状の円筒治具が、予めガイ
ドローラで位置決めされ配置されている。下面にシリコ
ンウエハ等の被研磨基板を保持したマウントプレートを
上記ガイドリングの内径部に装着し、上部にトッププレ
ートと言われるプレートが載置されている。このトップ
プレートの上面中央部には加圧用の軸が連結されてい
る。この軸を介して任意の荷重に押し圧すると共に、適
量の研磨剤を定盤と被研磨基板の間に供給し、定盤を回
転させ、ガイドリングと被研磨基板を固定したマウント
プレート下面に保持された被研磨基板が、研磨される。
【０００３】このように加圧または減圧状態でガイドリ
ング、トッププレートおよび被研磨基板を保持したマウ
ントプレートは、定盤が回転することによりガイドロー
ラーで位置決めされた位置で、回転する定盤の内外径の
周速差により規則正しく自転し、研磨精度を向上させ
る。しかしこれは、トッププレート、ガイドリングおよ
びマウントプレートの軸心が完全に一致されていること
が条件となっており、これは非常に難しくわずかな芯違
が、上記トッププレート、マウントプレート全面に均等
な荷重を供与することを妨げるため、荷重および回転ム
ラを発生させるので、常に高精度の平坦面を望むこと
は、困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
研磨装置で、シリコンウエハ等を研磨する場合、表面を
研磨加工すると言うことには問題がないが、研磨下降中
の被研磨基板の割れ欠けを軽減し、高精度の平面を追及
するためには、マウントプレートに均等な荷重を供与し
なくてはならないと言う課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】マウントプレートに均一
な荷重を供与する方法としては、トッププレートの下面
を静圧または動圧形状の軸受構造とし、マウントプレー
トとトッププレート間に空間をつくり、その間に流体を
充填し、互いの拘束を無くすと共により摩擦力を小さく
し、上記マウントプレートとトッププレートの外周部の
各々を独立のガイドローラで保持することにより、トッ
ププレートとマウントプレートとの軸心のずれによる偏
荷重をも避けることが出来、従ってマウントプレートに
常に均等な荷重を与えることが続けられるので高精度研
磨加工が可能となる。
【０００６】
【実施例】以下本発明に係る研磨基板の研磨装置及び研
磨方法について図面を参照しながら説明する。
【０００７】図１は、本発明の実施形態に係る研磨基板
を研磨する研磨装置の実施例を示すイメージ図である。
この図１において符号１１は定盤であり上面に研磨パッ
ト１２が載置され、１５はマウントプレートであり従来
と同様に下面にシリコンウエハ等の被研磨基板を保持し
た状態で定盤１１上の研磨パット１２に載置されてい
る。このマウントプレート１５情報には円筒状の昇降軸
体１７が配置されている。この昇降軸体１７の下面に
は、流体通路が形成されているトッププレート１４が装
着されている。上記マウントプレート１５下面の流体通
路２０へは、外部より昇降軸体１７の内部を通じて流体
を供給出来るようになっている。トッププレート１４と
マウントプレート１５は、切り離されている為、トップ
プレート１４とマウントプレート１５各々の位置決めと
しは、移動可能なトッププレートガイドローラ１８およ
びマウントプレートガイドローラ１９で配置される。
【０００８】上記のような構成の研磨装置を用いてシリ
コンウエハ等の被研磨基板１３を研磨するには、定盤１
１上に研磨液を分散させ、図１に示すように定盤１１に
対しマウントプレート１５を傾けるような荷重状態をつ
くるような構成にセットする。次に、トッププレート１
４とマウントプレート１５間に僅かな隙間をつけて昇降
軸１７を固定した状態で図示しない流体発生装置より流
体を昇降軸１７の内部流体通路２０を通しトッププレー
ト１４内設置した中空部２１に一旦充填してから、分散
孔２２より均等に流体をマウントプレート１５上面に分
散吐出させ均等に押し圧させる。このためマウントプレ
ート１５下面にガイド部材１６で固定された被研磨基板
１３の下面の定盤１１上面の研磨パット１２上面との間
に加わる圧力は、被研磨基板１３の下面の各部分におい
て常に均等になるように保たれるのである。
【０００９】傾き２４をつけることにより、被研磨基板
深部にも研磨剤が供給され従って全加工面が均等に研磨
されるばかりか、面粗さを重視する柔軟な研磨ぱっと１
２を使用したときは、図２に示すようにシリコンウエハ
等の被研磨基板１３の外周側がパット１２に沈み込み、
縁ダレと言われる現象が起き精度を悪化させる。
【００１０】シリコンウエハ等の被研磨基板１３は、研
磨が進行すると厚みが徐々に薄くなるので、被研磨基板
１３を保持しているマウントプレート１５の上面は徐々
に下がり追従してトッププレート１４も下がるため、移
動距離を計測する事で被研磨基板の厚み計測が出来る。
図３は、トッププレート１４の位置を計測器２５により
計測し予め設定した寸法で機械を停止する。
【００１１】図４は従来から用いられている研磨装置の
要部の外観一部断面図である。定盤１１上に研磨パット
１２が載置されている。上面に円筒状の昇降軸体１７が
配置されているトッププレート１５の下面にリング２３
で位置めされたマウントプレート１５の下面にガイド部
材１６により基板１３が固定されている。トッププレー
ト１４とマウントプレート１５は、ガイドリング２３で
一体化されトッププリングガイドローラ１８で位置決め
される。研磨加工終了時は、トッププレート１４と一体
化された昇降軸１７を図示していない上下動機構により
上昇させる。
【００１２】
【発明の効果】本発明の研磨装置によれば、トッププレ
ート１４下面にマウントプレート１５が固定されていな
い状態で、トッププレート１４よりマウントプレート１
５上面にトッププレート下面流体通路２２からの流体の
圧力により押圧されるため、マウントプレート１５は全
面で均等な荷重を与えられ、また研磨面の平坦度の調整
も傾き２４の調整により可能である。このため、この研
磨装置を用いて研磨加工をすれば、シリコンウエハ等の
被研磨基板１３の研磨面を高精度の平坦に研磨すること
がでる。
【００１３】上記は、トッププレート１４とマウントプ
レート１５間に静圧を発生させる構造としたが、トップ
プレート１４とマウントプレート１５間の対向面の形状
を変えることにより動圧を発生させることも出来る。
【００１４】研磨加工終了時には、トッププレート１４
に設置された流体分散孔２２より流体を供給しつつ図示
していない上下動機構により昇降軸１７を上昇させトッ
ププレート１４を引き上げれば、マウントプレート１
５，シリコンウエハ等の被研磨基板１３及びガイド部材
１６は、確実に切り離され定盤１１上に残される。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る被研磨基板の保持装置
が用いられる基板の研磨装置の概略断面図である。
【図２】従来の研磨装置による加工状態の概略図であ
る。
【図３】本発明の第４実施形態に係る被研磨基板厚み計
測の概略図である。
【図４】従来の研磨装置の概略図である。
【符号の説明】
１１ 定盤 １２ 研磨パット １３ 被研磨基板 １４ トッププレート １５ マウントプレート １６ ガイド部材 １７ 昇降軸 １８ トップリングガイドローラー １９ マウントプレートガイドローラー ２０ 流体通路 ２１ 空間部 ２２ 流体分散孔 ２３ ガイドリング ２４ 傾き ２５ 厚み計測器
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C043 BA07 CC07 DD05 3C058 AB04 AB06 AC02 BA01 BA07 CB01 CB02 DA17

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下面に被研磨基板が保持されたマウントプ
    レートと、このマウントプレートの上に装着された上下
    自在なるトッププレートと、上記マウントプレートを被
    研磨基板が固定されている面を下方に向けた状態で載置
    する定盤とを備え、上記マウントプレートを上記定盤上
    に押圧した状態で上記被研磨基板の下面を研磨する研磨
    装置において、上記トッププレートの下面を静圧または
    動圧形の軸受構造とし、マウントプレートと空間をつく
    りその間に流体を充填し摩擦力を小さくするとともに、
    上記マウントプレートとトッププレートの外周部の各々
    を独立のガイドローラで保持し、トッププレートが静止
    状態でもマウントプレートに均一な荷重を与えることが
    出来ることを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項２】上記トッププレートを昇降させる昇降軸と
    の接続部を研磨加工中は、拘束をなくし自由度をもたせ
    加工精度が機械精度に影響されないようにした特許請求
    範囲１記載の研磨装置。
  3. 【請求項３】上記トッププレートとマウントプレートの
    中心をずらすことにより被研磨基板の加工後の平坦度を
    自在に制御可能とする特許請求の範囲１及び２記載の研
    磨装置。
  4. 【請求項４】上記トッププレートは、回転しないので計
    測器を直接トッププレートに取付、被研パット間の距離
    を計測することで被研磨基板の厚み計測可能な特許請求
    の範囲１、２及び３記載の研磨装置。
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CN114193253A (zh) * 2021-12-16 2022-03-18 长春财经学院 一种基于人工智能的电路板研磨装置

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