JP2003260656A

JP2003260656A - 両面研磨装置用研磨布のドレッシング方法およびこれに用いられるドレッシング治具

Info

Publication number: JP2003260656A
Application number: JP2002063754A
Authority: JP
Inventors: Seishi Harada; 晴司原田; Isoroku Ono; 五十六小野
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】材質が異なる２枚の研磨布に対して各適量の
ドレッシングを施せる両面研磨装置用研磨布のドレッシ
ング方法およびこれに用いられるドレッシング治具を提
供する。【解決手段】治具基体５１の上面の焼結体５２による
硬質発泡ウレタンフォームパッド１４のドレッシング量
と、治具基体５１の下面のブラシ毛５３による軟質不織
布パッド１５のドレッシング量とが異なる。そのため、
上定盤１２と下定盤１３との間にドレッシング治具５０
を配置し、上定盤１２および下定盤１３の間でドレッシ
ング治具５０をその表面と平行な面内で運動させてドレ
ッシングすれば、両面研磨装置１０に組み込まれた材質
が異なる２枚のパッド１４，１５に対して、各適量のド
レッシングを施せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は両面研磨装置用研
磨布のドレッシング方法およびこれに用いられるドレッ
シング治具、詳しくは研磨性能が低下した研磨布の表面
をシーズニングまたはドレッシング（目立て）してその
研磨性能を高め、これにより研磨布の有効利用を図る両
面研磨装置用研磨布のドレッシング方法およびこれに用
いられるドレッシング治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば３００ｍｍウェーハなどの大口径
ウェーハを両面研磨する遊星歯車式の両面研磨装置を製
作する場合、中央部分にサンギヤが設けられている分だ
けキャリアプレート、ひいては両面研磨装置の全体が大
型化していた。そこで、これを解消する従来技術とし
て、例えば、特開平１１−２５４３０２号公報に記載の
「両面研磨装置」が知られている。この両面研磨装置
は、シリコンウェーハが保持される複数個のウェーハ保
持孔を有するキャリアプレートと、このキャリアプレー
トの上下方向に配置されて、それぞれの対向面に、各ウ
ェーハ保持孔内のシリコンウェーハの表裏両面を同じ光
沢度に研磨する研磨布が展張された上定盤および下定盤
と、これらの上定盤および下定盤の間に保持されたキャ
リアプレートを、このキャリアプレートの表面と平行な
面内で運動させるキャリア運動手段とを備えている。こ
こでいうキャリアプレートの運動とは、上定盤および下
定盤の間に保持されたシリコンウェーハが、その対応す
るウェーハ保持孔内で旋回させられるような、キャリア
プレートの自転をともなわない円運動を意味する。ま
た、ウェーハ両面研磨中、上定盤および下定盤は、垂直
な各回転軸を中心にして互いに反対方向へ回転してい
る。

【０００３】ウェーハ両面研磨時には、キャリアプレー
トの各ウェーハ保持孔にシリコンウェーハを挿入・保持
し、研磨砥粒を含む砥液をシリコンウェーハに供給しな
がら上定盤および下定盤を回転させ、さらにはキャリア
プレートに自転をともなわない円運動を行わせること
で、シリコンウェーハの表裏両面を同時に研磨する。こ
の両面研磨装置は、サンギヤが組み込まれていない分だ
け、キャリアプレート上における各ウェーハ保持孔の形
成スペースが拡大する。その結果、前記サンギヤ式の研
磨装置と同じ外径であっても、この両面研磨装置（以
下、無サンギヤ式両面研磨装置という場合がある）で
は、取り扱い可能なシリコンウェーハの寸法を大きくす
ることができる。

【０００４】しかしながら、この無サンギヤ式両面研磨
装置では、シリコンウェーハの表裏両面が同じ光沢度で
仕上げられる。そのため、ウェーハ裏面を梨地面とした
い場合、または、ウェーハ裏面をゲッタリング面とした
い場合には、対応することができなかった。そこで、そ
の対策として、先に本願出願人は特願２０００−２５５
０１８号の「両面研磨装置を用いた半導体ウェーハの研
磨方法」を開発し、特許出願した。これは、上定盤の研
磨布および下定盤の研磨布のうちのいずれか一方に、残
りの他方とは研磨時におけるウェーハの沈み込み量が異
なる研磨布を採用し、ウェーハの表裏両面の光沢度を異
ならせたものである。例えば、一方の研磨布に発泡ウレ
タンシートからなる発泡ウレタンタイプを採用し、他方
の研磨布にスエードタイプを採用する。

【０００５】ところで、これらの研磨布は長時間使用し
ていると、研磨布の研磨作用面に目詰まりが生じたり、
磨耗により研磨布の研磨作用面の平滑性が悪化してしま
う。その結果、シリコンウェーハの表面を研磨する際の
研磨性能が低下する。そこで、これを解消するため、適
宜、ドレッシング治具によりこの研磨作用面を毛羽だて
るドレッシングが行われている。従来、この両面研磨装
置用研磨布のドレッシング治具としては、治具基体と、
この治具基体の表裏両面に固着された１対のドレッシン
グ体とを具備したものが知られている。各ドレッシング
体としては、例えばポリアミド系繊維製のブラシがそれ
ぞれ使用されている。または、ニッケルなどのメタルを
結合材として、ダイヤモンド粒を直径１〜３ｃｍの大き
さに焼結した焼結体を固めたドレッシング体がそれぞれ
使用されている。ドレッシング時には、キャリアプレー
トに代えて、上定盤と下定盤との間にドレッシング治具
を配置し、通常通りの両面研磨の運転を行うことで、各
ドレッシング体が、研磨性能が低下した研磨布の表面を
シーズニングまたはドレッシングしてその研磨性能を回
復させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェー
ハの表裏両面の光沢度を異ならせる研磨用の両面研磨装
置の場合、上述したように使用される２枚の研磨布の材
質が異なる。そのため、これらの研磨布を同じ材質のド
レッシング体で毛羽だてても、それぞれの研磨布に適応
したドレッシング量は得られなかった。すなわち、例え
ばブラシ付きのドレッシング治具を使用した際には、ス
エードタイプの研磨布に対してはドレッシングが適量で
も、発泡ウレタンタイプの研磨布にはドレッシング量が
不足するという事態が生じていた。そこで、発明者は、
治具基体の一方の面に固着されたドレッシング体のドレ
ッシング量と、治具基体の残りの他方の面に固着された
ドレッシング体のドレッシング量とを異ならせれば、両
面研磨装置に組み込まれた材質が異なる２枚の研磨布に
対してそれぞれ適量のドレッシングを行えることを知見
し、この発明を完成させた。

【０００７】

【発明の目的】この発明は、両面研磨装置に組み込まれ
た２枚の研磨布の材質が異なっても、それぞれの研磨布
に対して適量のドレッシングを施すことができる両面研
磨装置用研磨布のドレッシング方法およびこれに用いら
れるドレッシング治具を提供することを、その目的とし
ている。また、この発明は、各研磨布の研磨作用面の略
全域にわたって均一にドレッシングを行うことができる
両面研磨装置用研磨布のドレッシング方法およびこれに
用いられるドレッシング治具を提供することを、その目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、キャリアプレートに形成されたウェーハ保持孔内に
半導体ウェーハを保持し、研磨砥粒を含む砥液をこの半
導体ウェーハに供給しながら、研磨布がそれぞれ展張さ
れた上定盤および下定盤の間で、前記キャリアプレート
の表面と平行な面内でこのキャリアプレートを運動させ
て、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する両
面研磨装置の各研磨布の研磨作用面を、ドレッシング治
具の治具基体の表裏両面に固着された各ドレッシング体
により同時にドレッシングする両面研磨装置用研磨布の
ドレッシング方法であって、いずれか一方のドレッシン
グ体による研磨布のドレッシング量と、残りの他方のド
レッシング体による研磨布のドレッシング量とを異なら
せた両面研磨装置用研磨布のドレッシング方法である。

【０００９】両面研磨装置としては、例えばサンギヤが
組み込まれた遊星歯車式の両面研磨装置を採用すること
ができる。また、サンギヤが組み込まれておらず、上定
盤および下定盤の間でキャリアプレートを運動させるこ
とで半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する無サン
ギヤ式両面研磨装置でもよい。半導体ウェーハには、例
えばシリコンウェーハ，ガリヒ素ウェーハなどが採用さ
れる。半導体ウェーハの大きさは、例えば３００ｍｍウ
ェーハなどの大口径ウェーハでもよい。また、このウェ
ーハは、片面が酸化膜によって被覆されているものでも
よい。酸化膜の種類は限定されない。例えば、シリコン
ウェーハの場合におけるシリコン酸化膜などが挙げられ
る。酸化膜の厚さも限定されない。この酸化膜側のウェ
ーハ面を、梨地面として研磨してもよいし、研磨しない
で非研磨面としてもよい。キャリアプレートに形成され
るウェーハ保持孔の個数は、１個（枚葉式）でも複数個
でもよい。ウェーハ保持孔の大きさは、研磨される半導
体ウェーハの大きさにより、任意に変更される。

【００１０】キャリアプレートの運動は、キャリアプレ
ートの表面（または裏面）と平行な面内での運動であれ
ばよい。運動の方向などは限定されない。例えば、上定
盤および下定盤の間で保持された半導体ウェーハがウェ
ーハ保持孔の内部で旋回するキャリアプレートの自転を
ともなわない円運動でもよい。その他、キャリアプレー
トの中心線を中心とした円運動、偏心位置での円運動、
直線運動などでもよい。なお、この直線運動の場合に
は、上定盤および下定盤をそれぞれの軸線を中心に回転
させる方が、ウェーハ表裏両面を均一に研磨することが
できる。砥液の種類は限定されない。例えば、ｐＨ濃度
が９〜１１のアルカリ性エッチング液に、平均粒径０．
１〜０．０２μｍ程度のコロイダルシリカ粒子（研磨砥
粒）を分散させたものを採用することができる。また、
酸性エッチング液中に研磨砥粒を分散させたものでもよ
い。砥液の供給量はキャリアプレートの大きさにより異
なり、限定されない。通常は、１．０〜２．０リットル
／分である。砥液の半導体ウェーハへの供給は、キャリ
アプレートの中心部に対して行うことができる。

【００１１】上定盤および下定盤の回転速度は限定され
ない。例えば、同じ速度で回転させてもよいし、異なる
速度で回転させてもよい。ただし、通常、低速で回転さ
せられる側の定盤の回転速度は５〜１５ｒｐｍの範囲内
で変化し、高速で回転させられる側の定盤の回転速度は
２０〜３０ｒｐｍで変化する。このときの上定盤および
下定盤の回転速度比も限定されない。通常は、１：４か
ら１：５までとする。なお、一方の定盤を回転させず
に、半導体ウェーハの片面だけを研磨するようにしても
よい。また、上定盤および下定盤の回転方向も限定され
ない。すなわち、同じ方向に回転させてもよいし、互い
に反対方向へ回転させてもよい。ただし、必ずしも上定
盤および下定盤を同時に回転させなくてもよい。それ
は、この発明が、半導体ウェーハの表裏両面に上定盤お
よび下定盤の各研磨布を押し付けた状態でキャリアプレ
ートだけを運動させる構成を採用する場合があるためで
ある。上定盤および下定盤の半導体ウェーハに対しての
押圧力は限定されない。ただし、通常は１５０〜２５０
ｇ／ｃｍ²である。また、ウェーハ表裏両面の研磨量お
よび研磨速度も限定されない。このウェーハ表面とウェ
ーハ裏面との研磨速度の違いは、ウェーハ表裏両面の光
沢度に大きな影響をおよぼす。

【００１２】これらの上定盤および下定盤に展張される
研磨布の種類および材質は限定されない。例えば、発泡
ウレタンシートからなる発泡ウレタンタイプ、ポリエス
テルなどの不織布にウレタン樹脂を含浸させた不織布タ
イプ、スエードタイプである。ここでは、上定盤用の研
磨布および下定盤用の研磨布として、例えば、互いに硬
度が異なる材質の研磨布、互いに密度が異なる材質の研
磨布、互いに圧縮率が違う材質の研磨布、または、互い
に圧縮弾性率が違う材質の研磨布などを採用することが
できる。このように硬度、密度、圧縮率または圧縮弾性
率が異なる研磨布を使用して、ウェーハ表裏両面を研磨
するようにすれば、半導体ウェーハの表裏両面が別々の
光沢度に研磨される。

【００１３】なお、ここで、「光沢度が異なる」という
ことは、ウェーハの片面（通常、ウェーハ表面）がウェ
ーハの他面（通常、ウェーハ裏面）に比べて高光沢度で
あることを意味する。光沢度の測定は公知の測定器（例
えば日本電色社製測定器）を用いて行うことができる。
また、このように半導体ウェーハの沈み込み量を異なら
せる方法としては、例えば同じ材質の研磨布において、
硬度、密度、圧縮率、圧縮弾性率を異ならせるようにし
てもよい。ウェーハ表裏両面の光沢度の差の度合いは限
定されない。例えば、研磨されたウェーハ表面が鏡面研
磨面で、ウェーハ裏面が梨地面でもよい。また、ウェー
ハ表面が鏡面であり、ウェーハ裏面が研磨されていない
面でもよい。

【００１４】ドレッシング治具は、両面研磨装置に組み
込まれた上下２枚の研磨布を同時にドレッシングする。
治具基体としては、例えばポリ塩化ビニルなどのプラス
チックなどでもよい。治具基体のドレッシング作用面
は、治具基体の片面であっても、表裏両面でもよい。ま
た、ドレッシング体としては、例えば各種の合成樹脂繊
維からなるブラシ、メタル製の結合材を使用せず、セラ
ミックス原料を直に焼き固めた焼結体などを採用するこ
とができる。もちろん、セラミッス原料中には若干の不
純物が含まれてもよい。

【００１５】セラミックス原料の種類は限定されない。
例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃），サファイア，炭化珪
素（ＳｉＣ）などが挙げられる。ただし、サファイアや
炭化珪素はアルミナに比較して高価である。また、炭化
珪素焼結体はボロンによる汚染を考慮する必要がある。
焼結体の形状および大きさなどは限定されない。例えば
粒径１〜３ｃｍの略球体のものなどを採用することがで
きる。焼結体の硬度はビッカース硬さで１６００以上が
好ましい。また、このセラミックス原料は、９７％以
上、特に９８％以上の高純度のアルミナが好ましい。硬
いほど欠けにくい。９７％未満では不純物の影響が懸念
される。さらに、セラミックス原料は、かさ比重が３．
７以上のアルミナが好ましい。緻密であれば焼結体が欠
けにくく、ウェーハに損傷を与えるおそれが少ない。

【００１６】請求項２に記載の発明は、前記キャリアプ
レートの運動が、該キャリアプレートの自転を伴わない
円運動である請求項１に記載の両面研磨装置用研磨布の
ドレッシング方法である。自転をともなわない円運動と
は、キャリアプレートが上定盤および下定盤の軸線から
所定距離だけ偏心した状態を常に保持して旋回するよう
な円運動のことをいう。この自転をともなわない円運動
によって、キャリアプレート上の全ての点は、同じ大き
さの小円の軌跡を描くことになる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、前記ドレッシン
グ体のうちのいずれか一方が、残りの他方のドレッシン
グ体とは異なる材質を有する請求項１または請求項２に
記載の両面研磨装置用研磨布のドレッシング方法であ
る。

【００１８】請求項４に記載の発明は、いずれか一方の
ドレッシング体が合成樹脂製のブラシで、残りの他方の
ドレッシング体がセラミックス原料を焼き固めて作製し
た焼結体である請求項１〜請求項３のうち、いずれか１
項に記載の両面研磨装置用研磨布のドレッシング方法で
ある。

【００１９】請求項５に記載の発明は、キャリアプレー
トに形成されたウェーハ保持孔内に半導体ウェーハを保
持し、研磨砥粒を含む砥液をこの半導体ウェーハに供給
しながら、研磨布がそれぞれ展張された上定盤および下
定盤の間で、前記キャリアプレートの表面と平行な面内
でこのキャリアプレートを運動させて、前記半導体ウェ
ーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨装置の各研磨
布の研磨作用面を、治具基体の表裏両面に固着された各
ドレッシング体により同時にドレッシングする両面研磨
装置用研磨布のドレッシング治具であって、いずれか一
方のドレッシング体と、残りの他方のドレッシング体と
を、前記研磨布のドレッシング量が異なる材質によりそ
れぞれ作製した両面研磨装置用研磨布のドレッシング治
具である。

【００２０】請求項６に記載の発明は、いずれか一方の
ドレッシング体が合成樹脂製のブラシで、残りの他方の
ドレッシング体がセラミックス原料を焼き固めて作製し
た焼結体である請求項５に記載の両面研磨装置用研磨布
のドレッシング治具である。

【００２１】

【作用】この請求項１および請求項５の発明によれば、
治具基体の一方の面に配されたドレッシング体による研
磨布のドレッシング量と、残りの他方の面に配されたド
レッシング体による研磨布のドレッシング量とが異な
る。そのため、上定盤と下定盤との間にドレッシング治
具を配置し、上定盤および下定盤の間でこのドレッシン
グ治具をその表面と平行な面内で運動させてドレッシン
グを行えば、両面研磨装置に組み込まれた材質が異なる
２枚の研磨布に対して、それぞれ適量のドレッシングを
施すことができる。

【００２２】特に、請求項２の発明によれば、上定盤お
よび下定盤の間でドレッシング治具を保持し、この状態
を維持したまま、ドレッシング治具を自転をともなわな
い円運動をさせてドレッシングする。自転しない円運動
によれば、ドレッシング治具上のすべての点がまったく
同じ運動をする。これは、一種の揺動運動ともいえる。
すなわち、揺動運動の軌跡が円になると考えることもで
きる。このようなドレッシング治具の運動により、各研
磨布の研磨作用面の略全域にわたって均一にドレッシン
グを行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。第１の実施例では、シリコンウェー
ハの表面を鏡面とし、その裏面を梨地面とする研磨を例
にとって説明する。図１は、この発明の第１の実施例に
係る両面研磨装置用研磨布のドレッシング治具の使用状
態を示す斜視図である。図２は、この発明の第１の実施
例に係る両面研磨装置用研磨布のドレッシング治具の使
用状態を示す断面図である。図３は、この発明の第１の
実施例に係る両面研磨装置用研磨布のドレッシング治具
の使用状態を示す断面図である。図４は、この発明の第
１の実施例に係るドレッシング治具の概略平面図であ
る。図５は、この発明の第１の実施例に係るドレッシン
グ治具に運動力を伝達する運動力伝達部分の要部拡大断
面図である。

【００２４】図１および図２において、１０は第１の実
施例に係る両面研磨装置用研磨布のドレッシング治具方
法が適用された両面研磨装置（以下、両面研磨装置とい
う）である。まず、この両面研磨装置１０の構成を説明
する。両面研磨装置１０は、複数個のウェーハ保持孔１
１ａが形成されたキャリアプレート１１と、各ウェーハ
保持孔１１ａに旋回自在に挿入されて保持されたシリコ
ンウェーハＷを上下方向から挟み込むとともに、シリコ
ンウェーハＷに対して相対的に移動させてウェーハ面を
研磨する上定盤１２および下定盤１３とを備えている。
シリコンウェーハＷは直径３００ｍｍで、その片面がシ
リコン酸化膜により覆われてもよい。キャリアプレート
１１は、平面視して円板形状のガラスエポキシ製で、５
個のウェーハ保持孔１１ａがプレート軸線回り（円周方
向）に７２度ごと穿設されている。キャリアプレート１
１の厚さ（６００μｍ）は、シリコンウェーハＷ（７３
０μｍ）よりも若干薄い。

【００２５】上定盤１２の下面には、ウェーハ裏面を梨
地面に研磨する硬質の発泡ウレタンフォームパッド１４
が展張されている。また、下定盤１３の上面には、ウェ
ーハ表面を鏡面化するための不織布にウレタン樹脂を含
浸・硬化させた軟質の不織布パッド１５が展張されてい
る。硬質発泡ウレタンフォームパッド１４（ロデール社
製ＭＨＳ１５Ａ）の硬度は８５゜（Ａｓｋｅｒ硬度
計）、密度は０．５３ｇ／ｃｍ³、圧縮率は３．０％、
その厚さは１０００μｍである。一方、軟質不織布パッ
ド１５（ロデール社製Ｓｕｂａ６００）の硬度は８０゜
（Ａｓｋｅｒ）、圧縮率は３．５％、圧縮弾性率は７
５．０％であって、厚さは１２７０μｍとなっている。

【００２６】上定盤１２は、上方に延びた回転軸１２ａ
を介して、上側回転モータ１６により水平面内で回転駆
動される。また、この上定盤１２は軸線方向へ進退させ
る昇降装置１８により垂直方向に昇降させられる。この
昇降装置１８は、シリコンウェーハＷをキャリアプレー
ト１１に給排する際などに使用される。なお、上定盤１
２および下定盤１３のシリコンウェーハＷの表裏両面に
対する押圧は、上定盤１２および下定盤１３に組み込ま
れた図示しないエアバック方式などの加圧手段によって
行われる。下定盤１３は、その出力軸１７ａを介して、
下側回転モータ１７により水平面内で回転させられる。
このキャリアプレート１１は、そのプレート自体が自転
しないように、キャリア円運動機構１９によって、その
プレート面と平行な面（水平面）内で円運動する。次
に、図１，図２，図４および図５を参照して、このキャ
リア円運動機構１９を詳細に説明する。

【００２７】これらの図に示すように、キャリア円運動
機構１９は、キャリアプレート１１を外方から保持する
環状のキャリアホルダ２０を有している。両部材１１，
２０は、連結構造２１を介して連結されている。連結構
造２１とは、キャリアプレート１１を、そのキャリアプ
レート１１が自転せず、しかもキャリアプレート１１の
熱膨張時の伸びを吸収できるようにキャリアホルダ２０
に連結させる手段である。すなわち、連結構造２１は、
図５に示すように、キャリアホルダ２０の内周フランジ
２０ａにおいて、ホルダ周方向へ所定角度ごとに突設さ
れた多数本のピン２３と、キャリアプレート１１の外周
部に周方向へ所定ピッチで形成された多数個の長孔形状
のピン孔１１ｂとを有している。

【００２８】各ピン孔１１ｂは、ピン２３を介して、キ
ャリアホルダ２０に連結されたキャリアプレート１１
が、その半径方向へ若干移動できるように、孔長さ方向
をプレート半径方向と合致させている。各ピン孔１１ｂ
にピン２３を遊挿し、キャリアプレート１１をキャリア
ホルダ２０に装着することで、両面研磨時のキャリアプ
レート１１の熱膨張による伸びが吸収される。なお、各
ピン２３の元部は、この部分の外周面に刻設された外ね
じを介して、上記内周フランジ２０ａに形成されたねじ
孔にねじ込まれている。また、各ピン２３の元部の外ね
じの直上部には、キャリアプレート１１が載置される内
周フランジ２３ａが周設されている。したがって、ピン
２３のねじ込み量を調整することで、内周フランジ２３
ａに載置されたキャリアプレート１１の高さ位置が調整
可能となる。

【００２９】このキャリアホルダ２０の外周部には、９
０度ごとに外方へ突出した４個の軸受部２０ｂが配設さ
れている。各軸受部２０ｂには、小径円板形状の偏心ア
ーム２４の上面の偏心位置に突設された偏心軸２４ａが
挿着されている。また、これら４個の偏心アーム２４の
各下面の中心部には、回転軸２４ｂが垂設されている。
各回転軸２４ｂは、環状の装置基体２５に９０度ごとに
合計４個配設された軸受部２５ａに、それぞれ先端部を
下方へ突出させた状態で挿着されている。各回転軸２４
ｂの下方に突出した先端部には、それぞれスプロケット
２６が固着されている。そして、各スプロケット２６に
は、一連にタイミングチェーン２７が水平状態で架け渡
されている。

【００３０】また、４本の回転軸２４ｂのうち、１本の
回転軸２４ｂはさらに長尺に形成され、その先端部がス
プロケット２６より下方に突出している。この部分に動
力伝達用のギヤ２８が固着されている。ギヤ２８は、例
えばギヤドモータなどの円運動用モータ２９の上方へ延
びる出力軸に固着された大径な駆動用のギヤ３０に噛合
されている。したがって、円運動用モータ２９の出力軸
を回転させると、その回転力は、ギヤ３０，２８および
長尺な回転軸２４ｂに固着されたスプロケット２６を介
してタイミングチェーン２７に伝達され、このタイミン
グチェーン２７が周転することで、他の３個のスプロケ
ット２６を介して、４個の偏心アーム２４が同期して回
転軸２４ｂを中心に水平面内で回転する。これにより、
それぞれの偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリア
ホルダ２０、ひいてはこのホルダ２０に保持されたキャ
リアプレート１１が、このプレート１１に平行な水平面
内で、自転をともなわない円運動を行う。すなわち、キ
ャリアプレート１１は上定盤１２および下定盤１３の軸
線ａから距離Ｌだけ偏心した状態を保って旋回する。こ
の距離Ｌは、偏心軸２４ａと回転軸２４ｂとの距離と同
じである。この自転をともなわない円運動により、キャ
リアプレート１１上の全ての点は、同じ大きさの小円の
軌跡を描く。

【００３１】次に、この両面研磨装置１０を用いたシリ
コンウェーハＷの研磨方法を説明する。まず、キャリア
プレート１１の各ウェーハ保持孔１１ａにそれぞれ旋回
自在にシリコンウェーハＷを挿入する。このとき、各ウ
ェーハ裏面は上向きとする。次いで、この状態のまま、
硬質発泡ウレタンフォームパッド１４を各ウェーハ裏面
に２００ｇ／ｃｍ²で押し付けるとともに、軟質不織布
パッド１５を各ウェーハ表面に２００ｇ／ｃｍ²で押し
付ける。その後、両パッド１４，１５をウェーハ表裏両
面に押し付けたまま、上定盤１２側から砥液を供給しな
がら、円運動用モータ２９によりタイミングチェーン２
７を周転させる。すると、各偏心アーム２４が水平面内
で同期回転し、各偏心軸２４ａに一括して連結されたキ
ャリアホルダ２０およびキャリアプレート１１が、この
プレート１１の表面に平行な水平面内で、自転をともな
わない円運動を２４ｒｐｍで行う。その結果、各シリコ
ンウェーハＷは、対応するウェーハ保持孔１１ａ内で水
平面内で旋回しながら、各表裏両面が研磨される。な
お、使用される砥液は、ｐＨ１０．６のアルカリ性エッ
チング液中に、平均粒度０．０５μｍのコロイダルシリ
カ（研磨砥粒）を分散させたものである。このとき、前
述したように上定盤１２の硬質発泡ウレタンフォームパ
ッド１４は、下定盤１３の軟質不織布パッド１５よりも
シリコンウェーハＷの沈み込み量が小さい。そのため、
ウェーハ裏面が梨地面で、ウェーハ表面が鏡面となっ
た、表裏両面の光沢度が異なる両面同時研磨を実現する
ことができる。

【００３２】次に、図１および図３を参照して、硬質発
泡ウレタンフォームパッド１４および軟質不織布パッド
１５をドレッシングするドレッシング治具５０を説明す
る。ドレッシング治具５０は、キャリアプレート１１に
代えて両面研磨装置１０に組み込まれ、上下２枚のパッ
ド１４，１５の研磨作用面をそれぞれ同時にドレッシン
グする。ドレッシング治具５０は合計４つで、キャリア
プレート１１Ａのプレート軸線回り（円周方向）に９０
度ごと穿設された４個のウェーハ保持孔１１ａにそれぞ
れ嵌め込まれて使用される。ドレッシング治具５０は、
厚さ１〜２ｃｍのポリ塩化ビニル製の円板である治具基
体５１を本体とする。治具基体５１の上面の全域には、
ビッカース硬度１６００程度の多数個の焼結体５２が、
その一部を治具基体５１の内部に埋め込んだ状態で固着
されている。焼結体５２は、セラミックス原料の一例で
ある９７％の高純度のアルミナを単独で焼結したもので
ある。その製法は、焼結炉内にこのセラミックス原料を
投入し、１６００℃で、５時間かけて焼結する。その
後、これを粉砕機に投入して粉砕し、それをプレス機に
より押し固めることで得られる。一方、治具基体５１の
下面の全域には、焼結体５２よりドレッシング量が小さ
なポリアミド系繊維製のブラシ毛５３が植設されてい
る。

【００３３】次に、この第１の実施例のドレッシング治
具５０の使用方法を説明する。図２，図３に示すよう
に、例えば長時間の硬質発泡ウレタンフォームパッド１
４および軟質不織布パッド１５の使用によってその布表
面に目詰まりが発生、または、磨耗により両パッド１
４，１５の平滑性が低下した場合には、研磨用のキャリ
アプレート１１をドレッシング用のキャリアプレート１
１Ａと交換する。次いで、上述した両面研磨時と同じ運
転を行うことで、上定盤１２と下定盤１３との間で、ド
レッシング治具５０が自転をともなわない円運動を行
う。これにより、両面研磨装置１０に組み込まれた材質
が異なる２枚のパッド１４，１５に対して、それぞれ適
量のドレッシングが施される。すなわち、焼結体５２を
硬質発泡ウレタンフォームパッド１４の研磨作用面に２
００ｇ／ｃｍ²で押し付けるとともに、ブラシ毛５３を
軟質不織布パッド１５の研磨作用面に２００ｇ／ｃｍ²
で押し付ける。

【００３４】その後、これらの焼結体５２およびブラシ
毛５３を対応する硬質発泡ウレタンフォームパッド１４
または軟質不織布パッド１５に押し付けたまま、円運動
用モータ２９によりタイミングチェーン２７を周転させ
る。すると、各偏心アーム２４が水平面内で同期回転
し、各偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリアホル
ダ２０およびキャリアプレート１１Ａが、このプレート
１１Ａの表面に平行な水平面内で、自転をともなわない
円運動を２４ｒｐｍで行う。これにより、両パッド１
４，１５の各研磨作用面がそれぞれ適量分だけドレッシ
ングされる。すなわち、焼結体５２により硬質発泡ウレ
タンフォームパッド１４が大きなドレッシング量で毛羽
だたされ、ブラシ毛５３により軟質不織布パッド１５が
小さなドレッシング量で毛羽だたされる。

【００３５】このように、治具基体５１の一方の面に配
されたドレッシング体５２，５３のドレッシング量を、
パッド１４，１５に応じて異ならせたので、通常の両面
研磨の運転時と同様のドレッシングを行うだけで、材質
が異なる２枚のパッド１４，１５に対して、それぞれ適
量のドレッシングを施すことができる。また、この第１
の実施例では、上定盤１２および下定盤１３の間でドレ
ッシング治具５０を保持し、この状態を維持したまま、
ドレッシング治具５０を自転をともなわない円運動をさ
せてドレッシングするので、ドレッシング治具５０上の
すべての点がまったく同じ運動を行う。これは、一種の
揺動運動ともいえる。すなわち、揺動運動の軌跡が円に
なる。このようなドレッシング治具５０の運動により、
各パッド１４，１５の研磨作用面の略全域にわたって均
一にドレッシングを行うことができる。

【００３６】また、焼結体５２として、結合材を使用し
ないセラミックスの単体を焼結したものを採用してい
る。これにより、メタル製の結合材でダイヤモンド砥粒
を固着していたドレッシング治具の問題点であった、こ
の布表面へのメタル汚染およびダイヤモンド砥粒の付着
が起きない。その結果、ドレッシングによる再生処理後
の両パッド１４，１５を用いたウェーハ研磨時におい
て、このメタル粒子を原因としたシリコンウェーハＷの
金属汚染を解消することができる。また研磨時に、布表
面に付着したダイヤモンド砥粒を原因としたシリコンウ
ェーハＷの表面の損傷を解消することができる。しか
も、このセラミックス単体の焼結体５２は比較的磨耗が
小さい。これにより、焼結体５２の耐久性、ひいてはド
レッシング治具５０の耐久性が高まる。さらに、このよ
うに焼結体５２がセラミックス製であるので、ウェーハ
研磨時に布表面に付着したアルカリ性の砥液に対する耐
薬品性も高まる。その結果、ドレッシング治具５０の表
面性状の維持が図れる。また、この第１の実施例では、
焼結体５２として、９７％の高純度のアルミナを焼き固
めたものを採用している。よって、比較的安価で、しか
も砥液に対する耐薬品性がさらに高まる。なお、治具基
体５１と焼結体５２とをセラミックスで一体成形するこ
ともよい。

【００３７】次に、図６および図７に基づき、この発明
の第２の実施例に係る両面研磨装置用研磨布のドレッシ
ング方法およびこれに用いられるドレッシング治具を説
明する。第２実施例では、ドレッシング治具を遊星歯車
式の両面研磨装置に適用する。図６は、この発明の第２
の実施例に係る両面研磨装置用研磨布のドレッシング治
具の斜視図である。図７は、この発明の第２の実施例に
係る両面研磨装置用研磨布のドレッシング治具の使用状
態を示す断面図である。

【００３８】図６および図７に示すように、第２の実施
例が適用される両面研磨装置６０は、互いに平行に設け
られた上定盤１２および下定盤１３と、両定盤１２，１
３間に介在されて、軸線回りに回転自在に設けられた小
径な太陽ギヤ６１と、この軸線と同じ軸線を中心にして
回転自在に設けられた大径なインターナルギヤ６２と、
図示しない計４枚の小径な円板形状のキャリアプレート
６７とを備えている。上定盤１２の下面には、硬質発泡
ウレタンフォームパッド１４が展張され、下定盤１３の
上面には、軟質不織布パッド１５が展張されている。各
キャリアプレート６７には、４つのウェーハ保持孔６７
ａが形成されている。しかも、キャリアプレート６７の
外縁部には、太陽ギヤ６１およびインターナルギヤ６２
に噛合される外ギヤ６７ｂが形成されている。両面研磨
装置６０によるシリコンウェーハＷの研磨方法を説明す
る。上定盤１２と下定盤１３との間で、砥液を供給しな
がらキャリアプレート６７を自転および公転させ、各キ
ャリアプレート６７のウェーハ保持孔６７ａに保持され
た４枚のシリコンウェーハＷの表裏両面を、対応する硬
質発泡ウレタンフォームパッド１４または軟質不織布パ
ッド１５に押圧しながら一括して機械的化学的研磨す
る。このとき、太陽ギヤ６１とインターナルギヤ６２と
は、互いに反対向きに回転されている。

【００３９】次に、第２の実施例のドレッシング治具５
０Ａを説明する。ドレッシング治具５０Ａは、平面視し
て上定盤１２と略同じ大きさの環体で、内縁部に太陽ギ
ヤ６１に噛合される内ギヤ５４が形成され、外縁部にイ
ンターナルギヤ６２に噛合される外ギヤ５５が形成され
ている。ドレッシング治具５０Ａは、その上面全域に焼
結体５２が形成されるとともに、その下面全域にブラシ
毛５３が植設されている。次に、第２の実施例のドレッ
シング治具５０Ａによるドレッシング方法を説明する。
まず、上定盤１２と下定盤１３との間から４枚のキャリ
アプレート６７を取り外し、これに代えてドレッシング
治具５０Ａを装着する。その後、太陽ギヤ６１とインタ
ーナルギヤ６２とを同じ方向に回転させ、ドレッシング
治具５０Ａを太陽ギヤ６１を中心にして回転させる。こ
の際、上定盤１２および下定盤１３は、所定方向に回転
させてもよいし、回転させなくてもよい。その他の構
成、作用および効果は、第１の実施例から推測できる範
囲であるので説明を省略する。

【００４０】

【発明の効果】この請求項１および請求項５の発明によ
れば、治具基体の一方の面に配されたドレッシング体に
よる研磨布のドレッシング量と、残りの他方の面に配さ
れたドレッシング体による研磨布のドレッシング量とを
異ならせたので、上定盤と下定盤との間にドレッシング
治具を配置してドレッシングを行うだけで、材質が異な
る２枚の研磨布に対して、それぞれ適量のドレッシング
を施すことができる。

【００４１】特に、請求項２の発明によれば、上定盤お
よび下定盤の間でドレッシング治具を保持し、そのまま
の状態で、ドレッシング治具を自転をともなわない円運
動をさせてドレッシングするので、各研磨布の研磨作用
面の略全域にわたって均一にドレッシングを行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係る両面研磨装置用
研磨布のドレッシング治具の使用状態を示す斜視図であ
る。

【図２】この発明の第１の実施例に係る両面研磨装置用
研磨布のドレッシング治具の使用状態を示す断面図であ
る。

【図３】この発明の第１の実施例に係る両面研磨装置用
研磨布のドレッシング治具の使用状態を示す断面図であ
る。

【図４】この発明の第１の実施例に係るドレッシング治
具の概略平面図である。

【図５】この発明の第１の実施例に係るドレッシング治
具に運動力を伝達する運動力伝達部分の要部拡大断面図
である。

【図６】この発明の第２の実施例に係る両面研磨装置用
研磨布のドレッシング治具の斜視図である。

【図７】この発明の第２の実施例に係る両面研磨装置用
研磨布のドレッシング治具の使用状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０両面研磨装置、１１，１１Ａ，６７キャリアプレート、１１ａ，６７ａウェーハ保持孔、１２上定盤、１３下定盤、１４硬質発泡ウレタンフォームパッド（研磨布）、１５軟質不織布パッド（研磨布）、５０，５０Ａドレッシング治具、５１治具基体、５２焼結体（ドレッシング体）、５３ブラシ毛（ドレッシング体）、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

フロントページの続きＦターム(参考） 3C047 BB16 EE02 EE11 EE18 3C058 AA07 AA19 CB03 CB08 DA06 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリアプレートに形成されたウェーハ
保持孔内に半導体ウェーハを保持し、研磨砥粒を含む砥
液をこの半導体ウェーハに供給しながら、研磨布がそれ
ぞれ展張された上定盤および下定盤の間で、前記キャリ
アプレートの表面と平行な面内でこのキャリアプレート
を運動させて、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に
研磨する両面研磨装置の各研磨布の研磨作用面を、ドレ
ッシング治具の治具基体の表裏両面に固着された各ドレ
ッシング体により同時にドレッシングする両面研磨装置
用研磨布のドレッシング方法であって、いずれか一方のドレッシング体による研磨布のドレッシ
ング量と、残りの他方のドレッシング体による研磨布の
ドレッシング量とを異ならせた両面研磨装置用研磨布の
ドレッシング方法。
【請求項２】前記キャリアプレートの運動が、該キャ
リアプレートの自転を伴わない円運動である請求項１に
記載の両面研磨装置用研磨布のドレッシング方法。
【請求項３】前記ドレッシング体のうちのいずれか一
方が、残りの他方のドレッシング体とは異なる材質を有
する請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置用研
磨布のドレッシング方法。
【請求項４】いずれか一方のドレッシング体が合成樹
脂製のブラシで、残りの他方のドレッシング体がセラミ
ックス原料を焼き固めて作製した焼結体である請求項１
〜請求項３のうち、いずれか１項に記載の両面研磨装置
用研磨布のドレッシング方法。
【請求項５】キャリアプレートに形成されたウェーハ
保持孔内に半導体ウェーハを保持し、研磨砥粒を含む砥
液をこの半導体ウェーハに供給しながら、研磨布がそれ
ぞれ展張された上定盤および下定盤の間で、前記キャリ
アプレートの表面と平行な面内でこのキャリアプレート
を運動させて、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に
研磨する両面研磨装置の各研磨布の研磨作用面を、治具
基体の表裏両面に固着された各ドレッシング体により同
時にドレッシングする両面研磨装置用研磨布のドレッシ
ング治具であって、いずれか一方のドレッシング体と、残りの他方のドレッ
シング体とを、前記研磨布のドレッシング量が異なる材
質によりそれぞれ作製した両面研磨装置用研磨布のドレ
ッシング治具。
【請求項６】いずれか一方のドレッシング体が合成樹
脂製のブラシで、残りの他方のドレッシング体がセラミ
ックス原料を焼き固めて作製した焼結体である請求項５
に記載の両面研磨装置用研磨布のドレッシング治具。