JP2003334754A

JP2003334754A - パッドレス研磨装置及び方法

Info

Publication number: JP2003334754A
Application number: JP2002141168A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Yokoi; 紀昭横井; Mitsuru Saito; 満斎藤; Yasuyuki Yokota; 靖之横田
Original assignee: Nihon Micro Coating Co Ltd
Current assignee: Nihon Micro Coating Co Ltd
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】定盤の表面の検査や定盤の交換を行う必要がな
く、研磨対象物の表面を再現性よく均一に研磨できる装
置及び方法を提供することである。【解決手段】テープ２０を表面平坦な定盤１１の表面上
に送り出し、このテープ２０の表面に研磨液を供給し、
この上に保持具１８に保持した研磨対象物Wの表面を押
し付け、ヘッド１０を回転させる。研磨対象物Wを保持
した保持具１８を回転させ得る。テープ２０は定盤１１
の表面上に適宜に送り出される。研磨液として、分散液
中に弾性粒子３１と研磨粒子３２を分散した研磨スラリ
ー３０、又は弾性粒子４２の表面に研磨粒子４３を複数
固定した複合粒子４１を分散した研磨スラリー４０が使
用される。テープ２０の表面に、弾性粒子３１又は複合
粒子４１を保持する凹部２１、２２を有する。凹部２
１、２２の深さは、弾性粒子３１、４２の平均粒径の１
／５倍〜２倍の範囲にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属、ガラス、セ
ラミックス、サファイア、プラスチックス等の材料から
なる研磨対象物の表面を研磨する装置及び方法に関し、
特に、半導体ウエハ、半導体デバイスウエハ、磁気ハー
ドディスク基板、液晶パネル用のガラス基板など、表面
に高い平滑性と平坦性が要求される研磨対象物の表面を
パッドレス研磨するのに適した装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】テレ
ビ、ビデオカメラ、コンピュータなどの電子機器には、
機能の制御や情報の記憶、表示などのため、半導体デバ
イス、磁気ハードディスク、液晶パネルなどが部品とし
て使用されている。

【０００３】このような部品は、各種部品に用いられる
基板の表面に研磨を施した後、多層配線工程や被膜工程
など、各種部品の製造工程で要求される様々な工程、さ
らに検査工程を経て、半導体デバイス、磁気ハードディ
スク、液晶パネルなどとして製品化されている。

【０００４】そして、基板の表面に施される配線や被膜
などの製造段階で要求される一連の工程は、設計段階で
予定される部品性能や機能を発揮させるため、ナノメー
トル単位の精度で行わなければならず、このため、各工
程には高い精度が要求されており、研磨工程において
も、基板の表面を平滑で平坦に研磨することが要求され
ている。

【０００５】＜パッド研磨＞このような研磨対象物の
表面の研磨は、スウェードシート、織布シート、不織布
シート又は発泡体シートからなる研磨パッドを使用する
パッド研磨により行われている。

【０００６】パッド研磨は、表面に研磨パッドを張り付
けた定盤を回転し、この研磨パッドの表面に、研磨粒子
を含有した研磨スラリーを供給し、この上に、研磨対象
物の表面を押し付けて行う、という一般に広く利用され
ている研磨技術である（例えば、特開２０００−２３９
６５１公報を参照）。

【０００７】しかし、研磨パッドとして使用される織布
シートには織り目があり、また、不織布シートには表面
上の糸の密度に斑があるため、研磨対象物の表面が局所
的に粗くなったり、うねりが生じ、研磨対象物の表面を
均一に研磨できない。

【０００８】また、発泡体シートでは、発泡体シート中
の気泡空隙の分布が不均一であるため、研磨対象物の表
面に作用するシートの弾力性が局所的に変化し、上記の
織布、不織布シートと同様、基板の表面が局所的に粗く
なったり、うねりが生じ、研磨対象物の表面を均一に研
磨できない。

【０００９】発泡体シートでは、さらに、長期間使用す
ると、表面の気泡空隙が研磨クズにより目詰まりし、研
磨対象物の表面が局所的に粗くなったり、うねりが生
じ、研磨対象物の表面を均一に研磨できなくなる。この
ため、定期的に、発泡体シートの表面部分をダイヤモン
ド砥石などで削除するコンディショニングと称する作業
が行われているが、コンディショニング時にダイヤモン
ド砥石から脱落したダイヤモンド粒子が研磨対象物の表
面に作用し、研磨対象物の表面にスクラッチを形成して
しまう。

【００１０】また、パッド研磨では、研磨パッドの張り
換えに時間と手間を要する。

【００１１】＜パッドレス研磨＞このため、近年、研
磨パッドを使用せずに、弾性粒子と研磨粒子とを分散し
た研磨スラリーを定盤の表面に“直接”供給し、この上
に研磨対象物の表面を押し付け、定盤と研磨対象物とを
相対的に移動させて研磨対象物の表面の研磨を行う研磨
技術が開発された（表題「パッドレス研磨の試み」、２
０００年度研磨粒子加工学会予稿集、第４８〜４８頁、
平成１２年９月１２〜１４日学会発表、東京大学生産技
術研究所、盧毅申、谷泰弘、柳原聖、共著を参照）。こ
の研磨技術は、研磨パッドを不要としたことから、「パ
ッドレス研磨」又は「パッドレスポリッシング」と呼ば
れる。パッドレス研磨では、研磨中、研磨粒子が弾性粒
子の表面に仮付着され、この研磨粒子が研磨対象物の表
面に弾力的に作用するので、研磨パッドが不要となり、
研磨パッドの張り換えやコンディショニングなどの作業
がなくなり、研磨作業にかかる能率が飛躍的に向上し
た。

【００１２】このパッドレス研磨では、上記したパッド
研磨に使用される表面平坦な金属製の定盤を使用する
と、定盤の表面に供給した研磨スラリー中の弾性粒子が
定盤の表面と研磨対象物の表面との間に均一に安定して
保持され難く、また定盤の表面が、研磨対象物の表面と
同様、研磨スラリー中の研磨粒子により研磨され、定盤
の表面にうねりが生じ、研磨対象物の表面を均一に研磨
できない。

【００１３】このため、定盤を長時間使用できず、定盤
の交換を短時間で行わなければならなかった。

【００１４】そこで、研磨スラリー中の弾性粒子を定盤
の表面と研磨対象物の表面との間に安定して保持させる
とともに、研磨スラリーによる定盤の表面の研磨を防止
するために、表面に粗面加工を施したセラミック層を定
盤の表面部分に形成することが提案され（特願２００１
−２０８７１８、出願人は本件出願人と同一である）、
この定盤が、パッドレス研磨に使用されている。

【００１５】しかし、このようなパッドレス研磨では、
研磨スラリー中の弾性粒子を定盤の表面と研磨対象物の
表面との間に安定して保持できるようになったが、依
然、定盤の表面が、研磨対象物の表面と同様、研磨スラ
リー中の研磨粒子により研磨され、定盤の表面にうねり
が生じ、研磨対象物の表面を均一に研磨できず、定盤の
表面の状態を定期的に検査し、この検査結果によって、
定盤の交換を行わなければならず、定盤の検査や交換に
時間とコストがかかる、という問題がある。

【００１６】このため、パッドレス研磨の分野におい
て、定盤の表面の検査や定盤の交換を行う必要がなく、
研磨対象物の表面を再現性よく均一に研磨できる新規な
研磨技術の開発が技術的な課題となっている。

【００１７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、したがって、本発明の目的は、定盤の
表面の検査や定盤の交換を行う必要がなく、研磨対象物
の表面を再現性よく均一に研磨できる新規なパッドレス
研磨装置及び方法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のパッドレス研磨装置は、平坦な表面を有する定盤
と、研磨テープを定盤の表面上に送り出すテープ送出部
と、定盤の表面上に送り出された研磨テープを巻き取る
テープ巻取部とから構成されるヘッドを有する。このヘ
ッドは、モータなどの手段により回転される。研磨テー
プは、定盤の表面上に適宜に送り出すことができる。

【００１９】本発明のパッドレス研磨装置は、研磨対象
物を保持し、定盤の表面上に送り出された研磨テープの
表面に研磨対象物の表面を押し付けるための保持具と、
定盤の表面上の研磨テープの表面に研磨液を供給するた
めのノズルとを有する。この保持具は、モータなどの手
段により回転され得る。

【００２０】研磨対象物の表面の研磨は、上記本発明の
パッドレス研磨装置を使用して行われ、研磨テープを定
盤の表面上に送り出し、この研磨テープの表面に、ノズ
ルを通じて研磨液を供給し、保持具に保持した研磨対象
物の表面を押し付け、ヘッドを回転させることによって
行われる。ここで、研磨対象物を保持した保持具を回転
させてもよい。

【００２１】研磨対象物の表面を化学的機械的に研磨す
るため、研磨液は、研磨対象物の表面と化学的に反応す
る薬液を含み得る。

【００２２】本発明に従った研磨対象物の表面の研磨
は、上記本発明のパッドレス研磨装置を使用して行われ
る。

【００２３】本発明のパッドレス研磨の第一の態様で
は、研磨液として、平均粒径１μｍ〜１００μｍの弾性
粒子と、この弾性粒子よりも小さい第一の研磨粒子とを
分散液中に分散した第一の研磨スラリーが使用される。
第一の研磨粒子の平均粒径は、弾性粒子の平均粒径の１
／５００倍〜１／１０倍の範囲にある。また、研磨テー
プとして、表面に弾性粒子を保持する凹部を有するテー
プが使用される。この凹部の深さは、弾性粒子の平均粒
径の１／５倍以上の範囲、好適に１／５倍〜２倍の範囲
にある。

【００２４】本発明のパッドレス研磨の第二の態様で
は、研磨液として、平均粒径１μｍ〜１００μｍの弾性
粒子の表面に、弾性粒子よりも小さい第一の研磨粒子を
複数固定した複合粒子を、分散液中に分散した第二の研
磨スラリーが使用される。この第二の研磨スラリーは、
弾性粒子よりも小さい第二の研磨粒子をさらに含んでも
よく、複合粒子と第二の研磨粒子は、分散液中に分散さ
れる。この第二の研磨粒子の平均粒径は、弾性粒子の平
均粒径の１／５００倍〜１／１０倍の範囲にある。研磨
テープとして、表面に複合粒子を保持する凹部を有する
テープが使用される。この凹部の深さは、弾性粒子の平
均粒径の１／５倍以上の範囲、好適に１／５倍〜２倍の
範囲にある。

【００２５】これら本発明のパッドレス研磨の第一及び
第二の態様では、表面に弾性粒子又は複合粒子を保持す
る凹部を有するテープとして、ポリエステル、ポリエチ
レンテレフタレートなどの合成樹脂からなるテープが使
用される。上記の深さの凹部は、サンドブラストなどの
研磨工具を使用してテープの表面を研磨し、テープの表
面に形成してもよいし、レーザー、バイトなどを使用し
て、テープの表面に、直線形状、曲線形状又はこれら形
状を組み合わせた形状の模様を描くように形成されても
よい。

【００２６】また、表面に弾性粒子又は複合粒子を保持
する凹部を有するテープとして、ポリエステル、ポリエ
チレンテレフタレートなどの合成樹脂からなるベーステ
ープの表面に、ポリエステル、ポリウレタンなどからな
る樹脂バインダーで、弾性粒子の平均粒径の１／２倍〜
５倍の範囲の平均粒径の粒子を固定した層を形成したテ
ープが使用され得る。

【００２７】本発明に従うと、定盤の表面上に送り出さ
れた研磨テープの表面に弾性粒子又は複合粒子が保持さ
れるので、ヘッドの回転に起因した遠心力により、弾性
粒子又は複合粒子が研磨テープの表面上を容易に移動す
ることがなく、研磨スラリーが、研磨テープの表面と研
磨対象物の表面との間に安定して均一に分布される。ま
た、研磨テープが定盤の表面上に適宜に送り出されるの
で、定盤や研磨テープの表面の状態を検査する必要がな
く、また定盤の交換を行う必要もない。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、半導体ウ
エハ、半導体デバイスウエハ、磁気ハードディスク基
板、液晶パネル用のガラス基板など、表面に高い平滑性
と平坦性が要求される研磨対象物の表面をパッドレス研
磨するのに適したパッドレス研磨装置及び方法である。

【００２９】＜パッドレス研磨装置＞本発明のパッド
レス研磨装置は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、
平坦な表面を有する定盤１１と、表面に凹部を有する研
磨テープ２０を定盤１１の表面上に送り出すテープ送出
部１５と、定盤１１の表面上に送り出された研磨テープ
２０を巻き取るテープ巻取部１４とから構成されるヘッ
ド１０を有する。

【００３０】定盤１１は、柱１２を介して、支持台１３
上に固定される。テープ送出部１４及びテープ巻取部１
５は、それぞれ、ローラ１６、１７から構成される。こ
れらローラ１６、１７は、定盤１１の下方の支持台１３
上に固定される。ローラ１６には、使用前の研磨テープ
２０が巻き付けられている。ローラ１７は、モータ（図
示せず）に連結され、このモータを駆動することによ
り、ローラ１７を回転させ、ローラ１６から研磨テープ
２０を送り出し、この研磨テープ２０を定盤１１の表面
上を矢印Ｔの方向に移動させた後、この使用済みの研磨
テープ２０がローラ１７に巻き取られる。研磨テープ２
０は、連続的又は間欠的に、定盤１１の表面上に送り出
され、ローラ１７に巻き取らせることができる。また、
研磨テープ２０は、研磨後の研磨テープ２０の表面の状
態に応じて、適宜に、定盤１１の表面上に送り出され、
ローラ１７に巻き取られる。このように、研磨テープ２
０が定盤１１の表面上に適宜に送り出されるので、定盤
１１や研磨テープ２０の表面の状態を検査する必要がな
く、また定盤１１の交換を行う必要もない。

【００３１】ヘッド１０は、モータ、ベルト（図示せ
ず）などの手段５０により、回転軸Ａに関して矢印Ｒの
方向に回転される。

【００３２】図示のように、本発明のパッドレス研磨装
置は、研磨対象物Wを保持し、定盤１１の表面上に送り
出された研磨テープ２０の表面に研磨対象物Wの表面を
押し付けるための保持具１８をさらに有する。保持具１
８は、その下方に、研磨対象物Wを保持する平坦な表面
を有する。保持具１８は、この平坦な表面に研磨対象物
Wをワックス、水で濡らした吸着パッドなどで貼り付け
て保持し得る。また、保持具１８は、その下方の平坦な
表面に、外部の真空ポンプ（図示せず）に連通する通気
孔を有し、この真空ポンプを駆動することにより、保持
具１８の下方の平坦な表面に研磨対象物Wを吸着して保
持し得る。

【００３３】保持具１８は、モータ、ベルト（図示せ
ず）などの手段６０により、矢印ｒの方向に回転され
る。

【００３４】研磨液は、定盤１１の表面上の研磨テープ
２０の表面にノズル１９を通じて供給される。

【００３５】＜パッドレス研磨方法＞研磨対象物Wの
表面の研磨は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すパッドレス
研磨装置を使用して行われ、研磨テープ２０を定盤１１
の表面上に送り出し、この研磨テープ２０の表面にノズ
ル１９を通じて研磨液を供給し、この上に、保持具１８
に保持した研磨対象物Wの表面を押し付け、ヘッド１０
を矢印Rの方向に回転させることによって行われる。こ
こで、研磨対象物Wを保持した保持具１８を矢印ｒの方
向に回転させてもよい。ヘッド１０の回転数は、１０ｒ
ｐｍ〜１０００ｒｐｍ、好適に３０ｒｐｍ〜１００ｒｐ
ｍの範囲にあり、保持具１８の回転数は、１０ｒｐｍ〜
１０００ｒｐｍ、好適に３０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの範
囲にあり、研磨液の供給量は、１ｍｌ／分〜１００ｍｌ
／分、好適に５ｍｌ／分〜５０ｍｌ／分の範囲にある。
研磨テープ２０は、研磨後の研磨テープ２０の表面の状
態に応じて、適宜に、定盤１１の表面上に送り出すこと
ができる。

【００３６】研磨対象物Wの表面を化学的機械的に研磨
するため、研磨液は、研磨対象物Wの表面と化学的に反
応する薬液を含み得る。

【００３７】このような薬液は、研磨対象物Wの表面を
構成する材料に従って適宜に選定できる。例えば、研磨
対象物Wの表面を構成する材料が二酸化珪素である場
合、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド、フッ酸、フッ化物などが使用される。研
磨対象物Wの表面がタングステンである場合、硝酸鉄、
ヨウ素酸カリウムなどが使用される。研磨対象物Wの表
面が銅である場合、グリシン、キナルジン酸、過酸化水
素、ベンゾトリアゾールなどが使用される。

【００３８】＜第一の態様＞本発明のパッドレス研磨
の第一の態様では、研磨液として、図２（ａ）に示すよ
うな第一の研磨スラリー３０が使用される。

【００３９】第一の研磨スラリー３０は、分散液３３中
に、平均粒径１μｍ〜１００μｍの弾性粒子３１と、こ
の弾性粒子３１よりも小さい第一の研磨粒子３２とを分
散したものである。

【００４０】弾性粒子３１として、ポリウレタン系、ポ
リアミド系、ポリオレフィン系、ポリイミド系、ポリエ
ステル系又はポリアクリル系の樹脂からなる球状のポリ
マー粒子から選択される一種又は二種以上の、平均粒径
１μｍ〜１００μｍの範囲にある粒子が使用される。球
状のポリマー粒子として、ウレタン、ナイロン、ポリオ
レフィン、ポリイミド、ポリエステル、アクリル等から
なる弾性を有する粒子から選択される一種又は二種以上
の、上記の平均粒径の粒子が使用される。

【００４１】第一の研磨粒子３２として、シリカ、アル
ミナ、ダイヤモンド、酸化セリウムなどからなる粒子か
ら選択される一種又は二種以上の粒子が使用される。第
一の研磨粒子３２の平均粒径は、弾性粒子３１の平均粒
径の１／５００〜１／１０の範囲にある。弾性粒子３１
と、第一の研磨粒子３２との重量比は、１：１００以下
の範囲にある。

【００４２】分散液３３として、水、又はグリコール
類、アルコール類などを含有する水ベースの水溶液が使
用される。

【００４３】第一の研磨スラリー３０は、分散液３３中
に第一の研磨粒子３２を分散し、これに弾性粒子３１を
加え、攪拌することによって製造される。化学的機械的
研磨を行うため、研磨対象物Wの表面と化学的に反応す
る上記の薬液を添加してもよい。

【００４４】研磨テープ２０として、表面に弾性粒子３
１を保持する凹部２１を有するテープ２０（図１
（ａ））が使用される。この凹部２１の深さは、弾性粒
子３１の平均粒径の１／５倍以上の範囲、好適に１／５
倍〜２倍の範囲にある。

【００４５】このように表面に弾性粒子３１を保持する
凹部２１を有するテープ２０として、ポリエステル、ポ
リエチレンテレフタレートなどの合成樹脂からなるテー
プが使用され得る。

【００４６】このテープ２０の表面の凹部２１は、サン
ドブラストなどの研磨工具でテープ２０の表面を研磨
し、テープ２０の表面に形成してもよいし、レーザー、
バイトなどを使用して、テープ２０の表面に、直線形
状、曲線形状又はこれら形状を組み合わせた形状の模様
を描くように形成されてもよい。

【００４７】また、表面に弾性粒子３１を保持する凹部
２１を有するテープ２０として、ポリエステル、ポリエ
チレンテレフタレートなどの合成樹脂からなるベーステ
ープの表面に、ポリエステル、ポリウレタンなどからな
る樹脂バインダーで、弾性粒子３１の平均粒径の１／２
倍〜５倍の範囲の平均粒径の粒子を固定した層を形成し
たテープ２０が使用され得る。この粒子として、シリ
カ、アルミナ、ダイヤモンド又は酸化セリウムからなる
粒子から選択される一種又は二種以上の粒子が使用され
得る。また、この粒子として、ポリウレタン系、ポリア
ミド系、ポリオレフィン系、ポリイミド系、ポリエステ
ル系又はポリアクリル系の樹脂からなる球状のポリマー
粒子から選択される一種又は二種以上の粒子、又はガラ
スビーズが使用され得る。球状のポリマー粒子として、
ウレタン、ナイロン、ポリオレフィン、ポリイミド、ポ
リエステル、アクリル等からなる弾性を有する粒子から
選択される一種又は二種以上の粒子が使用され得る。

【００４８】ここで、一般に、上述したようにしてテー
プ２０の表面に凹部２１を形成すると、図２（ａ）に示
すように、深い凹部２２が局所的に形成される。しか
し、このように深い凹部２２であっても、この凹部２２
内に複数個の弾性粒子３１が取り込まれ、これらが積み
重なることにより、弾性粒子３１がテープ２０の表面に
保持される。

【００４９】第一の態様によると、図２（ａ）に示すよ
うに、研磨中、弾性粒子３１は、研磨テープ２０の表面
の凹部２１、２２に保持され、分散液３３中に浮遊して
いる第一の研磨粒子３２が、弾性粒子３１の表面に仮付
着し、弾性粒子３１の表面に仮付着した第一の研磨粒子
３２が、保持具１８に保持された研磨対象物Wの表面に
弾力的に作用する。また、弾性粒子３１は、研磨テープ
２０の凹部２１、２２に保持されるので、ヘッド（図１
の符号１０）の回転に起因した遠心力により、弾性粒子
３１が研磨テープ２０の表面上を容易に移動することが
なく、第一の研磨スラリー３０が、研磨テープ２０の表
面と研磨対象物Wの表面との間に安定して均一に分布さ
れ、したがって、研磨対象物Wの表面は、均一に研磨さ
れる。

【００５０】＜第二の態様＞本発明のパッドレス研磨
の第二の態様では、研磨液として、図２（ｂ）に示すよ
うな第二の研磨スラリー４０が使用される。

【００５１】第二の研磨スラリー４０は、分散液４５中
に、平均粒径１μｍ〜１００μｍの弾性粒子４２の表面
に、弾性粒子４２よりも小さい第一の研磨粒子４３を複
数固定した複合粒子４１を分散したものである。

【００５２】第二の研磨スラリー４０に使用される複合
粒子４１は、図３（ａ）に示すように、ゾル中に分散し
た弾性粒子４２の表面にゲル膜（金属酸化物の膜）４４
を形成し、このゲル膜４４を介して、弾性粒子４２の表
面に第一の研磨粒子４３を複数固定することによって製
造される。また、図３（ｂ）に示すように、ゾル中に分
散した第一の研磨粒子４３の表面にゲル膜（金属酸化物
の膜）４４を形成し、このゲル膜４４を介して、弾性粒
子４２の表面に第一の研磨粒子４３を複数固定すること
によって製造される（特願２０００−３１２６６３を参
照）。このようにして複合粒子を製造する技術を「ゾル
ゲル法」という。

【００５３】さらに、図３（ｃ）に示す複合粒子４１
は、弾性粒子４２と第一の研磨粒子４３との混合粒子を
攪拌し、この攪拌の際に、この混合粒子に機械的な衝撃
を与えることによって第一の研磨粒子４３を弾性粒子４
２の表面に複数固定させることによって製造され得る
（特願２０００−３２９６４８を参照）。

【００５４】弾性粒子４２として、上記の弾性粒子３１
と同様に、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリオレフ
ィン系、ポリイミド系、ポリエステル系又はポリアクリ
ル系の樹脂からなる球状のポリマー粒子から選択される
一種又は二種以上の粒子が使用される。球状のポリマー
粒子として、ウレタン、ナイロン、ポリオレフィン、ポ
リイミド、ポリエステル、アクリル等からなる弾性を有
する平均粒径１〜１００μｍの粒子から選択される一種
又は二種以上の粒子が使用される。

【００５５】弾性粒子４２の表面に複数固定される第一
の研磨粒子４３として、シリカ、アルミナ、ダイヤモン
ド、酸化セリウムなどからなる粒子から選択される一種
又は二種以上の粒子が使用される。第一の研磨粒子４３
の平均粒径は、弾性粒子４２の平均粒径の１／５００倍
〜１／１０倍の範囲にある。弾性粒子４２と第一の研磨
粒子４３との重量比は、１００：０．１〜１００：５０
の範囲にある。

【００５６】分散液４５として、上記の分散液３３と同
様に、水、又はグリコール類、アルコール類などを含有
する水ベースの水溶液が使用される。

【００５７】第二の研磨スラリー４０は、分散液４５中
に複合粒子４１を分散することによって製造される。化
学的機械的研磨を行うため、研磨対象物Wの表面と化学
的に反応する上記の薬液を添加してもよい。

【００５８】ここで、図２（ｂ）に示すように、第二の
研磨スラリー４０は、弾性粒子４２よりも小さい第二の
研磨粒子４６をさらに含んでもよく、複合粒子４１と第
二の研磨粒子４６が、分散液４５に分散される。

【００５９】第二の研磨粒子４６として、シリカ、アル
ミナ、ダイヤモンド、酸化セリウムなどからなる粒子か
ら選択される一種又は二種以上の粒子が使用される。第
二の研磨粒子４６の種類は、第一の研磨粒子４３と同一
の種類であってもよいし、また異なる種類であってもよ
い。第二の研磨粒子４６の平均粒径は、弾性粒子４２の
平均粒径の１／５００倍〜１／１０倍の範囲にあり、第
一の研磨粒子４３と同一の平均粒径であってもよいし、
また異なる平均粒径であってもよい。複合粒子４１と、
第二の研磨粒子４６との重量比は、１：１００以下の範
囲にある。

【００６０】研磨テープ２０として、表面に複合粒子４
１を保持する凹部２１を有するテープ２０（図２
（ｂ））が使用される。この凹部２１の深さは、弾性粒
子４２の平均粒径の１／５倍以上の範囲、好適に１／５
倍〜２倍の範囲にある。

【００６１】このように表面に複合粒子４１を保持する
凹部２１を有するテープ２０として、上記第一の態様で
使用されるテープ２０（図１（ａ））と同様に、ポリエ
ステル、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂か
らなるテープが使用され、このテープ２０の表面の凹部
２１は、サンドブラストなどの研磨工具で、テープ２０
の表面を研磨して、テープ２０の表面に形成してもよい
し、レーザー、バイトなどを使用して、テープ２０の表
面に、直線形状、曲線形状又はこれら形状を組み合わせ
た形状の模様を描くように形成されてもよい。

【００６２】また、表面に複合粒子４１を保持する凹部
２１を有するテープ２０として、上記第一の態様で使用
されるテープ２０（図１（ａ））と同様に、ポリエステ
ル、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂からな
るベーステープの表面に、ポリエステル、ポリウレタン
などからなる樹脂バインダーで、弾性粒子４２の平均粒
径の１／２倍〜５倍の範囲の平均粒径の粒子を固定した
層を形成したテープが使用され得る。この粒子として、
シリカ、アルミナ、ダイヤモンド又は酸化セリウムから
なる粒子から選択される一種又は二種以上の粒子が使用
され得る。また、この粒子として、ポリウレタン系、ポ
リアミド系、ポリオレフィン系、ポリイミド系、ポリエ
ステル系又はポリアクリル系の樹脂からなる球状のポリ
マー粒子から選択される一種又は二種以上の粒子、又は
ガラスビーズが使用され得る。球状のポリマー粒子とし
て、ウレタン、ナイロン、ポリオレフィン、ポリイミ
ド、ポリエステル、アクリル等からなる弾性を有する粒
子から選択される一種又は二種以上の粒子が使用され得
る。

【００６３】ここで、一般に、上述したようにしてテー
プ２０の表面に凹部２１を形成すると、図２（ｂ）に示
すように、深い凹部２２が局所的に形成される。しか
し、このように深い凹部２２であっても、この凹部２２
内に複数個の弾性粒子３１が取り込まれ、これらが積み
重なることにより、複合粒子４１がテープ２０の表面に
保持される。

【００６４】第二の態様によると、図２（ｂ）に示すよ
うに、研磨中、複合粒子４１は、研磨テープ２０の凹部
２１、２２に保持され、弾性粒子４２の表面の第一の研
磨粒子４３が、保持具１８に保持された研磨対象物Wの
表面に弾力的に作用する。また、分散液４５中に浮遊し
ている第二の研磨粒子４６が、複合粒子４１の表面に仮
付着し、複合粒子４１の表面に仮付着した第二の研磨粒
子４６が、保持具１８に保持された研磨対象物Wの表面
に弾力的に作用する。

【００６５】また、複合粒子４１は、研磨テープ２０の
凹部２１に保持されるので、ヘッド（図１の符号１０）
の回転に起因した遠心力により、複合粒子４１が研磨テ
ープ２０の表面上を容易に移動することがなく、第二の
研磨スラリー４０が、研磨テープ２０の表面と研磨対象
物Wの表面との間に安定して均一に分布され、したがっ
て、研磨対象物Wの表面は、均一に研磨される。

【００６６】＜実施例＞図１（ａ）及び（ｂ）に示す
装置を使用して、４インチシリコンウエハの表面のパッ
ドレス研磨を行った。研磨条件は、下記の表１に示すと
おりであった。シリコンウエハの研磨は、枚様式におこ
なわれ、研磨テープは、１枚のウエハを研磨するごとに
送り出され、各ウエハは、定盤の表面上に送り出された
新しい研磨テープの表面で行われた。

【表１】

【００６７】研磨スラリーの製造：実施例に使用した
研磨スラリーは、下記のようにして製造した。

【００６８】平均粒径５μｍの球状のナイロン粒子の表
面に、平均粒径３０ｎｍのシリカ粒子を固定した複合粒
子を製造した。この複合粒子は、株式会社奈良機械製作
所製のハイブリダイゼーションシステム（商品名）を使
用して製造され、平均粒径５μｍの球状のナイロン粒子
（１００重量部）と、平均粒径３０ｎｍのシリカ粒子
（５重量部）との混合粒子を攪拌し、この攪拌の際に、
この混合粒子に機械的な衝撃を与えることによってシリ
カ粒子をナイロン粒子の表面に複数固定させて製造し
た。

【００６９】次に、平均粒径３０ｎｍのシリカ粒子を分
散したコロイダルシリカ（商品名：スノーテックス３
０、日産化学工業株式会社）（１５重量％）を純水（８
３重量％）に分散させ、これに、上記の複合粒子（２重
量％）を加え、攪拌した。

【００７０】化学的機械的研磨を行うために、さらに水
酸化カリウムを添加し、実施例に使用する研磨スラリー
（ｐH１１）を製造した。

【００７１】研磨テープ：研磨テープとして、平均粒
径５μｍのアルミナ粒子をポリエステル系の樹脂バイン
ダーで固定した研磨層をポリエステルテープの表面に形
成したものを使用した。研磨テープの表面は、平均深さ
２．５μｍの凹部を有する。

【００７２】＜研磨結果＞各ウエハは、平均表面粗さ
約７Åの鏡面に研磨され、その表面にはスクラッチが見
られず、再現性よく均一に研磨された。

【００７３】

【発明の効果】本発明が以上のように構成されるので、
以下のような効果を奏する。

【００７４】定盤の表面上に送り出された研磨テープの
表面に弾性粒子又は複合粒子が保持されるので、ヘッド
の遠心力が、研磨テープの表面に供給された研磨スラリ
ーに作用しても、研磨スラリー中の弾性粒子又は複合粒
子が研磨テープの表面上を容易に移動することなく、研
磨対象物の表面と研磨テープの表面との間に安定して均
一に分布する。

【００７５】また、研磨テープが定盤の表面上に適宜に
送り出されるので、定盤や研磨テープの表面の状態を検
査する必要がなく、また定盤の交換を行う必要もない。

【００７６】弾性粒子の表面に仮付着した研磨粒子、又
は複合粒子の表面に固定した研磨粒子が、研磨対象物の
表面に弾力的に作用する。

【００７７】したがって、定盤の表面の検査や定盤の交
換を行う必要がなく、研磨対象物の表面を再現性よく均
一に研磨できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明のパッドレス研磨装置の
側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のパッドレス
研磨装置の平面図である。

【図２】図２（ａ）は、本発明のパッドレス研磨の第一
の態様に従って研磨対象物の表面を研磨しているところ
を示し、図２（ｂ）は、本発明のパッドレス研磨の第二
の態様に従って研磨対象物の表面を研磨しているところ
を示す。

【図３】図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、
複合粒子の一部破断図である。

【符号の説明】

１０・・・ヘッド１１・・・定盤１２・・・柱１３・・・支持台１４・・・テープ送出部１５・・・テープ巻取部１６、１７・・・ローラ１８・・・保持具１９・・・ノズル２０・・・研磨テープ２１、２２・・・凹部３０・・・第一の研磨スラリー３１・・・弾性粒子３２・・・第一の研磨粒子３３・・・分散液４０・・・第二の研磨スラリー４１・・・複合粒子４２・・・弾性粒子４３・・・第一の研磨粒子４４・・・ゲル膜４５・・・分散液４６・・・第二の研磨粒子Ｗ・・・基板Ｒ・・・ヘッド回転方向ｒ・・・保持具回転方向Ｔ・・・研磨テープ送出方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｄ６２２Ｆ (72)発明者横田靖之東京都昭島市武蔵野三丁目４番１号日本ミクロコーティング株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CA05 CA06 CB02 CB03 DA02 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平坦な表面を有する定盤、研磨テープを前
記定盤の表面上に送り出すテープ送出部、前記定盤の表
面上に送り出された前記研磨テープを巻き取るテープ巻
取部、から成るヘッド、研磨対象物を保持し、前記定盤の前記表面上に送り出さ
れた前記研磨テープの表面に前記研磨対象物の表面を押
し付けるための保持具、前記定盤の表面上の前記研磨テープの表面に研磨液を供
給するためのノズル、及び前記ヘッドを回転させるため
の手段、から成り、前記研磨液として、分散液中に、平均粒径１μｍ〜１０
０μｍの弾性粒子と、前記弾性粒子よりも小さい第一の
研磨粒子とを分散した研磨スラリーが使用され、前記研磨テープとして、表面に前記弾性粒子を保持する
凹部を有するテープが使用される、ところのパッドレス
研磨装置。
【請求項２】平坦な表面を有する定盤、研磨テープを前
記定盤の表面上に送り出すテープ送出部、前記定盤の表
面上に送り出された前記研磨テープを巻き取るテープ巻
取部、から成るヘッド、研磨対象物を保持し、前記定盤の前記表面上に送り出さ
れた前記研磨テープの表面に前記研磨対象物の表面を押
し付けるための保持具、前記定盤の表面上の前記研磨テープの表面に研磨液を供
給するためのノズル、及び前記ヘッドを回転させるため
の手段、から成り、前記研磨液として、分散液中に、平均粒径１μｍ〜１０
０μｍの前記弾性粒子の表面に前記弾性粒子よりも小さ
い第一の研磨粒子を複数固定した複合粒子を分散した研
磨スラリーが使用され、前記研磨テープとして、表面に前記複合粒子を保持する
凹部を有するテープが使用される、ところのパッドレス
研磨装置。
【請求項３】前記凹部の深さが、前記弾性粒子の平均粒
径の１／５倍〜２倍の範囲にある、請求項１又は２のパ
ッドレス研磨装置。
【請求項４】前記保持具を回転させるための手段、から
さらに成る請求項１又は２のパッドレス研磨装置。
【請求項５】前記研磨液が、前記研磨対象物の表面と化
学的に反応する薬液を含み、前記研磨対象物の表面が化
学的機械的に研磨される、ところの請求項１又は２のパ
ッドレス研磨装置。
【請求項６】前記研磨液が、前記弾性粒子よりも小さい
第二の研磨粒子をさらに含み、前記第二の研磨粒子が、
前記分散液中に分散される、ところの請求項２のパッド
レス研磨装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１のパッドレス研
磨装置を使用して研磨対象物の表面をパッドレス研磨す
る方法であって、前記研磨テープを前記定盤の表面上に送り出す工程、前記定盤の表面上の前記研磨テープの表面に前記研磨液
を供給する工程、前記保持具に前記研磨対象物を保持し、前記定盤の表面
上に送り出された前記研磨テープの表面に前記研磨対象
物の表面を押し付ける工程、及び前記ヘッドを回転させ
る工程、から成る方法。
【請求項８】前記保持具を回転させる工程からさらに成
る請求項７の方法。