JP2004098187A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨対象のワークが大径化し且つ研磨布が硬くなっても、ワークの被研磨面の研磨速度を可及的に維持でき、研磨が終了したときのリンスの効果も充分に奏し得る研磨装置を提供する。
【解決手段】該研磨布１８の研磨面に、その中心部から周縁部方向に螺旋状に延びる溝部が形成された研磨布１８と、ワーク２４に研磨を施す際には、研磨布１８の中央部近傍に供給された研磨液が研磨布１８内に滞留するように、前記溝部内の研磨液が研磨布１８の中央方向に移動する方向に定盤１６を回転し、研磨が施されたワーク２４の被研磨面をリンス液でリンスする際には、研磨布１８内に滞留している研磨液が研磨布１８の中央部近傍に供給されたリンス液に置換されるように、前記リンス液及び研磨液が研磨布１８の周縁方向に移動する方向に定盤１６を回転する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨定盤に関し、更に詳細には回転する定盤に貼付されて研磨液が供給された研磨布の研磨面に、回転可能に設けられたヘッド部で押圧されて研磨が施されたワークの被研磨面を、リンス液でリンスする研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用ウェーハ等のワークの被研磨面に研磨を施す際には、図４に示す研磨装置が用いられる。図４に示す研磨装置は、基台１００上にスラストベアリング１０２を介して定盤受け１０４が回転可能に載置されている。この定盤受け１０４には、研磨布１０８が一面側に貼付された定盤１０６が載置され、モータ等の駆動装置（図示せず）の回転力が回転軸１１０を介して伝達される。
この様に、回転可能に設けられた定盤１０６の一面側に貼付された研磨布１０８の研磨面には、研磨布１０８に対して接離動可能に設けられたヘッド部１１２に保持されたワーク１１４の被研磨面が押し付けられて研磨が施される。かかる研磨の際には、研磨液供給配管１１６から研磨液が供給された研磨布１０８の研磨面に、保持したワーク１１４の被研磨面を押し付けたヘッド部１１２は、定盤１０６の回転に伴なって連れ回りされる。
【０００３】
ところで、ワーク１１４の研磨方法には、研磨液に配合された研磨砥粒による機械的研磨と、研磨液に配合されたエッチング成分による化学的研磨とを併有する化学的機械的研磨方法（ＣＭＰ法と称することがある）がある。
かかるＣＭＰ法では、ワーク１１４の被研磨面の研磨が終了しても、ワーク１１４の被研磨面下の存在する研磨液中のエッチング成分によって研磨が進行し、ワーク１１４の被研磨面が過剰に研磨されることがある。
このため、ワーク１１４の研磨が終了した際に、リンス液供給配管１１８からリンス液としての純水を研磨布１０８に供給し、ワーク１１４の被研磨面下の研磨液を速やかに純水に置換するリンスを施すことがなされている。
かかるＣＭＰ法で用いる研磨布１０８としては、下記に示す特許文献１に示されているように、硬質の研磨布が用いられている。
【特許文献１】
特開平１１−９０８０９号公報（第２頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す研磨装置の様に、ワーク１１４の被研磨面の研磨が終了した際に、リンス供給配管１１８から純水をリンス液として研磨布１０８に供給することにより、ワーク１１４の被研磨面下の研磨液を迅速に純水に置換でき、ワーク１１４の被研磨面の過剰研磨を防止できる。
しかし、近年、ワーク１１４が大径化してきており、ワーク１１４の被研磨面で押圧されて形成された凹状の窪みの内壁面と接触し易いワーク１１４の周縁部が、その中央部近傍に比較して過剰に研磨され易くなってきている。このため、このワーク１１４の周縁部の過剰研磨を防止すべく、ワーク１１４の被研磨面で押圧されて形成される凹状の窪みを可及的に少なくし得る硬質の研磨布１０８が採用されつつある。
この様に、硬質の研磨布１０８によれば、ワーク１１４の被研磨面を研磨布１０８の研磨面に押圧したとき、研磨布１０８へのワーク１１４の沈込量が少なく、ワーク１１４の被研磨面で押圧されて形成される凹状の窪みを可及的に少なくでき、ワーク１１４の周縁部の過剰研磨を防止できるからである。
【０００５】
しかしながら、ワーク１１４が大径化し且つ研磨布１０８が硬くなると、ワーク１１４の被研磨面の研磨速度が低下し、研磨終了したときのリンスの効果も不充分となり易いことが判明した。
そこで、本発明の課題は、研磨対象のワークが大径化し且つ研磨布が硬くなっても、ワークの被研磨面の研磨速度を可及的に維持でき、研磨が終了したときのリンスの効果も充分に奏し得る研磨装置を提供することある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、中心部から周縁方向に延びる螺旋状の溝部を形成した研磨布を貼付した定盤の回転方向によっては、ワークが大径化し且つ研磨布が硬くなっても、ワークの被研磨面の研磨速度を可及的に維持できること、及び研磨が終了した際に、ワークの被研磨面を研磨するときの定盤の回転方向と反対方向に回転してリンスを施すことによって、リンスの効果も充分に奏し得ることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、回転する定盤に貼付されて研磨液が供給された研磨布の研磨面に、回転可能に設けられたヘッド部で押圧されて研磨が施されたウェーハ等のワークの被研磨面を、リンス液でリンスする研磨装置において、該定盤に貼付され、前記ワークの被研磨面を研磨する研磨布の研磨面に、その中心部から周縁方向に弧状に延びる複数本の溝部又は螺旋状に延びる溝部が形成された研磨布と、前記ワークに研磨を施す際には、研磨液供給手段によって研磨布の中央部近傍に供給された研磨液が研磨布内に滞留するように、前記溝部内の研磨液が研磨布の中央方向に移動する方向に定盤を回転し、研磨が施された前記ワークの被研磨面をリンス液でリンスする際には、前記研磨布内に滞留している研磨液がリンス液供給手段により研磨布の中央部近傍に供給されたリンス液に置換されるように、前記リンス液及び研磨液が研磨布の周縁方向に移動する方向に定盤を回転する定盤駆動手段とを具備することを特徴とする研磨装置にある。
かかる本発明において、研磨液供給手段を、ワークの被研磨面にエッチングを施すエッチング液が含有されている研磨液を研磨布に供給する研磨液供給手段とすることにより、ＣＭＰ法による研磨をワークの被研磨面に施すことができる。また、リンス液供給手段を、純水をリンス液として研磨布に供給するリンス供給手段とすることにより、ワークの被研磨面下の研磨液を純水で置換できる。
【０００８】
本発明に係る研磨装置によれば、ワークの被研磨面に研磨を施す際には、研磨布に形成された溝部を通して研磨液が研磨布の中央方向に移動する方向に定盤を回転するため、研磨布内に滞留する研磨液量を増加でき、ワークの被研磨面下にも充分な研磨液を滞留できる。このため、ワークが大径化し且つ研磨布が硬くなっても、ワークの被研磨面の研磨速度を可及的に維持できる。
また、研磨が終了した際には、研磨布内のリンス液及び研磨液が研磨布の周縁方向に移動する方向に定盤を回転するため、研磨布内に滞留していた研磨液はリンス液に迅速に置換でき、ワークの被研磨面下の研磨液も迅速にリンス液に置換できる。このため、ワークが大径化し且つ研磨布が硬くなっても、研磨が終了したときのリンスの効果を充分に奏することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る研磨装置の一例を図１に示す。図１に示す研磨装置は、基台１０上にスラストベアリング１２を介して定盤受け１４が回転可能に載置されている。この定盤受け１４には、研磨布１８が一面側に貼付された定盤１６が載置され、モータ等の駆動装置Ｍの回転力が回転軸２０を介して伝達される。
この様に、回転可能に設けられた定盤１６の一面側に貼付された研磨布１８の研磨面には、研磨布１８に対して接離動可能に設けられたヘッド部２２に保持されたワーク２４の被研磨面が押し付けられて研磨が施される。かかる研磨の際には、タンク等から送液ポンプを経由して送液された研磨液が研磨液供給配管２６から中央部近傍に供給された研磨布１８の研磨面に、保持されたワーク２４の被研磨面が押し付けられたヘッド部２２は、定盤１６の回転に伴なって連れ回りされる。
尚、ヘッド部２２は、強制的に所定方向に回転してもよい。
【００１０】
更に、図１に示す研磨装置には、研磨終了後に、研磨布１８に滞留する研磨液と置換されるリンス液としての純水を、研磨布１８の中央部近傍に供給するリンス液供給配管２８が設けられている。かかるリンス液供給配管２８には、純水がタンク等から送液ポンプを経由して送液される。
また、図１に示す研磨装置で用いる研磨布１８の研磨面には、図２に示す様に、その中心部から周縁方向に螺旋状に延びる溝部３０が形成されている。この螺旋状の溝部３０は、隣接する溝部３０との間隔を１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
かかる研磨布１８が載置されている定盤１６を回転駆動する駆動装置Ｍは、定盤１６の回転方向を矢印Ａの方向或いは矢印Ａと反対方向の矢印Ｂの方向に回動できるように、正逆方向に回転可能である。
【００１１】
図１に示す研磨装置を用いてワーク２４に研磨を施す際には、ヘッド部２２のワーク保持面に接着して保持したワーク２４の被研磨面を、定盤１６の一面側に貼付された研磨布１８の研磨面に押し付ける。この際に、定盤１６の回転方向を図２に示す矢印Ａ方向とした。かかる定盤１６の回転方向は、研磨布１８に形成された螺旋状の溝部３０の旋回方向と同方向である。この定盤１６の回転は、ワーク２４を介してヘッド部２２に伝達され、ヘッド部２２も矢印Ａ方向に回転する。
【００１２】
定盤１６を矢印Ａ方向に回転すると、研磨布１８の中央部近傍に研磨液供給配管２６から供給された研磨液は、研磨布１８内に滞留され易くなる。その理由は、以下のように推察される。
つまり、研磨布１８の中央部近傍に研磨液供給配管２６から供給された研磨液のうち、研磨布１８の平坦面（螺旋状の溝部３０以外の部分）の研磨液は、研磨布１８の回転に伴なって生ずる遠心力によって研磨布１８の周縁方向に移動し、螺旋状の溝部３０に入り込む。
螺旋状の溝部３０に入り込んだ研磨液は、螺旋状の溝部３０に案内されて研磨布１８の中央方向に移動する。研磨布１８の回転に伴なって生ずる空気の粘性力等が、研磨液を研磨布１８の周縁方向へ移動させようとする遠心力よりも大きくなったことによるものと考えられる。
溝部３０を通して研磨布１８の中央方向に研磨液が移動し、研磨布１８の中央部近傍には、研磨液供給配管２６から研磨液が供給されるため、研磨布１８の中央部近傍に形成された溝部３０からは研磨液が溢れ出る。溢れ出た研磨液は、遠心力によって研磨布１８の周縁方向に移動し、再度、溝部３０に入り込み溝部３０を通して研磨布１８の中央方向に移動する。その際に、研磨布１８に対する研磨液自身の浸透力及びヘッド部２に因って回転するワーク２４の研磨布１８に対する押圧力によって、研磨液が入り込んだ研磨布１８の溝部３０を押し潰す等により、研磨液は研磨布１８内に滞留する。
この様にして研磨布１８の中央部近傍に供給された研磨液は、研磨布１８の周縁部近傍との間を循環し、研磨布１８内に滞留する研磨液量を増加できる。
このため、ヘッド部２２で押圧されたワーク２４の被研磨面は、研磨布１８内に滞留する研磨液と充分に接触でき、研磨速度を向上できる。特に、研磨液として、ワークの被研磨面にエッチングを施すエッチング成分を含有する研磨液を用いたＣＭＰ法による研磨をワークの被研磨面に施す場合には、ワークの被研磨面が研磨液に充分に接触でき、研磨速度の一層の向上を図ることができる。
【００１３】
かかるワーク２４の研磨が終了した際には、ワーク２４に研磨を施す定盤１６の回転方向と逆方向である矢印Ｂ（図２）の方向に定盤１６を回転する。この矢印Ｂ方向の定盤１６の回転方向は、研磨布１８に形成された螺旋状の溝部３０の旋回方向と逆方向である。この様に、研磨布１８を溝部３０の旋回方向と逆方向に回転すると、研磨布１８内に滞留していた研磨液は、遠心力によって研磨布１８の周縁方向に移動し、研磨布１８から排出される。溝部３０内の研磨液も、同様に、溝部３０に沿って研磨布１８の周縁方向に移動し、研磨布１８から排出される。
更に、定盤１６の矢印Ｂ方向への回転変更に伴ない、リンス液としての純水をリンス液供給配管２８から研磨布１８の中央部近傍に供給する。研磨布１８の中央部近傍に供給された純水は、遠心力によって研磨布１８の周縁方向に移動する。このため、研磨液が排出された研磨布１８をリンス液としての純水に迅速に置換でき、ワーク２４の被研磨面を純水でリンスできる。
したがって、図１及び図２に示す研磨装置では、ワーク２４の被研磨面の研磨が終了したとき、迅速に研磨布１８内の研磨液を純水に置換でき、ワーク２４の被研磨面を過剰に研磨を施す事態を防止できる。特に、ワークの被研磨面にエッチングを施すエッチング成分が含有されている研磨液を用い、ＣＭＰ法による研磨をワークの被研磨面に施す場合には、ワーク２４の被研磨面を過剰に研磨を施し易いため、図１及び図２に示す研磨装置は有効である。
【００１４】
これまで説明してきた研磨布１８には、一本の螺旋状の溝部３０が形成されていたが、二本以上の螺旋状の溝部３０を形成してもよい。
また、研磨布１８には、図３に示す様に、その中心部から周縁方向に弧状に延びる複数本の溝部３２，３２・・を形成してもよい。
この図３に示す研磨布１８が貼付された定盤１６を、研磨布１８に形成した溝部３２の湾曲部の湾曲方向に対して反対方向（図３に示す矢印Ｃ方向）に回転する場合は、ワーク２４の被研磨面に研磨を施す場合であって、研磨布１８の中央部近傍に供給された研磨液を、研磨布１８の中央部近傍と周縁部近傍との間で循環し、ワーク２４の被研磨面に研磨液を充分に接触させる。これによってワーク２４の被研磨面の研磨速度向上を図ることができる。
一方、図３に示す研磨布１８が貼付された定盤１６を、研磨布１８に形成した溝部３２の湾曲部の湾曲方向（図３に示す矢印Ｄ方向）に回転する場合は、ワーク２４の被研磨面に研磨を終了した場合であって、研磨布１８内に滞留する研磨液を排出すると共に、研磨布１８の中央部近傍に供給されたリンス液としての純水を周縁方向に移動し、研磨布１８内を純水に置換する。これによって研磨終了したワーク２４の被研磨面のリンスを迅速に施すことができ、ワーク２４の被研磨面の過剰研磨を防止できる。
また、図１に示す研磨装置では、研磨液供給配管２６とリンス液供給配管２８を別個にもうけているが、一本の供給配管で研磨液とリンス液との供給を兼務させてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に係る研磨装置によれば、研磨対象のワークが大径化し且つ研磨布が硬くなっても、ワークの被研磨面の研磨速度を可及的に維持でき、研磨が終了したときのリンスの効果も充分に奏し得る。その結果、研磨対象のワークの大径化に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置の一例を説明する部分概略断面図である。
【図２】図１に用いる研磨布の正面図である。
【図３】研磨布の他の例を説明する正面図である。
【図４】従来の研磨装置を説明する部分概略断面図である。
【符号の説明】
１６　定盤
１８　研磨布
２２　ヘッド部
２４　ワーク
２６　研磨液供給配管（研磨液供給手段）
２８　リンス液供給配管（リンス液供給手段）
３０、３２　溝部
Ｍ　駆動装置（定盤駆動手段）

Claims (3)

1. 回転する定盤に貼付されて研磨液が供給された研磨布の研磨面に、回転可能に設けられたヘッド部で押圧されて研磨が施されたウェーハ等のワークの被研磨面を、リンス液でリンスする研磨装置において、
   該定盤に貼付され、前記ワークの被研磨面を研磨する研磨布の研磨面に、その中心部から周縁方向に弧状に延びる複数本の溝部又は螺旋状に延びる溝部が形成された研磨布と、
   前記ワークに研磨を施す際には、研磨液供給手段によって研磨布の中央部近傍に供給された研磨液が研磨布内に滞留するように、前記溝部内の研磨液が研磨布の中央方向に移動する方向に定盤を回転し、研磨が施された前記ワークの被研磨面をリンス液でリンスする際には、前記研磨布内に滞留している研磨液がリンス液供給手段により研磨布の中央部近傍に供給されたリンス液に置換されるように、前記リンス液及び研磨液が研磨布の周縁方向に移動する方向に定盤を回転する定盤駆動手段とを具備することを特徴とする研磨装置。
2. 研磨液供給手段が、ワークの被研磨面にエッチングを施すエッチング液が含有されている研磨液を研磨布に供給する研磨液供給手段である請求項１記載の研磨装置。
3. リンス液供給手段が、純水をリンス液として研磨布に供給するリンス液供給手段である請求項１又は請求項２記載の研磨装置。

Images