JP2008110449A - 研磨クロス修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドレスプレート外周縁のみの摩耗発生と、このドレスプレートから研磨クロスへの摩耗転写による最外周部の段差発生を防止する。
【解決手段】 ドレスプレート３の回転軌跡を、少なくともその接触外周部３ｃが研磨クロス２の外周端よりも径方向外側に突出するように配置することにより、ドレスプレート３の接触外周部３ｃが研磨クロス２の最外周部２ａを越えて研磨定盤１の径方向外側へ突出しながら回転移動するため、該ドレスプレート３の押圧で研磨クロス２が撓み変形しても、その最外周部を含め研磨クロス２全体が均一にドレッシングされ、ドレスプレート３の外周縁だけでなく接触面全体が均一に摩耗して、外周縁のみが丸くならない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハなどのワークをラッピングやポリッシングなど研磨する研磨装置に用いられる研磨クロス修正装置、詳しくはワークをラッピングやポリッシングする研磨クロス（研磨布）が、研磨スラリーなどで目詰まりした際に、その切削性能を改善するためにドレッシング（目立て）する研磨クロス修正装置に関する。
更に詳しくは、研磨定盤に支持される研磨クロスとドレスプレートとの相対的な回転移動により、研磨クロスをドレッシングする研磨クロス修正装置に関する。

従来、この種の研磨クロス修正装置として、研磨定盤に敷設されるディスク状の研磨クロスに対し、その接触面が中央に凹部を形成したドーナッツ形のドレスプレートを押し付け、研磨クロスが張られた研磨定盤を回転させて、その回転力によりドレスプレートを回転すると同時に、該研磨クロスの中央部から外周部へドレスプレートを移動させることにより、研磨クロスの表面を押圧しながら切り込んで修正するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２３７９４８号公報（第２−４頁、図３）

しかし乍ら、このような従来の研磨クロス修正装置では、ドレスプレートが研磨クロスの外周部まで移動するだけでそれ以上は移動しないため、該ドレスプレートの押圧で研磨クロスが撓み変形して、その中央側よりも外周部の方がドレスプレートとの面圧が高くなるから、この研磨クロスの外周部においてドレスプレートの接触面外周縁が食い込み、それにより該ドレスプレートの外周縁の研磨量が他の接触面よりも多くなって丸くなる傾向がある。
このような外周縁が丸くなったドレスプレートで研磨クロスをドレッシングすると、この外周縁の丸みが研磨クロスに転写されて、研磨クロスの最外周部に、その他の部分よりも突出する段差ができ、この研磨クロスでウエハなどのワークを研磨すると、該研磨クロスの最外周部の段差と接触するワークの外周部に極圧がかかるために、所謂「外周ダレ」が生じて、ワークの平坦度が損なわれるという問題がある。
また、ドレスプレートの接触面の中央に凹部が形成することで、研磨クロスに対する単位面積当たりの荷重を増加させて押し付け効果の向上を図ると、研磨クロスへのドレスプレート外周縁の食い込み量が多くなって、更にドレスプレート外周縁の研磨量が多くなって丸くなり易いという問題もある。

本発明のうち請求項１記載の発明は、ドレスプレート外周縁のみの摩耗発生と、このドレスプレートから研磨クロスへの摩耗転写による最外周部の段差発生を防止することを目的としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、研磨クロスの平坦性を更に高めることを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、ドレスプレートの回転軌跡を、少なくともその接触外周部が研磨クロスの外周端よりも径方向外側に突出するように配置したことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記ドレスプレートの接触外周部を、径方向の幅寸法が細いリング状に形成して、研磨クロスとの接触面積を小さくした構成を加えたことを特徴とする。

本発明のうち請求項１記載の発明は、ドレスプレートの回転軌跡を、少なくともその接触外周部が研磨クロスの外周端よりも径方向外側に突出するように配置することにより、ドレスプレートの接触外周部が研磨クロスの最外周部を越えて研磨定盤の径方向外側へ突出しながら回転移動するため、該ドレスプレートの押圧で研磨クロスが撓み変形しても、その最外周部を含め研磨クロス全体が均一にドレッシングされ、ドレスプレート３の外周縁だけでなく接触面全体が均一に摩耗して、外周縁のみが丸くならない。
従って、ドレスプレート外周縁のみの摩耗発生と、このドレスプレートから研磨クロスへの摩耗転写による最外周部の段差発生を防止することができる。
その結果、ドレスプレートが研磨クロスの外周部まで移動するだけでそれ以上は移動しない従来のものに比べ、ウエハなどワークの外周ダレを防止して平坦度が得られる。

請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、ドレスプレートの接触外周部を、径方向の幅寸法が細いリング状に形成して、研磨クロスとの接触面積を小さくすることにより、リング状の接触外周部の径方向幅寸法を細くするほど、研磨クロスに対する単位面積当たりの荷重が増加して押し付け効果が向上する。
従って、研磨クロスの平坦性を更に高めることができる。
その結果、ワークの平坦性をより高めることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の研磨クロス修正装置Ａは、図１（ａ）（ｂ）に示す如く、後述する研磨装置Ｂの研磨定盤１に敷設される研磨クロス２に対してドレスプレート３の接触面３ａを押し付け、この研磨定盤１をその中心軸（図示せず）回りに一定速度で回転駆動させると共に、ドレスプレート３をその外周面３ｂが支持ローラー４に当接するように保持しながら回転駆動させ、これら研磨定盤１及びドレスプレート３の相対的な回転移動により、該ドレスプレート３の接触面で研磨クロス２のドレッシング（目立て）している。

研磨装置Ｂは、図２に示す如く従来周知構造のものであり、研磨定盤１の研磨クロス２に対し、ウエハなどのワークＷが貼着などして着脱自在に支持された保持プレートＢ１を、該ワークＷが研磨クロス２と接触するように載置し、この保持プレートＢ１をトップリングなどの押圧手段（図示せず）又は自重で保持し荷重を均等に加えながら回転させると共に、研磨スラリーを供給することで、これら研磨定盤１及び保持プレートＢ１の相対的な回転移動により、該ワークＷの接触面を研磨クロス２でラッピングやポリッシングしている。

上記ドレスプレート３は、例えばセラミックス又はパイレックス（登録商標）ガラスなどの硬質材料で上記保持プレートＢ１よりも直径が大きいディスク状に形成され、この保持プレートＢ１に代えて該ドレスプレート３をその外周面３ｂが支持ローラー４に当接するように載置することにより、少なくともその接触外周部３ｃが研磨クロス２の外周端よりも研磨定盤１の径方向外側に突出するように配置している。

更に、ドレスプレート３の接触面３ａには、中央に凹部３ｄを凹設して、その接触外周部３ｃをリング状に形成し、該接触外周部３ｃの径方向の幅寸法を細くして、前記研磨クロス２との接触面積を小さくすることにより、研磨クロス２に対する単位面積当たりの荷重を増加して押し付け効果を向上させることが好ましい。

次に、斯かる研磨クロス修正装置Ａの使用方法及びその作用効果について説明する。
先ず、研磨装置Ｂの作動で多数のワークＷをラッピングやポリッシングし、それにより研磨クロス２が研磨スラリーなどで目詰まりした時には、保持プレートＢ１に代えてドレスプレート３を載置し、トップリングなどの押圧手段又は自重で保持し荷重を均等に加えながら回転させ、研磨定盤１との相対的な回転移動により、該ドレスプレート３の接触面３ａを研磨クロス２に押し付ける。

それにより、該ドレスプレート３の接触外周部３ｃが研磨クロス２の最外周部２ａを越えて研磨定盤１の径方向外側へ突出しながら回転移動するため、該ドレスプレート３の押圧で研磨クロス２に撓み変形が発生してもそれに関係なく、その最外周部２ａを含め研磨クロス２全体が均一にドレッシング（目立て）される。

しかし、図３に示すような前記保持プレートＢ１と略同径のドレスプレート３′を研磨クロス２′の外周部２ｂ′まで移動するだけでそれ以上は移動しない従来の研磨クロス修正装置では、このドレスプレート３′の押圧で研磨クロス２′が撓み変形すると、その中央側よりも外周部２ｂ′の方がドレスプレート３′との面圧が高くなるため、該研磨クロス２′の外周部２ｂ′においてドレスプレート３′の外周縁３ｅ′が食い込み、それにより該ドレスプレート３′の外周縁３ｅ′の研磨量が他の接触面よりも多くなって丸くなる。

このような外周縁３ｅ′が丸くなったドレスプレート３′で研磨クロス２′をドレッシングすると、この外周縁３ｅ′の丸みが研磨クロス２′に転写されて、研磨クロス２′の最外周部に、その他の部分よりも突出する段差２ｅ′ができてしまう。
また、ドレスプレート３′の接触面の中央に凹部３ｄ′を形成することで、研磨クロス２′に対する単位面積当たりの荷重を増加させると、研磨クロス２′へのドレスプレート３′の外周縁３ｅ′の食い込み量が多くなって、更にドレスプレート３′の外周縁３ｅ′の研磨量が多くなって短時間で丸くなる。

その後、図４に示す如く、このドレッシングされた研磨クロス２′を使用して、ウエハなどのワークＷを研磨すると、該研磨クロス２′の最外周部の段差２ｅ′と接触するワークＷの外周縁Ｗ１に極圧がかかるために、所謂「外周ダレ」が生じて、ワークＷの平坦度が損なわれてしまう。

これに対し、本発明の研磨クロス修正装置Ａは、上述したようにドレスプレート３の押圧で研磨クロス２に撓み変形が発生しても、その最外周部２ａを含め全体が均一にドレッシングされるため、ドレスプレート３の外周縁３ｅのみが摩耗して丸くなることはない。

それにより、ドレスプレート３から研磨クロス２への摩耗転写による最外周部２ａの段差の発生と、それに伴うワークＷの外周ダレを防止でき、ワークＷの平坦度が損なわれることなく、ラッピングやポリッシングを行える。

更に、ドレスプレート３の接触外周部３ｃを、径方向の幅寸法が細いリング状に形成して、研磨クロス２との接触面積を小さくすれば、リング状の接触外周部３ａの径方向幅寸法が細くなるほど、研磨クロス２に対する単位面積当たりの荷重が増加して押し付け効果が向上するため、研磨クロス２の平坦性を更に高めることができ、それにより、ドレスプレート３の外周縁３ｅの丸み発生と、ドレスプレート３から研磨クロス２への摩耗転写による最外周部２ａの段差の発生と、それに伴うワークＷの外周ダレをより防止できるという利点がある。

従って、ドレスプレート３の接触外周部３ｃのリング幅、研磨定盤１及び研磨クロス２の最外周部２ａからドレスプレート３の接触外周部３ｃが突出した量、ドレスプレート３と研磨定盤１及び研磨クロス２との相対回転速度、これらの面圧を適宜設定することにより、研磨クロス２の全面に亘ってその平坦度を制御、維持できる。

そして、このようなドレスプレート３と、従来のドレスプレート３′を使って、上述した研磨装置ＢによりワークＷとしてウエハのラッピング又はポリッシングを行い、これらドレスプレート３，３′の使用時間（ライフ：秒）と、それによりウエハＷに発生した外周ダレ度（μｍ）との関係について計測した結果を図５に示す。

その結果、従来のドレスプレート３′を使用した場合には、その使用時間が経過するに従って、ウエハＷに発生した外周ダレ度が大きくなるが、本発明のドレスプレート３を使用した場合には、その使用時間が6000秒を経過するまで、ウエハＷに発生した外周ダレ度に変化がなく、データは取れなかったものの、その傾向は継続すると推測される。

それにより、本発明の研磨クロス修正装置Ａは、ドレスプレート３から研磨クロス２への摩耗転写による最外周部２ａの段差の発生と、それに伴うウエハＷの外周ダレを確実に防止できたことが判る。

尚、実験では、ワークＷとしてウエハのラッピング又はポリッシングを行ったが、これに限定されず、ウエハ以外のラッピング又はポリッシングを行っても良く、このような場合でも上述した実験と同様な結果が得られると推測される。
更に前示実施例では、ドレスプレート３の外周面３ｂを支持ローラー４に当接しながら回転駆動させたが、これに限定されず、その他の方法でドレスプレート３の回転軌跡を、少なくともその接触外周部３ｃが研磨クロス２の外周端よりも径方向外側に突出するように回転駆動させても良い。

本発明の研磨クロス修正装置の一実施例を示し、（ａ）が部分的な平面図であり、（ｂ）が同縦断側面図である。 研磨装置の部分的な縦断側面図である。 従来の研磨クロス修正装置の一例を示す部分的な縦断側面図である。 従来の研磨クロス修正装置でドレッシングした研磨クロスでワークを研磨した状態を示す部分的な縦断側面図である。 本発明の研磨クロス修正装置と従来の研磨クロス修正装置を使った実験結果を示すグラフである。

符号の説明

Ａ 研磨クロス修正装置 Ｂ 研磨装置
Ｂ１ 保持プレート Ｗ ワーク
１ 研磨定盤 ２ 研磨クロス
２ａ 最外周部 ３ ドレスプレート
３ａ 接触面 ３ｂ 外周面
３ｃ 接触外周部 ３ｄ 凹部
３ｅ 外周縁 ４ 支持ローラー

Claims (2)

1. 研磨定盤（１）に支持される研磨クロス（２）とドレスプレート（３）との相対的な回転移動により、研磨クロス（２）をドレッシングする研磨クロス修正装置において、
   前記ドレスプレート（３）の回転軌跡を、少なくともその接触外周部（３ｃ）が研磨クロス（２）の外周端よりも径方向外側に突出するように配置したことを特徴とする研磨クロス修正装置。
2. 前記ドレスプレート（３）の接触外周部（３ｃ）を、径方向の幅寸法が細いリング状に形成して、研磨クロス（２）との接触面積を小さくした請求項１記載の研磨クロス修正装置。

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