JP2016022564A - 研磨パッドの溝形成装置および溝形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溝形成部材の移動制御を簡易な構成で行うことが可能であるとともに溝形成時間も大幅に短縮することができる研磨パッドの溝形成装置および溝形成方法を提供する。
【解決手段】溝形成装置は、円形の研磨パッド５の中心Ｏを通る直線Ｌを境として研磨パッド５の半円領域Ｒをカバーできる幅内に所定間隔で配設された複数の円形切削刃８と、これら円形切削刃８を保持して当該円形切削刃８を直線Ｌに平行に移動させることによって研磨パッド５の半円領域Ｒのパッド面に互いに平行な複数の液溝を形成するコラム６と、研磨パッド５をその中心Ｏ回りに９０度づつ回転させる定盤とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は研磨パッドの溝形成装置に関し、特に簡易な構造で短時間に研磨パッドの表面に液溝を形成することが可能な溝形成装置および溝形成方法に関するものである。

半導体基板やセラミック基板等を研磨する際に基板の研磨面に接触する研磨パッドのパッド面には、研磨液の供給、保持、排出を円滑に行うための液溝が形成される。液溝のパターンは用途に応じて複数種あるが、このうち格子パターンは代表的なものである。従来、格子状に液溝を形成するに際しては、位置決め固定した研磨パッドに対してバイト等の溝形成部材を、格子パターンを描くように三次元的に移動させて行っている。なお、特許文献１には、格子状の液溝を形成した研磨パッドの一例が示されている。

特開平７−２６３３８５

しかし、上記従来の溝形成工程は、溝形成具の移動制御が煩雑であるとともに溝形成に時間を要するという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、溝形成部材の移動制御を簡易な構成で行うことが可能であるとともに溝形成時間も大幅に短縮することができる研磨パッドの溝形成装置および溝形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明の研磨パッドの溝形成装置では、円形の研磨パッド（５）の中心（Ｏ）を通る直線（Ｌ）を境として研磨パッド（５）の半円領域（Ｒ）をカバーできる幅内に所定間隔で配設された複数の溝形成部材（８）と、これら溝形成部材（８）を保持して当該溝形成部材（８）を前記直線（Ｌ）に平行に移動させることによって前記研磨パッド（５）の半円領域（Ｒ）のパッド面に互いに平行な液溝（５１）を形成する移動駆動手段（６）と、前記研磨パッド（５）をその中心（Ｏ）回りに９０度づつ回転させる回転駆動手段（４）とを具備している。

本第１発明において、研磨パッドをその中心回りに９０度づつ回転させ、その都度、溝形成部材を上記直線に平行に移動させることによって、９０度毎の回転によって現れる各半円領域のパッド面に互いに平行な液溝を一度に複数形成することができる。そして、上記回転を四回繰り返すことによって、研磨パッドのパッド面全面に直交する格子状の液溝を簡易な構成で速やかに形成することができる。

本第２発明では、前記直線（Ｌ）に沿って所定間隔で複数の他の溝形成部材（９１）を設けるとともに、前記移動駆動手段（６）によって前記他の溝形成部材（９１）を前記直線に沿って所定間隔で移動させ、かつ前記他の溝形成部材の各移動位置にて前記回転駆動手段（４）によって前記研磨パッド（５）を３６０度回転させる。

本第２発明によれば、研磨パッドのパッド面全面に同心円状の液溝を簡易かつ迅速に形成することができる。

本第３発明研磨パッドの溝形成方法では、円形の研磨パッド（５）の中心（Ｏ）を通る直線（Ｌ）を境として研磨パッド（５）の半円領域（Ｒ）をカバーできる幅内に所定間隔で複数の溝形成部材（８）を配設し、研磨パッド（５）をその中心（Ｏ）回りに９０度づつ間欠回転させてその都度溝形成部材（８）を前記直線（Ｌ）に平行に移動させることによって研磨パッド（５）の９０度回転ごとに現れる前記研磨パッド（５）の各半円領域（Ｒ）のパッド面に互いに平行な液溝（５１）を形成する。本第３発明によっても本第１発明と同様の作用効果を得ることができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の研磨パッドの溝形成装置によれば、溝形成部材の移動制御を簡易な構成で行うことが可能であるとともに溝形成時間も大幅に短縮することができる。

溝形成装置の全体平面図である。 溝形成装置の部分断面側面図である。 溝形成装置の要部拡大側面図である。 保持部材の拡大断面図である。 溝形成過程の研磨パッドの全体平面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１に溝形成装置の平面図を示し、図２にその部分断面側面図を示す。溝形成装置は角箱状の基台１とその上方を覆う角箱状のカバー体２とを備えている。カバー体２で覆われた基台１の頂板にはこれを上下に貫通して、段付きに上方へ大径となった筒状回転軸３が配設されている。

回転軸３の内部は吸引空気の流通路となっいる。回転軸３の上端には、パッド面に多数の吸引穴を設けた回転駆動手段としての円形の定盤４が固定されており、カバー体２内に位置する定盤４が水平姿勢を保ってその中心回りに回転軸３によって回転可能に支持されている。そして、定盤４上にこれと同形の円形の研磨パッド５が吸着固定されている。なお、回転軸３は公知の構造によってその中心軸回りに回転駆動されるが、本実施形態では後述するように、回転軸３に連結されてその回転角を検出するエンコーダ３１によって９０度づつ間欠的に回転するように制御される。

図１において、基台１の頂板１１上には定盤４（研磨パッド５）を挟んで左右位置に平行にレール１２が設けられており、当該レール１２上にこれに沿って移動可能に移動駆動手段としてのコラム６が配設されている。すなわち、コラム６は門型形状をしており、その両端脚部６１（図２に一方のみ示す）がレール１２上に位置して、図略の駆動機構によってレール１２に沿って定盤４を跨ぐようにこれの上方位置を研磨パッド５の全面に亘って移動させられる。

両端を脚部６１で支持された矩形筒状（図２）のコラム本体部６２には中間位置に、ボールネジ機構６３によって上下動可能に支持された保持部材７（図３）が設けられている。なお、ボールネジ機構６３は上方に設けた駆動モータ６４（図２）から下方へ延びる回転軸の先端に結合されて回転させられる。保持部材７は図４にその断面を概略的に示すように下方へ開放する角型ハウジング７１を備えており、その左右の端壁７１１間に回転シャフト７２が架設されて、当該回転シャフト７２に一定間隔で溝形成部材としての円形切削刃８が複数固定されている。なお、切削刃に代えてダイヤモンド砥石等を使用することもできる。

回転シャフト７２の一端７２１は図略の回転機構に連結されている。なお、図４は理解を容易にするために切削刃８の設置数を実際よりも（図１の破線参照）少なくしてある。切削刃８は研磨パッド５の中心Ｏを通る直線Ｌを境として研磨パッド５の半円領域Ｒをカバーできる幅内に設置されており、保持部材７を必要量下降させた後、コラム６をレール１２に沿って移動させることで、図１の鎖線で示すように、研磨パッド５の半円領域Ｒのパッド面に所定深さの複数の液溝が同時に平行に多数形成される。

上記半円領域Ｒに液溝を形成した後は、定盤４を９０度回転させて、研磨パッド５のパッド面の新たな半円領域を保持部材の下方へ位置させる。そして、上述した工程でパッド面の新たな半円領域に所定深さの複数の液溝を同時に平行に多数形成する。この工程を二回終了した段階での研磨パッド５の平面図を図５に示す。図５に示すように、パッド面の四分円領域Ｒ１に、互いに直交する方向へ形成された多数の平行な液溝５１によって格子パターンが形成されている。

この後、さらに定盤４を９０度づつ二回回転させてその都度上述した工程でパッド面の新たな半円領域に所定深さの複数の平行な液溝５１を同時に多数形成すると（図５の破線および鎖線）、互いに直交する格子パターンの液溝５１が研磨パッド５の全面に形成される。なお、以上の工程の開始や、コラム６や保持部材７の移動、切削刃８や定盤４の回転制御は装置の前面に設けた操作盤１３（図１）からの操作に従い、上記操作盤１３が接続されている制御盤１４（図１）内のコントローラによって行われる。

このように本実施形態の溝形成装置によれば、溝形成の開始時と終了時に切削刃８を上下動させるとともに溝形成中はコラム６をレール１２に沿って一定速度で直線動させる二次元的な移動制御と、定盤４を９０度毎に回転させる回転制御を行うだけで、格子パターンの液溝５１を研磨パッド５のパッド面全面に形成することができる。これにより、従来のような三次元的な溝形成部材の煩雑な制御をする必要が無く、しかも複数の液溝５１を同時に形成できるから溝形成時間を大幅に短縮することができる。

本実施形態の溝形成装置ではさらに同心パターンの液溝の形成を行うこともできる。このために、図３に示すように、保持部材８に隣接させて同心状溝を形成するための保持部材９を設けている。保持部材９には下方へ突出させて所定間隔をおいて複数（本実施形態では４個）のバイト９１が設けてあり、これらバイト９１は研磨パッド５の中心Ｏを通る直線Ｌ上に位置させてある。なお、保持部材９内にはエアシリンダが設けてあり、使用時にはエアシリンダによってバイト９１の下端を切削刃８の下端よりも下方へ進出させるようにしてある。

このような構造によれば、定盤４を一定回転させつつ保持部材９を必要量下降させて、定盤４を３６０度回転させると、これに伴って研磨パッド５の中心周りに複数本（本実施形態では４本）の同心円状の液溝が同時に形成される。保持部材９を上昇させ、コラム６をレール１２に沿って移動させてバイト９１を研磨パッド５の中心Ｏを通る直線Ｌ上で内周側ないし外周側へ所定間隔移動させ、この後再び保持部材９を下降させて定盤４を３６０度回転させると、先に形成された同心円状の液溝に隣接した新たな複数本の同心円状の液溝が同時に形成される。これを必要回数繰り返すことによって研磨パッド５のパッド面全面に同心円パターンの液溝を簡易に形成することができる。なお、バイト９１の設置数は一つであっても良い。バイト９１の設置数を多くすれば保持部材９を移動させる回数は減少するが、負荷やコストの増大との兼ね合いで最適数を決定する。

１…基台、２…カバー体、３…回転軸、４…定盤（回転駆動手段）、５…研磨パッド、５１…液溝、６…コラム（移動駆動手段）、８…円形切削刃（溝形成部材）、９１…バイト（他の溝形成部材）、Ｌ…直線、Ｏ…中心、Ｒ…半円領域。

Claims (3)

1. 研磨パッドに液溝を形成する溝形成装置であって、円形の研磨パッドの中心を通る直線を境として研磨パッドの半円領域をカバーできる幅内に所定間隔で配設された複数の溝形成部材と、これら溝形成部材を保持して当該溝形成部材を前記直線に平行に移動させることによって前記研磨パッドの半円領域の板面に互いに平行な液溝を形成する移動駆動手段と、前記研磨パッドをその中心回りに９０度づつ回転させる回転駆動手段とを具備する研磨パッドの溝形成装置。
2. 前記直線に沿って他の溝形成部材を設けるとともに、前記移動駆動手段によって前記他の溝形成部材を前記直線に沿って所定間隔で移動させ、かつ前記他の溝形成部材の各移動位置にて前記回転駆動手段によって前記研磨パッドを３６０度回転させる請求項１に記載の研磨パッドの溝形成装置。
3. 円形の研磨パッドの中心を通る直線を境として研磨パッドの半円領域をカバーできる幅内に所定間隔で複数の溝形成部材を配設し、研磨パッドをその中心回りに９０度づつ間欠回転させてその都度溝形成部材を前記直線に平行に移動させることによって研磨パッドの９０度回転ごとに現れる前記研磨パッドの各半円領域の板面に互いに平行な液溝を形成することを特徴とする研磨パッドの溝形成方法。

Images