JP3315793B2 - 基板の研磨方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板の研磨方法に関
し、さらに詳細には、ウェハなどの半導体基板の片面を
研磨して平坦な均一表面を形成するに有効な基板の研磨
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の基板の研磨方法には種々
の研磨装置が使用されており、例えば、特開平３−２２
８５６８号公報に開示されているように、複数個の基板
の両面を同時に研磨する両面研磨装置が提案されてい
る。

【０００３】すなわち、基板の両面を研磨する研磨装置
は、図３に示すように、一方向に回転する上定盤１０１
と、これと反対方向に回転する下定盤１０２と、上定盤
１０１と下定盤１０２との間に置かれて被加工物１００
を保持するキャリア１０３などにより構成されている。

【０００４】以上の構成において、基板の両面を研磨す
る場合は、キャリア１０３を下定盤１０２と同一方向に
公転および自転させながら、上・下定盤と被加工物１０
０の間に所定の研磨材１０４を供給して、上定盤１０１
に加工圧力Ｐを加えながら被加工物１００の両面を研磨
加工する研磨方法が一般的である。

【０００５】また、基板の種類によっては、反射鏡用基
板やフラットディスプレイ用ガラス基板などのように、
基板の片面のみを研磨する必要がある場合には、例え
ば、特開平４−６９１５９号公報に開示されているよう
に、専用の研磨装置を用いて研磨する方法が提案されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た基板の研磨装置にあっては、基板の種類によって研磨
装置を選択しなければならず、両面研磨装置と片面研磨
装置の両方を必要とするため、スペースや設備費が増大
するという問題点があった。

【０００７】また、片面研磨装置を用いて、基板の片
面、特に、片面に回路などが刻まれている基板のもう一
方の面のみを研磨しようとした場合には、基板を保持す
るテンプレートと非研磨面を保護する保護部材、さらに
量産研磨を行う場合には、数台の研磨盤などの別装置が
必要になり、両面研磨装置を片面研磨装置に代用するに
は、被研磨基板の板厚制御や保持方法などに種々の難点
があり、特に薄型の基板を保持して量産的に効率よく研
磨するには、キャリアの厚みを研磨する基板の板厚より
薄くしなければならないなどの多くの問題点があった。

【０００８】本発明は、従来技術の有する問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、両面
研磨装置の機構を用いて、特に板厚の薄い基板でもキャ
リアを薄型にすることなく、精度よく量産的に、かつ非
研磨面である一方の面を損なうことなく片面研磨を行う
ことを可能にした基板の片面研磨方法を提供しようとす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における基板の片面研磨方法は、本体に設置
された上側研磨盤および下側研磨盤と、この下側研磨盤
の上面に設置されて被研磨基板を保持する装着孔を形成
した複数個のキャリアなどにより構成され、上記キャリ
ア内に保持された被研磨基板を研磨加工する基板の両面
研磨装置において、上記キャリアを、上記被研磨基板厚
さより厚く設定するとともに、基板取付けベースと略等
しい少なくとも１つ以上の装着孔を有するものとして、
上記キャリアの上記装着孔により上記基板取付けベース
を保持するようにし、上記キャリアの装着孔により保持
した上記基板取付けベースの下面に貼着された基板取付
用の吸着パッドを介して上記被研磨基板を吸着し、上記
被研磨基板の研磨面を上記下側研磨盤に対向させて装着
した後、上記基板取付けベースの上面に所定のウェイト
を載せ、上記上側研磨盤の上下動および回転を停止さ
せ、上記下側研磨盤および上記キャリアの回転数と加工
時間の制御により上記被研磨基板の片面を研磨するよう
にしたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】以上の構成において、基板の両面研磨装置を用
いて基板の片面のみを研磨加工する場合、本体の下側研
磨盤の上面に設置されているキャリアの装着孔内に、基
板取付けベースの下面に固着された基板取付用の吸着パ
ッドを介して被研磨基板を吸着し、この被研磨基板の研
磨面を下側研磨盤に対向するように装着した後、基板取
付けベースの上面に、被研磨基板の板厚や研磨加工圧力
に対応した所定のウェイトを載せ、本体の操作盤および
制御盤などにより、上側研磨盤の上下動および回転を停
止させ、駆動軸、下側研磨盤、インターナル・ギヤの回
転数、加工時間などを制御するとともに、所定の研磨材
を供給しながら研磨加工するものであり、簡便、かつ量
産的に基板の片面研磨を行うことができる。

【００１１】従って、 両面研磨装置の機構をそのまま使
用することにより、特に、薄い板厚の基板の片面研磨加
工を精度よく量産することが可能であり、基板の研磨方
法の相違によって両面研磨装置や片面研磨装置などをそ
れぞれ準備する必要がなくなり、設備費や設置スペース
などが削減されるとともに、装置の稼動率が向上するの
で経済的効果が増大する。

【００１２】また、キャリアに被研磨基板を保持するた
めに、基板取付けベースに固着した吸着パッドを介して
被研磨基板を吸着するとともに、この吸着パッドを、所
定の圧縮弾性率を有し、吸着面にのみ吸盤状の多孔を有
する樹脂により成形したので、被研磨基板に吸着パッド
を押圧するだけで、被研磨基板を基板取付けベースに容
易に保持することができ、研磨加工後の取り外しも容易
である。

【００１３】さらに、キャリアの厚さを被研磨基板の厚
さより厚くし、キャリアの装着孔を基板取付けベースと
略等しいか、やや大きい形状とすることで、キャリアの
耐久性を飛躍的に向上させるとともに、基板取付けベー
スがキャリアの装着孔で保持されるため、被研磨基板端
面がキャリア孔の端縁と接触することがなく、チッピン
グなどの基板損傷がない。

【００１４】また、複数個のキャリアのうち少なくとも
１つをドレッシング用部材、例えば、修正リングに置換
することで、研磨面の平面精度を一定に維持することが
できる。

【００１５】

【実施例】以下図面に基づいて、本発明による基板の片
面研磨方法の実施例を詳細に説明するものとする。

【００１６】図１は、本発明による基板の片面研磨方法
の一実施例を説明するための両面研磨装置の断面図であ
り、図２は両面研磨装置の要部を示す斜視図である。

【００１７】図において、符号１０は両面研磨装置の本
体であり、この本体１０の上面の中心部には周囲にサン
・ギヤ１４を形成した駆動軸１２が回転自在に設置され
ており、駆動軸１２には円盤状の下側研磨盤１６が回転
自在に装着されている。

【００１８】また、上記下側研磨盤１６の外周部にはイ
ンターナル・ギヤ１８が設置されており、上記下側研磨
盤１６の上面には、駆動軸１２のサン・ギヤ１４とイン
ターナル・ギヤ１８と互いに噛合うギヤ３２を外周部に
形成した複数個のキャリア２０が、互いに等間隔を保持
して設置されている。

【００１９】上記キャリア２０には、ガラス基板などの
被研磨基板２２を保持するために、上下に貫通した複数
個の装着孔２４が設けられている。そして、上記キャリ
ア２０の装着孔２４に被研磨基板２２を装着する場合
は、図１に示すように、平面度のでている基板取付けベ
ース２６の下面に両面テープなどにより固着された基板
取付用の吸着パッド２８を介して被研磨基板２２を吸着
し、被研磨基板２２の研磨面が下側研磨盤１６に対向す
るように装着される。

【００２０】さらに、キャリア２０の装着孔２４に被研
磨基板２２を装着した後に、基板取付けベース２６の上
面に所定のウェイト３０を載せることにより、被研磨基
板２２を片面研磨するための取付作業が完了する。

【００２１】ところで、上記基板取付けベース２６の下
面に被研磨基板２２を固着する吸着パッド２８は、被研
磨基板２２との密着性ならびに所定の圧縮弾性率を保持
するために、吸着面にのみ開口した吸盤状の多孔を有
し、他の部位においては閉気孔が無数に存在する樹脂に
より成形されている。

【００２２】従って、上記吸着パッド２８の吸着面を被
研磨基板２２の上面に押圧することにより、基板取付け
ベース２６の下面に被研磨基板２２をワンタッチで確実
に保持することができるとともに、被研磨基板２２の取
り外しが容易となる。

【００２３】また、吸着パッド２８は、従来のスェード
タイプのクロスなどと異なり、上記したように強力な吸
着力を備えており、また使用回数が増大しても吸着面の
劣化が少なく、さらに耐久性に優れているので、被研磨
基板２２の吸着面に回路が刻まれているもの、面取り精
度の劣るもの、端面が変形しているもの、あるいは端面
が特殊形状とされているものであっても、確実な保持力
を維持することができる。

【００２４】また、吸着面以外は閉気孔のため、吸着パ
ッド内部への研磨剤の染み込みによる被研磨基盤吸着密
着面の汚れの発生がなく、非研磨面を保護できる。

【００２５】さらに、上記被研磨基板２２を保持するキ
ャリア２０には、複数個の装着孔２４が独立して設けら
れており、１キャリア２０内に複数枚の被研磨基板２２
がセット可能であるとともに、研磨加工圧力が基盤取付
けベース２６の上に載せるウェイト３０の加減で調整で
きるようになっているので、被研磨基板２２の板厚にバ
ラツキがあっても精度の良い研磨加工を行うことができ
る。

【００２６】ここで、上記駆動軸１２、下側研磨盤１６
およびインターナル・ギヤ１８は、それぞれ独自の回転
運動を行い、被研磨基板２２を保持したキャリア２０
は、駆動軸１２のサン・ギヤ１４とインターナル・ギヤ
１８との回転によって、下側研磨盤１６と同一方向に公
転しながら自転するようになされている。このために、
上記キャリア２０の装着孔２４内に保持された被研磨基
板２２には、下側研磨盤１６の上面で回転、自転、公転
の運動が与えられることになる。

【００２７】また、上記本体１０の上方には、図示しな
い上側研磨盤が上下用エアシリンダなどを介して上下動
自在に装着されており、上記上側研磨盤、下側研磨盤１
６、駆動軸１２、およびインターナル・ギヤ１８など
が、図示しない操作盤および制御盤などにより上下動お
よび回転が制御されるようになされている。

【００２８】以上の構成において、基板の両面研磨装置
を用いて基板の片面のみを研磨加工する場合の作動につ
いて説明する。

【００２９】まず、本体１０の下側研磨盤１６の上面に
設置されているキャリア２０の装着孔２４内に、被研磨
基板２２を保持するために、基板取付けベース２６の下
面に固着された基板取付用の吸着パッド２８を介して被
研磨基板２２を吸着し、この被研磨基板２２の研磨面が
下側研磨盤１６に対向するように装着される。

【００３０】次に、各キャリア２０の装着孔２４にそれ
ぞれ被研磨基板２２を装着した後、基板取付けベース２
６の上面に、被研磨基板２２の板厚や研磨加工圧力に対
応した所定のウェイト３０を載せることにより、被研磨
基板２２を片面研磨するための段取りが完了する。

【００３１】そこで、本体１０の操作盤および制御盤な
どにより、図示しない上側研磨盤の上下動および回転を
停止させ、駆動軸１２、下側研磨盤１６、インターナル
・ギヤ１８の回転数、加工時間などを制御するととも
に、所定の研磨材を供給しながら研磨加工するものであ
り、簡便、かつ量産的に基板の片面研磨を行うことがで
きる。

【００３２】なお、本発明による両面研磨装置を用い
て、基板の片面を研磨する方法によれば、基板のラッピ
ング加工から高精度が要求されるポリッシング加工まで
適用することが可能であり、しかも、基板の裏面に回路
が刻まれたものであっても回路部に損傷を与えることな
く研磨加工を行うことが可能となる。

【００３３】また、本発明によれば、両面研磨装置を用
いたことにより、専用の片面研磨装置を用いた加工に比
べて、複数のキャリア２０により１バッチの加工枚数が
多いので、生産性が向上するとともに、板厚の違いによ
る複数種類の被研磨基板２２を片面研磨する場合にも、
キャリア２０毎に独立した荷重方式であるから、被研磨
基板２２の板厚毎に異なる研磨加工したり、あるいは別
のキャリア２０や研磨盤を準備したりする必要もなく所
望の研磨加工を行うことが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３５】（１）両面研磨装置の機構をそのまま使用
して、特に、薄い板厚の基板の片面研磨加工を精度よく
量産可能であり、基板の研磨方法によって両面研磨装置
や片面研磨装置などを準備する必要がなくなり、設備費
や設置スペースなどが削減されるとともに、装置の稼動
率が向上して経済的効果が増大する。

【００３６】（２）被研磨基板を保持するキャリアの板
厚を被研磨基板の厚みよりも十分に厚く設定できるの
で、キャリアの耐久性が増大し生産性を向上することが
できる。

【００３７】（３）キャリアの装着孔に被研磨基板を保
持するための基板取付けベースは、比較的厚みのある平
面研磨されたガラス基板でもよく、基板取付けベースに
固着した吸着パッドを介して被研磨基板を吸着するよう
にしたので、被研磨基板が薄型であったり、面取り精度
の悪い基板や端面が変形・特殊形状であるものでも、被
研磨基板端面とキャリア孔の端縁とが接触することなく
確実に保持して、基板を損なうことなく研磨加工を行う
ことが可能となる。

【００３８】（４）基板取付けベースに被研磨基板を取
付ける吸着パッドは、所定の圧縮弾性率を有し、吸着面
にのみ吸盤状の多孔を有する樹脂により成形されている
ので、被研磨基板に吸着パッドを押圧するだけで、被研
磨基板を基板取付けベースに容易に保持することができ
るとともに、研磨加工後の取り外しも容易に行うことが
できる。

【００３９】（５）吸着パッドは保持力に優れ、使用回
数が増えても劣化が少なく耐久性があるので、被研磨基
板の吸着面に回路の刻みがあってもダメージを与えるこ
となく確実に保持することができる。

【００４０】（６）専用の片面研磨装置を用いた加工に
比べて、複数のキャリアにより１バッチの加工枚数が多
いので、生産性が向上するとともに、板厚の違いによる
複数種類の被研磨基盤を片面研磨する場合にも、キャリ
ア毎に独立した荷重方式であるから、被研磨基板の板厚
毎に研磨加工したり、あるいは別のキャリアや研磨盤を
準備したりする必要もなくなり、経済的効果が増大す
る。

【００４１】（７）複数のキャリアのうちの少なくとも
１つをドレッシング用部材、例えば、修正リングに置換
することで、連続的に基板の研磨を行うと同時に、研磨
盤の平面度維持を図ることが可能となり、基板の研磨精
度を一定に保つことができる。

【００４２】（８）吸着パッドの被研磨基板の保持力が
優れているために、片面をラップなどの面をあらす作用
を伴う加工では、トワイマン効果により被研磨基板が反
ってしまうが、このような効果の影響を受けることなく
研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板の片面研磨方法の一実施例を
説明するための両面研磨装置の要部断面図である。

【図２】図１に示す両面研磨装置の要部斜視図である。

【図３】従来の両面研磨装置による研磨方法を説明する
ための両面研磨装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１０ 本体 １２ 駆動軸 １４ サン・ギヤ １６ 下研磨盤 １８ インターナル・ギヤ ２０ キャリア ２２ 被研磨基板 ２４ 装着孔 ２６ 基板取付けベース ２８ 吸着パッド ３０ ウェイト ３２ ギヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−93561（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−104434（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−270871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−43867（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−87768（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−318314（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−40356（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 37/00,37/04 H01L 21/304 B24B 7/17

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に設置された上側研磨盤および下側
   研磨盤と、この下側研磨盤の上面に設置されて被研磨基
   板を保持する装着孔を形成した複数個のキャリアなどに
   より構成され、前記キャリア内に保持された被研磨基板
   を研磨加工する基板の両面研磨装置において、 前記キャリアを、前記被研磨基板厚さより厚く設定する
   とともに、基板取付けベースと略等しい少なくとも１つ
   以上の装着孔を有するものとして、前記キャリアの前記
   装着孔により前記基板取付けベースを保持するように
   し、前記キャリアの装着孔により保持した前記基板取付
   けベースの下面に貼着された基板取付用の吸着パッドを
   介して前記被研磨基板を吸着し、前記被研磨基板の研磨
   面を前記下側研磨盤に対向させて装着した後、前記基板
   取付けベースの上面に所定のウェイトを載せ、 前記上側研磨盤の上下動および回転を停止させ、前記下
   側研磨盤および前記キャリアの回転数と加工時間の制御
   により前記被研磨基板の片面を研磨するようにしたこと
   を特徴とする基板の研磨方法。
2. 【請求項２】 前記複数個のキャリアのうち少なくとも
   １つをドレッシング用部材に置換し、研磨盤平面度修正
   を行うと同時に、前記被研磨基板の片面を研磨するよう
   にした請求項１に記載の基板の研磨方法。