JP5418099B2 - 両面研磨装置の研磨布の洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Description

この発明は、ウェーハやコンパクトディスクなどの、表面の鏡面仕上げと、均一な厚さが要求される研磨対象であるワークの両面を、研磨布を用いて研磨する両面研磨装置において、研磨後に研磨粉等により目詰まりした研磨布を洗浄する方法に関するものであり、特には、かかる研磨布を容易に洗浄し得る方法に関するものである。また、この発明は、かかる洗浄方法を実現し得る洗浄装置に関するものである。

均一な厚さとしつつ鏡面仕上げをすることが要求される研磨対象として、ウェーハについて例示する。単結晶シリコンを薄く切断したウェーハは、半導体回路を形成する前に、その両面を精密に鏡面仕上げし、かつ、均一な厚さに研磨する必要がある。そのため、特許文献１及び２に示すように、両面研磨装置を用いて、ウェーハを保持するキャリアを、微粒子シリカなどの砥粒を含有するアルカリ溶液が供給されたフェルトなどの研磨布を具える上下の回転定盤間に挟み、該上下の回転定盤を回転させることにより、ウェーハの両面が鏡面状態になるようにウェーハの表面を研磨する。

しかしながら、研磨回数を重ねると研磨剤とウェーハから研磨されて離脱した粒子とのスラリー状の生成物が研磨布に染み込んで研磨布が目詰まりし、研磨布の研磨能力が低下する。

このような問題を解決する方法としては、特許文献１に記載されているように、研磨布の研磨面にノズルから高圧の純水を研磨作業中に研磨布に向けて吹き付け、その衝撃で研磨布の深層に滞留した生成物をたたき出して除去する洗浄方法がある。

特開平０７−０９３４２号公報

しかし、特許文献１に記載の洗浄方法では、キャリア内にウェーハを装填して研磨する両面研磨機の場合には、研磨布を洗浄する度に、キャリアを取り外す工程があり、かかる工程に時間を要することから、ウェーハを再度研磨に供するまでに時間を要することとなり、生産性が低下するという問題がある。また、両面研磨装置にキャリアを取り出すための機構を設けなければならないため、装置が大型化してしまう問題があった。

そこで、この発明の目的は、キャリアの取り外しを必須とすることなく、両面研磨装置を大型化させずに、研磨布の洗浄を容易とし、ワークの生産性を向上させることができる洗浄装置を提供することにある。また、この発明の更なる目的は、かかる洗浄装置を使用した研磨布の洗浄方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、第一発明は、ワークを嵌め込むホールを有するキャリアと、キャリアを挟んで対向する上下一対の回転定盤とを具え、回転定盤の対向面に、ワークを研磨するための、研磨布を夫々有する両面研磨装置において、上下の回転定盤の研磨布に対し流体を吹き付けて研磨布を洗浄するにあたり、上下の回転定盤を離間させた後、ワークをキャリアのホールから取り出し、離間させた上下の回転定盤間に、二股の先端部分に研磨布に対し流体を吹付ける一対のノズルを有するアームを挿入し、キャリアを、下の回転定盤から、上の回転定盤側へと移動させて、ノズルをキャリアのホール内に配置し、上下の回転定盤を回転させ、ノズルをホール内にてホール径方向に往復移動させつつ、ノズルから該上下の回転定盤の研磨布に向かって流体を吹き付けて、両研磨布を洗浄することを特徴とする研磨布の洗浄方法である。

また、前記研磨布を洗浄する工程において、ノズルをホール内にてホール径方向に往復移動させる際に、アームの先端部分の股内にキャリアを受け入れて、ノズルの往復移動経路をキャリア内へと延長させることが好ましい。

第二発明は、ワークを嵌め込むホールを有するキャリアと、キャリアを挟んで対向する上下一対の回転定盤とを具え、回転定盤の対向面に、ワークを研磨するための、研磨布を夫々有する両面研磨装置に使用され、研磨布に対し流体を吹き付けて、研磨布を洗浄する装置であって、二股の先端部分に研磨布に流体を吹付けるノズルを有し、離間した上下の回転定盤間の空間に進退し、かつ、該ノズルをキャリアのホール内にてホールの径方向に往復動させるための揺動が可能なアームと、キャリアを上下の回転定盤間において昇降させる昇降手段と、を具えることを特徴とする、両面研磨装置の研磨布の洗浄装置である。

また、第二発明において、二股の先端部分間の距離が、キャリアの厚さよりも大きいことが好ましい。

この発明によれば、装置の構成の適正化を図ることにより、キャリアの取り外しを必須とすることなく、両面研磨装置の大型化を抑制しつつ、研磨布の洗浄を容易とし、ワークの生産性を向上させることができる洗浄装置を提供するが可能となる。更に、かかる洗浄装置を使用した研磨布の洗浄方法を提供することが可能となる。

（ａ）は、この発明に従う洗浄装置を両面研磨装置に適用した実施形態の正面図であり、（ｂ）は、この発明に従う洗浄装置を両面研磨装置に適用した実施形態の上面図である。 この発明に従う洗浄装置を使用した研磨布の洗浄工程を示した図である。 この発明に従う洗浄装置を使用した研磨布の洗浄工程を示した図である。 この発明に従う洗浄装置を使用した研磨布の洗浄工程を示した図である。

次に、図面を参照しつつ、この発明の実施形態を説明する。図１（ａ）は、この発明に従う洗浄装置を両面研磨装置に適用した実施形態の正面図であり、図１（ｂ）は、この発明に従う洗浄装置を両面研磨装置に適用した実施形態の上面図である。また、図１〜４は、この発明に従う洗浄装置を使用した研磨布の洗浄工程を示した図である。

はじめに、両面研磨装置１について、図１を参照しつつ説明する。両面研磨装置１は、ワークＷを嵌め込むホール２を有するキャリア３と、かかるキャリア３を挟み込んでワークＷの両面を研磨する、対向する上下一対の回転定盤４、５とを具える。かかる回転定盤４、５の対向面には、研磨布６が夫々取り付けられている。また、上下の回転定盤４、５は、進退可能である。なお、キャリア３のホール２は、上下の回転定盤４、５間に配置される。また、キャリア３は、キャリア外周にキャリアの外周の歯と噛合うように配置された複数の歯付のギア７により、上下の回転定盤４、５間を円運動する。上下の回転定盤４、５に挟み込まれたワークＷは、上下の回転定盤４、５が回転し、かつ、キャリアが円運動することにより、研磨される。

上記の両面研磨装置１に、この発明に従う洗浄装置８を適用した構成を、図１〜４を参照しつつ説明する。この発明に従う洗浄装置８は、上下二股の先端部分９に、研磨布６に対し流体を吹き付ける一対のノズル１０を具えるアーム１１と、キャリア３を昇降させる昇降手段１２とからなる。本実施形態では、ギア７を介してキャリア３が昇降され、ギア７が昇降手段１２を兼ねている。勿論、ギア７が昇降手段１２を兼ねるような構成ではなく、ギア７とは別個に、キャリア３を昇降可能とする昇降手段１２を具えるような構成を採用することも可能である。また、この発明に従う洗浄装置１は、図２に示すように、アーム１１が遥動運動することにより、アーム１１が離間した上下の回転定盤４、５間に挿入され、ノズル１０をキャリア３のホール２内に配置することが可能となっている。また、二股の先端部分９間の距離、すなわち、上側の先端部分９０と下側の先端部分９０’との離間距離Ｘは、キャリア３の厚さＹよりも大きい（図３参照）。なお、図４中の点線部は、アーム１１の移動例である。

上述したこの発明に従う洗浄装置８を具備する両面研磨装置１にて、研磨布６を洗浄する工程を、図１〜４を参照しつつ説明する。なお、図１〜４は、両装置の動作を理解しやすくするため、装置構成を簡略化して示したものである。

まず、図１（ａ）に示すように、両面研磨装置１によるワークＷの研磨が終了した直後は、キャリア３及びワークＷが上下の回転定盤４、５間に挟み込まれている。このとき、図１（ｂ）に示すように、アーム１１は、キャリア３の側方外側に配置されている。次いで、図２（ａ）に示すように、上の回転定盤５を上昇させ、下の回転定盤６から離間させてから、ワークＷをキャリア３のホール２から取り外し、図２（ｂ）に示す矢印の方向にアーム１１を旋回運動させることにより、上下の回転定盤４、５間にアーム１１を挿入する。そして、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、昇降手段１２であるギア７により、キャリア３を、上の回転定盤５側へと、二股の先端部分９の上側の先端部分９０と下側の先端部分９０’間の中心位置に達するまで移動させて、ノズル１０をキャリア３のホール２内に配置する。そして、図４（ａ）に示すように、ノズル７から上下の回転定盤４、５に張付けられた研磨布６に向かって流体を吹き付けて、研磨布６を洗浄する。このとき、上下の回転定盤４、５を回転させると同時に、アームを遥動させ、ノズル１０をホール２内にてホール２の径方向に往復移動させる。上記したように、上下の回転定盤４、５を回転させつつ、かかる回転に連動して、ノズル１０をホール２内にて往復移動させて、ノズル１０から流体を研磨布６に吹付けることより、研磨布６が満遍なく洗浄されることとなる。また、ノズル１０がキャリア３の内周面３０側に移動し、上側及び下側の先端部分９０、９０’がキャリアに入り込んで、ノズル１０の往復移動経路が延長する（図４（ａ）及び（ｂ）内の点線部分に該当する位置までノズル１０が移動する）。このことにより、研磨布６を洗浄し得る範囲が研磨布６のエッヂ側にまで拡大し、ここでは、研磨布６の全域を効果的に洗浄することが可能となっている。上下の回転定盤４、５の回転数と、アーム１１の移動する速度は、研磨布６を効率的に洗浄する観点から、装置構成に応じて適宜決定される。
なお、上述の洗浄工程では、アーム１１を上下の回転定盤４、５間に挿入した後に、昇降手段１２によりキャリア３を上の回転定盤５側に移動させて、キャリア３とアーム１１とを所定の位置に配置しているが、かかる工程に限定されるものではなく、例えば、図示は省略するが、昇降手段１２によりキャリア３を上の回転定盤５側に移動させてから、アーム１１を上下の回転定盤４、５間に挿入し、キャリア３に対してアーム１１を所定の位置に配置することも可能である。

上述したように、この発明に従う洗浄装置８を使用することにより、研磨布６を洗浄する度に、キャリア３を取り外す必要がなくなり、かつ、満遍なく研磨布６を洗浄することが可能となる。また、時間及び手間を要するキャリアの着脱工程が無いことから、再度ワークＷをキャリア３のホール２に配置し、研磨するまでの作業時間が短縮され、生産性を向上させることが可能となる。更に、この発明に従う洗浄装置８を使用することにより、両面研磨装置１にキャリア３を取り外すための装置構成を設ける必要が無くなり、かつ、取り外したキャリア３を保持しておくための空間も必要無くなることから、両面研磨装置１の大型化を回避することが可能となる。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、上述の実施形態では、２枚のワークＷを研磨する両面研磨装置１に対して、この発明に従う洗浄装置８を適用しているが、かかる実施形態に限定されるものではなく、図示は省略するが、複数枚のキャリア３を使用して、複数枚のワークＷを同時に両面研磨するマルチキャリア方式の両面研磨装置１に対し、この発明に従う洗浄装置８を適用し、回転定盤上の研磨布６を洗浄することも可能である。また、図示は省略するが、アーム１１の根元から二股に分岐した構成を採用することにより、洗浄時にアーム１１がキャリア３に入り込んだ際に、ノズル１０の往復移動経路が延長し、洗浄範囲を拡大させることも可能である。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、キャリアの取り外しを必須とすることなく、両面研磨装置の大型化を回避しつつ、研磨布の洗浄を容易とし、ワークの生産性を向上させることができる洗浄装置を提供することが可能となった。また、かかる洗浄装置を使用した研磨布の洗浄方法を提供することが可能となった。

１ 両面研磨装置
２ ホール
３ キャリア
３０ キャリアの内周面
４ 上の回転定盤
５ 下の回転定盤
６ 研磨布
７ ギア
８ 洗浄装置
９ 二股の先端部分
９０ 上側の先端部分
９０’ 下側の先端部分
１０ ノズル
１１ アーム
１２ 昇降手段
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ワークを嵌め込むホールを有するキャリアと、該キャリアを挟んで対向する上下一対の回転定盤とを具え、該回転定盤の対向面に、ワークを研磨するための、研磨布を夫々有する両面研磨装置において、該上下の回転定盤の研磨布に対し流体を吹き付けて研磨布を洗浄するにあたり、
   前記上下の回転定盤を離間させた後、ワークをキャリアのホールから取り出し、
   該離間させた上下の回転定盤間に、二股の先端部分に研磨布に対し流体を吹付ける一対のノズルを有するアームを挿入し、キャリアを、下の回転定盤から、上の回転定盤側へと移動させて、該ノズルをキャリアのホール内に配置し、
   上下の回転定盤を回転させ、ノズルをホール内にてホール径方向に往復移動させつつ、ノズルから該上下の回転定盤の研磨布に向かって流体を吹き付けて、両研磨布を洗浄することを特徴とする研磨布の洗浄方法。
2. 前記研磨布を洗浄する工程において、前記ノズルをホール内にてホール径方向に往復移動させる際に、前記アームの先端部分の股内にキャリアを受け入れて、ノズルの往復移動経路をキャリア内へと延長させる、請求項１に記載の研磨布の洗浄方法。
3. ワークを嵌め込むホールを有するキャリアと、該キャリアを挟んで対向する上下一対の回転定盤とを具え、該回転定盤の対向面に、ワークを研磨するための、研磨布を夫々有する両面研磨装置に使用され、研磨布に対し流体を吹き付けて、該研磨布を洗浄する装置であって、
   二股の先端部分に研磨布に流体を吹付けるノズルを有し、離間した上下の回転定盤間の空間に進退し、かつ、該ノズルをキャリアのホール内にてホールの径方向に往復動させるための揺動が可能なアームと、
   前記キャリアを上下の回転定盤間において昇降させる昇降手段と、を具えることを特徴とする、両面研磨装置の研磨布の洗浄装置。
4. 前記二股の先端部分間の距離が、キャリアの厚さよりも大きい、請求項３に記載の両面研磨装置の研磨布の洗浄装置。

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