JP5563161B2 - 大型基板、及びそれを均一に研磨するための研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、大型基板及びその研磨方法に関し、より詳しくは、大型基板を研磨する工程において、大型基板の中心部と周縁部との研磨量の差を最小化することができる研磨方法及びそれによって生産された大型基板に関する。

一般に、機械的な制約により、研磨機は大型基板より小さく設計される。この場合、大型基板の全面を研磨するために研磨機を移動させながら基板を研磨する。

図１を参照すれば、通常の研磨機の上定盤１が基板２の長軸方向（ｘ方向）に移動する距離Ｐ１は上定盤１の半径の６０％〜８０％であり、基板２の短軸方向（ｙ方向）に移動する距離Ｐ２は上定盤１の半径の５０％〜７０％である。図１で点線で示された長方形１０は研磨時に上定盤１の中心が移動する経路を表す。

上定盤１が距離Ｐ１、Ｐ２ほど移動しながら大型基板２を研磨すれば、大型基板２の中心部は多めに研磨される一方、大型基板２の周縁部は少なめに研磨され、相当な研磨偏差が生じるという問題点がある。図２はこのような研磨偏差を示している。図２において、赤色側に行くほど研磨量が多いことを表し、青色側に行くほど研磨量が少ないことを表す。

前記研磨偏差は、前記経路１０に沿って上定盤１が移動するとき、基板の中心部は上定盤１が常に通るのに対し、周縁部は中心部の１／４程度しか通らないために発生する。

一方、研磨パッドの研磨量は、研磨パッドの磨耗状態、研磨パッドが基板２に加える圧力などの影響を受ける。したがって、前記研磨偏差を減らすためには、研磨パッドの磨耗状態及び研磨パッドが基板２に加える圧力も考慮しなければならない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、大型基板を研磨する工程において大型基板の中心部と周縁部との研磨量の差（研磨偏差）を最小化することができる研磨方法を提供することを目的とする。

特に、本発明は、研磨パッドの磨耗状態及び研磨パッドが基板に加える圧力も考慮し、前記研磨量の差（研磨偏差）を最小化する研磨方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、前記研磨方法によって生産された大型基板を提供することを他の目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明の望ましい実施例による基板研磨方法は、研磨時に上定盤が方形の経路に沿って研磨工程を行い、前記上定盤が基板の長軸方向に移動する距離Ｓ１及び基板の短軸方向に移動する距離Ｓ２は、上定盤に設けられた研磨パッドの直径Ｄの９０％〜１００％である。

望ましくは、前記経路は長方形である。

より望ましくは、前記経路は正方形である。

望ましくは、前記Ｓ１及びＳ２は下記の数学式１、２による計算値のうち小さい値を有する。
［数学式１］
Ｄ−ｄ
数学式１、２において、
ｄ：研磨パッドの周縁部において磨耗された部分の半径方向長さの和。
Ｄ'：研磨パッドが基板に加える圧力が基板磨耗に好適な有効圧力（Ｐ_ｅｆｆ）以上になる部分の直径。
Ｐ_ｅｎｄ：研磨パッドにおいて前記磨耗された部分を除いた他の部分のうち、最外郭で研磨パッドが基板に加える圧力。
Ｐ_ｅｆｆ：基板磨耗に好適な、研磨パッドが基板に加える圧力。

さらに、本発明は、前記研磨方法によって均一に研磨された大型基板を提供する。

以下、本発明を次の図面によって具体的に説明するが、図面は本発明の望ましい実施例を例示するものであるため、本発明の技術思想が図面だけに限定されて解釈されてはならない。
従来技術による大型基板の研磨時、研磨機の上定盤の中心が移動する経路を示した構成図である。 図１の研磨による研磨偏差を示した図である。 本発明の望ましい実施例による研磨方法において、研磨機の上定盤の中心が移動する経路を示した図である。 研磨パッドと基板とが接触した状態を示した断面図である。 図４の状態で研磨パッドが基板に加える圧力を示したグラフである。 図３の研磨による研磨偏差を示した図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図３は本発明の望ましい実施例による研磨方法において研磨機の上定盤の中心が移動する経路を示した図であり、図４は研磨パッドと基板とが接触した状態を示した断面図である。

本発明による研磨方法は、研磨パッド３が設けられた上定盤１が基板２の長軸方向（ｘ方向）に移動する距離Ｓ１、及び短軸方向（ｙ方向）に移動する距離Ｓ２が研磨パッド３の直径Ｄの９０％〜１００％であることを特徴とする。図面で点線で示された方形は、研磨するときに上定盤１が移動する経路２０を表すが、前記経路２０は長方形であることが望ましく、正方形であることがより望ましい。前記経路２０が正方形である場合、すなわち、Ｓ１とＳ２とが同じ場合に、研磨偏差が最も小さい。

前記Ｓ１、Ｓ２が前記直径Ｄの９０％より小さければ、研磨工程時に大型基板２の中心部を上定盤１が重畳して（繰り返して）通るため、前記中心部における研磨量が周縁部における研磨量より遥かに多くなることで、研磨偏差が大きくなるという問題点がある。

前記Ｓ１、Ｓ２が前記直径Ｄの１００％より大きければ、研磨工程時に上定盤１が大型基板２の中心部を通らない場合が生じ得る。

一方、上定盤１に設けられた研磨パッド３が基板２を研磨すれば、研磨パッド３も磨耗されるが、前記磨耗は研磨パッド３の周縁部から発生する。図４に示されたように、研磨パッド３が基板２と接触した状態では、磨耗された周縁部ｄ／２は基板２と接触できないため基板２の研磨に寄与することができない。図４の参照符号ｄは、磨耗された周縁部の半径方向長さの和を表す。図４には、研磨パッド３の上面に備えられる上定盤１を図示していない。

研磨パッド３が基板２を研磨できるためには、研磨パッド３が基板２に所定圧力（以下、「有効圧力Ｐ_ｅｆｆ」とする）以上を加えなければならない。基板２を研磨できるように研磨パッド３が基板２に加える圧力が有効圧力Ｐ_ｅｆｆ以上になる部分の直径をＤ'とするとき、研磨に有効な部分の直径（以下、「研磨有効直径Ｄ_ｅｆｆ」とする）は（Ｄ−ｄ）とＤ'とのうち小さい値として定義することができる。図５は、研磨パッド３の実際直径ＤとＤ'との関係を例示的に示している。

前記研磨有効直径Ｄ_ｅｆｆが基板２の長軸方向（ｘ方向）長さａ及び短軸方向（ｙ方向）長さｂより大きい場合は、上定盤１を移動させなくても基板２を研磨することができるが、前記研磨有効直径Ｄ_ｅｆｆが前記ａ、ｂより小さい場合は、上定盤１を移動させながら研磨しなければならない。この場合、前記上定盤１の長軸方向（ｘ方向）の移動距離Ｓ１及び短軸方向（ｙ方向）の移動距離Ｓ２は、次の数学式１、２による計算値のうち小さい値を有することが望ましい。
［数学式１］
Ｄ−ｄ

数学式２において、Ｐ_ｅｎｄは研磨パッドにおいて磨耗された部分を除いた他の部分のうち、最外郭で研磨パッドが基板に加える圧力を表す。

数学式１、２を用いれば、研磨パッド３の磨耗状態及び研磨パッド３が基板２に加える圧力も考慮してＳ１、Ｓ２を決定することができるため、大型基板２をより均一に研磨することができる。図６には、数学式１、２を用いて決定された移動距離Ｓ１、Ｓ２を有する場合の研磨量を示した。図６と図２とを比べると、図６が図２より研磨偏差が遥かに小さいことが分かる。

本発明の基板研磨方法によれば、大型基板の中心部と周縁部との研磨量の差（研磨偏差）を最小化することができる。

特に、本発明による基板研磨方法は、研磨量の差（研磨偏差）を最小化するとき、研磨パッドの磨耗状態及び研磨パッドが基板に加える圧力を考慮するため、大型基板を一層均一に研磨することができる。

さらに、本発明は前記研磨方法によって均一に研磨された大型基板を提供する。

１ 上定盤
２ 基板
３ 研磨パッド
Ｓ１ 上定盤の長軸方向（ｘ方向）の移動距離
Ｓ２ 上定盤の短軸方向（ｙ方向）の移動距離
ａ 基板の長軸方向（ｘ方向）長さ
ｂ 基板の短軸方向（ｙ方向）長さ
Ｄ 研磨パッドの直径
Ｐ_ｅｆｆ 有効圧力
Ｄ' 研磨パッドが基板に加える圧力が有効圧力（Ｐ_ｅｆｆ）以上になる部分の直径
Ｄ_ｅｆｆ 研磨有効直径

Claims (4)

1. 研磨パッドが設けられた上定盤を移動させて基板を研磨する方法において、
   研磨時に前記上定盤は方形の経路に沿って研磨工程を行い、
   前記上定盤が基板の長軸方向に移動する距離Ｓ１及び基板の短軸方向に移動する距離Ｓ２は、上定盤に設けられた研磨パッドの直径Ｄの９０％〜１００％であり、
   前記Ｓ１及び前記Ｓ２が、下記の数学式１、２による計算値のうち小さい値を有することを特徴とする基板研磨方法；
   Ｄ−ｄ …［数学式１］
   …［数学式２］
   数学式１、２において、
   ｄ：研磨パッドの周縁部において磨耗された部分の半径方向長さの和、
   Ｄ'：研磨パッドが基板に加える圧力が基板磨耗に好適な有効圧力（Ｐ _ｅｆｆ ）以上になる部分の直径、
   Ｐ _ｅｎｄ ：研磨パッドにおいて前記磨耗された部分を除いた他の部分のうち、最外郭で研磨パッドが基板に加える圧力、
   Ｐ _ｅｆｆ ：基板磨耗に好適な、研磨パッドが基板に加える圧力。
2. 前記経路が、長方形であることを特徴とする請求項１に記載の基板研磨方法。
3. 前記経路が、正方形であることを特徴とする請求項１に記載の基板研磨方法。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の基板研磨方法によって生産された大型基板。