JP5573061B2

JP5573061B2 - 両面研磨装置の研磨布の研削方法及び研削装置

Info

Publication number: JP5573061B2
Application number: JP2009213308A
Authority: JP
Inventors: 浩人福島; 友紀三浦; 寧彦塚中; 岳之江崎
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: US8579679B2; JP2011062759A; US20110065365A1

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研削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研削し得る方法に関するものである。また、この発明は、かかる研削方法を実現し得る研削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、ダイヤモンドやセラミックのペレットを塗布した研削プレートを研磨布に押し当て、回転させることにより研磨布を研削し、生成物を除去した後に、残りの生成物を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に記載の研削方法では、回転定盤と同径又は回転定盤よりも大径の研削プレートを、上下の回転定盤間に挟み込み、研削プレートと回転定盤とを相対回転させることにより研磨布を研削しているが、研磨布は領域によって、生成物による目詰まりの度合いが異なることから、研削プレートによる研削工程を経たとしても、研磨布表面が均一に研削されない虞がある。その結果、その後の流体による洗浄工程を経ても、均一な品質の研磨布に再生されずに、ワーク表面の研磨が高精度にて行なわれない虞がある。

そこで、この発明の目的は、研磨布を均一に研削し得る研削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、かかる研削装置を使用した研磨布の研削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、ワークを保持するキャリアと、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、上下の回転定盤の研磨布を研削するにあたり、上下の回転定盤を離間させて、該離間した上下の回転定盤間に、先端部分に回転定盤よりも小径の研削プレートを有するアームを挿入し、該回転定盤の研磨布に対し、研削プレートを押し付けて、研削プレートを回転させることにより、回転定盤の研磨布を研削することを特徴とする研磨布の研削方法である。

また、前記上の回転定盤が、フローティング機構を有する回転軸に連結されているとき
には、上の回転定盤を固定した後に、該上の回転定盤の研磨布に対し、前記研削プレートを押し付けて、前記研削プレートを回転させることにより、上の回転定盤の研磨布を研削することが好ましい。

第二発明は、ワークを保持するキャリアと、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、該上下の回転定盤の研磨布を研削する装置であって、前記回転定盤よりも小径の粗面を有する研削プレートを先端に少なくとも一枚有し、離間した上下の回転定盤間に進退し、上下の回転定盤間において昇降して前記研削プレートを前記上または下の回転定盤に押し付け可能であり、該研削プレートを研磨布上の全域に亘り配置させるための移動が可能なアーム、を具え、該アームを介して前記上または下の回転定盤に押し付けられた、前記研削プレートの回転によって前記研磨布の研削が可能であることを特徴とする研磨布の研削装置である。

また、第二発明において、前記上の回転定盤は、フローティング機構を有する回転軸に連結されており、該フローティングに対応させて、該上の回転定盤を固定する固定手段を具えることが好ましい。なお、ここでいう「該フローティングに対応させて、該上の回転定盤を固定する」とは、上の回転定盤がワークに対しフローティングしないよう固定することをいうものである。

更に、第二発明において、前記研削プレートは、上下に回転可能であることが好ましい。

この発明によれば、装置構成の適正化を図ることにより、研磨布を均一に研削し得る研削装置を提供することが可能となる。更に、かかる研削装置を使用した研磨布の研削法を提供することが可能となる。

（ａ）は、この発明に従う研削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、この発明に従う研削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。この発明に従う研削装置を使用した研磨布の研削工程を示した図である。この発明に従う研削装置を使用した研磨布の研削工程を示した図である。この発明に従う研削装置を使用した研磨布の研削工程を示した図である。この発明に従う研削装置を使用した研磨布の研削工程を示した図である。この発明に従う研削装置を使用した研磨布の研削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）及び（ｂ）は、この発明に従う研削装置を両面研磨装置に適用した実施形態を示した図である。図２〜６は、この発明に従う研削装置を使用した研磨布の研削工程を示した図である。

はじめに、一般的な両面研磨装置１について、図１（ａ）及び（ｂ）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。研磨布は、発泡ウレタン製や不織布とすることが可能である。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３が円運動することにより、研磨される。なお、上の回転定盤４は回転軸に連結されており、かかる回転軸は、上の回転定盤４にワークＷの研磨面に正対する動きをさせる、すなわち上の回転定盤４をワークＷに常に押し当て面直なる力が働くようにフローティングさせるためのフローティング機構８を具える。

上記の両面研磨装置１に、この発明に従う研削装置９を適用した構成を、図１（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ説明する。この発明に従う研削装置９は、先端部分１０に回転定盤４、５よりも小径の円盤状の研削プレート１１を有するアーム１２と、キャリア３を昇降させる昇降手段１３とからなる。研削プレート１１は、表面にダイヤモンドペレット（ダイヤモンド粒子）が塗りつけられており、その粒度は、♯５０である。本実施形態では、ギア７を介してキャリア３が昇降し、ギア７が昇降手段１３を兼ねている。勿論、ギア７が昇降手段１３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１３を具えるような構成を採用することも可能である。また、この発明に従う研削装置９は、図１（ｂ）に示すように、アーム１２が揺動運動することにより、研削プレート１１を離間した上下の回転定盤４、５間に挿入し、研磨布６上に配置することが可能となっている（なお、図１（ｂ）中の点線部は、アーム１２の移動例である）。更に、上の回転定盤４は、フローティング機構８によりフローティングしないように上の回転定盤４を固定するための固定手段１４を有する。固定手段１４は、先端にテーパ部材１５を有し、上下方向に移動し、テーパ部材１５により、上の回転定盤４を下方へと加圧し得るエアーシリンダ１６、及び、上の回転定盤４の回転を可能とするLinear Motion（ＬＭ）ガイド１７により構成される。

上述したこの発明に従う研削装置９を具備する両面研磨装置１にて、研磨布６を研削する工程を、図２〜６に示す。以下にその詳細を説明する。

まず、図２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、アーム１２は、キャリア３の側方外側に配置されている。次いで、図３に示すように、上の回転定盤４を上昇させ、下の回転定盤５から離間させてから、図４に示すように、ワークＷをキャリア３のホール２から取り外し、アーム１２を旋回運動させることにより、上下の回転定盤４、５間に研削プレート１１を挿入する。そして、エアーシリンダ１６を駆動させて、テーパ部材１５を下方へと移動させて、テーパ部材１５をＬＭガイド１７に設けられた穴に挿入し、上の回転定盤４を下方に押圧して固定する。ＬＭガイド１７が介在していることから、上の回転定盤４は、回転可能となっている。そして、図５に示すように、研削プレート１１を上の回転定盤４に押し付けて、研削プレート１１を回転させることにより、上の回転定盤４に貼り付けられた研磨布６を研削する。このとき、研削プレート１１を研磨布上にて移動させつつ、上の回転定盤４を回転させることで、研磨布６を全面に亘って研削する。次いで、図６に示すように、昇降手段１３であるギア７により、キャリア３を、上の回転定盤５側へと移動させて、アーム１２を旋回及び昇降運動させて、キャリア３の下方に配置し、更に、アーム１２をアーム１２の延在軸線周りに回転させて、研削プレート１１を下の回転定盤５側に向ける。そして、研削プレート１１を下の回転定盤５に押し付けて、研削プレート１１を回転させることにより、下の回転定盤５に貼り付けられた研磨布６を研削する。その後、流体を研磨布６に吹付けることより、洗浄する。上下の回転定盤４、５の回転数、アーム１２の移動する速度、及び、研削プレート１１の回転速度は、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。

上述したように、この発明に従う研削装置９を使用することにより、研磨布６の目詰まりしている度合に応じて、研削プレート１１の回転数や、研磨布６上における移動速度を制御して、研磨布６を均一に研磨することが可能となる。目詰まりした研磨布６を均一に研削して、高品質にて再生することが可能となることから、かかる工程を経た研磨布６により研磨したワークＷの品質も保証されることとなる。また、一般に、上の回転定盤４がフローティング機構８を具える場合には、研削時に上の回転定盤４のぐらつき、研磨布６が均一に研削されない可能性があるが、上述したように、固定手段１４により上の回転定盤４を固定することにより、研削時のぐらつきが無くなり、研磨布６の研削の均一性が有効に確保されることとなる。

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、一枚のワークＷを研磨する両面研磨装置1に対して、この発明に従う研削装置９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、この発明に従う研削装置９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、図示や省略するが、アーム１２の先端部分１０に、研削プレート１１とともに、研磨布６に流体を吹き付けて洗浄するためのノズルを取付け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、装置構成の適正化を図ることにより、研磨布を均一に研削し得る研削装置を提供することが可能となった。更に、かかる研削装置を使用した研磨布の研削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フローティング機構
９研削装置
１０先端部分
１１研削プレート
１２アーム
１３昇降手段
１４固定手段
１５テーパ部材
１６エアーシリンダ
１７ＬＭガイド
Ｗワーク

Claims

ワークを保持するキャリアと、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、上下の回転定盤の研磨布を研削するにあたり、
前記上下の回転定盤を離間させて、
該離間した上下の回転定盤間に、先端部分に回転定盤よりも小径の研削プレートを有するアームを挿入し、
該回転定盤の研磨布に対し、研削プレートを押し付けて、研削プレートを回転させることにより、回転定盤の研磨布を研削することを特徴とする研磨布の研削方法。
前記上の回転定盤が、フローティング機構を有する回転軸に連結されているときには、
該上の回転定盤を固定した後に、該上の回転定盤の研磨布に対し、前記研削プレートを押し付けて、前記研削プレートを回転させることにより、上の回転定盤の研磨布を研削する、請求項１に記載の研磨布の研削方法。
ワークを保持するキャリアと、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、該上下の回転定盤の研磨布を研削する装置であって、
前記回転定盤よりも小径の粗面を有する研削プレートを先端に少なくとも一枚有し、離間した上下の回転定盤間に進退し、上下の回転定盤間において昇降して前記研削プレートを前記上または下の回転定盤に押し付け可能であり、該研削プレートを研磨布上の全域に亘り配置させるための移動が可能なアーム、を具え、
該アームを介して前記上または下の回転定盤に押し付けられた、前記研削プレートの回転によって前記研磨布の研削が可能であることを特徴とする研磨布の研削装置。
前記上の回転定盤は、フローティング機構を有する回転軸に連結されており、該フロー
ティングに対応させて、該上の回転定盤を固定する固定手段を具える、請求項３に記載の
研磨布の研削装置。
前記研削プレートは、上下に回転可能である、請求項４に記載の研磨布の研削装置。