JPH01321161A - 研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はシリコンウェハ、磁気ディスク基板、コンパク
トディスクや光デイスク用スタンパ等の面を鏡面状態に
仕上げ、るための研磨方法に関するものである。

〔従来技術〕

半導体装置製造、磁気ディスク製造、コンパクトディス
クあるいは光デイスク製造等の分野では。

従来からシリコンウェハ、アルミニウム板、ニッケルス
タンバ、ガラス板等の面がポリッシング装置により鏡面
加工されている。一般に、ポリッシング装置は、架台の
上に回転可能に取付けられ面上に研磨パッドが設けられ
た研磨用定盤と、被研磨物を回転可能に固定して定盤に
対して押圧する抑圧用固定リング（以下トップリングと
いう）を備えて構成されている。このポリッシング装置
では。

トップリングに被研磨物を固定して定盤に押しあて、被
研磨物と定盤との間のワーク領域（接触領域）に研磨剤
（砥粒と溶媒の混合体）を供給しながら、被研磨物と定
盤の両者を互いに高速回転させることにより、研磨が行
われる。

従来のポリッシング装置における研磨剤の供給方法とし
ては、一般に、定量ポンプと撹拌機構を設け、研磨剤を
外部からワーク領域に供給する方法あるいはワーク面内
に点供給する方法がとられていた。　　　　・ 一方、鏡面加工においては、ワーク領域内の研磨剤の分
布（砥粒数１面積、溶剤の新鮮度、圧力等）がその加工
品質の最も重要なばらつき因子となっている。ところが
、上記従来の研磨剤供給方法によれば、その送給流路内
では砥粒を均一分散させたり、定量供給することには効
果があるものの、ワーク領域への均一分散は以下の理由
により基本的に制御不能である。

上記研磨剤供給方法では、砥粒は動きやすい方向へ移動
する傾向がある。すなわち、被研磨物と定盤との間隙の
大きい場所へ、面圧の低い方へ、あるいは遠心力の大き
な方へ移動するといった受は身内な挙動を示す、このこ
とは１分布が、被研磨物の平面性や、研磨パッドの定盤
への取付は方や、定盤・研磨パッドの平面性等に大きく
支配されることを意味する。ところが、被研磨物面と定
盤面の平行度の狂いあるいは面圧のばらつき等の発生は
多々あり、これらが原因で被研磨物や定盤の回転により
ワーク領域内において遠心力にばらつきが生じることも
しばしばみられる現象である。

このため、研磨剤の分布が不均一となり、加工むらが発
生するという事態となる。しかしながら。

ワーク領域は目視不能であり、上記事態への対処は、従
来、定性的に条件を制御、すなわち研磨剤のかけ方（液
量、場所）を制御することでしかなされていなかった。

このように、従来は研磨剤のワーク領域への均一分散が
制御できなかったため、加工品質のばらつきを抑えるこ
とができないという問題点があった。

〔目　　的〕

本発明は以上の問題点を解決し、ワーク領域における研
磨剤の均一分散を制御可能とし１品質の向上した加工が
行える研磨方法を提供することを目的とする。

〔構　　成〕

上記目的を達成するために、本発明によれば、研磨パッ
ドが設けられた定盤に被研磨物を押圧し。

被研磨物と定盤との間のワーク領域に研磨剤を供給しな
がら定盤及び被研磨物に相対運動を行わせて被研磨物を
研磨する研磨方法において、被研磨物を所定の時間間隔
で上下動させることにより被研磨物と定盤の面間に差圧
を生じさせ、その差圧でもって、定盤内に形成された多
数の穴を介して研磨剤を定盤下方の研磨剤溜め部から吸
引することにより、前記ワーク領域において研磨剤が均
一に面分布するごとく研磨剤の供給を行うことを特徴と
する研磨方法が提供される。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の方法が適用されるポリッシング装置の
要部構成を示す断面図、第２図は第１図のポリッシング
装置の外観構成を示す斜視回である。

第１図及び第２図に示すように、本実施例のポリッシン
グ装置においては、十分な剛性構造を有する架台１上に
回転可能な定盤２が設けられるとともに、アーム３が定
盤２の上を跨がるように配置されている。定盤２として
は種々の寸法、平面度のものが使用可能であるが、その
−例を挙げると直径７００＋＋＋＋ａ、平面度５４以下
のものが使用される。定盤２の上面には一般に布、砥石
、セリウムパッド等からなる研磨パッド４が例えば両面
テープでガスを極力巻きこまないような方法で貼りつけ
である。

アーム３の先端には被研磨物５を回転可能に固定保持し
、定盤２に対して押圧するためのトップリング６が取付
けられており、またアーム３の内部番こはトップリング
６を上下動させるための駆動部（図示せず）が配置され
ている。この駆動部を構成する駆動機端としては例えば
圧電素子、カム機構等が挙げられる。定盤２の下方には
研磨剤（砥粒と溶媒の混合体）７を収容する研磨剤コン
テナ８が設けられ、この研磨剤コンテナ８には連通管９
が接続されている。連通管９によりモニタされる研磨剤
コンテナ８の圧力情報は図示しない上下動制御機構に送
られ、この上下動制御機構によりトップリング６の上下
動が細かく制御されるように−なっている。

定盤２には研磨剤コンテナ８から研磨剤７をワーク領域
に供給するための多数の穴１０が形成されている。

次に、本実施例で用いられるメカノケミカルポリッシン
グの原理を第３図により説明する。なお第３図において
第１図及び第２図と同じ要素には同一符号を付しである
。

第３図に示す研磨パッド４は多孔質性のナツプ層４−１
、弾力性を有するマイクロレイアー層４−２、及び強度
を保証するベース層４−３から成り、適当な硬度と毛足
を備えている。研磨の際、被研磨物５は研磨パッド４と
接触し、その接触領域（ワーク領域）に研磨剤７が供給
される。そして、研磨パッド４のナツプ層４−１内にと
りこまれた遊離砥粒１１が被研磨物５と研磨パッド４の
回転にともなってコロコロ転がりながら加工層５′を削
っていくことにより。

加工が行われる。このとき、補助作用としてケミカル溶
媒１２によりエツチングが進行する。

上記メカノケミカルポリッシングにおいて遊離砥粒１１
とケミカル溶媒１２の分布が均一なときには、Ｒｍａｘ
　０．１μｍ以下（Ｒａ≦０．０２．）の平面度が得ら
れるが、均一性が悪い場合にはオレンジピールやスクラ
ッチ等の欠陥が発生し、不良品となってしまう。

そこで本実施例では上記構成をとることに−より、この
遊離砥粒１１やケミカル溶媒１２をワーク領域内で均一
分散させるようにした。

次に動作について説明する。

先ず、被研磨物５をトップリング６に固定し、トップリ
ング６及び定盤２を高速回転させながら、被研磨物５を
研磨パッド４に接触させる。被研磨物５として例えばＮ
１スタンパを用いる場合、研磨すべき而（′Ｗ１鋳メツ
メツキ成されたままの面）の平面度はＲｍａｘ　７〜２
０μｍとなっている。そしてトップリング６を定盤２に
対して例えば１ｍ園７秒以上の速度で上下動させる。こ
の上下動によりトップリング６が微小高さ（約０．１ｍ
ｍ）上昇すると、被研磨物５と研磨パッド４の間隙にベ
ルヌーイの定理に従って差圧ΔＰが発生する。この差圧
ΔＰにより、定盤２内に無数に設けられた穴１０を通っ
て、図中矢印で示すように、研磨剤コンテナ８がら研磨
剤７がワーク領域にしみ出してくる。そして上述したメ
カノケミカルポリッシングの原理に従って加工が行われ
る。加工中に、連通管９からの情報によりトップリング
６の上下動が細かくフィードバック制御され、研磨剤７
の供給量（ｃｃ／分）や上下動のインターバル（秒／回
）を常時最適に設定することが可能である。

上記実施例における研磨剤の供給方法によれば、定盤の
中心に近い程、差圧が小さくなり、供給量が減る。また
、逆に研磨剤の不足がち（まばらになりがち）な外周部
では、周速が速く、差圧が大となり、供給量が増える。

その結果、内周部及び外周部とも研磨剤を均一分散させ
ることが可能となる。

また、定盤２に設けられた穴ｌＯの最適なサイズを計算
的に求めることにより、更に均一分散の粒度を向上させ
ることな可能となる。

なお、上記実施例ではメカノケミカルなポリッシングの
場合につき説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなくその他のポリッシング法も採用可能である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように１本発明によれば、被研磨物
を所定の時間間隔で上下動させることにより形成した被
研磨物と定盤の面間の差圧でもって、定盤に形成された
多数の穴を介して研磨剤を定盤下方から供給するように
したので、ワーク領域内に研磨剤を均一分散させること
が可能になる。

これに゛より、従来では作業者のｉ験と勘に頼っていた
加工条件を制御可能なものにでき、品質が安定し、コス
トダウンにつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のポリッシング装置の要部構成
を示す断面図、第２図は第１図のポリッシング装置の外
１ｉＪ１４Ｗ成を示す斜視図、第３図はメカノケミカル
ポリッシングの説明図である。 ２・・・定盤　　　　４・・・研磨パッド５・・・被研
磨物　　６・・・トップリング７・・・研磨剤　　　８
・・・研磨剤コンテナ９・・・連通管　　　１０・・・
穴 第１図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）研磨パッドが設けられた定盤に被研磨物を押圧し
   、被研磨物と定盤との間のワーク領域に研磨剤を供給し
   ながら定盤及び被研磨物に相対運動を行わせて被研磨物
   を研磨する研磨方法において、被研磨物を所定の時間間
   隔で上下動させることにより被研磨物と定盤の面間に差
   圧を生じさせ、その差圧でもって、定盤内に形成された
   多数の穴を介して研磨剤を定盤下方の研磨剤溜め部から
   吸引することにより、前記ワーク領域において研磨剤が
   均一に面分布するごとく研磨剤の供給を行うことを特徴
   とする研磨方法。
2. （２）研磨剤溜め部の圧力を連通管によりモニターし、
   その情報に基づき被研磨物の上下動を制御することを特
   徴とする請求項１記載の研磨方法。