JPH029574A - 研磨装置及び研磨方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体基板表面等に高精度研磨を行うための研
磨装置及び研７．６方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ＧａＡｓに代表される化合物半導体の様に、シリ
コン等に比べ強度が小さく歪が入り易い材ｆ、ｌの研磨
方法として、例えばグロームリ−（Ｇ。

ｒｍｌｅｙ　）らにより、レビュー　オブ・サイエンテ
ィフィック・インストウルメンツ（Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｒ
　５ｅｉｅｎｊｉｆｉｅ　ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳ）　
、　　５２　（８）　、　Ａｕ　ｇ−１９８１１２５６
ページに「ハイドロプレーン・ボリシング・オブ・セミ
コンダクター・クリスタルズＪ　（ｌｌｙｄｒｏ’ｐｌ
ａｎｅ　ｐｏｌｉｓｈｉＢ　ｏｒ　ｓｅｍｉｃｏａｄｕ
ｃＬｏｒ　ｃｒｙｃｔａｌｇ）として発表された論文の
中で述べているように、基板を研磨液のハイドロプレー
ン効果により研磨液層上に微小量浮上させて主に研磨液
の化学的作用により加工を行うことにより、歪の無い研
磨面を得る方法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような化学的作用の強い研磨では、研磨面表面
と基板との間隔が基板研磨面の平坦度。

表面粗さに大きく影響する。すなわち間隔が大きくなる
と研磨面による平坦化作用が減少し平坦度が悪化しなり
、表面にオレンジビールが発生し、逆に間隔が小さくな
り、基板が研磨面に接触すると歪が導入されるという問
題がある。特に大型のホルダに多数枚の基板を保持し、
同時に研磨する場合１通常ホルダの保持方法として研磨
面の微小うねりに基板表面が追従できるように球面軸受
等を使った構造を用いる。この場合、研磨液の研磨皿上
に供給される位置によって研磨液層の厚さが異なるため
これに追従して基板と研磨面の間隔が不均一になる。

例えば、第４図に示すように、ホルダ２の中心軸上に加
わる軸対称荷重１４により基板１に加わる圧力が全て一
定になる場合、第５図に示すように、研ｆ）皿の中心部
分に研磨液を供給して遠心力により研磨面１１の全面に
研磨液層１６を形成すると、研磨皿中心側の研磨液、ｇ
１６が厚くなり、基板１と研磨面１１の間隔が広くなり
、これがオレンジビール等の発生原因となる欠点があっ
た。

また基板１に加える圧力を増加させて間隔をせまくする
と、外周側で基板１と研磨面１１が接触し、基板１に歪
が入るという欠点がある。

本発明の目的は、上記欠点を解消して平坦度表面粗さが
良く、歪の無い研磨面が得られる研磨装置及び研磨方法
を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の研磨装置は、回転する研磨面に対向させて複数
の基板を保持するホルダを設け、研磨皿上に供給された
研磨液のハイドロプレーン効果により前記基板を浮上さ
せてその表面を加工する研磨装置において、前記ホルダ
の中心軸に従動回転可能な回転保持手段を設け、該回転
保持手段の上側非回転部に研磨皿中心側への偏心荷重を
加える手段を設け、該非回転部の回転運動を拘束しつつ
かつ首ふり運動が可能に保持する保持手段とを備えたも
のである。

また本発明の研磨方法は、回転する研磨面に対向させて
複数の基板をホルダに保持し、前記研磨皿上に供給され
た研磨液のハイドロプレーン効果により前記基板を浮上
させてその表面を加工する研磨方法において、ホルダの
自転による前記基板の位置により研磨圧力を調整し、前
記研磨面表面からの浮上量を一定とするものである。

〔作用〕

本発明は、上述の構成をとることにより、従来技術の問
題点を解決した。すなわち、ホルダに保持された基板に
加えられる圧力を研磨皿上の位置に応じて変えられるた
め、基板の位置による研磨面表面からの浮上量を微小及
一定に保って研磨加工を行うことができる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の研磨装置を示す一部断面側
面図である。

第１図において、複数枚の薄い円板状の基板１は円板状
のホルダ２の下面に接着等の方法により保持されている
。ホルダ２の上面中心部にはベアリング３が設置されて
おり、下軸４とホルダ２を接続し、ボルダ２が自在に回
転できるように支持している。下軸４の側面には横棒５
が接続され、おちり６は横棒５上の任意の位置に固定す
ることができるように構成されている。ユニバーサルジ
Ｅ＋インド７は下軸４の上端に接続され、上軸８の下端
に保持され、下軸４を首ふり運動が可能でかつ回転運動
を行わないように支持している。上軸８は本体９に固定
された軸受け１０により上下可動に１呆持されている。

１１は円板状の研磨面で本１氷９の中に設けたモータ（
図示せず）によって垂直軸を中心に水子゛面内で回転す
る。１２は研磨液を蓄えるタンクで、管１３を通して研
磨面１１上にｂＪｆ　ｔｊ”ｒ液を供給する。

このように構成された研磨装置を用いて基板１の表面を
研磨する場合、基板１には第２図に示すように、軸対称
Ｒ重１４以外に横棒５に固定されたおもり６の効果によ
り、研摩皿１１の中心方向に偏心荷重１５が加わる。そ
のため、基板１の面に加わる圧力は研摩皿１１中心側で
大きく、外周側で小さくなる。この場合偏心荷重の機構
はホルダ２が自転しても回転しないため、常に研摩皿１
１の中心側にｆ腐心荷重１５が加わる。

そして研Ｉｆ！（皿１１上の位置に応じて基板１に加わ
る圧力を１１することができるので、圧力を研＋＊ｉｘ
＋の中心側で大きく、外周側で小さくすることにより、
軸対称圧力だけの場合に生じた基板１と研摩皿１１の間
隔の不均一を無くし、微小量一定に保つことができる。

すなわち第３図に示すように、研摩皿１１の中心部に研
磨液を供給し、研磨液層１６を形成した場合でも、基板
１と研摩皿１１との間隔を一定に保つことができるので
平坦度が良く歪の無い研磨面が得られる。

第１表に基板としてＧａＡｓ単結晶を用い、研磨液とし
て次亜塩素酸ナトリウム水溶液、研摩皿として発泡性ポ
リウレタン研磨クロスを用いた場合の研磨状態の実験結
果を示す。

第１表　基板−研摩皿間隔と研磨状態の関係第１表に示
したように、残留歪の無い鏡面を得るためには、基板を
研摩皿に接触しない範囲で近づけることが必要で、その
ためには基板と研摩皿の間隔を微小量で一定に保つこと
のできる本実施例の研磨装置及び研磨方法が有効である
。

なお、上記実施例では、偏心荷重を加える手段として横
棒に固定されたおもりを用いたが、同様の効果が得られ
るならば他の荷重方法でも良く、又逆に研摩皿外周側に
上向きの力を加えることによっても偏心圧力を加え同様
の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の研磨装置及び研磨方法によ
れば、加工面に歪を導入することなくオレンジビール等
の無い完全鏡面が得られるため、半導体基板の研磨に極
めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の研磨装置を示す一部断面側
面図、第２図及び第３図は本発明の一実施例の研磨装置
における圧力状態及び研磨状！ぶを示す模式図、第４図
及び第５図は従来の研磨装πにおける圧力状！ぶ及び研
磨状７１を示す模式図である。 １・・・基板、２・・・ボルダ、３・・・ベアリング、
４・・・下軸、５・・・横棒、６・・・おもり、７・・
・ユニバーサルジヨイント、８・・・上軸、９・・・本
体、１０・・・軸受け、１１・・・研摩皿、１２・・・
タンク、１３・・・管、１４・・・軸対称荷重、１５・
・・偏心荷重、１６・・・研磨液層。 ７１　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転する研磨皿に対向させて複数の基板を保持す
   るホルダを設け、研磨皿上に供給された研磨液のハイド
   ロプレーン効果により前記基板を浮上させてその表面を
   加工する研磨装置において、前記ホルダの中心軸に従動
   回転可能な回転保持手段を設け、該回転保持手段の上側
   非回転部に研磨皿中心側への偏心荷重を加える手段を設
   け、該非回転部の回転運動を拘束しつつかつ首ふり運動
   が可能に保持する手段とを設けたことを特徴とする研磨
   装置。
2. （２）回転する研磨皿に対向させて複数の基板をホルダ
   に保持し、前記研磨皿上に供給された研磨液のハイドロ
   プレーン効果により、前記基板を浮上させてその表面を
   加工する研磨方法て、ホルダの自転による前記基板の位
   置により研磨圧力を調整し、前記研磨皿表面からの浮上
   量を一定とすることを特徴とする研磨方法。