JPH09314456A - 研磨布ドレッシング方法及び研磨装置 - Google Patents

研磨布ドレッシング方法及び研磨装置

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JPH09314456A
JPH09314456A JP15759596A JP15759596A JPH09314456A JP H09314456 A JPH09314456 A JP H09314456A JP 15759596 A JP15759596 A JP 15759596A JP 15759596 A JP15759596 A JP 15759596A JP H09314456 A JPH09314456 A JP H09314456A
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JP
Japan
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polishing
polishing cloth
dresser
attached
head
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JP15759596A
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Yasuhiko Nagakura
靖彦 長倉
Mikiyoshi Miyauchi
幹由 宮内
Kouichi Arao
孝一 新生
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Toshiba Machine Co Ltd
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  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドレッシングによる研磨布表面の高精度な平
坦化かつ平滑化を可能にする 【解決手段】 平坦性が悪いドレッシング開始時には、
回転軸3に固定したドレッサ5によりドレッシングを行
って大まかな平坦化を行い、その後、回転軸6に球面軸
受7のような傾動自在継手を介して取り付けられたドレ
ッサ9によりドレッシングを行って細かな凹凸を修正
し、より平坦かつ平滑な研磨布表面を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、定盤上に接着され
た研磨布を回転させ、この研磨布表面に同じく被研磨物
を回転させつつ押圧して研磨する研磨装置の研磨布のド
レッシングに係わり、特に研磨布を平坦かつ平滑にドレ
ッシングするための研磨布ドレッシング方法及び研磨装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の研磨装置の研磨布は、接着剤を
用いて定盤上に接着されるため、接着された研磨布表面
の平坦性は、接着剤の厚さむらや研磨布自身の厚さむら
に左右され、高度な平坦性を得ることができない。そこ
で、新たに定盤に接着された研磨布は、使用に先立ち、
ドレッシングして表面を平坦化してから使用される。ま
た、研磨を行った研磨布表面は平坦性が次第に損なわれ
るため、研磨布の目詰まりの除去(目立て)を兼ねて適
時ドレッシングを行う必要がある。
【0003】このドレッシングは、プレートにダイヤモ
ンド粒子等の研磨砥粒を固着したドレッサを研磨布表面
に押し付け、研磨布とドレッサをそれぞれ回転させると
共に研磨布表面に沿ってその半径方向へドレッサを移動
させることにより行っている。このドレッサは、平坦で
ない研磨布表面を平坦化する必要から、研磨布に対向配
置されて回転可能に取り付けられた回転軸に固定して取
り付けられ、ドレッシング時の負荷に抗して所定の姿勢
を保って研磨布に接するように取り付けられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらドレッサ
の取り付け誤差やこれを取り付ける回転軸の傾き誤差な
どにより、ドレッサのドレッサ面を研磨布の理想表面と
完全に一致させることはできない。また、ドレッシング
時の負荷により、ドレッサと研磨布表面の平行度が悪化
する。この平行度の悪化は、ドレッシング時間の進行に
伴って増加する。そこで、研磨布表面の平坦性をより高
くすることができず、この研磨布により研磨された半導
体ウエーハ等の被加工物の平坦性を高めることができな
かった。
【0005】本発明は、前述したような研磨布表面をよ
り完全に平坦化する、すなわちより平坦かつ平滑にする
ことのできる研磨布ドレッシング方法及びそのための研
磨装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の研磨布ドレッシング方法は、定盤上に接着さ
れた研磨布を回転させ、この研磨布表面に同じく被研磨
物を回転させつつ押圧して研磨する研磨装置の研磨布ド
レッシング方法において、ドレッシングの開始時には、
研磨布表面に対向配置された回転軸に固定されたドレッ
サを用いてドレッシングすることにより研磨布表面の形
状修正を行い、その後、同じく研磨布表面に対向配置さ
れた回転軸に傾動自在に取り付けられたドレッサを用い
てドレッシングすることにより研磨布表面を平滑化する
ものである。
【0007】すなわち、本発明の研磨布ドレッシング方
法は、まず、回転軸に固定されたドレッサを用いてドレ
ッシングすることにより研磨布表面の「うねり」や「比
較的広範囲にわたる凹凸」を修正して細かな凹凸はある
が全体的に平坦化された表面にする(以下これを大まか
な平坦化という)。その後で、回転軸に傾動自在に取り
付けられたドレッサを用いてドレッシングする。この傾
動自在なドレッサは、大まかに平坦化された研磨布表面
にならうため、この大まかな平坦性は損なわれずに、そ
の中にある細かな凹凸が修正される。これにより平坦で
あり、かつ平滑な研磨布表面が得られる。
【0008】また、上記目的を達成するための本発明に
よる研磨装置は、回転可能に取り付けられ表面に研磨布
を接着した定盤と、前記研磨布の表面に対向配置して回
転可能に取り付けられ先端に被研磨物を保持する研磨ヘ
ッドとからなる研磨装置において、前記研磨ヘッドは、
前記研磨布の表面に対向配置して回転可能に取り付けら
れた回転軸に固定して取り付けられると共に、この研磨
ヘッドの先端にドレッサを着脱可能に構成され、かつ、
前記研磨ヘッドとは別に、同じく前記研磨布の表面に対
向配置して回転可能に取り付けられた回転軸に傾動自在
に取り付けられた修正ヘッドを有し、この修正ヘッドに
ドレッサを取り付けたものである。
【0009】この研磨装置においては、回転軸に固定さ
れた研磨ヘッドにドレッサを取り付けて研磨布表面の大
まかな平坦化を行い、回転軸に傾動自在に取り付けられ
た修正ヘッドに取り付けられたドレッサにより、さらな
る平坦化及び平滑化を行う。この修正ヘッドは、これに
取り付けられたドレッサを研磨布に押圧したとき、研磨
布表面上を回転中心とする球面軸受を介して回転軸に傾
動自在に取り付ければ、ドレッシング時の負荷の作用点
とドレッサの傾動中心との距離が零となるため、ドレッ
サを傾けるモーメントが零になり、研磨布表面をより確
実に平坦かつ平滑にすることができる。
【0010】なお、本発明の上記研磨装置は、研磨ヘッ
ドが回転軸に固定され、修正ヘッドを傾動自在に取り付
けたものであるが、研磨ヘッドを回転軸に傾動自在に取
り付けた装置にあっては、修正ヘッドを回転軸に固定
し、まず、この修正ヘッドにより大まかな平坦化を行
い、その後で、研磨ヘッドにより、さらなる平坦化及び
平滑化を行うようにする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき図
1及び図2を参照して説明する。図1において、1は定
盤であり、図示省略した回転駆動機構により回転される
ようになっている。定盤1の上面には、接着剤により研
磨布2が取り替え可能に接着される。定盤1の上方に
は、研磨布2の表面に対向する第1の回転軸3が配置さ
れている。この第1の回転軸3の下端には、研磨ヘッド
4が固着されている。この研磨ヘッド4の下面には、第
1のドレッサ5が真空吸着などにより着脱可能に取り付
けられるようになっている。この第1のドレッサ5は、
金属製のプレート5aと、このプレート5aの表面にダ
イヤモンド粒子等の研磨砥粒を電着などにより固着した
砥粒層5bとからなっている。
【0012】なお、本来、研磨ヘッド4は、第1のドレ
ッサ5の代わりに図示しない半導体ウエーハ等の被研磨
物を同じく真空吸着などにより取り付け、この被研磨物
を第1の回転軸3の下降により研磨布2の表面に押圧
し、第1の回転軸3及び定盤1の回転による被研磨物と
研磨布2の回転ならびに研磨布2の表面に沿う研磨布半
径方向への第1の回転軸3の移動により研磨を行うもの
である。
【0013】定盤1の上方には、第1の回転軸3と同様
に回転及び昇降ならびに研磨布2の表面に沿ってその半
径方向へ移動する第2の回転軸6が研磨布2の表面に対
向して配置され、この第2の回転軸6の下端には傾動自
在継手としての球面軸受7を介して修正ヘッド8が取り
付けられている。
【0014】球面軸受7は、図2に拡大して示すよう
に、第2の回転軸6にベアリング71を介して回転自在
に取り付けられた凹形球面軸受72を有している。修正
ヘッド8には、凹形球面軸受72と対をなす凸形球面軸
受73が一体的に設けられ、凹及び凸形球面には固体潤
滑剤であるMoS等からなる潤滑層74、75がスパ
ッタリングなどにより被覆されている。
【0015】修正ヘッド8は、凸形球面軸受73の中央
に設けられた穴76が第2の回転軸6の先端に隙間を置
いて係合することにより、第2の回転軸6に対して所定
角度傾動自在になされ、かつ凹形球面軸受72の外周に
設けられた突部77に同じく隙間を置いて係合する保持
部材78により凹形球面軸受72に対して所定角度傾動
自在に組み付けられている。
【0016】修正ヘッド8の下面には、前述した第1の
ドレッサ5と同様のプレート9a及び砥粒層9bからな
る第2のドレッサ9が図示省略したねじにより交換可能
に取り付けられている。プレート9aの中央には複数の
キー溝91が設けられ、第2の回転軸6の先端にはこれ
らのキー溝91にわずかな隙間を置いて係合する複数の
キー79が取り付けられ、第2の回転軸6に対するドレ
ッサ9及び修正ヘッド8の傾動自在性を損なうことな
く、第2の回転軸6の回転を第2のドレッサ9に伝達す
るようになっている。
【0017】上記凹及び凸形球面軸受72、73の球面
中心Oは、第2のドレッサ9のドレッサ面すなわち砥粒
層9aの表面上に位置するように定められ、ドレッサ9
を研磨布2の表面に押圧したとき、球面中心Oが研磨布
2の表面上に位置するようになっている。なお、図1に
おいて、10は研磨液11を供給するノズルである。
【0018】次いで、上記の研磨装置による本発明の研
磨布ドレッシング方法について説明する。定盤1の上面
に接着剤により新たな研磨布2を接着すると、接着され
た研磨布2の表面には、前述したように接着剤層の厚さ
むらや研磨布自身の厚さむらにより、「うねり」や「比
較的広範囲にわたる凹凸」を生じる。
【0019】そこで、まず、第1の回転軸3に固定され
た研磨ヘッド4に第1のドレッサ5を取り付け、ノズル
10から研磨液11を供給しつつ定盤1及び第1の回転
軸3を回転させ、この第1の回転軸3を下降させて第1
のドレッサ5を研磨布2の表面に押圧し、さらに第1の
回転軸3を研磨布2の表面に沿って研磨布2の半径方向
へ移動させることにより、初期段階のドレッシングを行
う。
【0020】この初期段階のドレッシングにより研磨布
2の表面の「うねり」や「比較的広範囲にわたる凹凸」
が修正され、大まかな平坦化が達成される。この第1の
ドレッサ5によるドレッシングは、研磨布2の表面に対
する第1の回転軸3の傾き誤差や研磨ヘッド4に対する
第1のドレッサ5の取り付け誤差、さらにはドレッシン
グの負荷による研磨ヘッド4の傾斜などにより、完全な
平坦化は達成されず、比較的わずかではあるが、細かな
凹凸は残る。
【0021】そこで、第1のドレッサ5による初期修正
により大まかな平坦化を行った後、第2のドレッサ9に
より仕上修正を行う。この第2のドレッサ9は、球面軸
受7により第2の回転軸6に傾動自在に取り付けられて
いるため、上記初期修正により大まかに平坦化された研
磨布2の表面にならい、砥粒層9aの表面であるドレッ
サ面の全面がより均一な押圧力で研磨布2の表面に押圧
される。
【0022】さらに、この第2のドレッサ9は、研磨布
2の表面上を回転中心として傾動するように形成されて
いるため、ドレッシング時の負荷の作用点と第2のドレ
ッサ9の傾動中心との距離が零となり、このため、この
第2のドレッサ9を傾けるモーメントが零になり、第2
のドレッサ9は全面が極めて均一な圧力分布で研磨布2
の表面に押圧され、研磨布2の表面がより確実に平坦か
つ平滑に修正される。こうして研磨布2を平坦化したな
らば、研磨ヘッド4から第1のドレッサ5を取り外し、
代わりに図示しない被研磨物を取り付けて研磨を行う。
【0023】ちなみに、上記仕上修正を行わない従来の
ドレッシングのみを行った研磨布2により8インチの半
導体ウエーハを研磨した場合、平坦度はRmax200
0オングストローム程度であったが、上記仕上修正を行
った研磨布2により研磨を行ったところRmax200
オングストローム以下にすることができた。
【0024】1ないし数個の被加工物を研磨したところ
で、研磨布2の目詰まりの除去(目立て)を兼ねてドレ
ッシングを行う必要があるが、このとき研磨布2の表面
の形状変化がわずかであり、平坦性が実質的に保たれて
いれば、第1のドレッサ5によるドレッシングすなわち
初期修正を省略して、第2のドレッサ9による仕上修正
のみとしてもよい。
【0025】前述した実施の形態では、研磨ヘッド4が
第1の回転軸3に固定された研磨装置に本発明を適用
し、かつこの研磨ヘッド4をドレッシングの初期修正に
利用する例を示したが、初期修正用の修正ヘッドを別に
設けてもよいことは言うまでもない。また、本発明は、
研磨ヘッド4を第1の回転軸3に傾動自在に取り付けた
研磨装置に適用する場合には、この研磨ヘッド4に取り
付けた第1のドレッサ5で仕上修正を行うようにし、修
正ヘッド8は第2の回転軸6に固定して初期修正を行う
ようにすることが好ましい。
【0026】また、前述した実施の形態では、傾動自在
継手として球面軸受7を用いた例を示したが、これに限
らず等速ボールジョイント等の他の傾動自在継手を用い
てもよいなど種々変形実施可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明の研磨布ドレッシング方法によれ
ば、研磨布表面を高精度に平坦化かつ平滑化することが
でき、これによる被研磨物の加工精度を高めることがで
きる。また、本発明の研磨装置によれば、本発明の研磨
布ドレッシング方法をより的確に実施することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による研磨装置の実施の形態を示す概要
図。
【図2】図1に示した修正ヘッド部の拡大断面図。
【符号の説明】
1 定盤 2 研磨布 3 第1の回転軸 4 研磨ヘッド 5 第1のドレッサ 6 第2の回転軸 7 球面軸受(傾動自在継手) 72 凹形球面軸受 73 凸形球面軸受 79 キー 8 修正ヘッド 9 第2のドレッサ 10 ノズル 11 研磨液

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 定盤上に接着された研磨布を回転させ、
    この研磨布表面に同じく被研磨物を回転させつつ押圧し
    て研磨する研磨装置の研磨布ドレッシング方法におい
    て、 ドレッシングの開始時には、研磨布表面に対向配置され
    た回転軸に固定されたドレッサを用いてドレッシングす
    ることにより研磨布表面の形状修正を行い、 その後、同じく研磨布表面に対向配置された回転軸に傾
    動自在に取り付けられたドレッサを用いてドレッシング
    することにより研磨布表面を平滑化することを特徴とす
    る研磨布ドレッシング方法。
  2. 【請求項2】 回転可能に取り付けられ表面に研磨布を
    接着した定盤と、前記研磨布の表面に対向配置して回転
    可能に取り付けられ先端に被研磨物を保持する研磨ヘッ
    ドとからなる研磨装置において、 前記研磨ヘッドは、前記研磨布の表面に対向配置して回
    転可能に取り付けられた回転軸に固定して取り付けられ
    ると共に、この研磨ヘッドの先端にドレッサを着脱可能
    に構成され、 かつ、前記研磨ヘッドとは別に、同じく前記研磨布の表
    面に対向配置して回転可能に取り付けられた回転軸に傾
    動自在に取り付けられた修正ヘッドを有し、この修正ヘ
    ッドにドレッサを取り付けたことを特徴とする研磨装
    置。
  3. 【請求項3】 前記修正ヘッドは、これに取り付けられ
    たドレッサを研磨布に押圧したとき、研磨布表面上を回
    転中心とする球面軸受を介して回転軸に傾動自在に取り
    付けられていることを特徴とする請求項2記載の研磨装
    置。
  4. 【請求項4】 回転可能に取り付けられ表面に研磨布を
    接着した定盤と、前記研磨布の表面に対向配置して回転
    可能に取り付けられ先端に被研磨物を保持する研磨ヘッ
    ドとからなる研磨装置において、 前記研磨ヘッドは、前記研磨布の表面に対向配置して回
    転可能に取り付けられた回転軸に傾動自在に取り付けら
    れると共に、この研磨ヘッドの先端にドレッサを着脱可
    能に構成され、 かつ、前記研磨ヘッドとは別に、同じく前記研磨布の表
    面に対向配置して回転可能に取り付けられた回転軸に固
    定して取り付けられた修正ヘッドを有し、この修正ヘッ
    ドにドレッサを取り付けたことを特徴とする研磨装置。
  5. 【請求項5】 前記研磨ヘッドは、これに取り付けられ
    たドレッサを研磨布に押圧したとき、研磨布表面上を回
    転中心とする球面軸受を介して回転軸に傾動自在に取り
    付けられていることを特徴とする請求項4記載の研磨装
    置。
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