JPH10156704A - 研磨方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨と同時に研磨パッドのドレッシングを施
すことにより、研磨効率の向上と平坦度のばらつきを少
なくする。 【解決手段】 被加工物１４を研磨する砥粒１７と、こ
の砥粒を保持する高分子化合物からなるボンド１８との
複合材からなる研磨パッド１６を用い、研磨パッド１６
のボンド１８のみを研磨可能な砥粒を含む研磨剤のスラ
リ２０を供給しながら、被加工物１４を研磨パッド１６
に押圧して研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ、
磁気ディスク、ガラス基板等の薄板状の被加工物の表面
を平面研磨するための研磨方法およびその装置に係り、
特に、被加工物の研磨と同時に研磨パッド（研磨布）の
平坦度をも高めることのできる研磨方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、ウエハを平面研磨する研磨装置
の要部を示した図である。１は、研磨に供される被加工
物１であるウエハで、２が研磨ヘッドの保持部である。
この保持部２は、主軸３の先端に取り付けられ、被加工
物１は、保持部２の下面に吸着保持されている。４は定
盤であり、この定盤４の上面には研磨パッド５が取り付
けられている。

【０００３】この種の平面研磨では、主軸３および定盤
４を同方向に回転させながら、加工ヘッドの保持部２に
保持した被加工物１を適当な圧力Ｐで押し付けた状態
で、ノズル６より研磨剤が懸濁したスラリーを研磨パッ
ド５上に供給しながら研磨され、これにより被加工物２
の表面が平坦に研磨される。

【０００４】被加工物１の平坦精度は、定盤４あるいは
研磨パッド５の表面（本明細書において、研磨面とい
う）の精度に依存する部分が多く、研磨面が理想的な平
面であれば、被加工物１の表面も完全な平面に創成、研
磨される。

【０００５】しかし、研磨面が完全な平面であることは
現実にはあり得ず、研磨パッド５に当初からうねりなど
の形状誤差があったり、研磨中の熱、加圧力による事後
的な変形が存在したり、付着した削除物による研磨パッ
ド５の目詰りがあったりして、平坦度を低下させる要因
となる。

【０００６】そこで、この種の平面研磨装置では、研磨
布の平坦性を向上させるとともに、研磨パッド５の目詰
まりを防止するために、研磨装置とは別にドレッシング
装置を用い、砥石７を加圧・回転可能な修正ヘッドで研
磨パッド５に押し付け、研磨直前または数枚研磨する毎
に、ドレッシングを行ない、研磨パッド５の研磨面を修
正している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研磨パ
ッド（研磨布）のドレッシングは、時間のかかる工程で
あり、しかも、被加工物がウエハやガラスである場合、
数枚研磨する毎にこれを行なう必要があるために、研磨
工程全体としての生産効率を大幅に低下させてしまうと
いう問題があった。

【０００８】また、ドレッシング後は、研磨面の状態は
一定であることが望ましいけれども、実際問題として
は、ドレッシングの度毎に研磨面の状態が変化してしま
うのが実情で、その結果、研磨により得られる平坦度に
バラツキが生じていた。

【０００９】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、研磨と同時に研磨パッドのドレ
ッシングを施すことにより、研磨効率の向上と平坦度の
ばらつきを少なくすることを可能とする研磨方法および
その装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、研磨ヘッドに保持した被加工物を回転
させながら、回転する定盤上の研磨パッドに押し付け、
被加工物の表面を平面研磨する研磨方法であって、前記
被加工物を研磨する砥粒と、この砥粒を保持する高分子
化合物からなるボンドとの複合材からなる研磨パッドを
用い、前記研磨パッドのボンドのみを研磨可能な砥粒を
含む研磨剤のスラリを供給しながら、前記被加工物を前
記研磨パッドに押圧して研磨することを特徴とするもの
である。

【００１１】この発明によれば、研磨パッドの上面の研
磨面は、スラリに含まれる浮遊砥粒により研磨される。
すなわち、被加工物の研磨と同時に研磨パッドのボンド
がスラリの砥粒によってドレッシングされる。

【００１２】従って、被加工物を数枚研磨する度に、研
磨工程とは別の工程で研磨パッドをドレッシングをする
必要がなく、連続的な研磨が可能なため、大幅に生産性
を向上できる。

【００１３】この研磨と同時にされるドレッシングによ
って研磨パッドの目詰りが防止され、また、研磨パッド
の表面は、被加工物に押圧されながらドレッシングされ
る結果、スラリ中の砥粒により被加工物の表面に倣うよ
うにドレッシングされる。これにより、研磨した被加工
物毎に得られる平坦度にバラツキの生じるのを防止で
き、一定の品質で研磨できる。

【００１４】前記スラリは、前記研磨パッドのボンドよ
りも硬度の高く、かつ前記被加工物よりも硬度の低い砥
粒を含むことを特徴とする。

【００１５】好ましい実施形態によれば、前記研磨パッ
ドは、酸化セリウム粒子からなる砥粒と、アクリルニト
リルからなるボンドからなり、前記スラリ中の砥粒は炭
酸カルシウム粒子からなる。

【００１６】本発明による研磨方法は、シリコンウエハ
またはガラス等の平板形状の被加工物の精密な平面研磨
に適している。

【００１７】また、このような本発明の研磨方法を実施
する装置は、被加工物を保持して回転する保持部を有す
る研磨ヘッドと、回転可能な定盤と、前記定盤の上面に
取り付けられる研磨パッドとを備え、前記被加工物を回
転する前記定盤上の研磨パッドに押圧し、この被加工物
の表面を平面研磨する研磨装置において、前記被加工物
を研磨する砥粒と、この砥粒を保持する高分子化合物か
らなるボンドとの複合材からなる研磨パッドと、前記研
磨パッドのボンドのみを研磨可能な砥粒と、添加剤その
他の水溶液とを混合したスラリを前記定盤上の研磨パッ
ドに供給するスラリ供給手段とを具備したことを特徴と
するものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による研磨方法およ
びその装置の一実施形態について添付の図面を参照して
説明する。図１は、本発明による研磨方法を実施するた
めの装置を示す。この図１において、１０は研磨装置の
研磨ヘッド、１１は定盤を表わしている。

【００１９】研磨ヘッド１０は、図示されない駆動装置
と連結された主軸１２の先端に保持部１３が取り付けら
れているものである。この保持部１３は、真空吸着方式
で被加工物を保持するようになっており、この実施形態
では、その下面の吸着面に被加工物であるウエハ１４が
保持されている。

【００２０】このような研磨ヘッド１０は、ウエハ１４
を着脱する待機位置と、図１に示す研磨位置との間を水
平に旋回できるよう、また、上下に昇降できるように旋
回機構および昇降機構（ともに図示せず）に連結されて
いる。

【００２１】他方、定盤１１は、回転軸１５を介して図
示されない回転駆動機構に連結されるとともに、水平に
支持されており、任意の回転数で回転する。この定盤１
１の上面には、同心的に研磨パッド１６が接着剤等によ
り固定されている。研磨加工時には、保持部１３に保持
されたウエハ１４は、適当な面圧Ｐをもって研磨パッド
１６に押し付けられるようになっている。その際、保持
部１３は主軸１２と一体で回転してウエハ１４に回転運
動を与える。また、研磨パッド１６はウエハ１４と同方
向に回転する。

【００２２】研磨パッド１６は、ウエハ１４を研磨する
砥粒１７と、これを保持する結合剤であるボンド１８と
の複合材からなるものである。砥粒１７については、被
加工物の種類、その硬度等に応じて適した材料のものが
選択されるが、この実施形態のように、ウエハ１４やガ
ラスを研磨する加工では、例えば、酸化セリウム粒子が
好適である。

【００２３】一方、ボンド１８は、高分子化合物を材質
とし、例えば、アクリルニトリルが好適である。

【００２４】しかして、研磨パッド１６の上面には、ウ
エハ１４を研磨する間、スラリ２０が供給される。この
スラリ２０は、スラリ供給装置２１で調整されて送ら
れ、ノズル２２から適量が供給される。

【００２５】スラリ供給装置２１としては、この種のウ
エハの精密研磨加工で研磨剤として用いるスラリを研磨
装置に供給する公知のスラリ供給装置が用いられる。こ
のスラリ供給装置は、研磨剤原液、純水、各種添加剤等
の薬液のタンクや、これらを混合するタンク、温調用の
ヒータ、撹拌機を備え、自動的に研磨剤原液、各種添加
剤を自動的に調合して必要な量のスラリを安定的に供給
することができる。

【００２６】この場合、スラリ供給装置２１では、ウエ
ハ１４に傷を付けることなく、研磨パッド１６を組成す
るボンド１８を研磨できる程度の硬さをもった砥粒がス
ラリ２０に混合される。

【００２７】このスラリ２０中に含まれる砥粒として
は、研磨パッド１６のボンド１８よりも硬く、かつウエ
ハ１４よりも硬度の低い材料からなるもの、例えば、炭
酸カルシウム粒子を用いるとよい。

【００２８】以上のような研磨装置を使用して、ウエハ
１４を研磨する場合、ウエハ１４を回転させながら適当
な面圧Ｐをもって研磨パッド１６に押し付け、同時にス
ラリ２０を研磨パッド１６上に供給する。

【００２９】図２は、ウエハ１４が研磨されていく状況
を模式的に表わした図である。ウエハ１４は、研磨パッ
ド１６に固定されている砥粒１７により研磨される。こ
れと同時に、研磨パッド１６の上面の研磨面は、スラリ
２０に含まれる浮遊砥粒２３により研磨される。すなわ
ち、ウエハ１４の研磨と同時に研磨パッド１６のボンド
１８が浮遊砥粒２３によってドレッシングされる。

【００３０】従って、従来のように、ウエハ１４を数枚
研磨する度に、研磨工程とは別の工程で研磨パッド１６
をドレッシングをする必要がなく、連続的にウエハ１４
を研磨することができるため、大幅に生産性を向上でき
る。

【００３１】この研磨と同時にされるドレッシングによ
って研磨パッド１６の目詰りが防止される。また、研磨
パッド１６の表面は、ウエハ１４に押圧されながらドレ
ッシングされる結果、スラリ中の砥粒２３によりウエハ
１４の表面に倣うようにドレッシングされる。これによ
り、研磨パッド１６の表面の状態がウエハ１４の表面に
倣って一定の状態に保たれるので、研磨したウエハ１４
毎に得られた平坦度にバラツキの生じるのを防止でき、
一定の品質で研磨できる。

【００３２】以上、本発明をシリコンウエハの研磨につ
いて適用した実施形態について説明したが、本発明は、
平板状のガラスなどの表面の精密研磨にも同じようにし
て実施することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、被加工物を研磨する砥粒と、この砥粒を保持
する高分子化合物からなるボンドとの複合材からなる研
磨パッドを用い、前記研磨パッドのボンドのみを研磨可
能な砥粒を含む研磨剤のスラリを供給しながら、前記被
加工物を前記研磨パッドに押圧して研磨するようにして
いるので、従来のように被加工物の研磨と研磨パッドの
ドレッシングとを別々の工程でなく、同時に行なえるた
め生産性の大幅や向上を達成できる。

【００３４】しかも、研磨パッドの研磨面を被加工物の
被研磨面に倣わせて一定の状態にドレッシングすること
が可能である、加工後の平坦度にバラツキの生じるの防
止し、一定の高品質で研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研磨方法を実施する研磨装置の要
部の構成説明図。

【図２】本発明による研磨方法のメカニズムを説明する
模式図。

【図３】従来の研磨装置を示す側面図。

【符号の説明】

１０ 研磨ヘッド １１ 定盤 １２ 主軸 １３ 保持部 １４ ウエハ（被加工物） １５ 回転軸 １６ 研磨パッド １７ 砥粒 １８ ボンド ２０ スラリ ２１ スラリ供給装置 ２２ ノズル ２３ 浮遊砥粒

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨ヘッドに保持した被加工物を回転させ
   ながら、回転する定盤上の研磨パッドに押し付け、被加
   工物の表面を平面研磨する研磨方法であって、 前記被加工物を研磨する砥粒と、この砥粒を保持する高
   分子化合物からなるボンドとの複合材からなる研磨パッ
   ドを用い、 前記研磨パッドのボンドのみを研磨可能な砥粒を含む研
   磨剤のスラリを供給しながら、前記被加工物を前記研磨
   パッドに押圧して研磨することを特徴とする研磨方法。
2. 【請求項２】前記スラリは、前記研磨パッドのボンドよ
   りも硬度の高く、かつ前記被加工物よりも硬度の低い砥
   粒を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
3. 【請求項３】前記研磨パッドは、酸化セリウム粒子から
   なる砥粒と、アクリルニトリルからなるボンドからな
   り、前記スラリ中の砥粒は炭酸カルシウム粒子からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
4. 【請求項４】前記被加工物は、ウエハまたはガラスであ
   ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記
   載の研磨方法。
5. 【請求項５】被加工物を保持して回転する保持部を有す
   る研磨ヘッドと、回転可能な定盤と、前記定盤の上面に
   取り付けられる研磨パッドとを備え、前記被加工物を回
   転する前記定盤上の研磨パッドに押圧し、この被加工物
   の表面を平面研磨する研磨装置において、 前記被加工物を研磨する砥粒と、この砥粒を保持する高
   分子化合物からなるボンドとの複合材からなる研磨パッ
   ドと、 前記研磨パッドのボンドのみを研磨可能な砥粒と、添加
   剤その他の水溶液とを混合したスラリを前記定盤上の研
   磨パッドに供給するスラリ供給手段とを具備したことを
   特徴とする研磨装置。