JPH10264013A

JPH10264013A - 研磨用プレートおよびそれを用いた研磨装置

Info

Publication number: JPH10264013A
Application number: JP7608297A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Nishimura; 隆宣西村; Masahiko Iwai; 昌彦岩井; Masanori Kihata; 正法木畑
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨定盤や固定プレート等の研磨用プレート
の耐食性を高め、被研磨物の金属イオンによる汚染を防
止した上で、強度の低下、重量の増加、製造コストの増
大等を抑制して実用性を高める。【解決手段】金属材料でプレート本体、例えば研磨定
盤１の定盤本体２を作製し、その少なくとも研磨液と接
する側の表面に、セラミックス被覆層５を溶射法、ＰＶ
Ｄ法、ＣＶＤ法等で被覆形成する。溶射法でセラミック
ス被覆層５を形成した場合には、有機材料や無機材料で
例えば封孔処理する。セラミックス被覆層を適用した研
磨用プレートは、被研磨物の固定プレートに対しても有
効である。このような研磨定盤１や固定プレートを用い
て研磨装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや酸
化物単結晶ウエハ等の研磨に用いられる研磨用プレート
およびそれを用いた研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体ウエハや酸化物単結晶
ウエハ等を精密研磨する方法として、遊離砥粒を用いた
化学的物理的研磨法（メカノケミカルポリッシング）が
適用されている。さらに、最近ではＣＭＰ（ケミカルメ
カニカルポリッシング）と称して、デバイス工程中で従
来のドライエッチングに代わる膜除去や平坦化に研磨が
取り入れられている。

【０００３】このような研磨の代表例として、片面ポリ
ッシングの場合で説明すると、回転駆動される研磨定盤
の表面に張り付けられた研磨クロスに、別に回転駆動す
るトップリングやトッププレートと称される固定プレー
トに取り付けられたウエハ等の被研磨物を摺接させ、こ
れら研磨クロスとウエハとの間に供給される研磨液によ
って、ウエハが研磨される。研磨液としては、研磨粒子
と酸性ないしは塩基性の腐食性液との混合スラリーが用
いられる。

【０００４】ところで、上述したような研磨工程におい
て、研磨液には腐食性液が使用されていることから、そ
れと接する研磨装置の金属部分、例えば研磨定盤や固定
プレート等で腐食が進行する。この装置部品の腐食は装
置の保全の問題だけでなく、ウエハの金属イオンによる
汚染を招くことになる。半導体ウエハ等は、金属イオン
で汚染されると性能面で大きな劣化が生じる。さらに、
ウエハの洗浄水廃液中に金属イオンが含まれていると、
環境汚染等の観点から高度な廃水処理が必要となり、ウ
エハの製造コストの増加に繋がってしまう。

【０００５】このようなことから、研磨定盤や固定プレ
ートには比較的耐食性に優れたステンレス鋼が使用され
てきた。しかし、最近のＣＭＰ等では半導体装置内のＷ
やＣｕ等からなる配線を研磨するために、強酸性の研磨
液が使用されるようになってきている。このため、ＳＵ
Ｓ３１６Ｌ鋼等を使用してもＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属
イオンが溶出し、半導体ウエハ等が金属イオンにより汚
染されてしまう。さらに、ステンレス鋼は熱膨張係数が
比較的大きいため、研磨熱により研磨定盤や固定プレー
トが熱変形しやすく、ウエハの研磨精度の点でも問題と
なっている。上記したような研磨定盤や固定プレートの
腐食による問題に対して、耐食性に優れるセラミックス
板を使用することが試みられており、比較的廉価なアル
ミナ板がＳｉウエハのミラーポリッシング用固定プレー
ト等として実用化されている。しかしながら、研磨定盤
等はウエハが 8インチから12インチへと大口径化するに
伴い年々大型化しており、直径 600mm以上の研磨定盤が
使用されるようになってきている。このような大型の研
磨定盤をセラミックス板で作製する場合、セラミックス
板は強度が低いことから肉厚を厚くしなければならず、
重量が研磨装置の制約を超えるというような問題が生じ
る。さらに、大型で精度の高いセラミックス定盤は、そ
の製造コストが非常に高くなるため、実用性の点で問題
を有している。セラミックス板で作製した固定プレート
に関しても、強度、重量、製造コスト等が問題となって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体ウエハや酸化物単結晶ウエハ等の研磨工程において
は、研磨定盤や固定プレート等が研磨液と反応して金属
イオンが溶出すると、ウエハの汚染が発生したり、また
環境汚染の原因にもなってしまう。このような問題を回
避するために、耐食性に優れるセラミックス板を研磨定
盤や固定プレート等に使用する試みがなされているが、
ウエハの大口径化に伴って研磨定盤等は大型化してお
り、これによりセラミックス板は強度や重量等で制約さ
れ、さらに製造コストも非常に高いことから、実用化は
ますます困難になってきている。

【０００７】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、研磨定盤や固定プレート等の耐食性
を高め、金属イオンによる汚染を防止した上で、強度、
重量、製造コスト等の点で実用性を高めた研磨用プレー
ト、およびそれを用いた研磨装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨用プレート
は、請求項１に記載したように、金属材料からなるプレ
ート本体と、前記プレート本体の少なくとも研磨液と接
する側の表面に被覆形成されたセラミックス被覆層とを
具備することを特徴としている。本発明の研磨用プレー
トは、請求項６に記載したように、研磨定盤または被研
磨物固定プレートとして用いられるものである。

【０００９】本発明の研磨装置は、請求項７に記載した
ように、研磨面を有する研磨定盤と、前記研磨定盤に接
続された駆動軸を介して、前記研磨定盤を回転駆動させ
る駆動系と、前記被研磨物を保持して前記研磨定盤の研
磨面に摺接させる被研磨物固定プレートと、前記研磨定
盤の研磨面上に研磨液を供給する研磨液供給手段とを具
備する研磨装置において、前記研磨定盤および被研磨物
固定プレートの少なくとも一方は、請求項１記載の研磨
用プレートからなることを特徴としている。

【００１０】本発明の研磨用プレートにおいては、金属
材料からなるプレート本体にセラミックス被覆層を形成
している。セラミックス被覆層は材質的に耐食性に優れ
ることから、研磨用プレートの腐食による問題、すなわ
ち腐食による金属イオンの溶出に伴う被研磨物の汚染等
を抑制することができる。その上で、耐食性の向上に寄
与するセラミックスはあくまでも被覆層として使用し、
プレート本体は金属材料により構成しているため、従来
のセラミックスの単板からなるプレート（研磨定盤や固
定プレート）に比べて強度を大幅に向上させることがで
き、これによって重量の軽減を図ることもできる。また
特に、大型の研磨定盤等に適用する場合には、製造コス
トも大幅に低減することができると共に、その製造自体
も容易となる。

【００１１】本発明の研磨装置においては、上述したよ
うな研磨用プレートを研磨定盤や固定プレートとして用
いているため、被研磨物の金属イオンによる汚染等を抑
制することができ、半導体ウエハや酸化物単結晶ウエハ
等の被研磨物を高信頼性の下で研磨作業することが可能
となる。さらに、研磨装置にかかる負担を軽減すること
ができると共に、研磨装置自体の信頼性を高めることが
可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。

【００１３】図１は、本発明の研磨用プレートを研磨定
盤に適用した一実施形態の構成を示す断面図である。図
１に示す研磨定盤１は定盤本体２として、金属材料から
なる上部定盤３および下部定盤４を有している。上部定
盤３は研磨面を提供するものであり、例えば金属製円盤
からなる。下部定盤４は、上部定盤３を一体回転可能な
ように固定支持し、さらに水冷ジャケット４ａを形成す
るものであり、同様に金属材料により構成されている。
これら上部定盤３と下部定盤４とは、図示を省略した締
付けボルト等で一体化されている。

【００１４】研磨面を提供する上部定盤３は、少なくと
も研磨液と接する側の表面すなわち上面３ａがセラミッ
クス被覆層５により覆われている。すなわち上部定盤３
の上面３ａ上には、耐食性に優れるセラミックス被覆層
５が被覆形成されている。セラミックス被覆層５の構成
材料には、酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、珪化物お
よびこれらの複合化合物等、種々のセラミックス材料を
使用することができ、これらは研磨に用いられる研磨液
の性質に応じて選択することが好ましい。

【００１５】酸化物系セラミックスの場合、マグネシア
（ΜｇＯ）や酸化トリウム（ΤｈＯ）等の塩基性酸化物
はアルカリ溶液に対する耐食性に優れ、−方シリカ（Ｓ
ｉＯ₂）やチタニア（ΤｉΟ₂）等の酸性酸化物は酸に
対する耐食性に優れる。アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、クロ
ミア（Ｃｒ₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、スピネ
ル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）等の両性酸化物は両者の中間的挙
勤を示す。このような耐食性の傾向は、窒化物、炭化
物、硼化物、珪化物等においても同様な傾向を示す。窒
化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化
ケイ素（ＳｉＣ）、炭化バリウム（ΒａＣ）等は酸に対
する耐食性に優れる。

【００１６】例えば、半導体製造工程に用いられる研磨
液としては、ＳｉウエハやＳｉＯ₂膜用にはＫＯＨ等の
アルカリ性研磨液が使用されている。このような研磨液
を使用した研磨に対しては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＡｌ₂Ｏ
₄、ＭｇＯ等をセラミックス被覆層５として用いること
が好ましい。−方、半導体装置の金属配線として用いら
れているＡｌ、Ｃｕ、Ｗ等の研磨には強酸性の研磨液が
用いられており、このような場合にはＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ
₄、Ａｌ₂Ｏ₃等が好ましく適用される。

【００１７】上記したようなセラミックス被覆層５の形
成方法は、特に限定されるものではなく、溶射法、ＣＶ
Ｄ法（化学的蒸着法）、ＰＶＤ法（物理的蒸着法）等を
使用することができる。これらのうち、溶射法は膜厚を
比較的厚くすることができるため、研磨定盤１を研磨装
置に搭載した後に修正加工して高精度の面形状に仕上げ
る場合等に好適である。すなわち、研磨面の平坦度を 0
〜± 300μm の範囲で任意に制御するためには、被覆時
の膜厚を10〜 500μm 程度とする必要がある。溶射法に
よれば、このような膜厚を有するセラミックス被覆層５
を比較的容易に形成することができる。

【００１８】また、研磨定盤１が直径 600mm以上と大型
の場合にも、セラミックス被覆層５を形成した後に加工
により面精度を出す必要があり、このようなときにも溶
射法を適用することが好ましい。表面研磨後のセラミッ
クス被覆層の厚さは10〜 300μm の範囲とすることが好
ましい。なお、セラミックス溶射は金属基材表面の凹凸
面に機械的に付着させるため、この凹凸性を確保するた
めに、溶射施工前に予め上部定盤３の上面３ａをブラス
ト処理等で粗面化しておくことが好ましい。

【００１９】溶射法によるセラミックス被覆層５は、通
常多数の気孔を含む多孔質状態となる。セラミックス被
覆層５内の気孔は応力緩和層として機能するため、気孔
を有するセラミックス被覆層５はその内部での亀裂の進
展、上部定盤３からの剥離、また研磨面の変形等の抑制
に対して有効である。このような点を考慮して、溶射時
におけるセラミックス被覆層５内の気孔は 5〜40体積%
程度とすることが好ましい。

【００２０】ただし、気孔をそのままの状態で有するセ
ラミックス被覆層５では、研磨時に研磨液が気孔を通過
して上部定盤２が腐食されるおそれがあり、またその結
果としてセラミックス被覆層５が浮き上がったり、さら
には剥離脱落してしまうおそれがある。従って、溶射法
によるセラミックス被覆層５の耐食性を確保するため
に、気孔を封止する封孔処理を予め施しておくことが好
ましい。封孔処理材としては、室温に近い温度で研磨す
る場合にはエポキシ系、フェノール系、アクリル系等の
樹脂が好ましく、また研磨温度が比較的高く、 473〜67
3K程度となる場合にはシリコーン樹脂を使用することが
好ましい。

【００２１】封孔樹脂を溶射層の気孔内に含浸させる方
法としては、溶射によるセラミックス被覆層５の表面に
浸透性のよい樹脂を塗布し、この樹脂の浸透性により気
孔内に浸透含浸させる方法が簡便である。さらに信頼性
を確保するためには、真空槽内で溶射層の気孔中の空気
を排除した後に、樹脂液に漬けて加圧によって含浸させ
る真空加圧含浸法等を適用することが好ましい。封孔処
理後にセラミックス被覆層５の表面、すなわち研磨面は
仕上げ研磨され、セラミックス面とされる。

【００２２】また、封孔処理材としては上記した樹脂材
料の他に、ガラス質の無機材料を使用することも可能で
ある。例えば、コロイダルシリカ、アルミナゾル等も溶
射層の封孔処理材として有効である。これらは含浸させ
た後に、結晶化温度以下の温度で焼成して用いる。な
お、研磨条件や上部定盤３とのマッチング等によって
は、気孔をＨＩΡ法（高温静水圧加圧法）等で潰して溶
射層の耐食性を高めたり、あるいは細粒粉末を用いた高
密度溶射法等を適用してもよい。

【００２３】研磨定盤１が例えば直径 400mm以下と小型
である場合には、機上修正なしで用いられることがあ
る。被処理物の固定プレートも通常は 400mm以下であ
り、同様である。このように、上部定盤３の上面３ａを
最終仕上げ研磨した後に被覆する場合には、ＣＶＤ法や
ＰＶＤ法による緻密で薄いセラミックス被覆層５を適用
することができる。この場合には封孔処理は不要であ
る。このようなセラミックス被覆層５の膜厚は剥離防止
のために 1〜10μm 程度とすることが好ましい。

【００２４】上述したような研磨面を構成するセラミッ
クス被覆層５と上部定盤３との界面には、研磨熱の熱サ
イクルにより残留応力が生じ、これは剥離、亀裂、研磨
面の変形等の原因となる。そのため、上部定盤３とセラ
ミックス被覆層５とは研磨時に同等の熱膨張量となるよ
うに構成することが好ましく、例えば研磨時の熱膨張量
の差が直径 600mmの定盤とした場合に 1〜 5μm の範囲
内となるように構成することが望ましい。これは上部定
盤３とセラミックス被覆層５との熱膨張差による熱変形
等をより一層有効に防止するためである。

【００２５】このような構成は、例えば上部定盤３とセ
ラミックス被覆層５の熱膨張係数（研磨時の温度に対し
て）が同等となるように、それぞれの構成材料を選択し
たり、また上部定盤３を含む定盤本体２の温度管理を行
うことにより実現できる。例えば、前述したセラミック
ス被覆層５の構成材料の熱膨張係数（室温〜373Kの範
囲）は、アルミナ系を除いて 3〜 5×10^-6/K程度と小さ
く、熱膨張係数が比較的大きいアルミナでも 6〜 8×10
^-6/Kである。従って、上部定盤３は室温から373Kの範囲
の熱膨張係数が 8×10^-6/K以下の金属材料により構成す
ることが好ましい。また、下部定盤４にも上部定盤３か
ら研磨熱が伝わって熱変形し、この下部定盤４の熱変形
が上部定盤３による研磨面形状に悪影響を及ぼすおそれ
があるため、下部定盤４も同様に熱膨張係数が 8×10^-6
/K以下の金属材料により構成することが好ましい。

【００２６】熱膨張係数が 8×10^-6/K以下の金属材料と
しては、 0.6〜 1.5重量% のＣ、0.3重量% 以下のＳ
ｉ、28〜30重量% のＮｉ、 2〜 6重量% のＣｏを含有す
る低膨張鋳鉄、35〜39重量% のＮｉを含有するＦｅ−Ｎ
ｉ系合金（インバー合金）、30〜31重量% のＮｉと 4〜
6重量% のＣｏを含有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金（ス
ーパーインバー合金）等が挙げられる。

【００２７】また、上部定盤３の熱変形を抑制する他の
対策として、図１に示したように、上部定盤３と下部定
盤４との間の空間を水冷ジャケット４ａとして利用する
ことも有効である。すなわち、上部定盤３と下部定盤４
との間の空間に、冷却水の流入管と流出管を接続（図示
せず）し、上部定盤３の直下に冷却ジャケット４ａを設
けることによって、上部定盤３の熱変形やセラミックス
被覆層５と上部定盤３との界面における残留応力の発生
等が抑制される。従って、セラミックス被覆層５の剥
離、亀裂、研磨面の変形等を有効に抑制することができ
る。

【００２８】上述したような研磨液と接する側の表面３
ａにセラミックス被覆層５が形成されている上部定盤３
を有する研磨定盤１によれば、セラミックス被覆層５の
耐食性に基いて、研磨液による金属部分すなわち上部定
盤３等の腐食を抑制することができる。従って、研磨定
盤１の腐食に伴う金属イオンの溶出、および金属イオン
に被研磨物の汚染等を抑制することが可能となる。

【００２９】その上で、耐食性の向上に寄与するセラミ
ックス材料は、あくまでも上部定盤２の表面２ａを覆う
被覆層５として用いており、定盤本体２すなわち上部定
盤３および下部定盤４には金属材料を使用しているた
め、研磨定盤１全体としての強度等は定盤本体２により
維持される。従って、従来の金属板のみからなる研磨定
盤と同等の強度や重量等を得ることができ、従来のセラ
ミックスの単板からなる研磨定盤に比べて強度を大幅に
向上させることができる。また、強度の向上によって重
量の軽減を図ることもできる。また特に、研磨定盤１が
直径 600mm以上と大型の場合には、製造コストも大幅に
低減することができると共に、その製造自体も容易とな
る。

【００３０】なお、上記実施形態では本発明の研磨用プ
レートを研磨定盤に適用した場合について説明したが、
研磨定盤に限らず被研磨物の固定プレートに対しても本
発明の研磨用プレートは有効である。すなわち、後述す
る研磨装置の実施形態で説明するように、被処理物の固
定プレートも研磨液と直接接する。よって、固定プレー
トの本体を金属材料で構成し、その研磨液と接する側の
表面に、上述したようなセラミックス被覆層を形成する
ことによって、固定プレートの研磨液による腐食、およ
び腐食に伴う被研磨物の金属イオンによる汚染等を防止
することができる。セラミックス被覆層やプレート本体
等の具体的な条件は、上述した研磨定盤の場合と同様で
ある。

【００３１】このように、本発明の研磨用プレートは研
磨定盤および固定プレートのいずれに対しても適用可能
であるが、大型化が進められていることから、強度、重
量、製造コスト等の点でセラミックス単体で作製した場
合には実用性が極めて低い研磨定盤に対して特に有効で
ある。

【００３２】次に、本発明の研磨装置の実施形態につい
て説明する。図２は、上述した実施形態の研磨定盤１を
片面研磨方式の研磨装置に搭載した一構成例、すなわち
本発明の研磨装置を片面研磨方式に適用した一実施形態
の構成を示す図である。

【００３３】上述した研磨面にセラミックス被覆層５が
設けられた研磨定盤１の下側、具体的には下部定盤４の
下側には駆動軸１１が固着されている。この駆動軸１１
は、駆動系としての例えばモータ１２と駆動ベルト１３
を介して接続されており、この駆動系により研磨定盤１
は所定の回転速度で回転駆動される。

【００３４】研磨面となるセラミックス被覆層５の上側
には、図示を省略した研磨クロスが必要に応じて貼り付
けられる。この場合には、研磨クロスが実際の研磨面と
して使用される。なお、ラッピング作業等の場合には、
セラミックス被覆層５の上面を直接研磨面として使用す
る場合もある。

【００３５】上記したセラミックス被覆層５もしくは研
磨クロス上には、トッププレート等の固定プレート１４
に保持された被研磨物１５、例えば半導体ウエハがセッ
トされる。この固定プレート１４には、前述したように
金属材料からなるプレート本体の表面にセラミックス被
覆層を形成したものが好ましく用いられる。

【００３６】固定プレート１４は、回転シャフト１６を
介して、図示を省略した別の駆動装置により回転駆動さ
れる。また、セラミックス被覆層５もしくは研磨クロス
上には、図示を省略した研磨液供給装置から研磨液供給
管１７を介して、研磨粒子と腐食性液との混合スラリー
等からなる研磨液１８が供給される。そして、上記研磨
液１８を供給しつつ研磨定盤１を回転させると共に、被
研磨物１５を所定の圧力でセラミックス被覆層５もしく
は研磨クロスに押圧した状態で、研磨定盤１とは同方向
あるいは逆方向に自転させながら研磨定盤１上を回転移
動させる。このようにして被研磨物１５の研磨作業が行
われる。

【００３７】このような研磨装置においては、研磨定盤
１さらには固定プレート１４の腐食に伴う金属イオンの
溶出を抑制することができるため、半導体ウエハや酸化
物単結晶ウエハ等の被研磨物１５の汚染を抑制しつつ良
好に研磨することができる。すなわち、半導体ウエハや
酸化物単結晶ウエハ等の被研磨物１５の性能劣化を抑制
し、高信頼性の下で研磨作業することが可能となる。さ
らに、研磨定盤１等の軽量化により研磨装置にかかる負
担を軽減することができると共に、研磨定盤１や固定プ
レート１４の高強度化により研磨装置自体の信頼性を高
めることが可能となる。

【００３８】なお、上記実施形態においては、本発明を
片面研磨方式の研磨装置に適用した場合について説明し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、両面研磨
方式の研磨装置に適用することも可能である。

【００３９】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。

【００４０】実施例１まず、研磨定盤として実施する前に、直径10mm、厚さ10
mmのでセラミックス被覆層による耐食性試験を実施し
た。低膨張鋳鉄の成分を下記の表１に示す通りである。

【００４１】

【表１】上記した低膨張鋳鉄からなる円柱状試験片の上面（直径
10mmの面）に、大気中プラズマ溶射法で表２（試料 No1
〜15）に示すように、各種のセラミックス材料からなる
厚さ 200〜 300μm の被覆層を形成した。これら溶射被
覆層はいずれも体積比で10〜20% 程度の気孔を有してい
た。これら各試料を 2個ずつ作製し、一方の試料には表
２に示す封孔処理材を用いて、溶射層内の気孔を封孔処
理した。封孔処理用の樹脂は、真空中で脱気した後に加
圧により含浸させた。また、溶射法以外にＣＶＤ法やＰ
ＶＤ法でも、表２（試料No16〜19）に示すように、種々
のセラミックス材料からなる厚さ 2〜 5μm の被覆層を
形成した。

【００４２】上記した各試料の溶射被覆層を形成した上
面以外の表面を埋込み樹脂でマスキングした後、 30%硝
酸中および pH9のＫＯＨ水溶液中にそれぞれ60時間浸
し、金属イオンの溶出濃度を測定すると共に、試料表面
の変色の有無を評価した。試験液は温度323Kで撹拌し
た。また、本発明との比較例として、セラミックス被覆
層を形成していない低膨張鋳鉄からなる円柱状試験片に
ついても同様な試験を行った。これらの試験結果を表２
に併せて示す。

【００４３】

【表２】表２から明らかなように、封孔処理していないセラミッ
クス溶射被覆層であっても、比較例の試料に比べて大幅
に耐食性が向上しており、さらに封孔処理したセラミッ
クス溶射被覆層、ＣＶＤ法やＰＶＤ法で形成したセラミ
ックス被覆層ではほとんど腐食が進行しておらず、極め
て良好な耐食性を示すことが確認された。また、封孔処
理の有効性についても同様に確認された。

【００４４】次に、上記した事前試験の結果に基いて、
セラミックス被覆層を適用して実際の研磨定盤を作製し
た。形状等は図１に示した通りである。まず、直径1mの
円盤状の上部定盤３と水冷溝を有する下部定盤４を、上
記した表１に組成を示す低膨張鋳鉄で作製した。この低
膨張鋳鉄の室温から373Kの温度範囲の熱膨張係数は3.2
×10^-6/Kである。これら上部定盤３と下部定盤４を締め
付けボルトで一体化し、仕上加工した後にブラストで研
磨面を荒らした。

【００４５】次いで、大気中プラズマ溶射法によって、
ブラスト処理した研磨面にＡｌ₂Ｏ₃-13%ΤｉＯ₂粉末
を溶射し、膜厚約 400〜 500μm のセラミックス被覆層
を形成した。このような研磨定盤を 2つ作製し、一方に
はアクリル樹脂を研磨面にはけ塗りによりて塗装し、こ
れを含浸させて封孔処理した、これら研磨定盤の研磨面
を、それぞれ±15μm の平坦度となるようにラッピング
研磨した。ラッピング研磨後のセラミックス被覆層の厚
さは、それぞれ約 300μm であった。上記した各研磨定
盤を図２に示したような構成を有するポリッシング装置
に搭載し、装置に装備されている定盤面修正リングを用
いて± 5μm の平坦度に仕上げた。

【００４６】また、 8インチＳｉウエハ用の固定プレー
トを、上記研磨定盤と同様に、低膨張鋳鉄からなるプレ
ート本体に同種のセラミックス被覆層を溶射法で形成す
ることにより作製した。

【００４７】これらを用いてＳｉウエハのポリッシング
試験を行い、それぞれＳｉウエハ表面に残存した金属元
素の量をオージェ電子分光法で測定した。また、本発明
との比較例として、セラミックス被覆していない低膨張
鋳鉄定盤を用いて、実施例と同様にＳｉウエハのポリッ
シングを行うと共に、Ｓｉウエハ表面に残存した金属元
素の量をオージェ電子分光法で測定した。なお、固定プ
レートは実施例と同一のものを使用した。これらの測定
結果を表３に示す。

【００４８】

【表３】表３から明らかなように、封孔処理していないセラミッ
クス溶射被覆層を適用した研磨定盤であっても、比較例
の研磨定盤に比べてＳｉウエハ表面に残存する金属元素
量が低減されており、さらに封孔処理したセラミックス
溶射被覆層を適用した研磨定盤は極めて優れた耐食性を
示し、Ｓｉウエハ表面に残存する金属元素量が大幅に減
少していることが、すなわちＳｉウエハの汚染が大幅に
抑制されていることが分かる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の研磨用プ
レートによれば、強度の低下、重量の増加、製造コスト
の増大等を抑制した上で、研磨定盤や固定プレート等の
耐食性を高めることができる。従って、このような研磨
用プレートを用いた本発明の研磨装置によれば、被研磨
物の金属イオンによる汚染等を抑制することができると
共に、装置の信頼性等を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨用プレートを適用した研磨定盤
の一実施形態の構造を示す断面図である。

【図２】本発明の研磨装置の一実施形態の概略構造を
示す図である。

【符号の説明】

１………研磨定盤２………定盤本体３………上部定盤４………下部定盤５………セラミックス被覆層１１……駆動軸１２……モータ１４……固定プレート１５……被研磨物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料からなるプレート本体と、前記
プレート本体の少なくとも研磨液と接する側の表面に被
覆形成されたセラミックス被覆層とを具備することを特
徴とする研磨用プレート。
【請求項２】請求項１記載の研磨用プレートにおい
て、前記セラミックス被覆層は、酸化物、窒化物、炭化物、
硼化物、珪化物、およびこれらの複合化合物から選ばれ
る少なくとも 1種からなることを特徴とする研磨用プレ
ート。
【請求項３】請求項１記載の研磨用プレートにおい
て、前記セラミックス被覆層は溶射層からなり、かつ表面研
磨後の厚さが10〜 300μm の範囲であることを特徴とす
る研磨用プレート。
【請求項４】請求項１記載の研磨用プレートにおい
て、前記セラミックス被覆層は、体積比で 5〜 40%の気孔を
有する溶射層からなり、かつ前記気孔が有機材料および
無機材料から選ばれる少なくとも 1種で封孔処理されて
いることを特徴とする研磨用プレート。
【請求項５】請求項１記載の研磨用プレートにおい
て、前記プレート本体は、熱膨張係数が 8×10^-6/K以下の金
属材料からなることを特徴とする研磨用プレート。
【請求項６】請求項１記載の研磨用プレートにおい
て、研磨定盤または被研磨物固定プレートとして用いられる
ことを特徴とする研磨用プレート。
【請求項７】研磨面を有する研磨定盤と、前記研磨定
盤に接続された駆動軸を介して、前記研磨定盤を回転駆
動させる駆動系と、前記被研磨物を保持して前記研磨定
盤の研磨面に摺接させる被研磨物固定プレートと、前記
研磨定盤の研磨面上に研磨液を供給する研磨液供給手段
とを具備する研磨装置において、前記研磨定盤および被研磨物固定プレートの少なくとも
一方は、請求項１記載の研磨用プレートからなることを
特徴とする研磨装置。