JPH11156704A - 基板の研磨装置 - Google Patents
基板の研磨装置Info
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- JPH11156704A JPH11156704A JP33803297A JP33803297A JPH11156704A JP H11156704 A JPH11156704 A JP H11156704A JP 33803297 A JP33803297 A JP 33803297A JP 33803297 A JP33803297 A JP 33803297A JP H11156704 A JPH11156704 A JP H11156704A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高度の平坦化と清浄化をコンパクトな装置で
効率良く行うことができる研磨方法およびその装置を提
供する。 【解決手段】 砥石板５９の面に基板１の被研磨面を所
定の圧力で押圧しながら研磨を行なう基板の研磨装置に
おいて、砥石板５９の面と基板面を所定の軌跡で相対循
環並進運動させながら研磨を行なう。
効率良く行うことができる研磨方法およびその装置を提
供する。 【解決手段】 砥石板５９の面に基板１の被研磨面を所
定の圧力で押圧しながら研磨を行なう基板の研磨装置に
おいて、砥石板５９の面と基板面を所定の軌跡で相対循
環並進運動させながら研磨を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の研磨装置に
係り、特に半導体ウエハ、ガラス基板、液晶パネル等の
高度の清浄度が要求される基板を研磨するのに好適な研
磨装置に関する。
係り、特に半導体ウエハ、ガラス基板、液晶パネル等の
高度の清浄度が要求される基板を研磨するのに好適な研
磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつあり、特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの
場合は、焦点深度が浅くなるためにステッパの結像面の
平坦度を必要とする。また、基板上に配線間距離より大
きなパーティクルが存在すると、配線がショートするな
どの不具合が生じるので、基板の処理においては、平坦
化とともに清浄化を図ることが重要となる。このような
事情は、マスク等に用いるガラス基板、或いは液晶パネ
ル等の基板のプロセス処理においても同様である。
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつあり、特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの
場合は、焦点深度が浅くなるためにステッパの結像面の
平坦度を必要とする。また、基板上に配線間距離より大
きなパーティクルが存在すると、配線がショートするな
どの不具合が生じるので、基板の処理においては、平坦
化とともに清浄化を図ることが重要となる。このような
事情は、マスク等に用いるガラス基板、或いは液晶パネ
ル等の基板のプロセス処理においても同様である。
【０００３】従来の研磨装置として、図４に示すよう
に、研磨ユニット１０、ロード・アンロードユニット２
１、搬送ロボット２２、２つの洗浄機２３ａ，２３ｂを
有するものがある。研磨ユニット１０は、図５に示され
るように、上面にクロス（研磨布）１１を貼り付けたタ
ーンテーブル１２と、半導体ウエハ１を保持しつつター
ンテーブル１２に押しつけるトップリング１３とを具備
している。
に、研磨ユニット１０、ロード・アンロードユニット２
１、搬送ロボット２２、２つの洗浄機２３ａ，２３ｂを
有するものがある。研磨ユニット１０は、図５に示され
るように、上面にクロス（研磨布）１１を貼り付けたタ
ーンテーブル１２と、半導体ウエハ１を保持しつつター
ンテーブル１２に押しつけるトップリング１３とを具備
している。
【０００４】このような構成の研磨装置において、トッ
プリング１３の下面に半導体ウエハ１を保持し、半導体
ウエハ１を回転しているターンテーブル１２の上面の研
磨布１１に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥
液ノズル１４から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布
１１に研磨砥液Ｑが保持され、半導体ウエハ１の研磨さ
れる面（下面）と研磨布１１の間に研磨砥液Ｑが存在し
た状態で研磨が行われる。
プリング１３の下面に半導体ウエハ１を保持し、半導体
ウエハ１を回転しているターンテーブル１２の上面の研
磨布１１に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥
液ノズル１４から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布
１１に研磨砥液Ｑが保持され、半導体ウエハ１の研磨さ
れる面（下面）と研磨布１１の間に研磨砥液Ｑが存在し
た状態で研磨が行われる。
【０００５】ターンテーブル１２とトップリング１３は
それぞれが独立の回転数で回転しており、トップリング
１３は、ウエハ１の縁部がターンテーブル１２の中心及
び縁から所定距離ａ，ｂだけ離れた位置に来るようにウ
エハ１を保持し、これにより、ウエハ１の全面が均一に
かつ高速度で研磨される。従って、ターンテーブル１２
の径Ｄは、次式に示すようにウエハ１の径ｄの２倍以上
に設定されている。 Ｄ＝２（ｄ＋ａ＋ｂ）
それぞれが独立の回転数で回転しており、トップリング
１３は、ウエハ１の縁部がターンテーブル１２の中心及
び縁から所定距離ａ，ｂだけ離れた位置に来るようにウ
エハ１を保持し、これにより、ウエハ１の全面が均一に
かつ高速度で研磨される。従って、ターンテーブル１２
の径Ｄは、次式に示すようにウエハ１の径ｄの２倍以上
に設定されている。 Ｄ＝２（ｄ＋ａ＋ｂ）
【０００６】研磨されたウエハ１は、洗浄装置２３ａ，
２３ｂにおいて１ないし数次の洗浄工程と乾燥工程を経
て、ロード・アンロードユニット２１においてウエハ搬
送用カセット２４に収容される。ウエハ１を洗浄する方
法としては、ナイロン、モヘア等のブラシや、ＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）スポンジによって表面を擦る
スクラブ洗浄が行われている。
２３ｂにおいて１ないし数次の洗浄工程と乾燥工程を経
て、ロード・アンロードユニット２１においてウエハ搬
送用カセット２４に収容される。ウエハ１を洗浄する方
法としては、ナイロン、モヘア等のブラシや、ＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）スポンジによって表面を擦る
スクラブ洗浄が行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の研
磨装置においては、クロス１１が弾性を有しており、こ
れがウエハのうねりや反りを吸収して、ウエハを全面に
亘って均一に研磨する利点があるが、いわゆる縁だれ
（ウエハの周縁部が他の部分に比べて過度に研磨される
こと）が生じやすい。また、配線パターンなどがプリン
トされたウエハ１の研磨には、ウエハ１表面の凹凸の凸
部を除去して１０００Å以下の平坦度を得ることが要求
されるが、前記の弾性クロス１１ではクロス自体が変形
するために凹部も研磨されてしまい、このような要求を
満たすことができなかった。
磨装置においては、クロス１１が弾性を有しており、こ
れがウエハのうねりや反りを吸収して、ウエハを全面に
亘って均一に研磨する利点があるが、いわゆる縁だれ
（ウエハの周縁部が他の部分に比べて過度に研磨される
こと）が生じやすい。また、配線パターンなどがプリン
トされたウエハ１の研磨には、ウエハ１表面の凹凸の凸
部を除去して１０００Å以下の平坦度を得ることが要求
されるが、前記の弾性クロス１１ではクロス自体が変形
するために凹部も研磨されてしまい、このような要求を
満たすことができなかった。
【０００８】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、高度の平坦化と清浄化をコンパクトな装置で効率良
く行うことができる研磨装置を提供することを目的とす
る。
で、高度の平坦化と清浄化をコンパクトな装置で効率良
く行うことができる研磨装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、工具の砥石板面に基板の被研磨面を所定の圧力で押
圧しながら研磨を行なう基板の研磨装置において、前記
砥石板面と基板面を所定の軌跡で相対循環並進運動させ
ながら研磨を行なうことを特徴とする基板の研磨装置で
ある。
は、工具の砥石板面に基板の被研磨面を所定の圧力で押
圧しながら研磨を行なう基板の研磨装置において、前記
砥石板面と基板面を所定の軌跡で相対循環並進運動させ
ながら研磨を行なうことを特徴とする基板の研磨装置で
ある。
【００１０】循環並進運動とは、２つの面が互いに対す
る姿勢を変えずに、すなわち相対的に回転することな
く、所定の軌跡に沿った並進運動のみで相対移動する場
合、あるいはこのような並進運動が主であるような相対
移動を繰り返し行なう場合を指すもので、その軌跡とし
ては直線に沿った往復運動でも、多角形や楕円のような
特殊な形状でもよいが、研磨性及び機構上からみて最適
には円運動である。この循環相対並進運動では、接触す
る面の各部分で同一の相対移動が行われる。
る姿勢を変えずに、すなわち相対的に回転することな
く、所定の軌跡に沿った並進運動のみで相対移動する場
合、あるいはこのような並進運動が主であるような相対
移動を繰り返し行なう場合を指すもので、その軌跡とし
ては直線に沿った往復運動でも、多角形や楕円のような
特殊な形状でもよいが、研磨性及び機構上からみて最適
には円運動である。この循環相対並進運動では、接触す
る面の各部分で同一の相対移動が行われる。
【００１１】このような装置においては、砥石を研磨工
具として用いることで、砥粒の粒度や研磨液の供給方
法、回転速度等を適宜に選択することにより、粗削りか
ら仕上げ研磨まで広い使用目的に適応する研磨装置を提
供することができる。すなわち、粗削りに用いる場合に
は、面粗度を大きくし、比較的大きい相対速度と面圧で
研磨を行って研磨量を稼ぐ。また、面粗度を小さくし、
比較的小さい相対速度と面圧で研磨を行なって被研磨面
を滑らかに仕上げるとともに、付着している極微小のパ
ーティクルを除去する。接触面にはそれぞれの目的に応
じた研磨剤を介在させる。すなわち、粗削り研磨工程で
は砥粒を含ませ、仕上げ研磨工程では純水や薬液を用い
る。仕上げ研磨工程では、砥粒は通常用いず、用いる場
合でも極微細な砥粒を少量用いる。
具として用いることで、砥粒の粒度や研磨液の供給方
法、回転速度等を適宜に選択することにより、粗削りか
ら仕上げ研磨まで広い使用目的に適応する研磨装置を提
供することができる。すなわち、粗削りに用いる場合に
は、面粗度を大きくし、比較的大きい相対速度と面圧で
研磨を行って研磨量を稼ぐ。また、面粗度を小さくし、
比較的小さい相対速度と面圧で研磨を行なって被研磨面
を滑らかに仕上げるとともに、付着している極微小のパ
ーティクルを除去する。接触面にはそれぞれの目的に応
じた研磨剤を介在させる。すなわち、粗削り研磨工程で
は砥粒を含ませ、仕上げ研磨工程では純水や薬液を用い
る。仕上げ研磨工程では、砥粒は通常用いず、用いる場
合でも極微細な砥粒を少量用いる。
【００１２】このような装置では、砥石板の大きさを基
板より少し大きくするだけで済む。従って、平坦度の高
い砥石板の製造が容易であるとともに、駆動用モータも
小型で済み、装置もコンパクトになり、占有面積も小さ
くてよい。洗浄装置や反転装置を含めた全体の設計やそ
の変更も容易である。これらの利点は、半導体ウエハな
どの被処理基板が大型化するに従い大きくなる。また、
研磨工具が自転を伴わないので、被処理基板のどの部分
でも同一の相対速度が得られ、低速で研磨しても平坦性
が得やすい。また、砥石は硬いので、砥石自体の変形は
小さく、半導体ウエハ上の配線パターンの凹凸の凸部を
選択的に研磨することができ、高い平坦性が得られる。
板より少し大きくするだけで済む。従って、平坦度の高
い砥石板の製造が容易であるとともに、駆動用モータも
小型で済み、装置もコンパクトになり、占有面積も小さ
くてよい。洗浄装置や反転装置を含めた全体の設計やそ
の変更も容易である。これらの利点は、半導体ウエハな
どの被処理基板が大型化するに従い大きくなる。また、
研磨工具が自転を伴わないので、被処理基板のどの部分
でも同一の相対速度が得られ、低速で研磨しても平坦性
が得やすい。また、砥石は硬いので、砥石自体の変形は
小さく、半導体ウエハ上の配線パターンの凹凸の凸部を
選択的に研磨することができ、高い平坦性が得られる。
【００１３】請求項２に記載の発明は、前記基板と前記
研磨工具の少なくとも一方を前記循環並進運動の周期よ
り充分大きい回転周期で自転させることを特徴とする請
求項１に記載の基板の研磨装置であり、これにより研磨
面と被研磨面の接触する位置が順次変化して、全体に均
一化された処理がなされる。
研磨工具の少なくとも一方を前記循環並進運動の周期よ
り充分大きい回転周期で自転させることを特徴とする請
求項１に記載の基板の研磨装置であり、これにより研磨
面と被研磨面の接触する位置が順次変化して、全体に均
一化された処理がなされる。
【００１４】請求項３に記載の発明は、前記砥石板面
に、該砥石板面と被研磨面の間に研磨液を供給する研磨
液流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の基板の研磨装置であるので、外側からは液を供給し
にくいような基板の中央部にも、内側から充分な量の研
磨液を供給することができる。
に、該砥石板面と被研磨面の間に研磨液を供給する研磨
液流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の基板の研磨装置であるので、外側からは液を供給し
にくいような基板の中央部にも、内側から充分な量の研
磨液を供給することができる。
【００１５】請求項４に記載の発明は、基台と、上面に
研磨工具を取り付け可能な円板状の定盤と、前記基台上
において前記定盤を並進円運動可能に支持する支持部
と、前記定盤を並進円運動させる駆動手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨装置であ
る。
研磨工具を取り付け可能な円板状の定盤と、前記基台上
において前記定盤を並進円運動可能に支持する支持部
と、前記定盤を並進円運動させる駆動手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨装置であ
る。
【００１６】請求項５に記載の発明は、前記支持部が、
前記定盤をその縁部の少なくとも３箇所以上で支持する
ことを特徴とする請求項４に記載の研磨装置であるの
で、局部的に押圧力が掛かっても定盤が安定に支持され
るので被研磨面の平坦性が高く維持される。
前記定盤をその縁部の少なくとも３箇所以上で支持する
ことを特徴とする請求項４に記載の研磨装置であるの
で、局部的に押圧力が掛かっても定盤が安定に支持され
るので被研磨面の平坦性が高く維持される。
【００１７】請求項６に記載の発明は、前記支持部が、
軸線がずれた一対の軸体を連結した連結部材を有し、該
連結部材の各軸を前記定盤と前記基台に形成した凹所に
回転可能に挿入して構成されていることを特徴とする請
求項５に記載の研磨装置である。
軸線がずれた一対の軸体を連結した連結部材を有し、該
連結部材の各軸を前記定盤と前記基台に形成した凹所に
回転可能に挿入して構成されていることを特徴とする請
求項５に記載の研磨装置である。
【００１８】請求項７に記載の発明は、前記駆動手段
が、駆動源側の回転軸に偏心して形成された駆動端と、
前記定盤において前記駆動端を収容するための凹所とを
有することを特徴とする請求項４に記載の研磨装置であ
る。
が、駆動源側の回転軸に偏心して形成された駆動端と、
前記定盤において前記駆動端を収容するための凹所とを
有することを特徴とする請求項４に記載の研磨装置であ
る。
【００１９】請求項８に記載の発明は、前記基板を保持
する基板保持手段が、その基板保持面と基板の間に弾性
シートを介在させていることを特徴とする請求項４に記
載の研磨装置であるので、基板保持面の凹凸が基板に転
写されることがなく、平坦度の高い研磨を行なうことが
できる。
する基板保持手段が、その基板保持面と基板の間に弾性
シートを介在させていることを特徴とする請求項４に記
載の研磨装置であるので、基板保持面の凹凸が基板に転
写されることがなく、平坦度の高い研磨を行なうことが
できる。
【００２０】請求項９に記載の発明は、砥石板の面と基
板面を所定の軌跡で相対循環並進運動させながら研磨を
行なう主研磨ユニットと、研磨布の面と基板面を所定の
軌跡で相対循環並進運動させながら研磨を行なう仕上げ
研磨ユニットとを有することを特徴とする基板の研磨装
置であるので、砥石面と研磨布の特徴を活かした効率の
良い研磨が行われる。
板面を所定の軌跡で相対循環並進運動させながら研磨を
行なう主研磨ユニットと、研磨布の面と基板面を所定の
軌跡で相対循環並進運動させながら研磨を行なう仕上げ
研磨ユニットとを有することを特徴とする基板の研磨装
置であるので、砥石面と研磨布の特徴を活かした効率の
良い研磨が行われる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の研磨装置の実
施の形態を示すもので、長方形のスペースの一端側に被
研磨材であるウエハ１の出し入れを行なうロード・アン
ロードユニット２１が設けられ、他端側のロード・アン
ロードユニットに対向する位置には２基の主研磨ユニッ
ト３０ａ，３０ｂが設けられている。そして、これらを
結ぶウエハ搬送ライン上に、この例では２基の搬送ロボ
ット２２ａ，２２ｂが走行可能に設けられ、この搬送ラ
インの一方の側にウエハ１を反転するための反転機２５
が、他方の側に仕上げ研磨ユニット３０ｃと３機の洗浄
機２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設置されている。
施の形態を示すもので、長方形のスペースの一端側に被
研磨材であるウエハ１の出し入れを行なうロード・アン
ロードユニット２１が設けられ、他端側のロード・アン
ロードユニットに対向する位置には２基の主研磨ユニッ
ト３０ａ，３０ｂが設けられている。そして、これらを
結ぶウエハ搬送ライン上に、この例では２基の搬送ロボ
ット２２ａ，２２ｂが走行可能に設けられ、この搬送ラ
インの一方の側にウエハ１を反転するための反転機２５
が、他方の側に仕上げ研磨ユニット３０ｃと３機の洗浄
機２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設置されている。
【００２２】主研磨ユニット３０ａ，３０ｂ及び仕上げ
研磨ユニット３０ｃの構成は、基本的に同一であり、図
２及び図３に示すように、循環並進運動する研磨工具面
を提供する並進テーブル部３１と、ウエハ１を被研磨面
を下に向けて把持し、所定圧力で研磨工具面に押圧する
トップリング３２を備えている。
研磨ユニット３０ｃの構成は、基本的に同一であり、図
２及び図３に示すように、循環並進運動する研磨工具面
を提供する並進テーブル部３１と、ウエハ１を被研磨面
を下に向けて把持し、所定圧力で研磨工具面に押圧する
トップリング３２を備えている。
【００２３】並進テーブル部３１は、内部にモータ３３
を収容する筒状のケーシング３４の上部に、内側に環状
に張り出す支持板３５が設けられ、これには周方向に３
つ以上の支持部３６が形成され、定盤３７が支持されて
いる。つまり、この支持部３６の上面と定盤３７の下面
の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所３
８，３９が形成され、これにはそれぞれベアリング４
０，４１が装着されている。そして、このベアリング４
０，４１には、図３に示すように”ｅ”だけずれた２つ
の軸体４２，４３を持つ連結部材４４が、各軸体の端部
を挿入して装着され、これにより定盤３７が半径”ｅ”
の円に沿って並進運動可能となっている。
を収容する筒状のケーシング３４の上部に、内側に環状
に張り出す支持板３５が設けられ、これには周方向に３
つ以上の支持部３６が形成され、定盤３７が支持されて
いる。つまり、この支持部３６の上面と定盤３７の下面
の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所３
８，３９が形成され、これにはそれぞれベアリング４
０，４１が装着されている。そして、このベアリング４
０，４１には、図３に示すように”ｅ”だけずれた２つ
の軸体４２，４３を持つ連結部材４４が、各軸体の端部
を挿入して装着され、これにより定盤３７が半径”ｅ”
の円に沿って並進運動可能となっている。
【００２４】また、定盤３７の中央下面側には、モータ
３３の主軸４５の上端に偏心して設けられた駆動端４６
を軸受４７を介して収容する凹所４８が形成されてい
る。この偏心量も同様に”ｅ”である。モータ３３は、
ケーシング３４内に形成されたモータ室４９に収容さ
れ、その主軸４５は上下の軸受５０，５１により支持さ
れているとともに、偏心による負荷のバランスをとるバ
ランサ５２ａ，５２ｂが設けられている。
３３の主軸４５の上端に偏心して設けられた駆動端４６
を軸受４７を介して収容する凹所４８が形成されてい
る。この偏心量も同様に”ｅ”である。モータ３３は、
ケーシング３４内に形成されたモータ室４９に収容さ
れ、その主軸４５は上下の軸受５０，５１により支持さ
れているとともに、偏心による負荷のバランスをとるバ
ランサ５２ａ，５２ｂが設けられている。
【００２５】定盤３７は、研磨すべきウエハ１の径に偏
心量”ｅ”を加えた値よりやや大きい径に設定され、２
枚の板状部材５３，５４を接合して構成されている。こ
れらの部材の間には研磨面に供給する研磨液を流通させ
る空間５５が形成されている。この空間５５は側面に設
けられた研磨液供給口５６に連通しているとともに、上
面に開口する複数の研磨液吐出孔５７と連通している。
心量”ｅ”を加えた値よりやや大きい径に設定され、２
枚の板状部材５３，５４を接合して構成されている。こ
れらの部材の間には研磨面に供給する研磨液を流通させ
る空間５５が形成されている。この空間５５は側面に設
けられた研磨液供給口５６に連通しているとともに、上
面に開口する複数の研磨液吐出孔５７と連通している。
【００２６】主研磨ユニット３０ａ，３０ｂの定盤３７
の上面には、砥石板５９が貼付されており、一方、仕上
げ研磨ユニット３０ｃの定盤３７の表面には研磨布５９
ａが貼付されている。この砥石板５９、研磨布５９ａに
も対応する位置に吐出孔５８が形成されている。これら
の吐出孔５７，５８は、通常は定盤３７、砥石板５９、
研磨布５９ａの全面にほぼ均一に分散配置されている。
の上面には、砥石板５９が貼付されており、一方、仕上
げ研磨ユニット３０ｃの定盤３７の表面には研磨布５９
ａが貼付されている。この砥石板５９、研磨布５９ａに
も対応する位置に吐出孔５８が形成されている。これら
の吐出孔５７，５８は、通常は定盤３７、砥石板５９、
研磨布５９ａの全面にほぼ均一に分散配置されている。
【００２７】砥石板５９は、例えば、粒度が数μｍ以下
であるような微細な砥粒（例えば、ＣｅＯ2 ）を樹脂を
結合剤として固め、円板状に成形して製造されている。
表面の平坦度を確保するために、成形や保管時における
反りや変形が無いような素材の選択や製造工程管理が行
われている。砥石板５９の表面には、研磨液を流通さ
せ、あるいは削りくずを排除するために、格子状、スパ
イラル状、あるいは放射状等の溝（図示略）が設けられ
ており、この溝に吐出口５８が連通している。なお、砥
粒の粗度は、粗削りを行なう主研磨用ユニット３０ａ，
３０ｂでは比較的大きく、仕上げ研磨用ユニット３０ｃ
では比較的小さく設定している。
であるような微細な砥粒（例えば、ＣｅＯ2 ）を樹脂を
結合剤として固め、円板状に成形して製造されている。
表面の平坦度を確保するために、成形や保管時における
反りや変形が無いような素材の選択や製造工程管理が行
われている。砥石板５９の表面には、研磨液を流通さ
せ、あるいは削りくずを排除するために、格子状、スパ
イラル状、あるいは放射状等の溝（図示略）が設けられ
ており、この溝に吐出口５８が連通している。なお、砥
粒の粗度は、粗削りを行なう主研磨用ユニット３０ａ，
３０ｂでは比較的大きく、仕上げ研磨用ユニット３０ｃ
では比較的小さく設定している。
【００２８】押圧手段であるトップリング３２は、シャ
フト６０の下端に研磨面に合わせてある程度の傾動を可
能として取り付けられ、図示しないエアシリンダの押圧
力と駆動モータの回転力がシャフト６０を介してこのト
ップリング３２に伝達される。このトップリング３２の
基板保持部６１には弾性シート６２が装着され、これに
より、基板保持部６１の微細な凹凸がウエハの被研磨面
に転写されないようになっている。このトップリング３
２は自転速度が遅い点以外は、構造的には図４及び図５
に示すものと同一である。なお、ケーシング３４の上部
外側には供給された研磨液を回収する回収槽６３が取り
付けられている。
フト６０の下端に研磨面に合わせてある程度の傾動を可
能として取り付けられ、図示しないエアシリンダの押圧
力と駆動モータの回転力がシャフト６０を介してこのト
ップリング３２に伝達される。このトップリング３２の
基板保持部６１には弾性シート６２が装着され、これに
より、基板保持部６１の微細な凹凸がウエハの被研磨面
に転写されないようになっている。このトップリング３
２は自転速度が遅い点以外は、構造的には図４及び図５
に示すものと同一である。なお、ケーシング３４の上部
外側には供給された研磨液を回収する回収槽６３が取り
付けられている。
【００２９】以下、前記のように構成された研磨装置の
作用を説明する。収納カセット２４（図４参照）内のウ
エハ１は、搬送ロボット２２ａ，２２ｂにより必要に応
じて反転機２５を介して主研磨ユニット３０ａのトップ
リング３２に取り付けられ、ここで粗削り研磨を行う。
粗削り研磨が終わったウエハは、ロボットにより洗浄部
２３ａに移送されて洗浄が行われ、仕上げ研磨ユニット
３０ｃにて仕上げ研磨がなされる。
作用を説明する。収納カセット２４（図４参照）内のウ
エハ１は、搬送ロボット２２ａ，２２ｂにより必要に応
じて反転機２５を介して主研磨ユニット３０ａのトップ
リング３２に取り付けられ、ここで粗削り研磨を行う。
粗削り研磨が終わったウエハは、ロボットにより洗浄部
２３ａに移送されて洗浄が行われ、仕上げ研磨ユニット
３０ｃにて仕上げ研磨がなされる。
【００３０】これらの研磨ユニットでの研磨工程をさら
に詳しく説明すると、モータ３３の作動によって定盤３
７が並進円運動し、トップリング３２に取り付けられた
ウエハ１は定盤３７に貼付した砥石板５９の面上に押し
付けられる。研磨液供給口５６、研磨液空間５５、研磨
液吐出孔５７，５８を介して研磨面には研磨液が供給さ
れ、これは砥石板５９の面の溝を経て砥石板５９とウエ
ハ１の間に供給される。
に詳しく説明すると、モータ３３の作動によって定盤３
７が並進円運動し、トップリング３２に取り付けられた
ウエハ１は定盤３７に貼付した砥石板５９の面上に押し
付けられる。研磨液供給口５６、研磨液空間５５、研磨
液吐出孔５７，５８を介して研磨面には研磨液が供給さ
れ、これは砥石板５９の面の溝を経て砥石板５９とウエ
ハ１の間に供給される。
【００３１】ここで、砥石板５９の面とウエハ１面には
半径”ｅ”の微小な相対並進円運動が生じて、ウエハ１
の被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。
なお、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研
磨面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避
けるためにトップリング３２を徐々に自転させて、砥石
板５９の同じ場所のみで研磨がなされるのを防止してい
る。
半径”ｅ”の微小な相対並進円運動が生じて、ウエハ１
の被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。
なお、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研
磨面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避
けるためにトップリング３２を徐々に自転させて、砥石
板５９の同じ場所のみで研磨がなされるのを防止してい
る。
【００３２】なお、主研磨工程では、所定の研磨量を得
るために、ウエハ１と研磨工具（砥石板）５９の面を比
較的高速で相対移動させ、押圧力も比較的大きくすると
ともに、研磨液には砥粒を含むものを用いている。一
方、仕上げ研磨工程は平坦度や面粗度の向上とともに、
付着している微細径の粒子を除去することを目的とする
ので、研磨工具（研磨布）５９ａの面の粗度を上述のよ
うに小さくし、工具とウエハの相対移動速度、押圧力を
主研磨工程に比べて小さく設定している。また、研磨液
としては、通常は純水を用いた水研磨とし、必要に応じ
て薬液やスラリーを用いる。スラリーを用いる場合に、
スラリーに含まれる砥粒が砥石の素材と同一の成分であ
るようにして良好な効果が得られる場合もある。
るために、ウエハ１と研磨工具（砥石板）５９の面を比
較的高速で相対移動させ、押圧力も比較的大きくすると
ともに、研磨液には砥粒を含むものを用いている。一
方、仕上げ研磨工程は平坦度や面粗度の向上とともに、
付着している微細径の粒子を除去することを目的とする
ので、研磨工具（研磨布）５９ａの面の粗度を上述のよ
うに小さくし、工具とウエハの相対移動速度、押圧力を
主研磨工程に比べて小さく設定している。また、研磨液
としては、通常は純水を用いた水研磨とし、必要に応じ
て薬液やスラリーを用いる。スラリーを用いる場合に、
スラリーに含まれる砥粒が砥石の素材と同一の成分であ
るようにして良好な効果が得られる場合もある。
【００３３】仕上げ研磨工程が終わったウエハ１は、必
要に応じて洗浄機２３ａ〜２３ｃにおいて数次の洗浄が
行われた後に乾燥され、ウエハカセット２４に収容され
る。この研磨装置においては、主研磨工程を行なう主研
磨ユニット３０ａ，３０ｂが２つ設けられ、仕上げ研磨
ユニット３０ｃは１基設けられているが、これは、主研
磨工程の研磨時間が仕上げ研磨工程の研磨時間よりも長
いことを考慮したもので、これにより各ユニットがロス
タイムなしに稼動して効率の向上を図ることができる。
要に応じて洗浄機２３ａ〜２３ｃにおいて数次の洗浄が
行われた後に乾燥され、ウエハカセット２４に収容され
る。この研磨装置においては、主研磨工程を行なう主研
磨ユニット３０ａ，３０ｂが２つ設けられ、仕上げ研磨
ユニット３０ｃは１基設けられているが、これは、主研
磨工程の研磨時間が仕上げ研磨工程の研磨時間よりも長
いことを考慮したもので、これにより各ユニットがロス
タイムなしに稼動して効率の向上を図ることができる。
【００３４】この装置では、研磨工程が２段階に分かれ
て並行して行われるので、それぞれの工程に合わせた砥
石粒度や研磨液吐出孔５７，５８の大きさを設定するこ
とができ、従って、各研磨工程の研磨時間も短縮され
る。これにより、装置の全体のスループット（処理量）
は、図４及び図５に示した従来の装置に比べて向上す
る。
て並行して行われるので、それぞれの工程に合わせた砥
石粒度や研磨液吐出孔５７，５８の大きさを設定するこ
とができ、従って、各研磨工程の研磨時間も短縮され
る。これにより、装置の全体のスループット（処理量）
は、図４及び図５に示した従来の装置に比べて向上す
る。
【００３５】また、各研磨ユニット３０ａ〜３０ｃは、
循環並進運動型であるので、定盤３７の大きさはウエハ
１の大きさより偏心量である”ｅ”だけ大きな程度の径
であれば良い。従って、従来の研磨ユニット１０に比較
して、設置面積を大幅に小さくすることができる。これ
に伴い、洗浄装置や反転装置と組み合わせてユニット化
する場合も設計が容易であり、また変更も容易である。
循環並進運動型であるので、定盤３７の大きさはウエハ
１の大きさより偏心量である”ｅ”だけ大きな程度の径
であれば良い。従って、従来の研磨ユニット１０に比較
して、設置面積を大幅に小さくすることができる。これ
に伴い、洗浄装置や反転装置と組み合わせてユニット化
する場合も設計が容易であり、また変更も容易である。
【００３６】さらに、この研磨ユニット３０ａ〜３０ｃ
では、定盤３７が循環並進運動をするので、図２に示す
ように定盤３７をその縁部の複数箇所で支持することが
でき、従来の高速で回転するターンテーブルに比べてよ
り平坦度の高い研磨を行なうことができる。
では、定盤３７が循環並進運動をするので、図２に示す
ように定盤３７をその縁部の複数箇所で支持することが
でき、従来の高速で回転するターンテーブルに比べてよ
り平坦度の高い研磨を行なうことができる。
【００３７】以下に、主研磨工程と仕上げ研磨工程の平
均的な研磨条件を対比して示す。 第１次研磨 研磨剤 被研磨材の材質により異なる 砥石素材 ＣｅＯ2 砥石粒度 ０．１〜１０μｍ 面圧 ２００〜５００ｇ／ｃｍ2 相対速度 ０．０７〜０．６ｍ／ｓｅｃ 時間 研磨量により異なる
均的な研磨条件を対比して示す。 第１次研磨 研磨剤 被研磨材の材質により異なる 砥石素材 ＣｅＯ2 砥石粒度 ０．１〜１０μｍ 面圧 ２００〜５００ｇ／ｃｍ2 相対速度 ０．０７〜０．６ｍ／ｓｅｃ 時間 研磨量により異なる
【００３８】第２次研磨 研磨剤 水、薬液、スラリー 研磨布 柔らかいクロス（不織布、ナップ層
の物） 面圧 ０〜２００ｇ／ｃｍ2 相対速度 ０．０７〜０．６ｍ／ｓｅｃ 時間 １０〜１２０ｓｅｃ
の物） 面圧 ０〜２００ｇ／ｃｍ2 相対速度 ０．０７〜０．６ｍ／ｓｅｃ 時間 １０〜１２０ｓｅｃ
【００３９】なお、前記の実施の形態では、研磨工具を
循環並進運動させているが、基板側を運動させるように
しても良い。また、前記では、モータの回転駆動軸に偏
心した駆動端を形成して定盤を並進円運動させたが、例
えば、ＸＹステージを用いてＸ方向とＹ方向の運動のベ
クトル和として定盤を運動させてもよく、工具と基板の
双方を運動させて同じ並進運動を得ても良い。さらに、
前記実施の形態ではクランク状の連結部材を用いて定盤
を支持したが、自転を規制しながら並進運動を可能とす
るような適当な支持構造、例えば、磁気軸受や無潤滑滑
り軸受を用いても良い。
循環並進運動させているが、基板側を運動させるように
しても良い。また、前記では、モータの回転駆動軸に偏
心した駆動端を形成して定盤を並進円運動させたが、例
えば、ＸＹステージを用いてＸ方向とＹ方向の運動のベ
クトル和として定盤を運動させてもよく、工具と基板の
双方を運動させて同じ並進運動を得ても良い。さらに、
前記実施の形態ではクランク状の連結部材を用いて定盤
を支持したが、自転を規制しながら並進運動を可能とす
るような適当な支持構造、例えば、磁気軸受や無潤滑滑
り軸受を用いても良い。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の装置に
よれば、砥石板を基板より少し大きくするだけで済むの
で、平坦度の高い砥石板の製造が容易であるとともに、
研磨装置もコンパクトになり、駆動用モータも小型で占
有面積も小さくてよい。また、洗浄装置や反転装置を含
めた全体の設計やその変更も容易である。これらの利点
は、半導体ウエハなどの被処理基板が大型化するに従い
大きくなる。また、研磨工具が自転を伴わないので、被
処理基板のどの部分でも同一の相対速度が得られ、低速
で研磨しても平坦性が得やすく、従って、滑らかな面を
得るにも有利である。
よれば、砥石板を基板より少し大きくするだけで済むの
で、平坦度の高い砥石板の製造が容易であるとともに、
研磨装置もコンパクトになり、駆動用モータも小型で占
有面積も小さくてよい。また、洗浄装置や反転装置を含
めた全体の設計やその変更も容易である。これらの利点
は、半導体ウエハなどの被処理基板が大型化するに従い
大きくなる。また、研磨工具が自転を伴わないので、被
処理基板のどの部分でも同一の相対速度が得られ、低速
で研磨しても平坦性が得やすく、従って、滑らかな面を
得るにも有利である。
【図１】この発明の研磨装置の全体の配置を示す図であ
る。
る。
【図２】仕上げ研磨ユニットの断面図である。
【図３】図２の定盤の縁部の支持部を拡大して示すモー
タ側の平面図及び断面図である。
タ側の平面図及び断面図である。
【図４】従来の研磨装置を示す斜視図である。
【図５】従来の研磨ユニットの断面図である。
１ 基板（ウエハ） ３０ａ〜３０ｃ 研磨ユニット ３２ トップリング（押圧手段） ３３ モータ（駆動手段） ３５ 支持板（基台） ３６ 支持部 ３７ 定盤 ４４ 連結部材 ５７，５８ 研磨液吐出孔 ５９ 砥石板 ５９ａ 研磨布
Claims (9)
- 【請求項１】 砥石板の面に基板の被研磨面を所定の圧
力で押圧しながら研磨を行なう基板の研磨装置におい
て、 前記砥石板の面と基板面を所定の軌跡で相対循環並進運
動させながら研磨を行なうことを特徴とする基板の研磨
装置。 - 【請求項２】 前記基板と前記研磨工具の少なくとも一
方を前記循環並進運動の周期より充分大きい回転周期で
自転させることを特徴とする請求項１に記載の基板の研
磨装置。 - 【請求項３】 前記砥石板面には、該砥石板面と被研磨
面の間に研磨液を供給する研磨液流路が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨装置。 - 【請求項４】 基台と、上面に研磨工具を取り付け可能
な円板状の定盤と、前記基台上において前記定盤を並進
円運動可能に支持する支持部と、前記定盤を並進円運動
させる駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に
記載の基板の研磨装置。 - 【請求項５】 前記支持部は、前記定盤をその縁部の少
なくとも３箇所以上で支持することを特徴とする請求項
４に記載の研磨装置。 - 【請求項６】 前記支持部は、軸線がずれた一対の軸体
を連結した連結部材を有し、該連結部材の各軸を前記定
盤と前記基台に形成した凹所に回転可能に挿入して構成
されていることを特徴とする請求項５に記載の研磨装
置。 - 【請求項７】 前記駆動手段は、駆動源側の回転軸に偏
心して形成された駆動端と、前記定盤において前記駆動
端を収容するための凹所とを有することを特徴とする請
求項４に記載の研磨装置。 - 【請求項８】 前記基板を保持する基板保持手段は、そ
の基板保持面と基板の間に弾性シートを介在させている
ことを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。 - 【請求項９】 砥石板の面と基板面を所定の軌跡で相対
循環並進運動させながら研磨を行なう主研磨ユニット
と、研磨布の面と基板面を所定の軌跡で相対循環並進運
動させながら研磨を行なう仕上げ研磨ユニットとを有す
ることを特徴とする基板の研磨装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33803297A JPH11156704A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 基板の研磨装置 |
| KR10-1999-7006427A KR100522888B1 (ko) | 1997-11-21 | 1998-11-20 | 폴리싱 장치 및 폴리싱 방법 |
| EP98954788A EP0954408A1 (en) | 1997-11-21 | 1998-11-20 | Polishing apparatus |
| PCT/JP1998/005253 WO1999026761A1 (en) | 1997-11-21 | 1998-11-20 | Polishing apparatus |
| TW087119223A TW380075B (en) | 1997-11-21 | 1998-11-20 | Polishing apparatus |
| US09/301,718 US6413156B1 (en) | 1996-05-16 | 1999-04-29 | Method and apparatus for polishing workpiece |
| US09/560,562 US6595831B1 (en) | 1996-05-16 | 2000-04-28 | Method for polishing workpieces using fixed abrasives |
| US10/134,513 US7011569B2 (en) | 1996-05-16 | 2002-04-30 | Method and apparatus for polishing workpiece |
| US10/985,940 US20050090188A1 (en) | 1996-05-16 | 2004-11-12 | Method and apparatus for polishing workpiece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33803297A JPH11156704A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 基板の研磨装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11156704A true JPH11156704A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18314300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33803297A Pending JPH11156704A (ja) | 1996-05-16 | 1997-11-21 | 基板の研磨装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0954408A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11156704A (ja) |
| KR (1) | KR100522888B1 (ja) |
| TW (1) | TW380075B (ja) |
| WO (1) | WO1999026761A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012153562A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 光ファイバ及び光ファイバ用プリフォームの製造方法 |
| US11951594B2 (en) | 2018-01-18 | 2024-04-09 | Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation | Polishing tool for narrow part, method of manufacturing polishing tool, polishing method, and method of manufacturing impeller |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6595831B1 (en) | 1996-05-16 | 2003-07-22 | Ebara Corporation | Method for polishing workpieces using fixed abrasives |
| US6413156B1 (en) | 1996-05-16 | 2002-07-02 | Ebara Corporation | Method and apparatus for polishing workpiece |
| TW474852B (en) * | 1999-04-29 | 2002-02-01 | Ebara Corp | Method and apparatus for polishing workpieces |
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