JPH11285978A - 砥石の保持構造及び研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥石が被研磨基板の外周に乗り上げる際にそ
のエッジ部分が欠けてしまう恐れがなく、また被研磨基
板の均一な研磨が行なえる砥石の保持構造及び研磨装置
を提供する。 【解決手段】 砥石支持部材４にリング状にペレット型
の砥石３を複数個取り付け、砥石３の部分を被研磨基板
１００に押し付けて双方の相対運動によって被研磨基板
１００を研磨する。ペレット型の砥石３を、砥石支持部
材４に、砥石３が被研磨基板１００との間で相対運動を
して研磨する際に砥石３の進行方向前端側が持ち上がる
ような構造のリンク機構１０，１０によって保持する。

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各種
ハードディスク、ガラス基板、液晶パネルなどの被研磨
基板を研磨するのに好適な基板研磨用の砥石の保持構造
及び研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路装置の製造工程に
おいては、ＣＭＰ（化学機械研磨）装置を用いて、半導
体ウエハ等の被研磨基板の表面を平坦化する工程が不可
欠である。そして該ＣＭＰ装置は、ターンテーブル上に
貼り付けた研磨クロス面上に、回転するトップリングに
装着された被研磨基板を当接すると共に、研磨クロス上
に研磨スラリを供給しながら、被研磨基板の研磨面を研
磨（遊離砥粒研磨）するように構成したものである。

【０００３】しかしながらこの種のＣＭＰ装置による研
磨では、研磨面のパターンの種類や段差（凹凸）の状態
によっては十分に平坦化できないという問題や、半導体
用の高価な高純度の研磨スラリの消費量が増大するとい
う問題があった。

【０００４】そこで上記構造のＣＭＰ装置の代わりに、
基板研磨用の砥石を被研磨基板に押し付けて砥石面に研
磨液を供給しながら双方を相対運動させることで被研磨
基板を研磨する、固定砥粒研磨法が開発されている。

【０００５】図５はこの固定砥粒研磨法の内のペレット
型砥石による研磨方法を示す基本的動作説明図である。

【０００６】同図に示すようにペレット型砥石による研
磨方法は、円形の砥石支持板８５の下面にペレット型の
砥石８０を複数個（８個）リング状に取り付け、該砥石
８０の表面を半導体ウエハ１００表面に押し付けて双方
を例えば矢印Ｄ，Ｅ方向に回転運動し、同時に砥石支持
板８５を矢印Ｆ方向に往復直線運動させることで、各砥
石８０の表面を半導体ウエハ１００表面に擦り付けて該
半導体ウエハ１００表面を研磨するのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のペレット型砥石による研磨方法においては、以下のよ
うな問題点があった。

【０００８】各砥石８０が回転してその外周のエッジ
部分が半導体ウエハ１００の外周から半導体ウエハ１０
０上に乗り上げる際に衝撃が生じてしまい、該砥石８０
のエッジ部分が欠けてしまう恐れがあった。

【０００９】またペレット型の砥石８０が図６に示す
ように半導体ウエハ１００に対して矢印方向に進行して
研磨する場合、研磨中の摩擦力によって、砥石８０には
その進行方向先端エッジ部ｇにおいて矢印Ｈ方向に突っ
込んで傾こうとする力が働いてしまい、これによって半
導体ウエハ１００の均一な研磨が妨げられる恐れがあっ
た。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、砥石が被研磨基板の外周に乗り上げる
際にそのエッジ部分が欠けてしまう恐れがなく、また被
研磨基板の均一な研磨が行なえる砥石の保持構造及び研
磨装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、砥石支持部材にリング状にペレット型の砥
石を複数個取り付け、該砥石の部分を被研磨基板に押し
付けて双方の相対運動によって被研磨基板を研磨する砥
石の保持構造において、前記ペレット型の砥石を、砥石
支持部材に、該砥石が被研磨基板との間で相対運動をし
て研磨する際に該砥石の進行方向前端側が持ち上がるよ
うな構造のリンク機構によって保持するように構成し
た。また本発明は、前記リンク機構を、板材中に略舌片
状のリンク支持部を少なくとも２か所その先端同士が対
向するように形成し、該両リンク支持部を下方向に折り
曲げてその先端部分を砥石の上面に固定することで構成
した。また本発明は、前記保持構造によってペレット型
の砥石を保持せしめた砥石支持部材と、該ペレット型の
砥石の表面に当接して研磨される被研磨基板と、前記砥
石支持部材と被研磨基板とを相互に相対運動させること
で被研磨基板を砥石に擦り合わせて研磨する駆動機構と
を具備して研磨装置を構成した。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は本発明にかかる
砥石の保持構造の要部概念図である。同図に示すように
本発明においては、砥石支持板（砥石支持部材）４にペ
レット型（円柱型）の砥石３を取り付ける保持機構とし
て、砥石支持板４と砥石３の間を、２つのリンク支持部
１０，１０で接続し、その際４つの接続部分１０ａを所
定角度回動自在とすることで、砥石支持板４と砥石３と
２つのリンク支持部１０，１０とによって４節回転連鎖
のリンク機構を形成して構成されている。リンク機構の
回動自在角度としては本実施形態の場合、α＝１０度以
下の機構で構成している。

【００１３】なお両リンク支持部１０，１０は上方向に
向かって広がる逆「ハ」字形状になるように取り付けら
れている。

【００１４】また本実施形態ではリンク機構として板バ
ネ使用例を提示したが、リンク機構としては蝶番機構な
ど所定角度の自在回動を達成する機構であればどのよう
な機構でも発明実施可能であることは言うまでもない。

【００１５】図１（ｂ）は前記砥石の保持構造の動作説
明図である。同図に示すように砥石３を半導体ウエハ１
００に押し付けた状態で、半導体ウエハ１００を矢印Ａ
方向に、砥石３を取り付けた砥石支持板４を矢印Ｂ方向
に相対的に運動させれば、前記リンク機構の作用によっ
て、砥石３の進行方向先端エッジ部ａにおいては矢印Ｃ
方向に持ち上がる方向に傾こうとする力が作用する。つ
まり砥石３は進行方向に突っ込まない。

【００１６】以上の作用によって砥石３が半導体ウエハ
１００の外周に乗り上げる際の砥石３のエッジ部ａへの
衝撃力を回避することができて該エッジ部ａが欠けるの
を防止でき、また半導体ウエハ１００の研磨中に砥石３
のエッジ部ａが半導体ウエハ１００の表面に突っ込むこ
ともなくなって、半導体ウエハ１００表面の均一な研磨
が確保できる。

【００１７】次に図２は前記リンク支持部１０を形成す
るリンク支持板７の一例を示す拡大図であり、同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ断面
図である。

【００１８】同図に示すようにこのリンク支持板７は、
略正方形状の金属板に４つのリンク支持部１０を設けて
構成されている。各リンク支持部１０は、その周囲を略
コ字状に切り欠くことで略舌片状に形成されている。各
リンク支持部１０はその先端同士が対向するように内側
に向けて配置されており、その先端近傍には貫通孔１０
ａが設けられている。

【００１９】そして各リンク支持部１０の根元部分は所
定角度下方向に折り曲げられており、逆に先端部分はリ
ンク支持板７の面と平行になるように同一角度だけ上方
向に折り曲げられている。そしてこの１枚のリンク支持
板７の４つのリンク支持部１０の先端部分に点線で示す
ように、ボルト１８によって１つの砥石３を保持する砥
石ホルダ８が取り付けられる。

【００２０】そしてこのリンク支持板７は各リンク支持
部１０の根元と先端を結ぶ方向が砥石３の進行方向Ｃに
対して、平行になるように下記する砥石支持板４に取り
付けられる。

【００２１】図３は前記図２に示すリンク支持板７を用
いて砥石３を砥石支持板４に取り付けて保持する砥石の
保持構造の具体例を示す要部概略断面図である。また図
４は該砥石の保持構造を用いて構成された研磨装置を示
す概略斜視図である。

【００２２】図３，図４に示すように、ボルト１８によ
って砥石ホルダ８と砥石３を取り付けたリンク支持板７
は、円板形状の砥石支持板４の下面にリング状に等間隔
に８個、図示しない固定手段によって取り付けられてい
る。各リンク支持板７が砥石支持板４の回転方向と図２
に示す矢印Ｃ方向が一致する方向を向くように取り付け
られることは言うまでもない。

【００２３】砥石支持板４の上面中央には回転軸４１が
取り付けられており、その上端は回転軸４１を回転駆動
させる駆動機構を内蔵した研磨装置２００のアーム部２
０１に取り付けられている。

【００２４】一方円板形状の半導体ウエハ１００は基板
ホルダ２の上に保持されている。基板ホルダ２はその下
面中央から回転軸２１を突出しており、該回転軸２１を
図示しない駆動機構によって駆動することで基板ホルダ
２を回転駆動する。

【００２５】基板ホルダ２はテーブル５内に露出するよ
うに設置されており、該基板ホルダ２の上面とテーブル
５の上面とが同一面となるようにしている。

【００２６】またこのテーブル５は基板ホルダ２ととも
に、研磨装置２００の基台２０３上において図示しない
駆動機構によって図４に示す直線方向（矢印Ｊ方向）に
移動自在に構成されている。

【００２７】そして図４に示すように基板ホルダ２と砥
石支持板４とをそれぞれ回転しながら、半導体ウエハ１
００に砥石３を押し付け、同時に基板ホルダ２を保持す
るテーブル５を直線運動させることにより、半導体ウエ
ハ１００表面の研磨を進行していく。

【００２８】そして前記研磨の際、前述のように本発明
にかかるリンク機構の作用によって、各砥石３の進行方
向先端エッジ部は持ち上がる方向に力が働くので、各砥
石３が半導体ウエハ１００の外周に乗り上げる際に砥石
３のエッジ部へ衝撃力が加わることはなく該エッジ部が
欠けるのを防止でき、また半導体ウエハ１００表面の均
一な研磨が行なえるのである。

【００２９】なお砥石３を砥石支持板４に取り付けるリ
ンク機構の構造は上記実施形態の構造のものに限定され
ず種々の変形が可能であり、要は、砥石３が半導体ウエ
ハ１００上を研磨する際の砥石３の進行方向前端が持ち
上がるような力が作用するように構成されたリンク機構
であればどのようなリンク機構であっても良い。

【００３０】また上記実施形態ではリンク支持板７に設
けた４つ（２組）のリンク支持部１０によって１つの砥
石３を保持したが、リンク支持部１０の数は少なくとも
２つ（１組）であってその先端同士が対向するように形
成したものであれば良い。３組以上でも良い。

【００３１】砥石支持板４等の各部材の形状や構造に種
々の変形が可能であることは言うまでもない。

【００３２】また研磨装置の構造も種々の変形が可能で
ある。要はペレット型の砥石を保持せしめた砥石支持部
材と、該ペレット型の砥石の表面に当接して研磨される
被研磨基板と、前記砥石支持部材と被研磨基板とを相互
に相対運動させることで被研磨基板を砥石に擦り合わせ
て研磨する駆動機構とを具備してなる研磨装置であれば
どのような構造の研磨装置であっても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、砥石の進行方向先端エッジ部が持ち上がる方向に傾
こうとする力が作用して砥石は進行方向に突っ込まない
ので、砥石が被研磨基板の外周に乗り上げる際に砥石の
エッジ部へ衝撃力が加わることはなく該エッジ部が欠け
るのを防止でき、また被研磨基板表面の均一な研磨が行
なえるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明にかかる砥石の保持構造の
要部概念図、図１（ｂ）は砥石の保持構造の動作説明図
である。

【図２】リンク支持部１０を形成するリンク支持板７の
一例を示す拡大図であり、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。

【図３】リンク支持板７を用いて砥石３を砥石支持板４
に取り付けて保持する砥石の保持構造の具体例を示す要
部概略断面図である。

【図４】本発明にかかる砥石の保持構造を用いて構成さ
れた研磨装置を示す概略斜視図である。

【図５】ペレット型の砥石による研磨方法を示す概略動
作説明図である。

【図６】従来の問題点の説明図である。

【符号の説明】

３ 砥石 ４ 砥石支持板（砥石支持部材） １０ リンク支持部 １００ 半導体ウエハ（被研磨基板） ２００ 研磨装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣川 一人 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石支持部材にリング状にペレット型の
   砥石を複数個取り付け、該砥石の部分を被研磨基板に押
   し付けて双方の相対運動によって被研磨基板を研磨する
   砥石の保持構造において、 前記ペレット型の砥石は、砥石支持部材に、該砥石が被
   研磨基板との間で相対運動をして研磨する際に該砥石の
   進行方向前端側が持ち上がるような構造のリンク機構に
   よって保持されていることを特徴とする砥石の保持構
   造。
2. 【請求項２】 前記リンク機構は、板材中に略舌片状の
   リンク支持部を少なくとも２か所その先端同士が対向す
   るように形成し、該両リンク支持部を下方向に折り曲げ
   てその先端部分を砥石の上面に固定することで構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の砥石の保持構
   造。
3. 【請求項３】 前記請求項１又は２記載の保持構造によ
   ってペレット型の砥石を保持せしめた砥石支持部材と、
   該ペレット型の砥石の表面に当接して研磨される被研磨
   基板と、前記砥石支持部材と被研磨基板とを相互に相対
   運動させることで被研磨基板を砥石に擦り合わせて研磨
   する駆動機構とを具備してなることを特徴とする研磨装
   置。