WO2012086129A1 - 研磨方法、研磨装置及び研磨布 - Google Patents

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WO2012086129A1
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polishing
workpiece
cloth
polishing cloth
work
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康晴 有賀
浩昌 橋本
Original Assignee
信越半導体株式会社
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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
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved

Definitions

  • the present invention relates to a polishing method, a polishing apparatus, and a polishing cloth provided in the polishing apparatus for polishing the surface of a workpiece.
  • a typical single-side polishing apparatus includes, for example, a surface plate 103 on which a polishing cloth 104 is attached, an abrasive supply mechanism 107, a polishing head 102, and the like as shown in FIG.
  • a method of holding the work there are a method of attaching the work to a plate on a flat disk via an adhesive such as wax, a method of attaching water with a soft pad (backing pad), a method of vacuum suction, and the like.
  • a polishing pad 102 made of polyurethane or the like is attached to the lower surface of the polishing head main body on a disk made of ceramic or the like, and this backing pad 109 absorbs moisture.
  • the workpiece W is held by surface tension.
  • a guide ring 108 is provided on the outer periphery of the polishing head 102 in order to prevent the workpiece W from being detached from the polishing head 102 during polishing.
  • the polishing head 102 holds the workpiece W via the backing pad 109 and the guide ring 108 holds the edge portion of the workpiece W. Then, the surface plate 103 and the polishing head 102 are rotated while supplying the polishing agent onto the polishing cloth 104 from the polishing agent supply mechanism 107, and the polishing head 102 is pressed to slide the surface of the workpiece W against the polishing cloth 104. Polishing is performed.
  • the polishing apparatus In polishing such a workpiece, in order to improve the flatness of the workpiece, and in particular to prevent sagging of the outer periphery of the workpiece, the workpiece W is pressed against the polishing pad 104 as shown in FIGS. In this manner, the polishing apparatus is provided with an opening 110 that ejects fluid from the surface of the pressing portion of the polishing head 102 toward the polishing cloth 104 and ejection fluid supply means (not shown) that supplies fluid ejected from the opening 110.
  • ejection fluid supply means not shown
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a polishing method, a polishing apparatus, and a polishing cloth capable of stably and easily recovering a workpiece after polishing while exhibiting an effect of uniformly polishing the entire surface of the workpiece.
  • the purpose is to do.
  • the back surface of a workpiece is held by a polishing head via a backing pad, the edge portion of the workpiece is held by an annular guide ring, and the surface of the workpiece is surfaced.
  • the fluid is ejected from the opening provided in the polishing head from the back surface side of the workpiece toward the polishing cloth side while being in sliding contact with the polishing cloth affixed on the workpiece.
  • a polishing method for pressing and polishing against a polishing cloth the step of providing a groove only in a portion of the polishing cloth that does not slidably contact with the workpiece during polishing, and the workpiece in a portion without the groove of the polishing cloth Polishing while being in sliding contact, and after the polishing step, the work held by the polishing head is moved to the position of a groove provided in the polishing cloth, and vacuum suction is performed from the opening.
  • Polishing method characterized by a step of collecting the workpiece is provided.
  • the portion where the groove is provided is the periphery of the polishing cloth, and the workpiece can be polished while being in sliding contact with the central portion of the polishing cloth without the groove.
  • the abrasive cloth affixed on the surface plate, the abrasive supply mechanism for supplying the abrasive onto the abrasive cloth, and the annular guide ring for holding the edge portion of the work A polishing head having an opening for holding a back surface of the work through a backing pad and ejecting fluid from the back surface side of the work toward the polishing cloth side, and the surface of the work is placed on the surface plate
  • a polishing apparatus that presses the workpiece against the polishing cloth by polishing a fluid adjusted in pressure from the opening while being in sliding contact with the polishing cloth affixed to the polishing cloth.
  • polishing characterized in that the workpiece held by the polishing head can be moved to the position of a groove provided in the polishing cloth by the swing mechanism, and the workpiece can be collected by vacuum suction from the opening.
  • An apparatus is provided. With such a polishing apparatus, it is possible to stably and easily collect the workpiece after polishing while exhibiting the effect of uniformly polishing the entire surface of the workpiece by ejecting fluid during polishing.
  • the polishing cloth has the groove on the periphery. If it is such, it can comprise using the existing installation irrespective of structure, such as the number of the polishing heads provided.
  • the polishing cloth is abraded on the surface plate of the polishing apparatus and polished by sliding contact with the workpiece, and in a peripheral portion not contacting the workpiece during polishing.
  • a polishing cloth characterized by having only grooves is provided. If such a polishing cloth is used, the polishing cloth is used to eject the fluid during polishing of the work, thereby uniformly polishing the entire surface of the work, and stably recovering the work after polishing. it can.
  • the polishing apparatus that presses and polishes against the polishing cloth has a swing mechanism that swings relative to the polishing cloth while controlling the swing width of the polishing head that holds the workpiece. After polishing the workpiece, the workpiece held by the polishing head is moved to the position of the groove provided on the polishing cloth and the workpiece is removed by vacuum suction from the opening.
  • FIG. (B) When a polishing cloth without grooves is used. It is the figure which showed the mode of the wafer grinding
  • FIG. (A) The state of the polished surface of Example 1.
  • (B) The state of the polished surface of Example 2. It is the schematic of the polishing cloth used in Comparative Example 2. It is the schematic which shows an example of the conventional grinding
  • a fluid is ejected from the back side of the workpiece toward the polishing cloth for the purpose of uniformly polishing the entire surface of the workpiece, in particular to prevent sagging of the outer periphery of the workpiece. Polishing was performed while pressing the workpiece.
  • FIG. 4 shows the polishing rate according to the presence or absence of a groove in the polishing cloth when the silicon wafer (work) is pressed and polished by jetting the fluid and when the polishing head is pressed and polished without jetting the fluid. It is the figure which showed the result of the influence of.
  • the polishing cloth used was a non-woven fabric type having no grooves at all and one having grooves as shown in FIG. Moreover, the alkaline solution containing colloidal silica was used for the abrasive
  • the polishing rate was calculated from the difference by measuring the thickness of the silicon wafer before and after polishing.
  • An AFS apparatus manufactured by ADE
  • FIG. 4B when a polishing cloth without a groove is used (FIG. 4B), there is no influence on the polishing rate due to the presence or absence of fluid ejection.
  • FIG. 4A when a polishing cloth having grooves was used (FIG. 4A), the polishing rate under the condition of fluid ejection was 57% lower than the polishing rate under the condition of no fluid ejection. This is considered to be because the pressing force to the silicon wafer was lowered because the fluid flowed out from the groove of the polishing cloth.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a polishing apparatus of the present invention.
  • the polishing apparatus 1 of the present invention includes a surface plate 3 to which a polishing cloth 4 is attached, an abrasive supply mechanism 7 for supplying an abrasive onto the polishing cloth 4, and a workpiece W.
  • a polishing head 2 for holding the back surface and an annular guide ring 8 are provided.
  • the surface plate 3 is rotatable around its axis.
  • the annular guide ring 8 is provided so as to protrude downward along the outer peripheral portion of the polishing head 2. By holding the edge portion of the workpiece W by the guide ring 8, polishing is performed. It is possible to prevent the workpiece W from coming off.
  • a backing pad 9 is attached to the lower surface of the polishing head 2.
  • the backing pad 9 contains water and affixes the workpiece W, and the back surface of the workpiece is held by the polishing head 2 via the backing pad 9.
  • the backing pad 9 can be made of foamed polyurethane, for example.
  • the polishing head 2 is rotatable, is disposed above the surface plate 3 to which the polishing cloth 4 is attached, and is moved up and down by a vertical movement means (not shown). Further, the polishing head 2 is provided with an opening 10 through which fluid is ejected from the back side of the workpiece W toward the polishing cloth 4 side.
  • the backing pad 9 is provided with a hole at a position corresponding to the opening 10 so that the fluid ejected from the opening 10 can flow into the back side of the workpiece W.
  • the fluid whose pressure is adjusted from the back surface side of the workpiece W toward the polishing cloth 4 side, that is, toward the lower surface (backing pad) of the polishing head 2, the guide ring 8 and the polishing cloth 4. Is ejected from the opening 10 so that the workpiece W can be pressed against the polishing pad 4.
  • the fluid pressure acts on the entire surface of the workpiece at an equal pressure, and the entire surface of the workpiece can be pressed uniformly.
  • the polishing apparatus 1 further includes a swing mechanism 6 that swings relative to the polishing pad 4 while controlling the swing width of the polishing head 2 that holds the workpiece W.
  • the relative position between the polishing head 2 and the polishing pad 4 can be controlled by controlling the swinging width by the swinging mechanism 6, and the work W can be relative to the polishing pad 4 during polishing. It is also possible to polish while rocking.
  • FIG. 1 shows an example of the swing mechanism 6 that swings the surface plate 3, the present invention is not limited to this, and the polishing head 2 may be swung.
  • the polishing cloth used in the polishing apparatus of the present invention has a groove only in a portion not in sliding contact with the workpiece W during polishing.
  • the position of the polishing head 2 and the polishing pad 4 is controlled by the swing mechanism 6 so that the workpiece W is in sliding contact with the portion of the polishing pad 4 that does not overlap the groove 5. can do.
  • the workpiece W held by the polishing head 2 is moved by the swing mechanism 6 to a position overlapping the groove 5 provided in the polishing pad 4 to open the opening 10.
  • the workpiece W can be collected by vacuum suction.
  • the polishing apparatus of the present invention may be provided with a plurality of polishing heads 2.
  • the example shown in FIG. 1 shows a two-head configuration in which two polishing heads 2 are provided.
  • the present invention is not limited to this, and there may be one polishing head 2 or three or more. There may be.
  • polishing head 2 When the workpiece W is polished using such a polishing apparatus 1, the polishing head 2 holds the back surface of the workpiece W via the backing pad 9, and the guide ring 8 holds the edge portion of the workpiece W to polish the workpiece W.
  • the polishing agent is supplied from the agent supply mechanism 7 onto the polishing cloth 4, and the surface plate 3 and the polishing head 2 are respectively rotated to bring the surface of the work W into sliding contact with the polishing cloth 4 while polishing from the back side of the work W. Polishing is performed by pressing the workpiece W against the polishing cloth 4 by ejecting a fluid whose pressure is adjusted from the opening 10 provided in the polishing head 2 toward the cloth 4 side.
  • Such a polishing apparatus of the present invention makes the most of the effect of uniformly polishing the entire surface of the workpiece by ejecting a fluid during polishing, and particularly suppresses the sagging of the outer periphery of the workpiece while suppressing the groove of the polishing cloth. At a certain portion, the workpiece after polishing can be recovered stably and easily. In addition, the polishing apparatus can be easily configured at low cost.
  • the position of the groove 5 of the polishing pad 4 used in the polishing apparatus of the present invention may be a part that does not slide in contact with the workpiece W during polishing.
  • it may be a peripheral part of the polishing pad as will be described later. Or it can be the central part.
  • the width of the groove is not particularly limited, and can be, for example, about 1 mm.
  • the length, number, and pattern of the grooves are not particularly limited, and can be appropriately determined depending on the size of the workpiece, the polishing head, and the polishing cloth.
  • the present invention provides a polishing cloth as shown in FIG. 3 in which the position of the groove 5 is only in the peripheral portion that does not slide on the workpiece during polishing. As shown in FIG. 3, this polishing cloth is provided with four grooves in the peripheral portion. If the polishing cloth has a groove only in such a peripheral portion, regardless of the number of polishing heads provided in the polishing apparatus or the configuration of each polishing head when a plurality of polishing heads are provided, the groove 5 An existing polishing apparatus can be used as it is simply by adjusting the length. For example, unlike the case where a groove is provided in the center of the polishing cloth in the configuration of two polishing heads as shown in FIGS. 1 and 2, it is not necessary to consider the distance between the polishing heads with respect to the groove length. Further, the control of the polishing position of the workpiece W does not become complicated.
  • the polishing method of the present invention will be described below.
  • the groove 5 is provided only in the portion of the polishing cloth 4 that does not slide on the workpiece W during polishing.
  • the place where the groove 5 is provided is not particularly limited as long as the groove 5 is not slidably contacted with the workpiece W.
  • the portion where the groove 5 is provided is the periphery of the polishing pad 4, and the work W is polished while being in sliding contact with the central portion of the polishing pad 4 where the groove 5 is not provided.
  • the polishing cloth can be reliably polished while being brought into sliding contact with the groove-free portion, and can be easily adapted to changes in the configuration such as the number of polishing heads used, and the grooves provided.
  • the existing polishing apparatus can be used as it is only by adjusting the length. Further, at this time, the workpiece W may be oscillated while being slidably brought into contact with the portion of the polishing pad 4 where the groove 5 is not provided.
  • the workpiece W held by the polishing head 2 is moved to the position of the groove 5 provided in the polishing pad 4.
  • the work W may be moved to a position where a part of the work W overlaps with the groove 5, and the entire work W may not be located at the position where the groove 5 exists.
  • the workpiece W is moved to the position of the groove 5 provided on the polishing pad 4 and the work W is collected by performing vacuum suction from the opening 10 in a state where the space between the workpiece and the polishing pad is released to the atmosphere and broken in vacuum.
  • the above-mentioned rocking mechanism 6 is swung relative to the polishing cloth while controlling the rocking width of the polishing head holding the work.
  • the swinging width during polishing is set within the range of L1, as shown in FIG. ))
  • the swinging width can be changed within the range of L2 to continue swinging (FIG. 2B), and the workpiece can be moved to the position of the groove provided in the polishing cloth.
  • the entire surface of the workpiece is uniformly polished by ejecting fluid during polishing, and the polished workpiece can be stably and easily recovered while suppressing the sagging of the outer periphery of the workpiece.
  • the range of the portion where the workpiece and the groove overlap at the time of collecting the workpiece is not particularly limited, depending on the size of the workpiece and the width of the groove so that the atmosphere between the workpiece W and the polishing cloth can be released. Can be determined as appropriate.
  • Example 1 Using a polishing apparatus of the present invention as shown in FIG. 1, 100 silicon wafers having a diameter of 300 mm were polished according to the polishing method of the present invention.
  • the abrasive cloth was a non-woven fabric type, and the abrasive cloth of the present invention having grooves only in the periphery as shown in FIG.
  • a groove in which four grooves having a width of 1 mm and a length from the outer periphery of the polishing cloth of 10 mm were formed was used.
  • the alkaline solution containing colloidal silica was used for the abrasive
  • the polishing head and the surface plate were each rotated at 30 rpm.
  • the pressure of the fluid to the silicon wafer ejected from the opening was set to 14.7 KPa.
  • the entire surface of the workpiece is uniformly polished by jetting a fluid during polishing, and the flatness is improved while polishing the workpiece after polishing. It was confirmed that it can be recovered stably and easily.
  • Example 2 The silicon wafer was polished in the same manner as in Example 1 except that the workpiece was moved without protruding from the peripheral edge of the polishing cloth during the recovery of the polished silicon wafer, and evaluated in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 5 shows the polished surface of the silicon wafer after polishing in Examples 1 and 2. As shown in FIG. 5, the number of particles adhering to the polishing surface (FIG. 5B) is reduced in Example 2 compared to the polishing surface of Example 1 (FIG. 5A). I understand. Further, the flatness of the polished wafer was equivalent to that of Example 1, and the wafer recovery rate was 100%.
  • Example 1 The silicon wafer was polished under the same conditions as in Example 1 except that a polishing cloth having no grooves was used and the silicon wafer was not moved during recovery, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the flatness of the polished wafer was the same as that in Example 1, but the wafer after polishing could not be recovered by vacuum suction from the opening, and the recovery rate was 60%.
  • Comparative Example 2 A silicon wafer was polished under the same conditions as in Comparative Example 1 except that a polishing cloth provided with grooves as shown in FIG. 6 was used and the silicon wafer was polished in the grooved portions. Evaluation was performed in the same manner as in 1. As a result, it was found that although the wafer recovery rate was 100%, the flatness of the polished wafer deteriorated from 38 nm to 58 nm in ESFQRmax as compared with Example 1 and Comparative Example 1. This is because, as described above, the fluid flows out from the groove of the polishing cloth during polishing and the pressing force to the silicon wafer is reduced, so that the fluid pressure acts on the entire surface of the workpiece and the entire surface of the workpiece is uniform. This is because the effect of polishing could not be achieved.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same function and effect. Are included in the technical scope.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

　本発明は、ワークの裏面側から研磨布側に向かって流体を噴出する開口を有する研磨ヘッドを具備し、ワークの表面を定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させながら、開口から圧力を調整した流体を噴出することでワークを研磨布に対して押圧して研磨する研磨装置であって、さらにワークを保持する研磨ヘッドの揺動幅を制御しながら研磨布に対して相対的に揺動させる揺動機構を有し、研磨布は研磨中にワークと摺接しない部分にのみ溝を有し、ワークの研磨後に、揺動機構によって研磨ヘッドによって保持されたワークを研磨布に設けた溝の位置に移動させ、開口から真空吸着を行ってワークを回収できる研磨装置である。これにより、ワーク全面を均一に研磨する効果を奏しつつ、研磨後のワークを安定して回収できる研磨方法、研磨装置及び研磨布が提供される。

Description

研磨方法、研磨装置及び研磨布
　本発明は、ワークの表面を研磨する研磨方法、研磨装置、及びその研磨装置に設けられる研磨布に関する。
　シリコンウェーハ等のワークの表面を研磨する装置として、ワークを片面ずつ研磨する片面研磨装置と、両面を同時に研磨する両面研磨装置とがある。
　一般的な片面研磨装置は、例えば図７（Ａ）に示したように研磨布１０４が貼り付けられた定盤１０３と、研磨剤供給機構１０７と、研磨ヘッド１０２等から構成されている。
　ワークを保持する方法としては、平坦な円盤上のプレートにワックス等の接着剤を介してワークを貼り付ける方法、軟質のパッド（バッキングパッド）で水貼りする方法、真空吸着する方法などがある。
　図７（Ａ）において、この研磨ヘッド１０２には、セラミックス等からなる円盤上の研磨ヘッド本体の下面にポリウレタン等のバッキングパッド１０９が貼り付けられており、このバッキングパッド１０９に水分を吸収させてワークＷを表面張力により保持する。また、研磨中に研磨ヘッド１０２からワークＷが外れるのを防ぐため、研磨ヘッド１０２の外周にガイドリング１０８が設けられている。
　このように構成された研磨装置１０１を用いて、研磨ヘッド１０２でバッキングパッド１０９を介してワークＷを保持するとともに、ガイドリング１０８でワークＷのエッジ部を保持する。そして、研磨剤供給機構１０７から研磨布１０４上に研磨剤を供給しながら、定盤１０３と研磨ヘッド１０２をそれぞれ回転させ、研磨ヘッド１０２を押圧してワークＷの表面を研磨布１０４に摺接させることにより研磨を行う。
　このようなワークの研磨において、ワークの平坦度を向上するため、特に、ワーク外周部のダレを防止するため、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ワークＷを研磨布１０４へ押圧するように研磨ヘッド１０２の押圧部表面から研磨布１０４側へ向かって流体を噴出する開口１１０と、開口１１０から噴出する流体を供給する噴出流体供給手段（不図示）とを研磨装置に設けることが提案されている（特許文献１参照）。
　このように開口１１０から噴出する流体によってワークＷを押圧することによって、ワーク全面に対して流体圧が等圧力に作用し、ワーク全面を均一に研磨できる。
特開平９－２９６１７号公報
　しかしながら、上記の研磨ヘッドを用いてワークを研磨する際には、研磨終了後のワークの回収時にワークの表面と研磨布の表面が負圧になるため、ワークが研磨布に真空状態で吸着し、ワークの回収が難しくなるという問題があった。
　このワークの回収が難しいという問題を解決するため、本発明者等が検討及び実験を重ねたところ、ワークと摺接する研磨布の部分に溝を設けることにより、研磨終了後にワークと研磨布が真空状態で吸着して回収が難しくなる問題を解決できることを見出した。しかし、この効果と同時に、研磨中に開口から噴出した流体が研磨布の溝から流出してしまうため、上記したワーク全面を均一に研磨できる効果を得ることができないという問題が発生することが分かった。
　本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ワーク全面を均一に研磨する効果を奏しつつ、研磨後のワークを安定して容易に回収できる研磨方法、研磨装置及び研磨布を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、研磨ヘッドによりワークの裏面をバッキングパッドを介して保持し、環状のガイドリングにより前記ワークのエッジ部を保持し、前記ワークの表面を定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させながら、前記ワークの裏面側から前記研磨布側に向かって前記研磨ヘッドに設けられた開口から圧力を調整した流体を噴出することで前記ワークを前記研磨布に対して押圧して研磨する研磨方法であって、研磨中に前記研磨布の前記ワークと摺接しない部分にのみ溝を設ける工程と、前記ワークを前記研磨布の溝のない部分に摺接させながら研磨する工程と、前記研磨工程後に、前記研磨ヘッドによって保持された前記ワークを前記研磨布に設けた溝の位置に移動させ、前記開口から真空吸着を行って前記ワークを回収する工程とを有することを特徴とする研磨方法が提供される。
　このような研磨方法であれば、研磨布の溝のない部分で、研磨中に流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨する効果を奏しつつ、研磨布の溝のある部分で、研磨後のワークを安定して容易に回収できる。
　このとき、前記ワークを回収する工程において、前記ワークを前記研磨布の周端からはみ出させることなく移動させることが好ましい。
　このようにすることによって、研磨後のワークの研磨面にパーティクルが付着するのを抑制することができ、ワークの表面品質の劣化を防止することができる。
　またこのとき、前記溝を設ける部分を前記研磨布の周辺とし、前記ワークを前記研磨布の溝のない中央部分に摺接させながら研磨することができる。
　このようにして研磨すれば、使用する研磨ヘッドの数等の構成の変化に対して容易に対応でき、既存の研磨装置をそのまま用いることができる。
　また、本発明によれば、定盤上に貼り付けられた研磨布と、該研磨布上に研磨剤を供給するための研磨剤供給機構と、ワークのエッジ部を保持する環状のガイドリングと、前記ワークの裏面をバッキングパッドを介して保持し、該ワークの裏面側から前記研磨布側に向かって流体を噴出する開口を有する研磨ヘッドとを具備し、前記ワークの表面を前記定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させながら、前記開口から圧力を調整した流体を噴出することで前記ワークを前記研磨布に対して押圧して研磨する研磨装置であって、さらに前記ワークを保持する研磨ヘッドの揺動幅を制御しながら前記研磨布に対して相対的に揺動させる揺動機構を有し、前記研磨布は研磨中に前記ワークと摺接しない部分にのみ溝を有し、前記ワークの研磨後に、前記揺動機構によって前記研磨ヘッドによって保持された前記ワークを前記研磨布に設けた溝の位置に移動させ、前記開口から真空吸着を行って前記ワークを回収できるものであることを特徴とする研磨装置が提供される。
　このような研磨装置であれば、研磨中に流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨する効果を奏しつつ、研磨後のワークを安定して容易に回収できるものとなる。
　このとき、前記研磨布は周辺に前記溝を有するものであることが好ましい。
　このようなものであれば、設けられる研磨ヘッドの数等の構成に関わらず、既存の設備を使用して構成することができる。
　また、本発明によれば、研磨装置における定盤上に貼り付けられ、ワークに摺接することによって前記ワークを研磨するための研磨布であって、研磨中に前記ワークと摺接しない周辺部分にのみ溝を有するものであることを特徴とする研磨布が提供される。
　このような研磨布であれば、この研磨布を用いて、ワークの研磨中に流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨する効果を奏しつつ、研磨後のワークを安定して容易に回収できる。
　本発明では、ワークの表面を定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させながら、ワークの裏面側から研磨布側に向かって圧力を調整した流体を噴出することでワークを研磨布に対して押圧して研磨する研磨装置において、ワークを保持する研磨ヘッドの揺動幅を制御しながら研磨布に対して相対的に揺動させる揺動機構を有し、研磨布は研磨中にワークと摺接しない部分にのみ溝を有し、ワークの研磨後に、揺動機構によって研磨ヘッドによって保持されたワークを研磨布に設けた溝の位置に移動させ、開口から真空吸着を行ってワークを回収できるものであるので、研磨布の溝のない部分で、研磨中に流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨する効果を奏しつつ、研磨布の溝のある部分で、研磨後のワークを安定して容易に回収できる。
本発明の研磨装置の一例を示す概略図である。 ワークの研磨時及びワークの回収時におけるワーク、研磨ヘッド及び研磨布の位置関係を示した説明図である。（Ａ）ワークの研磨時の説明図。（Ｂ）ワークの回収時の説明図。 本発明の研磨布の一例を示す概略図である。 研磨布の溝の有無による研磨レートへの影響に関する実験結果を示す図である。（Ａ）溝ありの研磨布を使用した場合。（Ｂ）溝なしの研磨布を使用した場合。 実施例１、実施例２におけるウェーハ研磨面の様子を示した図である。（Ａ）実施例１の研磨面の様子。（Ｂ）実施例２の研磨面の様子。 比較例２で用いた研磨布の概略図である 従来の研磨装置の一例を示す概略図である。（Ａ）研磨装置の全体概略図。（Ｂ）研磨ヘッドの一部の概略断面図。
　以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　従来、例えばシリコンウェーハ等のワークの研磨において、ワーク全面を均一に研磨する、特にワーク外周部のダレを防止することを目的として、ワークの裏面側から研磨布側へ向かって流体を噴出してワークを押圧しながら研磨を行っていた。
　しかし、このようにしてワークを研磨した場合、研磨終了後のワークの回収時にワークの表面と研磨布の表面が負圧になるため、ワークが研磨布に真空状態で吸着し、ワークの回収が難しくなるという問題があった。
　そこで本発明者等はこの問題に対して検討及び実験を行い、ワークと摺接する研磨布の部分に溝を設けることにより、研磨終了後にワークが研磨布に吸着して回収が難しくなる問題を解決できることを見出した。しかし、この効果と同時に、研磨中に噴出した流体が研磨布の溝から流出してしまうため、上記したワーク全面を均一に研磨できる効果を得られないことが分かった。
　図４は、上記した流体の噴出によってシリコンウェーハ（ワーク）を押圧して研磨した場合と、流体を噴出せず研磨ヘッドを押圧して研磨した場合について、研磨布の溝の有無による研磨レートへの影響の結果を示した図である。
　ここで、研磨布は不織布タイプで、溝の全くないものと、図６に示すような溝が全体に設けられているものを用いた。また、研磨剤には、コロイダルシリカを含有するアルカリ溶液を用いた。また、研磨の際は、研磨ヘッドと定盤をそれぞれ３０ｒｐｍで回転させた。また、ウェーハへの研磨押圧力及び流体の圧力を１４．７ＫＰａとした。
　また、研磨レートは研磨前後のシリコンウェーハの厚みを測定して差分により算出した。ウェーハの厚みの測定には、ＡＦＳ装置（ＡＤＥ社製）を用いた。
　図４に示すように、溝のない研磨布を用いた場合（図４（Ｂ））には、流体の噴出の有無による研磨レートへの影響はない。一方溝がある研磨布を用いた場合（図４（Ａ））には、流体の噴出なしの条件の研磨レートに比べ、流体の噴出ありの条件の研磨レートは５７％低下していた。これは研磨布の溝から流体が流出したためシリコンウェーハへの押圧力が低下したためであると考えられる。
　このように従来では、流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨するという効果と、ワークを安定して回収する効果を両立することが困難であった。
　そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、ワークと摺接しない研磨布の部分のみに溝を設け、ワークの裏面側から研磨布側へ向かって流体を噴出してワークを押圧しながら研磨を行う際に溝のない部分に摺接させて研磨し、研磨終了後にワークをその溝の部分まで移動させた状態で裏面側からワークを真空吸着すれば、ワーク全面を均一に研磨しつつ、ワークの回収を安定して容易に行うことができることに想到し、本発明を完成させた。
　図１は本発明の研磨装置の一例を示す概略図である。
　図１に示すように、本発明の研磨装置１は、研磨布４が貼り付けられた定盤３と、研磨布４上に研磨剤を供給するための研磨剤供給機構７と、ワークＷの裏面を保持する研磨ヘッド２と、環状のガイドリング８を具備している。この定盤３はその軸周りに回転可能となっている。
　この環状のガイドリング８は、図１に示すように、研磨ヘッド２の外周部に沿って下方に突出するように設けられており、ガイドリング８によってワークＷのエッジ部を保持することにより研磨中にワークＷが外れるのを防ぐことができる。
　研磨ヘッド２の下面にはバッキングパッド９が貼設されている。このバッキングパッド９は水を含ませてワークＷを貼り付けるもので、バッキングパッド９を介して研磨ヘッド２によりワークの裏面を保持する。ここで、バッキングパッド９は、例えば発泡ポリウレタン製とすることができる。このようにバッキングパッド９を設けて水を含ませる事で、バッキングパッド９に含まれる水の表面張力によりワークＷを確実に保持することができる。
　この研磨ヘッド２は回転可能であり、研磨布４が貼り付けられた定盤３の上方に配置され、図示しない上下動手段によって上下動される。また、研磨ヘッド２にはワークＷの裏面側から研磨布４側に向かって流体を噴出する開口１０が設けられている。バッキングパッド９にはこの開口１０に対応する位置に穴が設けられ、開口１０から噴出された流体がワークＷの裏面側に流入できるようになっている。
　そして、研磨中にワークＷの裏面側から研磨布４側に向かって、すなわち研磨ヘッド２の下面（バッキングパッド）、ガイドリング８及び研磨布４によって形成される空間に向かって圧力を調整した流体を開口１０から噴出することによって、ワークＷを研磨布４に対して押圧することができるようになっている。このように開口１０から噴出する流体によってワークＷを押圧することによって、ワーク全面に対して流体圧が等圧力に作用し、ワーク全面を均一に押圧することができる。
　研磨装置１は、さらにワークＷを保持する研磨ヘッド２の揺動幅を制御しながら研磨布４に対して相対的に揺動させる揺動機構６を有している。この揺動機構６によって揺動幅を制御して揺動させることによって研磨ヘッド２と研磨布４の相対位置を制御することができ、また研磨中にワークＷを研磨布４に対して相対的に揺動させながら研磨することもできる。図１はこの揺動機構６として、定盤３を揺動させるものの例を示しているが、これに限定されず、研磨ヘッド２を揺動させるものであっても良い。
　また、本発明の研磨装置に用いられる研磨布は研磨中にワークＷと摺接しない部分にのみ溝を有するものである。ワークＷの研磨時には、図２（Ａ）に示すように、揺動機構６によって研磨布４の溝５と重ならない部分にワークＷが摺接するように研磨ヘッド２と研磨布４の位置を制御することができる。そして、ワークＷの研磨後に、図２（Ｂ）に示すように、揺動機構６によって研磨ヘッド２によって保持されたワークＷを研磨布４に設けた溝５に重なる位置まで移動させ、開口１０から真空吸着を行ってワークＷを回収できるものとなっている。
　このように研磨布の溝を利用して、研磨終了後に真空状態で吸着したワークＷと研磨布間を大気解放し真空破壊することで、研磨後のワークＷを研磨布から容易に取り外して回収すことができる。
　ここで、本発明の研磨装置は研磨ヘッド２が複数設けられたものであっても良い。図１に示す例では、研磨ヘッド２が２つ設けられた２ヘッド構成のものを示しているが、これに限定されず、研磨ヘッド２は１つであっても良く、また３つ以上であっても良い。
　このような研磨装置１を用いてワークＷを研磨する際には、研磨ヘッド２でバッキングパッド９を介してワークＷの裏面を保持し、ガイドリング８でワークＷのエッジ部を保持し、研磨剤供給機構７から研磨布４上に研磨剤を供給するとともに、定盤３と研磨ヘッド２をそれぞれ回転させてワークＷの表面を研磨布４に摺接させながら、ワークＷの裏面側から研磨布４側に向かって研磨ヘッド２に設けられた開口１０から圧力を調整した流体を噴出することでワークＷを研磨布４に対して押圧して研磨を行う。
　このような本発明の研磨装置は、研磨中に流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨する効果を最大限に活かしながら、特にワーク外周部のダレを抑制しつつ、研磨布の溝のある部分で、研磨後のワークを安定して容易に回収できる。また、研磨装置を簡単に低コストで構成することができる。
　このとき、本発明の研磨装置に用いられる研磨布４の溝５の位置は、研磨中にワークＷと摺接しない部分であれば良く、例えば後述するように研磨布の周辺部分とすることができ、あるいは中央部分とすることもできる。また溝の幅も特に限定されず、例えば１ｍｍ程度とすることができる。溝の長さや数やパターンも特に限定されず、ワーク、研磨ヘッド、及び研磨布の大きさ等によって適宜決定することができる。
　本発明は、図３に示すような、特にこの溝５の位置が研磨中にワークと摺接しない周辺部分にのみにある研磨布を提供する。図３に示すように、この研磨布には周辺部分に４本の溝を設けたものである。このような周辺部分にのみ溝を有する研磨布であれば、研磨装置に設ける研磨ヘッドの数や、複数の研磨ヘッドを設けた場合の各研磨ヘッドの位置等の構成に関わらず、溝５の長さを調整するだけで、既存の研磨装置をそのまま用いることができる。例えば図１、２に示すような２つの研磨ヘッドの構成で研磨布の中央に溝を設けた場合のように、溝の長さに対する各研磨ヘッド間の距離等を考慮する必要もない。また、ワークＷの研磨位置の制御が複雑になることもない。
　次に本発明の研磨方法について以下説明する。ここでは、図１に示すような本発明の研磨装置１を用いた場合について説明する。
　まず、研磨中にワークＷと摺接しない研磨布４の部分にのみ溝５を設ける。ここで、溝５を設ける場所はワークＷと摺接しない限りは特に限定されないが、例えば、研磨布４の中央部分又は周辺部分とすることができる。
　次に、バッキングパッド９に水を含ませ、研磨ヘッド２によりワークＷの裏面をバッキングパッド９を介して保持し、環状のガイドリング８によりワークＷのエッジ部を保持する。
　その後、定盤３と研磨ヘッド２をそれぞれ所定の方向に回転させ、ワークＷの表面を定盤３上に貼り付けられた研磨布４の溝５のない部分に摺接させる。さらに、ワークＷの裏面側から研磨布４側に向かって研磨ヘッド２に設けられた開口１０から圧力を調整した流体を噴出することでワークＷを研磨布４に対して押圧して研磨する。
　このとき、図３に示すように、上記した溝５を設ける部分を研磨布４の周辺とし、ワークＷを研磨布４の溝５のない中央部分に摺接させながら研磨することが好ましい。
　このようにして研磨すれば、確実に研磨布の溝のない部分に摺接させながら研磨することができるし、使用する研磨ヘッドの数等の構成の変化に対して容易に対応でき、設ける溝の長さを調整するだけで、既存の研磨装置をそのまま用いることができる。
　またこのとき、ワークＷを研磨布４の溝５のない部分に摺接させながらワークを揺動させて研磨しても良い。
　そして、研磨工程後に、研磨ヘッド２によって保持されたワークＷを研磨布４に設けた溝５の位置に移動させる。このとき、ワークＷの一部が溝５と重なるような位置にワークＷを移動させれば良く、ワークＷ全体が溝５のある位置になっていなくても良い。
　このようにワークＷを研磨布４に設けた溝５の位置に移動させワークと研磨布間を大気解放し真空破壊した状態で、開口１０から真空吸着を行ってワークＷを回収する。
　ここで、ワークを研磨布に設けた溝の位置に移動させる際、上記した揺動機構６によりワークを保持した研磨ヘッドの揺動幅を制御しながら研磨布に対して相対的に揺動させるようにすることができる。例えば、研磨中にワークを研磨布の溝のない範囲内で摺接させる場合には、図２に示すように、その研磨中の揺動幅をＬ１の範囲内で設定し（図２（Ａ））、研磨終了後に揺動幅をＬ２の範囲内に変更して揺動を続け（図２（Ｂ））、ワークを研磨布に設けた溝の位置に移動させるようにすることもできる。
　このような研磨方法であれば、研磨中に流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨し、特にワーク外周部のダレを抑制しつつ、研磨後のワークを安定して容易に回収できる。
　ここで、ワーク回収時の上記したワークと溝とが重なる部分の範囲は特に限定されず、ワークＷと研磨布間の大気解放を行うことができるようにワークの大きさや溝の幅などに応じて適宜決定することができる。
　またこのとき、ワークを回収する工程において、ワークを研磨布の周端からはみ出させることなく移動させることが好ましい。このようにすることで、ワークの研磨面にパーティクルが付着するのを抑制することができ、ワークの表面品質の劣化を防止することができる。
　以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
　図１に示すような本発明の研磨装置を用い、本発明の研磨方法に従って直径３００ｍｍのシリコンウェーハ１００枚を研磨した。研磨布は不織布タイプで、図３に示すような周辺にのみ溝を有する本発明の研磨布を用いた。ここで、幅を１ｍｍとし、研磨布の外周からの長さが１０ｍｍとなるようにした溝を４本形成したものを用いた。また、研磨剤には、コロイダルシリカを含有するアルカリ溶液を用いた。また、研磨の際は、研磨ヘッドと定盤をそれぞれ３０ｒｐｍで回転させた。また、開口から噴出するシリコンウェーハへの流体の圧力を１４．７ＫＰａとした。
　また、研磨後のシリコンウェーハの回収時において、ウェーハを研磨布の溝のある周辺部分に移動する際、シリコンウェーハの一部が研磨布の周端からはみ出すようにして移動させた。
　そして、研磨後のシリコンウェーハの平坦度をＫＬＡ―Ｔｅｎｃｏｒ社製ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔを用いてＥＳＦＱＲ測定を行い評価した。
　その結果、研磨後のウェーハの平坦度は後述する比較例２と比べてＥＳＦＱＲｍａｘが約３５％改善していることが分かった。また、ウェーハの回収率は１００％と、後述する比較例１の６０％と比べ大幅に改善されていることが分かった。
　このように、本発明の研磨方法、研磨装置、及び研磨布を用いることによって、研磨中に流体を噴出することによってワーク全面を均一に研磨して平坦度を向上しつつ、研磨後のワークを安定して容易に回収できることが確認できた。
　
（実施例２）
　研磨後のシリコンウェーハの回収時において、ワークを研磨布の周端からはみ出させることなく移動させた以外、実施例１と同様にしてシリコンウェーハを研磨し、実施例１と同様に評価した。
　図５に実施例１、２における研磨後のシリコンウェーハの研磨面の様子を示す。図５に示すように、実施例１の研磨面（図５（Ａ））に比べ、実施例２では研磨面（図５（Ｂ））に付着しているパーティクル数が低減されていることが分かる。
　また、研磨後のウェーハの平坦度は実施例１と同等であり、ウェーハの回収率は１００％であった。
　
（比較例１）
　溝の全くない研磨布を用い、回収時にシリコンウェーハを移動させなかった以外、実施例１と同様の条件でシリコンウェーハを研磨し、実施例１と同様に評価した。
　その結果、研磨後のウェーハの平坦度は実施例１と同等であったが、研磨後のウェーハの回収時に開口からの真空吸着によって回収できない場合があり、その回収率は６０％であった。
　
（比較例２）
　図６に示すような全体に溝が設けられた研磨布を用い、溝が設けられた部分でシリコンウェーハの研磨を行った以外、比較例１と同様の条件でシリコンウェーハを研磨し、比較例１と同様に評価した。
　その結果、ウェーハの回収率は１００％であったものの、研磨後のウェーハの平坦度は、実施例１、比較例１と比べＥＳＦＱＲｍａｘで３８ｎｍから５８ｎｍに悪化していることが分かった。このことは、上記したように、研磨中に研磨布の溝から流体が流出してシリコンウェーハへの押圧力が低下したため、ワーク全面に対して流体圧が等圧力に作用してワーク全面を均一に研磨できる効果を奏することができなかったためである。
 
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (6)

  1. 　研磨ヘッドによりワークの裏面をバッキングパッドを介して保持し、環状のガイドリングにより前記ワークのエッジ部を保持し、前記ワークの表面を定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させながら、前記ワークの裏面側から前記研磨布側に向かって前記研磨ヘッドに設けられた開口から圧力を調整した流体を噴出することで前記ワークを前記研磨布に対して押圧して研磨する研磨方法であって、
    　研磨中に前記研磨布の前記ワークと摺接しない部分にのみ溝を設ける工程と、
    　前記ワークを前記研磨布の溝のない部分に摺接させながら研磨する工程と、
    　前記研磨工程後に、前記研磨ヘッドによって保持された前記ワークを前記研磨布に設けた溝の位置に移動させ、前記開口から真空吸着を行って前記ワークを回収する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
  2. 　前記ワークを回収する工程において、前記ワークを前記研磨布の周端からはみ出させることなく移動させることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
  3. 　前記溝を設ける部分を前記研磨布の周辺とし、前記ワークを前記研磨布の溝のない中央部分に摺接させながら研磨することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨方法。
  4. 　定盤上に貼り付けられた研磨布と、該研磨布上に研磨剤を供給するための研磨剤供給機構と、ワークのエッジ部を保持する環状のガイドリングと、前記ワークの裏面をバッキングパッドを介して保持し、該ワークの裏面側から前記研磨布側に向かって流体を噴出する開口を有する研磨ヘッドとを具備し、前記ワークの表面を前記定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させながら、前記開口から圧力を調整した流体を噴出することで前記ワークを前記研磨布に対して押圧して研磨する研磨装置であって、
    　さらに前記ワークを保持する研磨ヘッドの揺動幅を制御しながら前記研磨布に対して相対的に揺動させる揺動機構を有し、前記研磨布は研磨中に前記ワークと摺接しない部分にのみ溝を有し、前記ワークの研磨後に、前記揺動機構によって前記研磨ヘッドによって保持された前記ワークを前記研磨布に設けた溝の位置に移動させ、前記開口から真空吸着を行って前記ワークを回収できるものであることを特徴とする研磨装置。
  5. 　前記研磨布は周辺に前記溝を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
  6. 　研磨装置における定盤上に貼り付けられ、ワークに摺接することによって前記ワークを研磨するための研磨布であって、研磨中に前記ワークと摺接しない周辺部分にのみ溝を有するものであることを特徴とする研磨布。
     
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