(57)【要約】【課題】ホイール基台の端面に砥石片が固着された構成の研磨砥石を用いた研磨において、研磨砥石を駆動するスピンドルにかかる負荷を軽減する。【解決手段】ホイール基台１１と、ホイール基台１１の端面に固着された砥石片１２とを備え、ホイール基台１１の端面には、砥石片１３に隣接する位置に柔軟部材１２が固着される研磨砥石１０を提供する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール基台と、該ホイール基台の端面に固着された砥石片とを備えた研磨砥石であって、
該ホイール基台の端面には、該砥石片に隣接する位置に柔軟部材が固着されることを特徴とする研磨砥石。
【請求項２】
柔軟部材は、その露出面が、砥石片の露出面と面一となるか、または該砥石片の露出面より突出した状態となるように配設される請求項１に記載の研磨砥石。
【請求項３】
柔軟部材には砥粒が含まれる請求項１または２に記載の研磨砥石。
【請求項４】
柔軟部材はフェルトにより形成される請求項１、２または３に記載の研磨砥石。
【請求項５】
ホイール基台には、研磨液を流出させる研磨液流出孔が形成される請求項１、２、３または４に記載の研磨砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状物の研磨に用いる研磨砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ等の板状物の面を研磨する際には、例えば図２３に示すような研磨砥石６０を用いる。
【０００３】
この研磨砥石６０は、リング状のホイール基台６１の端面に、ダイヤモンド等の砥粒をレジンボンド、ビトリファイドボンド、メタルボンド等の適宜のボンド剤で固めて形成した砥石片６２が複数固着された構成となっている。
【０００４】
このように構成される研磨砥石６０は、図２４に示すように、スピンドル６３の先端に形成されたマウンタ６４に固定され、研磨手段６５が構成される。そして、スピンドル６３を３０００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍ程で高速回転させながら研磨手段６５を下降させ、高速回転する研磨砥石６２をチャックテーブル６６に保持された板状物６７の面に接触させることにより、複数の砥石片６２によって板状物６７の面が研磨される。また、研磨の際には、図示していないがスピンドル６３の内部を流通してホイール基台６１から流出する研磨液を砥石片６２と板状物６７との接触部に供給することにより、スピンドル６３にかかる負荷抵抗力を軽減することとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記接触部に十分な研磨液を供給してもなお研磨時に砥石片６２にかかる圧力は比較的高く、スピンドル６３には過剰な負荷がかかる場合あり、研磨手段６５の寿命を低下させるという問題がある。
【０００６】
従って、回転する研磨砥石を用いた研磨においては、スピンドルにかかる負荷を軽減することに課題を有している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、ホイール基台と、ホイール基台の端面に固着された砥石片とを備えた研磨砥石であって、ホイール基台の端面には、砥石片に隣接する位置に柔軟部材が固着されることを特徴とする研磨砥石を提供する。
【０００８】
そしてこの研磨砥石は、柔軟部材の露出面が砥石片の露出面と面一となるか、または砥石片の露出面より突出した状態となるように配設されること、柔軟部材には砥粒が含まれること、柔軟部材はフェルトにより形成されること、ホイール基台には、研磨液を流出させる研磨液流出孔が形成されることを付加的要件とする。
【０００９】
このように構成される研磨砥石においては、砥石片に隣接する位置に柔軟部材を固着したため、研磨時の接触面積が広くなって砥石片にかかる圧力が軽減され、面焼けが生じるのを防止することができると共に、スピンドルに与える負荷が軽減される。
【００１０】
また、柔軟部材に砥粒を混入させれば、より効率良く研磨を行うことができる。
【００１１】
更に、ホイール基台に研磨液流出孔を設けた場合には、研磨液流出孔から流出した研磨液が柔軟部材によって砥石片と板状物との接触部に満遍なく導かれるため、更に砥石片にかかる圧力が軽減され、スピンドルに与える負荷がより軽減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のいくつかの実施の形態について図面を参照して説明する。まず最初に図１〜図３に示す研磨砥石１０について説明する。図１に示すように、この研磨砥石１０は、リング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっている。柔軟部材１２としては、例えばフェルト、ウレタン等を用いることができる。
【００１３】
図２に示すように、ホイール基台１１には多数の円柱形状の砥石片１３が円環状に固着されており、各砥石片１３を囲むようにして柔軟部材１２が固着されている。柔軟部材１２の露出面は、図３に示すように、砥石片１３の露出面と面一となるか、または、図４に示すように、砥石片１３の露出面より僅かに（１ｍｍ〜０．５ｍｍ）突出した状態となり、いずれの場合も砥石片１３は、柔軟部材１２に埋設されるような状態となっている。なお柔軟部材１２は、必ずしも図示の例のようにホイール基台１１の端面全体をカバーする必要はなく、砥石片１３に隣接する位置に配設されていればよい。
【００１４】
砥石片１３は、ダイヤモンド等の砥粒をレジンボンド、ビトリファイドボンド、メタルボンド等のボンド剤で固めて形成したものである。
【００１５】
なお、柔軟部材１２には、砥粒を分散させた状態で含ませることもでき、砥粒としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ベーマイト、バイヤライト、ダイヤモンド等を用いることができる。
【００１６】
図５は、研磨砥石１０の底面における柔軟部材１２及び砥石片１３の配置状態の一例を示したもので、砥石片１３の数は図２とは異なるが、円柱形状の砥石片１３が、柔軟部材１２の内周部と外周部との間に一定の間隔をおいて円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００１７】
図６に示す研磨砥石１４は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、この例では、円柱形状の砥石片１３が柔軟部材１２の内周部と外周部との間において隙間無く円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００１８】
図７に示す研磨砥石１５は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、この例では、円柱形状の砥石片１３が、柔軟部材１２の外周部において一定の間隔をおいて円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００１９】
図８に示す研磨砥石１６は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、この例では、円柱形状の砥石片１３が、柔軟部材１２の外周部において隙間無く円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００２０】
図９に示す研磨砥石１７は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、また、砥石片１３ａが柔軟部材１２の内周部と外周部との間において一定の間隔をおいて円環状に固着されている点は図３に示した例と同様であるが、各砥石片１３ａが直方体形状に形成されている点が上記の例とは異なっている。そして、各砥石片１３ａは、柔軟部材１２に埋設されるようにして固着されている。
【００２１】
図１０に示す研磨砥石１８は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、直方体形状に形成された砥石片１３ａが柔軟部材１２の外周部において一定の間隔をおいて円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００２２】
図１１に示す研磨砥石１９は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、直方体形状に形成された砥石片１３ａが柔軟部材１２の内周部と外周部との間において一定の間隔をおいて二重に円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００２３】
図１２に示す研磨砥石２０は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、直方体形状に形成された砥石片１３ａが柔軟部材１２の内周部と外周部との間及び外周部において一定の間隔をおいて二重に円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００２４】
図１３に示す研磨砥石２１は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、直方体形状に形成された砥石片１３ａが柔軟部材１２の内周部と外周部との間及び内周部において一定の間隔をおいて二重に円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。
【００２５】
図１４に示す研磨砥石２２は、図１と同様にリング状のホイール基台１１の端面に柔軟部材１２が固着された構成となっており、直方体形状に形成された砥石片１３ａが柔軟部材１２の内周部と外周部との間、内周部及び外周部において一定の間隔をおいて三重に円環状に固着され、柔軟部材１２に埋設されるように構成されている。なお、図９〜１４の例においては砥石片１３ａを間隔をおいて固着した例について説明したが、間隔をおかずに隣り合う砥石片同士が密着するように固着することもできる。
【００２６】
図１５〜１９に示す研磨砥石は、柔軟部材２３の中央部が貫通せず、通常の円形に形成されている点において、図１２までの例で示した研磨砥石とは異なっている。この場合のホイール基台は、図１に示したようにリング状に形成されていてもよいし、柔軟部材２３の形状に対応させて通常の円形に形成されていてもよい。
【００２７】
図１５に示す研磨砥石２５は、円形の柔軟部材２３の外周部において円柱形状の砥石片１３を隙間無くホイール基台に固着し、これらが柔軟部材２３に埋設されるように構成されている。なお、砥石片１３は間隔をおいて固着してもよい。
【００２８】
図１６に示す研磨砥石２６は、円形の柔軟部材２３の外周部において直方体形状の砥石片１３ａを一定の間隔をおいてホイール基台に固着し、これらが柔軟部材２３に埋設されるように構成されている。なお、砥石片１３ａを間隔をおかずに隣り合う砥石片同士が密着するように固着することもできる。
【００２９】
図１７に示す研磨砥石２７は、円形の柔軟部材２５に三角形を構成するように円柱形状の砥石片１３を一定の間隔をおいてホイール基台に固着し、これらが柔軟部材２３に埋設されるように構成されている。この三角形は、満遍なく研磨を行うために、正三角形であることが望ましい。砥石片１３ａを間隔をおかずに隣り合う砥石片同士が密着するように固着することもできる。また、直方体形状の砥石片１３ａを用いることもできる。
【００３０】
図１８に示す研磨砥石２８は、円形の柔軟部材２３に六角形を構成するように円柱形状の砥石片１３を一定の間隔をおいてホイール基台に固着し、これらが柔軟部材２３に埋設されるように構成されている。この六角形は、満遍なく研磨を行うために、正六角形であることが望ましい。砥石片１３を間隔をおかずに隣り合う砥石片同士が密着するように固着することもできる。また、直方体形状の砥石片１３ａを用いることもできる。
【００３１】
図１９に示す研磨砥石２９は、ホイール基台に様々な形状の砥石片を組み合わせて固着させた例であり、最も内周側においてリング状に形成された砥石片１３ｂが固着され、その外周側において円柱形状の砥石片１３が一定の間隔をおいて円環状に固着され、更にその外周側において直方体形状の砥石片１３ａが一定の間隔をおいて円環状に固着され、円形の柔軟部材２３に埋設されるように構成されている。なお、砥石片１３、１３ａ、１３ｂは任意に組み合わせることができ、図示の例には限定されない。また、砥石片を何重もの円環状に配設することもできる。
【００３２】
以上説明した種々の研磨砥石は、例えば図２０に示す研磨装置３０に搭載される。以下においては、この研磨装置３０に、図１及び図２に示した研磨砥石１０が搭載されている場合を例に挙げて説明する。
【００３３】
図２０に示す研磨装置３０において、例えば半導体ウェーハの面を研磨する場合は、研磨しようとする複数の半導体ウェーハがウェーハカセット３１に収容され、搬出入手段３２によって搬出されて位置合わせテーブル３３に載置される。
【００３４】
そして、半導体ウェーハＷの位置合わせがなされた後に第一の搬送手段３４によってチャックテーブル３５に載置され保持される。チャックテーブル３５は、ターンテーブル３６によって自転及び公転可能に支持されており、ターンテーブル３６が所要角度（図示の例では１２０度）回転することによって第一の研削手段３７の直下に位置付けられる。
【００３５】
第一の研削手段３７は、壁部３８の内側の面に垂直方向に配設された一対のガイドレール３９に摺動可能に係合した支持板４０に連結されている。また、壁部３８の内側の面には、パルスモータ４１に連結されたボールネジ４２が垂直方向に配設され、支持板４０に備えたナット（図示せず）がボールネジ４２に螺合しており、パルスモータ４１に駆動されてボールネジ４２が回動するのに伴い支持板４０及びこれに固定された第一の研削手段３７が昇降する構成となっている。
【００３６】
第一の研削手段３７は、垂直方向の軸心を有するスピンドル４３と、スピンドル４３を回転駆動するモータ４４と、スピンドル４３の下端に形成されたマウンタ４５と、マウンタ４５に固定された研削砥石１０とを備え、研磨砥石１０は図１及び図２に示したように構成される。この場合の砥石片１３としては、例えば粗研削用の砥石片が用いられ、スピンドル４３の回転によって研磨砥石１０も回転する構成となっており、研磨砥石１０が回転しながら第一の研削手段３７が下降し、回転する砥石片１３及び柔軟部材１２が半導体ウェーハＷの面に接触して粗研削が行われる。
【００３７】
粗研削された半導体ウェーハＷは、ターンテーブル３６が所要角度（図示の例では１２０度）回転することにより第二の研削手段４６の直下に位置付けられる。第二の研削手段４６は、壁部３８の内側の面に垂直方向に配設された一対のガイドレール４７に摺動可能に係合した支持板４８に連結されている。また、壁部３８の内側の面には、パルスモータ４９に連結されたボールネジ５０が垂直方向に配設され、支持板４８に備えたナット（図示せず）がボールネジ５０に螺合しており、パルスモータ４９に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い支持板４８及びこれに固定された第二の研削手段４６が昇降する構成となっている。
【００３８】
第二の研削手段４６は、垂直方向の軸心を有するスピンドル５１と、スピンドル５１を回転駆動するモータ５２と、スピンドル５１の下端に形成されたマウンタ５３と、マウンタ５３に固定された研削砥石１０とを備え、研磨砥石１０は図１及び図２に示したように構成される。この場合の砥石片１３としては、例えば仕上げ研削用の砥石片が用いられ、スピンドル５１の回転によって研磨砥石１０も回転する構成となっており、研磨砥石１０が回転しながら第二の研削手段４６が下降し、回転する砥石片１３及び柔軟部材１２が半導体ウェーハＷの面に接触して仕上げ研削が行われる。
【００３９】
仕上げ研削の終了後は、チャックテーブル３５が移動して第二の搬送手段５４の近傍に位置付けられ、第二の搬送手段５４によって研削後の半導体ウェーハＷが洗浄手段５５に搬送される。そしてここで洗浄された半導体ウェーハＷは、搬出入手段３２によってウェーハカセット５６に収容される。
【００４０】
粗研削及び仕上げ研削の際は、図２１に示すように、回転する柔軟部材１２及び砥石片１３が同時に半導体ウェーハＷに接触する。このとき、柔軟部材１２が砥石片１３より突出している場合でも、上方からの押圧力によって柔軟部材１２が収縮して砥石片１３と面一の状態となるため、図２３及び図２４に示した従来の研磨砥石とは異なり、接触面積が大きくなる。従って、研磨砥石１０の当接圧力が軽減され、スピンドル４３（５１）に与える負荷抵抗が低下する。実際には、シリコンウェーハを研磨したところ、図２３及び図２４に示した従来の研磨砥石ではスピンドルを駆動するモータの負荷電流の値が９．５［Ａ］であったが、図２０に示したモータ４４（５２）の負荷電流の値は７．５［Ａ］であり、大幅に負荷電流の値が低下し、負荷抵抗が低下したことが確認された。従って、面焼けを生じさせることなく研磨を行うことができ、半導体ウェーハの品質を向上させることができる。
【００４１】
また、図２２に示すように、ホイール基台１１にスピンドル４３（５１）の内部に形成された研磨液流通路４３ａ（５１ａ）に連通する複数の研磨液流出孔１１ａを設け、この研磨液流出孔１１ａから研磨液を流出させて湿式の研磨を行った場合には、柔軟部材１２が研磨液を満遍なく接触部に導き、研磨液によって摩擦抵抗が低減されるため、スピンドル４３（５１）に与える負荷がより低減される。特に、柔軟部材１２がフェルトのように研磨液が浸透するタイプの素材により形成されている場合はこの効果が顕著である。
【００４２】
更に、柔軟部材１２にダイヤモンド等の砥粒を含ませた場合には、上記の効果に加えて、研磨効率も向上する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る研磨砥石においては、砥石片に隣接する位置に柔軟部材を固着したため、研磨時の砥石片にかかる圧力が軽減され、面焼けが生じるのを防止することができると共に、スピンドルに与える負荷が軽減される。従って、被研磨物の品質を向上させることができると共に、研磨装置の寿命を長くすることができる。
【００４４】
また、柔軟部材に砥粒を混入させれば、より効率良く研磨を行うことができ、生産性が向上する。
【００４５】
更に、ホイール基台に研磨液流出孔を設けた場合には、研磨液流出孔から流出した研磨液が柔軟部材によって砥石片と板状物との接触部に満遍なく導かれるため、更に砥石片にかかる圧力が軽減され、スピンドルに与える負荷がより軽減される。従って、更に研磨装置の寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨砥石の第一の実施の形態の平面側を示す斜視図である。
【図２】同研磨砥石の第一の実施の形態の底面側を示す斜視図である。
【図３】同研磨砥石の一部を示す断面図である。
【図４】同研磨砥石の第二の例の一部を示す断面図である。
【図５】同研磨砥石の第二の実施の形態を示す底面図である。
【図６】同研磨砥石の第三の実施の形態を示す底面図である。
【図７】同研磨砥石の第四の実施の形態を示す底面図である。
【図８】同研磨砥石の第五の実施の形態を示す底面図である。
【図９】同研磨砥石の第六の実施の形態を示す底面図である。
【図１０】同研磨砥石の第七の実施の形態を示す底面図である。
【図１１】同研磨砥石の第八の実施の形態を示す底面図である。
【図１２】同研磨砥石の第九の実施の形態を示す底面図である。
【図１３】同研磨砥石の第十の実施の形態を示す底面図である。
【図１４】同研磨砥石の第十一の実施の形態を示す底面図である。
【図１５】同研磨砥石の第十二の実施の形態を示す底面図である。
【図１６】同研磨砥石の第十三の実施の形態を示す底面図である。
【図１７】同研磨砥石の第十四の実施の形態を示す底面図である。
【図１８】同研磨砥石の第十五の実施の形態を示す底面図である。
【図１９】同研磨砥石の第十六の実施の形態を示す底面図である。
【図２０】同研磨砥石が搭載される研磨装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２１】同研磨砥石を用いて半導体ウェーハを研磨する様子を示す略示的断面図である。
【図２２】研磨砥石を用いて研磨液を供給しながら半導体ウェーハを研磨する様子を示す略示的断面図である。
【図２３】従来の研磨砥石を示す斜視図である。
【図２４】同研磨砥石を用いて板状物を研磨する様子を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…研磨砥石　１１…ホイール基台
１１ａ…研磨液流出孔　１２…柔軟部材
１３、１３ａ、１３ｂ…砥石片
１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２５、２６、２７、２８、２９…研磨砥石
３１…ウェーハカセット　３２…搬出入手段
３３…位置合わせテーブル　３４…第一の搬送手段
３５…チャックテーブル　３６…ターンテーブル
３７…研削手段　３８…壁部　３９…ガイドレール
４０…支持板　４１…パルスモータ
４２…ボールネジ　４３…スピンドル　４４…モータ
４５…マウンタ　４６…第二の研削手段
４７…ガイドレール　４８…支持板
４９…パルスモータ　５０…ボールネジ
５１…スピンドル　５２…モータ　５３…マウンタ
５４…第二の搬送手段　５５…洗浄手段
５６…ウェーハカセット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004025372.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2004025372.tif 000020
【図１９】
2004025372.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2004025372.tif 000023
【図２２】
2004025372.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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