(57)【要約】【課題】外径が円形のリテーナを使用し、被研磨材の全面に均等な押付け力を作用させて、四角形の被研磨材を研磨することのできる研磨機及び研磨方法を得る。【解決手段】上面に研磨パッド３５が設けられる下定盤３３と、研磨パッド面内で移動しつつ被研磨材Ｗ２を研磨パッド面上に押付ける上定盤３７と、被研磨材Ｗ２の周囲に嵌装される枠状のリテーナ５９とを具備した研磨機３１において、リテーナ５９が、円形の外形を有しかつ内方に四角形の被研磨材保持穴６１を有する。上定盤３７が、上定盤本体３９の下面に設けられ被研磨材Ｗ２を包囲する大きさの保持材４１と、保持材４１と上定盤本体３９の下面との間に形成された中空部４３と、中空部内で被研磨材Ｗ２の周縁に沿って垂設された隔壁４７と、隔壁４７に包囲される保持材４１の領域に穿設された複数の透孔４９とを有する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に研磨パッドが設けられる下定盤と、研磨パッド面内で移動しつつ四角形の被研磨材を研磨パッド面上に押付ける上定盤と、前記被研磨材の周囲に嵌装され前記被研磨材と同じ押付け力で前記研磨パッド面上に押付けられる枠状のリテーナとを具備した研磨機において、
前記リテーナが、円形の外形を有しかつ内方に前記被研磨材を嵌装する四角形の被研磨材保持穴を有することを特徴とする研磨機。
【請求項２】
請求項１記載の研磨機において、
前記上定盤が、上定盤本体の外縁部に保持され前記被研磨材を包囲する大きさのシート状の保持材と、該保持材と前記上定盤本体の中央部下面との間に形成され加圧流体が供給される中空部と、該中空部内で前記被研磨材の周縁に沿うように垂設された隔壁と、該隔壁に包囲される前記保持材の領域に穿設された複数の透孔とを有することを特徴とする研磨機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の研磨機において、
前記上定盤本体が可撓性を有するフランジ状の連結材を介して駆動軸に支持され、前記上定盤本体の上部に該連結材を天井面とし加圧流体が供給される副中空部が形成されていることを特徴とする研磨機。
【請求項４】
上面に研磨パッドが設けられる下定盤と、研磨パッド面内で移動しつつ四角形の被研磨材を研磨パッド面上に押付ける上定盤と、前記被研磨材の周囲に嵌装され前記被研磨材と同じ押付け力で前記研磨パッド面上に押付けられる枠状のリテーナとを具備してなる研磨機による研磨方法において、
前記リテーナとして、円形の外形を有しかつ内方に前記被研磨材を嵌装する四角形の被研磨材保持穴を有するリテーナを用いることを特徴とする研磨方法。
【請求項５】
請求項４記載の研磨方法において、
前記上定盤として、上定盤本体の外縁部に保持され前記被研磨材を包囲する大きさのシート状の保持材と、該保持材と前記上定盤本体の中央部下面との間に形成され加圧流体が供給される中空部と、該中空部内で前記被研磨材の周縁に沿うように垂設された隔壁と、該隔壁に包囲される前記保持材の領域に穿設された複数の透孔とを有する上定盤を用い、
前記中空部に供給した加圧流体を前記隔壁によって押圧した前記保持材と前記被研磨材との密接面でシールして、前記被研磨材を前記加圧流体によって前記研磨パッドに押付けながら研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５記載の研磨方法において、
前記上定盤として、前記上定盤本体が可撓性を有するフランジ状の連結材を介して駆動軸に支持されると共に、前記上定盤本体の上部に該連結材を天井面とし加圧流体が供給される副中空部が形成された上定盤を用い、
前記副中空部に供給した加圧流体によって前記上定盤本体を前記駆動軸に弾力的に支持しながら研磨することを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、平面表示装置等に使用される前面ガラスパネル等の四角形の被研磨材を研磨する研磨機および研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体ウェーハの表面を平坦化させる技術に化学機械的研磨法（ＣＭＰ法）がある。ＣＭＰ法は、ＳｉＯ２を用いたアルカリ性スラリーやＣｅＯ２を用いた中性スラリー、あるいはＡｌ２Ｏ３を用いた酸性スラリー、砥粒剤等を用いたスラリー等を用いて化学的・機械的にウェーハ表面を研磨し、平坦化する方法である。
【０００３】
ＣＭＰ法を用いてウェーハの表面を研磨する装置としては、例えば図３に示す研磨機１が知られている。この研磨機１は、上面に研磨パッド３を貼り付けた下定盤５を回転させ、ウェーハＷを、上定盤７によって回転させつつ研磨パッド面内で移動させながら研磨パッド面上に押付ける。同時に、研磨パッド面上に配設したスラリー供給管９からスラリーをパッド面上に供給し、ウェーハＷの研磨パッド接触面をスラリー及び研磨パッド３によって研磨する。
【０００４】
上定盤７は、図４に示すように、上定盤本体１１と、上定盤本体１１の下面に間隙１３を介して張架したゴム板１５とを有している。この間隙１３には加圧流体が供給される。被研磨材であるウェーハＷは、円環状のリテーナ１７の内側に入れられて保持される。このようなリテーナ１７をウェーハＷの外側に嵌装することで、ウェーハＷの外方の研磨パッド３がウェーハＷと同じ押付け力でリテーナ１７によって押付けられる（押下される）ことになる。従って、ウェーハＷのみが研磨パッド３に沈み込むことがなくなる。これにより、ウェーハＷ周縁で研磨パッド３からの反力が増加しなくなり、ウェーハＷ周縁の過研磨が抑止可能となる。リテーナ１７内におけるゴム板１５と、ウェーハＷとの間には、キャリア１９が装着される。キャリア１９には、下面に形成した中空部２１を覆うようにして付着シート２３が設けられている。付着シート２３は、図５に示すように、ウェーハＷの周縁に密接する。
【０００５】
付着シート２３には、複数の透孔２５が穿設されている。中空部２１には加圧流体が供給され、加圧流体は透孔２５を通過して付着シート２３とウェーハＷ上面との間に流入する。この流入した加圧流体は、付着シート２３とウェーハＷの周縁との密接面２７によってシールされ、外部への漏出が防止される。従って、ウェーハＷは、中空部２１に供給された加圧流体の圧力によって研磨パッド３に均等に押付けられ、均等な研磨結果が得られるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示装置やプラズマディスプレイ等の平面表示装置は、液晶を封入したり、放電セルを真空密閉する構造から透明薄板が使用される。透明薄板としては樹脂フィルムやガラス板等が用いられるが、耐熱性、高い平面度の維持という点ではガラス板が有利となる。このような平面表示装置の前面パネルとして使用されるガラス板等は、平坦化されていることが要求されるため、従来の蓄積技術が応用可能となる上記した同様構成の研磨機を用い、ＣＭＰ法によって研磨を実施したい要請がある。
しかしながら、前面パネル等の被研磨材は、四角形であることから、図６に示すように、四角形のリテーナ１７ａを用いると、リテーナ１７ａの角部における押付け力が、円形のリテーナ１７の場合に比べて不安定となり、被研磨材Ｗ２の角部に、研磨不足や過研磨等の研磨不良の生じる問題があった。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、外径が円形のリテーナを使用し、被研磨材の全面に均等な押付け力を作用させて、四角形の被研磨材を研磨することのできる研磨機および研磨方法を提供し、四角形の被研磨材に対しても均等な研磨結果が得られるようにすることを目的とする。
また、本発明の他の目的は、図７に示すように、四角形の被研磨材保持穴２９を有した円形のリテーナ１７ｂを用いると、円形のウェーハＷでは均等に密接させることのできた付着シート２３とウェーハＷ周縁との密接面２７が、四角形の前面パネルＷ２の場合では角部で密接性が低下し、その結果、加圧流体が角部の密接部から漏出し、前面パネルＷ２に均等な加圧力が加えられなくなるおそれが生じ得るので、より確実に前面パネルＷ２に均等な加圧力を加えることのできる研磨機および研磨方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る請求項１記載の研磨機は、上面に研磨パッドが設けられる下定盤と、研磨パッド面内で移動しつつ四角形の被研磨材を研磨パッド面上に押付ける上定盤と、前記被研磨材の周囲に嵌装され前記被研磨材と同じ押付け力で前記研磨パッド面上に押付けられる枠状のリテーナとを具備した研磨機において、前記リテーナが、円形の外形を有しかつ内方に前記被研磨材を嵌装する四角形の被研磨材保持穴を有することを特徴とする。
請求項４記載の研磨方法は、上面に研磨パッドが設けられる下定盤と、研磨パッド面内で移動しつつ四角形の被研磨材を研磨パッド面上に押付ける上定盤と、前記被研磨材の周囲に嵌装され前記被研磨材と同じ押付け力で前記研磨パッド面上に押付けられる枠状のリテーナとを具備してなる研磨機による研磨方法において、前記リテーナとして、円形の外形を有しかつ内方に前記被研磨材を嵌装する四角形の被研磨材保持穴を有するリテーナを用いることを特徴とする。
この研磨機および研磨方法では、円形のリテーナを使用して、四角形の被研磨材を研磨することで、四角形のリテーナを使用して四角形の被研磨材を研磨する場合に比べて、被研磨材の角部に均等な押付け力が作用するようになる。
【０００９】
請求項２記載の研磨機は、請求項１記載の研磨機において、前記上定盤が、上定盤本体の外縁部に保持され前記被研磨材を包囲する大きさのシート状の保持材と、該保持材と前記上定盤本体の中央部下面との間に形成され加圧流体が供給される中空部と、該中空部内で前記被研磨材の周縁に沿うように垂設された隔壁と、該隔壁に包囲される前記保持材の領域に穿設された複数の透孔とを有することを特徴とする。
請求項５記載の研磨方法は、請求項４記載の研磨方法において、前記上定盤として、上定盤本体の外縁部に保持され前記被研磨材を包囲する大きさのシート状の保持材と、該保持材と前記上定盤本体の中央部下面との間に形成され加圧流体が供給される中空部と、該中空部内で前記被研磨材の周縁に沿うように垂設された隔壁と、該隔壁に包囲される前記保持材の領域に穿設された複数の透孔とを有する上定盤を用い、前記中空部に供給した加圧流体を前記隔壁によって押圧した前記保持材と前記被研磨材との密接面でシールして、前記被研磨材を前記加圧流体によって前記研磨パッドに押付けながら研磨することを特徴とする。
この研磨機および研磨方法では、被研磨材が四角形であるがゆえに、ウェーハのような円形の被研磨材に比べ、保持材によるシール性が低下するおそれがある場合においても、中空部に隔壁を設けたことにより、この隔壁によって保持材が被研磨材の周縁に押圧されることとなるので、その密接面で加圧流体のシールが確実に行われ、保持材と被研磨材との間から加圧流体の漏れ出ることがない。これにより、四角形の被研磨材における角部の研磨不良を抑止しながら、被研磨材の全面に均等な押付け力を作用させることが可能となり、均等な研磨結果が得られるようになる。
【００１０】
請求項３記載の研磨機は、請求項１又は請求項２記載の研磨機において、前記上定盤本体が可撓性を有するフランジ状の連結材を介して駆動軸に支持され、前記上定盤本体の上部に該連結材を天井面とし加圧流体が供給される副中空部が形成されていることを特徴とする。
請求項６記載の研磨方法は、請求項４又は請求項５記載の研磨方法において、前記上定盤として、前記上定盤本体が可撓性を有するフランジ状の連結材を介して駆動軸に支持されると共に、前記上定盤本体の上部に該連結材を天井面とし加圧流体が供給される副中空部が形成された上定盤を用い、前記副中空部に供給した加圧流体によって前記上定盤本体を前記駆動軸に弾力的に支持しながら研磨することを特徴とする。
この研磨機および研磨方法では、副中空部に加圧流体が供給されることで、副中空部が所定の陽圧となる。この副中空部の一部分は可撓性を有する連結材によって構成され、上定盤本体はこの連結材を介して駆動軸に連結されている。即ち、上定盤本体は、連結材と副中空部とにより形成された弾性機構を介して駆動軸に弾力的に支持される。これにより、駆動軸から上定盤本体に伝わる荷重の変動、或いは被研磨材から上定盤本体に伝わる反力の変動が吸収され、被研磨材に加えられる荷重が安定したものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る研磨機の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る研磨機の第一の実施の形態を概念的に表した断面図、図２は図１に示した研磨機のＡ−Ａ矢視図である。
【００１２】
本実施の形態による研磨機３１は、図示しない回転軸に、円板状の下定盤３３の中心部が支持されている。つまり、下定盤３３は、この回転軸の回転駆動によって略水平となって例えば図２のａ方向に回転する。下定盤３３の上面には、例えば、合成樹脂繊維、不織布、或いは硬質ウレタン等からなる研磨パッド３５を設けている。
【００１３】
下定盤３３の上方には、研磨パッド３５に対向して中心軸の偏芯した上定盤３７を配設している。上定盤３７は、図示しない定盤駆動機構によって例えば一方向（図２の矢印ｂ方向）に回転駆動（自転）されると共に、研磨パッド面３５ａに沿って移動されるようになっている。この移動は、直線往復移動、或いは任意の回動点を中心とした円弧状の軌跡となる揺動移動であってもよい。本実施の形態では、上定盤３７が、下定盤３３の回転中心を中心に一方向（図２の矢印ｃ方向）に公転する場合を例に説明する。
【００１４】
この上定盤３７は、下面に、平面表示装置の前面パネル等である四角形の被研磨材Ｗ２を保持する保持部を有している。即ち、上定盤３７は、円形板状の上定盤本体３９と、上定盤本体３９の外縁下部に固定された保持材である付着シート４１と、この付着シート４１と上定盤３７の中央部下面との間に形成された中空部４３とを備えている。
【００１５】
上定盤本体３９は、後述の駆動軸に支持され、この駆動軸によって回転されかつ研磨パッド面３５ａ内で移動される。付着シート４１は、被研磨材Ｗ２を包囲する大きさを有した可撓性を有する例えばゴムシート等からなり、被研磨材Ｗ２の上面に接する。中空部４３は、付着シート４１と略同面積を有し、例えば上定盤本体３９の下面を凹設することにより形成されている。
【００１６】
中空部４３には図示しない加圧流体供給手段が配管接続されている。付着シート４１によって覆われた中空部４３は、加圧流体供給手段から供給されたエアー等の加圧流体によって外部より高圧（陽圧）となる。
【００１７】
付着シート４１は、周縁が、上定盤本体３９の下面に形成された周溝４５に挿入されて固定されている。中空部４３の内部には、下端面の平坦な隔壁４７が下方に垂下した状態に形成（垂設）されている。この隔壁４７は、被研磨材Ｗ２の周縁に沿った連続壁となる。つまり、隔壁４７は、図２に示すように、四角枠状の連続壁となっている。隔壁４７は、中空部４３を、内側中空部４３ａと外側中空部４３ｂとに仕切っている。隔壁４７は、連通孔を穿設し、内側中空部４３ａと外側中空部４３ｂとを連通させてもよく、又内側中空部４３ａと外側中空部４３ｂとを独立に仕切ってもよい。このようにして、内側中空部４３ａと外側中空部４３ｂとを独立に仕切った場合には、内側中空部４３ａと外側中空部４３ｂとに独立系統の加圧流体供給手段を接続できる。
【００１８】
付着シート４１には、隔壁４７に包囲される領域（即ち、内側中空部４３ａに対応する位置）に、透孔４９が穿設されている。一方、付着シート４１の外側中空部４３ｂに対応する位置には、透孔４９が穿設されていない。中空部４３に加圧流体である例えばエアーが供給されると、エアーは透孔４９から排気される。付着シート４１は、隔壁４７によって押下されることで被研磨材Ｗ２の周縁に密接している。従って、透孔４９から排気され、付着シート４１と被研磨材Ｗ２との間に流入したエアーは、隔壁４７によって押下された付着シート４１と、被研磨材Ｗ２の周縁との密接面５１によって外部へ漏出しないようにシールされる。これにより、被研磨材Ｗ２は、中空部４３に供給された加圧流体によって直接的に加圧され、研磨パッド面３５ａに均等に押付けられるようになっている。
【００１９】
また、上定盤本体３９は、可撓性を有するフランジ状の連結材５３を介して駆動軸５５に支持されている。上定盤本体３９の上部には、この連結材５３を天井面とした副中空部５７が形成されている。副中空部５７は、連結材５３と、駆動軸５５の下端に設けられた軸端フランジ５８と、上定盤本体３９の内壁面とによって包囲された密閉空間となっている。この副中空部５７にも図示しない加圧流体供給手段が配管接続されている。副中空部５７は、加圧流体供給手段から供給されたエアー等の加圧流体によって外部より高圧（陽圧）となる。つまり、上定盤３７は、副中空部５７に供給した加圧流体によって、上定盤本体３９が駆動軸５５に弾力的に支持される構造となっている。
【００２０】
研磨機３１は、上定盤３７によって研磨パッド面３５ａ上に押付けられる枠状のリテーナ５９を被研磨材Ｗ２の周囲に嵌装している。リテーナ５９は、円形の外形を有しかつ内方に被研磨材Ｗ２を嵌装する四角形の被研磨材保持穴６１を有している。
【００２１】
リテーナ５９は、上定盤３７の付着シート４１によって被研磨材Ｗ２と同じ押付け力で、研磨パッド面３５ａに押付けられる。このリテーナ５９は、研磨時には研磨パッド面３５ａに当接され、下面で研磨パッド３５を押圧して被研磨材Ｗ２の外周近傍における研磨パッド３５の変形（被研磨材Ｗ２のみが沈み込むことによる研磨パッド３５の段部状の変形）を抑えるように働く。
【００２２】
このように構成される研磨機３１では、被研磨材Ｗ２が上定盤３７の下面に設けられた付着シート４１に密接される。
次いで、被研磨材Ｗ２の下面が研磨パッド３５に当接される。被研磨材Ｗ２の外側には、リテーナ５９が嵌装される。
【００２３】
次いで、副中空部５７、中空部４３に加圧エアーが供給される。中空部４３にエアーが供給されると、エアーは付着シート４１の透孔４９から排気され、付着シート４１と被研磨材Ｗ２との間に流入する。流入したエアーは、隔壁４７によって押下された付着シート４１と被研磨材Ｗ２周縁との密接面５１によってシールされ、漏出が防止される。これにより、被研磨材Ｗ２の全面が加圧エアーによって均等に押付けられることになる。
【００２４】
次いで、スラリー圧送手段が駆動され、スラリーが研磨パッド面３５ａに供給される。
次いで、上定盤３７の研磨パッド３５への押圧圧力を調節しつつ、被研磨材Ｗ２が回転されるとともに公転され、更に下定盤３３が回転される。これにより、研磨パッド３５と被研磨材Ｗ２とが均等に押付けられた状態で相対移動され、被研磨材Ｗ２の研磨パッド接触面が平坦に研磨されて行く。
【００２５】
この研磨機３１によれば、円形のリテーナ５９を使用して、四角形の被研磨材Ｗ２を研磨することで、四角形のリテーナを使用して、四角形の被研磨材Ｗ２を研磨する場合に比べて、被研磨材Ｗ２の角部に均等な押付け力が作用する。また、被研磨材Ｗ２が四角形であるため、ウェーハのような円形の被研磨材Ｗに比べ、保持材によるシール性が低下するが、中空部４３に隔壁４７を設けたことにより、この隔壁４７によって付着シート４１が被研磨材Ｗ２の周縁に押圧されるので、その密接面５１で加圧流体のシールが確実に行われ、付着シート４１と被研磨材Ｗ２との間からのエアー漏れが確実に防止されることとなる。これにより、四角形の被研磨材Ｗ２における角部の研磨不良を抑止しながら、被研磨材Ｗ２の全面に均等な押付け力が作用し、均等な研磨結果が得られるようになる。
【００２６】
また、副中空部５７に加圧流体が供給されることで、副中空部５７が所定の陽圧となる。この副中空部５７の一部分は可撓性を有する連結材５３によって構成され、上定盤本体３９はこの連結材５３を介して駆動軸５５に連結されている。即ち、上定盤本体３９は、連結材５３と副中空部５７とにより形成された弾性機構を介して駆動軸５５に弾力的に支持される。これにより、駆動軸５５から上定盤本体３９に伝わる荷重の変動、或いは被研磨材Ｗ２から上定盤本体３９に伝わる反力の変動が吸収され、被研磨材Ｗ２に加えられる荷重が安定したものとなる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る請求項１の研磨機および請求項４記載の研磨方法によれば、円形のリテーナを使用して、四角形の被研磨材を研磨するので、四角形の被研磨材を研磨する場合に比べて、被研磨材の角部に均等な押付け力が作用するようになり、四角形被研磨材における角部の研磨不良を有効に抑止することができる。
【００２８】
請求項２記載の研磨機および請求項５記載の研磨方法によれば、中空部に供給した加圧流体を隔壁によって押圧した保持材と被研磨材との密接面でシールして、被研磨材を加圧流体によって研磨パッドに押付けるので、四角形の被研磨材であっても、透孔から排気される加圧流体を、隔壁によって押圧した保持材と被研磨材との密接面で確実にシールすることができる。この結果、四角形の被研磨材における角部の研磨不良を抑止しながら、被研磨材の全面に均等な押付け力を作用させて、均等な研磨結果を得ることができる。
【００２９】
請求項３記載の研磨機および請求項６記載の研磨方法によれば、副中空部に供給した加圧流体によって上定盤本体を駆動軸に弾力的に支持したので、荷重の変動を連結材と副中空部とにより形成した弾性機構によって吸収し、安定した荷重を被研磨材に加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨機の第一の実施の形態を概念的に表した断面図である。
【図２】図１に示した研磨機のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】従来の研磨機を概念的に表した断面図である。
【図４】従来の研磨機の上定盤の断面図である。
【図５】図４に示した上定盤の要部拡大断面図である。
【図６】四角形のリテーナを用いた場合の研磨状況を表す説明図である。
【図７】円形のリテーナを用いた場合の研磨状況を表す説明図である。
【符号の説明】
３１…研磨機
３３…下定盤
３５…研磨パッド
３５ａ…研磨パッド面
３７…上定盤
３９…上定盤本体
４１…付着シート（保持材）
４３…中空部
４７…隔壁
４９…透孔
５１…密接面
５３…連結材
５５…駆動軸
５７…副中空部
５９…リテーナ
６１…被研磨材保持穴
Ｗ２…被研磨材
【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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