(57)【要約】【課題】  基本的にＣＭＰ方式により研磨を行い場合において、基板の連続加工を可能とし、且つ研磨剤を基板の中央部を含む全域に均一に供給して、基板の全面にわたって均一な研磨加工を施すことを可能にする。【解決手段】  基板（１０）を搬送する搬送手段と、基板の被加工面に接触する回転研磨ロール（１１）と、基板の被加工面に向けて研磨剤（１５）を供給する供給手段（１４）と、研磨剤を基板の被加工面と前記研磨ロールとの間の接触部の周辺所定域に保持する保持手段（１６）と、研磨剤を前記研磨ロールと基板の被加工面との間の接触部分に誘導する誘導手段（１３）と、を具備する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送する搬送手段と、該基板の被加工面に接触する回転研磨ロールと、基板の被加工面に向けて研磨剤を供給する供給手段と、基板の被加工面と前記研磨ロールとの間の接触部の周辺所定域に前記研磨剤を保持する保持手段と、を含んでなることを特徴とする基板用の研磨装置。
【請求項２】
基板を搬送する搬送手段と、該基板の被加工面に接触する回転研磨ロールと、基板の被加工面に向けて研磨剤を供給する供給手段と、前記研磨ロールと基板の被加工面との間の線接触部に前記研磨剤を誘導する誘導手段と、を含んでなることを特徴とする基板用の研磨装置。
【請求項３】
基板を搬送する搬送手段と、該基板の被加工面に接触する回転研磨ロールと、基板の被加工面に向けて研磨剤を供給する供給手段と、基板の被加工面と前記研磨ロールとの間の接触部の周辺所定域に前記研磨剤を保持する保持手段と、前記研磨ロールと基板の被加工面との間の線接触部に前記研磨剤を誘導する前記研磨ロールに設けた誘導手段と、を含んでなることを特徴とする基板用の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨剤供給手段は、基板の搬送方向に関し前記研磨ロールの進行方向側に研磨剤を供給する供給ノズルを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板用の研磨装置。
【請求項５】
前記研磨剤保持手段は、基板の搬送方向に関し前記研磨ロールの進行方向側及びその反対側の位置に基板の被接触面を押圧するように配置された１対の押えロールからなり、これらの１対のロール間の領域に研磨剤が保持されるように構成したことを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の基板用の研磨装置。
【請求項６】
前記回転研磨ロールは、該ロールの外周面に螺旋状に帯状の研磨パッドを巻き込んだものであり、巻き込まれた隣接する研磨パッド間の隙間を利用して前記回転研磨ロールと基板の被加工面との間の接触部分に研磨剤を誘導するように構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板用の研磨装置。
【請求項７】
基板の搬送中に、回転する研磨ロールを基板の被加工面に接触させ且つ基板の被加工面に向けて研磨剤を供給しながら研磨する方法において、基板の搬送方向に関し前記研磨ロールの進行方向側及びその反対側に配置した１対のダムロールにより、基板の被加工面と前記研磨ロールとの間の接触部の周辺所定域に研磨剤を保持しつつ研磨を行なうことを特徴とする基板用の研磨方法。
【請求項８】
基板の搬送中に、回転する研磨ロールを基板の被加工面に接触させ且つ基板の被加工面に向けて研磨剤を供給しながら研磨する方法において、ロール表面に帯状の研磨パッドを螺旋状に巻き込んで構成した回転研磨ロールの、隣接する研磨パッド間の隙間を利用して研磨剤を前記回転研磨ロールと基板の被加工面との間の線接触部に誘導しながら研磨を行なうことを特徴とする基板用の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造用ウエーハ、配線基板の製造用プリント板等の基板の研磨装置及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の表面平坦化や平滑化のための研磨方法としては、例えば、研磨砥粒を含む円筒状のバフロールを高速で回転させて基板の表面を移動させ、被加工面を研磨加工するいわゆるバフ研磨や、連続して回転しているベルト状の研磨布に基板表面を接触させながら加工基板を移動させる、いわゆるベルトサンダーや、また基板表面をエッチングする成分と研磨砥粒を含むスラリーを供給しながら、回転する不織布パッド等を貼った定盤に加工基板を押し当てて加工するいわゆるケミカル・メカニカル・ポリッシング（ＣＭＰ）等がある。
【０００３】
図１に従来のバフ研磨の一例を示す。加工基板１を上下対に配置された送りローラ２間を矢印方向に搬送し、表面に研磨砥粒を含む円筒状のバフロール３を高速で回転させ、バフロール３の回転表面を移動中の加工基板１の被加工面に接触させて機械的に研磨するものである。図１の例では、バフロール３は加工基板１の上下面に配置され、基板１の両面が研磨される。なお、図１において、４はバフロール３に対向する位置に配置されている押さえロールである。
【０００４】
図２に従来のベルトサンダーによる研磨の一例を示す。加工基板１を送りローラ２により矢印方向に搬送し、移動中の基板表面の加工面に接触するように配置されたベルト状の研磨布を連続して回転させて、基板表面を機械的に研磨するものである。なお、図２において、５は研磨布、即ちサンダーベルトである。
【０００５】
図３に従来のＣＭＰによる研磨の一例を示す。回転する加工ヘッド６の下面にウエーハ等の加工基板（図示せず）を吸着保持し、加工ヘッド６に対向して配置された回転する定盤７の上面には不織布パッド等の研磨パッド８を貼り付ける。研磨パッド８の上面に、基板表面をエッチングする成分と研磨砥粒を含むスラリー状研磨剤９を供給する。回転する加工ヘッド６の下面に保持された加工基板を回転する定盤７上の研磨パッド８に押し付けながら、加工面にスラリー状研磨剤９を供給することにより、基板１の加工面に対して化学的・機械的な研磨（いわゆるＣＭＰ）が行われる。
【０００６】
基板の研磨に採用することのできる研磨装置又は方法に関連する先行技術として、次のような文献がある。
【０００７】
即ち、特許文献１では、プリント配線基板を搬送しつつ、回転する研磨具によって、配線基板に形成された孔に埋め込まれた孔埋めインクの盛り上がり部を研磨する方法であって、プリント配線基板の搬送速度と研磨具の回転周速度を所定範囲に規制すると共に、両速度の比を所定範囲とすることが開示されている。
【０００８】
引用文献２では、研磨ロールの研磨性、仕上げ性を一定とし、かつ持続性を向上するために、研磨材（バフ布）の寸法や材質、またその研磨材を使用するロールの外径等を規定している。
【０００９】
引用文献３には、円筒状の心材に密着させた研磨筒体の外周面に螺旋状の溝を形成し、これらの溝により研磨動作中に供給される冷却水を研磨ホイールに軸方向に分配することが開示されている。
【００１０】
引用文献４では、筒状の研磨体に用いる砥粒を、ポリビニルアルコール水溶液、メラミン樹脂初期縮合物及びフェノール樹脂初期縮合物の混合溶液からなる樹脂溶液中に混合して注型・乾燥させ、その後加熱してフェノール樹脂初期縮合物及びメラミン樹脂初期縮合物を硬化させる砥粒の製造方法が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１９０１９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９６４１号公報
【特許文献３】特開２００１−２７７１３８号公報
【特許文献４】特開２００３−２００３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１及び図２に示した従来のバフ研磨或いはベルトサンダー研磨のような機械的加工を中心とした研磨方法によると、研磨・加工時に基板の被加工面に対して損傷を与える可能性が高く、例えば、プリント配線基板に微細なパターン等がある場合や極めて平滑度の高い表面が要求される場合は、適用が困難となる場合がある。
【００１３】
また、図３に示す従来のＣＭＰによる研磨の場合は、図１及び図２のような機械的な加工方法の場合と比較して、非常に細かい砥粒を使用することが可能で、十分な平滑性を得ることは可能である。しかし、ＣＭＰは、一般には回転する研磨パッドを貼った定盤に、加圧可能な加工基板を固定した個別のヘッドを押し当てるバッチ式加工となるため、加工物の反転や入れ替えが必要となり連続処理は困難である。また、平坦な定盤に大きな面積の基板を密着させて基板側及び定盤側の両者を回転させるため、基板の中央部に研磨スラリーが十分供給されなくなって、所望の研磨性能を得にくい、という問題がある。
【００１４】
そこで、本発明では、基本的にケミカル・メカニカル・ポリッシング（ＣＭＰ）方式により研磨を行う場合において、基板の連続加工を可能とし、且つ研磨剤を加工基板の中央部を含む全域に均一に供給して、加工基板の全面にわたって均一な研磨加工を施すことのできる基板の研磨装置及び研磨方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を達成するために、本発明によれば、基板を搬送する搬送手段と、該基板の被加工面に接触する回転研磨ロールと、基板の被加工面に向けて研磨剤を供給する供給手段と、基板の被加工面と前記研磨ロールとの間の接触部の周辺所定域に前記研磨剤を保持する保持手段と、を含んでなることを特徴とする基板用の研磨装置が提供される。
【００１６】
また、本発明によると、基板を搬送する搬送手段と、該基板の被加工面に接触する回転研磨ロールと、基板の被加工面に向けて研磨剤を供給する供給手段と、前記研磨ロールと基板の被加工面との間の線接触部に前記研磨剤を誘導する誘導手段と、を含んでなることを特徴とする基板用の研磨装置が提供される。
【００１７】
また、本発明によると、基板を搬送する搬送手段と、該基板の被加工面に接触する回転研磨ロールと、基板の被加工面に向けて研磨剤を供給する供給手段と、該研磨剤を基板の被加工面と前記研磨ロールとの間の接触部の周辺所定域に保持する保持手段と、該研磨剤を前記研磨ロールと基板の被加工面との間の線接触部に誘導する誘導手段と、を含んでなることを特徴とする基板用の研磨装置が提供される。
【００１８】
前記研磨剤供給手段は、加工基板の搬送方向に関し前記研磨ロールの進行方向側に供給ノズルを有することを特徴とする。また、前記研磨剤保持手段は、基板の搬送方向に関し前記研磨ロールの進行方向側及びその反対側に基板の被加工面を押圧するように配置された１対の押えロールからなり、これらの１対のロール間に研磨剤が保持されてことを特徴とする。
【００１９】
前記回転研磨ロールは、該ロールの外周面に螺旋状に帯状の研磨パッドを巻き込んだものであり、巻き込まれた隣接する研磨パッド間の隙間を利用して前記回転研磨ロールと基板の被加工面との間の接触部分に研磨剤を誘導するように構成したことを特徴とする。
【００２０】
更にまた、本発明によると、基板の搬送中に、回転する研磨ロールを基板の被加工面に接触させ且つ基板の被加工面に向けて研磨剤を供給しながら研磨する方法において、基板の搬送方向に関し前記研磨ロールの進行方向側及びその反対側に配置した１対のダムロールにより、基板の被加工面と前記研磨ロールとの間の接触部の周辺所定域に研磨剤を保持しつつ研磨を行なうことを特徴とする基板用の研磨方法が提供される。
【００２１】
更にまた、本発明によると、基板の搬送中に、回転する研磨ロールを基板の被加工面に接触させ且つ基板の被加工面に向けて研磨剤を供給しながら研磨する方法において、ロール表面に帯状の研磨パッドを螺旋状に巻き込んで構成した回転研磨ロールの、隣接する研磨パッド間の隙間を利用して研磨剤を前記回転研磨ロールと基板の被加工面との間の線接触部に誘導しながら研磨を行なうことを特徴とする基板用の研磨方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図４はプリント配線基板等の加工基板の表面を研磨加工するための本発明の研磨装置の原理図である。加工基板１０は、図１には示していない搬送手段により基板面の方向に且つ矢印Ａに示す水平方向に順次連続的に搬送される。回転研磨ロール１１は、移動する加工基板１０の上面の被加工面にその外周面が接触するように配置されている。回転研磨ロール１１は図示しない駆動手段により所定の回転速度で矢印Ｂ方向又はその反対方向に回転されるが、回転研磨ロール１１の外周の周速度は、加工基板１０の搬送速度よりはるかに高い速度で回転される。
【００２４】
回転研磨ロール１１の外周表面には、帯状の研磨パッド１２が螺旋状に巻き付けて固定してある。また、巻き込まれた帯状の研磨パッド１２の隣接するもの同士の間にはらせん状の若干の隙間１３を規定するようにされている。
【００２５】
回転研磨ロール１１に関して加工基板１０の搬送方向上流で、回転研磨ロール１１から近接した位置に、加工基板１０の被加工面１０ａに向けて研磨剤を供給するノズルを具備した研磨剤供給系１４が配置されている。研磨剤供給系１４は回転研磨ロール１１によって加工基板１０が研磨される直前の位置において、回転研磨ロール１１に関して軸方向に均一に研磨剤１５を供給する。
【００２６】
したがって、加工基板１０の被加工面１０ａは、帯状の研磨パッド１２が固定された研磨ロール１１の回転により機械的な作用と、加工基板１０に対するエッチング機能を有する研磨剤１５の粒子による機械的・化学的作用により、いわゆるケミカル・メカニカル・ポリッシング（ＣＭＰ）方式により研磨が行われる。
【００２７】
前述のように、回転研磨ロール１１の表面には帯状の研磨パッド１２が螺旋状に巻き込まれ且つ巻き込まれた隣接する研磨パッド１２間にはらせん状の隙間１３が規定されているので、回転研磨ロール１１の表面の研磨パッド１２は満遍なく加工基板１０の被加工面に接触し、研磨作用が行なわれると共に、研磨パッド１２間の隙間１３により研磨剤１５を加工基板１０の被加工面１０ａと回転研磨ロール１１との接触面、特に研磨ロール１１の軸方向の線接触部に沿って均一に研磨剤１５を誘導することができる。
【００２８】
図５は本発明の実施形態を示す概略断面図である。図４に示す研磨装置の構成と相違する点のみについて説明する。被加工物である配線基板１０は、定盤１７上の固定・保持され、この定盤１７が水平方向に移動することにより、加工基板１０を移動させる。
【００２９】
この実施形態では、研磨剤供給系１４によって供給された研磨剤１５を加工基板１０の被加工面１０ａと回転研磨ロール１１の外周研磨面との間の接触部の前後の周辺所定域に保持する保持手段を具備する。
【００３０】
具体的には、研磨剤保持手段としては、加工基板１０の搬送方向に関し回転研磨ロールの進行方向側及びその反対側に加工基板１０の被加工面１０ａを押圧するように配置された１対の回転可能なダム用ロール１６からなり、これらの１対のダム用ロール１６間で仕切られた領域１８に研磨剤１５を閉じ込めるように保持する。
【００３１】
これにより、研磨剤１５は回転研磨ロール１１と加工基板１０との間を通過した後においても、保持領域１８内に保持され、保持されている研磨剤１５の一部は再び回転研磨ロール１１と加工基板１０との間の接触領域に押し戻され、或いは一部は回転研磨ロール１１の外周に沿って移動し、再度当該接触領域を通過してＣＭＰによる研磨作用に貢献することとなる。
【００３２】
図６は図５に示す本発明の実施形態を更に具体化した構成を示すものである。回転研磨ロール１１、帯状の研磨パッド１２、研磨剤の供給系１４についての構成は、図５の実施形態と同様である。
【００３３】
図６の構成では、加工基板１０を保持し且つ水平方向に移動させる定盤１７には、ワークである加工基板１０を案内・保持するためのガイド１９が設けられている。このガイド１９は、例えば、加工基板１０の進行方向の後縁を規制する保持するように構成されている。また、加工基板１０の裏面の保持を確保するために、定盤１７にはバッキングパッド２０が設けられ、加工基板１０と定盤１７との間の密着・固定性を高めている。
【００３４】
また、定盤１７の下部には、使用済みの研磨剤スラリーを受ける廃液容器２１が設けられる。１対のダム用ロール１６間（図５）で仕切られた研磨剤保持領域１８から溢れた使用済みの研磨剤１５は、廃液容器２１に回収され、廃液にここからバッチ処理にて取り出され、廃棄又は再生後再利用される。
【００３５】
以上添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、ＣＭＰ方式に基づく研磨を行う場合において、加工基板を順次連続して搬送し、搬送中に研磨加工を行うことができ、また、スラリー状の研磨剤を加工基板の被加工面と研磨ロールとの間の接触加工部の周囲近辺における研磨剤保持領域に保持しておくことができ、且つ被加工面と研磨ロールとの間の加工接触線に沿って研磨剤を誘導することができるので、スラリー状の研磨剤を加工基板の中央部を含む全域に均一に分配することができ、したがって、加工基板の全面にわたって研磨精度の高い均一な研磨を行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来例としてのバフ研磨の一例を示す。
【図２】従来例としてのベルトサンダーによる研磨の一例を示す。
【図３】従来例としてのＣＭＰによる研磨の一例を示す。
【図４】本発明の基板の研磨装置の原理を示す斜視図である。
【図５】本発明の基板の研磨装置の実施形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の基板の研磨装置の実施形態の変形例を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１０…加工基板
１１…回転研磨ロール
１２…研磨パッド
１３…隙間
１４…スラリー状研磨剤供給系
１５…スラリー状研磨剤
１６…押さえ兼ダムロール
１７…定盤
１８…研磨剤保持領域
【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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