(57)【要約】【課題】  半導体ウエハやプリント基板等の基板を均一にかつ効率的に研磨することができる研磨装置を提供する。【解決手段】  搬送機構１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂにより基板３０を一方向に搬送しながら、研磨液１０を用いてポリッシャ１２、１６により基板３０の表面を研磨する基板の研磨装置において、前記研磨液１０を貯溜した貯溜槽２０の一方側から他方側へ向けて、前記基板３０を研磨液１０中に浸漬した状態で搬送する搬送機構を設け、該搬送機構により基板を搬送する際に、前記貯溜槽２０に貯溜されている研磨液１０に外周面が接触して回転駆動されるとともに、全体形状が円柱状に形成され外周面が基板３０の表面に接触する研磨面に形成されたポリッシャ１２、１６を設けたことを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送機構により基板を一方向に搬送しながら、研磨液を用いてポリッシャにより基板の表面を研磨する基板の研磨装置において、
前記研磨液を貯溜した貯溜槽の一方側から他方側へ向けて、前記基板を研磨液中に浸漬した状態で搬送する搬送機構を設け、
該搬送機構により基板を搬送する際に、前記貯溜槽に貯溜されている研磨液に外周面が接触して回転駆動されるとともに、全体形状が円柱状に形成され外周面が基板の表面に接触する研磨面に形成されたポリッシャを設けたことを特徴とする基板の研磨装置。
【請求項２】
前記貯溜槽に、基板の下面を研磨するポリッシャと、基板の上面を研磨するポリッシャとがともに配置されていることを特徴とする請求項１記載の基板の研磨装置。
【請求項３】
前記貯溜槽の一方側に、基板を貯溜槽内に搬入するとともに、貯溜槽内における研磨液の液面を、基板が研磨液中に浸漬されて搬送される高さに堰き止める作用をなす搬入ローラが設けられ、
前記貯溜槽の他方側に、基板を貯溜槽から搬出するとともに、研磨液を前記液面に維持する堰き止め作用をなす搬出ローラが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の基板の研磨装置。
【請求項４】
搬送機構により基板を一方向に搬送しながら、研磨液を用いてポリッシャにより基板の表面を研磨する基板の研磨装置において、
前記研磨液を貯溜した貯溜槽の一方側から他方側へ向けて、前記基板を研磨液の液面から離間した状態で搬送する搬送機構を設け、
該搬送機構により基板を搬送する際に、前記貯溜槽に貯溜されている研磨液に外周面が接触して液面上で回転駆動されるとともに、全体形状が円柱状に形成され外周面が基板の表面に接触する研磨面に形成されたポリッシャを設けたことを特徴とする基板の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板の研磨装置に関し、より詳細には基板のＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing)研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハの表面を研磨したり、プリント基板の表面を研磨するといったように、ワークの表面を研磨する工程がある。半導体ウエハ等の研磨装置としては、研磨定盤上でワークを回転させて研磨する装置の他に、ローラ状の研磨砥石を使用してワークを一方向に搬送しながら研磨する方法がある。
特許文献１は、ローラ状の回転砥石の間に半導体ウエハを通過させて半導体ウエハの両面を研磨する装置に関し、特許文献２は、ベルトコンベアあるいはローラコンベアにより、プリント基板を一方向に搬送しながらプリント基板を研磨する装置に関する。
【特許文献１】特開平９−１７４４２９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９０１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体ウエハやプリント基板等のワークを研磨する場合に、研磨定盤を使用して研磨する方法はバッチ処理であるために、連続処理にくらべて処理効率が劣るという問題があり、また、ワークが大型になると装置がきわめて大型になり、工場内における装置の設置が問題になる。また、ベルトコンベア等でワークを搬送しながら研磨する場合は、ワークに研磨液をスプレー等で供給して研磨するのであるが、従来方法ではワークに均一に研磨液を供給することが難しく、とくにＣＭＰ研磨装置のように、研磨液によってワークを化学的にエッチングしながら研磨する場合には、研磨液の供給がばらつくことによって均一に研磨が仕上がらないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、半導体ウエハやプリント基板等の基板を研磨する場合に、効率的に、かつばらつきなく均一に研磨することができる基板の研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、搬送機構により基板を一方向に搬送しながら、研磨液を用いてポリッシャにより基板の表面を研磨する基板の研磨装置において、前記研磨液を貯溜した貯溜槽の一方側から他方側へ向けて、前記基板を研磨液中に浸漬した状態で搬送する搬送機構を設け、該搬送機構により基板を搬送する際に、前記貯溜槽に貯溜されている研磨液に外周面が接触して回転駆動されるとともに、全体形状が円柱状に形成され外周面が基板の表面に接触する研磨面に形成されたポリッシャを設けたことを特徴とする。
なお、被研磨品の基板としては、配線基板等の基板に限らず、半導体ウエハ等の板状体をも含む。
【０００６】
また、前記貯溜槽に、基板の下面を研磨するポリッシャと、基板の上面を研磨するポリッシャとがともに配置されていることを特徴とする。これにより、貯溜槽を通過することによって基板の両面が研磨される。
また、前記貯溜槽の一方側に、基板を貯溜槽内に搬入するとともに、貯溜槽内における研磨液の液面を、基板が研磨液中に浸漬されて搬送される高さに堰き止める作用をなす搬入ローラが設けられ、前記貯溜槽の他方側に、基板を貯溜槽から搬出するとともに、研磨液を前記液面に維持する堰き止め作用をなす搬出ローラが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、搬送機構により基板を一方向に搬送しながら、研磨液を用いてポリッシャにより基板の表面を研磨する基板の研磨装置において、前記研磨液を貯溜した貯溜槽の一方側から他方側へ向けて、前記基板を研磨液の液面から離間した状態で搬送する搬送機構を設け、該搬送機構により基板を搬送する際に、前記貯溜槽に貯溜されている研磨液に外周面が接触して液面上で回転駆動されるとともに、全体形状が円柱状に形成され外周面が基板の表面に接触する研磨面に形成されたポリッシャを設けたことを特徴とする。これにより、基板およびポリッシャに的確に研磨液が供給され、確実に基板を研磨することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る基板の研磨装置によれば、基板およびポリッシャに的確に研磨液が供給され、基板を均一に研磨することが可能となる。また、貯溜槽内で基板を搬送しながら研磨するから、研磨装置をコンパクトに形成することができ、連続的に基板を研磨することができて効率的に基板を研磨することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面にしたがって詳細に説明する。
図１〜３は、本発明に係る基板の研磨装置の構成と、基板の研磨装置を用いて基板を研磨する方法を示す。
図１に示すように、本実施形態の基板の研磨装置は、基板を研磨する研磨液１０を貯溜する貯溜槽２０の液面位置に、貯溜槽２０の一方側から他方側に向け、所定間隔で、搬入ローラ１１ａ、１１ｂ、第１のポリッシャ１２、第１の送りローラ１４ａ、１４ｂ、第２の送りローラ１５ａ、１５ｂ、第２のポリッシャ１６、および搬出ローラ１８ａ、１８ｂを、この順に、互いに平行に配置したものである。
【００１０】
搬入ローラ１１ａ、１１ｂはともに、ゴム、スポンジ等の容易に変形可能な素材を用いて、被研磨品の基板３０の幅よりも軸線方向の長さを長く設定した円柱状に形成されてなるものであり、貯溜槽２０の搬入側の側壁位置に、軸線方向を側壁と平行にして、貯溜槽２０を幅方向に横断するように、上下に並列に配置されている。
搬入ローラ１１ａ、１１ｂには、被研磨品である基板３０を貯溜槽２０に搬入する方向に搬入ローラ１１ａ、１１ｂを回転駆動する電動モータ等の駆動機構（不図示）が設けられている。また、下側の搬入ローラ１１ｂは貯溜槽２０に高さ位置を固定して設けられているのに対し、上側の搬入ローラ１１ａは、支持軸が鉛直方向に可動にされ、スプリング等の付勢手段により下側の搬入ローラ１１ｂに外周面が当接する向きに付勢して設けられている。
【００１１】
搬入ローラ１１ａ、１１ｂの貯溜槽２０の他方側への側方には、外周面が円筒体に形成された第１のポリッシャ１２が、基板３０の搬送方向と軸線方向を直交する配置として、基板３０の下面に外周面が接触する高さに配置されている。第１のポリッシャ１２は、円筒体の外周面に研磨液１０を含浸するクロスを貼着し、あるいは外周面を粗面に形成する等によって外周面が研磨面に形成されている。
第１のポリッシャ１２は基板３０の搬送機構とは独立に駆動される電動モータ等の回転駆動機構（不図示）により、基板３０の搬送方向と同方向あるいは逆方向に回転駆動される。第１のポリッシャ１２の上方には、基板３０を通過させる間隔をあけて、ガイドローラ１３が転動自在に支持されている。
【００１２】
第１のポリッシャ１２の基板３０の搬送方向の側方には、基板３０を貯溜槽２０の他方側へ向けて搬送する送りローラ１４ａ、１４ｂが配置されている。この送りローラ１４ａ、１４ｂは円筒状に形成され、基板３０の搬送高さ位置に合わせて基板３０を上下方向から挟む配置に設けられている。送りローラ１４ａ、１４ｂは電動モータ等の駆動機構により基板３０を先送りするように回転駆動される。
【００１３】
なお、搬入ローラ１１ａ、１１ｂと送りローラ１４ａ、１４ｂとは、基板３０が搬入ローラ１１ａ、１１ｂを完全に通過する前に送りローラ１４ａ、１４ｂに受け渡しされるように配置間隔が設定されている。また、搬入ローラ１１ａ、１１ｂと送りローラ１４ａ、１４ｂとの間で基板３０が円滑に搬送されるように、搬入ローラ１１ａ、１１ｂと送りローラ１４ａ、１４ｂの送り速度（ローラの周速度）が調節される。
【００１４】
送りローラ１４ａ、１４ｂの基板３０の搬送側の側方には、送りローラ１４ａ、１４ｂと同様の円柱状に形成された送りローラ１５ａ、１５ｂが配置されている。送りローラ１５ａ、１５ｂも送りローラ１４ａ、１４ｂと同一の高さ位置に配置され、駆動機構により基板３０を搬送する作用をなす。送りローラ１５ａ、１５ｂを回転させる駆動機構は送りローラ１４ａ、１４ｂの駆動機構と別体に設けてもよいし、送りローラ１４ａ、１４ｂと共通に設けてもよい。また、本実施形態では送りローラを２組配置しているが、送りローラの配置数および配置位置は適宜設定することができる。
【００１５】
送りローラ１５ａ、１５ｂの側方には、基板３０の搬送方向と軸線方向を直交させて、第２のポリッシャ１６が配置されている。この第２のポリッシャ１６は基板３０の上面を研磨するためのものであり、基板３０が通過する高さ位置よりも上位置に、外周面が基板３０の上面に接触する高さに配置されている。第２のポリッシャ１６も、回転駆動機構（不図示）により、軸線の回りで一方向あるいは他方向（正逆回転）に回転駆動され、回転速度も適宜制御可能に設けられている。
【００１６】
第２のポリッシャ１６も、第１のポリッシャ１２と同様に、円筒体の外周面に研磨液１０を含浸するクロスを貼着し、あるいは外周面を粗面に形成する等によって、外周面が研磨面に形成される。なお、第１のポリッシャ１２および第２のポリッシャ１６は、円筒体の表面にクロスを貼着する他に、適宜素材を選択して円筒体を形成することによって外周面を研磨面とすることができる。
第２のポリッシャ１６の下方には、基板３０を通過させる間隔をあけて、ガイドローラ１７が転動自在に支持されている。
【００１７】
貯溜槽２０の他端側の側壁には、搬入ローラ１１ａ、１１ｂと同様に、ゴム等の容易に変形し得る素材を用いて円柱状に形成された搬出ローラ１８ａ、１８ｂが、貯溜槽２０を横断する配置に設けられている。搬出ローラ１８ａ、１８ｂについても、搬入ローラ１１ａ、１１ｂと同様に、下側の搬出ローラ１８ｂの高さ位置が固定されているのに対して、上側の搬出ローラ１８ａは、その支持軸が鉛直方向に可動に支持され、かつ上側の搬出ローラ１８ａの外周面が下側の搬出ローラ１８ｂの外周面に当接する向きに付勢して設けられている。
【００１８】
本発明に係る研磨装置では貯溜槽２０に研磨液１０を貯溜し、基板３０を研磨液１０に浸漬させた状態で貯溜槽２０内を搬送しながら基板３０の両面を研磨することを特徴とする。次に、この研磨装置を使用して基板３０を研磨する方法について説明する。
図１は被研磨品である基板３０を研磨液１０の貯溜槽２０に進入させている状態を示す。貯溜槽２０では、基板３０が研磨液１０に浸漬された状態で搬送されるようにするため、搬入ローラ１１ａ、１１ｂおよび搬出ローラ１８ａ、１８ｂによって基板３０を挟んで搬送する高さよりも研磨液１０の液面の位置を高くする必要があり、搬入ローラ１１ａ、１１ｂと搬出ローラ１８ａ、１８ｂは研磨液１０の液面の高さを確保するように堰き止める作用をなしている。
【００１９】
搬入ローラ１１ａ、１１ｂおよび搬出ローラ１８ａ、１８ｂは付勢手段によりローラの外周面が常時当接しているから、研磨液１０が貯溜槽２０の側壁側から漏出することが防止される。また、搬入ローラ１１ａ、１１ｂおよび搬出ローラ１８ａ、１８ｂは外周面がゴム等の変形しやすい柔軟材によって形成されているから、ローラ間で基板３０を挟圧して基板３０を搬送する場合でも、ローラ間で隙間を生じさせず、研磨液１０の漏出を防止しながら基板３０を搬送することができる。
なお、貯溜槽２０内の研磨液１０の液量が減った場合には、随時、ポンプ等の研磨液の供給機構を用いて貯溜槽２０に研磨液１０を補充し、基板３０が研磨液１０に浸漬された状態で搬送されるように研磨液１０の液面の高さを維持する。なお、貯溜槽２０から研磨液１０をオーバーフローさせて常時研磨液を供給するように管理することもできる。
【００２０】
搬入ローラ１１ａ、１１ｂによって貯溜槽２０に搬入された基板３０は、図２に示すように、搬入ローラ１１ａ、１１ｂおよび送りローラ１４ａ、１４ｂによって搬送され、この際に、回転駆動機構により回転駆動されている第１のポリッシャ１２の外周面が基板３０の下面に接触して研磨される。基板３０の研磨は、研磨液１０による機械的な摩擦による研磨と化学的なエッチングによるものである。第１のポリッシャ１２は搬送機構とは別駆動される回転駆動機構によって回転駆動されるから、回転駆動機構を制御して第１のポリッシャ１２の周速度を調節することによって研磨量を適宜制御することができる。第１のポリッシャ１２の回転方向は、基板３０の送り方向と同方向であっても、逆方向であってもよい。
【００２１】
第１のポリッシャ１２によって下面が研磨された基板３０は、送りローラ１４ａ、１４ｂおよび送りローラ１５ａ、１５ｂにより挟圧されて第２のポリッシャ１６に搬送され、回転駆動機構によって回転駆動されている第２のポリッシャ１６の外周面が基板３０の上面に接触して研磨される。基板３０は送りローラ１４ａ、１４ｂおよび第２の送りローラ１５ａ、１５ｂにより搬送される際に、第２のポリッシャ１６によって基板３０の一端側から他端側へ研磨される。基板３０は全面が研磨液１０に浸漬されていること、第２のポリッシャ１６は常時研磨液１０に接触していることから、研磨液１０を用いて基板３０の全面が研磨される。
【００２２】
図４は、送りローラ１５ａ、１５ｂと搬出ローラ１８ａ、１８ｂとにより基板３０を貯溜槽２０から搬出ながら、第２のポリッシャ１６により基板３０の上面を研磨している状態を示す。
こうして、基板３０は貯溜槽２０内を一方側から他方側へ向けて送りローラ１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ等の搬送機構により搬送され、搬出ローラ１８ａ、１８ｂからは、基板の両面が研磨された状態で搬出される。基板３０は搬送機構により貯溜槽２０内を自動的に搬送され、その際に両面が研磨されるから、搬入ローラ１１ａ、１１ｂから基板３０を順次貯溜槽２０に送り込むことにより、連続的に基板３０の両面を研磨することができ、効率的な研磨が可能となる。
【００２３】
とくに本実施形態の基板の研磨装置は、基板３０を研磨液１０中に浸漬させた状態で搬送し、その際に第１のポリッシャ１２と第２のポリッシャ１６の研磨面を基板３０に接触させて研磨するようにしているから、ポリッシャに研磨液１０が十分に供給され、基板３０に均一に研磨液１０が供給されることによって、被研磨品の研磨むらを防止し、基板３０を均一にかつ確実に研磨することが可能となる。また、ポリッシャが円柱状に形成されていることにより、被研磨品にはポリッシャが線接触して研磨するから、基板３０の変形に容易に対応して研磨することが可能になる。
【００２４】
また、本実施形態の研磨装置では、貯溜槽２０に基板３０の全体を浸漬しながら基板３０を搬送して研磨するから、基板３０が浸漬できる大きさ、幅の貯溜槽２０を用意するだけで研磨作業を行うことができる。したがって、大判の基板を処理する場合であっても、研磨装置をコンパクトに形成することができ、研磨装置を設置するスペースとしては最小限のスペースを確保するだけで研磨することが可能になる。
【００２５】
なお、上記実施形態においては、基板３０の下面と上面とを研磨する第１のポリッシャ１２と第２のポリッシャ１６を、基板３０の搬送方向で別位置に設けているが、第１のポリッシャ１２と第２のポリッシャ１６を基板３０の搬送方向の同一位置に、基板３０を上下に挟む位置として配置することもできる。また、上記実施形態では基板３０の下面と上面とを研磨するポリッシャを各々１個ずつ配置したが、基板３０の下面と上面を研磨するポリッシャを各々複数個ずつ設けてもよい。また、一方の貯溜槽では基板３０の下面を研磨し、他方の貯溜槽では基板３０の上面を研磨するといったように、貯溜槽ごとに被研磨品の片面ずつを処理するようにすることも可能である。
【００２６】
図５は、本発明に係る基板の研磨装置の他の実施形態の構成を示す。本実施形態の基板の研磨装置は、貯溜槽２０に貯溜した研磨液１０の液面上に、研磨液１０に外周面を接触させるようにして円筒体状に形成したポリッシャ４０を配置し、基板３０を研磨液１０の液面から離間させて、ポリッシャ４０の上方を搬送させることにより基板３０の下面（一方の面）を研磨するように構成されている。
【００２７】
ポリッシャ４０の外周面は研磨液を含浸するクロスを貼着する等によって研磨面に形成されており、ポリッシャ４０は回転駆動機構（不図示）により基板３０の搬送方向と同方向あるいは逆方向に回転駆動される。
貯溜槽２０の一方側の側壁から他方側の側壁に向けては所定間隔をあけて、同一高さ位置に送りローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが配置されている。これらの送りローラ２１ａ・・・２４ｂは、基板３０の下面がポリッシャ４０の外周面に接触する高さ位置で、貯溜槽２０の一方側から他方側へ向けて搬送するためのものであり、送りローラ２１ａ・・・２４ｂは電動モータ等の駆動機構により回転駆動される。
【００２８】
図５に示すように、本実施形態の基板の研磨装置では、送りローラ２１ａ・・・２４ｂにより基板３０を貯溜槽２０の一方側から他方側へ搬送する際に、ポリッシャ４０の外周面が基板３０の下面に接触し、ポリッシャ４０が回転することにより、ポリッシャ４０の外周面に研磨液１０が付着して、研磨液１０とともに基板３０が研磨される。基板３０を挟んでポリッシャ４０に対向してバックアップローラ４２を設けることにより、ポリッシャ４０により基板３０が確実に研磨される。
ポリッシャ４０が回転する際に、ポリッシャ４０の外周面が常に研磨液１０の液面に接触することにより、研磨液１０とともに基板３０を確実に研磨することができる。
【００２９】
なお、本実施形態の研磨装置では、貯溜槽２０に基板３０を通過させる際に基板３０の片面のみ研磨されるから、基板３０を裏返して再度、貯溜槽２０を通過させることによって基板３０の両面が研磨される。貯溜槽２０を２台連結し、前段の貯溜槽２０で基板３０の一方の面を研磨し、後段の貯溜槽２０で基板３０の他方の面を研磨するようにすることもできる。
本実施形態の研磨装置の場合も、貯溜槽２０に貯溜された研磨液１０に常時、ポリッシャ４０の外周面が浸されているように、研磨液１０の液量が減った場合には補充するように研磨液１０の液量を制御する。
【００３０】
本実施形態の研磨装置の場合も、被研磨品である基板３０を搬送させる搬送領域を確保するように貯溜槽２０を設ければよく、研磨装置をコンパクトに形成することができるとともに、装置を簡易に構成することができる。また、研磨液１０は貯溜槽２０に所定量貯溜させた状態で処理するから、研磨液が貯溜槽２０からオーバーフローしたり漏出したりすることがないという利点がある。
また、図５では、ポリッシャ４０を１個配置した例を示すが、基板３０の搬送方向に複数個のポリッシャ４０を配置することも可能である。また、被研磨品やポリッシャ４０の素材等に応じて、ポリッシャ４０の回転速度を調節し、ポリッシャ４０の回転方向を選択して研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】基板の研磨装置の一実施形態の構成を示す説明図である。
【図２】基板の研磨装置による研磨工程を示す説明図である。
【図３】基板の研磨装置による研磨工程を示す説明図である。
【図４】基板の研磨装置による研磨工程を示す説明図である。
【図５】基板の研磨装置の他の実施形態の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  研磨液
１１ａ、１１ｂ  搬入ローラ
１２  第１のポリッシャ
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ  送りローラ
１６  第２のポリッシャ
１８ａ、１８ｂ  搬出ローラ
２０  貯溜槽
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ  送りローラ
３０  基板
４０  ポリッシャ
【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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