(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に開口し水の導入が可能な溝が直線状に延設された定盤受け部の溝形成面に定盤を着脱可能に支持させ、前記定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、前記ワークおよび前記定盤を回転させることによって研磨加工を行うようにしたことを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
外周に開口し水の導入が可能な溝が格子状に延設された定盤受け部の溝形成面に定盤を着脱可能に支持させ、前記定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、前記ワークおよび前記定盤を回転させることによって研磨加工を行うようにしたことを特徴とする研磨方法。
【請求項３】
外周に開口し水の導入が可能な溝が放射状に延設された定盤受け部の溝形成面に定盤を着脱可能に支持させ、前記定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、前記ワークおよび前記定盤を回転させることによって研磨加工を行うようにしたことを特徴とする研磨方法。
【請求項４】
研磨布が貼り付けられた定盤と、外周に開口し水の導入が可能な溝が形成されその溝形成面に前記定盤を着脱可能に支持する定盤受け部と、前記研磨布に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記ワークおよび前記定盤を回転させる回転手段とを備えた研磨装置において、前記溝は前記定盤受け部に直線状に延設されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
研磨布が貼り付けられた定盤と、外周に開口し水の導入が可能な溝が形成されその溝形成面に前記定盤を着脱可能に支持する定盤受け部と、前記研磨布に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記ワークおよび前記定盤を回転させる回転手段とを備えた研磨装置において、前記溝は前記定盤受け部に格子状に延設されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
研磨布が貼り付けられた定盤と、外周に開口し水の導入が可能な溝が形成されその溝形成面に前記定盤を着脱可能に支持する定盤受け部と、前記研磨布に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記ワークおよび前記定盤を回転させる回転手段とを備えた研磨装置において、前記溝は前記定盤受け部に放射状に延設されていることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク（例えば半導体ウェーハ等）を研磨加工する研磨方法および研磨装置に関するもので、さらに詳しくは、研磨装置の定盤を支持する定盤受け部に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークを研磨加工する場合、一般的に、定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、ワークおよび定盤を回転させることによって研磨加工を行っている。
【０００３】
この研磨加工に用いられる研磨装置は、研磨布が貼り付けられた定盤と、溝が形成されその溝形成面に定盤を支持する定盤受け部と、研磨布に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、ワークおよび定盤を回転させる回転手段とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、生産性の向上のため、具体的には、研磨布の交換の際の装置停止時間短縮のため、定盤が取外し可能となっている研磨装置が見られるようになってきた。そして、この研磨装置にあっては、その研磨装置の剛性を高めるため、定盤および定盤受け部の材質に鋳物、ステンレスおよびセラミックスという強度の高いものが使用される一方で、定盤受け部からの定盤の取外しを容易にするため、定盤受け部の定盤支持面に溝を設けている。
【０００５】
しかし、この研磨装置では、研磨時に、定盤はワークから研磨荷重を受ける一方で、その定盤は定盤受け部からは反力を受ける。この反力は研磨布とワークとの押接力となる。この場合、定盤受け部に溝が設けられていると、定盤は定盤受け部の溝有り部からは反力を受けるが、溝無し部からは反力を受けないこととなる。その結果、研磨布とワークとの押接力がワークの面内において不均一となり、ワークの研磨レートが面内で一様でなくなり、ワーク表面に微小なうねりが形成されることになる。
【０００６】
この場合、例えば、定盤受け部に同心円状の溝が設けられ、その定盤受け部の回転中心とワークの回転中心とが一致している場合、研磨布に対する押接力が強い部分と弱い部分がワークの回転中心を基準に同心的かつ交互に発生することになる。この場合、この押接力の違いによってワークの研磨レートが変化することになる。したがって、ワークにおいて、溝有り部分に対応する部分は多く研磨され、溝無し部分に対応する部分は少なく研磨されるため、ワークには同心円状のうねりが形成されることになる。つまり、ワークには例えば０．１μｍ以下程度の凹凸が周期的に形成される。このような現象は定盤受け部の溝形状が同心円状又はスパイラル状の場合に見られる。
【０００７】
また、定盤受け部の回転中心とワークの回転中心とが一致していない場合、つまりワークの回転中心が定盤受け部の回転中心から偏心している場合であっても、定盤受け部に同心円状の溝が設けられているものでは、ワークの回転中心近傍は、研磨布との押接力が常に強いか、常に弱いかのいずれか一方となるため、ワークの中心部とその回りの部分とでは研磨の具合が変化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、ワークと研磨布との押接力が面内で実質的に一様となり、良好な品質のワークが得られる研磨方法および研磨装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の研磨方法は、外周に開口し水の導入が可能な溝が直線状に延設された定盤受け部の溝形成面に定盤を着脱可能に支持させ、前記定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、前記ワークおよび前記定盤を回転させることによって研磨加工を行うようにしたことを特徴とする。この場合の溝は全体として直線状に延設されていれば波線となっていても良い。
この研磨方法によれば、定盤受け部の溝が直線状に延設されているため、回転するワークの各部に対する定盤受け部の溝の軌跡は複雑な軌跡を示し、研磨布とワークとの押接力は実質的に平均化されることになる。このためワーク面内における研磨布からの押接力も平均化されるため、良好な品質のワークが得られる。
【００１０】
請求項２記載の研磨方法は、外周に開口し水の導入が可能な溝が格子状に延設された定盤受け部の溝形成面に定盤を着脱可能に支持させ、前記定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、前記ワークおよび前記定盤を回転させることによって研磨加工を行うようにしたことを特徴とする。この場合の溝は全体として格子状に延設されていれば波線となっていても良い。
この研磨方法によっても、請求項１記載の研磨方法と同様の効果が得られる。
【００１１】
請求項３記載の研磨方法は、外周に開口し水の導入が可能な溝が放射状に延設された定盤受け部の溝形成面に定盤を着脱可能に支持させ、前記定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、前記ワークおよび前記定盤を回転させることによって研磨加工を行うようにしたことを特徴とする。この場合の溝は全体として放射状に延設されていれば波線となっていても良い。
この研磨方法によっても、請求項１記載の研磨方法と同様の効果が得られる。
【００１２】
請求項４記載の研磨装置は、研磨布が貼り付けられた定盤と、外周に開口し水の導入が可能な溝が形成されその溝形成面に前記定盤を着脱可能に支持する定盤受け部と、前記研磨布に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記ワークおよび前記定盤を回転させる回転手段とを備えた研磨装置において、前記溝は前記定盤受け部に直線状に延設されていることを特徴とする。この場合の溝は全体として直線状に延設されていれば波線となっていても良い。
この研磨装置によれば、定盤受け部の溝が直線状に延設されているため、回転するワークの各部に対する定盤受け部の溝の軌跡は複雑な軌跡を示し、結果的に定盤受け部の押接力は実質的に平均化されることになる。このためワーク面内における研磨布からの押接力も平均化されるため、良好な品質のワークが得られる。
【００１３】
請求項５記載の研磨装置は、研磨布が貼り付けられた定盤と、外周に開口し水の導入が可能な溝が形成されその溝形成面に前記定盤を着脱可能に支持する定盤受け部と、前記研磨布に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記ワークおよび前記定盤を回転させる回転手段とを備えた研磨装置において、前記溝は前記定盤受け部に格子状に延設されていることを特徴とする。この場合の溝は全体として格子状に延設されていれば波線となっていても良い。
この研磨装置によっても、請求項４記載の研磨装置と同様の効果が得られる。
【００１４】
請求項６記載の研磨装置は、研磨布が貼り付けられた定盤と、外周に開口し水の導入が可能な溝が形成されその溝形成面に前記定盤を着脱可能に支持する定盤受け部と、前記研磨布に対して研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記ワークおよび前記定盤を回転させる回転手段とを備えた研磨装置において、前記溝は前記定盤受け部に放射状に延設されていることを特徴とする。この場合の溝は全体として放射状に延設されていれば波線となっていても良い。
この研磨装置によっても、請求項４記載の研磨装置と同様の効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は第１実施形態に係る研磨装置の概略図である。この研磨装置１は、定盤２、定盤受け部３、研磨剤供給手段４、研磨ヘッド５、ヘッド回転手段６および定盤回転手段７を備えている。
【００１６】
ここで、定盤２には研磨布８が貼り付けられている。そして、この定盤２は定盤受け部３に着脱可能に支持される。着脱可能に構成したのは、研磨布８の交換時に定盤２と一体的に取り外すことで、研磨布８の交換を容易にするためである。この場合、定盤２の定盤受け部３への固定は、専用の治具によってなされる。
【００１７】
定盤受け部３の上面には図２に示すように格子状の溝９が延設されている。この場合の溝９は全体として格子状に延設されていれば波線となっていても良い。このように定盤受け部３の表面に溝９を形成したのは、定盤２を定盤受け部３から取り外す際に溝９に水を供給し、その水圧で定盤２を簡単に取り外せるようにするためである。この定盤受け部３の軸１０は、減速機を介してモータ（図示せず）に連結されている。ここで減速機およびモータは定盤回転手段７を構成する。
なお、定盤受け部３の回転中心はワークＷの回転中心とはずらしてある。これにより、研磨布８とワークＷの押接力ができるだけ実質的に平均化されるようになっている。
【００１８】
また、研磨剤供給手段４は、研磨剤貯留タンク（図示せず）に連結されたノズル１２を備えており、このノズル１２からワークＷと研磨布８の摺接部へ研磨剤が供給されるようになっている。
【００１９】
研磨ヘッド５はワークＷを研磨布８に押圧するためのものであるが、直接押圧するのではなく、プレート１３を介して押圧するようになっている。この場合、ワークＷはプレート１３にワックス方式またはワックスレス方式で貼り付けられる。なお、研磨ヘッド５の軸１４は、減速機を介してモータ（図示せず）に連結されている。この減速機およびモータはヘッド回転手段６を構成する。
【００２０】
次に、この研磨装置１によるワークＷの研磨方法について説明する。
まず、ワークＷが貼り付けられたプレート１３を研磨ヘッド５の下側に置き、ワークＷを研磨布８に接触させる。次いで、研磨ヘッド５を下げてプレート１３を介してワークＷを研磨布８に押圧させる。ヘッド回転手段６および定盤回転手段７を駆動させる一方で、研磨剤供給手段４のノズル１２から研磨剤を供給してワークＷを研磨する。研磨が終了したならば、研磨ヘッド５を上げてプレート１３を取り出す。
【００２１】
この研磨装置１およびこの研磨装置１によってなされる研磨方法によれば下記の効果を得ることができる。
すなわち、定盤受け部３に溝９が延設されているため、ワークＷが研磨布８に押し付けられた際に、定盤受け部３の溝有り部分と溝無し部分から定盤２が受ける反力が相違することになるが、その溝が格子状となっているため、回転するワークＷの各部に対して定盤受け部３の溝有り部分と溝無し部分の定盤２への転写部分が研磨布８を介して満遍なくワークＷの各部に当接することになる。これによってワークＷの面内における定盤２に対する押接力も平均化されるため、ワークＷに偏荷重が作用することが無く、良好な品質が得られる。
【００２２】
図３は第２実施形態に係る研磨装置の定盤受け部３の溝９は直線状に形成されている。この場合の溝９は全体として直線状に延設されていれば波線となっていても良い。溝間隔、溝本数は、特に限定はされないが、定盤２の取外しのためには、３本以上の直線状の溝がほぼ等間隔で定盤全体に亘って形成されていることが好ましい。
この研磨装置によれば、第１実施形態に係る研磨装置１と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
図４は第３実施形態に係る研磨装置の定盤受け部３の溝９は放射状に延設されている。この場合の溝９は全体として放射状に延設されていれば波線となっていても良い。
この研磨装置によれば、第１実施形態に係る研磨装置１と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
次に、定盤受け部の溝の好適な仕様を説明する。
１．溝の幅：３ｍｍ〜１５ｍｍ
定盤受け部の溝有り部分から定盤は応力を受けず、溝無し部分のみから定盤は応力を受ける。この定盤が受ける応力の違いに起因して定盤表面にうねりが形成される。この場合、溝の幅が１５ｍｍを超えると、定盤表面に周期の大きなうねりが形成され、これが平坦度に影響を与える。一方、３ｍｍ未満の場合には、定盤の取外し時に定盤受け部の溝に水を導入するも、必要な圧力が得られないので、定盤受け部からの定盤の取外しが困難となる。
２．溝の間隔：１０ｍｍ〜１００ｍｍ
溝の間隔が１００ｍｍを超えると、定盤の取外しが困難となる。一方、１０ｍｍ未満だと、溝無し部分から定盤が受ける応力が大きくなり、定盤表面の細かくかつ大きく脈打ち、これが平坦度に影響を与える。
なお、定盤受け部の溝が放射状に延設されている場合、定盤受け部ひいては定盤の回転中心とワークの回転中心とがずれており、かつ、定盤の偏心位置でワークが研磨加工されるようになっていることが好ましい。この場合、図５に示すように、定盤受け部３（正確には研磨布８）に対するワークＷの移動軌跡中の最も内側の部分と、隣り合う２つの溝９との交点間の円弧長ｘが少なくとも１０ｍｍとなっていることが好ましい。
３．溝の深さ：１ｍｍ〜１０ｍｍ
溝の深さが１０ｍｍを超えると、常磐受け部の剛性が低下し、これが平坦度に影響を与える。一方、１ｍｍ未満だと、定盤の取外し時に定盤受け部の溝に水を導入するのが難しく、定盤の取外しが困難となる。
【００２５】
（実験例）
この実験では、図２に示すような格子状の溝が延設された定盤受け部を用いて研磨加工を行うと共に、それとの効果を比較するために図６に示すような（従来の）同心円状の溝が延設された定盤受け部を用いてワーク（被研磨物）の研磨加工を行った。
１．条件
（１）被研磨物
この第１実施例では被研磨物としては、チョクラルスキー法で成長させた単結晶シリコンウェーハ（厚さ７３５μｍ）であって、Ｐ型、結晶方位〈１００〉、２００ｍｍφのエッチングウェーハを準備した。
（３）研磨布
不織布タイプで硬度８０（アスカーＣ硬度：ＪＩＳＫ６３０１に準拠）の研磨布を使用した。
（４）研磨剤
コロイダルシリカ研磨剤（ｐＨ＝１０．５）を使用した。
（５）研磨荷重
研磨ヘッドにて研磨荷重２５０ｇ／ｃｍ2 にてワークを研磨布に押圧した。
（６）研磨代
研磨による除去量つまり研磨代を１２μｍとした。
（７）定盤
ＳｉＣ製で厚さ３０ｍｍ、直径７００ｍｍφの定盤を用いた。
（８）定盤受け部
セラミック製で溝の幅を１０ｍｍ、間隔を３０ｍｍ、溝深さを３ｍｍとした。
２．研磨方法
定盤受け部に定盤を取り付け、定盤受け部の中心とワークの中心とを２００ｍｍずらして枚葉式でワークの研磨を行なった。ワークおよび定盤の回転速度は、各々４０ｒｐｍである。また、ワークは固定したまま、定盤を±１０ｍｍ揺動させて研磨している。
３．結果
図２に示すような格子状の溝が延設された定盤受け部を用いたものでは、図７に示すように、研磨後の魔境像に特定のパターンは見当たらず、良好な品質が得られていることが確認された。これに対して、図６に示すような同心円状の溝が延設された定盤受け部を用いたものでは、研磨後の魔境像に図８に示すように同心円状のパターンが発生しているのが確認された。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の代表的なものの効果を説明すれば、外周に開口し水の導入が可能な溝が直線状に延設された定盤受け部の溝形成面に定盤を着脱可能に支持させ、前記定盤に貼り付けられた研磨布に研磨剤を流しながらワークを押し付け、前記ワークおよび前記定盤を回転させることによって研磨加工を行うようにしたので、良好な品質のワークが得られる。また、定盤の交換も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る研磨装置の定盤受け部の平面図である。
【図３】本発明に係る他の研磨装置の定盤受け部の平面図である。
【図４】本発明に係る他の研磨装置の定盤受け部の平面図である。
【図５】図４の定盤受け部の好適な溝仕様を説明するための図である。
【図６】従来の研磨装置の定盤受け部の平面図である。
【図７】図２の定盤受け部を用いて研磨した場合のワークの研磨面を示す図である。
【図８】図６の定盤受け部を用いて研磨した場合のワークの研磨面を示す図である。
【符号の説明】
１      研磨装置
２      定盤
３      定盤受け部
４      研磨剤供給手段
６      ヘッド回転手段
７      定盤回転手段
【図１】
0003920465.tif 000002
【図２】
0003920465.tif 000003
【図３】
0003920465.tif 000004
【図４】
0003920465.tif 000005
【図５】
0003920465.tif 000006
【図６】
0003920465.tif 000007
【図７】
0003920465.tif 000008
【図８】
0003920465.tif 000009