(57)【要約】      （修正有）【課題】被研磨材の研磨面及び研磨定盤の冷却、清掃を実施し、加工変質層の低減、加工能率の向上を可能にするラッピング用研磨定盤及び研磨装置を提供する。【解決手段】研削砥粒を含む研磨液を用いてラッピング研磨する研磨定盤と研磨装置において、研磨定盤は、金属粒子１０１を焼結等で連結し、又は樹脂連結剤１０３の存在下で連結し、かつ、定盤背面から研磨面にかけて連通する気孔１０２を持つ多孔体として形成し、研磨装置は、該気孔１０２を通じて気体ないし冷却剤、洗浄水の流出と、被研磨材と研磨定盤との面圧、研磨速度及び研磨面の粗さを制御することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削砥粒を含む研磨液を用いてラッピング研磨する研磨定盤において、金属粒子を焼結等で連結し又は樹脂連結剤の存在下で連結し、且つ定盤背面から研摩面にかけて連通する気孔を持つ多孔体として形成することを特徴とする研磨定盤。
【請求項２】
研磨砥粒の平均径は１μｍ以上であり、気孔平均径は０．５μｍ以上２０μｍ以下であり、気孔平均径は研磨砥粒平均径の２／３以下であることを特徴とする（１）記載の研磨定盤。
【請求項３】
研磨砥粒を含む研摩液を供給しながら研磨する際、研磨砥粒の一部が前記研磨定盤の気孔に捕捉され、被研磨材に作用することを特徴とする請求項１に記載の研磨定盤および研磨装置。
【請求項４】
研摩中に前記研磨定盤の背後を正圧にして気体ないし冷却剤を被研磨材表面に流出させ、減圧又は加圧を行うことを可能にし、被研磨材と研磨定盤との面圧および、研磨速度および研磨面の粗さを制御することが可能な請求項３に記載の研磨定盤および研磨装置。
【請求項５】
研磨定盤と被研磨材との間の研磨削屑、遊離砥粒などの除去を多孔体より気体又は洗浄水を出して行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の研磨定盤および研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、シリコンウエハ等の電子部品、光学部品に用いられるセラミクス、ガラス、水晶、金属等の被研磨部品のラッピング研磨定盤およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年の電子部品に用いられるシリコンウエハや光学部品に用いられるガラス、金属等は、高い表面平滑性と共に、高い面精度が求められる。これらの材料の研磨においては、よく知られたパッド、フェルトのような軟質で弾力性のある研磨布等を用い、鏡面研磨が行われ、高い表面平滑性が得られている。しかし、研磨布を用いた鏡面研磨では、研磨速さが遅く、被研磨材の中央部分よりも周辺部の研磨量が多くなり、縁だれと呼ばれる問題が発生する。【０００３】  一方、鋳鉄などの剛性の高い研磨プレートを用いた研磨によれば、上述した縁だれがおこりにくく高い表面（寸法）精度が得られる。しかしながら、前記研磨プレートを用いた研磨では、鏡面などの面粗度が充分に得られず、また、加工面に変質層が形成されやすくなるという問題も発生する。この方法では研磨速さを上げるために、スラリー中の砥粒の固定性を良くするために、表面にテクチュアリングを付けたり、有効定盤面積を下げるために、定盤を螺旋状に切ったり、同心円状に切り面積を下げたりしている。  これらの問題を解消する技術として、銅や錫などの軟質金属の微粉末を合成樹脂に分散させ且つ多孔体からなる研磨プレートを用いた研磨技術がある（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−０６０９７０号公報
【特許文献２】特開平８−０２５２１３号公報
【特許文献３】特開２００５−８８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、特許文献１の場合には、銅又は錫の微粉末を分散させた連続気孔を有する熱硬化性樹脂の多孔体研磨定盤が提案され、特許文献２の場合には樹脂中に軟質金属を分散させ、さらに気孔形成剤を固体状態で研磨プレートに分散させ、研磨面に研磨液を流入させることにより該研磨プレート平面に独立した多数の気孔を形成する。特許文献３においては樹脂中に酸化セリウムを分散させて砥粒とし、特に遊離砥粒を含まない研磨剤にて研磨する。【０００６】  特許文献１の場合には、研磨プレートを連通する気孔を有するため、研磨に伴う熱が効果的に放散され、研磨屑が気孔に捕捉されて目詰まり防止が期待されるが、研磨プレートが合成の高いバックアップ材に固着されたとしても、熱硬化樹脂自身の変形が大であることから、高い面精度が得られないという問題がある。特許文献２は、それらの課題を解決するものであるが、所望とする速い研磨速さが得にくいという問題があった。さらに特許文献３は、砥粒としての酸化セリウム微粒子を樹脂内に分散させるもので、一定の砥粒の供給が可能となるため、砥粒を含んだ研磨液を供給する方式より、結果的に速い研磨速さが得られる。しかし、ダイヤモンド砥粒と比較すると研磨速さの点では低下する。一方、いずれも樹脂をベースとしていることから、熱硬化樹脂の変形という問題は完全に解決しない。また、新たな研磨作業を行う時、気孔に詰まった研磨屑等を除去し、清掃を行うのにかなりの時間が必要となる。本発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。【０００７】  本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、研磨後密着したワークの取り外しを研磨定盤の背後から加圧することにより、容易に取り外せるし、また、定盤背後から洗浄液を排出することで清掃が簡単に行われ、容易に次の研摩に移ることが出る。また、本研摩盤はダイヤモンド砥粒を使用することができるので研磨能率は特許文献２の酸化セリウムを使用する場合より大きくすることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】    上述の目的を達成するため、本発明は、研削砥粒を含む研削液を用いてラッピング研磨する研磨定盤の構造において、鋭意検討の結果なされたものであり、その趣旨とするところは、特許請求の範囲に記載の通りの下記内容である。【０００９】  （１）      研削砥粒を含む研磨液を用いてラッピング研磨する研磨定盤において、金属粒子を焼結等で連結し又は樹脂連結剤の存在下で連結し、且つ定盤背面から研摩面にかけて連通する気孔を持つ多孔体として形成することを特徴とする研磨定盤。  （２）      研磨砥粒の平均径は１μｍ以上であり、気孔平均径は０．５μｍ以上２０μｍ以下であり、気孔平均径は研磨砥粒平均径の２／３以下であることを特徴とする（１）記載の研磨定盤。  （３）      研磨砥粒を含む研摩液を供給しながら研磨する際、研磨砥粒の一部が前記研磨定盤の気孔に捕捉され、被研削材に作用することを特徴とする（１）に記載の研磨定盤および研磨装置。  （４）      研摩中に前記研磨定盤の背後を正圧にして気体ないし冷却剤を被研磨材表面に流出させ、又は負圧にして遊離砥粒を気孔に固着させることにより、減圧又は加圧を行うことを可能にし、被研磨材と研磨定盤との面圧および、研磨速度と研磨面の粗さを制御することが可能な（１）に記載の研磨定盤および（３）に記載の研磨装置。  （５）      研磨定盤と被研削材との間の研磨削屑、砥粒などの除去を多孔体より気体又は洗浄水を出して行うことを特徴とする（１）または（４）に記載の研磨定盤および研磨装置。  ＜作用＞【００１０】    本発明（１）によれば、研削砥粒を含む研削液を用いてラッピング研磨する研磨定盤において、金属粒子を焼結又は樹脂を結合剤として連結し、定盤背面から研摩面にかけて連通する気孔を持つ多孔体として形成することを特徴とする。本定盤は、樹脂ではなく金属をベースとするため、耐熱性にまさり、研磨時に定盤が変形することが少なく、より精密な研磨をすることができる。    本発明（２）によれば、研磨砥粒の平均径は１μｍ以上であり、気孔平均径は０．５μｍ以上２０μｍ以下であり、気孔平均径は研磨砥粒平均径の２／３以下であるので、研磨液に含まれる遊離砥粒の一部は、気孔にトラップされその形で被研削面に作用することができる。    本発明（３）によれば、研磨砥粒を含む研摩液を供給しながら研磨する際、研磨砥粒の一部が前記研磨定盤の気孔に捕捉され、被研磨材に作用することによって、ラッピング研磨を行う。気孔は金属粒子によって囲まれているので、遊離砥粒は金属の塑性変形により固着され、しっかり固定され研磨がなされる。また、通常の研磨定盤は、有効面積を下げるために螺旋状の溝や同心円状の溝が必要であるが、本発明の定盤は多孔体であるのでその必要は無く、溝加工は不要である。しかしながら、通常の研磨定盤の場合、面精度の安定のためにも、面積減少効果は２分の１前後であるが、本発明の研磨定盤に溝加工を施すことにより、面精度の安定性を保ちながら一挙に４分の１程度まで有効面積を下げることも可能である。【００１１】    本発明（４）によれば、研摩中に前記研磨定盤の背後を正圧にして気体ないし冷却剤を被研磨材表面に注入し、被研磨材と研磨定盤との距離および面圧等の調整が可能で、研磨速さと���磨面の粗さを制御することができる。この制御によって研磨面の粗さを適確にコントロールすることができるし、また、連通する気孔を通して冷却が可能であることから金属定盤特有の加工変質層の防止をすることができる。【００１２】    本発明（５）によれば、研磨定盤と被研削材との間の研磨削屑、遊離砥粒など除去を多孔体より気体又は洗浄水を出して行うことができるから、研磨定盤の清掃時間が従来から大幅に短縮され、研磨装置全体の研磨能率が大幅に向上する。
【発明の効果】
【００１３】    本発明によれば、金属定盤でありながら、被研磨材に加工変質層が少なく、樹脂定盤に近い面荒さの確保が可能であり、研磨装置全体の大幅な加工能率向上を達成することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の１実施例の研磨定盤の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）を示す。
【図２】ワーク研磨時の拡大断面図
【図３】研磨定盤と研磨装置の関係図
【発明を実施するための形態】
【００１５】    以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。    図１は、本発明の実施の形態を例示する研磨定盤１０の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。断面図（ｂ）は、平面図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。    通常の研磨定盤は、有効面積を下げるために螺旋状の溝や同心円状の溝が必要であるが、本発明の定盤は多孔体であるので。その必要は無く、溝加工は不要である。    金属研磨定盤は、金属粒子から構成されていて、焼結等あるいは、樹脂により金属粒子の接合によって成形される。使用される金属の種類は、通常のケメット定盤に使用される素材又はより硬い素材（炭素鋼）のようなものであっても良い。１１は研磨面であって、１２はその裏面である。１４は１２に接する面に配置される定盤ホルダー２０とボルト１３（図３参照）で結合されるボルト穴である。
【００１６】      図２は図１（ｂ）の断面図の一部を拡大した斜視図であるが、定盤１１は多孔質に形成され、定盤１１の表裏は連通する気孔によってつながっている。研磨定盤１１の形成法としては、焼結等あるいは、樹脂により粒子の接合によって多孔質に形成することは可能であるが、気孔の大きさを制御可能とするために金属粒子間を樹脂等のバインダーで形成してもよい。図２において、１０１は金属粒、１０２は気孔、１０３は残存樹脂である。また、１０４は砥粒であり、１０５は定盤に対して相対的なワークの移動方向で、１０６は研磨定盤の回転方向である。１０７は気孔に砥粒がトラップされた状態を示す。気孔の平均気孔径は遊離砥粒平均径より小さいことが望ましく、より望ましくは２／３程度以上である。研磨定盤の原料となる金属粒の大きさは求める気孔径の大きさによって決まる。また原料の一部として使われる樹脂としてはポリエチレン等がある。
【００１７】    図３は、研磨定盤が研磨装置に取り付けられた状態の断面図である。被研磨物がシリコンウエハを例として説明する。
【００１８】    図１に示す研磨定盤１０は、円盤形状となっており、一方の端面が研磨面１１となっており、その裏面が１２となっている。図２に示すように、定盤１０は定盤ホルダー２０に取り付けられていて、研磨定盤１０は定盤ホルダー２０により回転運動される。研磨定盤１０は、外周部に形成された取付穴１４を貫通して定盤ホルダー２０にねじ結合されるボルト１３により定盤ホルダー２０に取付けられている。また、定盤ホルダー２０は、中空になっていて、研磨定盤が変形しないよう複数のリングをもって支える。この複数のリングは、周囲の数か所にお互いの貫通孔１６を有し、回転シャフトの中空部、流体案内通路２３に繋がる。定盤ホルダー２０は回転シャフト２２にボルト１７を介して連結されている。
【００１９】    図３に示すように、定盤１０は定盤ホルダーを介して研磨装置の回転シャフト２２に取付けられるようになっており、回転シャフト２２を駆動する図示しないモータにより研磨定盤１０は定盤ホルダー２０を介して回転運動される。回転シャフト２２に形成された中空部の流体案内通路２３は、ロータリジョイント２４を介して真空ポンプ２５に接続されている。したがって、真空ポンプ２５を作動させると、研磨定盤１０の研磨面の気孔は流体案内通路２３を介して真空ポンプ２５に連通して大気圧よりも低い真空状態つまり負圧状態となり、それに伴いワークが研磨面に引き寄せられ研磨速さが上がる。この場合の多孔体は真空引きのインピーダンスが高いものでワークが接触していない部分からの真空漏れの問題を排除できる。
【００２０】    ロータリージョイント２４には、加圧ポンプ２９が接続されている。加圧ポンプ２９は容器３０内に収容された研磨液等の液体を加圧して吐出し、研磨液等の液体が流体案内通路２３を介して研磨定盤１０の気孔に入り込んで加工面から流出することになる。このとき、流出インピーダンスの高い多孔体のためワーク直下にも液体が流れワークと研磨盤との距離を調整することにより表面精度を保ちながら表面平滑性をあげ、またワークＷの直接冷却が可能となる。また、研磨終了後であれば砥粒は放出され、研磨定盤１０の研磨面が清掃される。また、加圧ポンプで送出される液体は研磨液に限らず、目的によって水でもまた気体でもよい。
【００２１】研磨定盤１０の上方には、シリコンウエハなどの被研磨物、ワークＷに荷重３３を与え、これを回転させるワーク保持部が装着されている。それにワーク回転シャフト又は回転ゴムベルト（図示せず）が設けられ、ワーク保持部、ワークＷを自転させる。これらＷと荷重３３は自転すると同時に回転シャフト２２により公転する定盤上の任意の位置に移動可能である。
【００２２】    砥粒を含む研磨液は供給口１５から定盤表面１１に供給される。砥粒の材質は、ダイヤモンドのような超砥粒が望ましいが、アルミナ、カーボランダムなどであっても良い。研磨液はエマルジョン液が望ましいが水でも良い。
【符号の説明】
【００２３】  １０    研磨定盤  １１    研磨定盤の研磨面  １２    １１の裏面  １３    研磨定盤と定盤ホルダーを結合するボルト  １４    １３のボルト穴  １５    研磨液供給口  １６    定盤支持リングの貫通孔  １７    回転シャフトと定盤ホルダーを結合するボルト  ２２    回転シャフト  ２３    回転シャフトの中空部分  ２４    ロータリージョイント  ２５    真空ポンプ  ２６ａ  真空ポンプへの連絡路  ２６ｂ  加圧ポンプへの連絡路  ２９    加圧ポンプ  ３０    加圧ポンプが作用する液体等  ３３    ワークを支持する荷重１０１    金属粒子１０２    気孔１０３    残存樹脂１０４    砥粒１０５    ワークの定盤上の移動可能方向１０６    定盤の回転方向１０７    気孔に砥粒がトラップされた金属粒子の塑性変形部
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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