JP2000288925A - Polishing device and polishing method of substrate - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate excellent in surface flatness by mounting a truncated conical flexible film hollowed in the center on the circumference of a truncated conical washer so as to form a highly airtight space by the washer and the flexible film, and connecting an air feed pipe and an air pressure reducing pipe to an air passage provided on the washer. SOLUTION: A washer 6 has a small screw bore on the circumferential upper edge, and it is opened in the upper end. A flexible film 5 having a truncated conical circumference and hollowed in the center is mounted thereon to form a chamber by the bottom of the flexible film 5 and a washer bottom 6c. A flexible pipe 8 which forms an air passage usable by one as both a pipe for feeding pressure air and a pipe for reducing the pipe internal pressure is connected to an air passage 6d extending from the head of the washer 6 to the bottom 6a thereof. According to this structure, the pressure air is supplied to the chamber formed by the washer bottom 6c and the flexible film 5, whereby the flexible film 5 is expanded to form a pressurization chamber. Therefore, a uniform pressure according to the surface state of the abrasive cloth of a platen can be transmitted to a substrate to enhance the surface smoothness of the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ベアシリコンウエ
ハ、デバイスウエハ、液晶ガラス基板、磁気ヘッド基板
等の表面を研磨する（ＣＭＰ研磨も含む）装置、および
基板表面の研磨方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for polishing the surface of a bare silicon wafer, a device wafer, a liquid crystal glass substrate, a magnetic head substrate and the like (including CMP polishing), and a method for polishing a substrate surface.

【０００２】[0002]

【従来の技術】回転する駆動軸に軸承されたプラテンに
貼付されている研磨布表面に、キャリアに保持された基
板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を擦動させ
て基板の表面を研磨する装置は知られており、また、実
用化されている。2. Description of the Related Art A substrate held by a carrier is pressed against the surface of a polishing cloth adhered to a platen supported on a rotating drive shaft from above the polishing cloth, and the substrate and the polishing cloth are rubbed against each other. An apparatus for polishing a material is known and has been put to practical use.

【０００３】キャリアに基板を保持する方法としては、
基板取付板にワックスなどの粘着剤で固着する方法、
ポ−ラスセラミックス取付板を減圧して基板をバキュ
−ムチャックする方法、図７に示すように発泡ウレタ
ンシ−ト１００を支持板１０１に貼付し、これをリテ−
ナリング１０２で囲み、支持板の後にエアバック１０３
を独立して設け、フィルム面に基板と取り付け、回転軸
２に軸承されたプラテン３の研磨布３ａに基板を押し当
て、エアバッグにより加圧圧力を制御しつつ基板と研磨
布を擦動させて基板の表面を研磨するバッキングフィル
ム方法、が一般である（「砥粒加工学会誌」 Ｖｏｌ．
４３ Ｎｏ．１ １９９９年１月号の２４−２７頁）。[0003] As a method of holding a substrate on a carrier,
A method of fixing to the board mounting plate with an adhesive such as wax,
A method of vacuum-chucking a substrate by depressurizing a porous ceramics mounting plate, as shown in FIG. 7, attaching a urethane foam sheet 100 to a support plate 101 and holding it.
It is surrounded by a nulling 102, and an airbag 103 is provided after the support plate.
Are independently provided, the substrate is attached to the film surface, the substrate is pressed against the polishing cloth 3a of the platen 3 supported by the rotating shaft 2, and the substrate and the polishing cloth are rubbed while controlling the pressure by the airbag. Backing film method of polishing the surface of the substrate by using a polishing method ("Journal of the Japan Society of Abrasive Processing" Vol.
43 No. 1 January 1999, pp. 24-27).

【０００４】の方法は、研磨終了後、キャリアより基
板を引き剥がす装置（特許第２８５５１７７号）が必要
であり、また、研磨された基板および取付板より粘着剤
を落とす作業などが必要であり、利用されなくなってき
ている。のバキュ−ムチャック基板裏面側が基準とな
るもので、チャック面が剛体であるため、ポ−ラスセラ
ミックの表面を極度に平坦化する必要があることと、チ
ャックと基板間にゴミが付着する欠点がある。The method (1) requires an apparatus (Patent No. 2855177) for peeling the substrate from the carrier after the polishing is completed, and also requires an operation of removing the adhesive from the polished substrate and the mounting plate. It is no longer being used. The back side of the vacuum chuck substrate is used as a reference, and the chuck surface is rigid, so the surface of the porous ceramic must be extremely flattened, and there is a disadvantage that dust adheres between the chuck and the substrate. is there.

【０００５】のバッキングフィルム方法は、基板の大
きなうねりや、厚みむらを吸収する点で、現在、半導体
デバイスのＣＭＰ研磨に一番多く用いられている。とこ
ろで、現在、半導体デバイスの高集積化により光リソグ
ラフィの焦点深度は０．１５〜０．１８μｍが要求さ
れ、研磨された基板の表面平坦性もかかる値を満足する
ものでなければならない。The backing film method is most often used for CMP polishing of a semiconductor device at present because it absorbs large undulations and uneven thickness of a substrate. At present, the depth of focus of optical lithography is required to be 0.15 to 0.18 μm due to the high integration of semiconductor devices, and the surface flatness of a polished substrate must also satisfy such a value.

【０００６】前記のバッキングフィルム方法は、静圧
的な加圧方法でないので、完全均一圧力を得ることは困
難であり、上記平坦性を基板に付与することはできな
い。前記「砥粒加工学会誌」および特開平９−７０７５
０号公報は、ポ−ラスセラミック取付板と、基板の間
に空気室を設けるダイレクトエアバック方式がかかる平
坦性を満足させうる手段であると提案する。しかし、チ
ャックと基板間にゴミが付着する問題点を解決するもの
ではない。Since the above-mentioned backing film method is not a static pressure method, it is difficult to obtain a completely uniform pressure, and the flatness cannot be imparted to a substrate. The above-mentioned "Journal of the Japan Society for Abrasive Processing" and JP-A-9-7075
No. 0 proposes that a direct airbag system in which an air chamber is provided between a porous ceramic mounting plate and a substrate is a means that can satisfy such flatness. However, this does not solve the problem that dust adheres between the chuck and the substrate.

【０００７】上記平坦性を満足する手段として、特開平
１０−１８０６２６号公報は、のバッキングフィルム
方法の変形として図８に示す研磨装置を提案する。すな
わち、円筒状ハウジング１０４を中空回転軸１０５に軸
承させ、支持板１０１をハウジング１０４内面の天井よ
り蛇腹状アセンブリ１０６で吊るしてエアバック室１０
３を形成し、この支持板下面に可撓性フィルム製袋１０
０ａ内に再分散性粘弾性材料１００を中空軸１０５内に
設けた再分散性粘弾性材料供給管１０７より供給充填
し、かつ、前記エアバック室１０３に圧空を供給または
エアバック室１０３を減圧する気体供排管１０８を備え
た研磨装置である。図中、１０９は再分散性粘弾性材料
供給タンク、１１０はロ−タリ−ジョイントである。As means for satisfying the above flatness, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-180626 proposes a polishing apparatus shown in FIG. 8 as a modification of the backing film method. That is, the cylindrical housing 104 is supported by the hollow rotary shaft 105, and the support plate 101 is hung from the ceiling of the inner surface of the housing 104 by the bellows-like assembly 106 so that the airbag chamber 10 is formed.
3 and a flexible film bag 10 is formed on the lower surface of the support plate.
0a, the redispersible viscoelastic material 100 is supplied and filled from the redispersible viscoelastic material supply pipe 107 provided in the hollow shaft 105, and the compressed air is supplied to the airbag chamber 103 or the airbag chamber 103 is depressurized. This is a polishing apparatus provided with a gas supply / exhaust pipe 108 that performs the polishing. In the figure, reference numeral 109 denotes a redispersible viscoelastic material supply tank, and 110 denotes a rotary joint.

【０００８】この研磨装置は、再分散性粘弾性材料の使
用により研磨された基板はかなり平坦性の優れるもので
あろうことが予測される。しかしながら、再分散性粘弾
性材料を用いることから装置の構造が複雑であり、ま
た、基板の研磨に当っては袋１００ａ内への再分散性粘
弾性材料供給口を閉じなければならず、その閉じ方が記
載されていない。また、圧力の伝達も再分散性粘弾性材
料のゲル体が再分散することで伝達されるので、のダ
イレクトエアバック方式の瞬時に均一圧力で伝達される
方式を活かしてない。It is anticipated that the polishing apparatus will provide a substrate that has been polished by the use of a redispersible viscoelastic material and will have significantly better flatness. However, the use of the redispersible viscoelastic material complicates the structure of the apparatus, and the polishing of the substrate requires closing the redispersible viscoelastic material supply port into the bag 100a. How to close is not described. In addition, since the pressure is also transmitted by redispersing the gel of the redispersible viscoelastic material, the method of instantaneously transmitting with a uniform pressure of the direct airbag method is not utilized.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記と
の基板の保持方法の利点を兼ね合わせた研磨装置および
この装置を用いて基板を研磨する方法を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a polishing apparatus which combines the advantages of the above-described method for holding a substrate and a method for polishing a substrate using this apparatus.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、回転する駆動
軸に軸承されたプラテンに貼付されている研磨布表面
に、キャリアに保持された基板を研磨布上方より押し当
てて基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨する装
置であって、前記キャリアは中空軸に軸承された円筒状
ヘッド下端に固定された円盤状の取付板に固定された円
錐台状の座金の外周に円錐台状であって中央が空洞であ
る可撓性膜を該座金と可撓性膜で機密性の高い空間が形
成されるように取り付けた構造の基板取付部材と、中空
軸内に設けられ、前記座金の略中央部に座金の鉛直方向
に頭部より底部に亘って設けられた気体流路に接続され
た気体供給管と気体減圧管と、前記基板取付部材の外周
を囲み、かつ、基板取付部材に取り付けられた基板の下
端面には届かない高さを有する円筒状のハウジング部材
を具備する、ことを特徴とする研磨装置を提供するもの
である。According to the present invention, a substrate held by a carrier is pressed from above a polishing cloth onto a surface of a polishing cloth adhered to a platen supported on a rotating drive shaft. Is a device for polishing the surface of the substrate by rubbing, wherein the carrier is mounted on the outer periphery of a truncated conical washer fixed to a disk-shaped mounting plate fixed to the lower end of a cylindrical head supported on a hollow shaft. A substrate mounting member having a structure in which a flexible film having a truncated cone shape and having a hollow center is mounted so that a highly airtight space is formed by the washer and the flexible film; A gas supply pipe and a gas decompression pipe connected to a gas flow path provided in a substantially central portion of the washer from the head to the bottom in the vertical direction of the washer, and surrounds the outer periphery of the substrate mounting member, and A height that does not reach the lower end surface of the board attached to the board attachment member Comprising a cylindrical housing member having, it is intended to provide a polishing apparatus according to claim.

【００１１】座金の底部と可撓性膜で形成される機密性
の高い空間を減圧することにより基板と可撓性膜間が負
圧となり、基盤が可撓性膜に保持される。また、座金の
底部と可撓性膜で形成される機密性の高い空間に圧力気
体を供給することにより可撓性膜は膨張し、風船のよう
な加圧室を形成するので、プラテンの研磨布の表面状態
に応じた均一な圧力が基板に瞬時に伝達され、表面平坦
性に優れた基板が得られる。By reducing the pressure in the highly confidential space formed by the bottom of the washer and the flexible film, a negative pressure is created between the substrate and the flexible film, and the base is held by the flexible film. Also, by supplying a pressurized gas to a highly airtight space formed by the bottom of the washer and the flexible film, the flexible film expands and forms a pressurized chamber such as a balloon. A uniform pressure according to the surface condition of the cloth is instantaneously transmitted to the substrate, and a substrate having excellent surface flatness can be obtained.

【００１２】本発明の研磨装置において、前記座金の底
部は、可撓性膜と機密性の高い空間が形成されるように
座金の外周部から中央部に向って中央がへっ込むような
円弧状の高さの勾配が設けられていることを特徴とす
る。座金が外周部から中央部に向って中央がへっ込むよ
うな円弧状の高さの勾配を有するので、座金に被せられ
た可撓性膜の底部と座金底部で密室空間が形成される。[0012] In the polishing apparatus of the present invention, the bottom of the washer has a circular shape whose center is recessed from the outer periphery to the center of the washer so as to form a highly airtight space with the flexible film. An arc height gradient is provided. Since the washer has an arc-shaped height gradient such that the center is recessed from the outer periphery toward the center, a closed space is formed between the bottom of the flexible film covered by the washer and the bottom of the washer.

【００１３】本発明はまた、上記可撓性膜として硬さが
１０〜１００、引張強度が３０〜２００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、引張伸度が５０〜１０００％、厚み ０．０３〜
３ｍｍの物性を有するもので、ゴム物質を素材として用
いる。ゴム物質は伸ばしても元に戻る性質を有するの
で、可撓性膜の座金への密着性が良好である。また、加
圧気体による延展性も優れる。The present invention also provides a flexible film having a hardness of 10 to 100 and a tensile strength of 30 to 200 kgf / c.
m ² , tensile elongation 50-1000%, thickness 0.03-
It has physical properties of 3 mm and uses a rubber substance as a material. Since the rubber material has the property of returning to its original state even when it is stretched, the adhesion of the flexible film to the washer is good. Also, the spreadability by pressurized gas is excellent.

【００１４】上記可撓性膜の素材のゴム物質として、ブ
チルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコン
ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合
体ゴム、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロ
ック共重合体ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブ
ロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・
ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加
物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体
ゴム、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロッ
ク共重合体ゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロ
ック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・イ
ソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加
物、エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよびエチレン
・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴムよ
り選ばれた１種または２種以上の混合物を用いる。As the rubber material of the flexible film, butyl rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, silicon rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, Hydrogenated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene
Hydrogenated butadiene / styrene block copolymer rubber, styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber Product, hydrogenated chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, ethylene / propylene copolymer rubber and ethylene / propylene / ethylidene norbornene copolymer rubber. Used.

【００１５】これらは耐酸性、耐アルカリ性、延展性に
優れるのでＣＭＰの金属層研磨、シリコンベアウエハ研
磨に用いる可撓性膜の素材として適している。本発明
は、前記可撓性膜の素材として導電性充填剤を１〜１５
重量％含有するゴム物質を使用し、該可撓性膜の表面固
有抵抗値が１ｘ１０¹³Ω／□以下であることを特徴とす
る。可撓性膜の表面固有抵抗値を１ｘ１０¹³Ω／□以下
とすることにより、可撓性膜への不純物の付着が防止さ
れる。特に、導電性充填剤として、ケッチエンブラック
を用いたときは可撓性膜の伸びが向上し、かつ、座金へ
のフィット性も向上し、導電性に優れる。Since these are excellent in acid resistance, alkali resistance and spreadability, they are suitable as a material for a flexible film used for polishing a metal layer of CMP and polishing of a silicon bare wafer. The present invention provides a conductive film as a material of the flexible film,
The flexible film is characterized by having a surface specific resistance value of 1 × 10 ¹³ Ω / □ or less, using a rubber substance containing by weight. By setting the surface specific resistance of the flexible film to 1 × 10 ¹³ Ω / □ or less, adhesion of impurities to the flexible film is prevented. In particular, when ketchen black is used as the conductive filler, the elongation of the flexible film is improved, the fitting property to the washer is also improved, and the conductivity is excellent.

【００１６】本発明は更に、上記研磨装置を用い、プレ
ポジション位置に置かれた基板の上方より基板のキャリ
アを基板に押し付け、ついで気体減圧管を吸引してキャ
リアの可撓性膜を減圧して座金に密着させることにより
可撓性膜と基板表面間に負圧を生じさせて基板を可撓性
膜に保持させ、ついで基板を固着するキャリアをプラテ
ン上方に移動させた後、下降させて回転する駆動軸に軸
承されたプラテンに貼付されている研磨布表面に基板を
押し当て、気体減圧管を閉じ、気体供給管を開いて加圧
気体を可撓性膜と座金底部間の空間に供給し、基板と研
磨布を擦動させて基板の表面を研磨する方法を提供す
る。In the present invention, further, the carrier of the substrate is pressed against the substrate from above the substrate placed at the pre-position position by using the polishing apparatus, and then the flexible film of the carrier is depressurized by sucking the gas decompression tube. A negative pressure is generated between the flexible film and the substrate surface by bringing the substrate into close contact with the washer to hold the substrate on the flexible film, and then the carrier for fixing the substrate is moved above the platen and then lowered. The substrate is pressed against the surface of the polishing cloth attached to the platen supported on the rotating drive shaft, the gas decompression tube is closed, and the gas supply tube is opened to pressurize gas into the space between the flexible membrane and the bottom of the washer. A method for polishing a surface of a substrate by supplying and rubbing a substrate and a polishing cloth is provided.

【００１７】座金の底部と可撓性膜で形成される機密性
の高い空間を減圧することにより基板と可撓性膜間が負
圧となり、基盤が可撓性膜に保持される。また、座金の
底部と可撓性膜で形成される機密性の高い空間に圧力気
体を供給することにより可撓性膜は膨張し、風船のよう
な加圧室を形成するので、プラテンの研磨布の表面状態
に応じた均一な圧力が基板に瞬時に伝達され、表面平坦
性に優れた基板が得られる。By reducing the pressure in the highly confidential space formed by the bottom of the washer and the flexible film, a negative pressure is created between the substrate and the flexible film, and the base is held by the flexible film. Also, by supplying a pressurized gas to a highly airtight space formed by the bottom of the washer and the flexible film, the flexible film expands and forms a pressurized chamber such as a balloon. A uniform pressure according to the surface condition of the cloth is instantaneously transmitted to the substrate, and a substrate having excellent surface flatness can be obtained.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を更に
詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

【実施例】図１は、研磨装置の基板キャリアの要部を示
す一部を切り欠いた斜視図、図２は研磨装置の一例を示
す平面図、図３は基板キャリアの要部を示す断面図、図
４はズ３におけるＡ方向から見た基板キャリアの底面
図、、図５は図３のＩ−Ｉ面より見た基板キャリアの上
面図、図６は可撓性膜を２分して見た斜視図であり、前
記図３は、図５に示すII−II切断面を示すものである。FIG. 1 is a perspective view, partially cut away, showing a main part of a substrate carrier of a polishing apparatus, FIG. 2 is a plan view showing an example of a polishing apparatus, and FIG. 3 is a cross section showing a main part of a substrate carrier. FIG. 4, FIG. 4 is a bottom view of the substrate carrier viewed from the direction A in FIG. 3, FIG. 5 is a top view of the substrate carrier viewed from the II plane in FIG. 3, and FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line II-II shown in FIG.

【００１９】図中、１は研磨装置、ｗは基板、２は回転
軸、３はプラテン、３ａは研磨布、４はキャリア、５は
可撓性膜であり、可撓性膜５は、上縁にビス用孔を備
え、上端が解放され、外周が円錐台状を示し、中央が空
洞５ｃの構造を示す。６は座金、６ａは上部補強リン
グ、６ｂは下部補強リング、６ｃは底部、６ｄは座金の
頭部より底部６ａに亘って貫通する気体流路であり、座
金の底部は、座金の外周部から中央部に向って中央がへ
っ込むような円弧状の高さの勾配が設けられている。こ
の弧の高さ（座金底部の外端と座金中央部の高さの差）
は１〜５ｍｍが好ましい。In the drawing, 1 is a polishing apparatus, w is a substrate, 2 is a rotating shaft, 3 is a platen, 3a is a polishing cloth, 4 is a carrier, 5 is a flexible film, and the flexible film 5 is an upper film. An edge is provided with a screw hole, the upper end is opened, the outer periphery shows a truncated cone shape, and the center shows the structure of the cavity 5c. 6 is a washer, 6a is an upper reinforcing ring, 6b is a lower reinforcing ring, 6c is a bottom portion, 6d is a gas flow path penetrating from the head of the washer to the bottom 6a, and the bottom of the washer is from the outer periphery of the washer An arc height gradient is provided such that the center is recessed toward the center. Height of this arc (difference between the height of the outer edge of the bottom of the washer and the center of the washer)
Is preferably 1 to 5 mm.

【００２０】７はビスであり、可撓性膜５を伸ばして座
金６に嵌合させた後、可撓性膜上縁の孔５ａ，５ａを利
用してネジ止めする。可撓性膜５の底部５ｂと、座金底
部６ｃは室を形成する。Reference numeral 7 denotes a screw. After the flexible film 5 is stretched and fitted to the washer 6, it is screwed using the holes 5a on the upper edge of the flexible film. The bottom 5b of the flexible membrane 5 and the bottom 6c of the washer form a chamber.

【００２１】８は気体流路を形成する可撓性管で、図で
は圧力気体を供給する管と管内を減圧する管を１本の管
で兼ねており、上端はロ−タリ−バルブ９に接続され、
管１１に接続される。切替弁１０ａ，１０ｂの切り替え
により管１１には加圧気体１１ａを供給または減圧１１
ｂされる。この可撓性管８は、円筒状ヘッド１２を軸承
する中空軸１３の内部に設置される。円筒状ヘッド１２
の下端にはビス１４により取付板１５が緊締され、この
取付板１５より垂下して設けられた円筒状ハウジング部
材（環状のリテイナ−）１５ａの高さは、座金を覆う可
撓性膜５に保持された基板ｗの厚みおよび研磨される基
板の厚みを考慮して、ハウジング部材１５ａ下端面より
基板面が出ている高さに設定する。Numeral 8 denotes a flexible tube which forms a gas flow path. In the figure, a single tube serves as a tube for supplying a pressurized gas and a tube for reducing the pressure inside the tube. Connected
Connected to tube 11. By switching the switching valves 10a and 10b, the pressurized gas 11a is supplied to the pipe 11 or the pressure is reduced.
b. The flexible tube 8 is installed inside a hollow shaft 13 that supports a cylindrical head 12. Cylindrical head 12
A mounting plate 15 is fastened to the lower end of the housing by a screw 14. The height of a cylindrical housing member (annular retainer) 15a provided to hang down from the mounting plate 15 is fixed to the flexible film 5 covering the washer. In consideration of the thickness of the held substrate w and the thickness of the substrate to be polished, the height is set so that the substrate surface protrudes from the lower end surface of the housing member 15a.

【００２２】中空軸１３は図２に示すようにモ−タ−Ｍ
の駆動を歯車１６ａが受け、これをプ−リ−１６ｃによ
り歯車１６ｂに伝達し、回転する。キャリア４はレ−ル
１７上をこのレ−ルに平行に設置された雄ネジロッド１
７ａに螺合された可動体１７ｂの移動により図の前後方
向に移動できる。また、同様の可動体を載せたレ−ル１
８上を左右方向に移動させることによりキャリア４を図
の左右方向に移動できる。１９はエアシリンダであり、
キャリアを上下方向に昇降することができる。２０は研
磨剤スラリ−供給管である。前記可撓性膜５の素材は、
ゴム物質、ゴム物質と熱可塑性樹脂の混合物が挙げられ
る。The hollow shaft 13 has a motor M as shown in FIG.
Is transmitted to the gear 16b by the pulley 16c and rotated. The carrier 4 is a male screw rod 1 installed on a rail 17 in parallel with the rail.
The movable body 17b screwed to 7a can be moved in the front-rear direction in the figure. A rail 1 on which a similar movable body is placed
The carrier 4 can be moved in the left-right direction in the figure by moving the carrier 4 in the left-right direction. 19 is an air cylinder,
The carrier can be moved up and down. 20 is an abrasive slurry supply pipe. The material of the flexible film 5 is
Rubber materials and mixtures of rubber materials and thermoplastic resins are mentioned.

【００２３】ゴム物質としては、ブチルゴム、クロロプ
レンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、スチレン・ブ
タジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化ス
チレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、
スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム
の水素添加物、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレ
ンブロック共重合体ゴムの水素添加物、スチレン・イソ
プレン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチ
レン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、ス
チレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの
水素添加物、クロル化スチレン・イソプレン・スチレン
ブロック共重合体ゴムの水素添加物、エチレン・プロピ
レン共重合体ゴムおよびエチレン・プロピレン・エチリ
デンノルボルネン共重合体ゴムが挙げられる。これらは
架橋されていてもよい。Examples of the rubber substance include butyl rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, silicon rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber,
Hydrogenated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / isoprene / styrene Block copolymer rubber, hydrogenated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, ethylene / propylene copolymer rubber and ethylene / propylene / Ethylidene norbornene copolymer rubber. These may be crosslinked.

【００２４】熱可塑性樹脂としては、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖線状ポリエチ
レン、軟質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、クロ
ロ・スルホン化ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共
重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレ
ン・アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、エチ
レン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ブ
テン−１共重合体、ポリブテン等が挙げられる。Examples of the thermoplastic resin include ethylene-vinyl acetate copolymer, low density polyethylene, linear linear polyethylene, soft polyvinyl chloride, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene -Methyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-butene-1 copolymer, polybutene and the like.

【００２５】混合物の場合、ゴム物質は両者中の１０〜
９７重量％、好ましくは３０〜８５重量％、熱可塑性樹
脂は９０〜３重量％、好ましくは７０〜１５重量％の割
合で用いられる。ゴム物質は、可撓性膜の延展性と、伸
びに対する戻りの目的で、熱可塑性樹脂は可撓性膜の強
度、硬度、耐熱性向上の目的で使用される。In the case of a mixture, the rubber material is 10 to 10
97% by weight, preferably 30 to 85% by weight, and the thermoplastic resin is used in a proportion of 90 to 3% by weight, preferably 70 to 15% by weight. The rubber substance is used for the purpose of the extensibility of the flexible film and the return to the elongation, and the thermoplastic resin is used for the purpose of improving the strength, hardness and heat resistance of the flexible film.

【００２６】可撓性膜５の物性としては、硬さ（ＪＩＳ
Ｋ−６３０１）が１０〜１００、好ましくは３５〜８
５、引張強度（ＪＩＳ Ｋ−６３０１）が３０〜２００
ｋｇｆ／ｃｍ²、好ましくは５０〜１５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、引張伸度（ＪＩＳ Ｋ−６３０１）が５０〜１０
００％、２００〜８００％、厚み ０．０３〜３ｍｍ、
好ましくは、０．０５〜１．５ｍｍである。The physical properties of the flexible film 5 include hardness (JIS
K-6301) is 10 to 100, preferably 35 to 8
5. Tensile strength (JIS K-6301) is 30 to 200
kgf / cm ² , preferably 50 to 150 kgf / c
m ² , tensile elongation (JIS K-6301) 50 to 10
00%, 200-800%, thickness 0.03-3mm,
Preferably, it is 0.05 to 1.5 mm.

【００２７】可撓性膜は、導電性充填剤を１〜１５重量
％、好ましくは３〜１０重量％含有していて、可撓性膜
の表面固有抵抗値（ベックマン・インダストリアル社：
Ｂｅｃｋｍａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ）のデジタル・
マルチメ−タ−表面固有抵抗測定機器 ４４１０型で測
定）が１ｘ１０¹³Ω／□以下、好ましくは５ｘ１０¹²〜
１ｘ１０⁹Ω／□とすることにより、可撓性膜への不純
物の付着が防止される。特に、導電性充填剤として、金
属粉末や金属酸化物ではなく、導電性カ−ボンブラック
を用いたときは可撓性膜の伸びが向上し、かつ、座金へ
のフィット性も向上する。The flexible film contains 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, of a conductive filler, and has a surface resistivity (Beckman Industrial Co., Ltd.) of the flexible film.
Beckman Industrial)
Multimeter surface resistivity measurement device 4410) is 1 × 10 ¹³ Ω / □ or less, preferably 5 × 10 ¹² to
By setting it to 1 × 10 ⁹ Ω / □, adhesion of impurities to the flexible film is prevented. In particular, when conductive carbon black is used as the conductive filler instead of metal powder or metal oxide, the extension of the flexible film is improved, and the fitting property to the washer is also improved.

【００２８】導電性カ−ボンブラックとしては、ファ−
ネスグラック、チャンネルブラックなどの導電性フィラ
−も使用できるが、揮発分含有量が２重量％以下、表面
積が８００〜２０００ｍ²、ジブチルフタレ−ト吸収量
が２００〜６００ｍｌ／１００ｇ、平均粒度が１０〜５
０ｎｍのケッチエンブラックと呼ばれる微粒子が導電性
に優れ、ゴム物質、樹脂への分散性に優れ、膜の可撓性
を他の導電性充填剤より向上させるので好ましい。かか
るカ−ボンブラックは、独国のデグッサ（Ｄｅｇｕｓｓ
ａ）社よりＰＲＩＮＴＥＸ ＸＥの商品名で、三菱化学
株式会社よりケッチエンブラックの商品名で入手でき
る。As the conductive carbon black, far carbon
Conductive fillers such as Nesgrac and Channel Black can also be used, but have a volatile content of 2% by weight or less, a surface area of 800-2000 m ² , a dibutyl phthalate absorption of 200-600 ml / 100 g, and an average particle size of 10-5.
Fine particles called ketchen black having a thickness of 0 nm are preferable because they have excellent conductivity, are excellent in dispersibility in rubber substances and resins, and improve the flexibility of the film as compared with other conductive fillers. Such carbon black is available from Deguss of Germany.
a) Available under the trade name PRINTEX XE from the company and under the trade name Ketchenblack from Mitsubishi Chemical Corporation.

【００２９】座金の素材は、アルミニウム、ステンレス
が使用できる。座金の組み立てを用意とするため、図３
に示すように台形状の座金本体の外周に補強リング６
ａ，６ｂを取りつける構造としてもよい。また、中空軸
１３と可撓性管８の間の空間に気体、例えば空気を供給
し、該空気が可撓性膜５と座金本体との空間５ｄに供給
されるようにしてもよい。プラテンの回転数は、１０〜
３００ｒｐｍ、キャリア４の回転数は２０〜１０００ｒ
ｐｍ、キャリア４に保持された基板が研磨布に当てられ
る圧力は０．０５〜１ｋｇ／ｃｍ²である。Aluminum and stainless steel can be used as the material of the washer. To prepare for washer assembly, see FIG.
As shown in FIG.
a, 6b may be attached. Alternatively, a gas, for example, air may be supplied to the space between the hollow shaft 13 and the flexible tube 8, and the air may be supplied to the space 5d between the flexible membrane 5 and the washer body. The rotation speed of the platen is 10
300 rpm, rotation speed of carrier 4 is 20 to 1000 r
pm, the pressure at which the substrate held by the carrier 4 is applied to the polishing cloth is 0.05 to 1 kg / cm ² .

【００３０】研磨剤スラリ−としては、コロイダルシリ
カ、酸化セリウム、アルミナ、ベ−マイト、二酸化マン
ガンなどの砥粒を純水に分散したスラリ−が用いられ
る。必要によりスラリ−には界面活性剤、キレ−ト剤、
ｐｈ調整剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラリ−は５
０〜１５００ｃｃ／分の割合で研磨布面に供給される。As the abrasive slurry, a slurry in which abrasive grains such as colloidal silica, cerium oxide, alumina, boehmite, and manganese dioxide are dispersed in pure water is used. If necessary, the slurry contains a surfactant, a chelating agent,
A ph regulator and a preservative are blended. Abrasive slurry is 5
It is supplied to the polishing cloth surface at a rate of 0 to 1500 cc / min.

【００３１】基板の研磨の際、研磨布表面の不規則なウ
ネリにより圧変化を基板は受けるが、基板裏面の可撓性
膜５と座金６間の空間に存在する加圧気体により基板裏
面の各部分にかかる圧力はパスカルの原理通り均一な圧
力となるので、研磨された基板の表面平坦性は焦点度
０．１８μｍ以下の要望を満たすのに充分である。When the substrate is polished, the substrate undergoes a pressure change due to irregular undulations on the surface of the polishing cloth. However, a pressurized gas existing in the space between the flexible film 5 and the washer 6 on the back surface of the substrate causes the pressurized gas on the back surface of the substrate. Since the pressure applied to each part is uniform according to Pascal's principle, the surface flatness of the polished substrate is
It is enough to satisfy the demand of 0.18 μm or less.

【００３２】研磨終了後は、加圧気体の供給を止め、キ
ャリア４を研磨布３ａより若干上昇させ、再び管８内に
加圧空気を供給すれば研磨された基板ｗはキャリアより
剥がれる。基板をキャリアの可撓性膜より剥した後、可
撓性膜面に純水を吹きつけ、洗浄する。純水の膜を有す
る可撓性膜は純水の表面張力により基板が押しつけられ
れば基板を保持できる。After the polishing is completed, the supply of the pressurized gas is stopped, the carrier 4 is slightly raised from the polishing pad 3a, and the pressurized air is again supplied into the pipe 8, so that the polished substrate w is peeled off from the carrier. After the substrate is peeled from the flexible film of the carrier, pure water is sprayed on the surface of the flexible film to be washed. The flexible film having the pure water film can hold the substrate if the substrate is pressed by the surface tension of the pure water.

【００３３】[0033]

【発明の効果】本発明によると、基板のキャリアへの取
り付けが容易であり、表面平坦性に優れる基板が得られ
る。また、導電性を備えた可撓性膜５を用いることによ
りキャリアへの研磨屑、不純物などの付着が防止され
る。According to the present invention, the substrate can be easily mounted on the carrier, and a substrate having excellent surface flatness can be obtained. Further, the use of the conductive flexible film 5 prevents polishing dust and impurities from adhering to the carrier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 基板キャリアの一部を切り欠いた斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view in which a part of a substrate carrier is cut away.

【図２】 研磨装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the polishing apparatus.

【図３】 キャリアの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a carrier.

【図４】 キャリアの底面図である。FIG. 4 is a bottom view of the carrier.

【図５】 キャリアの上面図である。FIG. 5 is a top view of the carrier.

【図６】 可撓性膜の一部を切り欠いた斜視図であ
る。FIG. 6 is a perspective view in which a part of a flexible film is cut away.

【図７】 従来の基板キャリア方式を示す断面図であ
る。FIG. 7 is a sectional view showing a conventional substrate carrier method.

【図８】 公知の研磨装置を示す一部を切り欠いた断
面図である。FIG. 8 is a partially cutaway sectional view showing a known polishing apparatus.

フロントページの続き (72)発明者 久保 富美夫 神奈川県横浜市港北区箕輪町２丁目７番３ 号 株式会社岡本工作機械製作所内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AA12 AB03 AB04 AB06 AC04 BB04 BC02 CB01 CB10 DA17 Continued on the front page (72) Inventor Fumio Kubo 2-7-3 Minowa-cho, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term in Okamoto Machine Tool Works, Ltd. (reference) 3C058 AA07 AA09 AA12 AB03 AB04 AB06 AC04 BB04 BC02 CB01 CB10 DA17

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 回転する駆動軸に軸承されたプラテンに
貼付されている研磨布表面に、キャリアに保持された基
板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を擦動させ
て基板の表面を研磨する装置であって、前記キャリアは
中空軸に軸承された円筒状ヘッド下端に固定された円盤
状の取付板に固定された円錐台状の座金の外周に円錐台
状であって中央が空洞である可撓性膜を該座金と可撓性
膜で機密性の高い空間が形成されるように取り付けた構
造の基板取付部材と、 中空軸内に設けられ、前記座金の略中央部に座金の鉛直
方向に頭部より底部に亘って設けられた気体流路に接続
された気体供給管と気体減圧管と、 前記基板取付部材の外周を囲み、かつ、基板取付部材に
取り付けられた基板の下端面には届かない高さを有する
円筒状のハウジング部材を具備する、ことを特徴とする
研磨装置。1. A substrate held by a carrier is pressed against the surface of a polishing cloth adhered to a platen supported on a rotating drive shaft from above the polishing cloth, and the substrate and the polishing cloth are rubbed, thereby causing the surface of the substrate to be rubbed. Wherein the carrier has a truncated cone shape on the outer periphery of a truncated cone shaped washer fixed to a disk-shaped mounting plate fixed to a lower end of a cylindrical head supported on a hollow shaft, and has a center at the center. A substrate mounting member having a structure in which a flexible film that is a cavity is mounted so that a highly airtight space is formed by the washer and the flexible film; and a substrate mounting member provided in a hollow shaft, substantially at a central portion of the washer. A gas supply pipe and a gas pressure reducing pipe connected to a gas flow path provided from the head to the bottom in the vertical direction of the washer; and a substrate attached to the substrate mounting member, surrounding an outer periphery of the substrate mounting member. Cylindrical housing with a height that does not reach the lower end of the housing Comprising a grayed member, a polishing apparatus characterized by. 【請求項２】 座金の底部は、可撓性膜と機密性の高い
空間が形成されるように座金の外周部から中央部に向っ
て中央がへっ込むような円弧状の高さの勾配が設けられ
ていることを特徴とする、請求項１に記載の研磨装置。2. The bottom of the washer has an arc-shaped height gradient such that the center is recessed from the outer periphery to the center of the washer so as to form a flexible film and a highly airtight space. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing apparatus is provided. 【請求項３】 可撓性膜は、硬さが１０〜１００、引張
強度が３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ²、引張伸度が５０〜
１０００％、厚み ０．０３〜３ｍｍの物性を示すもの
であり、ゴム物質を素材とするものである、請求項１に
記載の研磨装置。3. The flexible film has a hardness of 10 to 100, a tensile strength of 30 to 200 kgf / cm ² , and a tensile elongation of 50 to ²⁰⁰ .
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing apparatus has physical properties of 1000% and a thickness of 0.03 to 3 mm, and is made of a rubber material. 【請求項４】 可撓性膜の素材のゴム物質は、ブチルゴ
ム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、
スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴ
ム、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック
共重合体ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロッ
ク共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・ブタ
ジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、
スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴ
ム、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック
共重合体ゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロッ
ク共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・イソ
プレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、
エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよびエチレン・プ
ロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴムより選
ばれた１種または２種以上の混合物である、請求項３に
記載の研磨装置。4. The rubber material of the material of the flexible membrane is butyl rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, silicon rubber,
Styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer Hydrogenated rubber,
Styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer Hydrogenated rubber,
The polishing apparatus according to claim 3, wherein the polishing apparatus is one or a mixture of two or more kinds selected from ethylene-propylene copolymer rubber and ethylene-propylene-ethylidene norbornene copolymer rubber. 【請求項５】 可撓性膜の素材のゴム物質は導電性充填
剤を１〜１５重量％含有し、可撓性膜の表面固有抵抗値
は１ｘ１０¹³Ω／□以下であることを特徴とする、請求
項３に記載の研磨装置。5. The rubber material of the flexible film contains 1 to 15% by weight of a conductive filler, and the flexible film has a surface specific resistance of 1 × 10 ¹³ Ω / □ or less. The polishing apparatus according to claim 3, which performs the polishing. 【請求項６】 導電性充填剤が、揮発分含有量が２重量
％以下、表面積が８００〜２０００ｍ²、ジブチルフタ
レ−ト吸収量が２００〜６００ｍｌ／１００ｇ、平均粒
度が１０〜５０ｎｍのケッチエンブラックであることを
特徴とする、請求項５に記載の研磨装置。6. A ketchen black conductive filler having a volatile content of 2% by weight or less, a surface area of 800 to 2,000 m ² , a dibutyl phthalate absorption of 200 to 600 ml / 100 g, and an average particle size of 10 to 50 nm. The polishing apparatus according to claim 5, wherein 【請求項７】 請求項１に記載の研磨装置を用い、プレ
ポジション位置に置かれた基板の上方より基板のキャリ
アを基板に押し付け、ついで気体減圧管を吸引してキャ
リアの可撓性膜を減圧して座金に密着させることにより
可撓性膜と基板表面間に負圧を生じさせて基板を可撓性
膜に保持させ、ついで基板を固着するキャリアをプラテ
ン上方に移動させた後、下降させて回転する駆動軸に軸
承されたプラテンに貼付されている研磨布表面に基板を
押し当て、気体減圧管を閉じ、気体供給管を開いて加圧
気体を可撓性膜と座金底部間の空間に供給し、基板と研
磨布を擦動させて基板の表面を研磨する方法。7. Using the polishing apparatus according to claim 1, a carrier of the substrate is pressed against the substrate from above the substrate placed at the preposition position, and then the gas decompression tube is sucked to form the flexible film of the carrier. The substrate is held on the flexible film by generating a negative pressure between the flexible film and the surface of the substrate by reducing the pressure and closely contacting the washer, and then the carrier for fixing the substrate is moved above the platen and then lowered. The substrate is pressed against the surface of the polishing cloth attached to the platen supported on the rotating drive shaft, the gas decompression tube is closed, and the gas supply tube is opened to allow pressurized gas to flow between the flexible membrane and the bottom of the washer. A method of polishing the surface of a substrate by supplying the substrate to a space and rubbing the substrate with a polishing cloth.