JPH09267256A

JPH09267256A - 基板研磨方法及びその装置

Info

Publication number: JPH09267256A
Application number: JP10374596A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Izumi; 宏比古泉
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-14
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JP3944260B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体基板の特に周辺部においても均一な表
面研磨を保証する基板研磨方法及びその装置を提供す
る。【解決手段】基体１１に保持された基板Ｗと定盤１２
との間に研磨布１３を介在させながら、基板１１の表面
を研磨してその平坦な表面形状を形成する。定盤１２を
基板１１と同一形状・同一大もしくはそれ以下に設定
し、研磨布１３によって基板１１を加圧研磨する。少な
くとも基板１１及び研磨布１３間で相対移動を行わせな
がら基板１１を加圧研磨する。基体１１及び／又は定盤
１２の温度制御を行なうための温度制御手段１５を備え
ている。基板１１の中央部及び周辺部にて均等な研磨圧
力で研磨し、基板表面を平坦均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、好適には半導体基
板の表面を研磨し、平坦な基板表面形状を形成するため
の方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板の表面研磨を始めとし
て精密研磨を要求される研磨法では、基体に保持された
半導体基板と定盤との間に研磨布を介在させながら、半
導体基板の表面を研磨することにより、その平坦な表面
形状を得るようにしている。

【０００３】図９は、この種の研磨方法に使用する装置
の構成例を示している。図９において、１は研磨すべき
半導体基板（ウェハ）Ｗを保持する支持基体、２は研磨
布３を張り付けられた定盤、４は研磨布３に滴下される
ようにした砥液である。この装置によれば、定盤２上の
研磨布３に砥液４を分散し、回転もしくは振動する定盤
２に対して、支持基体１によって保持された被研磨基板
である半導体基板Ｗを適当な圧力で押し付けることによ
り半導体基板Ｗの表面研磨が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
研磨方法或いは装置において、前述のように定盤２に対
して半導体基板Ｗを一定の圧力で押し付けながら行う。
この圧力によって研磨布３が収縮する。この場合特に、
研磨布３における収縮していない部分と収縮した部分の
境界、即ち半導体基板Ｗの周辺部において、図１０に示
されるように研磨布３が撓む結果、所定の研磨条件を保
ち得ない部分が生じる。このため半導体基板Ｗの周辺部
にて一定の幅領域に亘って均一に表面研磨され得ない等
の問題が生じていた。

【０００５】そこで、本発明はかかる実情に鑑み、被研
磨基板である半導体基板の特に周辺部においても均一な
表面研磨を保証する基板研磨方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の基板研磨方法
は、基体に保持された基板と定盤との間に研磨布を介在
させながら、前記基板の表面を研磨してその平坦な表面
形状を形成するようにした基板研磨方法であって、前記
定盤を前記基板と同一形状・同一大もしくはそれ以下に
設定し、研磨布によって前記基板を加圧研磨することを
特徴とする。

【０００７】また、本発明の基板研磨方法において、少
なくとも前記基板及び前記研磨布間で相対移動を行わせ
ながら前記基板を加圧研磨するようにしたものである。

【０００８】また、本発明の基板研磨方法において、前
記基板の研磨時、前記基体及び／又は前記定盤の温度制
御が行なわれる。

【０００９】或いはまた、本発明の基板研磨装置は、基
体に保持された基板と定盤との間に研磨布を介在させな
がら、前記基板の表面を加圧研磨してその平坦な表面形
状を形成するようにした基板研磨装置であって、前記定
盤は、前記基板と同一形状・同一大もしくはそれ以下に
設定された接平面を有することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の基板研磨装置において、前
記定盤の周縁部にテーパ又は丸みが付されている。

【００１１】また、本発明の基板研磨装置において、前
記基体及び／又は前記定盤の温度制御を行なうための温
度制御手段を備えている。

【００１２】また、本発明の基板研磨装置において、前
記基体及び／又は前記定盤を回転もしくは直線駆動する
ための駆動手段を備えている。

【００１３】また、本発明の基板研磨装置において、前
記駆動手段は、前記基体を前記研磨布に対して揺動させ
得るように構成されている。

【００１４】また、本発明の基板研磨装置において、前
記研磨布は、砥液に対する非浸透性の材料により形成さ
れている。

【００１５】また、本発明の基板研磨装置において、前
記研磨布は、上層及び下層の２層構造で成り、前記下層
は、砥液に対する非浸透性の材料により形成されてい
る。

【００１６】

【作用】本発明によれば、被研磨基板である半導体基板
と、好適にはこの半導体基板と全く同じ形状及び大きさ
を持つ定盤とによって、砥液を含む研磨布を挟むことに
よって研磨を行う。このような定盤を用いて半導体基板
の表面研磨を行うことにより、被研磨基板の周辺部にお
いても研磨布の収縮していない部分と収縮した部分の境
界での撓みを格段に少なくすることができる。従って、
半導体基板の中央部と周辺部とは、同等に加圧研磨され
る。これにより被研磨基板全体に亘って一定の研磨条件
を保つことができ、被研磨基板の周辺部でも均一に研磨
することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、従来例（図
９及び図１０）と実質的に同一又は対応する部材には同
一符号を用いて、本発明による基板研磨方法及びその装
置の好適な実施の形態を説明する。

【００１８】図１は、この実施形態による基板研磨装置
１０の構成例を示している。この研磨装置１０による研
磨方法において、半導体基板Ｗを支持基体１１によって
保持し、砥液供給機構１４ａから砥液１４を供給された
研磨布１３を半導体基板Ｗと定盤１２とによって挟み込
む。そして、研磨布１３に半導体基板Ｗを押し付けて圧
力をかけながら、該半導体基板Ｗの表面を研磨する。

【００１９】定盤１２の形状及び寸法につき、半導体基
板Ｗと同一形状（円形）で同一大に設定されている。つ
まり定盤１２は、半導体基板Ｗと同一形状・同一大の接
平面１２ａを有しており、この接平面１２ａと半導体基
板Ｗの間に研磨布１３を介在させながら半導体基板Ｗを
表面研磨するようになっている。この場合、定盤１２の
形状は、半導体基板Ｗとの間に研磨布１３を挟む研磨圧
力のかかる部分では半導体基板Ｗと同一とする必要があ
る。また、定盤１２の厚さ方向については、半導体基板
Ｗと必ずしも同一である必要はなく、むしろ機械的強度
等の点から考慮された十分な厚みを持たせることが好ま
しい。

【００２０】なお上記の場合、研磨布１３自体は、半導
体基板Ｗ或いは定盤１２よりも大きくなっている。ま
た、後述するように支持基体１１又は定盤１２を回転駆
動させるための駆動機構を備え、研磨加工中に支持基体
１１及び／又は定盤１２を適宜回転し得るようにしてい
る（即ち、支持基体１１及び定盤１２の双方、又はいず
れか一方を回転可能とする）。

【００２１】本発明によれば、上述したように定盤１２
が半導体基板Ｗとほぼ同一の大きさと形状を有してい
る。半導体基板Ｗの表面研磨の際、研磨布１３に半導体
基板Ｗを押し付けることで、半導体基板Ｗと定盤１２に
挟まれた部分の研磨布１３に対してのみ圧力がかかる。
このように研磨布１３に圧力が加わるようにしたため、
例えば図２に示すように研磨布１３の厚みの変化は両面
で生じる。

【００２２】これにより、半導体基板Ｗよりも大きな定
盤を用いていた従来例（図９）に比べて研磨布１３の撓
みは格段に小さくなる。従って、研磨圧力の変化が半導
体基板Ｗの周辺部でも少なくなり、半導体基板Ｗの周辺
部においても均一性の高い研磨を行うことができる。こ
の実施形態においては、例えば半導体基板Ｗの周辺部で
不均一になる領域を２〜５ｍｍまでに減らすことができ
た。

【００２３】因みに、図９に示した大きな定盤を用いる
従来装置の場合、図１０のように半導体基板Ｗの周辺部
で研磨布が大きく撓むために、半導体基板Ｗの中心部と
周辺部での研磨圧力が大きく変わってしまう。このため
周辺部での均一性を保つことが困難となり、研磨後の半
導体基板Ｗの表面における周辺から５〜１０ｍｍ入り込
んだ領域が不均一な厚さとなる。従って、かかる不均一
領域の更に内側部分しか有効に使用することができな
い。

【００２４】ここで、本発明において図３に示すように
定盤１２として、半導体基板Ｗに対して小さなものを用
いてもよい。このように定盤１２を小さくすることで、
研磨圧力が作用した際に研磨布１３が定盤１２側へ逃げ
易くなる。つまり研磨布１３の撓む割合を半導体基板Ｗ
側よりも定盤１２側に大きくとることができ、半導体基
板Ｗにかかる圧力をより一層、均一化する。これにより
本発明の効果を更に高めることができる。

【００２５】或いはまた、図４に示すように定盤１２の
端部（接平面１２ａの周縁部）に適宜のテーパや丸みを
付けてもよい。これらのテーパ或いは丸みの形状、寸法
等は最適なものを選択し得るものとする。このようなテ
ーパ等を設けることにより、研磨布１３の撓む割合を定
盤１２側に大きくとり、同様の効果を発揮することがで
きる。

【００２６】ところで、この実施形態において図１に示
されるように、定盤１２或いは支持基体１１内に温度調
整機構１５を備えている。この温度調整機構１５は、支
持基体１１又は定盤１２に内蔵されたヒータ又はクーラ
によって構成され、この温度制御手段によって支持基体
１１や定盤１２の温度を制御するようにしたものであ
る。温度調整機構１５によれば、研磨の再現性を高める
効果や研磨速度を制御する等の利点がある。

【００２７】また、本発明装置の前記駆動機構によれ
ば、半導体基板Ｗの厚さ均一性を向上させたり、或いは
研磨速度を向上させるために支持基体１１及び定盤１２
のいずれか一方もしくは双方を回転させる（図１、矢印
Ａ，Ｂ参照）ことができる。

【００２８】本発明に係る定盤１２においては、従来例
のように砥液４を一定時間研磨布３上に滞留させる効果
を併せ持つ大きな定盤２の効果をそのままでは期待する
ことができない。そこで、研磨布１３に対して供給され
た砥液１４を有効に使用するために、砥液１４に対して
非浸透性の材料で形成された研磨布１３を用いるのが有
効である。この非浸透性の研磨布１３によれば、砥液１
４の研磨布１３上での滞留時間を長くさせ、砥液１４の
使用効率を向上させることができる。なお、この場合非
浸透性の材料のものを下層として構成した２層構造の研
磨布１３を用いることもできる。

【００２９】また、研磨布１３自体の好適な形状例とし
て円形に形成し、この研磨布１３の周囲を例えば図５の
ように環状もしくはリング状枠体１６によって定盤１２
上で保持固定するようにしてもよい。この場合、本発明
に係る駆動機構によりリング状枠体１６を回動させるこ
とで研磨布１３を回転させることができる。この際、定
盤１２は定位置に固定してもよく、或いは前記駆動機構
によって支持基体１１及び／又は定盤１２を回転させる
ようにしてもよい。

【００３０】更に、図６に示したようにベルト状の研磨
布１３を駆動手段としての回転ローラ１７に巻回し、適
宜のタイミング及び速度で支持基体１１及び定盤１２の
間を走行させるようにしてもよい。これら図５及び図６
の例のように研磨布１３を回転させ、或いは直線移動さ
せることにより、半導体基板Ｗの被研磨面に対して常に
新しい研磨布１３の研磨面を提供することができる。こ
れより高い研磨効率を維持することが可能になる。

【００３１】上記のように駆動機構によって支持基体１
１及び／又は定盤１２、或いは研磨布１３を回転もしく
は直線駆動させる場合、研磨布１３を有効に使用するた
めに図７及び図８にそれぞれ示したように研磨布１３の
回転又は走行方向に対して、支持基体１１に保持した半
導体基板Ｗを横方向に一定周期で揺動させながら（図７
及び図８、矢印Ｃ参照）、研磨布１３を回転或いは走行
させると効果的である。

【００３２】なお、上述の実施形態において、半導体基
板Ｗの研磨終了後、研磨布１３の表面を洗浄し、或いは
その表面状態を調整（所謂目立て）するための表面調整
手段を設けることができる。この表面調整手段を本発明
装置の至近位置に配置構成することで、研磨布１３の研
磨機能を維持改善することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の研磨装置では難しかった被研磨基板の周辺部での均
一な研磨が可能となり、半導体基板面を広く有効に活用
することができる。これにより半導体基板の有効利用を
図り、実質的にコスト低減を実現することができる等の
利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における研磨装置の構成例を
示す図である。

【図２】本発明の実施形態における研磨布の作用を示す
図である。

【図３】本発明に係る定盤の変形例を示す図である。

【図４】本発明に係る定盤の別の変形例を示す図であ
る。

【図５】本発明に係る研磨布の配置構成例を示す平面図
である。

【図６】本発明に係る研磨布の別の配置構成例を示す縦
断面図である。

【図７】図５に示した研磨布の配置構成の変形例を示す
平面図である。

【図８】図６に示した研磨布の配置構成の変形例を示す
平面図である。

【図９】従来の研磨方法に係る装置構成例を示す図であ
る。

【図１０】従来の研磨方法に係る研磨布の作用を示す図
である。

【符号の説明】

１０基板研磨装置１１支持基体１２定盤１３研磨布１４砥液１４ａ砥液供給機構１５温度調整機構１６環状もしくはリング状枠体１７回転ローラＷ半導体基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体に保持された基板と定盤との間に研
磨布を介在させながら、前記基板の表面を研磨してその
平坦な表面形状を形成するようにした基板研磨方法であ
って、前記定盤を前記基板と同一形状・同一大もしくはそれ以
下に設定し、研磨布によって前記基板を加圧研磨するこ
とを特徴とする基板研磨方法。
【請求項２】少なくとも前記基板及び前記研磨布間で
相対移動を行わせながら、前記基板を加圧研磨するよう
にしたことを特徴とする請求項１に記載の基板研磨方
法。
【請求項３】前記基板の研磨時、前記基体及び／又は
前記定盤の温度制御が行なわれることを特徴とする請求
項１又は２に記載の基板研磨方法。
【請求項４】基体に保持された基板と定盤との間に研
磨布を介在させながら、前記基板の表面を加圧研磨して
その平坦な表面形状を形成するようにした基板研磨装置
であって、前記定盤は、前記基板と同一形状・同一大もしくはそれ
以下に設定された接平面を有することを特徴とする基板
研磨装置。
【請求項５】前記定盤の周縁部にテーパ又は丸みが付
されていることを特徴とする請求項４に記載の基板研磨
装置。
【請求項６】前記基体及び／又は前記定盤の温度制御
を行なうための温度制御手段を備えていることを特徴と
する請求項４に記載の基板研磨装置。
【請求項７】前記基体及び／又は前記定盤を回転もし
くは直線駆動するための駆動手段を備えていることを特
徴とする請求項４に記載の基板研磨装置。
【請求項８】前記駆動手段は、前記基体を前記研磨布
に対して揺動させ得るように構成されていることを特徴
とする請求項７に記載の基板研磨装置。
【請求項９】前記研磨布は、砥液に対する非浸透性の
材料により形成されていることを特徴とする請求項４に
記載の基板研磨装置。
【請求項１０】前記研磨布は、上層及び下層の２層構
造で成り、前記下層は、砥液に対する非浸透性の材料に
より形成されていることを特徴とする請求項４に記載の
基板研磨装置。