JPH11226861A

JPH11226861A - 研磨布及び平面研磨装置

Info

Publication number: JPH11226861A
Application number: JP3132998A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Itou; 史隆伊藤; Hiromi Nishihara; 浩巳西原; Hironobu Hirata; 博信平田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】一つの回転定盤を用いて高い平面精度を備え
た被加工面を得ることができる研磨布及び平面研磨装置
を提供する。【解決手段】研磨布１は、その表面部分が、中心側の
円形の構成部分１１及び外周側のリング状の構成部分１
２から構成され、これらの構成部分１１及び構成部分１
２は、互いに隣接して同心円状に配置されている。中心
側の構成部分１１は一層または二層構造の発泡ポリウレ
タンで構成され、相対的に弾性率が低く、これに対し
て、外周側の構成部分１２は不織布で構成され、相対的
に弾性率が高い。シリコンウエハ５の研磨の際、先ず、
中心側の構成部分１１を用いて、主研磨である一次ポリ
ッシングが行われ、次いで、外周側の構成部分１２を用
いて、仕上研磨である二次ポリッシングが行われ、シリ
コンウエハ５の表面のマイクロスクラッチ等が除去され
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、平板状の被加工物
の研磨に使用される研磨布に係り、特に、シリコンウエ
ハの研磨など、高い平面精度が要求される研磨の際に使
用されるＣＭＰ装置に適した研磨布に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＭＰ装置は、シリコンウエハの
一次ポリッシング（主研磨）を行うための主定盤部と、
シリコンウエハの二次ポリッシング（仕上研磨）を行う
ための副定盤部を備えていた。従って、装置の構成が複
雑であった。また、装置内の二ヵ所においてそれぞれ研
磨加工を行うので、一枚のシリコンウエハの処理に長い
時間を要していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来のＣＭＰ研磨の際の問題点に鑑み成されたもので、
本発明の目的は、一つの回転定盤を用いて高い平面精度
を備えた被加工面を得ることが可能な研磨布を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨布は、平板
状の被加工物を研磨する際に回転定盤の表面に貼り付け
られて使用される研磨布であって、その表面を、互いに
材質が異なる複数の構成部分から構成するとともに、こ
れらの各構成部分を互いに隣接させて同心円状に配置し
たことを特徴とする。

【０００５】本発明の研磨布によれば、一枚の研磨布の
表面が、互いに材質が異なる複数の構成部分を径方向に
並べて同心円状に配置することによって構成されている
ので、研磨特性の異なる研磨面を用いた研磨加工を、同
一の回転定盤の上で同一の研磨布を使用して、連続的に
行うことができる。従って、従来の場合と比較して、平
面研磨装置の構成が簡略化されるとともに、単位時間当
たりのウェハ処理枚数が増大する。

【０００６】なお、例えば、研磨布の前記複数の構成部
分の各々の幅を、被加工物の直径よりも大きく設定する
ことによって、各構成部分を用いて、粗研磨から仕上研
磨までに至る各段階の研磨加工を行うことができる。

【０００７】また、例えば、研磨布の前記複数の構成部
分の内の一部または全部の幅を、被加工物の直径よりも
小さく設定することによって、被加工物の中心部と外周
部との間の研磨速度の差を縮小させて、被加工物の研磨
量の面内均一性を改善することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に本発明に基づく研磨布が使
用されるＣＭＰ装置の概略構成を、図２に本発明に基づ
く研磨布の一例を示す。ＣＭＰ装置は、回転定盤２、研
磨ヘッド６、研磨剤供給ノズル３などから構成される。
回転定盤２は、上面に研磨布１が装着され、下側に配置
された駆動機構（図示せず）によって回転駆動される。
研磨ヘッド６は、回転兼加圧機構（図示せず）の下側に
取り付けられ、回転定盤２の上方に回転定盤２に対向し
て配置される。被加工材であるシリコンウエハ５は、研
磨ヘッド６の下面に吸着されて保持される。研磨剤供給
ノズル３は、研磨布１の表面に研磨剤を供給する。

【０００９】シリコンウエハ５の研磨加工は、以下の様
に行われる。先ず、回転定盤２の上面に研磨布１を装着
し、研磨ヘッド６の下面にシリコンウエハ５を保持す
る。次に、回転定盤２及び研磨ヘッド６を回転させると
ともに、研磨剤供給ノズル３から研磨布１の上に研磨剤
を供給する。次に、研磨ヘッド６を降下させ、シリコン
ウエハ５を研磨布１の表面に押し付ける。

【００１０】本発明に基づく研磨布１は、図２に示す様
に、その表面部分が、中心側の円形の構成部分１１及び
外周側のリング状の構成部分１２から構成され、これら
の構成部分１１及び構成部分１２は、互いに隣接して同
心円状に配置されている。なお、これらの構成部分１１
及び構成部分１２は、後述する様に、互いに弾性率が異
なる材料によって構成され、その研磨特性が互いに異な
っている。

【００１１】シリコンウエハ５の研磨の際、先ず、中心
側の構成部分１１を用いて、主研磨である一次ポリッシ
ングが行われ、次いで、外周側の構成部分１２を用い
て、仕上研磨である二次ポリッシングが行われ、シリコ
ンウエハ５の表面のマイクロスクラッチ等が除去され
る。その結果、超精密仕上げ表面が得られる。このた
め、中心側の構成部分１１には、比較的、弾性率が低い
材料を使用することによって、高い研磨レートを確保
し、一方、外周側の構成部分１２には、比較的、弾性率
が高い材料を使用することによって、仕上げ後の微細な
表面粗さを確保している。

【００１２】例えば、中心側の構成部分１１に一層また
は二層構造の発泡ポリウレタンを使用し、外周側の構成
部分１２に不織布を使用した研磨布は、この様な条件を
満足するものである。

【００１３】次に、図３及び図４を用いて、上記の様な
複合構造を備えた研磨布を用いてシリコンウエハの研磨
を行う手順について説明する。先ず、図３（ａ）に示す
様に、研磨ヘッド６の下面にシリコンウエハ５を保持し
て、研磨布１の中心側の領域（構成部分１１）を用いて
一次ポリッシングを行う。なお、図４中のシリコンウエ
ハ５ａは、このときの、研磨布１とシリコンウエハとの
相対的な位置関係を表している。

【００１４】次に、図３（ｂ）に示す様に、シリコンウ
エハ５を保持したまま研磨ヘッド６を研磨布１の径方向
へ移動し、研磨布１の外周側の領域（構成部分１２）を
用いて二次ポリッシングを行う。なお、図４中のシリコ
ンウエハ５ｂは、このときの、研磨布１とシリコンウエ
ハとの相対的な位置関係を表している。

【００１５】なお、必要に応じて、二次研磨の際に、一
次研磨の際とは異なる研磨剤を使用する。この場合、好
ましくは、研磨剤供給ノズル３をそれぞれ個別に設け
る。図５に、本発明に基づく研磨布の他の例を示す。

【００１６】この例では、研磨布１の表面は、同心円状
に配置された三つの領域から構成されている。中心側の
構成部分１６は円形で、構成部分１６の半径は、被加工
材であるシリコンウエハ５の直径に比べて小さい。中間
のリング状の構成部分１７の幅は、シリコンウエハ５の
直径に比べて小さい。構成部分１７の外側に、外周側の
リング状の構成部分１８が配置されている。

【００１７】この場合、中心側の構成部分１６及び中間
の構成部分１７が、一次ポリッシング（主研磨）に使用
され、外周側の構成部分１８が、二次ポリッシング（仕
上研磨）に使用される。このため、先の例と同様に、中
心側の構成部分１６には、比較的、弾性率が低い材料を
使用することによって、高い研磨レートを確保し、一
方、外周側の構成部分１８には、比較的、弾性率が高い
材料を使用することによって、仕上げ後の微細な表面粗
さを確保している。また、中間の構成部分１７には、中
心側の構成部分１６と比べて、僅かに弾性率が高い材料
が使用される。

【００１８】この様に、一次ポリッシングに使用される
領域を、互いに材質が異なる二つの部分から構成した理
由は、以下の通りである。即ち、被加工物の面内におけ
る相対速度は、一般的に、被加工物の外周部の方が被加
工物の中心部に比べて大きくなり易い。また、被加工物
の面内における相対速度が同一である場合でも、被加工
物の外周部と被加工物の中心部とを比較すると、被加工
物の中心部には研磨剤が入りにくく、結果的に、被加工
物の中心部の研磨レートが被加工物の外周部と比べて小
さくなる。この様な要因によって、研磨加工後の被加工
物の平面精度が損なわれる。このため、一次ポリッシン
グに使用される領域を、図５に示した例の様に、径方向
に分割して、外側の研磨レートを調整することによっ
て、被加工物の研磨量の面内均一性を改善することがで
きる。

【００１９】なお、同様な考え方に基づいて、研磨布の
表面を径方向に分割された３以上の同心円状の領域によ
って構成し、その全ての領域（またはその一部の領域）
の幅を被加工物の直径よりも小さくするとともに、各構
成部分の研磨性能を個別に設定することにより、被加工
物の中心部と外周部との研磨レートの差を縮小させて、
被加工物の研磨量の面内均一性の向上を図ることもでき
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明の平面研磨装置及び研磨布によれ
ば、一枚の研磨布の表面（加工面）を複数の同心円状の
領域に分割するとともに、これらの各領域の材質（例え
ば、弾性率）を互いに異なるものにすることにより、一
枚の研磨布内に、異なる研磨特性を備えた複数の領域を
形成することができる。これにより、同一の回転定盤の
上で同一の研磨布を使用して、主研磨及び仕上研磨を連
続的に行うことが可能になる。この結果、従来と比べ
て、平面研磨装置の構成が簡略化されるとともに、単位
時間当たりのウェハ処理枚数が増大する。

【００２１】また、一枚の研磨布内に、異なる研磨特性
を備えた複数の領域を配置することにより、被加工物の
中心部と外周部との間の研磨レートの差を縮小させて、
被加工物の研磨量の面内均一性の向上を図ることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく研磨布が使用されるＣＭＰ装置
の概略構成を示す図。

【図２】本発明に基づく研磨布の一例を示す図、（ａ）
は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ部の断面図を表す。

【図３】本発明に基づく研磨布を用いてシリコンウエハ
の研磨を行う方法を説明する図、（ａ）は一次ポリッシ
ングの際の状態、（ｂ）は二次ポリッシングの際の状態
を表す。

【図４】本発明に基づく研磨布を用いてシリコンウエハ
の研磨を行う際の研磨布とシリコンウエハの相対位置関
係について説明する図。

【図５】本発明に基づく研磨布の他の例を示す図。

【符号の説明】

１・・・研磨布、２・・・回転定盤、３・・・研磨剤供給ノズル、５・・・シリコンウエハ（被加工物）、６・・・研磨ヘッド、１１、１２、１６、１７、１８・・・構成部分。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の被加工物を研磨する際に回転定
盤の表面に貼り付けられて使用される研磨布であって、
その表面を、互いに材質が異なる複数の構成部分から構
成するとともに、これらの各構成部分を互いに隣接させ
て同心円状に配置したことを特徴とする研磨布。
【請求項２】前記複数の構成部分の各々の幅が、被加
工物の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記
載の研磨布。
【請求項３】中心側及び外周側の二つの構成部分から
構成され、外周側の構成部分の弾性率が、中心側の構成
部分の弾性率と比べて大きいことを特徴とする請求項２
に記載の研磨布。
【請求項４】前記外周側の構成部分は不織布からな
り、前記中心側の構成部分は一層または二層構造の発泡
ポリウレタンからなることを特徴とする請求項３に記載
の研磨布。
【請求項５】前記複数の構成部分の内の少なくとも一
部の構成部分の幅が、被加工物の直径よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項６】各構成部分の弾性率が、その内側に隣接
する構成部分の弾性率と比べて大きいことを特徴とする
請求項５に記載の研磨布。
【請求項７】表面に研磨布が貼り付けられた回転定
盤、及び回転定盤の上方に回転定盤に対向して配置され
平板状の被加工物を保持する研磨ヘッドを備え、被加工
物の表面を前記研磨布に対して押し付けて被加工物の研
磨を行う平面研磨装置において、前記研磨布の表面を、互いに材質が異なる複数の構成部
分から構成するとともに、これらの各構成部分を互いに
隣接させて同心円状に配置したことを特徴とする平面研
磨装置。
【請求項８】前記複数の構成部分の各々の幅が、被加
工物の直径よりも大きいことを特徴とする請求項７に記
載の平面研磨装置。
【請求項９】前記複数の構成部分の内の少なくとも一
部の構成部分の幅が、被加工物の直径よりも小さいこと
を特徴とする請求項７に記載の平面研磨装置。