JPH11262854A - 精密研磨装置および該精密研磨装置を用いた精密研磨方法 - Google Patents

精密研磨装置および該精密研磨装置を用いた精密研磨方法

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JPH11262854A
JPH11262854A JP37513698A JP37513698A JPH11262854A JP H11262854 A JPH11262854 A JP H11262854A JP 37513698 A JP37513698 A JP 37513698A JP 37513698 A JP37513698 A JP 37513698A JP H11262854 A JPH11262854 A JP H11262854A
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substrate
polishing
precision
tool
polishing tool
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JP37513698A
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Kazuo Takahashi
一雄 高橋
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Canon Inc
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  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デバイス形成工程等で発生する微小凹凸を高
精度で除去し、しかもドレッシングあるいはコンディシ
ョニング効率を向上できるようにする。 【解決手段】 基板ステーション２０は、回転駆動手段
６の回転軸６ａにイコライズ自在かつ一体に回転するよ
うに支持された回転テーブル７と、回転テーブル７を径
方向へ揺動させる揺動機構を有する。回転テーブル７
は、その上面に弾性部材９を介在して配設された上面に
ドレッサー８ａを有するガイドリング８および基板保持
面を覆うバッキング材１０を備えている。他方、研磨工
具ステーション２１は、研磨工具用回転駆動手段１３に
より回転される研磨工具１１と、研磨工具１１を基板ス
テーション２０に対して進退させる加圧機構１４と、一
端側が研磨パッド１２の下面に開口するとともに他端側
が研磨剤供給手段１５およびコンディショニング液供給
手段１６に選択的に接続される供給路を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、
ＩｎＰ等の半導体ウエハ、表面上に複数の島状の半導体
領域が形成された石英やガラス基板等（以下、「基板」
という。）の表面を高精度に研磨するための精密研磨装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの超微細化や多層配線化
が進み、特に半導体集積回路の製造工程において前記基
板の表面を高精度に平坦化することが要請されるように
なり、このような要請に応える平坦化技術として次に説
明するような精密研磨装置が提案されている。
【０００３】図６は本発明者がこれまでに行なった従来
の精密研磨装置の一例を示し、この精密研磨装置は、図
示下面の基板保持面にガイドリング１０７が付設された
基板保持手段１０３と、基板保持手段１０３の図示下方
に配設された研磨パッド１０２を有する研磨工具１０１
と、研磨パッド１０２上に研磨剤１０５を供給するため
の研磨剤供給ノズル１０４と、研磨パッド１０２をドレ
ッシングあるいはコンディショニングするためのブラシ
１０６を備え、研磨パッド１０２上に基板保持手段１０
３のガイドリング１０７内に保持された基板Ｗ0 を所定
の加工圧を与えた状態で当接させ、研磨剤１０５を供給
しつつ研磨工具１０１および基板保持手段１０３を回転
させて基板Ｗ0 の表面を研磨するように構成されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記技術は、基板保持
手段１０３に付設されたガイドリング１０７の内径面に
基板Ｗ0 を嵌合して保持させることで、基板Ｗ0 の位置
ずれや外周辺部の研磨レートが内側の研磨レートより大
きくなるいわゆる縁だれの発生をある程度防止すること
ができる。しかしその反面、ガイドリング１０７が研磨
パッド１０２上に供給された研磨剤１０５の基板Ｗ0 の
表面への流入を妨げ、基板Ｗ0 の表面における研磨剤１
０５の分布が不均一になり、均一に研磨することができ
なくなるという問題点がある。
【０００５】また、ブラシ１０６が研磨パッド１０２上
における基板Ｗ0 の当接部位から離間した部位に当接さ
れているため、ドレッシングあるいはコンディショニン
グの効果が半減するばかりでなく、精密研磨装置が大型
化するという問題点がある。
【０００６】本発明は上記技術の有する問題点に鑑みて
なされたものであって、デバイス形成工程等で発生する
微小凹凸を高精度で除去することができ、しかもドレッ
シングあるいはコンディショニング効果を向上させるこ
とができる精密研磨装置および該精密研磨装置を用いた
精密研磨方法を実現することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の精密研磨装置は、基板をその被研磨面を
上向きにして保持できる基板ステーションと、前記基板
ステーションの上方部位に配設された研磨工具ステーシ
ョンを有する精密研磨装置において、前記基板ステーシ
ョンは、回転テーブルと、前記回転テーブルの上面に配
設された弾性部材により常時前記基板と同一面になるよ
うに付勢されたガイドリングおよび前記ガイドリングの
上面の少なくとも１部に同心環状に設けられたドレッサ
ーを備えており、他方、前記研磨工具ステーションは、
研磨工具用回転駆動手段によって回転される前記基板の
口径よりも大きな口径の研磨面を有する研磨工具と、前
記研磨工具用回転駆動手段と一体に前記研磨工具を前記
基板ステーションに対して進退させるための加圧機構
と、一端側が前記研磨工具の前記研磨面に開口するとと
もに他端側が液体供給手段に接続される供給路を備えて
いることを特徴とするものである。
【０００８】また、ドレッサーが、ガイドリングの上面
に付着された硬質の微粒子であるものとしたり、ドレッ
サーが、ガイドリングの上面に植毛された硬質のブラシ
毛であるものとする。
【０００９】また、回転テーブルが、回転駆動手段の回
転軸にイコライズ自在かつ一体に回転するように支持さ
れたものとしたり、回転駆動手段と一体に回転テーブル
を径方向へ揺動させるための揺動機構を備えたものとす
る。
【００１０】さらに、液体供給手段は、研磨剤供給手段
およびコンディショニング液供給手段とに分かれている
ものとする。
【００１１】本発明の精密研磨方法は、請求項１記載の
精密研磨装置を用い、回転テーブルのガイドリングの内
径面に嵌合して保持させた基板を前記回転テーブルと一
体に回転および径方向へ揺動させるとともに、研磨工具
をその研磨面を前記基板の被研磨面に所定の加工圧を与
えて当接させた状態で回転させ、同時に前記基板の前記
被研磨面と前記研磨工具の前記研磨面との間に供給路を
介して研磨剤を供給しつつ研磨を行なう研磨工程と、前
記研磨工程中に所定の周期で前記研磨剤に替えてコンデ
ィショニング液を前記供給路より前記基板の前記被研磨
面と前記研磨工具の前記研磨面との間に供給してドレッ
シングあるいはコンディショニングを行なうドレッシン
グあるいはコンディショニング工程を備えたことを特徴
とするものである。
【００１２】本発明の精密研磨装置は、基板をその被研
磨面を上向きにして保持できる基板ステーションと、前
記基板ステーションの上方部位に配設された研磨工具ス
テーションを有する精密研磨装置において、前記基板ス
テーションは、回転テーブルと、前記回転テーブルの上
面に配設された弾性部材により常時前記基板と同一面に
なるように付勢されたガイドリングおよび前記ガイドリ
ングの外側に同心状に配設された上下動駆動手段により
上下動される外側リングと、前記外側リングの上面に同
心環状に設けられたドレッサーを備えており、他方、前
記研磨工具ステーションは、研磨工具用回転駆動手段に
よって回転される前記基板の口径よりも大きな口径の研
磨面を有する研磨工具と、前記研磨工具用回転駆動手段
と一体に前記研磨工具を前記基板ステーションに対して
進退させるための加圧機構と、一端側が前記研磨工具の
前記研磨面に開口するとともに他端側が液体供給手段に
接続される供給路を備えていることを特徴とするもので
ある。
【００１３】また、ドレッサーが、外側リングの上面に
付着された硬質の微粒子であるものとしたり、ドレッサ
ーが、外側リングの上面に植毛された硬質のブラシ毛で
あるものとする。
【００１４】さらに、回転テーブルが、回転駆動手段の
回転軸にイコライズ自在かつ一体に回転するように支持
されたものとしたり、回転駆動手段と一体に回転テーブ
ルを径方向へ揺動させるための揺動機構を備えたものと
する。
【００１５】加えて、液体供給手段は、研磨剤供給手段
およびコンディショニング液供給手段とに分かれている
ものとする。
【００１６】本発明の精密研磨方法は、請求項１２記載
の精密研磨装置を用い、回転テーブルのガイドリングの
内径面に嵌合して保持させた基板を前記回転テーブルと
一体に回転および径方向へ揺動させるとともに、研磨工
具をその研磨面を前記基板の被研磨面に所定の加工圧を
与えて当接させた状態で回転させ、同時に前記基板の前
記被研磨面と前記研磨工具の前記研磨面との間に供給路
を介して研磨剤を供給しつつ研磨を行なう研磨工程と、
前記研磨工程中に所定の周期で外側リングを上昇させて
そのドレッサーの上面を前記基板の被研磨面と同一面以
上の高さに突出させるとともに前記研磨剤に替えてコン
ディショニング液を前記供給路より前記基板の前記被研
磨面と前記研磨工具の前記研磨面との間に供給してドレ
ッシングあるいはコンディショニングするドレッシング
あるいはコンディショニング工程を備えたことを特徴と
するものである。
【００１７】また本発明は、研磨工具と、基板保持手段
とを有し、前記基板保持手段に保持された基板を前記研
磨工具が研磨する精密研磨装置において、前記基板保持
手段の外周に設けられた外周凹部と、前記外周凹部に設
けられた脱着可能な弾性部材と、前記外周凹部に設けら
れ、且つ前記弾性部材の上下運動に連動して上下運動
し、且つ研磨時に前記基板と面一になるドレッサーとを
有することを特徴とする精密研磨装置を提供する。
【００１８】本発明は、基板保持手段に保持された基板
に研磨工具を当接させることで前記基板を研磨する精密
研磨方法において、前記基板保持手段の外周凹部に設け
られた弾性部材の上下運動に連動して上下運動できるド
レッサーが、前記基板の研磨時に前記基板の外周におい
て前記基板と面一となることを特徴とする精密研磨方法
を提供する。
【００１９】さらに本発明は、研磨工具と、基板保持手
段とを有し、前記基板保持手段に保持された基板を前記
研磨工具が研磨する精密研磨装置において、前記基板保
持手段の外周に設けられた外周凹部と、前記外周凹部に
設けられた上下動駆動手段と、前記外周凹部に設けら
れ、且つ前記上下動駆動手段の上下運動に連動して上下
運動し、且つ研磨時に前記基板と面一になるドレッサー
とを有することを特徴とする精密研磨装置を提供する。
【００２０】本発明は、基板保持手段に保持された基板
に研磨工具を当接させることで前記基板を研磨する精密
研磨方法において、前記基板保持手段の外周凹部に設け
られた上下動駆動手段の上下運動に連動して上下運動で
きるドレッサーが、前記基板の研磨時に前記基板の外周
において前記基板と面一となることを特徴とする精密研
磨方法を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は第１
の実施の形態による精密研磨装置を示し、（ａ）は精密
研磨装置全体の模式側面図、（ｂ）は基板保持機構の模
式断面図である。図２は図１の精密研磨装置の一部を側
方から示す説明図である。
【００２２】この精密研磨装置は、基板Ｗを保持する基
板保持手段を有した基板ステーション２０と、基板ステ
ーション２０の図示上方に対向して配設された後述する
研磨工具ステーション２１を備えている。
【００２３】基板ステーション２０は、電動機等からな
る回転駆動手段６の回転軸６ａにイコライズ自在かつ一
体に回転するように支持された後述する回転テーブル７
と、回転駆動手段６と一体に回転テーブル７を径方向へ
揺動させるための揺動機構である、基台１上に一体的に
設けられたガイドテーブル３にスライド自在に案内され
たスライダ５およびスライダ５を直線移動させるための
流体圧シリンダ等からなる直線駆動手段４を備えてい
る。
【００２４】基板保持手段である回転テーブル７は、外
周凹部８０を有しており、その図示上面に配設された弾
性部材９により常時基板Ｗと同一面になるように付勢さ
れた硬質のガイドリング８およびガイドリング８の内径
面で囲まれた基板保持面を覆う弾力性を有するポリウレ
タン、ポリエーテル等の高分子材料からなるバッキング
材１０を備え、ガイドリング８の上面（表面）には、そ
の全面に付着されたダイヤモンド砥粒等からなる硬質の
微粒子あるいはその全面に植毛されたポリアミド等の合
成樹脂、あるいはスチール、銅などの金属等の硬質のブ
ラシ毛等からなるドレッサー８ａが設けられている。な
お、弾性部材９は、外周凹部８０に脱着可能に設けても
よい。
【００２５】前記微粒子あるいはブラシは、その硬度か
ら材質を適宜選択されればよいが、例えば研磨対象物の
材質と同じものを用いることがドレッシング能力向上の
ためにより好ましい。あるいは、ドレッシングによって
除去したい異物、例えば研磨剤に含まれる微粒子と同じ
材質であってもよく、アルミニウムや酸化シリコン等を
例として挙げることができる。
【００２６】研磨工具ステーション２１は、基台１に立
設された支持部材２の基板ステーション２０の上方部位
へ張り出したヨーク２ａに支持された流体圧シリンダ等
からなる加圧機構１４と、加圧機構１４によって基板ス
テーション２０に対して進退される電動機等からなる研
磨工具用回転駆動手段１３と、研磨工具用回転駆動手段
１３の回転軸１３ａの図示下端部に一体的に設けられた
研磨工具１１と、一端側が研磨工具１１の研磨面である
研磨パッド１２の図示下面に開口するとともに、他端側
が液体供給手段に接続される供給路１７を備えている。
研磨パッド１２の研磨面には溝が設けられている。本実
施の形態においては、液体供給手段は、研磨剤供給手段
１５およびコンディショニング液供給手段１６に分かれ
ており、供給路１７の他端側が切換弁１７ａを介して研
磨剤供給手段１５の供給管路１５ａおよびコンディショ
ニング液供給手段１６の供給管路１６ａに選択的に接続
できるように構成されている。
【００２７】なお、研磨工具１１は、その研磨面である
研磨パッド１２の口径が基板Ｗの口径よりも大きいもの
を用い、好ましくは基板Ｗの口径と略同径ないし２倍未
満である。
【００２８】次に、本発明に係る精密研磨方法につい
て、上述した図１および図２に示した精密研磨装置を用
いた場合を例に挙げて説明する。
【００２９】（１） 研磨工具１１を加圧機構１４によ
って図示上方へ引き上げて回転テーブル７から離間させ
ておき、回転テーブル７のガイドリング８の内径面に基
板Ｗを嵌合してその裏面をバッキング材１０に当接させ
て回転テーブル７と一体に回転するように保持させる。
ついで、直線駆動手段４によりスライダ５をスライドさ
せて回転テーブル７に保持された基板Ｗの全面が研磨工
具１１の研磨パッド１２に当接される位置に位置決めす
る。
【００３０】（２） 上記（１）ののち、研磨剤供給手
段１５の供給管路１５ａと供給路１７とを切換弁１７ａ
によって連通させて研磨剤を供給路１７へ圧送し、研磨
工具１１を研磨工具用回転駆動手段１３により所定の回
転速度で自転させるとともに、加圧機構１４によって研
磨工具用回転駆動手段１３とともに研磨工具１１を基板
Ｗに向けて直線移動させて所定の加工圧を与えた状態で
研磨パッド１２を基板Ｗの被研磨面（表面）に押し当て
る。そして研磨剤を供給路１７を介して基板Ｗと研磨パ
ッド１２の間に供給しつつ、回転駆動手段６および直線
駆動手段４により回転テーブル７に保持された基板Ｗを
所定の回転速度で回転させると同時に所定のストローク
で径方向へ揺動させて研磨を行なう。このとき研磨工具
１１と回転テーブル７の各回転数は数十ｒｐｍから数百
ｒｐｍの範囲で同回転数分あるいは数ｒｐｍ程度異なら
せることが好ましく、その結果研磨パッドの溝形状が基
板に転写されることを防ぐことができる。
【００３１】（３） 上記（１）および（２）の手順に
従った研磨工程中に、所定の周期で切換弁１７ａを切り
換えてコンディショニング液供給手段１６の供給管路１
６ａを研磨工具１１の供給路１７に連通させて、研磨剤
に替えてコンディショニング液を基板Ｗと研磨パッド１
２の間に供給してドレッシングあるいはコンディショニ
ングを行なう。
【００３２】なお、コンディショニング液としては、水
酸化カリウム（ＫＯＨ）や純水等を用いることができ
る。あるいは研磨剤をコンディショニング液として用い
てもよい。また、研磨剤に替えてコンディショニング液
を供給する周期や時間は、適切な研磨レートが維持でき
る範囲で決めればよい。
【００３３】上記実施の形態において、研磨工具１１の
研磨パッド１２が所定の加工圧を与えた状態で基板Ｗに
押し当てられると、基板Ｗに存在するうねりやそりに対
応して基板Ｗを保持する回転テーブル７がイコライズす
るとともにバッキング材１０が変形するため、基板Ｗに
存在するうねりやそりに影響されずに基板Ｗに存在する
ミクロンオーダーの微小凹凸を除去することができ、一
方ガイドリング８は、回転テーブル７との間に介在され
た弾性部材９が伸縮して連動するのでガイドリング８の
ドレッサー８ａの表面が変形せぬまま前記基板Ｗの表面
と同一面になり、上述した縁だれの発生が防止される。
【００３４】また、基板Ｗと研磨パッド１２の間に研磨
工具１１に設けられた供給路１７より研磨液が供給され
るため、基板Ｗと研磨パッド１２の間に研磨剤が均一に
分布し、均一な研磨が可能になる。
【００３５】さらに、研磨加工中にガイドリング８に設
けられたドレッサー８ａにより、研磨パッド１２がドレ
ッシングあるいはコンディショニングされて研磨能力が
回復するため、経時変化によって生じる研磨パッドの研
磨能力の劣化が防止される。
【００３６】その結果、基板Ｗの被研磨面を高精度かつ
効率的に平坦化することができる。
【００３７】本発明は、次に説明する各変形例による回
転テーブルを用いても、上述した一実施の形態による精
密研磨装置と同様の効果を奏することができる。
【００３８】図３は一変形例による回転テーブルの模式
断面図であり、この回転テーブル２７は、その図示上面
に弾性部材２９により常時基板Ｗと同一面になるように
付勢された状態で配設されたガイドリング２８およびガ
イドリング２８の内径面で囲まれた基板保持面を覆う弾
力性を有するバッキング材３０を備え、ガイドリング２
８の図示上面の外周寄りの部位には同心環状に固着され
た硬質の微粒子あるいは同心環状に植毛された硬質のブ
ラシ毛等からなるドレッサー２８ａが設けられている。
本変形例によりドレッシングによって発生した研磨くず
等が基板Ｗが保持される回転テーブルの中心へ侵入する
ことを防ぐことができるし、前記研磨くず等の不要物を
回転テーブルから容易に排出できる。
【００３９】図４は他の変形例による回転テーブルの模
式断面図であり、この回転テーブル４７は、その図示上
面に弾性部材４９により常時基板Ｗと同一面になるよう
に付勢された状態で配設されたガイドリング４８および
ガイドリング４８を同心状に囲むリング体５２と、ガイ
ドリング４８の内径面で囲まれた部分を覆う弾力性を有
するバッキング材５０を備え、リング体５２の図示上面
には同心環状に付着されたダイヤモンド砥粒等の硬質の
微粒子あるいは植毛された硬質のブラシ毛からなるドレ
ッサー５２ａが設けられている。
【００４０】本発明において、バッキング材は、必ずし
も配設しなくてもよいが、バッキング材を配設すると、
前記基板自体に存在するうねりやデバイス形成工程にお
ける加熱処理等によって発生するそりを無くし、基板を
平坦に保持することができる。その結果、デバイス形成
工程等において発生する微小凹凸を高精度で除去するこ
とができる。
【００４１】本発明により研磨できる基板としては、Ｓ
ｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰ等の半導体
からなるウエハ、絶縁性表面上に半導体の層を有するＳ
ＯＩウエハや絶縁性基板があり、抵抗、コンデンサ、ダ
イオード、トランジスタ等の機能素子を作製する前であ
っても、作製中のものであっても作製後のものであって
もよい。
【００４２】従って、被研磨体である基板の外表面すな
わち被研磨面は、半導体表面であったり、絶縁性表面で
あったり、金属等の導電性表面であったり、これら３つ
のうちの少なくとも２つが混在する面であり得る。とり
わけ本発明は、１つの基板上においてほぼ同じ厚さの膜
が必要となる多層配線の絶縁膜および／または導電体膜
の研磨に好適である。また、ディスプレイ用の四角形の
基板等を被研磨体として用いてもよい。
【００４３】本発明の研磨工具の研磨面としては、不織
布、発泡ポリウレタン等のパッドの表面を利用すること
が望ましい。
【００４４】そして、本発明に使用される研磨スラリー
（研磨剤溶液）としては、微粒子を含む液体が用いら
れ、具体的には、微粒子としては酸化シリコン（ＳｉＯ
2 等）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 等）、酸化マン
ガン（ＭｎＯ2 、Ｍｎ2 Ｏ3 、Ｍｎ3 Ｏ4 等）、酸化セ
リウム（ＣｅＯ、ＣｅＯ2 等）、酸化イットリウム（Ｙ
2 Ｏ3 等）、酸化モリブデン（ＭｏＯ2 等）、酸化カル
シウム（ＣａＯ2 等）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ
等）、酸化錫（ＳｎＯ2 等）等が挙げられ、液体として
は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）、過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）等が挙げられ
る。微粒子の粒径は８ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、例え
ば、ＫＯＨのｐＨを変化させることで粒子の凝集の度合
いを制御できる。そして、この凝集の度合いにより研磨
量を変えることができる。
【００４５】これらの研磨スラリーは、研磨表面に応じ
て適宜選択されて使用され、半導体表面の研磨において
は、シリカ分散水酸化ナトリウム溶液が用いられ、絶縁
膜の研磨の際にはシリカ分散水酸化カリウム溶液が好ま
しく、また、タングステン等の金属膜の研磨の際には酸
化アルミニウムや酸化マンガン分散の過酸化水素水が好
ましい。
【００４６】（第２の実施の形態）本実施の形態は、第
１の実施の形態で説明した弾性部材のかわりに、弾性部
材と回転テーブルとの間に上下動駆動手段を有すること
を特徴とする。それ以外は第１の実施の形態と同じであ
る。図５に示すように、回転テーブル７は、その図示上
面に配設された弾性部材９により常時基板Ｗと同一面に
なるように付勢されたガイドリング８、ガイドリング８
の内径面で囲まれた基板保持面を覆う弾力性を有するバ
ッキング材１０およびガイドリング８の外周をとり囲む
ように同心状に配設された後述する上下動自在な外側リ
ング６０を備えている。外側リング６０は、その上面に
同心環状に付着されたダイヤモンド砥粒等からなる硬質
の微粒子あるいはその上面に同心環状に植毛されたポリ
アミド等の合成樹脂、あるいはスチール、銅などの金属
等の硬質のブラシ毛等からなるドレッサー８ａが設けら
れているとともに、その裏面と回転テーブル７との間に
周方向に沿って互いに間隔をおいて配設された複数の流
体圧シリンダあるいはピエゾ素子等からなる上下動駆動
手段７０によって上下動させることにより、そのドレッ
サー８ａの表面がガイドリング８の表面より図示上方へ
突出する位置と図示下方へ引き込まれた位置との間で上
下方向の高さを変化させ得るように構成されている。上
下動駆動手段７０はパソコン等の制御手段１００によ
り、その上下動を研磨前のみならず研磨中にも変化させ
ることができる。
【００４７】次に、本実施の形態に係る精密研磨方法に
ついて、例に挙げて説明する。
【００４８】（１） 研磨工具１１を加圧機構１４によ
って図示上方へ引き上げて回転テーブル７から離間させ
ておき、回転テーブル７のガイドリング８の内径面に基
板Ｗを嵌合してその裏面をバッキング材１０に当接させ
ることで回転テーブル７と一体に回転するように保持さ
せる。ついで、直線駆動手段４によりスライダ５をスラ
イドさせて回転テーブル７に保持された基板Ｗの全面が
研磨工具１１の研磨パッド１２に当接される位置に位置
決めする。
【００４９】（２） 上記（１）ののち、研磨剤供給手
段１５の供給管路１５ａと供給路１７とを切換弁１７ａ
によって連通させて研磨剤を供給路１７へ圧送し、研磨
工具１１を研磨工具用回転駆動手段１３により所定の回
転速度で回転させるととともに、加圧機構１４によって
研磨工具用回転駆動手段１３とともに研磨工具１１を基
板Ｗに向けて直線移動させて所定の加工圧を与えた状態
で研磨パッド１２を基板Ｗの被研磨面（表面）に押し当
てる。そして研磨剤を供給路１７を介して基板Ｗと研磨
パッド１２の間に供給しつつ、回転駆動手段６および直
線駆動手段４により回転テーブル７に保持された基板Ｗ
を所定の回転速度で回転させると同時に所定のストロー
クで径方向へ揺動させ、研磨を行なう。
【００５０】（３） 上記（１）および（２）の手順に
従った研磨工程中に、所定の周期で上下動駆動手段７０
により外側リング６０を上昇させてそのドレッサー８ａ
の表面を基板Ｗの表面よりも上方へ突出させ、これと同
時に切換弁１７ａを切り換えてコンディショニング液供
給手段１６の供給管路１６ａを供給路１７に連通させて
研磨剤に替えてコンディショニング液を供給路１７へ圧
送することで、研磨剤に替えてコンディショニング液を
基板Ｗと研磨パッド１２の間に供給してドレッシングあ
るいはコンディショニングを行なう。
【００５１】本実施の形態により、研磨加工中に上述し
た如く所定の周期で外側リング６０を上昇させると同時
に、研磨剤に替えてコンディショニング液を基板Ｗと研
磨パッド１２の間に供給してドレッシングあるいはコン
ディショニングを行なうことで、時系列的な研磨パッド
の研磨能力の劣化が防止され、効率的な研磨を行なうこ
とができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【００５３】ドレッシングあるいはコンディショニング
効果を大幅に向上することができるとともに、精密研磨
装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る精密研磨装置の第１の実施の形態
を示し、（ａ）は精密研磨装置全体の模式側面図、
（ｂ）は回転テーブルの模式断面図である。
【図２】図１に示す精密研磨装置の一部を側方から示す
説明図である。
【図３】第１の実施の形態に係る精密研磨装置における
回転テーブルの一変形例の模式断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る精密研磨装置における
回転テーブルの他の変形例の模式断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る精密研磨装置全体の模
式的側面図である。
【図６】本発明者がこれまで行なった精密研磨装置の一
例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 基台 ２ 支持部材 ３ ガイドテーブル ４ 直線駆動手段 ５ スライダ ６ 回転駆動手段 ６ａ，１３ａ， 回転軸 ７，２７，４７ 回転テーブル ８，２８，４８ ガイドリング ８ａ，２８ａ，５２ａ ドレッサー ９，２９，４９ 弾性部材 １０，３０，５０ バッキング材 １１ 研磨工具 １２ 研磨パッド １３ 研磨工具用回転駆動手段 １４ 加圧機構 １５ 研磨剤供給手段 １６ コンディショニング液供給手段 １７ 供給路 ２０ 基板ステーション ２１ 研磨工具ステーション ５２ リング体 ６０ 外側リング ７０ 上下動駆動手段 ８０ 外周凹部 １００ 制御手段

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板をその被研磨面を上向きにして保持
    できる基板ステーションと、前記基板ステーションの上
    方部位に配設された研磨工具ステーションを有する精密
    研磨装置において、 前記基板ステーションは、回転テーブルと、前記回転テ
    ーブルの上面に配設された弾性部材により常時前記基板
    と同一面になるように付勢されたガイドリングおよび前
    記ガイドリングの上面の少なくとも１部に同心環状に設
    けられたドレッサーを備えており、 他方、前記研磨工具ステーションは、研磨工具用回転駆
    動手段によって回転される前記基板の口径よりも大きな
    口径の研磨面を有する研磨工具と、前記研磨工具用回転
    駆動手段と一体に前記研磨工具を前記基板ステーション
    に対して進退させるための加圧機構と、一端側が前記研
    磨工具の前記研磨面に開口するとともに他端側が液体供
    給手段に接続される供給路を備えていることを特徴とす
    る精密研磨装置。
  2. 【請求項２】 ドレッサーが、ガイドリングの上面に付
    着された硬質の微粒子であることを特徴とする請求項１
    記載の精密研磨装置。
  3. 【請求項３】 ドレッサーが、ガイドリングの上面に植
    毛された硬質のブラシ毛であることを特徴とする請求項
    １記載の精密研磨装置。
  4. 【請求項４】 回転テーブルが、回転駆動手段の回転軸
    にイコライズ自在かつ一体に回転するように支持されて
    いることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記
    載の精密研磨装置。
  5. 【請求項５】 回転駆動手段と一体に回転テーブルを径
    方向へ揺動させるための揺動機構を備えたことを特徴と
    する請求項４記載の精密研磨装置。
  6. 【請求項６】 液体供給手段は、研磨剤供給手段および
    コンディショニング液供給手段とに分かれていることを
    特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の精密研
    磨装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の精密研磨装置を用い、回
    転テーブルのガイドリングの内径面に嵌合して保持させ
    た基板を前記回転テーブルと一体に回転および径方向へ
    揺動させるとともに、研磨工具をその研磨面を前記基板
    の被研磨面に所定の加工圧を与えて当接させた状態で回
    転させ、同時に前記基板の前記被研磨面と前記研磨工具
    の前記研磨面との間に供給路を介して研磨剤を供給しつ
    つ研磨を行なう研磨工程と、前記研磨工程中に所定の周
    期で前記研磨剤に替えてコンディショニング液を前記供
    給路より前記基板の前記被研磨面と前記研磨工具の前記
    研磨面との間に供給してドレッシングあるいはコンディ
    ショニングを行なうドレッシングあるいはコンディショ
    ニング工程を備えたことを特徴とする精密研磨方法。
  8. 【請求項８】 基板が、機能素子の形成中または形成後
    の基板であることを特徴とする請求項７記載の精密研磨
    方法。
  9. 【請求項９】 基板が、半導体であることを特徴とする
    請求項７記載の精密研磨方法。
  10. 【請求項１０】 基板が、絶縁性基板上に半導体膜を形
    成したものであることを特徴とする請求項７記載の精密
    研磨方法。
  11. 【請求項１１】 基板が、表面に絶縁膜および／または
    金属膜が形成された基板であることを特徴とする請求項
    ７記載の精密研磨方法。
  12. 【請求項１２】 基板をその被研磨面を上向きにして保
    持できる基板ステーションと、前記基板ステーションの
    上方部位に配設された研磨工具ステーションを有する精
    密研磨装置において、 前記基板ステーションは、回転テーブルと、前記回転テ
    ーブルの上面に配設された弾性部材により常時前記基板
    と同一面になるように付勢されたガイドリングおよび前
    記ガイドリングの外側に同心状に配設された上下動駆動
    手段により上下動される外側リングと、前記外側リング
    の上面に同心環状に設けられたドレッサーを備えてお
    り、 他方、前記研磨工具ステーションは、研磨工具用回転駆
    動手段によって回転される前記基板の口径よりも大きな
    口径の研磨面を有する研磨工具と、前記研磨工具用回転
    駆動手段と一体に前記研磨工具を前記基板ステーション
    に対して進退させるための加圧機構と、一端側が前記研
    磨工具の前記研磨面に開口するとともに他端側が液体供
    給手段に接続される供給路を備えていることを特徴とす
    る精密研磨装置。
  13. 【請求項１３】 ドレッサーが、外側リングの上面に付
    着された硬質の微粒子であることを特徴とする請求項１
    ２記載の精密研磨装置。
  14. 【請求項１４】 ドレッサーが、外側リングの上面に植
    毛された硬質のブラシ毛であることを特徴とする請求項
    １２記載の精密研磨装置。
  15. 【請求項１５】 回転テーブルが、回転駆動手段の回転
    軸にイコライズ自在かつ一体に回転するように支持され
    ていることを特徴とする請求項１２ないし１４いずれか
    １項記載の精密研磨装置。
  16. 【請求項１６】 回転駆動手段と一体に回転テーブルを
    径方向へ揺動させるための揺動機構を備えたことを特徴
    とする請求項１５記載の精密研磨装置。
  17. 【請求項１７】 液体供給手段は、研磨剤供給手段およ
    びコンディショニング液供給手段とに分かれていること
    を特徴とする請求項１２ないし１６いずれか１項記載の
    精密研磨装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１２記載の精密研磨装置を用
    い、回転テーブルのガイドリングの内径面に嵌合して保
    持させた基板を前記回転テーブルと一体に回転および径
    方向へ揺動させるとともに、研磨工具をその研磨面を前
    記基板の被研磨面に所定の加工圧を与えて当接させた状
    態で回転させ、同時に前記基板の前記被研磨面と前記研
    磨工具の前記研磨面との間に供給路を介して研磨剤を供
    給しつつ研磨を行なう研磨工程と、前記研磨工程中に所
    定の周期で外側リングを上昇させてそのドレッサーの上
    面を前記基板の被研磨面と同一面以上の高さに突出させ
    るとともに前記研磨剤に替えてコンディショニング液を
    前記供給路より前記基板の前記被研磨面と前記研磨工具
    の前記研磨面との間に供給してドレッシングあるいはコ
    ンディショニングするドレッシングあるいはコンディシ
    ョニング工程を備えたことを特徴とする精密研磨方法。
  19. 【請求項１９】 基板が、機能素子の形成中または形成
    後の基板であることを特徴とする請求項１８記載の精密
    研磨方法。
  20. 【請求項２０】 基板が、半導体であることを特徴とす
    る請求項１８記載の精密研磨方法。
  21. 【請求項２１】 基板が、絶縁性基板上に半導体膜を形
    成したものであることを特徴とする請求項１８記載の精
    密研磨方法。
  22. 【請求項２２】 基板が、表面に絶縁膜および／または
    金属膜が形成された基板であることを特徴とする請求項
    １８記載の精密研磨方法。
  23. 【請求項２３】 研磨工具と、基板保持手段とを有し、
    前記基板保持手段に保持された基板を前記研磨工具が研
    磨する精密研磨装置において、 前記基板保持手段の外周に設けられた外周凹部と、 前記外周凹部に設けられた脱着可能な弾性部材と、 前記外周凹部に設けられ、且つ前記弾性部材の上下運動
    に連動して上下運動し、且つ研磨時に前記基板と面一に
    なるドレッサーとを有することを特徴とする精密研磨装
    置。
  24. 【請求項２４】 基板保持手段に保持された基板に研磨
    工具を当接させることで前記基板を研磨する精密研磨方
    法において、 前記基板保持手段の外周凹部に設けられた弾性部材の上
    下運動に連動して上下運動できるドレッサーが、前記基
    板の研磨時に前記基板の外周において前記基板と面一と
    なることを特徴とする精密研磨方法。
  25. 【請求項２５】 研磨工具と、基板保持手段とを有し、
    前記基板保持手段に保持された基板を前記研磨工具が研
    磨する精密研磨装置において、 前記基板保持手段の外周に設けられた外周凹部と、 前記外周凹部に設けられた上下動駆動手段と、 前記外周凹部に設けられ、且つ前記上下動駆動手段の上
    下運動に連動して上下運動し、且つ研磨時に前記基板と
    面一になるドレッサーとを有することを特徴とする精密
    研磨装置。
  26. 【請求項２６】 基板保持手段に保持された基板に研磨
    工具を当接させることで前記基板を研磨する精密研磨方
    法において、 前記基板保持手段の外周凹部に設けられた上下動駆動手
    段の上下運動に連動して上下運動できるドレッサーが、
    前記基板の研磨時に前記基板の外周において前記基板と
    面一となることを特徴とする精密研磨方法。
JP37513698A 1997-12-15 1998-12-11 精密研磨装置および該精密研磨装置を用いた精密研磨方法 Pending JPH11262854A (ja)

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