JP2000317835A

JP2000317835A - 半導体の平坦化加工方法および装置

Info

Publication number: JP2000317835A
Application number: JP11126734A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kashima; 秀夫鹿島; Kunio Harada; 邦男原田; Masabumi Kanetomo; 正文金友; Akihiro Furukawa; 明広古川; Souichi Katagiri; 創一片桐; Shigeo Moriyama; 茂夫森山; Takayasu Furukawa; 貴康古川; Shigeo Otsuki; 繁夫大月
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-11-21
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP3808236B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高い平坦化能力を継続して発揮できる、安価で
メンテナンス性に優れた研磨加工方法および装置を提供
する。【解決手段】砥石２９の回転中心近傍から最外周縁近傍
まで揺動運動するアーム８に、ドレッシング工具１２と
ブラッシング工具１９を各々独立に回転および砥石２９
面に対して鉛直方向に上下動させる構成とし、ドレッシ
ング工程およびブラシドレッシング工程を同時にまたは
選択的に独立して実施可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の製
造過程などで用いられる研磨加工方法および装置に係
り、特に継続して高精度な研磨加工を実現する加工方法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの微細化、高集積化に伴
い、配線層および絶縁層を積み重ねた配線の多層化が必
要とされている。この場合、半導体ウェハの表面に凹凸
が生じることは避けられず、回路パターンを露光転写す
る際、焦点深度の浅い光学系では焦点を合せられず、解
像不良となる。この解決手段として、配線工程終了後に
絶縁膜を形成させ、この絶縁膜を平坦に研磨加工するこ
とで、前述した露光不良を避ける平坦化加工がなされ
る。以上の背景から、半導体デバイスの製造プロセスの
一つとして、半導体ウェハの精密な平坦化加工技術の開
発が急がれている。

【０００３】従来の平坦化加工手段として、化学機械研
磨加工法（ＣＭＰ）がある。ＣＭＰでは、例えば薄いシ
ート状にした発泡ウレタン樹脂の研磨パッドを定盤上に
貼り付けて回転させ、上記研磨パッド上に研磨スラリと
呼ばれる研磨液を供給した状態で、弾性のあるスポンジ
層を介してウェハホルダに保持した半導体ウェハを、上
記研磨パッドに押圧させることによって、上記半導体ウ
ェハ上の絶縁膜を平坦に加工する。この方法は遊離砥粒
加工方法とも呼ばれる。

【０００４】しかしながらＣＭＰ加工法は、平坦化能力
がパターン寸法に依存する、消耗品コストが高い、研磨
パッドが短寿命であるなど、様々な開発課題があること
が指摘されている。

【０００５】このようなＣＭＰ加工法の問題点を解消す
る技術として、砥石を用いた固定砥粒研磨加工方法によ
る平坦化加工の概念がＷ０９７１０６１３に開示されて
いる。砥石を用いた平坦化加工は、ＣＭＰにおける研磨
パッドの代わりに酸化セリウム等からなる砥粒を含む砥
石を用いることを特徴としており、パターン寸法に依存
せず安定した平坦化が可能であるほかに、高価な研磨ス
ラリを使用せずに加工できることなどから、ＣＭＰと比
較して低コストである、平坦化能力に優れる、などの効
果が期待できる。

【０００６】特願平１０−２２６８７２にはこの優れた
平坦化能力を維持するために、砥石表面のドレッシング
（目立て）およびブラッシングまたはブラッシングの代
わりに超音波を用いた表面処理手段が有効であることが
記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は砥石を
用いた固定砥粒研磨加工手段において、高い平坦化能力
を継続して発揮すべく、ドレッシングおよびブラッシン
グ工程を単一の機械で実行可能な、安価でメンテナンス
性に優れた平坦化加工方法および装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ドレ
ッシング工程およびブラッシング工程を、同時にあるい
は選択的に独立して実施可能とするために、ドレッシン
グ工具とブラッシング工具を、それぞれ独立に回転可能
な同心軸に取り付け、かつ上記ドレッシング工具とブラ
ッシング工具をそれぞれ独立に砥石面の研磨面に接触さ
せる駆動手段および上記ドレッシング工具とブラッシン
グ工具を、上記砥石面の研磨面の回転中心近傍から最外
周縁近傍まで揺動運動させるための共通のアーム上に取
り付けたことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の装置において、消耗品であ
るドレッシング工具の脱着は、単一のねじの正逆転で実
行可能とし、同様に消耗品であるブラシドレッシング工
具の保持は、永久磁石を用いた磁気吸着力によって行う
ことで、脱着性を向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例のド
レッシング手段およびブラッシング手段（以下ではこれ
ら両者の手段を総称して単にドレッサと呼称する）を搭
載した平坦化加工装置の縦断面図を示しており、図２は
その上面図を示している。図において、１は加工装置本
体、２はモータ、３はハウジング、４は各部の軸受け、
５は揺動軸、６ａ、６ｂはテーパ板、７ａ、７ｂはテー
パ板、８はアーム、９はモータ、１０ａは送りネジ、１
０ｂはナット、１１は直動案内、１２はドレッシング工
具、１３はスピンドル回転軸、１４はハウジング、１５
は球面座、１６ａ、１６ｂはプーリ、１７はベルト、１
８はモータ、１９はブラッシング工具、２２はピン、２
３はハウジング、２４はモータ、２５ａ、２５ｂは歯
車、２６はてこ、２７はエアシリンダ、２８は六角穴付
きボルト、２９は砥石、３０はハウジング、３１はモー
タ、３２は定盤、３３は被加工基板（半導体ウェハ）、
３４はウェハ研磨ホルダ、３５は研磨アーム、３６は保
持部材、３７は蓋、３８はブラシ回転軸である。

【００１１】以下本明細書において、同一符号を用いた
部材は同等の機能を有する部材であることを示してい
る。なお、本発明はドレッサに関するものであり、加工
装置に付随する他設備について詳細に言及するものでは
ない。

【００１２】ドレッサは加工装置本体１と回転自在な軸
受け４を介して保持された揺動軸５にドレッシング工具
１２の砥石２９への切込を行う切込駆動用の送りネジ１
０ａ、送りネジ用ナット１０ｂ、切り込み駆動用のモー
タ９、直動案内１１（図２に表示）を配し、直動案内１
１を介してドレッシング工具１２およびブラッシング工
具１９を備えたアーム８を配した構成から成っている。
以下本明細書において切込駆動用の送りネジ１０ａ、切
り込み駆動用のモータ９、直動案内１１を総称して切込
駆動部と呼称することとする。砥石定盤３２上には平坦
化性能に優れた砥石２９が接着されており、回転自在な
軸受け４を介して加工装置本体１と結合している。

【００１３】ドレッシング工具１２はスピンドル回転軸
１３に結合しており、スピンドル回転軸１３は回転自在
な軸受け４を介してハウジング１４に保持されており、
ハウジング１４は球面座１５を介してアーム８に結合さ
れている。以下本明細書ではこれらを総称してスピンド
ル部と呼称することとする。スピンドル回転軸１３の他
端にはプーリ１６ａが固定されており、ベルト１７を介
してスピンドル回転用のモータ１８に固定されているプ
ーリ１６ｂと結合している。

【００１４】ドレッシング工具１２と同軸となる位置に
上記ドレッシング工具１２を囲むように環状のブラッシ
ング工具１９を配しており、同様にブラッシング工具１
９は回転自在な軸受け４を介してハウジング２３に保持
し、ハウジング２３はブラッシング工具１９回転用のモ
ータ２４と歯車２５ａ，２５ｂを介して結合している。
以下本明細書ではこれらの部材を総称してブラシ部と呼
称することとする。

【００１５】ブラッシング工具１９はドレッシング工具
１２とは独立に砥石２９の研磨面に対して上下に動作で
きるようになっている。本実施例では、ハウジング２３
はてこ２６の一端に結合され、他方はエアシリンダ２７
と回転自在な軸受け４を介して結合している。てこ２６
は回転自在な軸受け４を介してアーム８と結合してい
る。ブラッシング工具１９は、エアシリンダ２７の上下
駆動に伴ってアーム８と結合している軸受け４を支点と
して上下駆動する。

【００１６】ドレッシング工程は、以下の手順を採る。
砥石２９がモータ３１によって回転している状態で切り
込み駆動部を駆動させ、ドレッシング工具１２を砥石２
９表面に接触するまで下降させる。この際、ドレッシン
グ工具１２はモータ１８によって回転させている状態が
望ましい。ドレッシング工具１２と砥石２９が接触後、
切り込み駆動部をさらに駆動して１μmだけドレッシン
グ工具１２が砥石２９に切り込むように下降させる。こ
の状態で揺動軸５により砥石２９の中心近傍から最外周
縁まで上記ドレッシング工具を反復揺動運動させること
で、砥石２９表面のドレッシング（目立て）工程が終了
する。

【００１７】ドレッシング工程と同様の動作でブラッシ
ング工程も並行して実施できる。エアシリンダ２７に圧
縮空気を供給し、回転自在な軸受け４を支点に円弧運動
させ、ブラッシング工具１９を砥石２９表面に接触させ
る。上記エアシリンダ２７に供給する圧縮空気の圧力を
調整することで、ブラッシング工具１９と砥石２９の押
圧力を制御することができる。この時ブラッシング工具
１９はモータ２４によって回転させている状態が望まし
い。この状態で揺動軸５により、ブラッシング工具１９
を、砥石２９の中心近傍から最外周縁まで反復揺動運動
させることで、砥石２９表面のブラッシング工程が終了
する。

【００１８】半導体ウェハ３３の加工は以下の手順で行
われる。半導体ウェハ３３をウェハ研磨ホルダ３４の下
面に加工面が下側になるように吸着固定する。ウェハ研
磨ホルダ３４は研磨アーム３５と結合しており、砥石２
９とウェハ研磨ホルダ３４を互いに回転させた状態で半
導体ウェハ３３を砥石２９に押圧する。上述した半導体
ウェハ３３の加工工程は、前述したドレッシング工程お
よびまたはブラッシング工程後、または工程中並行して
行う。

【００１９】以上述べたように、ドレッシング工具１２
とブラッシング工具１９を同じアーム８に保持された、
二つのそれぞれ独立に回転可能な同心軸に取り付け、砥
石２９に対するドレッシング工程およびブラッシング工
程を同時にまたは独立に選択して実施することができる
構成とすることによって、砥石２９の種類によってドレ
ッシング条件、ブラッシング条件を最適に制御すること
が可能となる。このことから、安定して活性化した砥石
２９表面を常時維持できる。すなわち安定した平坦化能
力を発揮させることができる。またドレッシング工具１
２とブラッシング工具１９を同じアーム８に保持させた
ことによって、加工装置の小型化および低コスト化が実
現できる。

【００２０】ドレッシング工程では砥石２９の表面を研
削するが、研削後の砥石２９の加工形状は半導体ウェハ
３３の平坦化に大きく影響をおよぼす。従ってドレッシ
ング工具１２の砥石２９に対する傾きの調整が必須とな
る。ドレッシング工具１２の回転中心の砥石２９に対す
る傾きは、ドレッシング後の砥石２９表面を富士山状と
し、また揺動運動の際の揺動軸５の傾きは上記砥石２９
表面をすり鉢状とすることが判っている。

【００２１】第１の実施例に示す装置は、これらの調整
を簡単に行える構成となっている点に第２の特徴があ
る。すなわち、切り込み駆動部を揺動軸５に積載したこ
とによって、揺動軸５の傾きのみを調整することによっ
て、ドレッシング後の砥石２９の表面状態が上記すりば
ち状とならないように調整できる。

【００２２】これに対して、従来一般によく用いられて
きた、切り込み駆動部に揺動軸５を積載した構成では、
直動案内１１の傾き調整と揺動軸５の傾きの２個所を調
整しなければならない。また当然のことながらそれらを
保持する部材、例えばハウジング３や保持部材３６にも
高精度な加工が要求される。

【００２３】本発明の第１の実施例によれば、直動案内
１１の保持部材３６、揺動軸５のハウジング３には高精
度な加工を必要とせずに、ハウジング３の砥石２９に対
する傾きのみ調整すればよい。直動案内１１が砥石２９
に対して傾斜しながら上下運動を行っても、影響を及ぼ
すのは絶対切り込み量のみであり、この問題は切込モー
タ９への指示値とドレッシング工具１２の上下量をあら
かじめ測定しておくことによって容易に補正することが
できる。

【００２４】揺動軸５の傾きの調整手段は一般的によく
使用されるシム、球面座などを用いても構わないが、本
実施例では互いに傾斜した一対のテーパ板６ａ、６ｂ、
７ａ、７ｂを２組、位相を９０度ずらしてハウジング３
と加工装置本体１の間に配している。一方のテーパ板６
ａを加工装置本体１に結合し、他方のテーパ板６ｂをも
う一組のテーパ板７ａと回転可能なように配する。テー
パ板７ａはハウジング３と結合しているもう一方のテー
パ板７ｂに対して回転可能に配する。

【００２５】テーパ板７ａ、７ｂをハウジング３と固定
した状態でテーパ板６ｂを回転させることで、回転角度
とテーパ角度に応じた量だけハウジング３すなわち揺動
軸５がロール方向に傾く。ロール方向の傾き調整後、テ
ーパ板６ａ、６ｂを固定し、もう一組のテーパ板７ａを
回転させる。これによって揺動軸５はピッチ方向に傾
く。以上の操作を行うことで、砥石２９に対する揺動軸
５のピッチとロールの傾きが所望の鉛直精度となるよう
に調整することが可能となり、さらにハウジング３と加
工装置本体１との結合面積が広く取れることから結合部
の剛性も向上できる。

【００２６】次にドレッシング工具１２の傾きの調整で
あるが、ドレッシング工具１２は、回転自在な軸受け４
を介してハウジング１４に保持されており、ハウジング
１４は球面座１５を介してアーム８に結合している。ド
レッシング工具１２の傾きの調整は、揺動軸５と同様に
砥石２９に対して所望の鉛直精度が得られるように球面
座１５を調整することで得られる。従って、アーム８に
は特に高精度な加工を必要としない。ここでも揺動軸５
と同様に６ａ，６ｂのようなテーパ板を用いて構わない
が、スピンドル部の軽量化および狭い場所での調整の容
易さから、本実施例では球面座１５を採用している。こ
れによって砥石２９に対するドレッシング工具１２のピ
ッチ、ロールの傾きが調整可能となる。

【００２７】以上述べてきたように、切込駆動部を揺動
軸５とスピンドル部の間に配することで、高精度な部品
加工を必要とせずに剛性を損なうことなく安価な部品構
成でドレッシング工具１２の砥石２９に対する傾きの微
調整を容易に実現することができる。

【００２８】図３は図１に示した第１の実施例のスピン
ドル部およびブラシ部を抜粋した縦断面図を示してい
る。

【００２９】ドレッシング工具１２は消耗品であり、適
切な時期に交換作業を行う必要がある。またドレッシン
グ工具１２は高精度な回転精度を必要とする。故にドレ
ッシング工具１２の着脱の際に無理な外力がスピンドル
回転軸１３に印加されると回転精度が再現されなくな
り、その結果ドレッシング後の砥石２９表面の平坦性が
得られなくなるなどの問題を誘発する。

【００３０】本実施例ではこの交換作業を無理なくかつ
容易にできる。すなわち、ドレッシング工具１２は凸状
のテーパ軸としており、ドレッシング工具１２を取り付
けるスピンドル回転軸１３にはドレッシング工具１２の
凸状のテーパ軸と嵌合する凹状のテーパ穴を設ける。ド
レッシング工具１２の凸状のテーパ軸の端面にはねじ穴
を設けておく。スピンドル回転軸１３は回転自在な軸受
け４を介してハウジング１４に保持されており、ハウジ
ング１４とアーム８は前述した球面座１５を介して結合
している。

【００３１】スピンドル回転軸１３内部には、ドレッシ
ング工具１２の凸状のテーパ軸に設けたネジ穴と嵌合す
る六角穴付きボルト２８を収納しており、六角穴付きボ
ルト２８のネジ頭側に六角穴付きボルト２８を回転する
六角レンチ（図示せず）が挿入できる程度の穴を有した
蓋３７で覆っている点に特徴がある。

【００３２】本実施例におけるドレッシング工具１２の
交換手順は以下の手順を採る。ドレッシング工具１２の
砥石が固着されていない側面を保持しながら、六角穴付
きボルト２８をレンチ（図示せず）を用いてゆるめる方
向に回転させる。ドレッシング工具１２はドレッシング
工具１２とスピンドル回転軸１３のテーパ同士で嵌合し
ているため。六角穴付きボルト２８を緩めただけの操作
ではスピンドル回転軸１３から脱離しない。さらに六角
穴付きボルト２８をゆるめると、やがて六角穴付きボル
ト２８のネジ頭が蓋３７と干渉する。この状態からさら
に六角穴付きボルト２８を緩める操作を継続すると、六
角穴付きボルト２８はドレッシング工具１２をスピンド
ル回転軸１３から離す方向に力を発生させる。従ってド
レッシング工具１２は重力によって自由落下し、スピン
ドル回転軸１３から取り外せる。

【００３３】次にドレッシング工具１２をスピンドル回
転軸１３に装着する手順は以下の手順で行う。ドレッシ
ング工具１２をスピンドル回転軸１３に挿入する。前述
した六角穴付きボルト２８をレンチ（図示せず）を用い
て締める方向に回転することによって、ドレッシング工
具１２は徐々に上方に引っ張り上げられ、スピンドル回
転軸１３のテーパ穴と嵌合させることで、ドレッシング
工具１２のスピンドル回転軸１３への装着は完了する。
ドレッシング工具１２は常時六角穴付きボルト２８でス
ピンドル回転軸１３と締結されているため、衝撃、嵌合
不良などの不具合などでドレッシング工具１２が落下す
ることはない。

【００３４】以上述べてきたように、スピンドル回転軸
１３内部に六角穴付きボルト２８を封入するだけの単純
な構成で、レンチ（図示せず）一本の操作で無理な外力
をスピンドル回転軸１３に印加することなくドレッシン
グ工具１２の着脱が容易に行え、さらに万一にもドレッ
シング工具１２が落下する事故を未然に防ぐことができ
る。従ってドレッシング工具１２の交換後も安定した砥
石２９のドレッシング工程を行うことができる。

【００３５】上記ブラッシング工具１９は消耗品であ
り、適切な時期に速やかに交換作業を行う必要があるこ
とから、ブラッシング工具１９の着脱も容易に行える構
成とする必要がある。本実施例では、ブラッシング工具
１９とブラシ回転軸３８の結合に、図３のように永久磁
石２０用いた磁気吸着力を利用している。

【００３６】ブラッシング工具１９のブラシ回転軸３８
結合面に磁性材料２１を取り付ける。本実施例では防錆
処理を施したマルテンサイト系のステンレスを使用して
いる。この磁性材料２１は、ブラッシング工具１９を取
り外した後、新しいブラッシング工具１９に再利用す
る。他方ブラシ回転軸３８には永久磁石２０を埋め込ん
でいる。

【００３７】本実施例では高価なリング状の永久磁石で
はなく、安価な棒状の永久磁石２０を複数個円周上に配
した構成としている。これによって所望の吸着力を棒状
の永久磁石２０の数量を調整することによって得ること
ができる。

【００３８】また本実施例ではブラッシング工具１９の
回転止としてピン２２をブラシ回転軸３８に圧入してお
り、ブラッシング工具１９には、ピン２２が挿入するピ
ン穴を設けている。本構成とすることによって、永久磁
石２０による吸着力は、ブラッシング工具１９の自重を
保持できるに足る力であればよく、磁気吸着力を強める
特別な磁気回路を形成する必要はない。

【００３９】ブラッシング工具１９が砥石２９に押圧さ
れる際の、ブラッシング工具１９と砥石２９の摩擦によ
って生じるブラッシング工具１９の回転力は、ブラシ回
転軸３８とブラッシング工具１９に嵌合したピン２２が
担うことになるため、ブラッシング工具１９がブラッシ
ング工程中に離脱することはない。本実施例ではブラッ
シング工具１９の自重に対して３００ｇｆの吸着力が発
生する構成としており、片手でもブラッシング工具１９
の着脱が容易に行える。

【００４０】以上述べてきたブラッシング工具１９の着
脱手段によれば、ブラッシング工具１９の着脱を工具類
を使用せずに実施でき、しかも安価な永久磁石２０と磁
性材料２２の組み合わせ以外に特別な磁気回路を必要と
しないため安価である。

【００４１】図４は本発明の別のドレッサを示した縦断
面図であり、図５はその平面図を示している。本実施例
では、ドレッシング工具１２の切込駆動部を、スピンド
ル部に限定した構成としている点が第１の実施例と異な
っている。スピンドル部およびブラシ部の構成は第１の
実施例と同等であり、主要部品のみに符号を付してい
る。

【００４２】すなわち、本実施例ではスピンドルハウジ
ング１４に嵌合している球面座１５に直接直動案内１１
および送りネジ１０ａ、送りねじ用ナット１０ｂを取り
付けている。揺動軸５の傾き調整手段とドレッシング工
具１２の傾き調整手段は第１の実施例と同様の手順で行
う。本実施例によれば、ドレッシング工具１２の砥石２
９に対する傾きの調整の容易さを損なうことなく、ドレ
ッシング工具１２の切込駆動をスピンドル部に限定して
行うことで、アーム８の構造を著しく簡略化できること
から、ドレッサ自体の小型化、軽量化および低コスト化
が計られる。

【００４３】図６は本発明の別の実施例であるドレッサ
のスピンドル部分のみを抜粋した縦断面図である。図６
において、ブラッシング工具１９の代わりに超音波発生
器４０を配している点がこれまでの実施例と異なる。超
音波発生器４０とハウジング２３の結合は、前述したブ
ラッシング工具１９とブラシ回転軸３８の結合手段と同
様に永久磁石２０と磁性材２１の間に生じる磁気吸着力
で行う手段を採る。ハウジング２３には直動案内１１が
３個所に配されており、各々にアーム８に固定されたレ
ール３９が挿入される。またハウジング２３はエアシリ
ンダ２７を介してアーム８に保持されている。

【００４４】超音波発生器４０を使用するには、エアシ
リンダ２７を駆動し、超音波発生器４０を保持している
ハウジング２３が直動案内１１をガイドとしてレール３
９に沿って所定の位置まで下降させて行う。超音波発生
器４０を使用しない時は、エアシリンダ２７を駆動し、
アーム８側に退避させておく。ブラッシング工具１９の
代わりに超音波発生器４０を用いる構成とした場合、ア
ーム８の構造が著しく簡略化されることから、ドレッサ
自体の小型化、軽量化および低コスト化が計られる。

【００４５】以上述べてきたドレッサは固定砥粒加工法
に適用した例に限定しているが、本発明を従来の遊離砥
粒加工法にも適用できることは言うまでもない。また本
発明によるドレッサを備えた加工装置は、半導体素子を
はじめ液晶表示素子やマイクロマシン、磁気デイスク基
板、光デイスク基板、およびフレネルレンズ等の微細な
表面構造を有する光学素子の製造などにも適用すること
ができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、ドレッシング工具とブ
ラッシング工具を同じアーム上に取り付け、砥石に対す
るドレッシング工程およびブラッシング工程を同時にま
たは独立に選択して実施することができる構成とするこ
とによって、砥石の種類によってドレッシング条件、ブ
ラッシング条件を最適に制御することが可能となること
から、安定して活性化した砥石表面を常時維持できる。
すなわち安定した平坦化能力を発揮することができる。

【００４７】また消耗品であるドレッシング工具および
ブラッシング工具の着脱を容易に行える構成とすること
によって、優れたメンテナンス性を実現しており、ドレ
ッシング工具とブラッシング工具を同じアーム内に収納
したことによって、加工装置の小型化および安価化が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のドレッサを備えた平坦
化加工装置の縦断面図。

【図２】本発明の第１の実施例のドレッサを備えた平坦
化加工装置の上面図。

【図３】本発明の第１の実施例のドレッサにおけるスピ
ンドル部の縦断面図。

【図４】本発明の第２の実施例のドレッサを備えた平坦
化加工装置の縦断面図。

【図５】本発明の第２の実施例のドレッサを備えた平坦
化加工装置の上面図。

【図６】本発明の第３の実施例のドレッサにおけるスピ
ンドル部の縦断面図。

【符号の説明】

１…加工装置本体、２…モータ、３…ハウジング、４…
軸受け、５…揺動軸、６ａ、６ｂ…テーパ板、７ａ、７
ｂ…テーパ板、８…アーム、９…モータ、１０ａ…送り
ネジ、１０ｂ…ナット、１１…直動案内、１２…ドレッ
シング工具、１３…スピンドル回転軸、１４…ハウジン
グ、１５…球面座、１６ａ、１６ｂ…プーリ、１７…ベ
ルト、１８…モータ、１９…ブラッシング工具、２０…
永久磁石、２１…磁性材、２２…ピン、２３…ハウジン
グ、２４…モータ、２５ａ、２５ｂ…歯車、２６…て
こ、２７…エアシリンダ、２８…六角穴付きボルト、２
９…砥石、３０…ハウジング、３１…モータ、３２…定
盤、３３…半導体ウェハ、３４…ウェハ研磨ホルダ、３
５…研磨アーム、３６…保持部材、３７…蓋、３８…ブ
ラシ回転軸、４０…超音波発生器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金友正文東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者古川明広東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者片桐創一東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者森山茂夫茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者古川貴康茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者大月繁夫茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内Ｆターム(参考） 3C047 AA06 AA31 BB01 BB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒を結合・保持させた砥石の研磨面に被
加工物となる基板表面を押し付け、上記砥石と基板とを
相対運動させながら上記被加工物表面を平坦化する方法
において、上記砥石の研磨面のドレッシングと、上記研
磨面のブラッシングまたは超音波洗浄とを同時に行うこ
とを特徴とする平坦化加工方法。
【請求項２】請求項１記載の平坦化加工方法において、
上記ドレッシングの工具として回転型のダイヤモンド砥
石を、上記ブラッシングの工具として回転型のブラシを
用い、上記両者の工具を各々独立に回転可能な同心軸に
取り付け、かつ上記両者の工具を各々同時もしくは独立
に砥石の研磨面に対して接触させることを可能としたこ
とを特徴とする平坦化加工方法
【請求項３】請求項１記載の平坦化加工方法において、
前記ドレッシング工具として回転型のダイヤモンド砥石
を、上記超音波洗浄の工具として超音波発生器を用い、
上記ドレッシング工具と超音波発生器を同軸上に配し、
かつ上記両者の工具を同時もしくは各々独立に前記砥石
の研磨面に対して鉛直方向に上下動可能とし、上記研磨
面のドレッシングサを行うことを特徴とする平坦化加工
方法。
【請求項４】砥粒を結合・保持させた砥石の研磨面に被
加工物となる基板表面を押し付け、上記砥石と基板とを
相対運動させながら上記被加工物表面を平坦化する装置
において、上記研磨面のドレッシングを行う手段と、上
記研磨面のブラッシングを行う手段と、上記ドレッシン
グ手段およびブラッシング手段を各々独立に駆動する手
段を有することを特徴とする平坦化加工装置。
【請求項５】請求項４記載の平坦化加工装置において、
上記ドレッシングを行う工具として回転型のダイヤモン
ド砥石を、上記ブラッシングを行う工具として上記ドレ
ッシング手段の砥石を囲むように配した回転型ブラシを
備え、上記両者の工具をそれぞれ同心軸上に配した独立
に回転可能な軸に取り付け、かつ上記ドレッシング工具
とブラッシング工具を各々独立に上記砥石の研磨面に対
して接触させることが可能な駆動手段を有してなること
を特徴とする平坦化加工装置
【請求項６】請求項５記載の平坦化加工装置において、
上記ドレッシングを行う工具として回転型のダイヤモン
ド砥石を、上記ブラッシングを行う工具に変えて超音波
発生器を備え、上記両者の工具をそれぞれ同心軸上に配
した軸に取り付け、かつ上記ドレッシング工具と超音波
洗浄器を同時もしくは各々独立に上記砥石の研磨面に対
して接触または接近せしめる駆動手段を有してなること
を特徴とする平坦化加工装置
【請求項７】請求項５記載のドレッシング工具およびブ
ラッシング工具と、上記両者の工具を上記砥石の研磨面
の回転中心近傍から最外周縁近傍まで反復揺動駆動させ
る揺動部と、上記揺動部に結合され、上記ドレッシング
工具を上記砥石に定寸で切込駆動可能な切込駆動部と、
上記ドレッシング工具を回転するスピンドル部と、上記
ブラシを回転するブラシ駆動部または上記ブラシを回転
および上記砥石に押接させるブラシ駆動部とを備えたこ
とを特徴とする平坦化加工装置。
【請求項８】請求項４ないし７のいずれか記載の平坦化
加工装置において、上記砥石の研磨面のドレッシング後
の加工形状を、上記ドレッシング工具の回転軸と上記揺
動部の回転軸を各々独立に傾斜せしめることで制御する
手段を設けたことを特徴とする平坦化加工装置。
【請求項９】請求項４ないし８のいずれか記載の平坦化
加工装置において、上記スピンドル部が、上記ドレッシ
ング工具と上記ドレッシング工具を保持する凸状のテー
パ軸と、上記凸状のテーパ軸が挿入可能な凹状のテーパ
穴を有する回転軸と、上記回転軸を回転可能な軸受けを
介して保持する保持台とからなり、上記凸状のテーパ軸
の一端にネジ穴を設け、上記ネジ穴に嵌合するネジを上
記回転軸内部に上記スピンドル部外部から回転可能に封
入した構成からなることを特徴とする平坦化加工装置
【請求項１０】請求項４ないし９のいずれか記載の平坦
化加工装置において、上記ブラシまたは超音波発生器
を、上記ブラシまたは超音波発生器を保持する軸に対し
て、磁力を用いて保持せしめたことを特徴とする平坦化
加工装置。