JPH02269552A - ポリッシング方法およびポリッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シリコン等のウェハ、光学レンズ等の被研磨
物表面のポリッシング方法およびポリッシング装置に関
する。

（従来の技術） 主としてシリコンを材料とする半導体のＩＣ基盤を製造
する場合には、通常、単結晶シリコンのインゴットをダ
イアモンドブレードを用いてスライスしてウェハを形成
し、該ウェハを研磨してその表面を平面精度の高い鏡面
に仕上げている。このようにして形成されたウェハは、
その表面をポリッシングして鏡面に仕上げられる。該ウ
ェハのポリッシングには、大別して次の３つの工程に分
けることが出来る。

第１に、ダイアモンドブレードによりスライスされたウ
ェハの反りやブレード条痕等を除去してウェハを基本的
に均一な厚さの平盤とするラッピング工程。

第２に、ラッピング工程に於いてウェハ表面に成る深さ
まで生じた加工変質層を除去するためにこの変質層を酸
またはアルカリで侵食するエツチング工程。

第３に、エツチングによる加工変質層（ラッピング後の
ストック層と称せられる）を除去して、純シリコン層が
ミクロな傷や曇りがなく完全な鏡面でしかもＩＣ回路の
焼付に必要かつ充分の平面性に仕上げるポリッシング工
程。

上記のポリッシング工程では、一般に回転平盤式のポリ
ッシング装置が使用されている。該ポリッシング装置は
、例えば第８図に示すように、大型の回転平盤６１にポ
リッシングバッド６３を貼付けるとともに、該回転平盤
６１と対向配設された複数のキャリヤー円盤６２の下面
にそれぞれ複数のウェハ６４を装着しておき、各キャリ
ヤー円盤６２を重錘６５その他の手段によりポリッシン
グバッド６３に圧接する。そして、ポリッシングバッド
６３とウェハ６４との間に砥液を通流させながら、回転
平盤６１を公転させるっつキャリヤー円盤６２を自転さ
せることにより、各キャリヤー円盤６２に保持されたウ
ェハはポリッシングされる。

（発明が解決しようとする課題） このような、従来のポリッシング装置では、数多くの欠
点が存在する。

第１に、回転平盤６１に貼付けたポリッシングバッド６
３は被研磨物である各ウェハ６４の研磨面全体に対向し
ているために、各ウェハ６４を高精度にポリッシングす
るためには、回転平盤６１とキャリヤ円盤６２下面とが
高精度に平面化されていなければならない。また、ポリ
ッシング時には、ウェハの温度が上昇するために、ウェ
ハに歪みが生じるおそれがある。このような歪を補正す
るために、回転平盤６１およびキャリヤー円盤６２を冷
却するための冷却水通路をそれぞれの内部に設ける等の
複雑な構造が必要となり、しかも、ポリッシング時には
温度コントロールしなければならない。ポリッシングバ
ッド６３は、回転平盤６１に貼付けても直ちに使用でき
ず、通常ダイアモンド工具などにより厚みを均等化した
り、あるいはかなりの長時間にわたって予めポリッシン
グパッド６１同士を研磨するいわゆる共摺りを施す必要
かある。キャリヤ円盤６２へのウェハ６４の取り付けに
、細心の注意が必要になるという問題もある。

第２に、第８図に示すように回転平盤６１の公転時には
、その外周部と内周部とては周速度は本質的１ｍ　異す
るため、各ウェハ６４が取り付けられたキャリヤー円盤
６２を自転させないと、ポリッシングバッドに対する各
ウェハ６４の摺動運動量が等しくならない。このために
回転平盤５１の公転に対してキャリヤー円盤６２を自転
させることにより、各ウェハ６４の回転方向および回転
速度を調整して、各−７＝ ウェハ６４のポリッシングパッド６３に対する慴動運動
量の均一化を図っている。しかし、キャリヤー円盤６２
に取付られた各ウェハ６４がキャリヤー円盤６２の外周
部に位置する場合と内周部に位置する場合とでも、ポリ
ッシングバッド６３に対する各ウェハ６４の摺動運動量
が不均一になり、各ウェハ６４のポリ、シング精度を均
一化することは不可能である。このように、各ウェハ６
４のポリッシング精度が不均一であれば、ポリッシング
バッド６３には、研削屑による目詰まりや摩耗が、その
径方向に不均一に生じてしまう。ポリッシングバッド６
３の径方向の目詰まりや摩耗の不均一は、各ウェハ６４
のポリッシング精度に差が生じる原因となり、そのポリ
ッシング精度の差は、ポリッシングを繰返すにつれて大
きくなるために、各ウェハ６４は高精度にポリッシング
できなくなる。

第３に、従来のポリッシング装置は４〜６個のキャリヤ
ー円盤６２を備え、各キャリヤー円盤６２に３〜７枚の
ウェハ６４が装着されるために、１回のポリッシング作
業が終了すると、少なくとも４〜６個のキャリヤー円盤
６２を交換しなければならない。このように、従来のポ
リッシング装置では、ポリッシング作業が継続的に行わ
れるバッチ作業となって、連続的にポリッシング作業を
行えず、作業効率が悪いという問題がある。また、前述
したように、ポリッシングバッド６３はその径方向位置
によるポリッシング能力が不均一になることは、該ポリ
ッシングバッド６３とウェハ６４との相対摺動運動量の
不均一に起因する目詰まり状態が不均一に発生すること
が主たる原因である。このため、ポリッシングされたウ
ェハ６４に平面不良が生じる以前にポリッシング作業を
中断し、回転平盤６１に貼着したポリッシングバッド６
３を洗いながらスクイーズして研磨層（主として削り取
られたポリッシング後のストック）を除去するドレッシ
ング作業を１バツチあるいは数バッチ毎に行わねばなら
ない。

第４に、従来のポリッシング装置では回転平盤６１に貼
着されたポリッシングバッド６３に、多数のウェハ６４
が同時に摺動するために、ポリッシングパッド６３とそ
れぞれのウェハ６４との間に砥液を均一に供給すること
が容易ではなく、しがも砥液の供給に特別の配慮をする
ことが困難である。通常は、回転平盤６１の中心付近に
砥液を流下させて、遠心力とキャリヤー円盤６２の回転
により、砥液をウェハ６４とポリッシングバッド６３と
の間へ自然に流しており、また、両者の間隙からの排出
も遠心力により行われている。このように、遠心力によ
りウェハ６４とポリッシングバッド６３との間に砥液を
介在させるためには、砥液の流量を大きくする必要があ
るが、このように流量が大きくなれば、大部分はポリッ
シング作用を行なうことなく無為に回転平盤６１上を通
流することになる。この場合でも、砥液はウェハ６４の
全面に亘って均一に通流しない。ウェハε４の中心付近
において、砥液の供給および排出を良好に行わせるため
に、ポリッシングバッド６３に溝等を設けて該溝内に砥
液を通流させる試みも為されているが、ポリ、シング作
用が阻害される等の不都合かあり、必ずしも良好な結果
は得られていない。

第５に、ポリッシング速度が遅いという問題がある。従
来の回転平盤式のポリッシング装置では、ウェハの寸法
が太き（なるに連れて回転平盤６１も大きくなる。例え
ば、通常、回転平盤６１の外径は４８〜５２インチ程度
であり、５〜６個のキャリヤー円盤６２が設けられてい
る。そして、各キャリヤー円盤６２に６インチウェハを
５〜７枚装着するようになっている。このような大型の
ポリッシング装置では、回転速度を大きくすることは難
しく、回転平盤６１は、通常、キャリヤー円盤６２中心
位置において、６０〜１００　ｍ／分程度の低周速とな
るようにされており、ポリッシング作業としてはかなり
低い速度である。従って、ポリッシュ作業はきわめて低
能率であり、ストックリムーバル（エツチングされた加
工変質層を磨き去る）と称する粗ポリッシング工程にお
いても、０，５〜１．０μｍ／分の速度であるため、通
常、２０〜３０分を要する。

第６に、作業装置の大型化が困難である。前述のように
６インチウェハ用のポリッシング装置でも、作業やメン
テナンス性の限界に近づいているが、さらに近い将来、
８インチウェハが使用される環境となれば、ポリッシン
グ装置の大型化は深刻な問題となる。そこで、１枚のウ
ェハ毎にポリッシングする単葉型或は少枚数型のポリッ
シング装置の開発が行われているが、いずれの装置もウ
ェハを回転させるために、前述ｌまた第２の問題点であ
るウェハが径方向で均一にポリッシングされないという
基本的な欠点がある。

例えば、特開昭５２−１６２４６７号公報には、ウェハ
をチャックに取り付けて回転させて、布又は帯等よりな
るポリッシングロールを回転接触させ、加工面にポリッ
シング液を供給しつつポリッシングを行なうことが開示
されている。該装置は、ポリッシングの最終工程である
、いわゆる仕上げポリッシングにのみ適用され、また、
ポリッシングローラー自体を布、帯等よりなるものとし
たいわゆるバフロール的作用を示すものである。しかも
、ウェハがポリッシングローラーに接して回転する構成
であるため、前述したように、ウェハの内周部と外周部
とによりポリッシング精度に差が生じるという問題があ
る。

特公昭６１−１６５８６号公報、特開昭６２−１６２４
６６号公報には、帯状のベルトを用いた研磨方法が開示
されている。しかし、いずれの方法も、被研磨物を回転
させつつ研磨しているため、やはり、同様の問題が生じ
る。

本発明はこれら上記従来の問題を解決するものであり、
その目的は、ウェハを全体にわたって高精度にポリッシ
ングし得るために、ポリッシング精度が著しく向上し、
しかも、ポリッシング作業効率を著しく同上させるポリ
ッシング方法およびポリッシング装置を提供することに
ある。

（課題を解決するだめの手段） 本発明のポリッシング方法は、研磨すべき被研磨物に、
周面が線状に略接触する状態で対向して配設された円柱
状の回転工具を回転させつつ、該回転工具の周面と被研
磨物との対向部間に砥液を供給し、両者を該回転工具の
軸心に対して適当な角度をなす方向へ直線的に相対移動
させることを特徴とするそのことにより上記目的が達成
される。

前記被研磨物と回転工具とが非接触状態である。

前記被研磨物が平板状であり、該被研磨物と回転工具と
が該回転工具の軸心に対して略直交する方向に相対移動
される。

前記回転工具の外周面には、砥液を通流しやすくする溝
部が形成されている。

前記回転工具の外周面には、ポリッシングベルトが全周
にわたってまたは周方向の一部に巻掛けられている。

前記ポリッシングベル１−と被研磨物とが非接触状態で
ある。

前記ポリッシングベルトが無端状になっている。

前記ポリッシングベルトは有端状であり、回転工具の一
部に巻掛けられて巻取り手段により巻取られる。

ＮＬｌｔａポリッシングベルトは、その周回移動時に洗
浄液に浸漬されて洗浄される。

本発明のポリッシング装置は、研磨すべき被研磨物に、
周面が線状に略接触する状態で対向して回転可能に配設
された円柱状の回転工具と、該回転工具の周面と被研磨
物との対向部間に砥液を供給する手段と、該回転工具と
被研磨物とを該回転工具の軸心に対して適当な角度をな
す方向へ直線的に相対移動させる手段と、を具備してな
り、そのことにより上記目的が達成される。

前記回転工具が被研磨物とは非接触状態である。

前記被研磨物が平板状であり、該被研磨物と回転工具と
が該回転工具の軸心に対して略直交する方向に相対移動
される。

前記回転工具の外周面には、砥液を通流しやすくする溝
部が形成されている。

前記回転工具の外周面には、ポリッシングベルトが全周
にわたってまたは周方向の一部に巻掛けられている。

前記ポリッシングベルトと被研磨物とが非接触状態であ
る。

前記ポリッシングベルトが無端状になっている。

前記ポリッシングベルトは有端状であり、回転工具の一
部に巻掛けられて巻取り手段により巻取られる。

前記ポリッシングベルトの洗浄液が収容された洗浄液槽
が該ポリッシングベルトの周回移動域に配設されている
。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

本発明のポリッシュ方法は、例えば、第１図（ａ）〜（
Ｃ）に示す本発明のポリッシング装置にて実施される。

該装置は、例えば、円筒型の回転工具１１が精密軸受」
６に支持されて高精度に回転し得るように配設されてい
る。各軸受１６の上方には、各軸受１６とは一体的に構
成された一対のガイド１２および１２が配設されている
。各ガイド１２は、回転工具１１の各端部側方の上方に
位置しており、両ガイド１２間に、平盤キャリヤー１３
が架けわたされている。該平盤キャリヤー１３は、各ガ
イド１２に案内されて、回転工具１１の上方をその軸方
向、或いはその軸方向の近似の方向に往復運動しながら
、回転工具１１の軸心に直交する方向、あるいは適当な
斜角方向に往復移動される。平盤キャリヤー１３の回転
工具１１とは対向する下面にはポリッシュすベロ きウェハ１４が装着されている。回転工具１１の上端部
近傍には、砥液を該回転工具１１の上端部の上方に向け
て吐出するノズル部１５が配設されている。

また、回転工具１１の下方には、該回転工具１１の周面
に接触してその軸心方向に沿って往復移動する整形治具
１７が配設されており、円筒状の回転工具１１の周面を
、その軸心に平行状態になるように整形する。このよう
な構成により平盤キャリヤー１３に装着されたウェハ１
４は、回転工具１１の上端部とは、軸心方向に平行な適
当な間隙をあけで、略接線方向へ往復移動される。この
間隙には、ノズル部１５から砥液がウェハ１４に向１っ
て吐出され、該砥液は、回転工具１１とウェハ１４との
間に介在される。

回転工具１１は高速にて回転されており、ウェハ１４は
、回転工具１１の周面とは砥液を介して線状に対向され
、両者の間に介在された砥液によりウェハ１４がポリッ
シングされる。砥液は、ノズル部１５配設側とは回転工
具１１を挟んで反対側方向へ排出される。

回転工具１１は基本的には硬質プラスチック等のように
、保形性が高く、高精度に容易に加工することができる
材質が選ばれる。該回転工具１１は、必要に応じて内部
から水冷される。

該回転工具１１はドラム状、或いはディスク状とされる
が、必要に応じて、外周面に、砥液を保持したり流れ易
くするための凹部、溝部等を設けてもよい。

砥液は、一般に、アルカリ性のコロイダルシリカ水溶液
、微細砥粒を懸濁させたアルカリ性あるいは酸性の水溶
液、もしくはこれ等にアミンを加えたものが使用される
。砥液に含有された微細砥粒がウェハを機械的にポリッ
シングし、そして、該砥液の酸性あるいはアルカリ性に
より、また、砥液に添加されたアミンによりウェハは化
学的にポリッシングされる。このような砥液により、粗
ポリソシング工程、中間ポリッシング工程、および仕上
げ工程の各ポリッング作業が行われる。

このような砥液及びこれを使用するポリッシュ方法は、
例えば特公昭６１．−３８９５４号公報に開示されてい
る。

回転工具１工には、第２図に示すように、その外周面に
ポリッシングベルト１８が全周にわたって巻掛けられて
いてもよい。該ポリッシングベルト１８の周回域の下部
は、洗浄液が収容された洗浄液槽２１内に位置しており
、該洗浄液槽２１内の洗浄液にて該ポリッシングベルト
１８が洗浄される。

ポリッシングベルト１８は、構成材質と使用条件に応じ
て、砥液を保持し得るボリッンングバッド材を無端シー
ムレス状とな−したものが使用される。

該ポリッシングベルト１８は、例えば、回転工具１１に
貼着され、該回転工具１１とは一体的に回転される。

この場合、ポリッシュベルト１８とウェハ１４との対向
部間に、ノズル部１５により砥液を供給することは第１
図に示す実施例と同様である。

該洗浄液槽２０内には、回転工具１１に貼着されたポリ
ッシングベルト１８が洗浄液から退出する側に、該ポリ
ッシングベルト１８に転接するスクラバロール２２が配
設されている。該スクラバロール２２はブラシ状になっ
ており、ポリッシングベルト１８に付着した研削屑等を
除去している。

また洗浄槽２１内の回転工具１１が洗浄液内へ進入する
側には、再生用ロール２３がポリッシングベルト１８に
転接するように配設されている。該再生用ロール２３は
、例えば、ゴム製であり、ポリッシングベルト１８の表
面に転接して該表面を研削することにより再生している
。

ポリッシングベル）１８は、回転工具１１の全周に巻掛
けられている必要はなく、例えば、第３図に示すように
、該回転工具１１の下方に、従動ローラ２４を配設し、
該従動ローラ２４と回転工具１１との間にテンションロ
ーラ２５を配設して、これら回転工具ｌｌ　従動ローラ
２４およびテンションローラ２５に無端状のポリッシン
グベルト１８を巻掛けることにより、回転工具１１の周
面にポリッシングベルト１８を略半周にわたって巻掛け
るようにしてもよい。

この場合も、ポリッシングベルト１８が洗浄および再生
されるように、従動ローラ２４は、前記第２図に示す実
施例と同様に、スクラバローラ２２および再生ローラ２
３が配設された洗浄液槽２０内に配設される。

さらにポリッシングベルト１８は無端状である必要はな
（例えば、第４図に示すように、有端状であって、各端
部をそれぞれ巻取りリール３１および３６に巻回してお
き、適当なアイドルローラ３２および３３を介して、回
転工具１１の一部に巻掛けるようにしてもよい。該回転
工具１１に巻掛けられたポリッシングベルト１８は、適
当なアイドルローラ３４および３５を介して巻取りリー
ル３６に巻回されている。

この場合にも、ポリッシングベルト１８の周回域に、洗
浄液槽２１が配設される。このように、ポリッシングベ
ルト１８が有端状の場合には、ポリッシングベルト１８
を容易に往復移動し得るため、ウェハ１４のポリッシン
グ時に往復移動させるように構成してもよい。

さらに、多数の回転工具１１を用いて、ウェハ１４のボ
リッンングを多段階で行うようにしてもよい。

例えば、第５図に示すように、キャリヤー１３によるウ
ェハ１３の搬送域に対向させてウェハ１４の移動方向に
多数の回転工具１１を並設すると共に、隣接する各回転
工具１１間の下方にそれぞれ従動ロール４１を並設し、
各回転工具１１と従動ロール４１とに交互にポリッシン
グベルト１８を巻掛ける構成としてもよい。

各従動ロール４１は砥液が収容された砥液槽４２内に配
設され、各従動ロール４１の周面を通過するポリッシン
グベルト１８には砥液槽４２内の砥液が保持される。こ
の場合ポリッシングベルト１８は無端状であってもよく
、また、第６図に示すように有端状であってもよい。い
ずれの場合にも、スクラバロール２２および再生ロール
２３を有する洗浄液槽２１を、ポリッシングベルト１８
の周回域に配設すればよい。

ポリッシングベルト１８としては、フェルトタイプポリ
ッシングパッド材を無端シームレス状に、又は長尺切り
放し状に形成したもの、ナツプタイプポリッシングパッ
ド材を無端シームレスに、又は長尺切り放し状に形成し
たもの、あるいはこれ等パッド状の構成体の内部、もし
くは背面をフード状、織布状或はシート状の屈曲性抗張
材をもって補強したもの、ポリッシング面に織布を用い
織布の背面に適宜の厚みのエラストマー層を接合積層し
たポリッシングパッド材を無端シームレスに、又は長い
尺切り放し状に形成したもの、或いはプラスチック、或
いはエラストマーのそれぞれ単一又はそれらの複合積層
構造体で、その何かの側の面をポリッシュ面と為し、其
の面に砥液を保持するための凹部を適宜の密度に配設し
、或はさらに砥液の流れを良くするための溝等を、型押
し、又は刻設したポリッシングパッド材料を無端シーム
レスに、又は長尺切り放し状に形成したもの等が使用さ
れる。

以上に述べた本発明の各実施例では、ウェハの形状を角
形に図示したが、これは本発明の効果を最も高く利用す
る態様として示したものであって、現在一般に広く使わ
れている丸形ウェハであっても何ら本発明の適用を脱す
るものではない。被研磨物は、シリコンウェハに限らず
、ガリウムヒ素、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、サファ
イア等の半導体材料、Ａ１、ステンレス等の金属材料、
ガラス、ＳｉＣ等の光学材料であってもよい。

また、各実施例では、回転工具１１が下にあり、ウェハ
１４が回転工具１１の上方を通過する場合について説明
したが、このようなものに本発明は限定されるものでは
なく、例えば、前記各実施例と上下が逆であっても、あ
るいはウェハが下から上へ、もしくは上から下へ送られ
る方式でも、又、回転工具の軸が水平ではなく鉛直であ
って、ウェハが鉛直状に横方向に送られる方式であって
もよい。

回転工具は、硬質プラスチック、ジュラコン、フッ素樹
脂、セルロイド等で製造される。回転工具１１は、径が
一定の円柱状に限らず、例えば、中央部の外径が各端部
よりも大きくなった鼓状であってもよい。回転工具がこ
のような形状の場合には、例えば表面が凹状に窪んだ光
学材料のポリッシングに適している。

ウェハ等の被研磨物は、回転工具に対して、往復移動さ
せてもよく、また、一方向にのみ移動させてもよい。回
転工具を移動させる構成であってもよい。

以上詳述したように、本発明は、回転工具又はこれに巻
掛けたポリッシングベルトがウェハに対して線状に対向
しつつ両者が相対的に高速に直線運動し、この対向部間
に機械的かつ化学的研磨力を有する砥液を介在させて作
用させることによって被研磨物をポリッシングするもの
であるので、従来のように、ポリッシングパッド材と被
研磨物とを略接触状態として、両者の間に砥液を介在さ
せてポリッシングする態様であってもよく、さらに回転
工具が被研磨物と直接には接触することなく高速回転す
ることにより、被研磨物表面に接触する砥液の粘性流体
摩擦にてポリッシングする態様であってもよい。

次に本発明方法により実験したので詳述する。

（実験例１） 第４図に示す装置により、ウェハをポリッシングした。

該装置は、硬質のクロメツキを施した砲金製の回転工具
（直径１５０　ｍｍ、面長１８０＋ｍｎ）を空気軸受で
支持している。該回転工具は、外周直線１１１１ｊ０．
０４８ｍ１外周のフレ０２μｍであった。これにフェル
トタイプの厚み０．８ｎｏｎのポリッシングパッド材（
ロゾール・ニッタ株式会社製、商品名ｒＳＵＢＡ−６０
０Ｊ）を幅１７５ｍｍ、長さ５０ｍの長尺切り放し状に
したポリッシングベルトを、芯径１．５０　ｍ＋ｎ　、
フランヂ径３８０画の一対の巻取りリールにそれぞれの
巻回するとともに、回転工具に巻掛けた。このポリッシ
ングベルトを１５０ｍ／分の速度で巻取りリールを交互
方向に反復して走行させた。

この装置をシリコンウェハの粗ポリッシング（ストック
リームパル）工程に使用するため、キャリヤーに６イン
チウェハを装着し、砥液としてコロイダルシリカのゾル
成分２％の水溶液にエタノールアミンを加えたものを、
幅方向全体にわたって均一に５０ｃｃ／分の流量で供給
しながら、キャリヤーをストローク２０　＋ｎｍ　、　
４０サイクル／分で往復運動させた。ポリッシングベル
トの１走行毎に３０まで間欠的にベルトの走行している
間に一方向から他方向へ送り、約１７分間で１枚のウェ
ハのストックリムーバルを行った。

得られたウェハは面粗度Ｒｍａｘ勢２０〜３０人で、つ
６一 エバの取代は１５μｍ５ポリツシユ後の平面度は、ＴＴ
Ｖ　（Ｔｏｔａｌ　Ｔｈ１ｃｋｎｅｓｓ　Ｖａｒｉａｔ
ｉｏｎ）　０．８μｍであって、従来の粗ポリッシング
工程と同等以上の仕上がりを約２倍の能率で行い得た。

（実験例２） 実験例１と同じように硬質のクロムメツキを施した砲金
製の回転円筒（直径１５關、面長１８０ｍｍ）を空気軸
受けで支持し、外周直線度０．０４μｍ、外周のフレ０
．２μｍを得た。これに薄手のナイロン平織布の裏面に
軟質プラスチック（ポリウレタン）をコーティングした
ものを、高精度に調整して、厚み０．３ｍｍ、幅１７５
ｍｍ、長さ１３０胴の長尺切り放し状のポリッシングベ
ルトを、芯径１５０ｍｍ、フランジ径３８０皿の一対の
巻取りリールに夫々の端部を巻回するとともに、回転工
具に巻掛けた。このポリッシングベルトを、１００ｍ７
分の速度で巻取りリールの間を交互方向に反復して走行
させた。

この装置を、実験例１によるストックリムーバルポリッ
シング工程を経たシリコンウェハの中ポリッシング工程
に使用するべく、ポリッシングベルト一 ルトの１走行毎に４０ｍｍまで間欠的に送り、約３分で
ウェハの中間ポリッシング工程を行った。得られたウェ
ハは、取代は、０．８μｍ得られた面粗度はＲｍａｘ　
＃　１０〜２０人に達した。

（実験例３） 第３図に示す装置により、ウェハをポリッシングした。

該装置の回転工具は、前記実験例１と同様に、硬質のク
ロムメツキを施した砲金製（直径１５０肛、軸方向長さ
１８０＋ｎ＋ｎ）であって、空気軸で支持されている。

該回転工具の外周直線度は０，０４８ｍ５外周のフレ０
，２μｍであっｊコ。該回転工具と同一径のローラを反
対側に芯間距離約６００画で平行に設置し、２つの円筒
間に後述のシームレス無端ポリッシングベルトを巻掛け
、さらにテンションローラを用いてベルトを弛みなく緊
張させた。

ポリッシングベルトは、２軸延伸処理をしたポリエステ
ルフィルムであって厚み１８０μ」のものを、幅１７５
揶、長さ１６８０ｍｍのシームレス無端状に接合し、表
面にポリウレタンを厚み６０μｍにコーティングし、さ
らに幅Ｉｎ＋ｍ、深さ２０μｍの溝部を、ピッチ３ｍｍ
、斜角３０°にエンボスしたものを使用した。

この装置をベルト速度１５０　ｍ７分で走行させ、コロ
イダルシリカ水溶液をシリカゾル濃度１．５％に希釈し
て供給１５ながら、実験例２で中間ボ１ルソシング工程
を経たシリコンウェハ飄の仕上げポリ・ノシング工程に
使用した。

ウェハは、ストローク２０ｍｍ、　４０サイクル／分で
往復運動させながら、一方から他方へ毎分５０ｍｍで送
った。この場合、ポリッシングベルトとウニノーの隙間
は平均１μｍ±０．４１ｔｍに調整された。その結果、
仕上げポリッシング工程は約３分で行われ、得られた結
果は取代平均０．２μｍであり、中間ポリッシング工程
後に残っていたマイクロスラッチ、ヘイズ等は完全に除
去され、鏡面平面となっていた。

（実験例４） 第１図に示す装置により、ポリッシングを行った。円筒
型回転工具は硬質クロムメツキした砲金で製作し、外周
に硬質塩ビ製の外筒を圧入して外径１５０誦、軸方向長
さ１８０ｍｍとした。該回転工具の両軸を空気圧軸受け
で支えてモーターローター（図示せず）を装着して直接
電動駆動とし、インバータ電流を以て６００ｒ、　ｐ、
　ｍ、の回転数を与え、周速を約２８３ｍ／分としたと
ころ、外周面の回転精度の振れが０．３μｍ以下であっ
た。外周面には深さ０．３ｍｍ。

幅３ｍｍの溝をねじれ角３０’　　　ピッチ６命で該設
した受軸と一体的な構造基体にセラミック製ガイドウェ
ーを設け、この上を滑動するキャリヤーを同様のセラミ
ックで製作し、キャリヤー下面にシリコン製６インチウ
ェハをワックスで貼り付けて、キャリヤーを毎分０．１
ｍの速度で一方から他方へ送り、その間に往復ｆｉ２５
ｍｍで毎分１２０回のベースで左右動させた。

線状に対向するウェハと回転工具上の間に、該回転工具
の全幅に平均に１００ｃｃ／分の流量でコロイダルシリ
カの水溶液をシリカゾル濃度１．５％に希釈し、温度２
５℃に調整して供給した。

この装置をシリコンウェハ１の仕」二げポリ・ノシング
工程に使用した。ウェハと回転工具外周との隙間は平均
０．４μｍに調整したが、仕上げポリ・ノシン＝３０ グ工程前の中ポリッシング工程後、面粗度Ｒｍａχ≠１
０人のウェハはポリッシング後にＲｍａｘ＜　５　Ａ、
となり、このポリッシュに於ける取代は平均０．２５μ
ｍであり、マイクロスクラッチ、ヘイズ等もなく、完全
なジェットブラック鏡面を得た。

この成績は在来法の仕上げポリッシング工程に比して約
１０倍の速度であった。

（実験例５） 実験例４と同様にして２回転工具上ウェハとの間隙を変
化させてポリッシングしたところ、第７図に示すグラフ
の結果が得られた。回転工具とウェハとの間隙が０μｍ
では、１００μｍ／時の加工速度で１０人程度の表面粗
さとなり、間隔が５μｍでは、５０μｍ／時の加工速度
で、５〜４人の表面粗さとなり、さらに、１０μｍの間
隔では、３０μｍ／時の加工速度で４人の表面粗さきな
った。さらに、１５〜３０μｍの間隔ては、１５〜５μ
ｍ／時の加工速度で表面粗さが究極ともいえる３Å以下
となった。

（発明の効果） 本発明のポリッシング方法は、このように、円筒状の回
転工具の周面と被研磨物とを線状に対向させ、両者を直
線状に相対移動させるものであるから、従来の回転円盤
式ポリッシング方式のように、被研磨物とポリッシング
パツド等との相対摺動量が不均一であるおそれがなく、
ポリ、シング精度が著しく向上する。また、該方法の実
施に使用される装置を小型化することができ、さらに内
部からの水冷を施すことも容易であり、従って、高いポ
リッシング精度の装置を容易に実現し得る。

例えば、被研磨物としてＩｃ製造用シリコンウェハを例
にとれば、要求されるＴＴＶ　１μｍ以下を得ることが
きわめて容易になる。

さらにポリッシングベルトを用いる場合には、該ポリッ
シングベルトのポリッシング作業域の外に於て、研磨層
の排出、研磨面の再生、洗浄、砥液の供給、等を行い得
るので、これらの作業のためにポリッシング作業を中断
する必要が無い。

ポリッシングベルトは速度の変更が容易であるため、被
研磨物との対向間隙をフントロールし易く、その結果、
超高精度の研磨面が得られ、仕上げポリッシングの前段
の中間研磨工程に於ては研磨速度を著しく向上させるこ
とができ、高効率にてポリッシング作業を行い得る等の
優れた効果を奏する。被研磨物であるミリコンウェハが
大径化しても容易に対応できる。

ウェハをキャリヤーに装着して、これに小さい円運動を
与えながら、或は回転させながら、一方向にスルーフィ
ードすることにより、ウェハの研磨を一個ずつ連続的に
処理することが出来る。

しかも従来頻繁に必要だった研磨布の洗浄再生等のメン
テナンスを、ポリッシングベルトが作動している最中に
平行して行い得るので、ポリッシング作業はポリッシン
グベルトの寿命がつきるまで中断することなく作業を継
続し得る。

従って、従来の如く１回の研磨作業に多数のウェハを装
着し、１回の研磨毎にウェハを脱着するいわゆるバッチ
作業でなく、研磨作業を連続作業で容易に行えるので、
ポリッシング作業を安定した研磨仕上りの品質で高効率
に実施する事が出来る。

ポリッシングベルトは機械力学的な無理を冒すことなく
、従来の回転円盤ボリッシャに比してはるかに大きい線
速度でも使用が可能である。従って、砥液の動粘度との
組合わせ選択によって、ポリッシングベルトと被研磨物
との接触の状態を、接触、単接触、非接触（砥液膜のみ
が接触）の何れにでも容易にコントロールすることが出
来る。

この結果、ポリッシングベルトをウェハ研磨の初期工程
に使用する場合には、接触又は単接触の状態にて使用す
ることにより、研磨能率を高めることが出来る。又、ウ
ェハ研磨の仕上げ工程に使用する場合には非接触の状態
を選んで、仕上がりウェハの表面をヘイズや結晶荒れ等
の無い高度の鏡面平面とすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法の実施に使用される装置の一
例を示す平面図、第１図（ｂ）はその１３−Ｂ線におけ
る断面図、第１図（Ｃ）は第１図（ａ）のＣ−Ｃ線にお
ける断面図、第２図（ａ）は本発明方法の実施に使用さ
れる装置の他の例の断面図、第２図（ｂ）はその正面図
、第３図〜第６図はそれぞれ本発明方法の実施に使用さ
れる装置の他の例の断面図、第７図は本発明方法の一実
施例におけるポリッシングベルトとウェハとの間隙とポ
リッシング速度およびウェハの面粗度との関係を示すグ
ラフ、第８図（ａ）は従来のポリッシング装置の側面図
、第８図（ｂ）はそのＢ−Ｂ線における断面図である。 １１・・・回転工具、１２・・・ガイド、１３・・・キ
ャリヤー１４・・・ウェハ、１５・・・ノズル部、１８
・・・ポリッシングベルト、　　２１・・・洗浄液槽、
２２・・・スクラバロール、２３・・・再生用ロール。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、研磨すべき被研磨物に、周面が線状に略接触する状
   態で対向して配設された円柱状の回転工具を回転させつ
   つ、該回転工具の周面と被研磨物との対向部間に砥液を
   供給し、両者を該回転工具の軸心に対して適当な角度を
   なす方向へ直線的に相対移動させることを特徴とするポ
   リッシング方法。 ２、被研磨物と回転工具とが非接触状態である請求項１
   に記載のポリッシング方法。 ３、前記被研磨物が平板状であり、該被研磨物と回転工
   具とが該回転工具の軸心に対して略直交する方向に相対
   移動される請求項１に記載のポリッシング方法。 ４、前記回転工具の外周面には、砥液を通流しやすくす
   る溝部が形成されている請求項３に記載のポリッシング
   方法。 ５、前記回転工具の外周面には、ポリッシングベルトが
   全周にわたってまたは周方向の一部に巻掛けられている
   請求項１または２に記載のポリッシング方法。 ６、前記ポリッシングベルトと被研磨物とが非接触状態
   である請求項５に記載のポリッシング方法。 ７、前記ポリッシングベルトが無端状になっている請求
   項５に記載のポリッシング方法。 ８、前記ポリッシングベルトは有端状であり、回転工具
   の一部に巻掛けられて巻取り手段により巻取られる請求
   項５に記載のポリッシング方法。 ９、前記ポリッシングベルトは、その周回移動時に洗浄
   液に浸漬されて洗浄される請求項５に記載のポリッシン
   グ方法。 １０、研磨すべき被研磨物に、周面が線状に略接触する
   状態で対向して回転可能に配設された円柱状の回転工具
   と、 該回転工具の周面と被研磨物との対向部間に砥液を供給
   する手段と、 該回転工具と被研磨物とを該回転工具の軸心に対して適
   当な角度をなす方向へ直線的に相対移動させる手段と、 を具備するポリッシング装置。 １１、前記回転工具が被研磨物とは非接触状態である請
   求項１０に記載のポリッシング装置。 １２、前記被研磨物が平板状であり、該被研磨物と回転
   工具とが該回転工具の軸心に対して略直交する方向に相
   対移動される請求項１０に記載のポリッシング装置。 １３、前記回転工具の外周面には、砥液を通流しやすく
   する溝部が形成されている請求項１２に記載のポリッシ
   ング装置。 １４、前記回転工具の外周面には、ポリッシングベルト
   が全周にわたってまたは周方向の一部に巻掛けられてい
   る請求項１０または１１に記載のポリッシング装置。 １５、前記ポリッシングベルトと被研磨物とが非接触状
   態である請求項１４に記載のポリッシング装置。 １６、前記ポリッシングベルトが無端状になっている請
   求項１４に記載のポリッシング装置。 １７、前記ポリッシングベルトは有端状であり、回転工
   具の一部に巻掛けられて巻取り手段により巻取られる請
   求項１４に記載のポリッシング装置。 １８、前記ポリッシングベルトの洗浄液が収容された洗
   浄液槽が該ポリッシングベルトの周回移動域に配設され
   ている請求項１４に記載のポリッシング装置。