JPH0340536Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、SiやGaAaなどの半導体結晶のウエ
ハ表面を無歪鏡面（加工歪が無い平滑な鏡面）に
研磨するポリシング装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体ウエハの加工表面は、その表面上に形成
されるデバイスの微細化や高密度化が進むにつれ
て、研磨による加工歪や結晶欠陥が全く無い完全
な無歪鏡面が要求されている。

一般に半導体ウエハ表面を研磨するポリシング
装置の構造は、円板状ホルダーに複数枚のウエハ
を保持し、このウエハ面を研磨板上に設けられた
研磨クロス面に押圧した状態で、ウエハと研磨板
を相対的に摺動運動させながら化学薬品液中に砥
粒を懸濁した研磨液を供給して研磨する方法が行
われている。このようなポリシング装置は、研磨
液中の砥粒がウエハ表面に押し込まれて加工が進
行するため、加工表面に加工歪が残留する欠点が
ある。

そこで、加工歪を極力低減する方法として、非
接触ポリシング法が提案されており、例えば、昭
和51年度精機学会秋季大会学術講演会前刷、９〜
10頁に記載のように、表面をフラツト部とテーパ
部に分割加工したポリシヤを用いて、研磨液の高
速流体をウエハ面に作用させることによりウエハ
をポリシヤ面上から浮上させ、研磨液中に含有さ
れた砥粒の衝突作用のみで加工する方式がある。

（考案が解決しようとする課題） 上述した従来の非接触ポリシング法は、ポリシ
ヤを高速回転させることによりウエハを浮上させ
る方式のため、研磨作業の開始及び終了時、また
は研磨作業中におけるウエハ浮上特性が不安定で
ある。そのため、ウエハ表面がポリシヤ面と接触
し傷や歪が入つたりする欠点がある。また、研磨
液中の微小砥粒の衝突作用だけで加工が進行する
方式のため、加工速度が極めて遅くなつてしまう
という。

本考案の目的は、従来の問題点を解消し、ウエ
ハ表面に傷や加工歪の発生がほとんどなく、加工
速度も大きくでき、かつ構造が簡単な非接触ポリ
シング装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本考案は、研磨液を収納した容器と、ハウジン
グに回転および昇降自在に支持されたウエハ固定
板と、ハウジングに回転自在に支持されウエハ固
定板と対向する研磨板とを有し、研磨時にウエハ
と研磨板を研磨液に浸漬し、かつウエハと研磨板
の間に微小な隙間を保ちながら相対運動させてウ
エハ表面を加工するポリシング装置において、前
記研磨板およびウエハ固定板に互いに反発しあう
ように磁石を埋設し、ウエハ固定板には研磨板と
の間隔を制御するための着脱自在な重りを備え、
しかも前記研磨液を加熱するヒータを前記容器に
備えたことを特徴とするポリシング装置である。

（作用） 本考案のように、磁石同士の反発作用を用いて
研磨クロス面上にウエハを浮上させることによ
り、研磨作業中はもちろん研磨作業の開始及び終
了時においてもウエハ表面が研磨クロス面に接触
することがなくなり、しかもウエハと研磨クロス
面の隙間が微小になつても安定な隙間が維持され
る利点がある。また磁石同士の反発作用を用いて
いるので構造も簡単で済む。また研磨液を収納す
る容器に研磨液を加熱するヒータを設けることに
より、研磨液を活性化させ加工速度を向上させる
こともできる。

（実施例） 以下に本考案の実施例について図面により詳細
に説明する。

第１図は、本考案のポリシング装置の一実施例
を示す断面図である。１は被加工物である円板状
ウエハ、２はウエハ１を数枚同時に接着保持する
ための円板状ホルダーで、磁力線を通しやすいプ
ラスチツク材で製作されている。３は円板型永久
磁石４（例えば直径40mm、厚さ10mmのフエライト
磁石）が表面に埋設された段付き円板状の固定板
で、表面にはホルダー２が、背面の段付き部に上
下軸５が、それぞれ組立てられている。上下軸５
は上下方向に自在に昇降できる構造にブツシ６０
１で案内軸６の内面に組立てられ、上端部にピン
７が装備されている。このピン７は案内軸６の上
端に形成された２ケ所のＵ字型溝６０２の中に挿
入されている。

８は案内溝６をベアリング６０３で回転自在に
保持した上ハウジングで、門柱型アーム９に固定
されている。１０は案内軸６にピン１１で固定さ
れた従動プーリで、アーム９に支柱６０４を用い
て組立てられたウエハ駆動用モータ１２の原動プ
ーリ１３により平ベルト１４を介して駆動される
構造である。１５は固定板３の背面に複数個設置
できる構造の円板状のおもりである。

１６は環状の永久磁石１７（例えば外径160mm、
内径80mm、厚さ10mmのフエライト磁石）が表面に
埋設された研磨板で、磁石１７は固定板３の中心
に内蔵されている磁石４と磁力線の向きが反対に
なるように設置されている。１８は研磨板１６の
表面上に形成された研磨クロス、１９は上端に円
板６０５が一体構造に形成されたスピンドルで、
円板６０５の上面には研磨板１６がネジ６０６に
より組立てられ、液体が入りこまないよう円板６
０５の下面に外周部にはラビリンスシール２１が
構成されている。２０はスピンドル１９をベアリ
ング６０７を介して回転自在に保持した下ハウジ
ングで、円板６０５の下面外周部と合致するラビ
リンスシール２１′が形成されている。

２２はスピンドル１９の下端に組立てられた回
転プーリで、装置本体６０８に支柱６０９を用い
て組立てられた研磨板駆動用モータ２３の主プー
リ２４により平ベルト２５を介して駆動される構
造である。

２６は中心に研磨板１６が設置され、ウエハ１
が研磨液６１０に完全に浸漬した状態で研磨でき
るように構成された桶状の槽で、下ハウジング２
０はＯリング２７を介して桶中心の底部に組立て
られ、槽全体は装置本体６０８に水平に組立てら
れている。２８は加工液の温度を制御するため、
槽２６底面に外周部に設置された環状の加熱用ヒ
ータである。

次に本装置におけるウエハの研磨動作について
説明する。

ウエハ１を複数枚同時接着したホルダー２を固
定板３に取り付けた後、これらの集合体を上下軸
５の下端部にネジで組立てる。この時、固定板３
に備えた磁石４と研磨板１６に設けられた磁石１
７の反発磁界作用により、ウエハ１と研磨クロス
１８の間には微小な間隙が形成されている。この
間隙はおもり１５の搭載数を変えることにより、
容易に調節することが可能である。

この状態において、研磨板１６と固定板３をそ
れぞれ図中の矢印の方向に回転させると、研磨ク
ロス１８上に保持された研磨液６１０がウエハ１
の表面上を高速に流体運動し、研磨液６１０に懸
濁された微小砥粒の衝突作用または摩擦作用によ
り材料除去がなされ、その結果、ウエハ表面に対
して原子オーダーの加工が行なわれる。さらに加
工速度が遅い場合には、加熱用ヒータ２８で研磨
液６１０を加熱し、温度を上昇させることによ
り、研磨液６１０のエツチング作用を活発にして
加工速度を促進することが可能になる。

例えば被加工物としてSiウエハ、研磨液として
粒径0.02μｍのSiO₂を含有した0.1規定のアンモニ
ア水溶液を用い、研磨板回転数を400rpm、ウエ
ハ回転数を500rpm、研磨板とウエハの隙間を8μ
ｍの条件で加工した場合、加工速度0.7μｍ／ｈが
得られ、表面あらさ：20Å以下の無歪鏡面が達成
された。また、研磨液の温度を常温（25℃）から
40℃に加熱することにより、約３倍の加工速度
2.1μｍ／ｈが得られた。

上記実施例では、永久磁石の材質としてフエラ
イトを用いたが、希土類などの永久磁石や、電磁
石を用いても同様な効果がえられる。

また上記実施例では、ウエハホルダーが１個の
場合について述べたが、研磨板に設けられた環状
磁石面上であれば複数個配置した場合でも同様な
効果がえられる事は自明であり、量産型装置とし
ても適している。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によればウエハホ
ルダーと研磨板の両者表面に、お互いに反発する
磁石を埋設し、ウエハと研磨板の表面間に微小な
隙間が維持される構造とすることにより、微小砥
粒の衝撃作用によつて加工が進行し、加工歪の無
い表面に仕上げることが可能となるため、従来の
問題点である研磨作業の開始及び終了時あるいは
研磨作業中のウエハ浮上の不安定などにより発生
していた傷や加工歪が全く解消される。しかも構
造も簡単である。また従来に比べ加工速度を上げ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のポリシング装置の一実施例
を示す全体断面図である。 図中、１はウエハ、２はホルダー、３は固定
板、４は円板型磁石、５は上下軸、６は案内軸、
８は上ハウジング、９はアーム、１２はウエハ駆
動用モータ、１５はおもり、１６は研磨板、１７
はリング型磁石、１８は研磨クロス、１９はスピ
ンドル、２０は下ハウジング、２１と２１′はラ
ビリンスシール、２３は研磨板駆動用モータ、２
６は槽、６０８は装置本体、６１０は研磨液を示
す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 研磨液を収納した容器と、ハウジングに回転及
   び昇降自在に支持されたウエハ固定板と、ハウジ
   ングに回転自在に支持されウエハ固定板と対向す
   る研磨板とを有し、研磨時にウエハと研磨板を研
   磨液に浸漬し、かつウエハと研磨板の間に微小な
   隙間を保ちながら相対運動させてウエハ表面を加
   工するポリシング装置において、前記研磨板およ
   びウエハ固定板に互いに反発しあうように磁石を
   埋設し、ウエハ固定板には研磨板との間隔を制御
   するための着脱自在な重りを備え、しかも前記研
   磨液を加熱するヒータを前記容器に備えたことを
   特徴とするポリシング装置。