JPH11333703A - ポリッシング加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、シリコンウェーハの大口径化に対応
した大型のポリッシング加工機における、複数のポリッ
シングパッドの接合線部分からの加工液の浸入による金
属定盤の腐食、およびそれによる被加工体の金属汚染や
異状条痕等の発生を抑制する定盤の形状に関する。 【構成】回転可能な金属定盤を有し、該金属定盤の表面
全体を複数枚のポリッシングパッドを貼り付けて被覆し
てなるポリッシング加工機において、互いに隣接するポ
リッシングパッド間の接合線部分に対応する位置の金属
定盤の表面に溝が切られてなり、かつ該溝中に前記金属
定盤を構成する物質以外の物質を埋め込んだことを特徴
とするポリッシング加工機を提供する。金属定盤に切ら
れた溝に埋め込まれる物質としては、ステンレス鋼、合
成樹脂および耐アルカリ性のあるセラミックス等が好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えばシリコンウ
ェーハ等、極めて高い平坦度や平行度が要求される板状
の工作物の表面を加工するポリッシング加工機の定盤の
構造、および材質に関わるものであり、更に詳しくはポ
リッシング加工時に被加工体たるシリコンウェーハ等へ
の金属汚染を効果的に防止するための定盤の構造および
材質を有するポリッシング加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス、金属材料、半導体材料、
セラミックスあるいは炭素材料等で、極めて高い平面度
や平行度が特に要求される板状の材料の面を鏡面に仕上
るためのポリッシング加工は、上下あるいはその一方に
ポリッシング用の研磨布、所謂ポリッシングパッドを貼
付した定盤を配し、その間あるいはその上に被加工体を
挟持して、研磨材を含有した加工液を定量的に供給しつ
つ定盤及び被加工体を押圧回転運動させて、その作用で
面粗さの向上を行なうという方法で行なわれている。

【０００３】特に近年、ＩＣ、ＬＳＩの記憶容量のアッ
プと生産性の向上といった必要性から、その原材料であ
るシリコンウェーハあるいは化合物系のウェーハ（以下
ウェーハと総称する）の厚さの均一化、特に加工精度、
寸法精度の向上と同時にウェーハ自体のサイズの大型化
の傾向が著しく、鏡面を得るためのポリッシング加工に
おける主たる条件や装置自体の精度と安定性、およびそ
の他種々の付帯条件についても極めて精密な管理が必要
とされるようになって来ている。特に、シリコンウェー
ハの場合はその原料となるシリコン単結晶インゴットの
製造技術が向上し、直径１２インチ、１６インチといっ
た大口径のものの生産も行われるようになって来てい
る。従って、このような大口径のウェーハのポリッシン
グ加工を生産効率よく行うためには定盤の直径が例えば
２２００ｍｍといった２０００ｍｍを越えるような大口
径のポリッシング定盤を具備した大型ポリッシング加工
機が近年ポピュラーになりつつある。

【０００４】ここでいうポリッシング定盤とは、例えば
鋳鉄、銅、錫、軟鉄等の金属、あるいはセラミックス、
ガラス等の非金属を材料とし、ある程度の厚みを持った
円盤であって、その上に不織布、布帛、合成樹脂発泡
体、合成皮革あるいはそれらの複合体からなる均質なシ
ート状薄層を貼付したものを言い、これが上下両面ある
いは片面に配されている。加工に際しては、両面加工機
の場合はその間に被加工体を押圧挾持し、片面加工機の
場合はホルダーをもって被加工体を定盤に圧接し、該被
加工体あるいは定盤あるいはその双方を回転させその加
工面に加工液を定量的に供給する。加工液および加工機
の機械的作用の相互作用によって被加工体の面が少しず
つ除去されて行き、平坦かつ高精度な面粗さが創成され
て行くのである。特にシリコンウェ−ハの如き硬脆材料
を被加工体とする場合は、ベースとなる定盤には鋳鉄製
のものを使用することが一般的である。

【０００５】前記ポリッシングパッドとしてはプレポリ
ッシング用には例えば不織布と合成樹脂発泡体の複合体
シート、ファイナル鏡面仕上げ用としては例えばスェー
ド調合成皮革のシートが一般的に使用されており、これ
らの一枚物のシートを例えば両面接着テープを介して前
記鋳鉄製の定盤表面にその全面を覆うように均質に密着
貼付して用いる。また、加工液としては、アルカリ成分
を含んだ溶液に微細なコロイド状酸化珪素粒子を分散し
た液、所謂コロイダルシリカが一般的に使用されてい
る。この加工は、その前段階までの、例えばダイヤモン
ド砥石を使用したり、あるいは硬質なアルミナ系砥粒を
用いた所謂機械的な加工とは異なるものであって、その
成分であるアルカリの化学的作用、具体的にはシリコン
ウェーハ等工作物に対する浸蝕性を応用したものであ
る。すなわち、アルカリの腐食性により、ウェーハ等工
作物表面に薄い軟質の浸蝕層が形成される。その薄層を
微細なコロイド状酸化珪素粒子の機械的作用により除去
してゆくことにより加工が進むのである。

【０００６】上述の加工液は、前述の通りアルカリ性の
極めて強いものであるから、定盤を構成する鋳鉄等の金
属と接した場合、それを腐食し錆を発生し被加工体の金
属汚染を誘引する要因となり易いものである。しかしな
がら、前記鋳鉄定盤は上述の如くその全面は一枚物のポ
リッシングパッドで完全に被覆されているため、通常の
状態では加工作用面でのアルカリと定盤との接触は起こ
らず腐食、金属汚染の問題は回避されていた。

【０００７】前述の如く、特にシリコンウェーハについ
ては、近年その大口径化の傾向が顕著であり、直径１２
インチ、１６インチといった大口径のものの商業生産も
現実的に行われるようになって来ている。従って、この
ような大口径のウェーハのポリッシング加工を生産効率
よく行うためには直径が２０００ｍｍ以上の大口径のポ
リッシング定盤を具備した大型ポリッシング加工機がポ
ピュラーになりつつある。この大型のポリッシング定盤
にはそれに相当するサイズのポリッシングパッドを貼付
して加工を行なうものであるが、それだけ幅広で薄地で
均質のポリッシングパッドは現段階では得難く、また、
それを定盤に均質に貼付する技術も伴っていないのが現
状である。従って、現行においてはそれよりも幅の狭い
ポリッシングパッドを裁断し、定盤に対して例えば半
割、あるいは四つ割のサイズのものを作成し、それを定
盤の全面をカバーするようにして貼付するという方法が
一般的に行なわれている。

【０００８】貼付するに当たっては、定盤とポリッシン
グパッドは完全に一致するように行なうのが通常であ
り、定盤部分よりはみ出したポリッシングパッドの端部
は定盤の縁に沿ってカットし、またその貼り合わせ接合
部分には殆ど間隙がないようにするものであるが、全く
間隙がない状態とすることは難しく、僅少な隙間が残る
ことは避けられないのが現実である。従って、実際の加
工に際しては、その僅少な隙間から加工液が入り込み、
定盤の金属部分を腐蝕し錆を発生させ、それがポリッシ
ング加工面に拡散し、被加工体の金属汚染を誘引するこ
とになり、甚だしきはその錆が製品の異常条痕（スクラ
ッチ）に繋がり、ポリッシング加工における製品歩留ま
りを低下させる要因となっている。更にその部分のみ腐
蝕が進むため、ポリッシングパッドを交換し貼り替えを
繰り返して行く度に定盤全体の面精度を狂わし、平坦度
を悪化させて行き、定盤自体の寿命を短くするという問
題点も指摘されていた。

【０００９】かかる現象を回避するために、鋳鉄定盤の
表面を例えば樹脂等でコーティングする方法があるが、
この場合はポリッシングパッドの貼り替えの際、古いポ
リッシングパッドを剥がす時に一緒に剥がれてしまい恒
久的な対策にならず、また、部分的に剥がれたりした場
合は定盤表面に微妙な凹凸を生じることとなり好ましく
ない。さらに、接合部の底部を接着剤等で封鎖し加工液
の浸入を防止する方法もあるが、この場合は接着剤の施
与によりその部分が僅かに盛り上がることとなり、ポリ
ッシングパッド面全体の平坦度を微妙に狂わせ、具体的
には被加工体のポリッシング面の面粗さやＴＴＶ（トー
タルシックネスバリェーション）を悪化させることにな
り、好ましくない。この場合もまた、使用済のポリッシ
ングパッドを定盤より剥がす場合に部分的に残存するこ
とがあり、定盤表面に凹凸を生じることとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述の
従来のポリッシング加工機の持つ問題点に鑑み、鋭意研
究を行なった結果、定盤の構造に工夫を加えることによ
り、加工液と金属定盤との接触を抑え、加工液による金
属の腐蝕を防止し、被加工体の金属汚染を効果的に予防
することを見出し本発明を完成させたものである。すな
わち、本発明の目的とする所は、大型のポリッシング加
工機に適応し、被加工体の金属汚染の少ない定盤の形状
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、回転可能
な金属定盤を有し、該金属定盤の表面全体を複数枚のポ
リッシングパッドを貼り付け被覆してなるポリッシング
加工機において、互いに隣接するポリッシングパッド間
の接合線部分に対応する位置の金属定盤の表面に溝が切
られてなり、かつ該溝中に前記金属定盤を構成する物質
以外の物質を埋め込んだことを特徴とするポリッシング
加工機にて達成される。本発明においては、金属定盤に
切られた溝に埋め込まれる物質が、ステンレス鋼、合成
樹脂およびセラミックスよりなる群のうちから選ばれた
少なくとも一つであることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明において使用するポリッシ
ング加工機とは、上下両面に、あるいは片面に回転可能
な定盤を配して、その間あるいはその上に被加工体を挟
持あるいは載置しつつ回転し加工液を供給してポリッシ
ングを行なうものであって、シリコンウェーハのポリッ
シング加工用の定盤としては一体もので５０〜７０ｍｍ
程度の厚みを有する鋳鉄定盤が一般的に使用されるので
あるが、本発明の具体的実施例を図面をもって説明す
る。

【００１３】図１は、本発明になるポリッシング加工機
のポリッシングパッドを貼付した作用面の上面説明図で
あり、図２は定盤部分の上面説明図、図３は定盤部分の
要部断面図である。本実施例は円形環状の定盤作用面を
４等分に分割したサイズのポリッシングパッドを貼付す
る例を示す。図面においてポリッシングパッド１ａ、１
ｂ、１ｃおよび１ｄは、扇形の相似形状であり、定盤３
の上に貼付されているが、その接合線２ａ、２ｂ、２ｃ
および２ｄは定盤３上の直交する２本の仮想中心線上に
位置する。ポリッシングパッドはその接線において重な
りあうことなく、また、明瞭な間隙をおくものではない
が、特に上方に凸になることを避けるために、重なり合
いは必ず避けねばならず、従って僅少な隘路状の間隙は
不可避的に存在する。

【００１４】ポリッシング定盤３の表面にはポリッシン
グパッド間の接合線２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄの位置
に相当するように幅の狭い直線状の溝４ａ、４ｂ、４ｃ
および４ｄが刻されており、さらに該溝の中には充填材
５が充填されている。充填材の表面は、定盤と同じレベ
ルを持つように仕上げられ、段差を持つようであっては
ならず、また表面仕上げ状態も定盤とほぼ同等にするこ
とが好ましい。即ち、溝が切られ、その溝が充填材で填
められていても、ポリッシング後の被加工体の性状に悪
影響を与えないために、定盤の表面は溝のない状態と同
等な状態にしておくことが好ましい。

【００１５】充填材の材質については、この部分のポリ
ッシングパッドの接合の隙間から浸透してきた加工液の
アルカリ成分に腐食されないものであることが必要であ
り、従って定盤の材質とは異なり耐アルカリ性に優れた
もの具体的には、ポリ塩化ビニール、デルリン等の硬質
樹脂、ステンレス鋼あるいは耐アルカリ性のセラミック
ス等が選択的に使用される。定盤の物性を均質にする目
的から充填材の機械的物性値例えば硬度、ヤング率、熱
膨張係数等は金属定盤にできるだけ近いものである方が
好ましく、軟質あるいはゴム弾性を有するような樹脂の
使用は好ましくない。

【００１６】溝の形状としては、定盤と充填材の間の熱
的変化（熱による膨張）の格差や、充填材の耐水、耐薬
性等の影響を可能な限り少なくするためにも、あまり広
くまた深いものであっては好ましくなく、具体的には貼
り合わせの箇所を覆うだけのものであればよく、特に限
定を受けるものではないが例えば１０〜２０ｍｍの幅深
さ５ｍｍ以下程度のものが好ましい。幅はこれ以上狭い
とポリッシングパッドを貼り直す際、位置決めが難し
い。また、溝の形状も特に限定を受けるものではなく、
その断面が矩形や台形、逆三角形、半円径のものが使用
される。特に、図４に示すように、表面に出る部分の径
よりも定盤内部の径の方をいくらか長くした台形の形状
とし、棒状の充填材をそれに嵌め込むようにしたものは
接着剤を使用する必要もなく、また充填材の脱落や部分
的外れを防止することができる。

【００１７】充填材の充填については、その溝の形状に
合わせたものを準備し、これを溝に嵌め込む方法が最も
好ましいが、特にそれに限定されるものではない。また
その固定は接着剤による方法、あるいはボルトによる螺
着等、通常考えられる手段で行うことができる。

【００１８】ポリッシングパッドは、一般的に裏面に予
め貼付してある両面接着テープにてその全面が、密接か
つ強固に定盤面に接着されるため、加工液は定盤の金属
部分に接触することはない。また充填材の面にも強固に
接着しているが、充填材自体がしっかりと定盤に固定さ
れているため、ポリッシングパッドを剥離する際も部分
的に剥がれたりすることはない。

【００１９】

【発明の効果】以上のような構成の定盤を使用し、ポリ
ッシングパッドの接合部分を金属定盤に刻された溝を充
填する充填材上に位置させることにより、加工液は定盤
を構成する金属と接触することなく、従って、金属の腐
食は起こらず、シリコンウェーハ等の金属汚染を防止す
ることが出来る。即ち、一枚もののポリッシングパッド
の製造が難しい大型のポリッシング加工機具体的には定
盤径２２００ｍｍのポリッシング加工機等大型ポリッシ
ング加工機の持つ欠点を補うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる金属定盤上に複数枚のポリッシン
グパッドを貼付したポリッシング定盤の平面図である。

【図２】本発明になる金属定盤の平面図である。

【図３】図１のポリッシング定盤のＡ−Ａ’線での要部
断面説明図である。

【図４】本発明になる金属定盤に刻された溝の形状の他
の実施例を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ ポリッシングパッド ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ ポリッシングパッド間の
接合線 ３ 定盤 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 溝 ５ 充填材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能な金属定盤を有し、該金属定盤の
   表面全体を複数枚のポリッシングパッドを貼り付けて被
   覆してなるポリッシング加工機において、互いに隣接す
   るポリッシングパッド間の接合線部分に対応する位置の
   金属定盤の表面に溝が切られてなり、かつ該溝中に前記
   金属定盤を構成する物質以外の物質を埋め込んだことを
   特徴とするポリッシング加工機。
2. 【請求項２】金属定盤に切られた溝に埋め込まれる物質
   が、ステンレス鋼、合成樹脂およびセラミックスよりな
   る群のうちから選ばれた少なくとも一つであることを特
   徴とする請求項第１項記載のポリッシング加工機。