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JP5919592B1 - Polishing equipment - Google Patents

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JP5919592B1
JP5919592B1 JP2015032933A JP2015032933A JP5919592B1 JP 5919592 B1 JP5919592 B1 JP 5919592B1 JP 2015032933 A JP2015032933 A JP 2015032933A JP 2015032933 A JP2015032933 A JP 2015032933A JP 5919592 B1 JP5919592 B1 JP 5919592B1
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篤暢 宇根
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】多量のスラリーを無駄に捨てることがなく、スラリー飛散により装置を汚すこともなく、切り屑なども一緒に循環させることによる試料の表面粗さの劣化を防ぎ、さらに、試料を吸着固定する真空チャックによる真空吸引によってスラリーがチャック内に浸透しチャック表面を汚したり真空配管を詰まらせたりするなどの欠点を解決する、高速研磨工具を提供する。
【解決手段】研磨工具1面に貼り付けた研磨パッド5表面に渦巻き溝を形成し、研磨工具内にスラリーの循環流路をもつ小型工具を回転し、揺動テーブル上に設置した真空チャックに固定した試料を研磨する研磨装置において、試料周辺を取り囲み、厚さが試料と同じか、わずかに薄く、研磨工具1が試料上を揺動しても、研磨工具1外周がはみ出さない直径をもつ環状板14を設けることによって、研磨工具1はみ出し時のスラリーの大量消費と飛散を防止することを可能にした。
【選択図】図4
[PROBLEMS] To prevent wasteful disposal of a large amount of slurry, to prevent contamination of the apparatus due to slurry scattering, to prevent deterioration of the surface roughness of the sample by circulating chips and the like, and to adsorb and fix the sample. Provided is a high-speed polishing tool that solves the drawbacks such as slurry permeating into the chuck due to vacuum suction by the vacuum chuck and fouling the chuck surface or clogging the vacuum piping.
A vacuum tool formed on a rocking table is formed by forming a spiral groove on the surface of a polishing pad 5 affixed to the surface of a polishing tool and rotating a small tool having a slurry circulation channel in the polishing tool. In a polishing apparatus for polishing a fixed sample, the diameter is such that the periphery of the sample is surrounded and the thickness is the same as or slightly thinner than the sample, and the outer periphery of the polishing tool 1 does not protrude even if the polishing tool 1 swings on the sample. By providing the annular plate 14 with which the polishing tool 1 protrudes, it is possible to prevent the slurry from being consumed in large quantities and from being scattered.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、シリコン基板、ガラス基板、シリコンカーバイト、窒化ガリウム、サファイヤ基板などを平坦に加工する研磨装置に関するものである。   The present invention relates to a polishing apparatus for flatly processing a silicon substrate, a glass substrate, silicon carbide, gallium nitride, sapphire substrate, and the like.

半導体や光デバイスの高密度化や高速度化、低電力化のために、シリコン基板やシリコンカーバイト、窒化ガリウム、サファイヤ基板などに高い平坦性が求められている。とくに、シリコン基板を除く他の基板は、硬くて化学耐性も強く、きわめて長い加工時間を必要としている。   High flatness is required for silicon substrates, silicon carbide, gallium nitride, sapphire substrates, and the like in order to increase the density, speed, and power consumption of semiconductors and optical devices. In particular, other substrates than the silicon substrate are hard and strong in chemical resistance, and require a very long processing time.

これらの基板( ウエハ) の平坦化技術として注目を集めているのが、CMP(Chemical Mechanical PolishingまたはPlanarization)と呼ばれる研磨技術である。CMPは、物理的研磨に化学的な作用を併用して、ウエハの表面層を除いていく技術である。具体的には、酸、アルカリ、酸化剤などの研磨物の可溶性溶媒中に、研磨粒(シリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが一般的)を分散させたスラリーと呼ばれる研磨剤を用い、適当な研磨布( パッド) で、ウエハ表面を加圧し、相対運動で摩擦することにより研磨を進行させる。   A polishing technique called CMP (Chemical Mechanical Polishing or Planarization) is drawing attention as a technique for planarizing these substrates (wafers). CMP is a technique for removing a surface layer of a wafer by using a chemical action in combination with physical polishing. Specifically, using an abrasive called slurry in which abrasive grains (silica, alumina, cerium oxide, etc.) are dispersed in a soluble solvent of an abrasive such as acid, alkali, or oxidizer, suitable polishing is performed. Polishing is advanced by pressing the wafer surface with a cloth (pad) and rubbing it with relative motion.

この研磨技術は、未だに多くの課題をもっている。中でも、スラリーやパッド消費量が大きいこと、ウエハ径拡大に伴う装置の大型化、などの問題を解決する方策として、下記非特許文献1に記載のウエハよりも小さいパッドで、ウエハ面を揺動しながら研磨する小径パッド方式が提案されている。この方式では、小さなパッドで研磨するため、装置はウエハ径を基準に小型化することが可能になり、高速・高圧研磨が容易になる利点も有する。   This polishing technique still has many problems. Above all, as a measure to solve the problems such as large consumption of slurry and pad and increase in size of the apparatus accompanying the wafer diameter expansion, the wafer surface is swung with a pad smaller than the wafer described in Non-Patent Document 1 below. A small-diameter pad method for polishing while being proposed has been proposed. In this method, since polishing is performed with a small pad, the apparatus can be reduced in size based on the wafer diameter, and there is an advantage that high-speed and high-pressure polishing is facilitated.

図1ないし図3は、従来の小径パッド方式を用いた研磨装置の一例を示す。
従来の小径パッド方式を用いた研磨装置は、図1に示すように、研磨パッド5を貼った小型研磨工具1を、研磨対象物としての試料2に押しつけながら矢印aの方向に回転させることにより加工する。試料2は真空ポーラスチャックや真空ピンチャックなどのチャック3により保持され、相対速度を大きくするために矢印bの方向に逆回転させることもある。チャックは揺動テーブル4上の台部4aに搭載され、矢印6の方向に直線揺動される。本装置では揺動を停止し、任意の位置で研磨工具を固定して試料を加工することも可能である。
1 to 3 show an example of a polishing apparatus using a conventional small-diameter pad system.
As shown in FIG. 1, a conventional polishing apparatus using a small-diameter pad system rotates a small polishing tool 1 with a polishing pad 5 in the direction of arrow a while pressing it against a sample 2 as an object to be polished. Process. The sample 2 is held by a chuck 3 such as a vacuum porous chuck or a vacuum pin chuck, and may be rotated backward in the direction of the arrow b in order to increase the relative speed. The chuck is mounted on the base portion 4a on the swing table 4 and linearly swings in the direction of the arrow 6. In this apparatus, it is also possible to stop the oscillation and process the sample by fixing the polishing tool at an arbitrary position.

この研磨装置を高速回転で使用するために、小型研磨工具1上に貼った小径研磨パッド5の表面に、図2に示すスラリーを回収する渦巻き溝7とスラリーをパッド面内に均一供給する格子溝8からなる複合溝が形成され、研磨工具1内には、図3に示すスラリーを循環させる流路10が設けられている。研磨工具1中心から供給されるスラリー9は、研磨工具1の回転による遠心力により研磨工具1中心から外周に向かって放射状に設けられた循環流路10を通って、研磨工具1の外周に設けられたスラリー供給孔11から試料2と研磨パッド5の接触面12に供給される。研磨工具1は回転しているので、スラリーは、研磨パッド5の表面に形成された渦巻き溝7により研磨工具1中心に回収される。この回収されたスラリーは研磨工具1中心の流入孔13を通って循環流路10に戻る。このことによりスラリーの30%以上が循環し、スラリー消費を抑制できる。矢印はスラリーの流れの方向を示す。   In order to use this polishing apparatus at high speed, a spiral groove 7 for collecting the slurry shown in FIG. 2 and a grid for uniformly supplying the slurry into the pad surface are provided on the surface of the small-diameter polishing pad 5 affixed on the small polishing tool 1. A composite groove comprising grooves 8 is formed, and a flow path 10 for circulating the slurry shown in FIG. 3 is provided in the polishing tool 1. The slurry 9 supplied from the center of the polishing tool 1 is provided on the outer periphery of the polishing tool 1 through a circulation channel 10 provided radially from the center of the polishing tool 1 toward the outer periphery by centrifugal force generated by the rotation of the polishing tool 1. The slurry 2 is supplied from the slurry supply hole 11 to the contact surface 12 between the sample 2 and the polishing pad 5. Since the polishing tool 1 is rotating, the slurry is collected at the center of the polishing tool 1 by the spiral groove 7 formed on the surface of the polishing pad 5. The recovered slurry returns to the circulation channel 10 through the inflow hole 13 at the center of the polishing tool 1. As a result, 30% or more of the slurry circulates and slurry consumption can be suppressed. Arrows indicate the direction of slurry flow.

精密工学会誌、Vol .68、 No .3 (2002) pp .461 - 465Journal of Precision Engineering, Vol. 68, No. 3 (2002) pp. 461-465 2013年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、pp.237 −238Proceedings of the 2013 Annual Meeting of the Japan Society for Precision Engineering, pp. 237 −238

上記図1に示した研磨装置では、図2に示した渦巻き溝7によりスラリーを研磨工具1中心に回収し、そのスラリーを図3に示した研磨工具1内循環流路により循環させることができるので、通常の格子溝だけからなる研磨パッドと比較し、使用するスラリー量を1/3〜1/5に削減できる。さらに、研磨パッド外周5mmの範囲に溝のない研磨パッドを用いて加工すると、スラリーの飛散が抑止されると同時に、加工量は5〜10%向上するが、通常の硬質パッドを用いた場合、切り屑の排出が悪くなるので表面粗さが劣化する。   In the polishing apparatus shown in FIG. 1, the slurry can be collected at the center of the polishing tool 1 by the spiral groove 7 shown in FIG. 2, and the slurry can be circulated by the circulating flow path in the polishing tool 1 shown in FIG. 3. Therefore, the amount of slurry to be used can be reduced to 1/3 to 1/5, compared with a polishing pad consisting of only ordinary lattice grooves. Furthermore, when processing using a polishing pad without grooves in the range of the outer periphery of the polishing pad 5 mm, scattering of the slurry is suppressed and at the same time the processing amount is improved by 5 to 10%, but when a normal hard pad is used, Since the discharge of chips becomes worse, the surface roughness deteriorates.

これらのスラリーの削減は研磨工具が試料からはみ出さない限り可能であるが、研磨工具が試料からはみ出すと、スラリーは研磨工具の高速回転により飛散し、渦巻き溝によるスラリー回収も不可能になるので、スラリー消費量が増大する。一方、研磨工具のはみ出しは、この小径パッドを用いる方法では試料平坦化に必要不可欠なものであり、したがって、はみ出すと同時に大量のスラリーが消費されることになる。また、試料の固定には真空チャックが用いられているためスラリーをチャック内や真空配管内に吸い込むことになり、チャックの表面汚れや配管詰まりの原因となっている。   These slurries can be reduced as long as the polishing tool does not protrude from the sample. However, if the polishing tool protrudes from the sample, the slurry is scattered by the high-speed rotation of the polishing tool, and the slurry cannot be recovered by the spiral groove. The slurry consumption increases. On the other hand, the protrusion of the polishing tool is indispensable for the flattening of the sample in the method using the small-diameter pad. Therefore, a large amount of slurry is consumed at the same time as the protrusion. Further, since a vacuum chuck is used for fixing the sample, the slurry is sucked into the chuck or the vacuum pipe, which causes the surface of the chuck to become dirty or the pipe to be clogged.

本発明は上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、試料の外周を囲み、研磨工具が揺動したとしても工具外周が試料からはみ出さない大きさをもつ、試料厚とほぼ等しい環状板を備えて、研磨工具が試料からはみ出した場合もスラリー消費を抑える。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems. The object of the present invention is to surround the outer periphery of the sample so that the outer periphery of the tool does not protrude from the sample even if the polishing tool swings. An annular plate that is substantially equal to the thickness of the sample is provided to suppress slurry consumption even when the polishing tool protrudes from the sample.

また、本発明では、スラリーを強制的に吸引・送出する吸引装置や送出装置を備えて、スラリーの消費をより少なくし、飛散を防止し、循環を促進させる。   In the present invention, a suction device or a delivery device that forcibly sucks and feeds the slurry is provided to reduce the consumption of the slurry, prevent scattering, and promote circulation.

しかも、循環流路、もしくは吸引配管にフィルタを設けて、切り屑や凝集したスラリーを取り除くことができる。   In addition, it is possible to remove chips and agglomerated slurry by providing a filter in the circulation channel or suction pipe.

さらには、試料の固定に下記非特許文献2に記載の水膜チャックを使用することでチャック内へのスラリー吸い込みを生じさせない研磨装置を提供することにある。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a polishing apparatus that does not cause slurry suction into the chuck by using a water film chuck described in Non-Patent Document 2 below for fixing a sample.

上記目的を達成するため、本発明は、図4(a)、(b)の第1の実施の形態に示すように、試料2を固定したチャックプレート3と、試料周辺を取り囲み、厚さが試料と同じか、わずかに薄く、小型研磨工具1が試料上を両矢印15の範囲で直線揺動しても、小型工具の外周がはみ出さない外径をもつ、チャックプレート3に固定された環状板14から構成される。   In order to achieve the above object, as shown in the first embodiment of FIGS. 4 (a) and 4 (b), the present invention surrounds the chuck plate 3 to which the sample 2 is fixed and the periphery of the sample, and has a thickness of Fixed to the chuck plate 3 that is the same as or slightly thinner than the sample and has an outer diameter that does not protrude from the outer periphery of the small tool even when the small polishing tool 1 linearly swings over the sample within the range of the double arrow 15. It is composed of an annular plate 14.

さらに、図5の工具詳細図に示す研磨工具1内には、スラリーが循環する循環流路10の工具中心を通る流路にフィルタ16が設けられている。図2に示したパッド表面に形成された渦巻き溝7によってスラリー流入孔13に回収されたスラリーは、このフィルタ16を通過し、工具中心から供給されるスラリーと併せて循環流路10を通って、試料面に再度供給されることを特徴としている。   Furthermore, in the polishing tool 1 shown in the tool detail view of FIG. 5, a filter 16 is provided in a flow path passing through the tool center of the circulation flow path 10 through which the slurry circulates. The slurry recovered in the slurry inflow hole 13 by the spiral groove 7 formed on the pad surface shown in FIG. 2 passes through the filter 16 and passes through the circulation channel 10 together with the slurry supplied from the tool center. The sample is supplied again to the sample surface.

図6の工具詳細図に示すように、スラリー流入孔13に回収されたスラリーは、スラリー吸引配管18に連結された吸引装置( 図示せず) によって、工具中心に設置された配管中を吸引スラリー17となって流れ、フィルタ16を通過して、スラリー回収ボックス( 図示せず) に回収される。回収されたスラリーは新しいスラリーと併せられて、スラリー送出装置( 図示せず) によりスラリー供給配管19を通って、工具中心に設置された配管内を供給スラリー9として送り込まれ、循環流路10を通って試料面に再度供給されることを特徴としている。   As shown in the tool detailed view of FIG. 6, the slurry recovered in the slurry inflow hole 13 is sucked into the slurry installed in the center of the tool by a suction device (not shown) connected to the slurry suction pipe 18. 17 flows through the filter 16 and is collected in a slurry collection box (not shown). The recovered slurry is combined with a new slurry, passed through a slurry supply pipe 19 by a slurry delivery device (not shown), and sent into a pipe installed at the center of the tool as a supply slurry 9, and the circulation flow path 10 is It is characterized in that it is supplied again to the sample surface.

上記第1の実施例では、試料2が1個の場合について示したが、図7(a)、(b)に示す第2の実施例では、チャック中心に対し7 個の試料2が稠密に配置される。チャックプレート3と研磨工具1は加工量を増加させるために矢印で示すように反対方向に回転させられ、研磨工具は環状板14をはみ出さない両矢印で示す揺動範囲15内で直線揺動させられる。試料2は表面が鏡面に磨かれた平面チャックプレート3上に厚さ1μm 以下の水膜によって固定されている。これらの試料を挿入できるように試料直径よりわずかに大きな7個の穴があいた、高さが試料の厚さに等しいか、もしくはわずかに厚さの薄い円板が、このチャックプレート3に厚さ1μm 以下の水膜、もしくはさらにせん断強度の大きいシリコーン樹脂製、アクリル製、合成ゴム製粘着テープや両面接着テープ20などにより貼り付けられていることを特徴としている。   In the first embodiment, the case where there is one sample 2 is shown. However, in the second embodiment shown in FIGS. 7A and 7B, seven samples 2 are dense with respect to the center of the chuck. Be placed. The chuck plate 3 and the polishing tool 1 are rotated in opposite directions as indicated by arrows in order to increase the amount of processing, and the polishing tool linearly swings within a swing range 15 indicated by double arrows that do not protrude from the annular plate 14. Be made. The sample 2 is fixed on a flat chuck plate 3 whose surface is polished to a mirror surface by a water film having a thickness of 1 μm or less. A disc having seven holes slightly larger than the sample diameter and having a height equal to or slightly thinner than the sample diameter is inserted into the chuck plate 3 so that these samples can be inserted. It is characterized in that it is affixed with a water film of 1 μm or less, or a silicone resin, acrylic or synthetic rubber adhesive tape or double-sided adhesive tape 20 having a higher shear strength.

上記環状板14は、その厚さが試料の厚さと等しいか、それより数10μm 〜0 .1mm程度厚さの薄く、その穴径は試料より0.1〜2mm大きいものが使用される。その素材は、試料より加工しにくいセラミックス材料、または金属、および試料に傷を付けにくい無機または有機の樹脂材料などにより作製される。   The annular plate 14 has a thickness equal to the thickness of the sample, or several tens of μm to 0. A thin one having a thickness of about 1 mm and a hole diameter 0.1 to 2 mm larger than the sample is used. The material is made of a ceramic material that is harder to process than the sample, or a metal, and an inorganic or organic resin material that hardly damages the sample.

環状板14には、板厚さが研磨対象物よりわずかに厚く工具と台座に挟み込まれることで研磨対象物と厚さが等しくなるような変形しやすい樹脂材料などを用いても良い。   The annular plate 14 may be made of a resin material that is easily deformed so that the plate thickness is slightly thicker than that of the object to be polished and is sandwiched between the tool and the base so that the thickness becomes equal to that of the object to be polished.

本発明に係わる研磨装置においては、試料の回りに試料厚とほぼ等しいか、わずかに厚さの薄い環状板が設置され、研磨工具はこの環状板からはみ出すことなく揺動されるので、スラリーの消費量を大幅に削減できる。また、環状板の厚さが試料と等しいか、わずかに薄いだけなので、試料と環状板のすきまは小さくなり、遠心力によって飛散するスラリーをきわめて少なくでき、飛散による装置の汚れをなくすことができる。   In the polishing apparatus according to the present invention, an annular plate having a thickness approximately equal to or slightly thinner than the sample thickness is provided around the sample, and the polishing tool is swung without protruding from the annular plate. Consumption can be greatly reduced. In addition, since the thickness of the annular plate is equal to or slightly thinner than the sample, the clearance between the sample and the annular plate is reduced, so that the slurry scattered by centrifugal force can be extremely reduced, and the contamination of the device due to scattering can be eliminated. .

研磨工具内に設けられたスラリーを循環させる循環流路やスラリーを吸引する吸引配管にフィルタを設けることにより、研磨による切り屑や凝集スラリーなどを取り除くことができるので、試料の表面粗さを向上できる。   By providing a filter in the circulation channel that circulates the slurry provided in the polishing tool and the suction piping that sucks the slurry, it is possible to remove chips and agglomerated slurry due to polishing, improving the surface roughness of the sample it can.

一方、従来から使用されてきた真空チャックに変えて、水膜チャックを用いることにより環状板と試料のすきまから浸入するスラリーがチャック内に吸い込まれることがなくなり、チャック面を常時清浄に保つことができるので、薄板を研磨したさいに、ゴミが試料とチャック面間へ挟み込まれることによって生じる研磨ディンプルの発生を防ぐ効果をもつ。   On the other hand, by using a water film chuck instead of the conventionally used vacuum chuck, slurry entering from the gap between the annular plate and the sample is not sucked into the chuck, and the chuck surface can be kept clean at all times. Therefore, when the thin plate is polished, it has an effect of preventing generation of polishing dimples caused by dust being sandwiched between the sample and the chuck surface.

(a)、(b)は従来の小型研磨工具を用いて揺動研磨を行っている研磨装置の一実施例を示す模式図および正断面図である。(A), (b) is the schematic diagram and front sectional view which show one Example of the grinding | polishing apparatus which is performing rocking grinding | polishing using the conventional small grinding | polishing tool. 従来の渦巻き溝と格子溝をもつ研磨パッドを貼った研磨工具の図である。It is the figure of the grinding | polishing tool which stuck the grinding | polishing pad which has the conventional spiral groove | channel and a lattice groove | channel. 従来の循環流路をもつ研磨工具内部における、中心から外周に向かって放射状に流れ、工具中心に戻るスラリー流れの模式図である。It is a schematic diagram of a slurry flow in a polishing tool having a conventional circulation channel that flows radially from the center toward the outer periphery and returns to the center of the tool. (a)、(b)は本発明の第1の実施形態に係る研磨装置の一実施例を示す平面図および正断面図である。(A), (b) is the top view and front sectional view which show one Example of the grinding | polishing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るスラリー流れを含む研磨工具の詳細図である。1 is a detailed view of a polishing tool including a slurry flow according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るスラリー流れを含む研磨工具の詳細図に、スラリー吸引配管と供給配管を加えた図である。It is the figure which added slurry suction piping and supply piping to the detailed view of the polish tool containing the slurry flow concerning a 1st embodiment of the present invention. (a)、(b)は本発明の第2の実施形態に係る研磨装置の一実施例を示す平面図および正断面図である。(A), (b) is the top view and front sectional view which show one Example of the grinding | polishing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

図4乃至図6は、本発明の第1に実施形態を示す。
図4(a)、(b)は、本発明に係わる冷凍ピンチャック装置の第1の実施形態を示す平面図とB−B’断面図である。
図に示すように、試料2と試料厚とほぼ等しいか、もしくは厚さの薄い環状板14をチャックプレート3上に固定し、試料の1/2から2/3の直径をもつ研磨パッド5を貼った研磨工具1を回転揺動しつつ試料を研磨する。揺動範囲は両矢印15で示す範囲であり、環状板14からはみ出ることはない。
4 to 6 show a first embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are a plan view and a BB ′ cross-sectional view showing the first embodiment of the freezing pin chuck device according to the present invention.
As shown in the figure, an annular plate 14 having a thickness approximately equal to or thinner than that of the sample 2 is fixed on the chuck plate 3, and a polishing pad 5 having a diameter of 1/2 to 2/3 of the sample is formed. The sample is polished while rotating and swinging the affixed polishing tool 1. The swing range is the range indicated by the double arrow 15 and does not protrude from the annular plate 14.

この研磨工具内には、図5に示すスラリーが循環する循環流路10が設けられているので、研磨工具中心から供給されるスラリー9は、研磨工具回転による遠心力により研磨工具中心から研磨工具外周に向かって矢印の方向に流れ、スラリー供給孔11から試料2と研磨パッド5の接触面12に供給される。供給されたスラリーは、図2に示す研磨パッド表面に形成された渦巻き溝7によって研磨工具中心に回収され、スラリー流入孔13を通って循環流路10に戻る。この研磨工具中心の流路にはフィルタ16が設けられているので、切り屑などが除去され、試料2の表面の表面粗さなどを劣化させることはない。   In this polishing tool, the circulation channel 10 for circulating the slurry shown in FIG. 5 is provided. Therefore, the slurry 9 supplied from the center of the polishing tool is separated from the center of the polishing tool by the centrifugal force generated by the rotation of the polishing tool. It flows in the direction of the arrow toward the outer periphery and is supplied from the slurry supply hole 11 to the contact surface 12 of the sample 2 and the polishing pad 5. The supplied slurry is collected at the center of the polishing tool by the spiral groove 7 formed on the surface of the polishing pad shown in FIG. 2, and returns to the circulation channel 10 through the slurry inflow hole 13. Since the filter 16 is provided in the flow path at the center of the polishing tool, chips and the like are removed, and the surface roughness of the surface of the sample 2 is not deteriorated.

図4に示すように研磨工具が試料からはみ出た場合、スラリー供給孔11から試料とパッド面に供給されたスラリーは、研磨工具の遠心力により環状板と研磨工具のすきまを通って研磨工具外に逃げようとするが、すきまが小さいためその量は少なく、ほとんどのスラリーはパッド表面に形成された図2に示す渦巻き溝により研磨工具中心に回収される。さらに、パッド外周5mmの範囲に溝のない研磨パッドを貼り付けた渦巻き研磨パッドを用いて加工すると、スラリー消費は一層少なくなり、加工速度も向上し、スラリーの飛散も防止できる。   As shown in FIG. 4, when the polishing tool protrudes from the sample, the slurry supplied to the sample and the pad surface from the slurry supply hole 11 passes through the gap between the annular plate and the polishing tool by the polishing tool centrifugal force. However, since the clearance is small, the amount is small, and most of the slurry is collected at the center of the polishing tool by the spiral groove shown in FIG. 2 formed on the pad surface. Further, when processing is performed using a spiral polishing pad with a polishing pad having no groove in a range of 5 mm in the outer periphery of the pad, the consumption of slurry is further reduced, the processing speed is improved, and the scattering of the slurry can be prevented.

一方、図5の構造に加えて、図6に示すように工具中心にあるスラリー流入孔13に回収したスラリーを、吸引装置( 図示せず) に繋がる吸引配管に吸引することにより回収するスラリー量を増やし、すきまから流れ出るスラリーをさらに少なくできるので、スラリー消費量を極限まで減らすことができる。   On the other hand, in addition to the structure of FIG. 5, the amount of slurry recovered by sucking the slurry collected in the slurry inflow hole 13 at the center of the tool as shown in FIG. 6 into a suction pipe connected to a suction device (not shown). Since the slurry flowing out from the gap can be further reduced, the amount of slurry consumption can be reduced to the limit.

同時に、供給配管19から流すスラリーへ内圧をかけることにより循環するスラリーを適度に増量することによってスラリーの循環を促進し、パッド焼き付けのない省エネ型の高速・高圧研磨を実現できる。   At the same time, the circulation of the slurry is promoted by appropriately increasing the amount of the slurry to be circulated by applying an internal pressure to the slurry flowing from the supply pipe 19, and an energy-saving high-speed and high-pressure polishing without pad burning can be realized.

この時、かける内圧は、すきまから漏れ出るスラリーが増加しない程度に抑え、吸引圧と工具回転速度に応じて制御する必要がある。排出配管18にはフィルタ16が設けられ、切り屑や凝集したスラリーなどを除去するので試料の表面粗さが劣化することはない。このフィルタは砥粒粒度に適合した、スラリーの通過をできるだけ妨げないたものが用いられる。   At this time, it is necessary to control the internal pressure to be applied in accordance with the suction pressure and the tool rotation speed while suppressing the slurry leaking from the gap from increasing. The discharge pipe 18 is provided with a filter 16 to remove chips, agglomerated slurry, and the like, so that the surface roughness of the sample does not deteriorate. This filter is adapted to the abrasive grain size and does not obstruct the passage of the slurry as much as possible.

図7(a)、(b)は、本発明に係わる研磨装置の第2の実施形態を示す平面図とB−B’断面図である。
図7は、多数枚の試料を同時に研磨する場合の環状板14の一実施例である。試料は稠密に配置され、研磨工具1との間で互いに相対運動を行いつつ、加圧されて研磨される。試料2と試料直径よりわずかに大きな多数の嵌合穴14aをもつ、高さが試料の厚さに等しいか、もしくはわずかに厚さの薄い環状板14は、チャックプレート3上に水膜( 図示せず) によって固定される。
FIGS. 7A and 7B are a plan view and a BB ′ cross-sectional view showing a second embodiment of the polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 7 shows an example of the annular plate 14 when a large number of samples are polished simultaneously. The sample is densely arranged and is pressed and polished while moving relative to each other with the polishing tool 1. An annular plate 14 having a sample 2 and a large number of fitting holes 14a slightly larger than the sample diameter and having a height equal to or slightly thinner than the thickness of the sample is formed on the chuck plate 3 with a water film (FIG. (Not shown).

研磨工具中心からスラリーが供給され、研磨が始まるとスラリーは環状板14に開いた嵌合穴14aと試料2のすきまに浸入する。しかし、真空チャックを用いた場合のようにチャック内部や真空配管内部にスラリーが吸い込まれることはなく、すきまに溜まって止まる。予めこのすきまにスラリーが溶け込まない溶液などを満たしておくと、すきまへのスラリー浸入を抑制することもできる。水膜20によって試料の横方向への力を支えきれない場合には、水膜に換えて、さらにせん断強度の大きいシリコーン樹脂製、アクリル製、合成ゴム製粘着テープや両面接着テープなどを用いて貼り付けても良い。また、本実施例では試料を水膜で固定したが、水張りなどの従来の固定方法を利用しても良い。   When the slurry is supplied from the center of the polishing tool and polishing is started, the slurry enters the gap between the fitting hole 14 a opened in the annular plate 14 and the sample 2. However, unlike the case where a vacuum chuck is used, the slurry is not sucked into the chuck or the vacuum pipe, and remains in the gap. If a solution in which the slurry does not dissolve in this gap is filled in advance, the slurry can be prevented from entering the gap. If the lateral force of the sample cannot be supported by the water film 20, use a silicone resin, acrylic, synthetic rubber adhesive tape, double-sided adhesive tape, or the like having higher shear strength instead of the water film. It may be pasted. In this embodiment, the sample is fixed with a water film, but a conventional fixing method such as water filling may be used.

なお、上記実施の形態においては、環状板に7個の嵌合穴を設けたが、この個数は試料数に合わせて設ければ良い。また、試料の形状に応じて矩形、六角形、菱形など自由な形状の穴をもつものを利用しても良い。
同様に、上記実施の形態1,2においては、円形のチャックプレート3を設けたが、矩形、楕円等のチャックプレートを設けても良い。また、上記実施例においては、スラリーの吸引配管側にフィルタを設けたが、送出配管側に設けても良い。
In the above embodiment, seven fitting holes are provided in the annular plate, but this number may be provided in accordance with the number of samples. Moreover, you may utilize what has a hole of free shapes, such as a rectangle, a hexagon, and a rhombus according to the shape of a sample.
Similarly, in the first and second embodiments, the circular chuck plate 3 is provided. However, a rectangular or elliptic chuck plate may be provided. Moreover, in the said Example, although the filter was provided in the suction piping side of a slurry, you may provide in the delivery piping side.

上記実施の形態においては、直線揺動の例について示したが、円弧揺動など、どのような揺動にも適用でき、研磨工具の揺動範囲が環状板をはみ出さなければ良い。また、試料は薄板の場合について示したが、厚板やブロックなどにも適用でき、そのさいは環状板内に試料を載置するだけでも良い。さらに、上記実施例では、試料と工具が互いに回転する場合について示したが、工具だけが回転する装置について適用しても良い。   In the above embodiment, an example of linear rocking has been described. However, any rocking such as arc rocking can be applied, and it is sufficient that the rocking range of the polishing tool does not protrude from the annular plate. Although the sample is shown as being a thin plate, it can also be applied to a thick plate, a block, or the like. In that case, the sample may be simply placed in the annular plate. Further, in the above embodiment, the case where the sample and the tool rotate with each other has been described, but the present invention may be applied to an apparatus in which only the tool rotates.

1…研磨工具、2…試料、3…チャック、4…揺動テーブル、5…研磨パッド、6…揺動方向、7…渦巻き溝、8…格子溝、9…供給スラリー、10…循環流路、11…スラリー供給孔、12…試料と研磨パッドの接触面、13…スラリー流入孔、14…環状板、15…揺動範囲、16…フィルタ、17…吸引スラリー、18…スラリー吸引配管、19…スラリー供給配管   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polishing tool, 2 ... Sample, 3 ... Chuck, 4 ... Swing table, 5 ... Polishing pad, 6 ... Swing direction, 7 ... Spiral groove, 8 ... Lattice groove, 9 ... Supply slurry, 10 ... Circulation flow path 11 ... Slurry supply hole, 12 ... Contact surface between sample and polishing pad, 13 ... Slurry inflow hole, 14 ... Annular plate, 15 ... Swing range, 16 ... Filter, 17 ... Suction slurry, 18 ... Slurry suction pipe, 19 ... Slurry supply piping

Claims (6)

研磨対象物表面の凹凸を研磨により取り除いて平坦化、もしくは、平滑化するために、研磨対象物表面に対向して研磨パッドを有する研磨工具を回転させて研磨加工する研磨装置において、
前記研磨対象物の周囲を取り囲むように、研磨対象物と厚さの等しい、もしくは、厚さの薄い環状板を設け、前記研磨加工時に、前記研磨工具の前記研磨パッドの外周が環状板の外周からはみ出さないようにして研磨加工させるようにし、
前記研磨工具の、前記研磨対象物と対向する工具面に、スラリーを回収する渦巻き溝を形成した前記研磨パッドを設け、研磨工具にスラリー循環流路を有し、循環流路に接続して、加工液を強制的に吸引する吸引装置を設けたことを特徴とする研磨装置。
In a polishing apparatus for polishing by rotating a polishing tool having a polishing pad opposite to the surface of the polishing object in order to remove unevenness on the surface of the polishing object by polishing and flatten or smooth the surface,
An annular plate having a thickness equal to or thinner than that of the object to be polished is provided so as to surround the periphery of the object to be polished, and the outer periphery of the polishing pad of the polishing tool is the outer periphery of the annular plate during the polishing process. So that it does not protrude from the surface,
The polishing pad of the polishing tool facing the object to be polished is provided with the polishing pad formed with a spiral groove for collecting slurry, the polishing tool has a slurry circulation channel, and connected to the circulation channel, A polishing apparatus provided with a suction device for forcibly sucking a processing liquid .
請求項1に記載の研磨装置において、
前記環状板は、前記研磨対象物よりも数10μm 〜0.1mm程度厚さの薄い形状であることを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1, wherein
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the annular plate has a shape that is thinner than the polishing object by several tens of μm to 0.1 mm.
請求項1又は2記載の研磨装置において、
前記吸引装置により吸引された加工液を、強制的に前記研磨工具の前記スラリー循環流路に送出させる送出装置を併せて設けたことを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1 or 2 ,
A polishing apparatus, comprising: a delivery device that forcibly feeds the processing liquid sucked by the suction device to the slurry circulation passage of the polishing tool.
請求項1又は3記載の研磨装置において、
前記循環流路及び前記吸引装置の吸引配管に、フィルタを設けたことを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to claim 1 or 3 ,
A polishing apparatus, wherein a filter is provided in the circulation channel and the suction pipe of the suction device.
請求項1ないし4のいずれか1項記載の研磨装置において、
前記研磨対象物を水膜チャックにより研磨対象物の設置台上に固定したことを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
A polishing apparatus, wherein the polishing object is fixed on a mounting table of the polishing object by a water film chuck.
請求項1ないしのいずれか1項記載の研磨装置において、
前記環状板には、複数個の前記研磨対象物が嵌合保持される複数個の嵌合穴が形成され、前記研磨工具の前記研磨パッドの外周が環状板の外周からはみ出さないように研磨作動させることにより、複数個の研磨対象物を研磨加工させるようにしたことを特徴とする研磨装置。
The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The annular plate is formed with a plurality of fitting holes in which a plurality of the objects to be polished are fitted and held, and polishing is performed so that the outer periphery of the polishing pad of the polishing tool does not protrude from the outer periphery of the annular plate. A polishing apparatus characterized in that a plurality of polishing objects are polished by being operated.
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