磨粒埋入装置、抛光装置和抛光方法

专利名称：磨粒埋入装置、抛光装置和抛光方法
技术领域：
本发明涉及将磨粒埋入研磨模座的上表面的磨粒埋入装置、具备该磨粒埋入装置的抛光装置以及使用该抛光装置进行被加工物的抛光的抛光方法，所述研磨模座用于半导体晶片、磁头、电子元件、光学部件等各种被加工物的研磨。
背景技术：
在半导体器件、磁头、电子元件、光学部件等的制造工序中，利用抛光装置研磨被加工物的表面。并且，在研磨过的被加工物的表面形成LSI(Large Scale Integration,大规模集成电路)等器件，或者将该表面用作光学面。用于被加工物的表面的研磨的抛光装置具备研磨模座，其被支承成能够旋转；料浆供给构件，其将含有磨粒(游离磨粒)的料浆(磨液)供给到模座的表面；被加工物保持 部件，其保持被加工物并使其接触模座的表面。并且，使模座旋转，并且一边将含有磨粒的料浆供给到模座与被加工物之间，一边将由被加工物保持部件所保持的被加工物按压于模座，从而实施被加工物的研磨加工。而且，特别地，在对研磨得到的表面要求高质量的情况下，作为精加工工序，在该研磨加工结束前的固定的时间内，一边供给不含有磨粒的料浆一边进行研磨，使由游离磨粒对被加工物造成的缺陷和损伤减少。但是，对于被研磨面具有硬度不同的部分的被加工物，当使用含有磨粒的料浆施行研磨加工时，由于硬度低的部分比硬度高的部分更快地被研磨，因此存在着料浆中的磨粒集中到硬度低的部分而局部过度地施行研磨的问题。因此，提出有下述方法将磨粒埋入模座，使用所埋入的磨粒的一部分露出的状态的研磨模座进行研磨(例如，参照专利文献I)。所述研磨方法在对被加工物要求很高的表面性状的情况下特别有用。为了形成埋入有磨粒的研磨模座，在例如由锡构成的研磨模座涂覆含有磨粒的润滑剂(料浆)，并且，一边用按压部件对研磨模座与润滑剂一起以预定的力按压一边使按压部件和研磨模座滑动，从而将润滑剂中含有的磨粒埋入研磨模座(参照专利文献I)。为了像这样只使用不含游离磨粒的料浆实施研磨加工，需要在研磨加工之前先行将磨粒埋入模座，并且为了避免在埋入模座的磨粒逐渐磨耗而使研磨功能降低，需要定期实施向模座埋入磨粒的作业。可是，存在着向研磨模座的表面埋入足够数量的磨粒需要耗费非常长的时间的问题。因此，提出有下述的研磨模座的制造装置(例如，参照专利文献2):为了缩短将磨粒埋入模座的时间，能够向按压部件施加超声波振动。专利文献I :日本特开平7-299737号公报专利文献2 日本特开2008-238398号公报但是，在专利文献2所述的现有的研磨模座的制造装置中，为了向按压部件与研磨模座之间高效地供给料浆，在按压部件形成有槽。因此,一边对按压部件施加超声波振动一边进行磨粒的埋入的话，产生了下述问题磨粒未均匀地埋入研磨模座的表面，产生了局部埋入过多磨粒的区域和未埋入有磨粒的区域。本申请人锐意研究的结果是，发现所述磨粒的埋入不均的起因是由按压部件按压的料浆的流体压力不均。亦即，由于在按压部件形成有槽，因此，各按压面相对于滑动方向的长度互不相同。因此，由于楔形效果，沿滑动方向产生的流体压力发生不均，从而产生磨粒的埋入不均。特别地,当提高超声波的强度时，部分地发生穴蚀(cavitation),模座表面受到损伤。为避免此状况，尽管想提高超声波强度，但也不得不使用强度比产生穴蚀的值小的超声波强度。从而，要提高磨粒的埋入效率就很困难。

发明内容
本发明正是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于既抑制磨粒的埋入不均，又高效地将磨粒埋入研磨模座。根据本发明的第一侧面，其提供一种磨粒埋入装置，所述磨粒埋入装置是用于将料浆所含有的磨粒向研磨模座的表面埋入的装置，所述磨粒埋入装置具备按压构件，其用于按压所述研磨模座；料浆供给构件，其用于将含有磨粒的料浆供给到所述研磨模座的表面；和滑动构件，其用于使所述按压构件与所述研磨模座滑动，所述按压构件包括按压部件；重锤部件，其配设在所述按压部件的上方，用于将所述按压部件按压到所述研磨模座；以及超声波振子，其用于对所述按压部件施加超声波，所述按压部件具有按压面，所述按压面配设有多个圆盘状的按压片。优选的是，按压部件配置在不从研磨模座的使用区域突出的位置。根据本发明的第二侧面，提供一种抛光装置，所述抛光装置具有研磨模座，其被支承成能够旋转并且具有用于研磨被加工物的研磨面；旋转驱动构件，其用于使所述研磨模座旋转；被加工物保持构件，其具有与所述研磨模座的所述研磨面相对并用于保持被加工物的保持面，并且所述被加工物保持构件用于将被加工物保持成与所述研磨模座抵接的状态；料浆供给构件，其用于选择性地向所述研磨模座的表面供给含有磨粒的料浆和不含有磨粒的料浆；以及磨粒埋入装置，其用于隔着含有磨粒的料浆以按压构件按压所述研磨模座，并且使所述按压构件与所述研磨模座滑动来将所述料浆所含有的磨粒埋入所述研磨模座的表面，所述含有磨粒的料浆是通过所述料浆供给构件供给到所述研磨模座的表面的，所述按压构件包括按压部件；重锤部件，其配设在所述按压部件的上方，用于将所述按压部件按压于所述研磨模座；以及超声波振子，其对所述按压部件施加超声波，所述按压部件具有按压面，所述按压面配设有多个圆盘状的按压片。根据本发明的第三侧面，提供一种抛光方法，所述抛光方法是使用技术方案3所述的抛光装置对由所述被加工物保持构件保持的被加工物进行抛光的抛光方法，所述抛光方法包括下述工序第一抛光工序，在该第一抛光工序中，一边向所述研磨模座的表面供给含有磨粒的料浆，一边用所述按压构件隔着所述含有磨粒的料浆按压所述研磨模座并且使所述按压构件与所述研磨模座滑动来将所述料浆中含有的磨粒埋入所述研磨模座的表面，并且使由所述加工物保持装置所保持的被加工物与所述研磨模座滑动来对所述被加工物的表面进行抛光；和第二抛光工序，在实施所述第一抛光工序后，在该第二抛光工序中，一边向所述研磨模座的表面供给不含有磨粒的料浆，一边使由所述被加工物保持构件所保持的被加工物与所述研磨模座滑动来对所述被加工物的表面进行抛光。
在本发明的第三侧面中，在第一抛光工序与第二抛光工序之间，可以施行用于清洗研磨模座的清洗工序。被加工物从由蓝宝石、碳化硅(Sic)、氮化镓(GaN)以及氮化铝(AlN)构成的组中选择。在本发明的第一侧面的磨粒埋入装置中，由于按压部件具有按压面且所述按压面配设有多个圆盘状的按压片，因此，能够使各按压面相对于按压构件和研磨模座的相对滑动方向成为彼此相同的长度。从而，既能够使用超声波振动促进磨粒的埋入，又能够抑制流体应力的不均，能够抑制磨粒相对于研磨模座的埋入不均。而且，通过将按压部件配置在不会从研磨模座的使用区域突出的位置，由超声波振动产生的压力的分布均匀，不产生穴蚀，因此，能够避免研磨模座的表面受到损伤。在本发明的第二侧面的抛光装置中，能够使用含有磨粒的料浆和不含有磨粒的料浆，能够保持按压构件和被加工物保持构件，因此，能够兼具作为磨粒埋入装置的功能和作为抛光装置的功能。而且，在对被加工物进行抛光时，由于能够选择使用含有磨粒的料浆和 不含有磨粒的料浆，因此，能够一边进行抛光一边将磨粒埋入研磨模座，而且，能够根据需要分别采用使用游离磨粒的抛光和不使用游离磨粒的抛光。 在本发明的第三侧面的抛光方法中，在使用含有磨粒的料浆对被加工物的表面进行抛光的第一抛光工序之后，施行使用不含磨粒的料浆对被加工物的表面进行抛光的第二抛光工序，因此，在第一抛光工序中将磨粒埋入研磨模座。接着，在第二抛光工序中，通过含有所埋入的磨粒的研磨模座进行抛光，因此，能够使研磨效率提高。而且，在第一抛光工序与第二抛光工序之间施行用于清洗研磨模座的清洗工序的话，能够减少由游离磨粒引起的、在被加工物产生的缺陷和损伤。


图I是表示磨粒埋入装置的一例的立体图。图2是表示按压构件的第一例的分解立体图。图3是表示按压构件的第一例的剖视图。图4是表示按压构件所具备的按压片的一例的仰视图。图5是表示构成磨粒埋入装置的旋转支承构件的一例的立体图。图6是表不按压部件和研磨模座的位置和大小的关系的说明图。图7是表示埋入磨粒时按压构件和研磨模座的相对滑动方向的说明图。图8是表示现有的按压构件和研磨模座的位置和大小的关系的说明图。图9是表示按压片的第二例的仰视图。图10是表不按压片的第二例的仰视图。图11是表示按压片的第四例的仰视图。图12是表示按压构件的第二例的分解立体图。图13是表示按压构件的第二例的剖视图。图14是表示构成按压构件的第二例的按压部件的例子的仰视图。图15是表不按压部件和研磨模座的位置和大小的关系的说明图。图16是表示抛光装置的一例的立体图。图17是表不抛光方法I的步骤的流程图。图18是表不抛光方法2的步骤的流程图。
图19是表示抛光方法3的步骤的流程图。图20是表示抛光方法2和抛光方法3的加工效率的图表。标号说明I :磨粒埋入装置；2 :装置壳体；3 :研磨模座；
30:表面(上表面)；31 :旋转轴；32 :马达；33:中心孔；34:使用区域；4 :料浆供给构件；40 :料浆；40a :磨粒；41 :第一料浆容器；42 :第一泵；43a、43b :喷嘴；44 :第二料浆容器；44a :第二泵；45 :控制器；5:旋转支承构件；51 :支承杆；52 :驱动辊；53 :从动辊；54 :旋转驱动构件；541:电动马达；542 :传动连接构件；6 :按压构件；60、61a :按压部件；61 :按压作用部；611、611a :按压面;600、600a、600b、600c :按压片；62 :振动体；621 :支承部；622 :下部振动体；622b :支承轴；622c :外螺纹；63 :重锤部件；633 :收纳孔；
634 电极端子安装部；635a、635b :集电环；65 :超声波振子；651:压电体；652a、652b :电极；66 :上部振动体；67:紧固螺母；69 :交流电力供给构件；
691 :柔性管；692 :旋转连接器；70 :支承部件；71 :支承部；710 :螺栓贯通孔；72 :支承轴部；720 :重锤部件转动配合部；721 :振子安装部；722 电极端子安装部；8 :橡胶环；9 :抛光装置；90 :被加工物保持构件；91 :保持部件；91a:保持面；92 :支承杆；921 :第一辊支承部；922 :第二辊支承部；93 :驱动辊；94 :旋转驱动构件；941:电动马达；942 :传动连接构件。
具体实施例方式I、磨粒埋入装置的结构在图I所示的磨粒埋入装置I中，在装置壳体2中，将形成为圆盘状的研磨模座3支承成能够旋转。研磨模座3由锡等金属材料形成,在研磨模座3的下部连接着旋转轴31。在旋转轴31的下端连接着作为旋转驱动构件的马达32，从而形成为研磨模座3被马达32驱动而旋转的结构。在研磨模座3的中心部形成有中心孔33，在中心孔33的周围的环上形成的部分的表面(上表面)30成为使用区域34，所述使用区域34是实际埋入磨粒并进行研磨的区域。在装置壳体2的前部配设有料浆供给构件4，所述料浆供给构件4向研磨模座3的表面30供给料浆40。料浆40可以含有磨粒40a，而且，也可以不含有磨粒40a。料浆供给构件4具备第一料浆容器41，其用于收纳料浆，所述料浆含有例如粒径为0. 02 Iiim的金刚石磨粒等磨粒；喷嘴43a，其用于将在第一料浆容器41中收纳的含有磨粒的料浆朝向研磨模座3的上表面30喷出；第一泵42，其用于将第一料浆容器41的料浆输送到喷嘴43a ;第二料浆容器44，其用于收纳不含有磨粒的料浆；喷嘴43b，其用于将在第二料浆容器44中收纳的不含有磨粒的料浆朝向研磨模座3的上表面30喷出；第二泵44a，其用于将第二料浆容器44的料浆输送到喷嘴43b ;和控制器45，其控制第一泵42和第二泵44a的运转。从而，料衆供给构件4能够向研磨模座3的表面30选择性地供给含有磨粒的料浆和不含有磨粒的料浆。在研磨模座3的上方配设有按压构件6，所述按压构件6施加用于将磨粒埋入研磨模座3的按压力。如图2所示，该按压构件6具备多个(在图示的例子中为3个)按压部件60，其用于将磨粒埋入研磨模座3 ;重锤部件63，其配设在按压部件60的上方，用于将按压 部件60按压于研磨模座；和超声波振子65，其对按压部件60施加超声波以使按压部件60振动。如图3所示，在超声波振子65设有电极652a、652b。如图2所示，按压部件60具备振动体62，通过超声波振子65对所述振动体62施加振动。振动体62在下部具备圆盘状的支承部621，振动体62在上方具备大直径的下部振动体622，其从支承部621的上表面向上方延伸；和支承轴622b，其从下部振动体622的上端向上方延伸。支承部621的下表面通过粘接剂粘接在按压作用部61。另外，也可以用螺栓和紧固螺母将按压作用部61安装到支承部621。如图2所示，在下部振动体622嵌合有形成为环状的聚氨酯制的橡胶环8，所述橡胶环8载置于支承部621上。另一方面，在支承轴622b嵌合有超声波振子65，所述超声波振子65载置于下部振动体622上。而且,在超声波振子65上载置有上部振动体66,所述上部振动体66处于与支承轴622b嵌合的状态。在支承轴622b的上端部形成有外螺纹622c，通过使紧固螺母67与外螺纹622c螺合并紧固，从而将超声波振子65固定于支承轴622b。这样，按压作用部61、下部振动体622、超声波振子65以及上部振动体66成为一体并能够振动。橡胶环8具有进行隔绝的功能，使振动体62的振动不会传递到重锤部件63，从而维持振动体62的良好的振动。并且，当在图I所示的磨粒埋入装置I中进行将磨粒埋入研磨模座3的作业的时候，橡胶环8通过弹性变形来调整按压构件6的姿态，以使在研磨模座3的表面与作为按压作用部61的下面的按压面611之间形成的间隙在按压面611的整个面都变得均匀。如图2所示，在重锤部件63形成有与按压部件60的个数相同的收纳孔633，所述收纳孔633用于容纳按压部件60。而且，在重锤部件63的上表面的中心部突出设置有电极端子安装部634，所述电极端子安装部634用于将共同的电极与所有的按压部件60连接，在电极端子安装部634的外周面配设有2个集电环635a、635b。在如此构成的电极端子安装部634嵌合有图I所示的交流电力供给构件69的旋转连接器692。并且，配设在电极端子安装部634的集电环635a、635b与电极652a、652b电连接，所述电极652a、652b是在3个振动体62各自配设的、构成各振子65的电极。如图3所示，超声波振子65由环状的压电体651以及分别安装在压电体651的两侧极化面的环状的电极652a、652b构成。压电体651由钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(Pb( Zr，Ti) 03)、铌酸锂(LiNb03)、鉅酸锂(LiTaO3)等压电陶瓷形成。如图4所示，在构成按压构件6的各按压部件60中，在各按压作用部61具备用于对研磨模座3施加按压力的多个按压片600。按压片600各自由陶瓷形成为圆盘状，并且在从按压面611向下方突出的状态下被固定。多个按压片600形成为相同直径，并且以其中心位于同一圆弧上的方式等间隔配置。如图I所示，在研磨模座3的后方侧具备旋转支承构件5，所述旋转支承构件5将按压构件6支承成能够旋转。旋转支承构件5是支承按压构件6的支承构件，旋转支承构件5具备支承杆51，所述支承杆51能够沿水平方向移动且向着研磨模座3的上方沿水平方向延伸。如从图I所示的磨粒埋入装置I除去按压构件6来进行图示的图5所示，在支承杆51的末端设有第一辊支承部511和第二辊支承部512，所述第一辊支承部511和第二辊 支承部512从支承杆51分支出来并彼此保持预定的间隔地形成。在第一辊支承部511以能够转动的方式支承有驱动辊52，在第二辊支承部512以能够转动的方式支承有从动辊53。而且，在支承杆51配设有旋转驱动构件54，所述旋转驱动构件54用于使驱动辊52旋转。旋转驱动构件54由电动马达541和传动连接构件542构成，所述传动连接构件542包括将电动马达541的驱动轴与驱动棍52的旋转轴以能够传动的方式连接起来的传动带等。返回图I继续说明，磨粒埋入装置I具备交流电力供给构件69，所述交流电力供给构件69用于向图3所不的振子65的电极652a、652b供给交流电力。交流电力供给构件69输出例如频率为16 100kHz、电压为20 200V的交流电力。来自该交流电力供给构件69输出的交流电力通过配设在柔性管691内的配线(未图示)和配设在柔性管691的末端的旋转连接器692并从图3所示的集电环635a、635b通过配线682a、682b供给到振子65。如图6所示，各按压部件60位于研磨模座3的使用区域34的上方。亦即，形成为在使用区域34的宽度34a的范围内容纳了所有的按压作用部61的按压面611的状态。当使用区域34的宽度34a为例如120mm时，按压部件60的直径是例如115mm左右。而且，各按压部件60的中心位于与重锤部件63的外径同心的圆弧上。2、磨粒埋入装置的基本动作为了将磨粒埋入模座3，如图I所示，将构成按压构件6的按压部件60载置于研磨模座3的表面30，使重锤部件63的外周面与旋转支承构件5的驱动辊52和从动辊53接触。接着，根据需要使支承杆51沿箭头X方向移动，使按压部件60位于使用区域34的上方。另外，按压构件6也可以成为位置固定而不移动的结构，在该情况下，适当设定按压部件60的尺寸，以使按压部件60不会从使用区域34伸出。而且，将交流电力供给构件69的旋转连接器692与图3所示的电极端子安装部634嵌合。接着，通过电动马达32的驱动使研磨模座3沿图I中箭头3a所示的方向以例如30 60rpm的转速旋转,并且将含有磨粒40a的料楽；40从料衆供给构件4供给到研磨模座3的表面30。接着，通过构成旋转支承构件5的电动马达541的驱动，使驱动辊52沿箭头52a所示的方向旋转。这样，由于驱动辊52与重锤部件63的外周面接触，因此，按压部件60沿箭头60a所示的方向以例如15 30rpm的转速旋转。这样，通过使研磨模座3旋转并且使按压部件60旋转，向研磨模座3的表面30供给的含有磨粒40a的料浆40进入到按压作用部61的按压面611与研磨模座3的表面30之间。而且,从交流电力供给构件69向构成超声波振子65的电极652a、652b施加交流电力。这样，压电体651进行超声波振动，按压作用部61沿上下方向进行超声波振动。这样，在含有磨粒40a的料浆40如上所述地进入进行超声波振动的按压部件60的按压面611与研磨模座3的表面30之间的状态下，当使按压构件6与研磨模座3滑动时，通过按压部件60的按压面611将料浆所含有的磨粒40a按压于研磨模座3的表面30，从而将磨粒埋入研磨模座3的表面30。由于按压部件60以圆形的按压面611的整个面按压磨粒40a，因此，能够高效地将磨粒40a埋入研磨模座3的表面30。在图I中，用箭头3a表示的研磨模座3的旋转方向与用箭头60a表示的按压部件60的旋转方向是相同的方向，研磨模座3与按压部件60的相对的滑动方向是图7所示的箭头X’的方向。而且，由于作为按压面的按压片600的下表面形成为圆形，因此，按压片600 的下表面与研磨模座3的表面30的相对滑动距离是固定的，与滑动位置无关。因此，在研磨模座3与按压面611之间的料浆40产生的压力是固定的，与研磨模座3上的位置无关，从而能够抑制流体应力的不均。从而，能够以均等的超声波强度将磨粒40a埋入研磨模座3的表面30整体，能够抑制磨粒的埋入不均。而且，通过使用超声波，能够高效地将磨粒埋入表面30。当一边施加超声波一边将磨粒埋入研磨模座3的表面30时，假设如图8所示地按压作用部61’的按压面611’从研磨模座3伸出的话，由超声波振动产生的压力的分布不会在按压面611’的整个面达到均匀，而是在局部压力变得极高而产生穴蚀，由于该穴蚀使研磨模座3的表面30的一部分受到损伤。但是，如图6所示，由于按压部件60配置在不从研磨模座3的使用区域34向外周侧突出的位置，因此，由超声波振动产生的压力的分布变得均匀，不会产生穴蚀，因此，能够避免研磨模座3的表面30a受到损伤。3、按压片的变更例在按压部件60中，只要使不同位置的滑动距离固定，也可以代替图4和图7所示的按压作用部61，使用例如图9 图11所示的按压作用部61a 61c。与图4和图7所示的例子相比，图9所示的按压作用部61a使按压片600位于按压面61 Ia的外周侧，并且按压片600的外周与按压面611a的外周相切。而且，图10所示的按压作用部61b构成为将环状的按压片600b等间隔地配置成圆弧状。通过在各按压片600b的中心形成圆形的槽601，能够使按压片600b的中心附近的最大压力降低。并且，图11所示的按压作用部61c构成为，各按压片600c具有多个圆形的小直径的按压面602，在所述按压面602的周围形成浅槽603，并且所述按压片600c等间隔地配置成圆弧状。4、按压构件的结构变更例也可以代替图2和图3所示的按压构件6，使用图12和图13所示按压构件6a。该按压构件6a具有按压部件61a，其用于对供给到研磨模座3的表面30的料浆所含有的磨粒进行按压；和支承部件70，其用于支承按压部件61a。按压部件61a由陶瓷形成为圆盘状，在按压部件61a的下表面具有按压面611a，在按压部件61a的与按压面611a相反的一侧的上表面具有安装面612a。例如图14所示，在按压面611a，将圆盘状的按压片600a配置在两重圆弧上。按压片600a相对于按压面611a向下方突出。如图12所示，支承部件70具有支承部71，其通过粘接剂装配按压部件61a的安装面612a ;和支承轴部72，其从支承部71立起设置。支承部71形成为比按压部件61a外径大的圆盘状，支承部71在外周部等间隔地按圆弧状设置有4个螺栓贯通孔710。支承轴部72具备大直径的重锤部件转动配合部720，其从支承部71的上表面向上方延伸；振子安装部721，其从重锤部件转动配合部720的上端向上方延伸，比重锤部件转动配合部720的直径小；和电极端子安装部722，其形成为比振子安装部721直径小，并且电极端子安装部722从振子安装部721的上端向上方延伸。由不锈钢等金属材料形成为环状的重锤部件73与重锤部件转动配合部720的外周侧转动配合。重锤部件73在中央部形成有转动配合孔730，所述转动配合孔730用于与重锤部件转动配合部720转动配合，在重锤部件73的下表面，在与设于支承部71的4个螺栓贯通孔710对应的位置形成有4个内螺纹孔731。通过将转动配合孔730与重锤部件转·动配合部720转动配合并载置到支承部71的上表面，并且使连接螺栓64从支承部71的下侧贯穿通过螺栓贯通孔710并与内螺纹孔731螺合，从而将如此构成的重锤部件73安装于支承部71。向支承部71的振子安装部721插入超声波振子65。超声波振子65由环状的压电体651和在压电体651的两侧极化面分别安装的环状的电极652a、652b构成。压电体651由钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(Pb (Zr，Ti ) O3)、铌酸锂(LiNbO3)、鉅酸锂(LiTaO3)等压电陶瓷形成。这样构成的超声波振子65嵌合于支承轴部72的振子安装部721，并且超声波振子65载置于重锤部件转动配合部720的上表面。这样，将嵌合于振子安装部721的环状的衬垫66载置于在重锤部件转动配合部720的上表面载置的超声波振子65。并且，通过使连接螺母67与形成于振子安装部721的上端部的外螺纹部723螺合，从而将超声波振子65安装于振子安装部721。如图13所示，在电极端子安装部722的外周配设有2个集电环681a、681b。该集电环681a、681b通过配线682a和682b与构成超声波振子65的电极652a、652b连接。在图12和图13所示的按压构件6a中，如图14所示，由于按压片600a的下表面形成为圆形，因此，按压片600a的下表面与研磨模座3的滑动距离固定而与滑动位置无关。因此，在研磨模座3与按压部件61a之间的料浆40产生的压力固定而与研磨模座3上的位置无关，能够以均匀的超声波强度向研磨模座3的上表面30整体埋入磨粒40a。而且，如图15所示，由于所有的按压片600a位于研磨模座3的使用区域34的内侦牝因此，由超声波振动产生的压力的分布达到均匀，不会产生穴蚀，能够避免研磨模座3的表面30受到损伤。5、具备磨粒埋入装置的抛光装置图16所示的抛光装置9是在图I所示的磨粒埋入装置I附加被加工物保持构件90而成的，其能够进行磨粒向研磨模座3的埋入以及研磨模座3对被加工物的研磨(抛光)。另外，在抛光装置9中，对与图I所示的磨粒埋入装置I同样地构成的部位标以与图I相同的符号，并省略其详细说明。被加工物保持构件90具备形成为圆柱状的保持部件91。在保持部件91的下表面具有用于保持被加工物的保持面91a。保持面91a与研磨模座3的研磨面即表面30面对，能够将被保持在保持面91a的被加工物保持成与研磨模座3的表面30抵接的状态。被加工物保持构件90具备能够沿水平方向移动的支承杆92。在支承杆92的末端设有第一辊支承部921和第二辊支承部922，所述第一辊支承部921和第二辊支承部922从支承杆92分支出来并彼此保持预定的间隔地形成。在第一辊支承部921以能够旋转的方式支承有驱动辊93，在第二辊支承部922以能够旋转的方式支承有从动辊(未图示)。而且，在支承杆92配设有旋转驱动构件94，所述旋转驱动构件94用于使驱动辊93旋转。旋转驱动构件94由电动马达941和传动连接构件942构成，所述传动连接构件942包括将电动马达941的驱动轴和驱动棍93的旋转轴以能够传动的方式连接起来的传动带等。6、被加工物的抛光接下来，对使用图16所示的抛光装置9进行被加工物的抛光时的抛光装置9的动作进行说明。在被加工物的抛光时，将被加工物、例如晶片W保持在被加工物保持构件90 的保持面91a。此时，使得晶片W的被研磨面与研磨模座3的表面30面对。接着，使构成被加工物保持构件90的保持部件91的外周面与驱动辊93和从动辊接触，并使支承杆92沿箭头X所示方向移动，从而将晶片W定位于研磨模座3的使用区域34的上方。这样，当将晶片W定位并将被加工物保持构件90支承于驱动辊93和从动辊后，一边从料浆供给构件4向研磨模座3的表面30与晶片W之间供给料浆，一边以电动马达32使研磨模座3沿箭头3a所示方向旋转,并且，电动马达941使驱动棍93旋转,从而使保持部件91沿箭头91b所示方向旋转。这样，安装在保持部件91的下表面的晶片W的作为被研磨面的下表面被埋入研磨模座3的表面30的磨粒40a和料浆研磨。在抛光装置9中，能够与目的对应地分别使用含有磨粒40a的料浆和不含有磨粒40a的料浆。例如，能够通过利用料浆供给构件4的控制器45使第一泵42或第二泵44a中的某一个运转来控制向研磨模座3的表面30供给的料浆是否含有磨粒40a。下面，参照图17 19的流程图说明使用抛光装置9进行抛光的步骤的例子。(I)抛光方法I如图17所示，最初，将磨粒埋入研磨模座3的表面30(步骤S11)。在步骤Sll中，将按压部件60载置于研磨模座3的表面30，通过旋转支承构件5支承按压构件6。另一方面，在被加工物保持构件90，保持部件91处于卸下状态。接着,使研磨模座3沿箭头3a所示的方向旋转,并且,从料楽;供给构件4向研磨模座3的表面30供给含有磨粒40a (游离磨粒)的料浆40，而且，使驱动辊52沿箭头52a所示方向旋转，使按压部件60沿箭头60a所示方向旋转。而且，从交流电力供给构件69施加交流电力，使按压部件60产生超声波振动。这样，含有磨粒40a的料浆40进入按压部件60的按压面611与研磨模座3的表面30之间，从而将磨粒40a埋入研磨模座3的表面30。另夕卜，作为料浆40，使用例如烃油、乙二醇等。如前所述，通过将作为按压面的按压片600的下表面形成为圆形，由于在研磨模座3与按压作用部61之间的料浆40产生的压力固定，因此，能够抑制磨粒的埋入不均。接着，为了清除残留在研磨模座3上的料浆40、磨粒40a以及料浆40所含有的淤渣(研磨模座3和按压片600等的加工粉)，例如，通过一边使研磨模座3旋转一边从未图示的喷嘴喷出高压的清洗液来清洗研磨模座3。接着，此后，一边使研磨模座3旋转一边从未图示的喷嘴向研磨模座3喷出高压空气来进行干燥处理(步骤S12)。
这样，在将磨粒埋入研磨模座3的表面30并清洗了表面30后的状态下，进行被加工物的抛光(步骤S13)。在研磨时，如图16所示，在保持部件91的保持面91a保持被加工物、例如晶片W。接着，使保持部件91与驱动辊93和从动辊接触而被支承，将晶片W载置于研磨模座3的表面30，并且根据需要使支承杆92沿X方向移动，由此，将晶片W定位在研磨模座3的表面30的使用区域34。这样，在晶片W载置于研磨模座3的使用区域34后，将不含有磨粒的料浆从料浆供给构件4供给到研磨模座3的表面30与晶片W之间来进行抛光。通过步骤S12的清洗，已经除去了在步骤Sll中使用而残留在研磨模座3的表面30的磨粒(游离磨粒)，因此，在研磨时，能够得到没有由游离磨粒引起的刮痕等研磨痕的良好的加工面，能够使晶片W的表面粗糙度改善。(2)抛光方法2 如图18所示，最初，使用含有磨粒的料浆进行晶片的抛光。首先，如图16所示，通过旋转支承构件5保持按压构件6,并且,将保持着晶片W的保持部件91保持于被加工物保持构件90，将按压构件6和晶片W载置于研磨模座3的使用区域34，接着，使研磨模座3沿图16所示的箭头3a方向旋转，并且，使按压构件6沿箭头60a方向旋转，使保持部件91沿箭头91b方向旋转，使研磨模座3的表面30与按压构件6的按压面611之间滑动，并且，使所述表面30与晶片W滑动。此时，从交流电力供给构件69施加交流电力而使按压部件61产生超声波振动。而且，将含有磨粒40a (游离磨粒)的料浆从料浆供给构件4供给到研磨模座3的表面30与晶片W之间及该表面30与按压构件6的按压面611之间。这样，通过埋入研磨模座3的表面30的磨粒以及从料浆供给构件4供给的磨粒(游离磨粒)对晶片W进行抛光，并且，游离磨粒被按压构件6按压而被埋入研磨模座3的表面30 (步骤S21，第一抛光工序)。接下来,将不含有磨粒40a的料衆从料衆供给构件4供给到研磨模座3的表面30与晶片W之间，使旋转的研磨模座3与旋转的晶片W滑动来进行晶片W的研磨。此时，可以从交流电力供给构件69施加交流电力来使按压部件61产生超声波振动，也可以不使按压部件61产生超声波振动。这样，由于通过在步骤S21使用而在研磨模座3的表面30残留的游离磨粒以及埋入研磨模座3的表面30的磨粒(固定磨粒)进行研磨，因此，与通过清洗除去游离磨粒的上述抛光方法I相比，研磨效率提高(步骤S22，第二抛光工序)。本方法在此后还存在由CMP (化学机械抛光Chemical Mechanical Polishing)等进行的进一步的精加工工序的情况下，以及在采用只由上述固定磨粒进行研磨的方法的程度的对晶片没有高质量要求的情况下，是有效的方法，具有下述优点能够缩短CMP的加工时间，即使不追加由小磨粒进行的抛光工序，与由游离磨粒进行的研磨相比，也能够得到高质量的加工面，能够降低工序成本。(3)抛光方法3在上述抛光方法2中，由于在步骤S22中进行由游离磨粒实现的研磨，从而可能在晶片W的加工面产生由游离磨粒引起的缺陷和损伤。因此，在希望使所述缺陷或损伤减少的情况下，如图19所示，在由含有磨粒的料浆进行的抛光(步骤S31，第一抛光工序)与由不含有磨粒的料浆进行的抛光(步骤S33，第二抛光工序)之间，进行对研磨模座3的表面30进行清洗的清洗工序(步骤S32)。清洗工序存在下述等方法将不含有磨粒的液体喷到研磨模座3的表面30的方法；将晶片或多孔质的研磨垫按压在研磨模座3的表面30的方法；和用橡胶制的刮片将残留物排除到研磨模座3外的方法，只要根据所要求的质量进行选择即可。若实施清洗的话，由于促进了游离磨粒的排出，因此虽然步骤S33的研磨效率比步骤S22低，但提高了晶片W的加工质量。另外，步骤S31通过与步骤S21同样的方法实行，步骤S33通过与步骤S22同样的方法实行。如上所述，在抛光方法2和抛光方法3中，在一边供给不含有磨粒的料浆一边进行的抛光中，由于能够抑制加工效率的降低，因此通过不受游离磨粒影响的加工能够除去的部分的体积增加了。亦即，能够除去使用游离磨粒的抛光时产生的研磨痕的面积增加了。从而，能够增大晶片形状的被加工物的直径。特别地，在进行蓝宝石、SiC (碳化硅)、GaN (氮化镓)、A1N (氮化铝)等硬质基板的抛 光的情况下是有效的。实施例I图20示出了对磁头中使用的AlTiC (铝钛碳)的块体在下述两种情况下进行研磨的研磨效率使用本发明的抛光装置9并通过上述抛光方法2和抛光方法3进行抛光加工的情况；以及在使用没有磨粒埋入功能的通常的抛光装置与上述抛光方法2和抛光方法3同样地在由含有磨粒的料浆进行抛光后进行由不含有磨粒的料浆实现的抛光的情况。可知，无论抛光方法2、3，使用本发明的抛光装置9的情况均比使用通常的抛光装置的情况的研磨效率高。这是因为，在具有磨粒埋入功能的抛光装置9中，在使用游离磨粒的抛光中将磨粒埋入研磨模座3的表面30，提高了不使用磨粒的抛光的效率。而且，若比较抛光方法2与抛光方法3的话，可知，无论是使用哪一种装置的情况，抛光方法2均比比抛光方法3的研磨效率高。这是因为，在抛光方法3中，通过进行清洗除去游离磨粒的比例很大，因此，研磨效率相应降低。并且，还发现，在4个方法中，在使用本发明的抛光装置9并通过抛光方法2进行抛光的情况下，研磨效率最高。
权利要求
1.一种磨粒埋入装置，所述磨粒埋入装置用于将料浆所含有的磨粒埋入研磨模座的表面，所述磨粒埋入装置的特征在于， 所述磨粒埋入装置具备 按压构件，所述按压构件用于按压所述研磨模座； 料浆供给构件，所述料浆供给构件用于向所述研磨模座的表面供给含有磨粒的料浆；以及 滑动构件，所述滑动构件用于使所述按压构件与所述研磨模座滑动， 所述按压构件包括按压部件；重锤部件，所述重锤部件配设在所述按压部件的上方，用于将所述按压部件按压于所述研磨模座；以及超声波振子，所述超声波振子用于对所述按压部件施加超声波， 所述按压部件具有按压面，所述按压面配设有多个圆盘状的按压片。
2.如权利要求I所述的磨粒埋入装置，其特征在于， 所述按压部件配置在不从所述研磨模座的使用区域突出的位置。
3.一种抛光装置，其特征在于， 所述抛光装置具备 研磨模座，所述研磨模座具有用于研磨被加工物的研磨面，并且所述研磨模座被支承成能够转动； 旋转驱动构件，所述旋转驱动构件用于使所述研磨模座旋转； 被加工物保持构件，所述被加工物保持构件具有保持面，所述保持面与所述研磨模座的所述研磨面相对并用于保持被加工物，所述被加工物保持构件用于将被加工物保持成与所述研磨模座抵接的状态； 料衆供给构件，所述料衆供给构件用于向所述研磨模座的表面选择性地供给含有磨粒的料浆和不含有磨粒的料浆；以及 磨粒埋入装置，所述磨粒埋入装置用按压构件隔着料浆按压所述研磨模座，所述料浆是利用所述料浆供给构件供给到所述研磨模座的表面的含有磨粒的料浆，并且，使所述按压构件与所述研磨模座滑动，将所述料浆所含有的磨粒埋入所述研磨模座的表面， 所述按压构件包括按压部件；重锤部件，所述重锤部件配设在所述按压部件的上方，用于将所述按压部件按压于所述研磨模座；以及超声波振子，所述超声波振子用于对所述按压部件施加超声波， 所述按压部件具有按压面，所述按压面配设有多个圆盘状的按压片。
4.一种抛光方法，所述抛光方法使用权利要求3中所述的抛光装置对由所述被加工物保持构件保持的被加工物进行抛光，所述抛光方法的特征在于， 所述抛光方法包括下述工序 第一抛光工序，在该第一抛光工序中，一边将含有磨粒的料浆供给到所述研磨模座的表面，一边用所述按压构件隔着所述含有磨粒的料浆按压所述研磨模座，并且，使所述按压构件与所述研磨模座滑动来将所述料浆所含有的磨粒埋入所述研磨模座的表面，并且，使由所述被加工物保持构件保持的被加工物与所述研磨模座滑动来对所述被加工物的表面进行抛光； 第二抛光工序，在该第二抛光工序中，在实施所述第一抛光工序后，一边将不含有磨粒的料浆供给到所述研磨模座的表面，一边使由所述被加工物保持构件保持的被加工物与所述研磨模座滑动来对所述被加工物的表面进行抛光。
5.如权利要求4所述的抛光方法,其特征在于， 在所述第一抛光工序与所述第二抛光工序之间还包括清洗工序，在该清洗工序中，清洗所述研磨模座。
6.如权利要求4或5所述的抛光方法,其特征在于， 所述被加工物从由蓝宝石、碳化硅、氮化镓以及氮化铝构成的组中选择。
全文摘要
本发明提供磨粒埋入装置、抛光装置和抛光方法，既抑制磨粒的埋入不均又高效地将磨粒埋入研磨模座。在磨粒埋入装置中，一边将含有磨粒的料浆供给到研磨模座的表面一边用按压构件隔着料浆按压研磨模座，并且使按压构件与研磨模座滑动而将料浆含有的磨粒埋入研磨模座的表面，按压构件具有一个以上的按压部件；重锤部件，其配设在按压部件的上方，用于将按压部件按压于研磨模座；和超声波振子，其对按压部件施加超声波，按压部件具有配设有多个圆盘状的按压片的按压面，由此使各按压面在按压构件和研磨模座的相对滑动方向成为彼此相同的长度，通过抑制流体应力的不均，抑制了磨粒向研磨模座埋入的埋入不均。
文档编号B24B37/34GK102962763SQ20121032018
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月31日 优先权日2011年9月1日
发明者堀田秀儿, 田篠文照, 邱晓明, 岩田尚也 申请人:株式会社迪思科