JP2014087900A - Polishing method - Google Patents
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Abstract
【課題】十分な研磨レートを得ることができる研磨方法を提供する。
【解決手段】第一の面及び第二の面を有する被研磨物8のうちの前記第一の面と、研磨パッド4と、の間に、磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒を含む研磨材6を供給し、前記被研磨物8に対して前記第二の面側から永久磁石12により磁場を印加して、前記第一の面における磁束密度を40mT以上200mT未満とし、前記第一の面を前記研磨パッド4により研磨する研磨方法。
【選択図】図3A polishing method capable of obtaining a sufficient polishing rate is provided.
A polishing abrasive in which magnetic particles are coated with a continuous polishing layer between a first surface of an object to be polished having a first surface and a second surface and a polishing pad. Abrasive material 6 containing grains is supplied, and a magnetic field is applied to the object to be polished 8 from the second surface side by a permanent magnet 12 so that the magnetic flux density on the first surface is 40 mT or more and less than 200 mT, A polishing method in which the first surface is polished by the polishing pad 4.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は研磨方法に関し、より具体的には、例えば半導体ウェハーやガラス基板等の被研磨物を研磨するのに好適な研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing method, and more specifically to a polishing method suitable for polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer or a glass substrate.
磁性スラリーを研磨材として用いるCMP(Chemical Mechnical Polishing)方法では、ターンテーブル及び/又はウェハーチャックヘッドに配置された複数の電磁石によって磁力分布を変更させることにより、ウェハー面内で均一に研磨レートを向上させることが重要とされている。 In the CMP (Chemical Mechanical Polishing) method using magnetic slurry as an abrasive, the polishing rate is uniformly improved in the wafer surface by changing the magnetic force distribution by a plurality of electromagnets arranged on the turntable and / or wafer chuck head. It is important to make it.
ここで、例えば特許文献1(特開平08−155831号公報)においては、ウェハーチャックテーブルとターンテーブルとを平行に維持することにより半導体ウェハーを均一の厚みに研磨することを目的として、図1に示すような構造の研磨装置を用いる方法が提案されている。 Here, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-155831), FIG. 1 shows the purpose of polishing a semiconductor wafer to a uniform thickness by maintaining the wafer chuck table and the turntable in parallel. A method using a polishing apparatus having a structure as shown has been proposed.
即ち、上記特許文献1の研磨装置100においては、ウェハーチャックテーブル104の内部に第1の磁気発生体108を、ターンテーブル107の内部に第1の磁気発生体108が発生する磁気に対して反発する磁気を発生する第2の磁気発生体109をそれぞれ設け、第1の磁気発生体108が発生する磁気と第2の磁気発生体109が発生する磁気とにより発生する斥力により、ウェハーチャックテーブル104の下面とターンテーブル107の上面との間の平行を維持し、半導体ウェハーを均一の膜厚に研磨するとされている(特許文献1、要約、図1等)。 In other words, in the polishing apparatus 100 of Patent Document 1, the first magnetic generator 108 is repelled inside the wafer chuck table 104 and the first magnetic generator 108 is repelled inside the turntable 107. The second magnetic generator 109 for generating the magnetism to be generated is provided, and the wafer chuck table 104 is provided by the repulsive force generated by the magnetism generated by the first magnetic generator 108 and the magnetism generated by the second magnetic generator 109. The semiconductor wafer is polished to a uniform film thickness while maintaining the parallelism between the lower surface of the substrate and the upper surface of the turntable 107 (Patent Document 1, Abstract, FIG. 1, etc.).
また、特許文献2(特開2001−252862号公報)においては、スラリーに含まれる粒子密度のウェハー面内分布を最適化して、ウェハー被研磨面の凹凸形状や材質の変動に対して、容易に最適粒子分布を設定でき、研磨レートのウェハー面内均一性を向上させることを意図した研磨方法及びその装置が開示されている。 Further, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-252862), by optimizing the distribution in the wafer surface of the particle density contained in the slurry, it is easy to cope with variations in the uneven shape and material of the polished surface of the wafer. A polishing method and apparatus that can set an optimum particle distribution and intend to improve the uniformity of the polishing rate within a wafer surface are disclosed.
即ち、上記特許文献2の研磨装置200においては、回転板208に取り付けたウェハー210を回転する研磨パッド204に押しつけ、磁性粒子を含有するスラリー205を供給しながらウェハー210の表面を研摩する際に、回転板208と回転テーブル201に内蔵させた複数の電磁石202,209の磁気の極性及び磁気の強さを変化させて、スラリーに磁気を作用させ、ウェハー面内に分布している前記スラリー内の磁性粒子密度分布を均一にするとされている(上記特許文献2、要約、図2等)。 That is, in the polishing apparatus 200 of Patent Document 2, the wafer 210 attached to the rotating plate 208 is pressed against the rotating polishing pad 204 and the surface of the wafer 210 is polished while supplying the slurry 205 containing magnetic particles. In the slurry that is distributed in the wafer surface by changing the magnetic polarity and the magnetic strength of the plurality of electromagnets 202 and 209 built in the rotary plate 208 and the rotary table 201 to cause magnetism to act on the slurry. It is supposed that the magnetic particle density distribution is uniform (Patent Document 2, Abstract, FIG. 2, etc.).
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載されている従来技術によっても、十分な研磨レートを得るという観点からは、未だ改善の余地があった。そこで、本発明の目的は、十分な研磨レートを得ることができる研磨方法を提供することにある。 However, the conventional techniques described in Patent Documents 1 and 2 still have room for improvement from the viewpoint of obtaining a sufficient polishing rate. Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing method capable of obtaining a sufficient polishing rate.
本発明者は上記目的を達成すべく、研磨方法に用いる研磨装置及び研磨材について鋭意研究を重ねた結果、十分な研磨レートを確実に得るためには、研磨材として磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒を用い、被研磨物に対して研磨面とは反対側の面から所定の磁束密度の磁場を印加することが極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventor has conducted intensive research on a polishing apparatus and a polishing material used in a polishing method. As a result, in order to reliably obtain a sufficient polishing rate, a polishing layer in which magnetic particles are continuously used as the polishing material. The present inventors have found that it is extremely effective to apply a magnetic field having a predetermined magnetic flux density from the surface opposite to the polishing surface to the object to be polished using the polishing abrasive grains coated with 1.
即ち、本発明は、
第一の面及び第二の面を有する被研磨物のうちの前記第一の面と、研磨パッドと、の間に、磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒を含む研磨材を供給し、
前記被研磨物に対して前記第二の面側から磁場を印加して、前記第一の面における磁束密度を40mT以上200mT未満とし、
前記第一の面を前記研磨パッドにより研磨すること、
を特徴とする研磨方法を提供する。
That is, the present invention
A polishing material comprising abrasive grains in which magnetic particles are coated with a continuous polishing layer between the first surface of the workpiece having the first surface and the second surface and the polishing pad. Supply
Applying a magnetic field from the second surface side to the object to be polished, the magnetic flux density on the first surface is 40 mT or more and less than 200 mT,
Polishing the first surface with the polishing pad;
A polishing method is provided.
上記の本発明の研磨方法において用いられる、磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒の形状は特に限定されず、例えば、球状、楕円状、針状、柱状、数珠状、棒状、板状、塊状、繊維状、紡錘状等の各種形状を有していてもよく、表面に凹凸を有していてもよい。また、表面に凹凸を有している形状も含む。 The shape of the abrasive grains used in the above-described polishing method of the present invention, in which magnetic particles are coated with a continuous polishing layer, is not particularly limited. For example, spherical, elliptical, needle-like, columnar, beaded, rod-like, plate Shape, lump shape, fiber shape, spindle shape, etc., and may have irregularities on the surface. Moreover, the shape which has an unevenness | corrugation on the surface is also included.
磁性粒子を被覆する研磨層は、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の硬質材料を用いることができるが、シリカ(二酸化珪素)で構成されていることが好ましい。 As the polishing layer covering the magnetic particles, various conventionally known hard materials can be used as long as the effects of the present invention are not impaired, but it is preferable that the polishing layer is composed of silica (silicon dioxide).
また、上記の本発明の研磨方法においては、被研磨物に対して第二の面(裏面)側から磁場を印加し、第一の面(表面、研磨面)における磁束密度を40mT以上200mT未満とする。第一の面における磁束密度は、ガウスメーター(例えば、カネテック(株)製のテスラメーターTM−701等)によって測定することができる。 In the above polishing method of the present invention, a magnetic field is applied to the object to be polished from the second surface (back surface) side, and the magnetic flux density on the first surface (surface, polished surface) is 40 mT or more and less than 200 mT. And The magnetic flux density on the first surface can be measured by a gauss meter (for example, Tesla Meter TM-701 manufactured by Kanetec Corporation).
このような構成を有する研磨方法によれば、被研磨物の第一の面(表面、研磨面)に磁性砥粒を確実に固着させることができ、磁性砥粒の消費量を抑えることができる。また、研磨パッドを当該第一の面に摺動させることにより、高い研磨レートを得ることができる。これにより、研磨時間を短縮し、被研磨物への荷重を軽減させることもでき、バッチ処理できる被研磨物の数を増加させることができる。加えて、磁性粒子を連続した研磨層で被覆することで、高効率な研磨を達成することができる。 According to the polishing method having such a configuration, the magnetic abrasive grains can be securely fixed to the first surface (surface, polished surface) of the object to be polished, and consumption of the magnetic abrasive grains can be suppressed. . Moreover, a high polishing rate can be obtained by sliding the polishing pad on the first surface. Accordingly, the polishing time can be shortened, the load on the objects to be polished can be reduced, and the number of objects to be polished that can be batch processed can be increased. In addition, highly efficient polishing can be achieved by coating the magnetic particles with a continuous polishing layer.
本発明によれば、十分な研磨レートを得ることができる研磨方法を提供することができる。 According to the present invention, a polishing method capable of obtaining a sufficient polishing rate can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の研磨方法の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、表された各構成要素の寸法やそれらの比は実際のものとは異なる場合もある。 Hereinafter, preferred embodiments of the polishing method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. Further, since the drawings are for conceptually explaining the present invention, the dimensions and ratios of the components shown may be different from the actual ones.
図3は、本発明の研磨方法を実施するために用いる研磨装置の一実施形態の基本構成を示す概略側面図である。図3に示すように、この研磨装置1においては、回転テーブル(研摩定盤)2上に研摩パッド4が配置されており、研磨パッド4上へ磁性スラリー6が供給される。 FIG. 3 is a schematic side view showing a basic configuration of an embodiment of a polishing apparatus used for carrying out the polishing method of the present invention. As shown in FIG. 3, in this polishing apparatus 1, a polishing pad 4 is disposed on a rotary table (polishing surface plate) 2, and a magnetic slurry 6 is supplied onto the polishing pad 4.
回転テーブル2の上方には、第一の面及び第二の面を有する平板状の被研磨物であるウェハー(又はソーダガラス基板等)8を、第二の面(裏面)側から固定し回転するヘッド(取付けプレート)10が設けられており、ウェハー8に対して第二の面から荷重をかけてウェハー8の第一の面(表面、被研磨面)を研磨パッド4に押しつける。 Above the turntable 2, a wafer (or soda glass substrate) 8, which is a flat object having a first surface and a second surface, is fixed and rotated from the second surface (back surface) side. A head (mounting plate) 10 is provided, and a load is applied to the wafer 8 from the second surface to press the first surface (surface, surface to be polished) of the wafer 8 against the polishing pad 4.
更に、ヘッド10の上方には、被研磨物であるウェハー8に磁場を印加して、ウェハー8の第一の面(表面、被研磨面)における磁束密度を所定の範囲にコントロールすべく、永久磁石12が複数個配置されている。これにより、ウェハー8の第一の面に固着する磁性砥粒の分布を、その第一の面内において略均一にコントロールすることができる。 Further, above the head 10, a magnetic field is applied to the wafer 8, which is an object to be polished, so that the magnetic flux density on the first surface (surface, surface to be polished) of the wafer 8 is controlled within a predetermined range. A plurality of magnets 12 are arranged. Thereby, the distribution of the magnetic abrasive grains fixed to the first surface of the wafer 8 can be controlled substantially uniformly within the first surface.
即ち、本実施形態の研磨方法は、第一の面及び第二の面を有する被研磨物であるウェハー8の第一の面と、研磨パッド4と、の間に、図4に示される磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒20を含む研磨材である磁性スラリー6を供給し、ウェハー8に対して第二の面側から磁場を印加して、第一の面における磁束密度を40mT以上200mT未満とし、第一の面を研磨パッド4により研磨するものである。 That is, in the polishing method of the present embodiment, the magnetic field shown in FIG. 4 is interposed between the first surface of the wafer 8 that is an object to be polished having the first surface and the second surface, and the polishing pad 4. Magnetic slurry 6 which is an abrasive including abrasive grains 20 coated with a continuous abrasive layer is supplied, and a magnetic field is applied to the wafer 8 from the second surface side, so that the magnetic flux density on the first surface Is 40 mT or more and less than 200 mT, and the first surface is polished by the polishing pad 4.
磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒20は磁性粒子30と研磨層32とを有し、磁性粒子30の表面は研磨層32によって連続的に被覆されている。磁性粒子30は表面に露出しておらず、研磨中における研磨層32の剥落を抑制することができる。磁性粒子30への研磨層32の被覆手法としては、例えば、ゾルゲル法やCVD法等を用いることができる。 Abrasive abrasive 20 in which magnetic particles are coated with a continuous polishing layer has magnetic particles 30 and a polishing layer 32, and the surface of magnetic particles 30 is continuously covered with polishing layer 32. The magnetic particles 30 are not exposed on the surface, and can prevent the polishing layer 32 from peeling off during polishing. As a method for coating the magnetic layer 30 with the polishing layer 32, for example, a sol-gel method, a CVD method, or the like can be used.
磁性粒子30としては、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の材料の磁性粒子を用いることができ、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、マグネタイト、センダストなど強磁性を有する金属及びそれらの合金や酸化物等を挙げることができ、これらをそれぞれ単独で又は任意に組合せて用いることができる。 As the magnetic particles 30, magnetic particles of various known materials can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, metals having ferromagnetism such as iron, nickel, cobalt, magnetite, sendust, and the like. An alloy, an oxide, etc. can be mentioned, These can be used individually or in arbitrary combinations, respectively.
また、被覆層32としても、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の硬質材料を用いることができ、例えば、ダイヤモンド、酸化セリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化マンガン、酸化鉄、酸化亜鉛及び炭化珪素等を挙げることができ、これらをそれぞれ単独で又は任意に組合せて用いることができるが、シリカを用いることが好ましい。シリカはガラス精密研磨に好適に使用できることに加え、ガラス研磨用途以外にも適用範囲が広い。酸化セリウムもガラス精密研磨に用いることができるが、その他の用途には適用が困難である。加えて、酸化セリウムはレアアースを含んでおり、シリカと比較してコストが高いという問題がある。 As the coating layer 32, various conventionally known hard materials can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, diamond, cerium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, manganese dioxide, iron oxide, oxidation Zinc, silicon carbide and the like can be mentioned, and these can be used alone or in any combination, but silica is preferably used. Silica can be suitably used for precision glass polishing, and has a wide range of applications other than glass polishing applications. Cerium oxide can also be used for glass precision polishing, but is difficult to apply for other uses. In addition, cerium oxide contains rare earths and has a problem of high cost compared to silica.
そして、磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒20の形状は特に限定されず、例えば、球状、楕円状、針状、柱状、数珠状、棒状、板状、塊状、繊維状、紡錘状等の各種形状を有していてもよく、表面に凹凸を有していてもよい。また、表面に凹凸を有している形状も含む。 The shape of the abrasive grains 20 coated with a continuous abrasive layer of magnetic particles is not particularly limited. For example, a spherical shape, an elliptical shape, a needle shape, a columnar shape, a bead shape, a rod shape, a plate shape, a lump shape, a fiber shape, a spindle It may have various shapes such as a shape, and may have irregularities on the surface. Moreover, the shape which has an unevenness | corrugation on the surface is also included.
また、磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒20の粒径は、本発明の効果を損なわない範囲であれば従来の範囲をとり得るが、例えば0.3〜200μm(メジアン径)であるのが好ましい。このメジアン径は、具体的には、レーザー回折法で測定されるものである。具体的には、レーザー回折式粒度分布計(日機装(株)製のMicrotrac MT3300EX II)を用い、主に水を分散溶媒とし、または粒子分散に適したその他分散溶媒を用いた湿式測定により、粒子屈折率、分散溶媒屈折率、球状か非球状かの選択、粒子が透過性か否かの選択を適切に設定することで算出される。 In addition, the grain size of the abrasive grains 20 covered with a continuous abrasive layer of magnetic particles can take a conventional range as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, 0.3 to 200 μm (median diameter) Is preferred. Specifically, the median diameter is measured by a laser diffraction method. Specifically, particles are measured by wet measurement using a laser diffraction particle size distribution analyzer (Microtrac MT3300EX II manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) mainly using water as a dispersion solvent or other dispersion solvent suitable for particle dispersion. It is calculated by appropriately setting the refractive index, the dispersion solvent refractive index, selection of spherical or non-spherical, and selection of whether or not the particles are permeable.
また、本実施形態の研磨方法において用いられる研磨材は、上記のように、磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒20を含む磁性スラリー6の形態を有するものである。磁性スラリー6からなる研磨材は、磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒と、水等の分散媒と、を含む流体である。場合によっては、アルカリや酸等の化学液も添加される。 Further, the abrasive used in the polishing method of the present embodiment has the form of the magnetic slurry 6 including the abrasive grains 20 in which the magnetic particles are coated with the continuous polishing layer as described above. The abrasive comprising the magnetic slurry 6 is a fluid containing abrasive grains in which magnetic particles are covered with a continuous polishing layer, and a dispersion medium such as water. In some cases, a chemical solution such as alkali or acid is also added.
図3に示す研磨装置1においては、回転テーブル2及びヘッド10いずれもが回転可能であり、ヘッド10はFree回転で定盤と連れ周りさせてもよく、強制的に駆動をかけ回転数を調整してもよい。 In the polishing apparatus 1 shown in FIG. 3, both the rotary table 2 and the head 10 can rotate, and the head 10 may be rotated with the surface plate by Free rotation, and is forcibly driven to adjust the rotation speed. May be.
本実施形態の研磨方法においては、ウェハー8に対して第二の面(裏面)側から磁場を印加し、第一の面(表面、研磨面)における磁束密度を40mT以上200mT未満とする。磁束密度が40mT未満であると、磁性砥粒を引き付ける力が弱く、磁場の効果が十分に得られないというデメリットがあり、磁束密度が200mT以上であると、磁場により引き付けられる磁性砥粒が過剰になり、パッドの働きで被研磨物表面の砥粒を摺動させ研磨する機構が十分に働かないというデメリットがある。 In the polishing method of the present embodiment, a magnetic field is applied to the wafer 8 from the second surface (back surface) side so that the magnetic flux density on the first surface (front surface, polishing surface) is 40 mT or more and less than 200 mT. If the magnetic flux density is less than 40 mT, there is a demerit that the force to attract the magnetic abrasive grains is weak and the effect of the magnetic field cannot be sufficiently obtained. Therefore, there is a demerit that the mechanism for sliding the abrasive grains on the surface of the object to be polished by the function of the pad does not work sufficiently.
研磨パッド4としては、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の材料で構成された研磨パッドを用いることができ、被研磨物であるウェハー8の第一の面(表面、被研磨面)と摺動可能であり、ウェハー8と研磨パッド4との間に磁性砥粒を介在させながら摺動させることにより、上記第一の面を研磨できるものであればよい。 As the polishing pad 4, a polishing pad composed of various conventionally known materials can be used as long as the effects of the present invention are not impaired, and the first surface (surface, object to be polished) of the wafer 8 that is an object to be polished. And the first surface can be polished by sliding while interposing magnetic abrasive grains between the wafer 8 and the polishing pad 4.
かかる研磨パッド4としては、例えば織布及び不織布の研磨パッドが挙げられる。更に好適な研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮時の反発能力及び圧縮弾性率を有する任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、例えばポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン及びポリプロピレン等が挙げられ、これらをそれぞれ単独で又は任意に組合せて用いることができる。 Examples of the polishing pad 4 include woven and non-woven polishing pads. Further suitable polishing pads can include any suitable polymer having various densities, hardness, thickness, compressibility, ability to rebound upon compression, and compression modulus. Suitable polymers include, for example, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, nylon, fluorocarbon, polycarbonate, polyester, polyacrylate, polyether, polyethylene, polyamide, polyurethane, polystyrene, polypropylene, and the like. Can be used in combination.
なかでも、研磨パッド4としては、磁場により被研磨物表面に固着した磁性砥粒を効果的にかきとり摺動させるという観点から、不織布で構成されている研磨パッドを用いるのが好ましい。また、不織布を構成する材料としては、適度な硬度、空隙、親水性により、スクラッチ発生の抑制、砥粒の保持、研磨液の浸透、削りクズの排出など必要な性能を具備し、市場の品種の豊富さや入手の容易さという観点から、ポリエステル繊維の不織布にウレタン樹脂を含浸させたものであるのが好ましい。 Among these, as the polishing pad 4, it is preferable to use a polishing pad made of a nonwoven fabric from the viewpoint of effectively scraping and sliding the magnetic abrasive grains fixed on the surface of the object to be polished by a magnetic field. In addition, as a material constituting the nonwoven fabric, it has necessary performance such as suppression of scratch generation, retention of abrasive grains, penetration of polishing liquid, discharge of shavings, etc. due to appropriate hardness, voids, and hydrophilicity. From the viewpoint of abundantness and availability, it is preferable to impregnate a polyester fiber non-woven fabric with a urethane resin.
永久磁石12としては、例えばネオジム磁石、サマコバ磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等が挙げられ、磁束密度が高く強い磁場が得られるという観点から、ネオジム磁石を用いるのが好ましい。 As the permanent magnet 12, for example, a neodymium magnet, a samakoba magnet, a ferrite magnet, an alnico magnet and the like can be cited. From the viewpoint of obtaining a strong magnetic field with a high magnetic flux density, it is preferable to use a neodymium magnet.
永久磁石12の個数や形状については、被研磨物であるウェハー8の第一の面(表面、被研磨面)における磁束密度が上記範囲内となり、かつ磁性砥粒が略均一に固着するように、適宜選択すればよい。 Regarding the number and shape of the permanent magnets 12, the magnetic flux density on the first surface (surface, surface to be polished) of the wafer 8 as the object to be polished is within the above range, and the magnetic abrasive grains are fixed substantially uniformly. It may be selected as appropriate.
次に、本実施形態における研磨方法についてより具体的に説明する。回転テーブル2を回転軸2aにより一定の速度で回転させる。回転テーブル2上に設置された研磨パッド4の上面に磁性粒子を連続した研磨層で被覆した研磨砥粒を含む磁性スラリー6を適下し、研磨パッド4上に磁性スラリー6が略均一に広がらせる。 Next, the polishing method in the present embodiment will be described more specifically. The rotary table 2 is rotated at a constant speed by the rotary shaft 2a. A magnetic slurry 6 containing abrasive grains coated with a continuous polishing layer of magnetic particles is appropriately applied to the upper surface of the polishing pad 4 placed on the rotary table 2, and the magnetic slurry 6 spreads substantially uniformly on the polishing pad 4. Make it.
一方、ウェハー8を予め裏返しにして(即ち、被研磨面を下側にして)、ヘッド10に固定させる。ヘッド10を回転軸(図示せず。)により一定の速度で回転させながら、研磨パッド4にウェハー8の第一の面が対向して接触するように、ヘッド10の上方から荷重をかけて加圧し、ヘッド10でウェハー8の第一の面を研磨パッド4に押さえて研磨する。 On the other hand, the wafer 8 is turned over in advance (that is, the surface to be polished is down) and fixed to the head 10. While the head 10 is rotated at a constant speed by a rotating shaft (not shown), a load is applied from above the head 10 so that the first surface of the wafer 8 faces and contacts the polishing pad 4. Then, the first surface of the wafer 8 is pressed against the polishing pad 4 by the head 10 and polished.
この研磨中は、回転テーブル2とヘッド10に設置された永久磁石12により、ウェハー8の第一の面(表面、被研磨面)近傍で磁界を分布させ、これにより磁性スラリー6内の磁性砥粒の略均一な密度分布が形成される。図3においては、永久磁石12は2個設置されているが、ウェハー8の材質や第一の面の凹凸によって研磨レートの分布が決まるため、ウェハー8の種類(材質や形状等)に合わせて、永久磁石12の個数や上記磁束密度を選択しておく。 During this polishing, the magnetic field is distributed in the vicinity of the first surface (surface, surface to be polished) of the wafer 8 by the permanent magnets 12 installed on the rotary table 2 and the head 10, thereby magnetic polishing in the magnetic slurry 6. A substantially uniform density distribution of grains is formed. In FIG. 3, although two permanent magnets 12 are installed, the distribution of the polishing rate is determined by the material of the wafer 8 and the unevenness of the first surface, so that it matches the type (material, shape, etc.) of the wafer 8. The number of permanent magnets 12 and the magnetic flux density are selected in advance.
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、かかる設計変更も本発明に含まれる。例えば、上記実施形態においては、永久磁石を用いた場合について説明したが、電磁石を用いてもよい。また、上記実施形態においては、磁性粒子30の表面が研磨層32によって連続的に被覆されている場合(即ち、磁性粒子30が完全に被覆されている場合)について説明したが、磁性粒子の表面の一部が研磨層によって被覆されている場合も本発明に含まれる。即ち、研磨層が非連続的に磁性粒子を被覆している場合も本発明に含まれる。
以下において、実施例及び比較例を用いて本発明をより具体的に説明する。
As mentioned above, although typical embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to these, Various design changes are possible, and such a design change is also contained in this invention. For example, in the above embodiment, the case where a permanent magnet is used has been described, but an electromagnet may be used. In the above embodiment, the case where the surface of the magnetic particle 30 is continuously covered with the polishing layer 32 (that is, the case where the magnetic particle 30 is completely covered) has been described. The present invention also includes a case where a part of is covered with a polishing layer. That is, the present invention also includes a case where the polishing layer discontinuously covers the magnetic particles.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
≪実施例1≫
粒径約200nmの酸化鉄粒子に膜厚約40nmのシリカ被覆を施し、シリカコート磁性粒子を作製した。当該酸化鉄粒子及びシリカコート磁性粒子のSEM写真を図5及び図6にそれぞれ示した。当該SEM観察にはHITACHI製の走査型電子顕微鏡(S−4800)を用いた。シリカ被覆にはゾルゲル法を用い、酸化鉄粒子の表面積と目的とするシリカ膜厚との関係から、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)、アンモニア水25%、酸化鉄粒子の仕込み量を決定した。具体的には、TEOSを0.7mol/EtOH、アンモニア水を2mol/EtOH、イオン交換水を9mol/EtOHとした。
Example 1
Silica coating magnetic particles were prepared by applying silica coating having a film thickness of about 40 nm to iron oxide particles having a particle size of about 200 nm. SEM photographs of the iron oxide particles and silica-coated magnetic particles are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. A scanning electron microscope (S-4800) manufactured by HITACHI was used for the SEM observation. A sol-gel method was used for silica coating, and the amounts of tetraethyl orthosilicate (TEOS), ammonia water 25%, and iron oxide particles were determined from the relationship between the surface area of the iron oxide particles and the target silica film thickness. Specifically, TEOS was 0.7 mol / EtOH, ammonia water was 2 mol / EtOH, and ion-exchanged water was 9 mol / EtOH.
次に、シリカ被覆の手順について説明する。上記酸化鉄をエタノール中に超音波処理によって分散させ、当該溶液にアンモニア水25%(2mol/EtOH)を添加した。次に、当該溶液にTEOS(0.7mol/EtOH)を添加し、350rpmで撹拌しながら2時間の超音波処理を施した。その後、MeOHを添加して反応を停止させ、イオン交換水とMeOHでpH7前後になるまで、デカンテーションと洗浄を繰り返した。最終的に、当該溶液を120℃で20時間乾燥させ、シリカコート磁性粒子を得た。 Next, the silica coating procedure will be described. The iron oxide was dispersed in ethanol by sonication, and 25% ammonia water (2 mol / EtOH) was added to the solution. Next, TEOS (0.7 mol / EtOH) was added to the solution and subjected to ultrasonic treatment for 2 hours while stirring at 350 rpm. Thereafter, MeOH was added to stop the reaction, and decantation and washing were repeated until the pH reached around 7 with ion-exchanged water and MeOH. Finally, the solution was dried at 120 ° C. for 20 hours to obtain silica-coated magnetic particles.
次に、上記シリカコート磁性粒子と、分散媒である水と、を混合し、シリカコート磁性粒子を9質量%含む水分散体からなる磁性スラリーを200g調製した。当該磁性スラリーに含まれるシリカコート磁性粒子の比表面積及び総表面積を表1に示した。なお、比表面積はMOUNTECH製の全自動比表面積測定機(Macsorb HM model−1201)を用いて測定し、当該測定値から総表面積を得た。 Next, the silica-coated magnetic particles and water as a dispersion medium were mixed to prepare 200 g of a magnetic slurry composed of an aqueous dispersion containing 9% by mass of silica-coated magnetic particles. Table 1 shows the specific surface area and the total surface area of the silica-coated magnetic particles contained in the magnetic slurry. The specific surface area was measured using a fully automatic specific surface area measuring machine (Macsorb HM model-1201) manufactured by MOUNTECH, and the total surface area was obtained from the measured values.
次に、図3に示す構造を有する研磨装置(Logitech社製のPM−5)において、研磨パッドとしてニッタ・ハース(株)製の不織布パッドSUBA600を用い、永久磁石としてネオジム磁石(30mm×30mm×5mm、表面磁束密度330mT)を、ガラス基板1枚に対し1個、被研磨物であるソーダライムガラス基板(直径:6.25cm,比重:2.4)の第一の面(被研磨面)と反対側の第二の面から3mmの距離に配置した。ソーダライムガラス基板の第一の面(被研磨面)における磁束密度は、174mTであった。また、研磨条件は、回転テーブルの回転数を30rpm、ヘッドはフリー回転、研磨圧力280gf/cm2、15分間とした。また、磁性スラリーの供給速度は10cc/minとした。 Next, in the polishing apparatus (PM-5 manufactured by Logitech) having the structure shown in FIG. 3, a non-woven pad SUBA600 manufactured by Nitta Haas Co., Ltd. is used as a polishing pad, and a neodymium magnet (30 mm × 30 mm × 5 mm, surface magnetic flux density 330 mT) per glass substrate, 1st surface (surface to be polished) of soda lime glass substrate (diameter: 6.25 cm, specific gravity: 2.4) to be polished And a distance of 3 mm from the second surface on the opposite side. The magnetic flux density on the first surface (surface to be polished) of the soda lime glass substrate was 174 mT. The polishing conditions were such that the number of rotations of the rotary table was 30 rpm, the head was freely rotated, the polishing pressure was 280 gf / cm 2 , and 15 minutes. The supply rate of the magnetic slurry was 10 cc / min.
[評価]
上記のようにして研磨したソーダガラス基板について、研磨レートを、被研磨物の重量減少を測定し、基板の密度及び基板面積から換算して求めた。結果を表2に示した。
[Evaluation]
With respect to the soda glass substrate polished as described above, the polishing rate was determined by measuring the weight reduction of the object to be polished and converting it from the density of the substrate and the substrate area. The results are shown in Table 2.
≪比較例1≫
平均粒径80nmのコロイダルシリカと、分散媒である水と、を混合し、シリカ粒子を5質量%含む水分散体からなるスラリーを200g調製した。当該スラリーに含まれるコロイダルシリカの比表面積及び総表面積を表1に示す。なお、比表面積はMOUNTECH製の全自動比表面積測定機(Macsorb HM model−1201)を用いて測定し、当該測定値から総表面積を得た。
≪Comparative example 1≫
Colloidal silica having an average particle size of 80 nm and water as a dispersion medium were mixed to prepare 200 g of a slurry composed of an aqueous dispersion containing 5% by mass of silica particles. Table 1 shows the specific surface area and the total surface area of the colloidal silica contained in the slurry. The specific surface area was measured using a fully automatic specific surface area measuring machine (Macsorb HM model-1201) manufactured by MOUNTECH, and the total surface area was obtained from the measured values.
磁性スラリーの代わりに上記スラリーを用い、研磨の際に磁場を印加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ソーダガラス基板を研磨し、研磨レート及び表面粗度を求めた。結果を表2に示す。なお、コロイダルシリカを用いる場合、磁場印加の有無が研磨レート及び表面粗度に影響を与えないことを予備実験にて確認している。 A soda glass substrate was polished and the polishing rate and surface roughness were determined in the same manner as in Example 1 except that the above slurry was used instead of the magnetic slurry and no magnetic field was applied during polishing. The results are shown in Table 2. When colloidal silica is used, it has been confirmed in preliminary experiments that the presence or absence of magnetic field application does not affect the polishing rate and the surface roughness.
≪比較例2≫
平均粒径80nmのコロイダルシリカと、分散媒である水と、を混合し、シリカ粒子を40質量%含む水分散体からなるスラリーを200g調製した。当該スラリーに含まれるコロイダルシリカの比表面積及び総表面積を表1に示す。なお、比表面積はMOUNTECH製の全自動比表面積測定機(Macsorb HM model−1201)を用いて測定し、当該測定値から総表面積を得た。
≪Comparative example 2≫
Colloidal silica having an average particle size of 80 nm and water as a dispersion medium were mixed to prepare 200 g of a slurry composed of an aqueous dispersion containing 40% by mass of silica particles. Table 1 shows the specific surface area and the total surface area of the colloidal silica contained in the slurry. The specific surface area was measured using a fully automatic specific surface area measuring machine (Macsorb HM model-1201) manufactured by MOUNTECH, and the total surface area was obtained from the measured values.
磁性スラリーの代わりに上記スラリーを用い、研磨の際に磁場を印加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、ソーダガラス基板を研磨し、研磨レート及び表面粗度を求めた。結果を表2に示す。なお、コロイダルシリカを用いる場合、磁場印加の有無が研磨レート及び表面粗度に影響を与えないことを予備実験にて確認している。 A soda glass substrate was polished and the polishing rate and surface roughness were determined in the same manner as in Example 1 except that the above slurry was used instead of the magnetic slurry and no magnetic field was applied during polishing. The results are shown in Table 2. When colloidal silica is used, it has been confirmed in preliminary experiments that the presence or absence of magnetic field application does not affect the polishing rate and the surface roughness.
表1に示す結果から、実施例1の磁性スラリーに含まれるシリカコート磁性粒子と、比較例1のスラリーに含まれるコロイダルシリカと、は同等の総表面積を有しており、比較例2のスラリーに含まれるコロイダルシリカは実施例1の磁性スラリーに含まれるシリカコート磁性粒子の8倍の総表面積を有している。 From the results shown in Table 1, the silica-coated magnetic particles contained in the magnetic slurry of Example 1 and the colloidal silica contained in the slurry of Comparative Example 1 have the same total surface area, and the slurry of Comparative Example 2 The colloidal silica contained in has a total surface area 8 times that of the silica-coated magnetic particles contained in the magnetic slurry of Example 1.
表2に示す結果から、本発明の研磨方法(実施例1)によれば、コロイダイルシリカを用いた場合(比較例1及び比較例2)よりも優れた研磨レートが得られることがわかる。実施例1における研磨レートは、8倍の砥粒総表面積を有するスラリーを用いた比較例2よりも大きな値を示している。 From the results shown in Table 2, it can be seen that according to the polishing method of the present invention (Example 1), a polishing rate superior to that obtained when colloidal silica is used (Comparative Example 1 and Comparative Example 2) can be obtained. The polishing rate in Example 1 shows a larger value than that in Comparative Example 2 using a slurry having an abrasive grain total surface area of 8 times.
Claims (2)
前記被研磨物に対して前記第二の面側から磁場を印加して、前記第一の面における磁束密度を40mT以上200mT未満とし、
前記第一の面を前記研磨パッドにより研磨すること、
を特徴とする研磨方法。 A polishing material comprising abrasive grains in which magnetic particles are coated with a continuous polishing layer between the first surface of the workpiece having the first surface and the second surface and the polishing pad. Supply
Applying a magnetic field from the second surface side to the object to be polished, the magnetic flux density on the first surface is 40 mT or more and less than 200 mT,
Polishing the first surface with the polishing pad;
A polishing method characterized by the above.
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