JP2000061814A - 研磨加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】研磨加工装置において、ウェーハの反りを比較
的容易に矯正し、研磨加工の均一化、研磨布の長寿命
化、ウェーハ又は装置の破損等を防止する。 【解決手段】ウェーハＷを保持しウェーハの外周部に位
置付してウェーハのずれを規制するリテーナ１４を有す
るウェーハ保持機構１１と、ウェーハの被加工面に対向
して配置されて支持機構により支持される定盤２０と、
定盤２０の端面上に敷設される研磨布２４とを備え、ウ
ェーハの被加工面に研磨布２４を密着させかつ両者に相
対的な移動を行なわせてウェーハを研磨加工する際に、
リテーナ１４の外縁１４ａにより画定される領域よりも
内側の領域で、研磨布２４をウェーハに向けて凸状に保
持するべく、定盤２０に可動定盤部２２を設け、駆動手
段により可動定盤部２２を上方に向けて移動させるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の技術分野
等で用いられるウェーハの面を鏡面研磨する研磨加工装
置に関し、特に、保持機構により保持されたウェーハの
被加工面に研磨布を密着させて鏡面研磨する研磨加工装
置に関する。

【従来の技術】

【０００２】ウェーハの面を鏡面研磨する従来の研磨加
工装置としては、例えば特開平６−７７１９０号公報に
開示されたものが存在する。この公報に開示の研磨加工
装置は、図１に示すように、ウェーハＷを水接着して保
持すると共に水平方向へのずれを規制する外周規制部と
してのリテーナ１ｂを持つ保持台１ａ、この保持台１ａ
を回動自在に支持する支持軸１ｃ等からなるウェーハ保
持機構１と、上端面２ａ上に、スポンジゴム３及び複数
のセラミックセル４を介して、ウェーハＷよりも軟らか
い研磨布５が敷設されて支持軸２ｂにより回動自在に支
持された定盤２と、ウェーハＷの被加工面と研磨布５と
の界面に研磨剤を含んだ研磨液を供給する供給パイプ６
等をその基本構成として備えている。

【０００３】上記リテーナ１ｂは、研磨加工時にウェー
ハＷが離脱して水平方向外側に飛び出すのを防ぐと共
に、ウェーハＷの外周部が研磨布５側に沈み込み、この
領域の研磨量のみが増加するのを防ぐ役割をなすもので
ある。また、上記スポンジゴム３及びセラミックセル４
は、ウェーハＷの被加工面が湾曲しているような場合
に、研磨布５をその湾曲した被加工面に沿わせる役割を
なすものである。

【０００４】上記の構成をなす研磨加工装置において
は、定盤２を支持軸２ｂ回りに回転させる一方で、保持
台１ａを支持軸１ｃ回りに定盤２と逆回転させつつ、ウ
ェーハＷを研磨布５に向けて押圧して被加工面を摩擦研
磨するように構成されている。また、従来の研磨加工装
置においては、ウェーハＷを保持する保持機構の構成と
して、図２に示すように、保持台１ａとウェーハＷとの
間に、ウェーハＷよりも軟らかい発泡タイプのバッキン
グパッド７を設けることで、保持台１ａを介して加えら
れる押圧荷重（研磨荷重）をウェーハＷに均等に分配し
て研磨布５に密着させると共に、このバッキングパッド
７によりウェーハＷを水接着させるように構成されてい
る。

【０００５】さらに、他の保持機構として、図３に示す
ように、保持台１ａとウェーハＷとの間に、ウェーハＷ
よりも軟らかい発泡タイプのバッキングパッド７及びダ
イアフラム８を設け、水等の液体あるいは空気等の気体
を用いてダイアフラム８内の圧力の調整を行なって、バ
ッキングパッド７の面を凹凸形状に変形させることで、
保持台１ａを介して加えられる押圧荷重（研磨荷重）を
ウェーハＷに均等に分配して研磨布５に密着させると共
に、このバッキングパッド７によりウェーハＷを水接着
させるように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
研磨加工装置においては、ウェーハよりも軟らかい研磨
布とバッキングパッドとによりウェーハを挟持するた
め、反りを持つウェーハを平らに抑え込むのが一般に困
難であり、その結果、被加工面の研磨量（研磨速度）が
面内で不均一になるという問題があった。また、研磨加
工の際に、保持台１ａに押圧荷重が加えられることか
ら、保持台１ａの一部をなすリテーナ１ｂの外縁部（エ
ッジ）が、軟らかい研磨布５に喰い込み、リテーナ１ｂ
の破損あるいは研磨布の異常磨耗等を招くという問題が
あった。

【０００７】一方、比較的硬質の研磨布を用いた場合に
は、図４に示すように、リテーナ１ｂの領域に研磨布５
ａの窪みＣが形成されて、この領域から研磨液の掃きだ
しが生じ、研磨領域における研磨液の供給量が不足する
という問題があった。さらに、定盤２の上端面２ａにス
ポンジゴム３及びセラミックセル４を介して研磨布５を
設けた従来の研磨加工装置においては、一般に数百μｍ
〜数ｍｍの間隔をおいてセラミックセル４が配列されて
いることから、最大で約３０μｍの凹凸高低差が約２０
０ｍｍの間隔に３周期程度現れるような比較的穏やかな
湾曲あるいはうねりを持つウェーハの被加工面に対して
は研磨布を密着させることができるものの、リテーナ１
ｂの外縁部領域においては依然として図２ないし図４に
示すような研磨布への喰い込みあるいは研磨布の窪みが
生じる。上記定盤２は数ｍ／秒という高速で移動するこ
とから、セラミックセル４のような硬質のものが研磨布
の下方に存在すると、ウェーハとリテーナ１ｂとの段差
部あるいはリテーナ１ｂの外縁部で衝撃を生じ、リテー
ナ１ｂ，ウェーハ，セラミックセル４等の破損、ウェー
ハ面内でのスクラッチの発生、さらには、装置全体へ加
わる負荷が増大するという問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、ウェー
ハの反りを比較的容易に矯正することができると共に、
研磨加工の均一化、研磨布の長寿命化、ウェーハあるい
は装置の破損等を防止できる研磨加工装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するべく鋭意検討を行なった結果、以下の構成を
なす発明を見出すに至った。すなわち、本発明の研磨加
工装置は、ウェーハを保持すると共にウェーハの外周部
に位置付けられてウェーハのずれを規制する外周規制部
を有するウェーハ保持機構と、前記ウェーハの被加工面
に対向するように配置されて支持機構により支持される
定盤と、前記定盤の端面上に敷設される研磨布とを備
え、前記ウェーハの被加工面に前記研磨布を密着させか
つ両者に相対的な移動を行なわせてウェーハを研磨加工
する研磨加工装置であって、前記外周規制部の外縁によ
り画定される領域よりも内側の領域において、前記研磨
布を前記ウェーハに向けて凸状に保持する研磨布保持手
段、を有する構成を特徴としている。

【００１０】前記研磨布保持手段としては、前記定盤の
うちの前記外周規制部の外縁により画定される領域より
も内側の領域に対向する部分が独立して可動自在となる
ように形成された可動定盤部と、前記可動定盤部を前記
ウェーハに対して近接及び離隔させるように駆動する駆
動部と、からなる構成を採用することができる。この場
合、前記可動定盤部と前記研磨布との間には、平板状の
弾性体が配置された構成、又は、内部圧力を調整可能な
ダイアフラムが配置された構成を採用することができ
る。

【００１１】また、前記研磨布保持手段としては、前記
定盤のうちの前記外周規制部の外縁により画定される領
域よりも内側の領域に対向する部分が独立して可動自在
となるように複数個に分割して形成された複数個の分割
可動定盤部と、前記分割可動定盤部の各々を前記ウェー
ハに対して付勢する付勢手段と、からなる構成を採用す
ることができる。ここで、前記付勢手段としては、前記
分割可動定盤部の各々に対応させて設けられた複数個の
弾性体を採用することができる。

【００１２】さらに、前記研磨布保持手段としては、前
記定盤のうちの前記外周規制部の外縁により画定される
領域よりも内側の領域に対向する部分が独立して可動自
在となるように複数個に分割して形成された複数個の分
割可動定盤部と、前記分割可動定盤部の各々を前記ウェ
ーハに対して近接及び離隔させるように内部圧力を調整
可能なダイアフラムと、からなる構成を採用することが
できる。前記分割可動定盤部の各々と前記研磨布との間
には、平板状の弾性体が配置された構成を採用すること
ができる。

【００１３】また、前記ウェーハ保持機構が、そのウェ
ーハ保持面に対して前記ウェーハを吸着して保持する吸
着手段、を有する構成を採用することができる。さら
に、前記ウェーハ保持機構のウェーハ保持面を前記ウェ
ーハよりも硬質の材料により形成する構成を採用するこ
とができる。

【００１４】本発明の研磨加工装置においては、ウェー
ハをウェーハ保持機構により保持して、研磨布をウェー
ハの被加工面に密着させて研磨加工する際に、研磨布保
持手段が、ウェーハ保持機構の一部をなす外周規制部の
外縁により画定される領域よりも内側の領域に対向する
部分の研磨布を、凸状にウェーハに向けて保持して、少
なくともウェーハの被加工面に密着させる。

【００１５】研磨布保持手段として、定盤のうちの外周
規制部の外縁により画定される領域よりも内側の領域に
対向する部分が独立して可動自在となるように形成され
た可動定盤部と、この可動定盤部をウェーハに対して近
接及び離隔させるように駆動する駆動部とからなる構成
を採用する場合は、研磨加工の際に、駆動部を作動させ
て可動定盤部をウェーハに近接させ、この可動定盤部に
位置する研磨布の部分を凸状に保持する。そして、この
凸状に保持された研磨布の部分により、ウェーハの研磨
加工を行なう。

【００１６】可動定盤部と研磨布との間に、平板状の弾
性体を配置する構成、又は、内部圧力を調整可能なダイ
アフラムを配置する構成を採用する場合は、この弾性体
あるいはダイアフラムが、ウェーハの面の反り等を矯
正、あるいは、この反り等に追従して変形し、研磨布を
ウェーハの被加工面に対して常時密着させる。

【００１７】研磨布保持手段として、定盤のうちの外周
規制部の外縁により画定される領域よりも内側の領域に
対向する部分が独立して可動自在となるように複数個に
分割して形成された複数個の分割可動定盤部と、この分
割可動定盤部の各々をウェーハに対して付勢する付勢手
段とからなる構成を採用する場合は、この分割可動定盤
部に位置する研磨布の部分は、研磨加工の際に、付勢手
段により凸状に保持された状態にある。したがって、ウ
ェーハ保持機構により保持されたウェーハをこの凸状の
研磨布の部分に近づけて押圧することにより、ウェーハ
保持機構の外周規制部の外縁により画定される領域より
も内側の領域が研磨布と密着することになる。また、分
割可動定盤部はそれぞれ独立して移動し、ウェーハの面
の反り等に沿わせて研磨布を密着させるように追従す
る。

【００１８】研磨布保持手段として、定盤のうちの外周
規制部の外縁により画定される領域よりも内側の領域に
対向する部分が独立して可動自在となるように複数個に
分割して形成された複数個の分割可動定盤部と、この分
割可動定盤部の各々をウェーハに対して近接及び離隔さ
せるように内部圧力を調整可能なダイアフラムとからな
る構成を採用する場合は、ダイアフラム内の圧力を高め
ることにより、この分割可動定盤部上に位置する研磨布
の部分は凸状に保持された状態になる。そこで、ウェー
ハ保持機構により保持されたウェーハをこの凸状の研磨
布の部分に近づけて押圧することにより、ウェーハ保持
機構の外周規制部の外縁により画定される領域よりも内
側の領域が研磨布と密着することになる。また、分割可
動定盤部はそれぞれ独立して移動し、ウェーハの面の反
り等に沿わせて研磨布を密着させるように追従する。

【００１９】ウェーハ保持機構として、そのウェーハ保
持面に対してウェーハを吸着して保持する吸着手段を採
用する場合は、この吸着手段が、その吸着力によりウェ
ーハを吸着すると共に、ウェーハの面の反り等を矯正
し、より確実な保持状態をもたらす。

【００２０】ウェーハ保持機構のウェーハ保持面をウェ
ーハよりも硬質の材料により形成する構成を採用する場
合は、ウェーハがウェーハ保持面に喰い込むようなこと
がなく、ウェーハ保持面はウェーハの面の反り等をも矯
正することになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る研磨加工装置
の実施の形態を添付図面の基づいて説明する。図５は、
本発明の研磨加工装置の第１の実施形態を示す概略構成
断面図及び平面図であり、この研磨加工装置１０は、図
５（ａ）に示すように、ウェーハＷを保持するウェーハ
保持機構１１と、このウェーハ保持機構１１に下側から
対向する定盤２０と、この定盤２０の上に敷設された研
磨布２４と、研磨液を供給する供給パイプ（不図示）等
をその基本構成として備えている。

【００２２】上記ウェーハ保持機構１１は、支持機構
（不図示）により支持されて上下移動及び回転駆動され
る保持台１２と、保持台１２の下端面に固定されてウェ
ーハＷを吸引吸着するウェーハ保持面１３ａを有するウ
ェーハチャックプレート１３と、保持台１２の下端外周
領域に固定されてウェーハチャックプレート１３に吸着
されたウェーハＷが水平方向にずれるのを規制する外周
規制部としてのリテーナ１４と、を備えている。

【００２３】上記ウェーハチャックプレート１３は、ウ
ェーハＷよりも硬質の材料であるポーラスセラミックス
で形成されており、真空排気系（不図示）により真空引
きされてウェーハＷを吸引吸着するようになっている。
このように、ウェーハＷよりも硬質の材料でウェーハ保
持面を形成することにより、ウェーハがウェーハ保持面
に喰い込むようなことがなく、ウェーハの面の反り等を
矯正することができる。また、真空引きによる吸引吸着
とすることにより、ウェーハの面の反り等をより一層矯
正し、ウェーハを確実に固定することができる。

【００２４】上記リテーナ１４は、その外縁を形成する
外周面１４ａと、ウェーハＷを収容する凹部を形成する
内周面１４ｂと、環状の下端面１４ｃとにより、略環状
をなす部材として形成されている。ここで、このリテー
ナ１４の内部に収容されたウェーハチャックプレート１
３の下端面であるウェーハ保持面１３ａからリテーナ１
４の下端面１４ｃまでの距離（凹部の深さ）Ｈは、ウェ
ーハＷの厚さよりも小さくなるように、すなわち、吸着
して保持されたウェーハＷの被加工面がリテーナ１４の
下端面１４ｃよりも下方に突出するように形成されてい
る。好ましくは、この突出量は小さくして、ウェーハＷ
とリテーナ１４との段差ができるだけ小さくなるように
する。

【００２５】定盤２０は、図５（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、固定された固定定盤部２１と、上記リテーナ１４
の外縁すなわち外周面１４ａにより画定される領域Ａよ
りも内側の領域Ｂに対向する部分が独立して可動自在と
なるように形成された円盤状の可動定盤部２２とにより
形成されており、この可動定盤部２２は、支持機構の一
部をなす支持軸２２ａにより支持されており、駆動部
（不図示）により、ウェーハＷに対して近接及び離隔す
なわち上下方向に移動させられると共に、支持軸２２ａ
回りに回転駆動されるようになっている。ここでは、可
動定盤部２２とこれを駆動する駆動手段とにより、後述
の研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状に保持する研磨
布保持手段が構成されている。

【００２６】上記可動定盤部２２の上端面２２ｂには、
円形で平板状の弾性体としてのクロス２３が固着されて
おり、このクロス２３及び固定定盤部２１の上端面２１
ｂ上を覆うように、研磨布２４が敷設されている。ここ
では、上記研磨布２４として、図６（ａ）に示すような
ベース層２４ａに発泡層２４ｂが積層された発泡タイプ
のものを用いたが、図６（ｂ）に示すようなベース層２
４ａ’に繊維層２４ｂ’を積層した不織布タイプの研磨
布２４’を用いるこも可能である。

【００２７】また、研磨布２４としては、図１に示すよ
うに、円盤状のもので回転させながら研磨するタイプの
ものでもよいが、ベルト状のもので直線的に移動させる
タイプのものが研磨特性の面からより好ましい。

【００２８】また、可動定盤部２２としては、円盤状の
ものを用いて回転駆動させる構成としたが、図５の紙面
に垂直な方向に長い略長方形（あるいは矩形形状）のも
のを用いて、この略長方形で上下方向に可動な可動定盤
を回転駆動させるのではなく静止させて、あるいは、水
平方向に往復移動させる構成としたものを採用すること
もできる。尚、この実施形態においては、可動定盤部２
２と研磨布２４との間に、弾性体としてクロス２３を配
置した構成を採用したが、このクロス２３を設けない構
成とすることも可能である。

【００２９】次に、上述第１の実施形態に係る研磨加工
装置の動作について説明する。研磨加工に際して、先
ず、ウェーハＷをウェーハチャックプレート１３のウェ
ーハ保持面１３ａに接触させ、真空排気系により真空引
きしてウェーハＷを吸引吸着する。

【００３０】続いて、駆動手段を駆動させて可動定盤部
２２を所定量だけ上方に移動させ、その上面に敷設され
た部分の研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状に保持す
る。さらに、ウェーハ保持機構１１を下方に所定量だけ
移動させて、ウェーハＷの被加工面を凸状になった研磨
布２４に押し付けて密着させる。

【００３１】さらに続いて、供給パイプにより、研磨液
をウェーハＷと研磨布２４とが密着する領域に供給す
る。その後、駆動手段により可動定盤部２２を所定の回
転速度で回転させると共に、支持機構により保持台１２
を所定の回転速度で回転させる。さらに、研磨布２４
を、ウェーハＷとの密着領域において略直線運動となる
ように移動させる。

【００３２】上記のように、研磨布２４を凸状に保持し
て、リテーナ１４の外周面１４ｂにより画定される領域
よりも内側の領域に研磨布２４を密着させることで、リ
テーナ１４の外縁（エッジ）が研磨布２４から離れた状
態で研磨されることになり、このリテーナ１４の外縁が
研磨布２４に喰い込むことはなく、又、外縁領域におい
て研磨布２４に窪みを生ずることもない。したがって、
リテーナ１４の外縁による研磨布２４の損傷等を防止で
き、研磨布２４の寿命を延ばすことができる。また、供
給された研磨液がウェーハＷと研磨布２４との密着領域
から掃きだされるのを防止でき、研磨液を効率良く供給
することができる。

【００３３】また、研磨布２４として、比較的軟質のも
のを用いることができるため、面粗さが小さくて傷の少
ない品質の高い研磨加工が可能となる。さらに、保水性
の高い軟質の研磨布を用いることができるため、研磨液
を効率的に研磨領域に供給することができる。上記のよ
うに、ウェーハＷよりも硬質の材料によりウェーハ保持
面を形成していることから、ウェーハＷの面の反りを容
易に矯正することができ、これにより、被加工面全域に
おいて均一な研磨を行なうことができる。また、吸引吸
着によりウェーハＷを保持することから、ウェーハの面
の反りをより一層容易に矯正することができると共に、
ウェーハＷを確実に保持することができ、これにより、
被加工面全域においてより均一な研磨を行なうことがで
きる。また、可動定盤部２２を回転駆動することによっ
ても、ウェーハＷの被加工面全域を均一に研磨すること
ができる。さらに、可動定盤部２２と研磨布２４との間
に弾性体としてのクロス２３を設けたことから、このク
ロス２３がウェーハＷの反りを矯正あるいは反りに追従
して研磨布２４を密着させるように作用し、均一な研磨
を行なうことができる。

【００３４】図７は、本発明の研磨加工装置の第２の実
施形態を示す概略構成断面図及び平面図であり、この研
磨加工装置３０は、図７（ａ）に示すように、ウェーハ
Ｗを保持するウェーハ保持機構１１と、このウェーハ保
持機構１１に下側から対向する定盤４０と、この定盤４
０の上に敷設された研磨布２４と、研磨液を供給する供
給パイプ（不図示）等をその基本構成として備えてい
る。尚、ウェーハ保持機構１１は、前述第１の実施形態
と同様に、支持機構（不図示）により支持されて上下移
動及び回転駆動される保持台１２と、保持台１２の下端
面に固定されてウェーハＷを吸引吸着するウェーハ保持
面１３ａを有するウェーハチャックプレート１３と、保
持台１２の下端外周領域に固定されてウェーハチャック
プレート１３に吸着されたウェーハＷが水平方向にずれ
るのを規制する外周規制部としてのリテーナ１４等を備
えており、又、研磨布２４も前述第１の実施形態と同様
であるため、ここでの説明は省略する。

【００３５】定盤４０は、図７（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、固定された固定定盤部４１と、リテーナ１４の外
縁すなわち外周面１４ａにより画定される領域Ａよりも
内側の領域Ｂに対向する部分が独立して可動自在となる
ように形成された円盤状の可動定盤部４２とにより形成
されており、この可動定盤部４２は、支持機構の一部を
なす支持軸４２ａにより支持されており、駆動部（不図
示）により、ウェーハＷに対して近接及び離隔すなわち
上下方向に移動させられると共に、支持軸４２ａ回りに
回転駆動されるようになっている。

【００３６】上記可動定盤部４２の上端面４２ｂには、
円形で平板状のダイアフラム４３が配置されており、こ
のダイアフラム４３及び固定定盤部４１の上端面４１ｂ
上を覆うように、研磨布２４が敷設されている。

【００３７】上記ダイアフラム４３には、支持軸４２ａ
内を挿通するように配置された接続パイプ４３ａが連通
して設けてあり、この接続パイプ４３ａを通して、流体
供給排出手段（不図示）により、ダイアフラム４３内に
供給される流体の量が調節されて、ダイアフラム４３内
の圧力が調整されるようになっており、圧力調整用の流
体としては、空気等の気体あるいは水等の液体を用いる
ことができる。ここでは、可動定盤部４２とダイアフラ
ム４３とにより、研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状
に保持する研磨布保持手段が構成されている。

【００３８】上記ダイアフラム４３内の圧力を調整する
ことにより、その上部に敷設された研磨布２４を凸状に
持ち上げる際のその持ち上げ量を微調整することがで
き、又、ウェーハＷの被加工面に研磨布２４を密着させ
た状態でウェーハＷの面の反り等の矯正をも行なうこと
ができる。尚、この実施形態においては、定盤４０の一
部を可動定盤部４２とし、この可動定盤部４２の上端面
４２ｂ上にダイアフラム４３を配置した構成を採用した
が、上記可動定盤部４２を採用せず、全体が固定の定盤
として、この定盤の上に上記ダイアフラム４３を配置す
る構成を採用することもできる。この際、ダイアフラム
４３のみが、研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状に保
持する研磨布保持手段を構成することになる。

【００３９】次に、上述第２の実施形態に係る研磨加工
装置の動作について説明する。研磨加工に際して、先
ず、ウェーハＷをウェーハチャックプレート１３のウェ
ーハ保持面１３ａに接触させ、真空排気系により真空引
きしてウェーハＷを吸引吸着する。

【００４０】続いて、駆動手段を駆動させて可動定盤部
４２を所定量だけ上方に移動させると共に、ダイアフラ
ム４３内の圧力を高めて、その上面に敷設された部分の
研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状に保持する。さら
に、ウェーハ保持機構１１を下方に所定量だけ移動させ
て、ウェーハＷの被加工面を凸状になった研磨布２４に
押し付けて密着させる。この状態で、さらにダイアフラ
ム４３内の圧力を適宜調整して、ウェーハＷの面の反り
等の矯正量を調節する。

【００４１】さらに続いて、供給パイプにより、研磨液
をウェーハＷと研磨布２４とが密着する領域に供給す
る。その後、駆動手段により可動定盤部２２を所定の回
転速度で回転させると共に、支持機構により保持台１２
を所定の回転速度で回転させる。さらに、研磨布２４
を、ウェーハＷとの密着領域において略直線運動となる
ように移動させる。

【００４２】上記のように構成された第２の実施形態に
よれば、前述第１の実施形態と同様に、リテーナ１４の
外縁による研磨布２４の損傷等の防止による研磨布２４
の長寿命化、供給された研磨液の研磨領域からの掃きだ
し防止による研磨液供給の効率向上、さらには、研磨布
２４として比較的軟質のものを用いることができること
による研磨加工の品質向上、保水性の高い軟質の研磨布
を用いることができることによる研磨液供給の効率向
上、ウェーハＷよりも硬質の材料によりウェーハ保持面
を形成することあるいは吸引吸着によるウェーハＷの面
の反り矯正の容易化、被加工面全域における研磨の均一
化等を達成することができる。

【００４３】また、可動定盤部４２と研磨布２４との間
にダイアフラム４３を設けたことから、このダイアフラ
ム４３内の圧力を調整することにより、ウェーハＷの反
りを矯正あるいは反りに追従して研磨布２４を密着させ
ることができ、又、リテーナ１４の外周面１４ｂにより
画定される領域の内側において、ウェーハＷ及びリテー
ナ１４の下端面１４ｃに接触する研磨布２４の面積を適
宜調整することができる。したがって、研磨加工の状況
に応じて、凸状に持ち上げられる研磨布２４の状態を調
整することができ、これにより、効率の良い研磨加工を
行なうことができる。

【００４４】図８は、本発明の研磨加工装置の第３の実
施形態を示す概略構成断面図及び平面図であり、この研
磨加工装置５０は、図８（ａ）に示すように、ウェーハ
Ｗを保持するウェーハ保持機構１１と、このウェーハ保
持機構１１に下側から対向する定盤６０と、この定盤６
０の上に敷設された研磨布２４と、研磨液を供給する供
給パイプ（不図示）等をその基本構成として備えてい
る。尚、ウェーハ保持機構１１は、前述第１の実施形態
と同様に、支持機構（不図示）により支持されて上下移
動及び回転駆動される保持台１２と、保持台１２の下端
面に固定されてウェーハＷを吸引吸着するウェーハ保持
面１３ａを有するウェーハチャックプレート１３と、保
持台１２の下端外周領域に固定されてウェーハチャック
プレート１３に吸着されたウェーハＷが水平方向にずれ
るのを規制する外周規制部としてのリテーナ１４等を備
えており、又、研磨布２４も前述第１の実施形態と同様
であるため、ここでの説明は省略する。

【００４５】定盤６０は、図８（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、固定された固定定盤部６１と、リテーナ１４の外
縁すなわち外周面１４ａにより画定される領域Ａよりも
内側の領域Ｂに対向する部分が独立して可動自在となる
ように複数個に分割して形成された複数個の分割可動定
盤部６２と、この複数個の分割可動定盤部６２の各々に
対応して設けられた付勢手段としての弾性体すなわちコ
イルスプリング６３と、このコイルスプリング６３が保
持されるベース定盤部６４とにより構成されている。ま
た、各々の分割可動定盤部６２の上端面６２ａ上には、
平板状の弾性体であるクロス６５が固着されている。

【００４６】上記コイルスプリング６３は、分割可動定
盤部６２をそれぞれウェーハＷに向けて常時上方に付勢
しており、このコイルスプリング６３の付勢力により、
この領域の研磨布２４が凸状に保持されている。ここで
は、複数個の分割可動定盤部６２及びコイルスプリング
６３により、研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状に保
持する研磨布保持手段が構成されている。

【００４７】上記コイルスプリング６３のばね定数を予
め所望の値に設定することにより、その上部に敷設され
た研磨布２４を凸状に持ち上げる際のその持ち上げ量を
調整することができ、又、ウェーハＷの被加工面に研磨
布２４を密着させた状態でウェーハＷの面の反り等の矯
正をも行なうことができる。尚、ここでは、ベース定盤
部６４を固定状態としたが、前述の実施形態と同様に、
駆動手段により上下方向に移動させる構成を採用するこ
ともでき、又、付勢手段としてコイルスプリング６３の
代わりに油圧式あるいはねじ送り機構等を採用すること
ができる。この際、分割可動定盤部６２、ベース定盤部
６４、及びコイルスプリング６３あるいは上記その他の
付勢手段が、研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状に保
持する研磨布保持手段を構成することになる。

【００４８】次に、上述第３の実施形態に係る研磨加工
装置の動作について説明する。研磨加工に際して、先
ず、ウェーハＷをウェーハチャックプレート１３のウェ
ーハ保持面１３ａに接触させ、真空排気系により真空引
きしてウェーハＷを吸引吸着する。

【００４９】続いて、分割可動定盤部６２及びコイルス
プリング６３により凸状に保持された研磨布２４の部分
に向けて、ウェーハ保持機構１１を下方に所定量だけ移
動させて、ウェーハＷの被加工面を凸状になった研磨布
２４に押し付けて密着させる。

【００５０】さらに続いて、供給パイプにより、研磨液
をウェーハＷと研磨布２４とが密着する領域に供給す
る。その後、支持機構により保持台１２を所定の回転速
度で回転させると共に、研磨布２４を、ウェーハＷとの
密着領域において略直線運動となるように移動させる。

【００５１】上記のように構成された第３の実施形態に
よれば、前述第１の実施形態と同様に、リテーナ１４の
外縁による研磨布２４の損傷等の防止による研磨布２４
の長寿命化、供給された研磨液の研磨領域からの掃きだ
し防止による研磨液供給の効率向上、さらには、研磨布
２４として比較的軟質のものを用いることができること
による研磨加工の品質向上、保水性の高い軟質の研磨布
を用いることができることによる研磨液供給の効率向
上、ウェーハＷよりも硬質の材料によりウェーハ保持面
を形成することあるいは吸引吸着によるウェーハＷの面
の反り矯正の容易化、被加工面全域における研磨の均一
化等を達成することができる。

【００５２】また、可動定盤部を複数個の分割可動定盤
部６２とし、それぞれの分割可動定盤部６２に対応させ
て付勢手段としてのコイルスプリング６３を配置したこ
とにより、ウェーハＷの反りに追従して研磨布２４をよ
り一層密着させることができ、効率の良い研磨加工を行
なうことができる。

【００５３】図９は、本発明の研磨加工装置の第４の実
施形態を示す概略構成断面図及び平面図であり、この研
磨加工装置７０は、図９（ａ）に示すように、ウェーハ
Ｗを保持するウェーハ保持機構１１と、このウェーハ保
持機構１１に下側から対向する定盤８０と、この定盤８
０の上に敷設された研磨布２４と、研磨液を供給する供
給パイプ（不図示）等をその基本構成として備えてい
る。尚、ウェーハ保持機構１１は、前述第１の実施形態
と同様に、支持機構（不図示）により支持されて上下移
動及び回転駆動される保持台１２と、保持台１２の下端
面に固定されてウェーハＷを吸引吸着するウェーハ保持
面１３ａを有するウェーハチャックプレート１３と、保
持台１２の下端外周領域に固定されてウェーハチャック
プレート１３に吸着されたウェーハＷが水平方向にずれ
るのを規制する外周規制部としてのリテーナ１４等を備
えており、又、研磨布２４も前述第１の実施形態と同様
であるため、ここでの説明は省略する。

【００５４】定盤８０は、図９（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、固定された固定定盤部８１と、リテーナ１４の外
縁すなわち外周面１４ａにより画定される領域Ａよりも
内側の領域Ｂに対向する部分が独立して可動自在となる
ように複数個に分割して形成された複数個の分割可動定
盤部８２と、この複数個の分割可動定盤部８２を上下方
向に移動させるダイアフラム８３と、このダイアフラム
８３が保持されるベース定盤部８４とにより構成されて
いる。また、各々の分割可動定盤部８２の上端面８２ａ
上には、平板状の弾性体であるクロス８５が固着されて
いる。

【００５５】上記ダイアフラム８３には、接続パイプ８
３ａが連通して設けてあり、この接続パイプ８３ａを通
して、流体供給排出手段（不図示）により、ダイアフラ
ム８３内に供給される流体の量が調節されて、ダイアフ
ラム８３内の圧力が調整されるようになっており、圧力
調整用の流体としては、空気等の気体あるいは水等の液
体を用いることができる。ここでは、分割可動定盤部８
２とダイアフラム８３とにより、研磨布２４をウェーハ
Ｗに向けて凸状に保持する研磨布保持手段が構成されて
いる。

【００５６】上記ダイアフラム８３内の圧力を調整する
ことにより、その上部に敷設された研磨布２４を凸状に
持ち上げる際のその持ち上げ量を微調整することがで
き、又、ウェーハＷの被加工面に研磨布２４を密着させ
た状態でウェーハＷの面の反り等の矯正をも行なうこと
ができる。尚、ここでは、ベース定盤部８４を固定状態
としたが、前述の実施形態と同様に、駆動手段により上
下方向に移動させる構成を採用することもできる。この
際、分割可動定盤部８２、ベース定盤部８４、及びダイ
アフラム８３が、研磨布２４をウェーハＷに向けて凸状
に保持する研磨布保持手段を構成することになる。

【００５７】次に、上述第４の実施形態に係る研磨加工
装置の動作について説明する。研磨加工に際して、先
ず、ウェーハＷをウェーハチャックプレート１３のウェ
ーハ保持面１３ａに接触させ、真空排気系により真空引
きしてウェーハＷを吸引吸着する。

【００５８】続いて、ダイアフラム８３内の圧力を高め
て、その上面に敷設された部分の研磨布２４をウェーハ
Ｗに向けて凸状に保持すると共に、ウェーハ保持機構１
１を下方に所定量だけ移動させて、ウェーハＷの被加工
面を凸状になった研磨布２４に押し付けて密着させる。
この状態で、さらにダイアフラム８３内の圧力を適宜調
整して、ウェーハＷの面の反り等の矯正量を調節する。

【００５９】さらに続いて、供給パイプにより、研磨液
をウェーハＷと研磨布２４とが密着する領域に供給す
る。その後、支持機構により保持台１２を所定の回転速
度で回転させると共に、研磨布２４を、ウェーハＷとの
密着領域において略直線運動となるように移動させる。

【００６０】上記のように構成された第４の実施形態に
よれば、前述第１の実施形態と同様に、リテーナ１４の
外縁による研磨布２４の損傷等の防止による研磨布２４
の長寿命化、供給された研磨液の研磨領域からの掃きだ
し防止による研磨液供給の効率向上、さらには、研磨布
２４として比較的軟質のものを用いることができること
による研磨加工の品質向上、保水性の高い軟質の研磨布
を用いることができることによる研磨液供給の効率向
上、ウェーハＷよりも硬質の材料によりウェーハ保持面
を形成することあるいは吸引吸着によるウェーハＷの面
の反り矯正の容易化、被加工面全域における研磨の均一
化等を達成することができる。

【００６１】また、可動定盤部を複数個の分割可動定盤
部８２とし、この分割可動定盤部８２をウェーハＷに向
けて移動させるダイアフラム８３を配置したことによ
り、ウェーハＷの反りに追従して研磨布２４をより一層
密着させることができ、効率の良い研磨加工を行なうこ
とができる。特に、ダイアフラム８３は外力に対して変
形自在であるため、ウェーハＷの反りに対する追従性が
向上する。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の研磨加工装
置によれば、ウェーハを保持するウェーハ保持機構の一
部をなしてウェーハのずれを規制する外周規制部（リテ
ーナ）の外縁により画定される領域よりも内側の領域に
おいて、研磨布をウェーハに向けて凸状に保持する研磨
布保持手段を設けたことにより、研磨加工の際に、外周
規制部の外縁（エッジ）が研磨布から離れた状態に保持
されることになる。

【００６３】したがって、外周規制部の外縁領域におけ
る研磨布への外縁の喰い込みあるいは研磨布の窪みが防
止でき、これにより、研磨布の長寿命化、研磨領域から
の研磨液の掃きだし防止による研磨液の供給効率の向上
等を達成することができる。また、外周規制部の外縁が
研磨布に接触しない構成とすることで、比較的軟質の研
磨布を用いることができ、これにより、面粗さが小さく
傷の少ない面品質の高い研磨加工が可能となり、又、保
水性の高い軟質の研磨布を用いることができ、これによ
り、研磨領域への研磨液の供給効率が向上する。

【００６４】研磨布保持手段として、可動定盤部及び駆
動部を採用する場合は、簡略な構造にして凸状に研磨布
を保持することができる。また、研磨布保持手段とし
て、可動定盤部及び駆動部、可動定盤部と研磨布との間
に配置された弾性体を採用する場合は、簡略な構造にし
て凸状に研磨布を保持することができると共に、この弾
性体がウェーハＷの反りを矯正あるいは反りに追従して
研磨布を密着させ、均一な研磨を行なうことができる。

【００６５】また、研磨布保持手段として、可動定盤及
び駆動部と可動定盤と研磨布との間に配置されたダイア
フラムを採用する場合は、簡略な構造にして凸状に研磨
布を保持することができると共に、ダイアフラム内の圧
力調整により、凸状に突出する量を微調整することがで
き、さらに、ウェーハの反り等の矯正を容易に行なうこ
とができ、均一な研磨を行なうことができる。

【００６６】さらに、研磨布保持手段として、分割可動
定盤部及び付勢手段あるいはダイアフラムを採用する場
合は、ウェーハＷの反りに追従させて研磨布をより一層
密着させることができ、効率の良い研磨加工を行なうこ
とができる。

【００６７】ウェーハ保持機構において、ウェーハの保
持手段として吸着手段を採用する場合は、ウェーハの面
の反りをより一層容易に矯正することができると共に、
ウェーハＷを確実に保持することができ、これにより、
被加工面全域においてより均一な研磨を行なうことがで
きる。

【００６８】ウェーハの保持面をウェーハよりも硬質の
材料により形成する構成を採用する場合は、上述同様
に、ウェーハＷの面の反りを容易に矯正することがで
き、これにより、被加工面全域において均一な研磨を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の研磨加工装置を示すものであり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は縦断面図である。

【図２】従来の研磨加工装置のウェーハ保持機構の部分
拡大断面図である。

【図３】従来の研磨加工装置の他のウェーハ保持機構の
部分拡大断面図である。

【図４】従来の研磨加工装置のウェーハ保持機構の外周
規制部の領域を拡大した部分拡大断面図である。

【図５】本発明に係る研磨加工装置の第１の実施形態を
示すものであり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図で
ある。

【図６】研磨加工装置に用いられる研磨布を示すもので
あり、（ａ）は不織布タイプの断面図、（ｂ）は発泡タ
イプの断面図である。

【図７】本発明に係る研磨加工装置の第２の実施形態を
示すものであり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図で
ある。

【図８】本発明に係る研磨加工装置の第３の実施形態を
示すものであり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図で
ある。

【図９】本発明に係る研磨加工装置の第４の実施形態を
示すものであり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図で
ある。

【符号の説明】

１０…研磨加工装置、１１…ウェーハ保持機構、１２…
保持台、１３…ウェーハチャックプレート、１３ａ…ウ
ェーハ保持面、１４…リテーナ（外周規制部）、１４ａ
…外周面（外縁）、１４ｃ…下端面、２０…定盤、２１
…固定定盤部、２２…可動定盤部、２３…クロス（弾性
体）、２４…研磨布、３０…研磨加工装置、４０…定
盤、４１…固定定盤部、４２…可動定盤部、４３…ダイ
アフラム、５０…研磨加工装置、６０…定盤、６１…固
定定盤部、６２…分割可動定盤部、６３…コイルスプリ
ング（付勢手段）、６４…ベース定盤部、６５…クロス
（弾性体）、７０…研磨加工装置、８０…定盤、８１…
固定定盤部、８２…分割可動定盤部、８３…ダイアフラ
ム、８４…ベース定盤部、８５…クロス（弾性体）。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを保持すると共にウェーハの外
   周部に位置付けられてウェーハのずれを規制する外周規
   制部を有するウェーハ保持機構と、前記ウェーハの被加
   工面に対向するように配置されて支持機構により支持さ
   れる定盤と、前記定盤の端面上に敷設される研磨布とを
   備え、前記ウェーハの被加工面に前記研磨布を密着させ
   かつ両者に相対的な移動を行なわせてウェーハを研磨加
   工する研磨加工装置であって、 前記外周規制部の外縁により画定される領域よりも内側
   の領域において、前記研磨布を前記ウェーハに向けて凸
   状に保持する研磨布保持手段、を有する研磨加工装置。
2. 【請求項２】 前記研磨布保持手段は、前記定盤のうち
   の前記外周規制部の外縁により画定される領域よりも内
   側の領域に対向する部分が独立して可動自在となるよう
   に形成された可動定盤部と、前記可動定盤部を前記ウェ
   ーハに対して近接及び離隔させるように駆動する駆動部
   と、からなる請求項１記載の研磨加工装置。
3. 【請求項３】 前記可動定盤部と前記研磨布との間に
   は、平板状の弾性体が配置されている、請求項２記載の
   研磨加工装置。
4. 【請求項４】 前記可動定盤部と前記研磨布との間に
   は、内部圧力を調整可能なダイアフラムが配置されてい
   る、請求項２記載の研磨加工装置。
5. 【請求項５】 前記研磨布保持手段は、前記定盤のうち
   の前記外周規制部の外縁により画定される領域よりも内
   側の領域に対向する部分が独立して可動自在となるよう
   に複数個に分割して形成された複数個の分割可動定盤部
   と、前記分割可動定盤部の各々を前記ウェーハに対して
   付勢する付勢手段と、からなる請求項１記載の研磨加工
   装置。
6. 【請求項６】 前記付勢手段が、前記分割可動定盤部の
   各々に対応させて設けられた複数個の弾性体、からなる
   請求項５記載の研磨加工装置。
7. 【請求項７】 前記研磨布保持手段は、前記定盤のうち
   の前記外周規制部の外縁により画定される領域よりも内
   側の領域に対向する部分が独立して可動自在となるよう
   に複数個に分割して形成された複数個の分割可動定盤部
   と、前記分割可動定盤部の各々を前記ウェーハに対して
   近接及び離隔させるように内部圧力を調整可能なダイア
   フラムと、からなる請求項１記載の研磨加工装置。
8. 【請求項８】 前記分割可動定盤部の各々と前記研磨布
   との間には、平板状の弾性体が配置されている、請求項
   ５記載の研磨加工装置。
9. 【請求項９】 前記分割可動定盤部の各々と前記研磨布
   との間には、平板状の弾性体が配置されている、請求項
   ７記載の研磨加工装置。
10. 【請求項１０】 前記ウェーハ保持機構は、そのウェー
    ハ保持面に対して前記ウェーハを吸着して保持する吸着
    手段、を有する請求項１記載の研磨加工装置。
11. 【請求項１１】 前記ウェーハ保持機構のウェーハ保持
    面が前記ウェーハよりも硬質の材料により形成されてい
    る、請求項１記載の研磨加工装置。