JP2000198066A - Ｃｍｐ研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ表面全面における除去研磨量のバラツ
キをなくして、ウエハ表面の均一性を向上させたＣＭＰ
研磨装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ２１を装着して回転する回転定盤
２２上のウエハ２１の外周側に接触させて、ウエハ２１
の研磨表面と同一の高さに調整可能なダミープレート１
を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
エハのポリッシングに使用される化学的機械研磨装置
（以下ＣＭＰ研磨装置という）に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＭＰ研磨装置を図４、図５に示
す。図４において、２１は被加工物であるウエハで、図
示しない吸引装置により吸引されて回転定盤２２上に装
着されている。回転定盤２２の直径は被加工物２１の直
径よりわずかに大きく、回転定盤が回転駆動すると共に
Ｘ方向に往復移動する。２３は工具軸で、その下部に研
磨工具２４が装着され、図示しない工具軸２３内部のモ
ータによって研磨工具２４が回転する。研磨工具２４は
装置を小型化する為に被加工物の直径より小さくなって
いる。２５は研磨ヘッドを示し、前述の工具軸２３及び
研磨工具２４とから構成される。研磨ヘッド２５は上下
方向（Ｚ方向）に移動すると共に、回転定盤２２の移動
方向（Ｘ方向）に対して直行する方向（Ｙ方向）に水平
移動する。図５は、図４に示す研磨ヘッド２５のＹ方向
移動にかえて、旋回軸２６と研磨ヘッド２５を装着する
アーム２７を設けて、回転定盤２２上を研磨ヘッド２５
が揺動移動できるようにしたものである。

【０００３】次に、ウエハ２１を研磨する動作について
説明する。まず、ウエハ２１を装着した回転定盤２２を
回転起動させる。研磨ヘッド２５が下降し、ウエハ２１
に研磨工具２４が接近したところで研磨工具２４を回転
させる。研磨工具２４のウエハ２１に対する位置は、研
磨工具２４の１／３〜１／２程度の面積がウエハ２１に
接触するようにさせる。ウエハ２１に研磨工具２４が接
触したのを検知すると、研磨ヘッド２５の水平方向の位
置は固定した状態で、回転定盤２２をＸ方向に移動させ
る。ウエハ２１の外径端部が研磨工具２４の外径部より
外側に到達した時点で、研磨ヘッド２５をウエハ２１の
中心方向にＹ方向移動させると共に回転定盤２２のＸ方
向移動をリターンさせて、ウエハ２１全面が研磨できる
ようにしていた。

【０００４】しかしながら、上述した従来のＣＭＰ研磨
装置においては、ウエハ２１の外径部と中心部における
研磨工具のウエハ表面に対する接触面積が異なり、特
に、ウエハ２１の外径部において接触面積が少なくなる
ため、研磨量が増大して面だれ及び削りすぎが発生す
る。その為、ウエハ全面における平坦度が低下するとい
う問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来のＣＭＰ研磨装置の問題点に鑑みなされたもので、
研磨工具のウエハ表面に対する接触面積を研磨工程中に
おいて均一化し、ウエハ表面全面における除去研磨量の
バラツキをなくして、ウエハ表面の均一性を向上させた
ＣＭＰ研磨装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、上面に円板上の被加工物が装着され、回
転駆動する回転定盤と、回転定盤に対向してその上方に
配置され、下部に回転駆動する研磨工具が装着された研
磨ヘッドとを備え、研磨工具および被加工物の一方を他
方に対して相対的に直線又は揺動移動させて、前記研磨
工具の研磨面を被加工物の表面に押し付けて研磨を行う
ＣＭＰ研磨装置において、研磨工具の一部が研磨対象の
被加工物から外れた領域に研磨面を形成するダミー部材
を回転定盤部に設けていることを特徴とするＣＭＰ研磨
装置を提供する。なお、ダミー部材の材質が被加工物と
同じであること、更にダミー部材の表面を被加工物の研
磨表面と同一の高さに調整するための調整手段をさらに
備えることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図３を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
ＣＭＰ研磨装置の全体斜視図であり、図２及び図３は図
１に示すダミープレートの高さ調整機構の概略構成図を
示す。図１において、ダミープレート１及びダミープレ
ート高さ調整機構２が回転定盤２２部に新たに設けら
れ、それ以外は従来装置図４と同じである。従って、従
来装置と同様の部分には同じ符号を付し詳しい説明は省
略する。

【０００８】図１について説明すると、１はダミープレ
ートでウエハ２１の外周に接触して設けられ、ある幅を
もって回転定盤２２上に装着されている。２はダミープ
レート１の高さ調整機構であり、ダミープレート１の表
面を被加工物であるウエハ２１表面と同じ高さに調整す
るものである。

【０００９】次に、ダミープレート１の作用について説
明すると、研磨工具２４を用いてウエハ２１表面全面を
平坦化しようとすると、研磨工具２４の外径の一部をウ
エハ２１外周から外れた状態に双方のどちらかを移動さ
せる必要がある。その場合、研磨工具のウエハ表面との
接触面積が減少し、部分的に研磨量が増大する。従っ
て、ダミープレート１をウエハ２１の外周部に設けるこ
とによって、研磨工具２４のウエハ２１表面との接触面
積の減少を補って部分的な研磨量の増大をおさえること
ができる。その為ウエハ表面全面における除去研磨量の
バラツキをなくして、ウエハ表面の均一性を向上させる
ことができる。

【００１０】ダミープレート１の材質は被加工物と同じ
であると、研磨工具に対する研磨抵抗が同じになるので
望ましいが、別の材質であっても、研磨抵抗が被加工物
に近似したものであればよい。

【００１１】図２はダミープレート１の高さ調整機構２
の一実施例を示す。図２において、１はダミープレート
で、材質は被加工物のウエハ２１と同じものが望まし
い。３は弾性体からなるバッキングパットで、ウエハ２
１の下面に装着するものと同じである。４はプランジャ
を示しシール材５を挿入している。６はシリンダーを示
し回転定盤２２の段付き部に装着している。７はプラン
ジャ４の下面の空間で、ダミープレートの高さ調整時に
圧縮空気８が供給される。９はダミープレート１の高さ
を下げる場合のエアー抜き用バルブを示す。

【００１２】図３は、ダミープレートの高さ調整機構２
の他の実施例を示す。図３において、１０はダイプレー
ト１の取付板で、バッキングパッド３とダミープレート
１を接着剤を用いてこの取付板１０に装着している。１
１は、取付板１０を介してダミープレート１を高さ調整
する三段方式のレベリングブロックを示し、ねじ部１２
を調整部１３を回転させて調整する。このレベリングブ
ロック１１はウエハ２１の外径の大きさに対応して複数
個所、例えば、３個所程度設ければよい。

【００１３】

【発明の効果】本発明のＣＭＰ研磨装置によれば、研磨
工具の研磨面の一部が被加工物から外れた領域におい
て、研磨工具の被加工物表面との接触面積の減少をダミ
ープレートが補って、部分的な研磨量の増大をおさえる
ことができるので、被加工物表面の平坦化を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＣＭＰ研磨装置の全体斜視図。

【図２】本発明のダミープレート高さ調整機構の実施例
を示す図。

【図３】本発明のダミープレート高さ調整機構の他の実
施例を示す図。

【図４】従来のＣＭＰ研磨装置の図。

【図５】従来のＣＭＰ研磨装置で、被加工物に対して研
磨ヘッドを揺動移動させている図。

【符号の説明】

１ ダミープレート ２ ダミープレート高さ調整機構 ３ バッキングパッド ４ プランジャ ６ シリンダー ８ 圧縮空気 １０ 取付板 １１ レベリングブロック ２１ ウエハ ２２ 回転定盤 ２３ 工具軸 ２４ 研磨工具 ２５ 研磨ヘッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に円板上の被加工物が装着され、回
   転駆動する回転定盤と、 前記回転定盤に対向してその上方に配置され、下部に回
   転駆動する研磨工具が装着された研磨ヘッドとを備え、 前記研磨工具および前記被加工物の一方を他方に対して
   相対的に直線又は揺動移動させて、前記研磨工具の研磨
   面を前記被加工物の表面に押し付けて研磨を行うＣＭＰ
   研磨装置において、 前記研磨工具の一部が研磨対象の被加工物から外れた領
   域に研磨面を形成するダミー部材を回転定盤部に設けて
   いることを特徴とするＣＭＰ研磨装置。
2. 【請求項２】 前記ダミー部材の材質が被加工物と同じ
   であることを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ研磨装
   置。
3. 【請求項３】 前記ダミー部材の表面を被加工物の研磨
   表面と同一の高さに調整するための調整手段をさらに備
   えたことを特徴とする請求項１又は２にそれぞれ記載の
   ＣＭＰ研磨装置。