JP2000301453A

JP2000301453A - ポリッシング装置

Info

Publication number: JP2000301453A
Application number: JP2000037202A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Ichimura; 照彦市村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2020-02-15
Also published as: JP3902715B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリッシング対象基板の研磨面を全面に渡り
均等に研磨し、高精度の平坦度を実現できるポリッシン
グ装置を提供すること。【解決手段】上面に研磨布１１を貼ったターンテーブ
ル１０と、半導体ウエハ６との間にバッキング部材４を
介在させて該ポリッシング対象基板を保持するトップリ
ング１とを具備するポリッシング装置において、バッキ
ング部材４が外周部に位置する外側バッキング部材４ａ
と、その内側に位置する該内側バッキング部材４ｂとか
ら構成され、トップリング１の通気板３の下面（ポリッ
シング対象基盤保持面）と半導体ウエハ６の間に、独立
した外側及び内側の空間部分９ａ、９ｂを形成し、それ
ぞれの内部圧力を調整することができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハのポ
リッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間隔もより狭くな
りつつある。特に、線幅が０．５μｍ以下の溝を半導体
ウエハ面上に光リソグラフィで形成する場合は、許容さ
れる焦点深度が浅くなるため、ステッパーの結像面の平
坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を高精
度で平坦化する必要がある。この平坦化の１手段として
ポリッシング装置による研磨が行われている。

【０００３】従来、この種のポリッシング装置は、ター
ンテーブルとトップリングを具備し、該トップリングが
一定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブルと
トップリングとの間にポリッシング対象物を介在させ、
砥液を供給しつつ該ポリッシング対象物の表面を平坦且
つ鏡面に研磨している。

【０００４】上記ポリッシング装置において、ポリッシ
ング対象物の保持面に弾性を有する、例えばポリウレタ
ン等の弾性マット（バッキング部材）を貼り付け、トッ
プリングからポリッシング対象物に印加する押圧力を均
一にしようとする試みがなされている。これは押圧力を
均一化することでポリッシング対象物が局部的に過度に
研磨されることを緩和し、ポリッシング対象物の平坦度
を向上させることを目的としている。

【０００５】図１は従来のポリッシング装置の主要部を
示す図である。ポリッシング装置は、上面に研磨布１０
２を貼った回転するターンテーブル１０１と、回転及び
押圧可能にポリッシング対象物である半導体ウエハ１０
３を保持するトップリング１０５と、研磨布１０２に砥
液Ｑを供給する砥液供給ノズル１０８を備えている。ト
ップリング１０５はトップリングシャフト１０９に連結
されており、またトップリング１０５はその下面にポリ
ウレタン等の弾性を有するバッキング部材１０７を備え
ており、半導体ウエハ１０３を該バッキング部材１０７
に接触させて保持する。

【０００６】更に、トップリング１０５は、研磨中に半
導体ウエハ１０３がトップリング１０５の下面から外れ
ないようにするため、円筒状のガイドリング１０６を外
側部に備えている。ガイドリング１０６はトップリング
１０５に対して固定されており、その下端面はトップリ
ング１０５の保持面から突出するように形成されてい
る。これによりポリッシング対象物である半導体ウエハ
１０３が研磨中に研磨布１０２との摩擦力によって保持
面から離脱して、トップリング１０５の外へ飛び出さな
いようにしている。

【０００７】半導体ウエハ１０３をバッキング部材１０
７の下部に保持し、ターンテーブル１０１上の研磨布１
０２に押圧するとともに、ターンテーブル１０１及びト
ップリング１０５を回転させて研磨布１０２と半導体ウ
エハ１０３を相対運動させて研磨する。このとき、砥液
供給ノズル１０８から研磨布１０２上に砥液Ｑを供給す
る。該砥液Ｑは、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる
砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学研磨作
用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって
半導体ウエハ１０３を研磨する。

【０００８】上記従来のポリッシング装置では、トップ
リング１０５のバッキング部材１０７の下面に半導体ウ
エハ１０３を接触させて保持し、研磨を行なっているた
め、バッキング部材１０７内の局部的剛性の違いが半導
体ウエハ１０３の研磨（ポリッシング）むらとなって現
れ易い。

【０００９】また、ターンテーブル１０１上の研磨布１
０２は、例えばロデールニッタ製のＩＣ１０００／ＳＵ
ＢＡ４００等はポリウレタンからなる弾性体であるた
め、ポリッシング中に半導体ウエハ１０３の端部により
圧縮されたものが復元するときには、その復元力によっ
て半導体ウエハ１０３に強く接触し、この部分の研磨が
他の部分に比べて速く進むため、図２に示すように、半
導体ウエハ１０３の端部が平坦でなくなる。

【００１０】図３は表面に酸化被膜を形成した６インチ
の半導体ウエハについて、上記ポリッシング装置でポリ
ッシングした場合の半径方向位置に対する膜厚の測定値
と、有限要素法で求めた半径方向位置に対する圧力の計
算値を示す図である。図３において、Ａは膜厚の測定
値、Ｂは圧力の計算値を示す。図３から明らかなよう
に、有限要素法で求めた半径方向位置に対する圧力の計
算値と半径方向位置に対する膜厚の測定値は略一致す
る。なお、この傾向は８インチの半導体ウエハについて
も同じであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、ポリッシング対象基板の研磨面を
全面に渡り均等に研磨し、高精度の平坦度を実現できる
ポリッシング装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、上面に研磨布を貼ったターンテーブル
と、該ターンテーブルの研磨布に面し、ポリッシング対
象基板を保持するための保持面を備えるトップリングと
を具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリ
ッシング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押
圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相
対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化す
るポリッシング装置において、前記トップリングの保持
面とポリッシング対象基板との間に設定され、該保持面
とポリッシング対象基板との間に空間空間部を形成する
環状外側バッキング部材と、同保持面とポリッシング対
象基板との間に設定され、前記空間空間部を複数の空間
部分に仕切る内側バッキング部材とを有することを特徴
とするポリッシング装置を提供する。

【００１３】この装置ではトップリングの保持面とポリ
ッシング対象基板との間に空間部を設けることにより、
その部分が従来の装置のようにバッキング部材によって
剛直に支持していたのとは異なり、緩衝作用が働き、ポ
リッシング対象基板を平坦に研磨することができる。

【００１４】前記内側バッキング部材は環状とし、環状
外側バッキング部材と同心状に設定し、前記空間部を内
側及び外側の空間部分に仕切るようにし、前記環状外側
バッキング部材の半径方向幅を、前記環状の内側バッキ
ング部材の半径方向幅より大きることにより、研磨面の
平坦度を向上することができる。

【００１５】また、前記空間部内の圧力を制御するため
の圧力制御装置を設けることもできる。より具体的に
は、前記内側及び外側の空間部分内の圧力を所要の圧力
にすることができ、好ましくは、前記内側の空間部分を
外側の空間部分よりも大きな圧力なるよう制御する。具
体的には、内側の空間部分と外側の空間部分との圧力の
比を１：０．５〜０．８となるように制御する。このよ
うに圧力を調整することにより、研磨面の平坦度を調整
することができる。

【００１６】環状外側バッキング部材及び内側バッキン
グ部材は、例えば、シリコンゴム、ポリウレタン、プラ
スチック等の流体を通さない材料で形成する。好ましく
は、ポリエチレンテレフタレートにより形成する。

【００１７】また、本発明では、上面に研磨布を貼った
ターンテーブルと、該ターンテーブルの研磨布に面し、
ポリッシング対象基板を保持するための保持面を備える
トップリング本体、及び、該トップリング本体の周囲に
設けられ、前記保持面に保持されるポリッシング対象基
板の周囲を囲うガイドリングを有するトップリングとを
備え、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシ
ング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押圧す
ると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運
動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポ
リッシング装置において、トップリングの保持面とポリ
ッシング対象基板との間に設定される環状のバッキング
部材であって、トップリングの保持面とポリッシング対
象基板との間において、当該バッキング部材の半径方向
内側に内側空間部分を、同バッキング部材と前記ガイド
リングとの間に外側空間部分を形成する環状のバッキン
グ部材を有することを特徴とするポリッシング装置を提
供する。この場合、上記の外側環状バッキング部材を必
要としない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図４は本発明に係るポリッシン
グ装置に用いるトップリングの構成例を示す図で、図４
（ａ）は断面図、図４（ｂ）は底面図である。トップリ
ング１はディスク状のトップリング本体２、通気板３、
バッキング部材４、ガイドリング５を具備する。

【００１９】トップリング本体２の下面外周にはガイド
リング５が固定され、トップリング本体２の下面でガイ
ドリング５の内周側には通気板３が固定され、該通気板
３の下面にバッキング部材４が固定されている。バッキ
ング部材４は外周に位置する円環状の外周領域部（外側
バッキング部材）４ａと該外周領域部４ａの内周から所
定の間隔を置いて内周側に配置された同心円状の内周領
域部（内側バッキング部材）４ｂから構成されている。
トップリング１はボール７を介してトップリングシャフ
ト８に接続されている。

【００２０】トップリング１の下面にはターンテーブル
１０が位置し、該ターンテーブル１０の上面に研磨布１
１が貼り付けられている。トップリング１のバッキング
部材４とターンテーブル１０の研磨布１１の間に半導体
ウエハ６を介在させ、トップリング１をターンテーブル
１０に押し付け、且つ該トップリング１と該ターンテー
ブル１０とを互いに回転させることにより、半導体ウエ
ハ６の下面（研磨布１１との接触面）を研磨する。

【００２１】ガイドリング５は研磨中に半導体ウエハ６
がトップリング１の下面から離脱し、外に飛び出すのを
防止するためのものであるから、ガイドリング５の下面
はバッキング部材４の下面よりも下方に突出している。
また、ガイドリング５の下面と研磨布１１の間には所定
の隙間ができるようになっている。半導体ウエハ６の上
面と通気板３の下面（保持面）の間には該半導体ウエハ
６の上面と通気板３の下面とバッキング部材４の外周領
域部４ａと内周領域部４ｂに囲まれた複数（図では２
個）の同心円状の空間部分９ａ、９ｂが設けられてい
る。

【００２２】また、通気板３には該通気板３とトップリ
ング本体２で囲まれた空間部分（通気室）９ｃと内側の
空間部分９ｂを連通する多数の通気孔３ａが設けられて
いる。また、トップリング本体２には空間部分９ｃに圧
縮空気を供給したり、空間部分９ｃ内を真空排気するた
めの通気口２ａが設けられている。該通気口２ａにより
空間部分９ｃ内を真空排気することで、通気孔３ａを介
して空間部分９ｂも真空排気されるから、半導体ウエハ
６は真空吸着される。また、トップリング１とターンテ
ーブル１０の間に半導体ウエハ６を介在させトップリン
グ１をターンテーブル１０に押し付けた状態で、通気口
２ａから圧縮空気を導入すると、空間部分９ｂは加圧さ
れるようになっている。

【００２３】図５は図４に示す構成のトップリングを用
いたポリッシング装置の構成例を示す図である。トップ
リングシャフト８はトップリングヘッド１２に固定され
トップリング用エアシリンダ１３に連結されており、こ
のトップリング用エアシリンダ１３によってトップリン
グシャフト８は上下動し、トップリング１の下端面に保
持された半導体ウエハ６をターンテーブル１０に押圧す
るようになっている。また、トップリング１の上面とト
ップリングシャフト８の下面にはボール７を収容するボ
ール軸受を形成しており、トップリング１はボール７を
介して研磨布１１に対してボール７を中心に傾動可能に
なっている。

【００２４】また、トップリングシャフト８はキー（図
示せず）を介して回転筒１４に連結されており、この回
転筒１４はその外周にタイミングプーリー１５を備えて
いる。そして、該タイミングプーリー１５は、タイミン
グベルト１６を介して、トップリングヘッド１２に固定
されたトップリング用モータ１７に設けられたタイミン
グプーリー１８に接続されている。従って、トップリン
グ用モータ１７を回転駆動することによって、タイミン
グベルト１６及びタイミングプーリー１８を介して回転
筒１４及びトップリングシャフト８が一体に回転し、ト
ップリング１が回転する。トップリングヘッド１２は、
フレーム（図示せず）に揺動（旋回）自在に支持された
トップリングヘッドシャフト１９によって支持されてい
る。

【００２５】トップリング用エアシリンダ１３はパイプ
２０、バルブＶ₁及びレギュレータＲ１を介して圧縮空
気源２２に接続され、トップリング１のトップリング本
体２の通気口２ａはパイプ２１、バルブＶ₂及びレギュ
レータＲ２を介して圧縮空気源２２に接続されている。
そして、レギュレータＲ１によってトップリング用エア
シリンダ１３へ供給する空気圧を調整することによりト
ップリング１が半導体ウエハ６を研磨布１１に押圧する
押圧力を調整することができる。また、レギュレータＲ
２によって上記通気板３と半導体ウエハ６の間にある空
間部分９ｂに供給される空気圧を制御することにより、
該半導体ウエハ６を押圧する押圧力を調整することがで
きるようになっている。通気口２ａはパイプ２１及びバ
ルブＶ₀を介して真空排気源２６に接続されている。

【００２６】レギュレータＲ１及びＲ２は図示しないコ
ントローラによって独立に制御されるようになってい
る。また、ターンテーブル１０の上方には砥液供給ノズ
ル２３が設置されており、該砥液供給ノズル２３によっ
てターンテーブル１０上の研磨布１１上に砥液Ｑが供給
されるようになっている。

【００２７】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング１の下面に半導体ウエハ６を保持させトップ
リング用モータ１７によって回転させると共に、トップ
リング用エアシリンダ１３を作動させて該トップリング
１を回転しているターンテーブル１０の研磨布１１に押
圧する。一方、砥液供給ノズル２３から研磨布１１上面
に砥液Ｑを流すことにより、該研磨布１１に砥液Ｑが保
持され、半導体ウエハ６はその研磨面と研磨布１１の間
に砥液が残存した状態で研磨される。

【００２８】この時、トップリング１は上記のようにト
ップリング用エアシリンダ１３によって、ターンテーブ
ル１０の上面に押圧されると同時にトップリング１の中
央部にある上記空間部分９ｂには、圧縮空気源２２から
レギュレータＲ２を介して圧縮空気が供給されている。
この空間部分９ｂの圧力をバッキング部材４の外周領域
部４ａと内周領域部４ｂに掛かる圧力と平衡が得られる
ように調整することにより均一な研磨が可能となる。ま
た、空間部分９ｂに供給された圧縮空気はバッキング部
材４の内周領域部４ｂによりシールされ密封されている
が空間部分９ａに若干の漏れが生じる。しかしながらこ
の漏れは、研磨には影響を及ぼさない。

【００２９】図６は８インチの半導体ウエハの表面に形
成した酸化被膜を従来のポリッシング装置で研磨した場
合の研磨結果を示す図で、図７は同じく８インチの半導
体ウエハの表面に形成した酸化被膜を本発明のポリッシ
ング装置で研磨した場合の研磨結果を示す図である。図
において、縦軸は研磨（ポリッシング）された酸化被膜
の厚さ（Å）を示し、横軸は半導体ウエハの中心（０）
からの距離を示す。ここでは砥液としてシリカ系研磨材
を含んだアルカリ溶液を用いている。

【００３０】図６と図７を比較して明らかなように、本
発明のポリッシング装置で研磨した場合（図７参照）
は、従来のポリッシング装置で研磨した場合（図６参
照）に比べて、中心から端部まで高い平坦度で研磨さ
れ、且つ研磨むらが少ない。これは上述のように、研磨
時の半導体ウエハ６の端部により収縮した研磨布１１が
復元して、強く半導体ウエハ６に接触する部分が従来は
バッキング部材により固定されているためその位置の研
磨量が大きくなったが、本発明では半導体ウエハ６の上
面（研磨面の反対側）が空間部分９ａ、９ｂとなってい
るため、この部分が緩衝帯となり、均一な研磨が可能と
なった。

【００３１】また、半導体ウエハ６のバッキング部材４
の硬度の差による研磨むらについても、上述のように空
間部分９ｂに供給される圧縮空気により均一に加圧され
ているため研磨量も均一化される。

【００３２】また、バッキング部材４を外周領域部４ａ
と内周領域部４ｂの２重環状に形成しているが、例えば
これより多い３重以上の複数環状に形成してもよい。

【００３３】ターンテーブル１０上の研磨布１１は、そ
の表面形状は好ましくは溝を設けた方が平坦度が得られ
やすいが他のパンチ穴によっても可能なことから、材質
等は特に限定しない。また、バッキング部材４の材質に
ついてもポリウレタンやゴム等の軟質な物からテフロ
ン、プラスチック等の硬質な物まで使用が可能である。
また、トップリングの下面自身をバッキング部材４の外
周領域部４ａと内周領域部４ｂのように形成しても良
い。要は、半導体ウエハ６をトップリング１の保持面に
保持した状態で該保持面と半導体ウエハ６との間に互い
に独立した複数の空間部分が形成されるよう構成されて
いれば良い。しかしながら、バッキング部材４の内周領
域部４ｂは同円周状に島状に形成することも可能であ
る。

【００３４】図８は本発明に係るポリッシング装置に用
いるトップリングの他の構成例を示す図で、図８（ａ）
は断面図、図８（ｂ）は底面図である。本トップリング
１が図４に示すトップリング１と相違する点は、本トッ
プリング１では、トップリング本体２の下面と通気板３
の間に環状のＯリング２４を介在させ、通気板３の下面
と半導体ウエハ６の上面の間に形成された中央の空間部
分９ｂと外側の空間部分９ａに対応するように、内側の
空間部分(内側通気室部分)９ｄと外側の空間部分(外側
通気室部分)９ｃを形成している点である。

【００３５】また、通気板３には外側の空間部分９ａと
外側の空間部分(外側通気室部分)９ｃが連通するように
通気孔３ｂが設けられ、更にトップリング本体２に外側
の空間部分(外側通気室部分)９ｃ内に圧縮空気を供給し
たり真空排気するための通気口２ｂが設けられている。
その他の点は図４に示すトップリング１と略同一であ
る。

【００３６】図９は図８に示す構成のトップリングを用
いるポリッシング装置の構成例を示す図である。本ポリ
ッシング装置が図５に示すポリッシング装置と相違する
点は、上記トップリング本体２の下面と通気板３の間の
外側の空間部分９ｃに圧縮空気を供給するため、通気口
２ｂがパイプ２５、バルブＶ₃及びレギュレータＲ３を
介して圧縮空気源２２に接続されると共にバルブＶ₅及
びレギュレータＲ５を介して真空排気源２６に接続さ
れ、更に、通気口２ａがパイプ２１、バルブＶ₄及びレ
ギュレータＲ４を介して真空排気源２６に接続されてい
る点である。他は図５に示すポリッシング装置と略同一
である。

【００３７】上記のように、トップリング本体２の下面
と通気板３の上面との間の外側の空間部分９ｃと内側の
空間部分９ｄにそれぞれにレギュレータＲ２及びＲ３を
介して独立に圧縮空気を供給するように構成することに
より、通気板３の下面と半導体ウエハ６の上面との間の
外側の空間部分９ａと内側の空間部分９ｂの圧力をそれ
ぞれ独立して調整できる。

【００３８】上記構成のポリッシング装置の研磨動作は
図５に示すポリッシング装置と略同一であるが、ここで
は上記のようにトップリング１の外側の空間部分９ａと
内側の空間部分９ｂの内部圧力がそれぞれ独立して調整
できるので、半導体ウエハ６の上面（研磨面の反対側）
の外側の空間部分９ａと内側の空間部分９ｂの圧力を微
妙に調整することにより均一な研磨が可能となる。ま
た、半導体ウエハ６のバッキング部材の硬度の差による
研磨むらについても、上述のように外側の空間部分９ａ
と内側の空間部分９ｂの圧力を微妙に調整することによ
り、より均一に加圧することができ、研磨量も均一化す
ることができる。

【００３９】図１０は８インチの半導体ウエハの表面に
形成した酸化被膜を図９に示す本発明のポリッシング装
置で研磨した場合の研磨結果を示す図である。図におい
て、縦軸は研磨（ポリッシング）された酸化被膜の厚さ
（Å）を示し、横軸は半導体ウエハの中心（０）からの
距離であり、６９点を測定したものを示す。ここでは砥
液としてシリカ系研磨材を含んだアルカリ溶液を用いて
いる。図示するように、中心から端部まで高い平坦度
で、且つ研磨むらが少なく研磨されている。

【００４０】なお、図８のトップリング及び図９のポリ
ッシング装置においても、図４のトップリング及び図５
のポリッシング装置と同様、３重以上の複数重の形状と
してもよい。また、ターンテーブル１０上の研磨布１１
の表面形状は好ましくは溝を設けた方が平坦度が得られ
やすいが他のパンチ穴によっても可能なことから、材質
等に特に限定しない。また、バッキング部材４の材質も
特に限定されない。

【００４１】また、トップリングの下面自身をバッキン
グ部材４の外周領域部４ａと内周領域部４ｂのように形
成しても良い。要は、半導体ウエハ６をトップリング１
の保持面に保持した状態で該保持面と半導体ウエハ６と
の間に互いに独立した複数の空間部分が形成されるよう
構成されていれば良い。しかし、バッキング部材４の形
状は内周領域部４ｂは同円周状に島状に形成することも
可能である。

【００４２】図１１には、図８に示すものとほぼ同様の
構成のトップリングが示されているが、このトップリン
グでは、外側の空間部分９ｃの気密性を良くするために
O-リング２４'が設けられており、また、通気板には通
気孔３aがより多く設けられている。図１２は、このト
ップリングを用いて行って研磨テストの結果を示す。す
なわち、この結果は、ウエハの中心部分での研磨量を１
とし、それに対する半径方向外側位置での研磨の割合
(研磨率)を示している。このテストでは、内側の空間部
分９bの圧力を４４．１ｋＰａ（４５０gf/cm²）とし、
外側の空間部分９aの圧力を種々換えて、行った。その
結果、外側の空間部分９aの圧力を４４．１ｋＰａ以上
とした場合には、図１２に表されたものよりも明らかに
悪い結果となった。すなわち、このテスト結果から、内
側の空間部分の圧力を外側の圧力よりも大きくすること
が好ましいことが分かった。また、

【００４３】なお、上記実施の形態例では、ポリッシン
グ対象基板として半導体ウエハを例に説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、高精度の平坦度を
要求される基板の研磨に利用できることは当然である。

【００４４】バッキング部材４の外周領域部４ａと内周
領域部４ｂは、流体を通さないシリコンゴム、ポリウレ
タン、ポリエチレンテレフタレート等を用い、厚さを
０．５〜１ｍｍ程度にすると良い結果が得られることが
分かっている。また、本実施形態例では、通気板３と半
導体ウエハ６の間の空間部分９ａに圧縮空気源２２から
加圧空気を供給するように構成しているが、空間部分９
ｃ、９ｄのそれぞれに真空度を調整できるように、図９
に示すように各空間部分９ｃ、９ｄの下流側にそれぞれ
バルブＶ₄、Ｖ₅、レギュレータＲ４、Ｒ５を介して真空
排気源２６に連通させてもよい。また、圧縮空気源２２
と真空排気源２６の両方を備えて選択的に加圧と真空と
に切り換えることができるように構成し、各空間部分９
ｃ、９ｄの圧力を個々に真空から大気圧以上の広い範囲
で調整できるようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、上記の如く構成されるもので
あり、ポリッシング基板保持面とポリッシング基板との
間に、空間部が形成されることにより、当該ポリッシン
グ基板を研磨するために押圧する際に、該空間部が緩衝
作用をなして、従来装置における研磨で見られた研磨の
ばらつきを緩和することができ、また、空間部を複数の
空間部分に分けて圧力制御することができるようにした
ので、研磨作用を適正に制御でき、より好ましい研磨面
を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のポリッシング装置の主要部を示す図であ
る。

【図２】従来のポリッシング装置で半導体ウエハを研磨
した場合の端部の研磨状態を説明するための図である。

【図３】従来のポリッシング装置で半導体ウエハを研磨
した場合の膜厚の測定値と半径方向位置に対する圧力の
計算値を示す図である。

【図４】本発明に係るポリッシング装置に用いるトップ
リングの構成例を示す図で、図４（ａ）は断面図、図４
（ｂ）は底面図である。

【図５】本発明に係るポリッシング装置の構成例を示す
図である。

【図６】従来のポリッシング装置で半導体ウエハの表面
に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果を示す図
である。

【図７】本発明に係るポリッシング装置で半導体ウエハ
の表面に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果を
示す図である。

【図８】本発明に係るポリッシング装置に用いるトップ
リングの構成例を示す図で、図８（ａ）は断面図、図８
（ｂ）は底面図である。

【図９】本発明に係るポリッシング装置の構成例を示す
図である。

【図１０】本発明に係るポリッシング装置で半導体ウエ
ハの表面に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果
を示す図である。

【図１１】本発明に係るポリッシング装置に用いるトッ
プリングの他の構成例を示す図で、図１１（ａ）は断面
図、図１１（ｂ）は底面図である。

【図１２】図１１に示したトップリングを用いて行った
研磨結果を示す図である。

【符号の説明】

１トップリング２トップリング本体３通気板４バッキング部材４ａ外側バッキング部材(外周領域部) ４ｂ内側バッキング部材(内周領域部) ５ガイドリング６半導体ウエハ７ボール８トップリングシャフト９ａ外側の空間部分９ｂ内側の空間部分９ｃ外側の空間部分９ｄ内側の空間部分１０ターンテーブル１１研磨布１２トップリングヘッド１３トップリング用エアシリンダ１４回転筒１５タイミングプーリー１６タイミングベルト１７トップリング用モータ１８タイミングプーリー１９トップリングヘッドシャフト２０パイプ２１パイプ２２圧縮空気源２３砥液供給ノズル２４Ｏリング２５パイプ２６真空排気源Ｒ１レギュレータＲ２レギュレータＲ３レギュレータＲ４レギュレータＲ５レギュレータＶ₀ バルブＶ₁ バルブＶ₂ バルブＶ₃ バルブＶ₄ バルブＶ₅ バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に研磨布を貼ったターンテーブル
と、該ターンテーブルの研磨布に面し、ポリッシング対
象基板を保持するための保持面を備えるトップリングと
を具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリ
ッシング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押
圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相
対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化す
るポリッシング装置において、前記トップリングの保持面とポリッシング対象基板との
間に設定され、該保持面とポリッシング対象基板との間
に空間部を形成する環状外側バッキング部材と、同保持
面とポリッシング対象基板との間に設定され、前記空間
部を複数の空間部分に仕切る内側バッキング部材と、を有することを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】前記内側バッキング部材が環状とされ、前
記環状外側バッキング部材と同心状に設定され、前記空
間部を内側及び外側の空間部分に仕切るようになされ、
前記環状外側バッキング部材の半径方向幅が、前記環状
の内側バッキング部材の半径方向幅より大きくされてい
ることを特徴とする請求項１に記載のポリッシング装
置。
【請求項３】前記空間部内の圧力を制御するための圧力
制御装置を有することを特徴とする請求項１若しくは２
に記載のポリッシング装置。
【請求項４】前記圧力制御装置が、前記内側の空間部分
を外側の空間部分よりも大きな圧力になるよう制御する
ようにした請求項３に記載のポリッシング装置。
【請求項５】前記環状外側バッキング部材及び内側バッ
キング部材を流体を通さない材料で形成したことを特徴
とする請求項１ないし４のいずれかに記載のポリッシン
グ装置。
【請求項６】上面に研磨布を貼ったターンテーブルと；
該ターンテーブルの研磨布に面し、ポリッシング対象基
板を保持するための保持面を備えるトップリング本体、
及び、該トップリング本体の周囲に設けられ、前記保持
面に保持されるポリッシング対象基板の周囲を囲うガイ
ドリングを有するトップリングと；を備え、該トップリ
ングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板を前
記ターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トッ
プリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッ
シング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置に
おいて、前記トップリングの保持面とポリッシング対象基板との
間に設定される環状のバッキング部材であって、前記ト
ップリングの保持面とポリッシング対象基板との間にお
いて、当該バッキング部材の半径方向内側に内側空間部
分を、同バッキング部材と前記ガイドリングとの間に外
側空間部分を形成する環状のバッキング部材を有するこ
とを特徴とするポリッシング装置。