JP2000326218A - ウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のウェーハの研磨を同時に安定して行う
ことができるウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法を
提供することを目的としている。 【解決手段】 カルーセル２に設置された複数のスピン
ドル１は、第１、第２ベアリング３、７によって回転自
在に支持された軸本体１ａを備えており、軸本体１ａ下
部にはウェーハ保持ヘッドと連結されるスピンドル側連
結部４が設けられている。第２ベアリング７を支持して
いるベアリング支持部５の外周には位置調整用おねじ部
６が形成されており、カルーセル２に設けられた位置調
整用めねじ部１３と螺合されるようになっている。調整
ハンドル８によって、ハンドル支持部９とこれに固定さ
れたベアリング支持部５とを回転させることにより、軸
本体１ａはベアリング支持部５とともに軸線方向に移動
されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スにおける、半導体ウェーハ表面を研磨する装置に用い
られるウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造装置の高集積化に伴う
パターンの微細化が進んでおり、特に多層構造の微細な
パターンの形成が容易かつ確実に行われるために、製造
工程中における半導体ウェーハの表面を極力平坦化させ
ることが重要となってきている。その場合、表面の膜を
研磨するために平坦化の度合いが高い化学機械的研磨法
（ＣＭＰ法）が脚光を浴びている。

【０００３】ＣＭＰ法とは、ＳｉＯ2 を用いたアルカリ
溶液やＳｅＯ2を用いた中性溶液、或いはＡｌ2Ｏ3を用
いた酸性溶液、砥粒剤等を用いて化学的・機械的にウェ
ーハ表面を研磨し、平坦化する方法であるが、この方法
に用いられるウェーハ研磨装置として、例えば図３に示
されるものがある。

【０００４】図３において、ウェーハ研磨装置１００
は、研磨すべきウェーハＷを保持したウェーハ保持ヘッ
ド１０１と、円盤状に形成されたプラテン１０３上面に
全面にわたって貼付された研磨パッド１０２とを備えて
いる。このうちウェーハ保持ヘッド１０１は、ヘッド駆
動機構であるカルーセル１０４下部に複数取り付けられ
たものであり、スピンドル１１１によって回転可能に支
持され、研磨パッド１０２上で遊星回転されるようにな
っている。なおこの場合、プラテン１０３の中心位置と
ウェーハ保持ヘッド１０１の公転中心とを偏芯させて設
置することも可能である。

【０００５】プラテン１０３は、基台１０５の中央に水
平に配置されており、この基台１０５内に設けられたプ
ラテン駆動機構により軸線まわりに回転されるようにな
っている。基台１０５の側方には支柱１０７が設けられ
ているとともに、支柱１０７の間には、カルーセル駆動
機構１１０を支持する上側取付板１０９が配置されてい
る。カルーセル駆動機構１１０は、下方に設けられたカ
ルーセル１０４を軸線まわりに回転させる機能を有して
いる。

【０００６】基台１０５からは、突き合わせ部１１２が
上方に突出するように配置されており、突き合わせ部１
１２の上端には、間隔調整機構１１３が設けられてい
る。一方、突き合わせ部１１２の上方には、係止部１１
４が対向配置されている。この係止部１１４は、上側取
付板１０９に固定されるとともに、上側取付板１０９か
ら下方に突出する構成となっている。そして、この間隔
調整機構１１３を調節し、突き合わせ部１１２と係止部
１１４とを当接させることにより、ウェーハ保持ヘッド
１０１と研磨パッド１０２との距離寸法を適切なものと
している。そして、ウェーハ保持ヘッド１０１に保持さ
れたウェーハＷと研磨パッド１０２表面とを当接させる
とともに、カルーセル１０４とプラテン１０３とを回転
させることによってウェーハＷは研磨される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このとき、ウェーハＷ
を保持したウェーハ保持ヘッド１０１は複数設置された
ものであるが、研磨によって研磨パッド１０２の厚みが
減少し、ウェーハ保持ヘッド１０１とプラテン１０３に
貼付された研磨パッド１０２との位置が微妙に変化する
場合がある。そのためウェーハＷの均一性、平坦性が悪
化するという不具合が生じていた。しかし間隔調整機構
１１３をその都度調整することは実用的でないばかりで
なく、研磨時に生じる押圧力に耐えながらμｍ単位での
位置調整を左右の間隔調整機構１１３でもって調整する
ことは困難であった。また、ウェーハ保持ヘッド１０１
の寸法の変化によっても位置ズレが発生して研磨性能が
異なる場合があった。そのため、ウェーハＷによって過
研磨品や研磨不足品が生じてしまうといった問題が生じ
た。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、複数のウェーハの研磨を同時に安定して行う
ことができるウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、表面に研磨パッドが貼付
されたプラテンと、研磨すべきウェーハを保持して前記
研磨パッドにウェーハの一面を当接させるウェーハ保持
ヘッドとを具備し、このウェーハ保持ヘッドと前記プラ
テンとの相対運動により前記研磨パッドで前記ウェーハ
を研磨するウェーハ研磨装置であって、前記ウェーハ保
持ヘッドの上部に連結されるとともにこのウェーハ保持
ヘッドを水平回転自在に支持するスピンドルと、前記ス
ピンドルを係合させるための筒状係合部を有するスピン
ドルハウジングが複数設けられたカルーセルとを備え、
前記スピンドルには、前記カルーセルとの相対的位置を
変化させることによって前記ウェーハ保持ヘッドの軸線
方向の位置を調整するための調整機構が備えられたこと
を特徴とする。

【００１０】本発明によれば、複数設けられた前記ウェ
ーハ保持ヘッドの軸線方向の位置は、前記調整機構によ
ってそれぞれ別個に調整することができるため、それぞ
れのウェーハの研磨条件を一定に保ちつつ、安定した研
磨を行うことができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のウェーハ研磨装置であって、前記スピンドルは、下部
に前記ウェーハ保持ヘッドを連結するための連結部を備
えた軸本体と、この軸本体と軸線方向の相対的位置を保
ちつつ前記軸本体を回転自在に支持するベアリングと、
このベアリングを支持するための、外周におねじ部を有
した筒状のベアリング支持部とを備えるとともに、前記
スピンドルハウジングの係合部内周には前記おねじ部と
螺合されるためのめねじ部が設けられており、前記おね
じ部を前記めねじ部に沿って回転させることにより前記
ウェーハ保持ヘッドが軸線方向に移動されることを特徴
とする。

【００１２】本発明によれば、前記おねじ部をめめじ部
に沿って回転させることにより、前記ベアリング支持部
は前記ベアリングとともに軸線方向に移動され、これに
ともなって前記軸本体も軸線方向に移動される。このと
き、ウェーハ保持ヘッドと連結する部分である前記連結
部も軸線方向に移動されるため、ウェーハの軸線方向の
位置は調整される。そして、軸本体の回転中において
も、前記ベアリング支持部の回転は可能であるため、研
磨工程中においても位置調整を行うことができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、表面に研磨パッ
ドが貼付されたプラテンと、研磨すべきウェーハを保持
して前記研磨パッドにウェーハの一面を当接させるウェ
ーハ保持ヘッドとを具備し、このウェーハ保持ヘッドと
前記プラテンとの相対運動により前記研磨パッドで前記
ウェーハを研磨する研磨工程を含んだウェーハ製造方法
であって、前記ウェーハ保持ヘッドを水平回転自在に支
持するためのスピンドルを、カルーセルに複数設けられ
たスピンドルハウジングの係合部にそれぞれ係合させ、
前記ウェーハと前記研磨パッドとを当接しつつ回転させ
るとともに、前記スピンドルに備えられた調整機構によ
って前記カルーセルとの相対的位置を変化させるように
前記ウェーハ保持ヘッドの軸線方向の位置を調整するこ
とによって、前記複数のウェーハは、それぞれの位置を
調整されつつ研磨されることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、研磨作業中においてもウ
ェーハ保持ヘッドの位置調整が可能であるため、各ウェ
ーハの研磨状態や研磨条件によって微調整が可能であ
り、それぞれの研磨を安定して行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
ウェーハ研磨装置及び製造方法を図面を参照して説明す
る。図１は本発明のウェーハ研磨装置の一実施形態のう
ちスピンドル１を示す断面図である。

【００１６】なおこのスピンドル１は、例えば図３に示
したカルーセルとウェーハ保持ヘッドとを連結する部分
に設置されるものである。

【００１７】図１において、スピンドル１は、カルーセ
ル２に設けられているスピンドルハウジング１６に形成
された貫通孔である係合部２０内部に設けられている。
このスピンドル１は、ほぼ円筒管形状に形成された軸本
体１ａと、カルーセル２の下部に配されたスピンドル側
連結部４と、カルーセル２の上部に配されたハンドル支
持部９と、このハンドル支持部９から水平方向に延びる
ように設けられた調整ハンドル８と、上端側に設けられ
軸本体１ａの管路１ｂと連通された流体供給口１０とを
備えている。係合部２０内部には第１ベアリング３が設
置されており、軸本体１ａは第１ベアリング３によって
回転自在に支持されている。また、カルーセル２の上面
には、上側フランジ部１５が設けられている。そして、
スピンドル１とカルーセル２とは取付ネジ２ａによって
連結されている。

【００１８】スピンドルハウジング１６のうち筒状に形
成された係合部２０内部には第１ベアリング３が嵌合さ
れている。このとき、第１ベアリング３は係合部２０内
部において軸線方向に摺動自在に支持されており、第１
ベアリング３の外周と係合部２０内周とは固定されてい
ない状態となっている。また、第１ベアリング３と軸本
体１ａの軸線方向の相対的位置は変化されないように設
けられている。

【００１９】スピンドルハウジング１６の下面には、円
環状に形成された環状凸部１６ａが鉛直方向下向きに二
重に形成されている。また、第１ベアリング３の内周下
部には、半径方向に突出した円環状の係止部１６ｂが形
成されており、摺動自在に支持された第１ベアリング３
の下方への移動を規制している。このとき、係止部１６
ｂの上面に円環状の板ばね２５を設けることも可能であ
り、この板ばね２５によって第１ベアリング３の下部と
係止部１６ｂとが当接されたときの衝撃をやわらげるよ
うになっている。

【００２０】円筒状に形成された上側フランジ部１５の
内部にはベアリング支持部５が設けられている。このベ
アリング支持部５は筒状に形成されており、外周面の下
部には位置調整用おねじ部６が形成されている。この位
置調整用おねじ部６は、スピンドルハウジング１６の内
周面の上部に形成された位置調整用めねじ部１３と螺合
されるようになっている。このとき位置調整用めねじ部
１３の軸線方向の幅は、位置調整用おねじ部６の軸線方
向の幅より大きく形成されている。また、ベアリング支
持部５外周面と上側フランジ部１５の内周面とは当接さ
れた状態であり、ベアリング支持部５は上側フランジ部
１５内部で回転可能となっている。

【００２１】ベアリング支持部５の筒状内部には第２ベ
アリング７が設けられており、軸本体１ａは、この第２
ベアリング７と第１ベアリング３とで回転自在に支持さ
れた構成となっている。また、ベアリング支持部５の下
部には第２ベアリング７を下方から支持するように設け
られた段部５ａが形成されているとともに、第２ベアリ
ング７外周とベアリング支持部５内周とは固定されてい
る。この第２ベアリング７はアンギュラ玉軸受によって
形成されており、軸本体１ａの軸線方向（スラスト方
向）の移動を規制している。このため、軸本体１ａと第
２ベアリング７との相対的位置は変化されないようにな
っている。

【００２２】ベアリング支持部５の上方には筒状のハン
ドル支持部９が設けられている。このハンドル支持部９
はボルト１４によってベアリング支持部５と固定されて
いるとともに、水平方向に延びるように設けられた調整
ハンドル８を連結させている。このとき、軸本体１ａは
ハンドル支持部９の筒状内部で回転可能となっている。
そして調整ハンドル８を用いて、ハンドル支持部９をベ
アリング支持部５とともに回転させることにより、軸本
体１ａは軸線方向に移動されるようになっている。

【００２３】つまり、ベアリング支持部５とハンドル支
持部９と第２ベアリング７とは固定されているととも
に、第１ベアリング３はスピンドルハウジング１６に対
して摺動可能となっている。また、第２ベアリング７に
よって軸本体１ａのスラスト方向への移動は規制されて
おり、第１ベアリング３と第２ベアリング７と軸本体１
ａとの相対的位置は変わらないように設けられている。

【００２４】このとき、ベアリング支持部５を回転させ
ることによって、位置調整用おねじ部６が位置調整用め
ねじ部１３に沿って回転され、それに伴ってベアリング
支持部５はスピンドルハウジング１６に対して軸線方向
に移動される。そのため軸本体１ａは、ベアリング支持
部５との相対的位置を変えることなく、カルーセル２に
固定されたスピンドルハウジング１６に対して相対的に
軸線方向に移動されるようになっている。

【００２５】なお、ハンドル支持部９の上方には目盛盤
２６が設置されており、この目盛盤２６によってハンド
ル支持部９を回転させた角度を確認できるようになって
いる。

【００２６】スピンドル１の上方には、軸本体１ａの管
路１ｂ内部に連通するように流体供給口１０が設けられ
ている。この流体供給口１０から供給される例えば空気
などの流体は、管路１ｂを通って下端の開口側まで送ら
れるようになっている。この流体供給口１０近傍の軸本
体１ａの周囲にはハウジング１１が設けられており、流
体供給口１０から供給される以外の流体が管路１ｂ内部
に侵入するのを防止している。なお、ハウジング１１内
部には第３ベアリング１２が設けられており、軸本体１
ａの回転を妨げないように構成されている。

【００２７】カルーセル２下方に突出したスピンドル１
の下部には、ウェーハ保持ヘッドと連結されるためのス
ピンドル側連結部４が形成されている。このスピンドル
連結部４は、軸本体１ａに連結された外筒部１７と、こ
の外筒部１７内部に設けられた筒状の位置調整部材１８
とを備えている。また、位置調整部材１８の上方に一体
的に設置されたスペーサー２１の厚みを変更することに
より、スピンドル側連結部４に連結されるウェーハ保持
ヘッドの位置を調整することも可能となっている。

【００２８】このうちセンタリングアダプタである位置
調整部材１８は、円筒状に形成され下方に突出するよう
に形成された突起部１８ａと、この突起部１８ａと連続
するように形成された鍔部１８ｂと、突起部１８ａ内部
の空間である凹部１８ｃとを備えている。また、突起部
１８ａの内部には、管路１ｂと連通するように鉛直方向
に形成された供給管１８ｄが、突起部１８ａの下端面ま
で貫通するように設けられている。

【００２９】外筒部１７の内周面にはヘッド取付用めね
じ部１９が、突起部１８ａの外周面と対向する高さの位
置に形成されている。また、外筒部１７の外側上面に
は、環状凸部１６ａに沿うように形成された環状凹部１
７ａが設けられている。すなわちこれらによってラビリ
ンスリングが構成されており、環状凸部１６ａと環状凹
部１７ａとによって複雑な形状を有する隙間が形成され
たことにより、この隙間には粘性摩擦抵抗や表面張力が
作用され、第１ベアリング３側には研磨剤などの液体や
異物などが侵入しないようになっている。

【００３０】次に、このスピンドル１に取り付けられる
ウェーハ保持ヘッドについて、図２を参照して説明す
る。図２において、ウェーハ保持ヘッド５０は、天板部
５３及び筒状に形成された周壁部５４からなるヘッド本
体５２と、ヘッド本体５２の内部に張られたダイヤフラ
ム５５と、ダイヤフラム５５の下面に固定された円盤状
のキャリア５６と、周壁部５４の内壁とキャリア５６の
外周面に同心状に設けられた円環状のリテーナリング５
７とを備えている。これらキャリア５６及びリテーナリ
ング５７は、ダイヤフラム５５の弾性変形によって軸線
方向に移動可能となったフローティング構造となってい
る。

【００３１】ヘッド本体５２は、円板状の天板部５３と
天板部５３の外周下方に固定された筒状の周壁部５４と
から構成され、ヘッド本体５２の下端部は開口されて中
空になっている。天板部５３は、スピンドル１に連結さ
れるためのヘッド側連結部であるシャフト部５９に同軸
に固定されており、シャフト部５９には、スピンドル１
の管路１ｂと連通される流路６５が鉛直方向に形成され
ている。このシャフト部５９の外周面には、ヘッド取付
用おねじ部５８が形成されている。また、周壁部５４の
下部には、全周にわたって段部５４ａ及び半径方向内方
に突出された円環状の係止部６０が形成されている。

【００３２】繊維補強ゴムなどの弾性材料からなるダイ
ヤフラム５５は円環状または円板状に形成されており、
ダイヤフラム固定リング６１によって周壁部４の内壁に
形成された段部５４ａ上に固定されている。

【００３３】ダイヤフラム５５上方には流体室６４が形
成されており、シャフト部５９に形成された流路６５と
連通されている。そして、流体室６４内部に、スピンド
ル１の管路１ｂから流路６５を通して、空気をはじめと
する流体が供給されることによって、流体室６４内部の
圧力は調整される。

【００３４】セラミック等の高剛性材料からなるキャリ
ア５６はほぼ円盤状に一定の厚さで形成されており、ダ
イヤフラム５５の上面に設けられたキャリア固定リング
６２によって固定されている。キャリア固定リング６２
の上部には円環状に段部６２ａが形成されており、天板
部５３から鉛直方向に挿通されたナット６９、スぺーサ
ー６９ａによって固定されているストッパーボルト６８
の下端に形成された段部６８ａと係合されるようになっ
ている。そして、ウェーハ保持ヘッド５０が、例えば図
３に示す昇降機構１１８によって上昇し、キャリア５６
などの自重によってダイヤフラム５５が下方にたわんで
も、段部６２ａと段部６８ａとが係合することにより、
ダイヤフラム５５に過剰な力を作用させないようになっ
ている。

【００３５】リテーナリング５７は、周壁部５４の内壁
とキャリア５６の外周面との間に円環状に形成されてお
り、周壁部５４の内壁との間及びキャリア５６の外周面
との間に僅かな隙間を空けて、周壁部５４及びキャリア
５６と同心状に配置されている。また、リテーナリング
５７は、上端面及び下端面が水平に形成されており、ダ
イヤフラム５５の上面に設けられたリテーナリング固定
リング６３によって固定されている。また、リテーナリ
ング５７の外周面には段部５７ａが形成されており、ウ
ェーハ保持ヘッド５０が前記昇降機構１１８によって上
昇した際、段部５７ａと係止部６０とが係合することに
よってリテーナリング５７の下方向への過剰な移動を抑
え、ダイヤフラム５５に局所的な力を作用させないよう
になっている。

【００３６】このように構成されたスピンドル１とウェ
ーハ保持ヘッド５０とは、それぞれに形成されたヘッド
取付用めねじ部１９とヘッド取付用おねじ部５８とを螺
着することによって連結される。

【００３７】つまり、まずウェーハ保持ヘッド５０をス
ピンドル１のスピンドル側連結部４の下方に配置すると
ともに、ヘッド側連結部であるシャフト部５９とスピン
ドル側連結部４とを接近させる。このとき、突起部１８
ａと流路６５とを嵌め合わせるようにして位置合わせを
行いつつ接近させる。このように、スピンドル側連結部
４にセンタリングを行うための位置調整部材１８を設け
たことにより、スピンドル１とウェーハ保持ヘッド５０
との中心位置合わせを容易に行うことができる。

【００３８】位置合わせを行いつつヘッド取付用めねじ
部１９とヘッド取付用おねじ部５８とを螺着させる。そ
して、ウェーハ保持ヘッド５０のシャフト部９上端面と
スピンドル側連結部４内部に設けられた位置調整部材１
８の鍔部１８ｂとが当接されるまで螺合させることによ
り、ウェーハ保持ヘッド５０とスピンドル１との連結は
終了される。なお、スピンドル１のトルクは、スピンド
ル側連結部４の内部に係合されピン７０によって伝達さ
れるようになっている。

【００３９】このようなスピンドル１に連結されたウェ
ーハ保持ヘッド５０を用いてウェーハＷの研磨を行う場
合、まずウェーハＷは、キャリア５６の下面に設けられ
たウェーハ付着シート５６ａに付着される。そして、ウ
ェーハＷはリテーナリング５７によって周囲を係止され
つつ、その表面をプラテン１０３上面に貼付された研磨
パッド１０２に当接させられる。なお、研磨パッド１０
２の材質には、従来よりウェーハの研磨に使用されてい
たものであればいずれでも良く、例えばポリエステル等
からなる不織布にポリウレタン樹脂等の軟質樹脂を含浸
させたベロアタイプパッド、ポリエステル等の不織布を
基材としてその上に発泡ポリウレタン等からなる発泡樹
脂層を形成したスエードタイプパッド、或いは独立発泡
させたポリウレタン等からなる発泡樹脂シートが使用さ
れる。

【００４０】次に、図示しない流体供給手段から流体供
給口１０に空気などの流体を供給させる。供給された流
体は管路１ｂを通過し、流路６５から流体室６４に流入
される。流入された流体は、流体室６４内の圧力を調節
し、キャリア５６及びリテーナリング５７の研磨パッド
１０２への押圧圧力を調節する。キャリア５６及びリテ
ーナリング５７はダイヤフラム５５に支持された、それ
ぞれ独立して上下方向に変位可能なフローティング構造
となっており、流体室６４内部の圧力によって研磨パッ
ド１０２への押圧圧力が調節可能となっている。

【００４１】そして、キャリア５６及びリテーナリング
５７の研磨パッド１０２への押圧圧力を調節しつつ、プ
ラテン１０３を回転させるとともに、ウェーハ保持ヘッ
ド５０を遊星回転させるようになっている。これと同時
に、図示しない研磨剤供給手段から研磨剤を研磨パッド
１０２表面やウェーハＷの研磨面に供給させることによ
りウェーハＷは研磨される。

【００４２】そして、ウェーハＷの研磨状態を確認しつ
つ最適な状態となるように、それぞれの調整ハンドル８
を回転させてウェーハＷと研磨パッド１０２との位置を
調整する。なおウェーハＷの研磨状態の確認は、例えば
研磨抵抗検出用センサ出力や目視などによって行うこと
ができる。ウェーハ保持ヘッド５０の高さ方向の位置調
整は、位置調整用おねじ部６と位置調整用めねじ部１３
との螺合によって行われるため、例えばμｍ単位の微調
整を容易に行うことができる。

【００４３】なお、調整ハンドル８の操作は手動に行わ
れるが、サーボモータやステッピングモータ等の各種ア
クチュエータを用いて自動的に行うことももちろん可能
である。

【００４４】このように、複数設けられたウェーハ保持
ヘッド５０を支持しているそれぞれのスピンドル１に、
ウェーハ保持ヘッド５０の高さ調整機構として、ベアリ
ング支持部５外方の位置調整用おねじ部６と、この位置
調整用おねじ部６に螺合されスピンドルハウジング１６
に形成させた位置調整用めねじ部１３と、前記ベアリン
グ支持部５に固定され、このベアリング支持部５を回転
させるとともに調整ハンドル８を有したハンドル支持部
９とを設けたことにより、ベアリング支持部５をハンド
ル支持部９とともに回転させることによって、軸本体１
ａは軸線方向に移動される。そのため、ウェーハ保持ヘ
ッド５０の位置の微調整を容易に行うことができるとと
もに、ウェーハＷと研磨パッド１０２との位置の微調整
を行うことができ、複数のウェーハ保持ヘッド５０を備
えた構成でも、それぞれの調整を別個に行うことがで
き、全てのウェーハＷの研磨を安定して行うことができ
る。

【００４５】また、ウェーハＷの研磨中においても軸線
方向位置の微調整を可能なものとしたことにより、研磨
中に加工条件が変化された場合においても確実に対応す
ることができる。なお、ここでいう加工条件の変化と
は、例えば、流体室６４内部の圧力が各ウェーハ保持ヘ
ッド５０ごとにわずかに変化してそれぞれのウェーハＷ
の押圧力が異なったり、それぞれのウェーハ保持ヘッド
５０におけるリテーナリング５７下面の摩耗状態が異な
ったり、研磨パッド１０２の厚みが徐々に薄くなるとい
ったことなどが挙げられる。

【００４６】そして、例えば図４に示すようなウェーハ
研磨装置３００は、回転可能な３つのプラテン３０１
と、それぞれのプラテン３０１の表面に貼付された１次
研磨用の研磨パッド３０２ａ、３０２ｂ及び２次研磨用
の研磨パッド３０２ｃと、二股状に形成され軸３０３ａ
に旋回自在に支持されたアーム３０３と、アーム３０３
のそれぞれの先端に設けられたウェーハ保持ヘッド３０
４と、それぞれの研磨パッド３０２の直径方向に設置さ
れたガイド３０５に沿って直動されるドレッシングパッ
ド３０６とを備えており、ウェーハ保持ヘッド３０４に
支持されたウェーハはそれぞれの研磨パッド３０２によ
って研磨される構成となっているが、ウェーハ保持ヘッ
ド３０４の軸線方向の位置の微調整は困難な構成となっ
ている。すなわち、１次、２次研磨を行うために、アー
ム３０３に支持されたウェーハ保持ヘッド３０４は各研
磨パッド３０２ａ〜３０２ｃ上を旋回させられるが、各
研磨パッドは種類や厚みが異なるため、それぞれの研磨
パッドに対して最適な研磨条件を得ることは困難であ
る。このときアーム３０３の下限位置を予め各研磨パッ
ド毎に設定することも可能であるが、研磨やドレッシン
グによって各研磨パッドの厚みが変化したり装置全体が
複雑化するなどの問題点がある。しかしながら本発明に
よるウェーハ研磨装置においては、各々のウェーハ保持
ヘッド５０の最適な高さ調節はそれぞれ個別することが
可能であるとともに、例えばステッピングモータを用い
て容易且つ安価に行うことができる。また図５に示すよ
うに、直線上のアーム４０３の両端に複数のウェーハ保
持ヘッド４０４がそれぞれ取り付けられ、それぞれのウ
ェーハ保持ヘッド４０４に保持されたウェーハが、異な
る研磨パッドによって研磨される構成を有するウェーハ
研磨装置においては、それぞれの研磨パッドに対するウ
ェーハ保持ヘッド４０４の最適な高さ位置調整は、アー
ム４０３の下限位置の調整をする構成では困難である。
すなわち図５に示す装置は、軸４０３ａを中心に旋回可
能なアーム４０３と、このアーム４０３の先端にそれぞ
れ２基ずつ設けられたウェーハ保持ヘッド４０４と、互
いに水平方向９０度の位置でもって配置された研磨パッ
ド４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃと、研磨パッド４０２
ｂに対向したロードアンロードステーション４０５とを
備えたものである。そしてこの装置において、アーム４
０３の一端にある２基のウェーハ保持ヘッド４０４が研
磨パッド４０２ｂによって研磨を行っている時には、他
端にある２基のウェーハ保持ヘッド４０４は、供給カセ
ット４０５ａとロボット４０５ｂとスライダー４０５ｃ
とを備えたロードアンロードステーション４０５におい
てウェーハの受け取り・受け渡しを行い、一方、アーム
４０３が水平方向に９０度回転した場合には一端のウェ
ーハ保持ヘッド４０４は研磨パッド４０２ａによって研
磨を行い他端のウェーハ保持ヘッド４０４は研磨パッド
４０２ｃによって研磨を行うようになっている。このよ
うな構成を持つウェーハ研磨装置においても、本発明の
ような高さ調整機構を備えさせることにより、複数設け
られたウェーハ保持ヘッド４０４は、それぞれの最適な
高さ位置を得ることができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明のウェーハ研磨装置及びウェーハ
製造方法は、以下のような効果を有するものである。請
求項１に記載の発明によれば、複数設けられた前記ウェ
ーハ保持ヘッドの軸線方向の位置は、前記調整機構によ
ってそれぞれ別個に調整することができるため、それぞ
れのウェーハの研磨条件を一定に保ちつつ、安定した研
磨を行うことができる。

【００４８】請求項２に記載の発明によれば、前記おね
じ部をめめじ部に沿って回転させることにより、前記ベ
アリング支持部は前記ベアリングとともに軸線方向に移
動され、これにともなって前記軸本体も軸線方向に移動
される。このとき、ウェーハ保持ヘッドと連結する部分
である前記連結部も軸線方向に移動されるため、ウェー
ハの軸線方向の位置は調整される。そして、軸本体の回
転中においても、前記ベアリング支持部の回転は可能で
あるため、研磨工程中においても位置調整を行うことが
できる。

【００４９】請求項３に記載の発明によれば、研磨作業
中においてもウェーハ保持ヘッドの位置調整が可能であ
るため、各ウェーハの研磨状態や研磨条件によって微調
整が可能であり、それぞれの研磨を安定して行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーハ研磨装置の実施形態の一例を
示す図のうちスピンドルの断面図である。

【図２】本発明のウェーハ研磨装置の実施形態の一例を
示す図のうちウェーハ保持ヘッドの断面図である。

【図３】ウェーハ研磨装置全体を説明する図である。

【図４】ウェーハ保持ヘッドがアームによって支持され
る構成を有するウェーハ研磨装置を説明する図である。

【図５】ウェーハ保持ヘッドがアームによって支持され
る構成を有するウェーハ研磨装置を説明する図である。

【符号の説明】

１ スピンドル １ａ 軸本体 １ｂ 管路 ２ カルーセル ３ 第１ベアリング ４ スピンドル側連結部 ５ ベアリング支持部 ６ 位置調整用おねじ部 ７ 第２ベアリング ８ 調整ハンドル ９ ハンドル支持部 １０ 流体供給口 １３ 位置調整用めねじ部 １６ スピンドルハウジング １８ 位置調整部材 １８ａ 突起部 １８ｂ 鍔部 １９ ヘッド取付用めねじ部 ２０ 係合部 ５０ ウェーハ保持ヘッド ５２ ヘッド本体 ５３ 天板部 ５４ 周壁部 ５５ ダイヤフラム ５６ キャリア ５７ リテーナリング ５８ ヘッド取付用おねじ部 ５９ シャフト部 １０２ 研磨パッド １０３ プラテン Ｗ ウェーハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
   と、研磨すべきウェーハを保持して前記研磨パッドにウ
   ェーハの一面を当接させるウェーハ保持ヘッドとを具備
   し、このウェーハ保持ヘッドと前記プラテンとの相対運
   動により前記研磨パッドで前記ウェーハを研磨するウェ
   ーハ研磨装置であって、 前記ウェーハ保持ヘッドの上部に連結されるとともにこ
   のウェーハ保持ヘッドを水平回転自在に支持するスピン
   ドルと、 前記スピンドルを係合させるための筒状係合部を有する
   スピンドルハウジングが複数設けられたカルーセルとを
   備え、 前記スピンドルには、前記カルーセルとの相対的位置を
   変化させることによって前記ウェーハ保持ヘッドの軸線
   方向の位置を調整するための調整機構が備えられたこと
   を特徴とするウェーハ研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のウェーハ研磨装置であ
   って、 前記スピンドルは、下部に前記ウェーハ保持ヘッドを連
   結するための連結部を備えた軸本体と、 この軸本体と軸線方向の相対的位置を保ちつつ前記軸本
   体を回転自在に支持するベアリングと、 このベアリングを支持するための、外周におねじ部を有
   した筒状のベアリング支持部とを備えるとともに、 前記スピンドルハウジングの係合部内周には前記おねじ
   部と螺合されるためのめねじ部が設けられており、 前記おねじ部を前記めねじ部に沿って回転させることに
   より前記ウェーハ保持ヘッドが軸線方向に移動されるこ
   とを特徴とするウェーハ研磨装置。
3. 【請求項３】 表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
   と、研磨すべきウェーハを保持して前記研磨パッドにウ
   ェーハの一面を当接させるウェーハ保持ヘッドとを具備
   し、このウェーハ保持ヘッドと前記プラテンとの相対運
   動により前記研磨パッドで前記ウェーハを研磨する研磨
   工程を含んだウェーハ製造方法であって、 前記ウェーハ保持ヘッドを水平回転自在に支持するため
   のスピンドルを、カルーセルに複数設けられたスピンド
   ルハウジングの係合部にそれぞれ係合させ、 前記ウェーハと前記研磨パッドとを当接しつつ回転させ
   るとともに、 前記スピンドルに備えられた調整機構によって前記カル
   ーセルとの相対的位置を変化させるように前記ウェーハ
   保持ヘッドの軸線方向の位置を調整することによって、 前記複数のウェーハは、それぞれの位置を調整されつつ
   研磨されることを特徴とするウェーハ製造方法。