JP2001277100A

JP2001277100A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2001277100A
Application number: JP2000097204A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kawamoto; 真也川本; Katsuaki Kamitari; 勝昭神足; Katsuyoshi Kojima; 勝義小島; Takao Sakamoto; 多可雄坂本; Masayoshi Saito; 政義斎藤; Yoshihiko Hoshi; 義彦星
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、研摩布の回復前の状態（変形した
状態）で半導体ウエハを研磨することにより、半導体ウ
エハを高精度の平坦度に鏡面仕上げすることができる研
摩装置を提供する。【解決手段】この研磨装置は、研磨プレート４に半導
体ウエハ５を取り付け、前記半導体ウエハで研磨布２を
加圧しながら研磨する研磨装置において、前記研磨プレ
ートの外側に配設された、研磨プレートとは別個に研磨
布を加圧するガイドリング７と、前記ガイドリングの下
端部に設けられた、前記研磨布と接触するリテーナリン
グ８と、前記ガイドリングの上面に着脱自在に載置され
た、前記研磨布に対する加圧力を調整する重り９とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハを平
坦かつ鏡面状に研磨する研磨装置に関し、特に半導体ウ
エハの周縁部の研磨量を制御することができる研磨装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にケミカルエッチングされた後の半
導体ウエハは、高精度の平坦面で歪みのない鏡面を得る
ために、いわゆる鏡面研磨加工がなされる。この鏡面研
磨加工には、一般的に複数枚の半導体ウエハを同時に研
磨する、いわゆるバッチ式研磨装置が用いられている。
このバッチ式研磨装置について、図１０及び図１１に基
づいて説明する。

【０００３】図に示すように、この研磨装置は、回転軸
１ａと、この回転軸１ａの上端に設けられた研摩定盤１
と、前記研摩定盤１の上面に貼付けられた研摩布２と、
前記研摩布２の上方であって、回転軸１ａから偏心した
位置に、回転可能、かつ上下動可能に設けられた研磨ヘ
ッド３と、前記研摩ヘッド３の外周部に設けられた複数
のプレートホルダ６と、前記研摩ヘッド３の下面に取り
付けられ、前記プレートホルダ６によって位置決めされ
る研摩プレート４とを備えている。また、半導体ウエハ
５は、図１１に示すように、前記研摩プレート４の円周
方向に配列され、複数枚がワックスで研摩プレート４の
表面に貼着される。

【０００４】そして、この研磨装置によって半導体ウエ
ハ５を研磨するには、まず研摩定盤１を回転軸３ａを中
心に矢印方向に回転させると共に、研摩定盤１に対して
偏心位置にある研摩ヘッド３を矢印方向に回転させる。
その後、研摩布２のほぼ中央（回転軸１ａの上方）から
研摩液Ａを注ぎながら、研摩ヘッド３を下降して、半導
体ウエハ５を研摩布２に押し付けて研摩する。

【０００５】この従来の研磨装置においては、研磨の
際、研摩液Ａは図１０に示すように研摩布２の中央に注
がれ、研摩布２の外周方向に流れる。その結果、半導体
ウエハ５の周縁部に多くの研磨液が供給され、半導体ウ
エハ５の周縁部はその中心部（内側部分）に比べて研磨
が進む、いわゆる過剰の研磨（ダレ）がなされる。ま
た、半導体ウエハ５の周縁部において、半導体ウエハの
押付ける力によって研磨布が盛上がるために、過剰の研
磨（ダレ）がなされる。

【０００６】この半導体ウエハ周縁部に生ずるダレを抑
制するため、特開平１１−１１４８０６号公報において
は、１枚のウエハの外周を囲む研磨面調整リングを設
け、この研磨面調整リングの押付け力を流体圧で制御
し、半導体ウエハに均一な研磨力を作用させ、半導体ウ
エハを均一に研磨することが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の研磨
面調整リングを用いた研磨装置では、研摩布に対して研
磨面調整リングを流体圧で押し付けると共にその加圧制
御をなしている。この流体圧による加圧制御は、その構
成が複雑になると共にその調整が難しく、また研磨面調
整リングの加圧力が時間により、あるいは位置により変
動し、常時、全域にわたって、均一に加圧することが困
難であった。特に、複数枚の半導体ウエハを１枚のプレ
ートに貼り付けて同時に研摩するバッチ式の研摩装置で
は、半導体ウエハを取り囲む研磨面調整リングが大径に
なり、研磨面調整リングの全加圧面を均一な力に調整、
維持することが困難であるという課題があった。また、
研磨面調整リングを用い加圧制御し、半導体ウエハに均
一な研磨力を作用させても、いわゆるダレの発生を防止
することができず、本質的な解決はなされていない。

【０００８】本発明者らは、この課題の解決にあたり、
研摩布の特性に着目した。即ち、前記研摩布に対する加
圧が除去されると、研摩布は徐々に元の状態に回復す
る。この加重と変位との関係を図１２に示すと、この図
から明らかなように、研摩布２の変形は加圧（加重）を
除去しても、直ちに元の状態に回復せず、徐々に回復す
る。このように、前記研摩布２は粘弾性体であり、研磨
される半導体ウエハ５によって加圧されると、いわゆる
圧縮変形を起こす。したがって、図１３（Ｂ）に示すよ
うに半導体ウエハ５を初期状態の研摩布２に押し付ける
と、半導体ウエハ５は研摩布２に大きく沈み込む（研摩
布２は弾性圧縮される）。この状態で半導体ウエハ５を
研磨すると、研摩布２の立下がり部Ｂは大きく、前記立
下がり部Ｂに当接する半導体ウエハ５の周縁部は、他の
部分に比べて研磨が進み、いわゆるダレを起こす。

【０００９】一方、図１３（Ａ）に示すように、すでに
研摩布２が弾性圧縮され、元の状態に回復する前にあっ
ては、研摩布２に対する半導体ウエハの沈み込みが少な
く、研摩布２の立下がり部Ｂも小さいため、いわゆるダ
レは抑制されることを知見し、本発明をするに至った。

【００１０】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、研摩布の回復前の状態（変形した状
態）で半導体ウエハを研磨することにより、半導体ウエ
ハを高精度の平坦度に鏡面仕上げすることができる研摩
装置を提供することを目的とする。また、余分な研磨液
が侵入せず、加圧力の調整が容易で、加圧力が変動する
虞れがなく、しかも複数枚の半導体ウエハを１枚のプレ
ートに貼り付けた上で同時に研摩する研摩装置の場合に
も容易に適用することができる研摩装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる研磨装置は、半導体ウエハを研磨す
る研磨布が取り付けられた回転可能な研磨定盤と、前記
研磨定盤に対向して配設された回転可能な研磨ヘッド
と、前記研磨ヘッドに取り付けられた研磨プレートを有
し、前記研磨プレートに複数の半導体ウエハを取り付
け、前記半導体ウエハで前記研磨布を加圧しながら研磨
する研磨装置において、前記研磨プレートの外側に配設
された、研磨プレートとは別個に研磨布を加圧するガイ
ドリングと、前記ガイドリングの下端部に設けられた、
前記研磨布と接触するリテーナリングと、前記ガイドリ
ングの上面に着脱自在に載置された、前記研磨布に対す
る加圧力を調整する重りとを備えることを特徴としてい
る。

【００１２】上記のように本発明にかかる研磨装置は、
ガイドリングの上面に重りを着脱自在に載置しているた
め、リテーナリングの加圧力の調整が容易で、しかもリ
テーナリング加圧力が変動する虞れがない。また、複数
枚の半導体ウエハを同時に研摩するバッチ式の研摩装置
のように、リテーナリングが大径の場合でも、リテーナ
リングの全域にわたってほぼ均一な加圧力を付与するこ
とができる。更に、ガイドリングの下端部に研磨布と接
触するリテーナリングが設けられているため、研摩布の
変形が回復する前に（研摩布がすでに変形している状態
で）、半導体ウエハを研磨することができ、半導体ウエ
ハを高精度な鏡面仕上にすることができ、各々のウエハ
の外周を囲うようにリテーナリングを設けることなく、
いわゆるダレを防止することができる。更に、前記研磨
布と接触するリテーナリングが設けられているため、前
記リテーナリングによって余分な研磨液は遮断される。
よって、半導体ウエハの周縁部に多くの研磨液が供給さ
れることもなく、半導体ウエハの周縁部のいわゆるダレ
を防止することができる。

【００１３】ここで、前記研磨プレートの内側部には、
前記研磨布を加圧する内側リテーナが配設されているこ
とが望ましい。このように、内側リテーナが研磨プレー
トの内側に配設されているため、研摩布の内側の弾性復
帰を防止し、研摩布の変形が回復する前に（研摩布がす
でに変形している状態で）、半導体ウエハ研磨がなされ
る。よって、研磨される半導体ウエハと研摩布との衝突
が避けられ、半導体ウエハ周縁部のダレを防止すること
ができる。

【００１４】ここで、前記内側リテーナが、ＳｉＣ、Ａ
ｌ₂０₃のいずれかの材質からなることが望ましい。前
記内側リテーナの材質がＳｉＣ、Ａｌ₂０₃のいずれか
の材質から構成されているため、耐磨耗性にすぐれ、研
磨される半導体ウエハの汚染を防止することができる。

【００１５】また、前記内側リテーナが、弾性部材によ
り研磨布に向けて付勢されることが望ましく、好ましく
は、内側リテーナは前記弾性部材によって付勢されるホ
ルダの先端に取り付けられているのが良い。このよう
に、内側リテーナは弾性部材により研磨布に向けて付勢
するように構成されているため、研磨布に対する加圧力
を弾性部材の変更により、容易に行うことができる。

【００１６】更に、前記重りは、所定の重量を有する複
数個のリング状重りによって構成され、前記リング状重
りを選択して前記ガイドリングの上面に載置することに
より、前記ガイドリングの加圧力を調整することが望ま
しい。このように、所定の重量を有するリング状重り
を、複数個組み合わせることにより、特定の加圧重量を
得ることができ、リテーナリングの加圧力を容易に調整
することができる。

【００１７】また、前記リテーナリングの研磨布に対す
る加圧力は、半導体ウエハの研磨布に対する加圧力の約
２倍〜４倍程度であることが望ましい。このような構成
により、研摩布はリテーナリングによって加圧されて、
十分な圧縮変形を起こす。そのため、研摩布の変形が回
復する前に（研摩布がすでに変形している状態で）、半
導体ウエハの研磨を行うことができる。即ち、研磨され
る半導体ウエハは前記研摩布に沈み込まないため、半導
体ウエハの外縁部にいわゆるダレが生ずることなく、半
導体ウエハの表面を高精度な鏡面に研磨することができ
る。

【００１８】なお、リテーナリングの研磨布に対する加
圧力が、半導体ウエハの研磨布に対する加圧力の約２倍
を下回ると、研摩布は十分な圧縮変形を起こさないた
め、半導体ウエハを研磨する前に、研摩布の変形が回復
してしまい、半導体ウエハの沈み込みが生じ、半導体ウ
エハの外縁部にいわゆるダレが生ずる。また、なお、リ
テーナリングの研磨布に対する加圧力が、半導体ウエハ
の研磨布に対する加圧力の約４倍を上回ると、研磨布が
いわゆる塑性変形を起こし、研磨布が平坦な面でなくな
るため、好ましくない。

【００１９】また、前記リテーナリングが、ＳｉＣ、Ａ
ｌ₂０₃のいずれかの材質からなるセラミック材である
ことが望ましい。前記リテーナリングがＳｉＣ、Ａｌ₂
０₃のいずれかの材質から構成されているため、耐磨耗
性にすぐれ、研磨される半導体ウエハの汚染を防止する
ことができる。

【００２０】更に、前記ホルダ及び／または前記ガイド
リングが、ＰＶＣによって形成されていることが望まし
い。前記ホルダ、ガイドリングは、研摩布と接触しない
ので耐磨耗性を要求されないため、剛性を有し比較的に
軽量なＰＶＣ等の樹脂材を用いることが望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明にかかる研摩装置の実施形
態について、図面を参照して説明する。なお、図１は本
発明の第１の実施形態にかかる研摩装置の主要部を示す
縦断面図、図２は研摩プレートを下方から見た図であ
る。また、図３は研摩布がガイドリングによって圧縮変
形する状態を示す要部断面図、図４はガイドリングおよ
び半導体ウエハの加圧による研摩布の圧縮変形の状態を
示す模式図である。更に、図５は、図１に示す第１の実
施形態の変形例を示す断面図、図６は研摩されたウエハ
の平坦度を示す等高線図であって、（Ａ）はガイドリン
グが有る場合、（Ｂ）はガイドリングがない場合を示し
た図である。

【００２２】図１に示すように、本発明の第１の実施形
態の研摩装置は、回転軸１ａと、この回転軸１ａの上端
に設けられた研摩定盤１と、前記研摩定盤１の上面に貼
付けられた研摩布２と、前記研摩布２の上方であって、
回転軸１ａから偏心した位置に、回転可能、かつ上下動
可能に設けられた研磨ヘッド３と、前記研摩ヘッド３の
周縁部に設けられた複数のプレートホルダ６と、前記研
摩ヘッド３の下面に取り付られ、前記プレートホルダ６
によって位置決めされる研摩プレート４と、前記研摩ヘ
ッド３の外側に設けられたガイドリング７と、前記ガイ
ドリングの下端部に設けられた、前記研磨布と接触する
リテーナリング８と、前記ガイドリング７の上面に載置
される重り９とを備えている。なお、半導体ウエハ５
は、図１に示すように、前記研摩プレート４の円周方向
に複数配列され、ワックスで研摩プレート４の表面に貼
着されている。

【００２３】特に、本発明の第１の実施形態の研摩装置
は、従来の研摩装置に比べて、研摩ヘッド３の外側に設
けられたガイドリング７と、前記ガイドリングの下端部
に設けられた、前記研磨布と接触するリテーナリング８
と、前記ガイドリング７の上面に載置される重り９とを
備えている点に特徴がある。前記ガイドリング７は、内
部に研摩ヘッド３を収容する筒形状をなし、研摩ヘッド
３とは独立して上下方向に移動可能に構成されている。
また、前記ガイドリング７の下端面には、前記したよう
に先端部（下端部）の断面が台形形状のリテーナリング
８が着脱自在に取り付けられている。更に、前記ガイド
リング７上にはガイドリング７の加圧力を設定する重り
９が載置される。このように、ガイドリング７に載置さ
れた重り９の荷重によって、リテーナリング８は、所定
の力をもって研磨布２を加圧することができるように構
成されている。

【００２４】前記重り９は、所定の重量を有するリング
状重り９ａによって構成され、前記リング状重り９ａを
１つあるいは複数選択して、ガイドリング７の上に積み
重ねることにより、ガイドリング７の荷重を設定するこ
とができるように構成されている。なお、前記リング状
重りは、いくつかの異なる重量に設定されているのが好
ましい。異なる重量のリング状重りを組み合わせること
により、最適な荷重を得ることができる。

【００２５】また、前記重り９はガイドリング７の上面
に載置されるため、リテーナリング８は加圧面全域にわ
たって均等な加圧力を得ることができる。このような重
り９によるガイドリング７（リテーナリング８）への加
重は、流体圧のように変動する危険性がないので、安定
した加重制御を容易に行うことができる。また、重りに
よる加重は、バッチ式の研摩装置のように複数枚の半導
体ウエハ５を取り囲む大径のガイドリング７（リテーナ
リング８）を備えている研摩装置に適している。

【００２６】また、リング状重り９ａは、ガイドリング
７への取り付け作業を容易にするために半割れ構造（２
分割構造）とされ、一対の半割れ構造（２分割構造）の
リング状重り９ａを、回転軸３ａを挟むように両側から
組合せ、一体化できるように構成されている。

【００２７】また、重り９の荷重がガイドリング７に均
等に作用させるようにするには、載置されるリング状重
り９ａの中心を、ガイドリング７の中心に一致させる必
要がある。そのためには、例えば、図５に示すように、
ガイドリング７に段部７ｂを形成し、その段部７ｂの上
面の複数箇所に軸受け部７ａを設け、各軸受け部７ａに
位置決め用案内棒１０を立設すると共に、各リング状重
り９ａに前記位置決め用案内棒１０が挿通される位置決
め用孔１１を設けると良い。このように、各リング状重
り９ａに位置決め用案内棒１０が挿通される位置決め用
孔１１を設け、リング状重り９ａを、ガイドリング７上
に正確に位置決めすることにより、積み重ねられたリン
グ状重り９ａの位置の乱れ、脱落を防止することができ
る。

【００２８】また、前記リテーナリング８は、半導体ウ
エハ５の周縁部にできるだけ近接して形成するのが望ま
しい。即ち、半導体ウエハ５の周縁部に近接して設けら
れたリテーナリング８によって圧縮変形した研摩布２
は、元の状態に復元する前に半導体ウエハ５の研磨を行
うことになる。具体的には、リテーナリング８と半導体
ウエハ５の周縁部とは、５ｍｍ〜２０ｍｍの距離に置か
れるのが好ましい。５ｍｍ未満ではウエハとの距離が近
くなり、装置構造上困難である。また、ウエハとの距離
が近くなるため、リテーナリングの押圧力の影響がウエ
ハに伝わりやすく押圧力の変動制御を極めて厳密に行わ
なければならなくなる。２０ｍｍを越えると、リテーナ
リングによって圧縮変形した研摩布が元の形状に復元し
てしまうため、好ましくない。

【００２９】このように、リテーナリング８によって前
記研摩布２は圧縮変形しているため、半導体ウエハ５が
あまり沈み込まない状態で、半導体ウエハを研磨するこ
とができ、いわゆるダレを防止することができる。即
ち、研摩布２が図３に示す矢印方向に移動すると、ガイ
ドリング７の下端のリテーナリング８は、研摩布２を圧
縮変形する。そして、リテーナリング８を通過した研摩
布２は次第に弾性復帰（変形から状態からの元の状態に
回復）するが、近傍（近接）のリテーナリング８によっ
て弾性復帰の度合いは弱められ、半導体ウエハ５によっ
て加圧されても、半導体ウエハ５はあまり沈み込まな
い。その結果、研摩布２の変形回復前の状態で、半導体
ウエハを研磨することができる。

【００３０】更に、リテーナリング８の加圧力と半導体
ウエハ５の加圧力による研磨布２変形状態について図４
に基づいて説明すると、図４（Ａ）に示すように、リテ
ーナリング８と半導体ウエハ５の加圧力がほぼ同じ場
合、研摩布２は同じ高さ（深さ）まで圧縮されるが、リ
テーナリング８と半導体ウエハ５の間では、無負荷のた
めに研摩布２の表面が高くなる（その部分の研摩布２は
変形を起こしていない）。この状態で研摩布２を左方向
に移動すると、半導体ウエハ５の右側周縁部が無負荷領
域の研摩布２に衝突し、半導体ウエハ周縁部にいわゆる
ダレが生じる。

【００３１】一方、図４（Ｂ）に示すように、リテーナ
リング８の加圧力を半導体ウエハ５の加圧力より大きく
すれば、前記したような研摩布２の突出面は現れず、半
導体ウエハ５の周縁部からなだらかに下降する面とな
る。したがって、リテーナリング８の加圧力を半導体ウ
エハ５の加圧力より大きく設定することにより、半導体
ウエハ５の周縁部のダレをより防止するできる。

【００３２】なお、リテーナリング８の加圧力を半導体
ウエハ５の加圧力より、どの程度大きく設定するかは、
研摩布２の材質、リテーナリング８から半導体ウエハま
での距離を等を考慮して設定する必要がある。例えば、
研摩布２の材質がポリウレタン製で硬度（ＪＩＳ−Ａ）
８０〜８８、圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）１．４〜
４．７％、厚さ０．５〜１．５ｍｍであって、リテーナ
リング８から半導体ウエハまでの距離を５ｍｍ〜２０ｍ
ｍとした場合、リテーナリング８の加圧力の強さを、半
導体ウエハ５の加圧力の強さの約２〜４倍程度にすれ
ば、半導体ウエハ５の周縁部に生じるダレを防止でき
る。

【００３３】前記リテーナリング８の研磨布２に対する
加圧力が、半導体ウエハ５の研磨布２に対する加圧力の
約２倍を下回ると、研摩布２は十分な圧縮変形を起こさ
ない。そのため半導体ウエハ５を研磨する前に、研摩布
２の変形が回復してしまい、半導体ウエハ５の沈み込み
が生じ、半導体ウエハ５の外縁部にいわゆるダレが生ず
る。またリテーナリング８の研磨布に対する加圧力が、
半導体ウエハ５の研磨布２に対する加圧力の約４倍を上
回ると、研磨布２がいわゆる塑性変形を起こし、研磨布
２が平坦な面でなくなるため、好ましくない。

【００３４】なお、研磨布と接触するリテーナリング８
が設けられているため、研摩液Ａが研摩布２の中央に注
がれた場合にも余分な研磨液は遮断され、適量の研磨液
が、半導体ウエハ５に供給される。その結果、半導体ウ
エハ５の周縁部の研磨が、その中心部（内側部分）の研
磨に比べて進むということはなく、均一な研磨がなされ
る。

【００３５】次に、リテーナリング８を備えた研磨装置
（図５に示した研磨装置）とリテーナリング８を備えな
い研磨装置（図１０に示した従来の研磨装置）を用い
て、実際に半導体ウエハ５を研磨し、その表面の状態を
調べた。その結果を図６に示す。なお、図６は、半導体
ウエハ５の研摩仕上げ面の平坦度を等高線図で示したも
のであり、図６（Ａ）はリテーナリング８を備えている
場合を示し、（Ｂ）はリテーナリング８を備えていない
場合を示している。このときの、半導体ウエハ５の研摩
仕上げの条件は、ウエハ面圧８０〜２５０ｇ／ｃｍ² 、
リテーナリング圧：２００〜１０００ｇ／ｃｍ² 、研摩
定盤２０〜５０ｒｐｍ、研摩ヘッド１５〜３０ｒｐｍが
好ましい。試験は、ウエハ面圧１１０ｇ／ｃｍ² 、リテ
ーナリング圧３５０ｇ／ｃｍ² 、研摩定盤３０ｒｐｍ、
研摩ヘッド２０ｒｐｍで行った。

【００３６】この図から明らかなように、図６（Ｂ）の
半導体ウエハ５の表面には周縁部に大きなダレが認めら
れるが、これに対して、リテーナリング８を備えた研磨
装置によって研磨された半導体ウエハ５では、図６
（Ａ）に示すように、ダレのない平坦な研摩仕上げ面が
得られた。

【００３７】なお、前記したリテーナリング８は、半導
体ウエハ５よりも大きな加圧力を受けるため、リテーナ
リング８も磨耗する。そのため、リテーナリング８は耐
磨耗性に優れた材質によって形成されることが望まし
く、具体的にはＳｉＣあるいはＡｌ₂Ｏ₃などのセラミ
ック材を使用するとよい。このような材質で形成するこ
とにより、半導体ウエハを汚染することもない。

【００３８】次に、本発明の第２の実施形態について図
７乃至図９に基づいて説明する。なお、図７は本発明の
第２実施形態にかかる研摩装置の主要部を示す縦断面
図、図８は研摩プレートを下方から見た図である。な
お、第１の実施形態に示された部材と同一あるいは相当
する部材は、同一符号を付することにより、その詳細な
説明を省略する。

【００３９】この第２の実施形態にかかる研摩装置は、
第１の実施形態にかかる研摩装置と比べて、図７に示す
ように、内側リテーナ１４を設けた点に特徴がある。即
ち、研摩ヘッド３、研磨プレート４の中心部に下方に開
口する凹部１２が設けられ、前記凹部１２の底面に弾性
部材（本実施形態ではコイルばね）１３の一端が固定さ
れている。そして、前記弾性部材１３の他端には内側リ
テーナ１４が取り付けられたホルダ１５が固定されてい
る。なお、この第２の実施形態にかかる研摩装置におい
ても、第２の実施形態にかかる研摩装置と同様に、リテ
ーナリング８は設けられている。

【００４０】このように構成された前記内側リテーナ１
４は、研摩布２を加圧する方向に付勢され、第１の実施
形態において説明したリテーナリング８と同様な作用効
果を奏する。即ち、内側リテーナ１４が設けられていな
い場合には、研摩プレート４の表面に複数のウエハ５が
円周状に配列されているため、前記半導体ウエハ５によ
って加圧されない部分が研摩布２に形成される。前記部
分においては研摩布２が弾性復帰し、半導体ウエハ５の
周縁部と衝突し、半導体ウエハ５の周縁部にいわゆるダ
レが生ずる。

【００４１】一方、内側リテーナ１４が設けられている
場合には、内側リテーナ１４がリテーナリング８と同様
に、研摩布２を圧縮変形させるため、半導体ウエハ５の
周縁部が研摩布２と衝突することはなく、半導体ウエハ
５の周縁部にいわゆるダレが生ずることはない。なお、
前記内側リテーナ１４の加圧力も、前記リテーナリング
８の場合と同様に、半導体ウエハ５の加圧力よりも大き
く設定するが好ましい。

【００４２】また、内側リテーナ１４と半導体ウエハ５
とは近接していることが好ましく、具体的には、内側リ
テーナ１４から半導体ウエハ５までの距離は、リテーナ
リング８から半導体ウエハ５までの距離と同様に５ｍｍ
〜２０ｍｍが好ましい。ここで、５ｍｍ〜２０ｍｍに設
定されるのは、５ｍｍ未満ではウエハとの距離が近くな
り、装置構造上困難である。また、ウエハとの距離が近
くなるため、リテーナリングの押圧力の影響がウエハに
伝わりやすく押圧力の変動制御を極めて厳密に行わなけ
ればならなくなる。２０ｍｍを越えると、リテーナリン
グによって圧縮変形した研摩布が元の形状に復元してし
まうため、好ましくないという理由によるものである。

【００４３】更に、前記内側リテーナ１４の材質はリテ
ーナリング８と同様に耐磨耗性を有するＳｉＣあるいは
Ａｌ₂Ｏ₃などのセラミック材が使用される。一方、前
記ホルダ１５、ガイドリング７は、研摩布と接触しない
ので耐磨耗性を要求されない。そのため、剛性を有し比
較的に軽量なＰＶＣ等の樹脂材を用いのが好ましい。

【００４４】次に、リテーナリング８を設けた第１の実
施形態（実施例１）と、リテーナリング８及び内側リテ
ーナ１４とを設けた第２の実施形態（実施例２）と、い
ずれのリテーナも設けられていない従来の研磨装置（比
較例１）について、研磨布のある点を半導体ウエハある
いはリテーナが通過した後、その点を次の半導体ウエハ
あるいはリテーナが通過する時間の最大値を調べた。こ
れは即ち、研摩布に何ら圧縮力がかかっていない時間で
ある。その結果を図９に示す。なお、図９の左半部は研
摩プレート４外側（図１および図７における点Ｘ）にお
ける研摩布の通過時間、図９の右半部はプレート内側
（図１および図７における点Ｙ）における研摩布の通過
時間を示す。

【００４５】このときの条件は、研摩定盤の直径は１６
００ｍｍ、回転速度４０ｒｐｍ、研摩布の直径は１６０
０ｍｍ、研摩プレート５９０ｍｍ、半導体ウエハ８イン
チを５枚を研摩プレートに貼り付け、研摩ヘッドの回転
速度２０ｒｐｍとした。また、実施例１にあっては、リ
テーナリングの内径は６００ｍｍであり、リテーナリン
グは研摩プレートの回転中心と同心に配置した。更に、
実施例２にあっては、実施例１のリテーナリングの他、
直径は１４０ｍｍの内側リテーナを研摩プレートの回転
中心線上に配置した。

【００４６】この図９に示されるように、研磨プレート
外側では、比較例１の通過時間（丸印）に比べ、実施例
１の通過時間（四角印）、実施例２の通過時間（三角
印）のいずれも短くなっている。また、研磨プレート内
側では、比較例１の通過時間（丸印）と実施例１のの通
過時間（四角印）とほとんど同じであるが、実施例２の
通過時間（三角印）は、これらより短くなり、通過時間
の短縮効果が現れている。従って、研摩装置には、半導
体ウエハの平坦度の精度を向上させるために、リテーナ
リングのみならず内側リテーナをも設けた方が望まし
い。

【００４７】

【発明の効果】本発明にかかる研磨装置は以上述べたよ
うに構成されているため、研磨布の変形回復前の状態で
研磨することができ、半導体ウエハの表面を高精度の平
坦面に仕上げることができる。また、リテーナリングに
よって余分な研磨液を遮断できると共に、研摩布の加圧
力の設定が容易であり、しかも設定された加圧力の変動
を防止することができる。更に、リテーナリングの全域
にわたって均等な力を加えることができるため、半導体
ウエハの周縁部にいわゆるダレが生ずることもなく、半
導体ウエハの表面を高精度の平坦面に仕上げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施形態にかかる研摩
装置の主要部を示す縦断面図である。

【図２】図２は、図１の研摩プレートを下方から見た図
である。

【図３】図３は、図１の要部断面図であって、研摩布が
リテーナリングによって圧縮変形する状態を説明する図
である。

【図４】図４は、リテーナリングおよび半導体ウエハの
加圧による研摩布の圧縮変形の状態を示す模式図であ
る。

【図５】図５は、図１に示した第１の実施形態にかかる
研摩装置の変形例を示した断面図である。

【図６】図６は、研摩されたウエハの平坦度を示す等高
線図である。

【図７】図７は、本発明の第２実施形態にかかる研摩装
置の主要部を示す縦断面図である。

【図８】図８は、図７の研摩プレートを下方から見た図
面である。

【図９】図９は、研摩布の通過時間を示す図である。

【図１０】図１０は、従来の半導体ウエハの研摩装置を
示す要部縦断面図である。

【図１１】図１１は図１０の研摩プレートを下から見た
図である。

【図１２】図１２は、研摩布に加わる荷重とその変形量
を示す図である。

【図１３】図１３は、半導体ウエハの周縁部にダレが発
生する状態を説明する概念図である。

【符号の説明】

１研摩定盤２研摩布３研摩ヘッド４研摩プレート５ウエハ７ガイドリング８リテーナリング９重り９ａリング状重り１２凹部１３弾性部材１４内側リテーナ１５ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島勝義神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内 (72)発明者坂本多可雄新潟県北蒲原郡聖籠町東港６丁目861番５号新潟東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者斎藤政義新潟県北蒲原郡聖籠町東港６丁目861番５号新潟東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者星義彦新潟県北蒲原郡聖籠町東港６丁目861番５号新潟東芝セラミックス株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA12 AB04 CB01 CB10 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエハを研磨する研磨布が取り付
けられた回転可能な研磨定盤と、前記研磨定盤に対向し
て配設された回転可能な研磨ヘッドと、前記研磨ヘッド
に取り付けられた研磨プレートとを有し、前記研磨プレ
ートに複数の半導体ウエハを取り付け、前記半導体ウエ
ハで前記研磨布を加圧しながら研磨する研磨装置におい
て、前記研磨プレートの外側に配設された、研磨プレートと
は別個に研磨布を加圧するガイドリングと、前記ガイドリングの下端部に設けられた、前記研磨布と
接触するリテーナリングと、前記ガイドリングの上面に着脱自在に載置された、前記
研磨布に対する加圧力を調整する重りと、を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】前記研磨プレートの内側部には、前記研
磨布を加圧する内側リテーナが配設されていることを特
徴とする請求項１に記載された研磨装置。
【請求項３】前記内側リテーナが、ＳｉＣ、Ａｌ₂０
₃のいずれかの材質からなることを特徴とする請求項２
に記載された研磨装置。
【請求項４】前記内側リテーナが、弾性部材により研
磨布に向けて付勢されていることを特徴とする請求項２
に記載された研磨装置。
【請求項５】前記内側リテーナは、前記弾性部材によ
って付勢されるホルダの先端に取り付けられていること
を特徴とする請求項４に記載された研磨装置。
【請求項６】前記重りは、所定の重量を有する複数個
のリング状重りによって構成され、前記リング状重りを
選択して前記ガイドリングの上面に載置することによ
り、前記ガイドリングの加圧力を調整することを特徴と
する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された研磨
装置。
【請求項７】前記リテーナリングの研磨布に対する加
圧力は、半導体ウエハの研磨布に対する加圧力の約２倍
〜４倍程度であることを特徴とする請求項１乃至請求項
６のいずれかに記載された研磨装置。
【請求項８】前記リテーナリングが、ＳｉＣ、Ａｌ₂
０₃のいずれかの材質からなることを特徴とする請求項
１乃至請求項７のいずれかに記載された研磨装置。
【請求項９】前記ホルダ及び／または前記ガイドリン
グが、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）によって形成されてい
ることを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載された
研磨装置。