JP2001277107A

JP2001277107A - ウェーハ研磨用ヘッド及びこれを用いた研磨装置

Info

Publication number: JP2001277107A
Application number: JP2000099649A
Authority: JP
Inventors: Tatsunobu Kobayashi; 達宜小林; Hiroshi Tanaka; 弘志田中; Haruyoshi Emori; 治義江森
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェーハの研磨精度を向上させることができ
るウェーハ研磨用ヘッド及びこれを用いた研磨装置を提
供する。【解決手段】ウェーハ研磨用ヘッド１において、下面
がウェーハ支持面６ａとされる大略円盤形状のサブキャ
リア６を設け、ウェーハ支持面６ａには、全面にわたっ
て防振シート１１を貼り付ける。防振シート１１の少な
くともその一部を、シリコーンを主剤とした防振性を有
するゲル状物質によって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハな
どのウェーハ表面を研磨する装置に用いられるウェーハ
研磨用ヘッド及びこれを用いた研磨装置に関する。

【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、パタ
ーンが形成される半導体ウェーハ自体及びパターンを形
成する過程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。例えば、パターン
の形成は光リソグラフィを用いて行っているが、パター
ンが微細化するにつれて光リソグラフィの焦点深度は浅
くなる。そして、パターンの精度を確保するため、また
露光時の焦点調節を容易にするためには、ウェーハ表面
での凹凸の差を焦点深度以下に納められるようにするこ
と（平坦化すること）が要求される。また、ベアウェー
ハの研磨においても、ウェーハの大径化に伴い、平坦化
への要求が厳しくなってきている。その場合、半導体ウ
ェーハ（以下、単にウェーハという）の表面を研磨する
ために平坦化の度合いが高い化学的機械的研磨法（ＣＭ
Ｐ法）が脚光を浴びている。

【０００３】ＣＭＰ法とは、ＳｉＯ₂を用いたアルカリ
性スラリーやＳｅＯ₂を用いた中性スラリー、あるいは
Ａｌ₂Ｏ₃を用いた酸性スラリー、砥粒剤等を用いたスラ
リー等（以下、これらを総称して砥粒剤という）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。そして、ＣＭＰ法を用いてウェーハの表面
を研磨する装置としては、例えば図７に示されるものが
ある。

【０００４】この研磨装置１００は、図７の要部拡大斜
視図に概略的に示すように、中心軸１０２に取り付けら
れた円板状のプラテン１０３上に例えば硬質ウレタンか
らなる研磨パッド１０４が設けられ、この研磨パッド１
０４に対向してかつ研磨パッド１０４の中心軸１０２か
ら偏心した位置に、ウェーハＷを保持するウェーハ研磨
用ヘッド１０５を自転可能にして配設したものである。
研磨装置１００は、ウェーハ研磨用ヘッド１０５によっ
てウェーハＷを研磨パッド１０４の表面に当接させた状
態で保持し、かつウェーハＷと研磨パッド１０４との間
に砥粒剤Ｓを介在させた状態で研磨パッド１０４とウェ
ーハＷとを相対的に移動させることで、ウェーハＷの片
面を研磨するものである。ここで、図７で示す研磨装置
１００は一例であって、ウェーハ研磨用ヘッド１０５を
複数設けたものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように構成される
研磨装置１００においては、研磨パッド１０４とウェー
ハＷとを相対移動させることによってウェーハＷを研磨
するという性質上、研磨条件や研磨パッド１０４、ウェ
ーハＷの表面状態によっては、ウェーハＷまたはウェー
ハ研磨用ヘッド１０５、もしくはこれら両方に振動が生
じる場合がある。このようにウェーハＷやウェーハ研磨
用ヘッド１０５に振動が生じると、ウェーハＷの研磨精
度が低下する要因となる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウェーハの研磨精度を向上させることができ
るウェーハ研磨用ヘッド及びこれを用いた研磨装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載のウェーハ研磨用ヘッドにお
いては、プラテン上に貼付された研磨パッドの表面に、
該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェーハを押
し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用ヘッド
であって、前記ウェーハを支持するウェーハ支持面に防
振シートが設けられており、該防振シートは、少なくと
もその一部が、シリコーンを主剤とした防振性を有する
ゲル状物質によって構成されていることを特徴とする。

【０００８】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ドにおいては、ウェーハ支持面に防振シートが設けられ
ているので、ウェーハの研磨時にウェーハに振動が生じ
にくく、また振動が生じたとしてもその振動が弱められ
る。また、ウェーハ研磨用ヘッドに振動が生じても、そ
の振動がウェーハに伝わりにくい。シリコーンを主剤と
した防振性を有するゲル状物質は、一般的な防振ゴム等
に比べて振動吸収性が高く、また柔軟性も優れており、
優れた防振性能を有している。また、表面が乾燥した状
態では粘着性を有するために、ウェーハを付着させて保
持することが可能であり、ウェーハをウェーハ研磨用ヘ
ッドに保持するインサートの役割も果たすことができ
る。ここで、防振シートは、全体を前記ゲル状物質で構
成してもよく、また、ゲル状物質のシートと従来よりイ
ンサートに用いられる材質からなるシートとを張り合わ
せてなる複層構造としてもよい。また、ウェーハ研磨用
ヘッドを用いてウェーハの研磨を行った場合には、ウェ
ーハは、研磨によって生じる加工熱を受けて加熱され
る。このようにウェーハの温度が上昇すると、熱変形が
生じるので、ウェーハの加工精度が低下する要因とな
る。本発明では、防振シートにシリコーンを主剤とした
ゲル状物質が用いられている。シリコーンはそれ自体が
高い熱伝導率を有しているので、ウェーハに生じた加工
熱は、ゲル状物質を介して速やかにウェーハ研磨用ヘッ
ドに伝達され、ウェーハの温度上昇が抑制される。ま
た、ゲル状物質は変形が容易であってウェーハ及びウェ
ーハ研磨用ヘッドに密着することができるので、ウェー
ハやウェーハ研磨用ヘッドに対してより効率的に熱のや
りとりを行うことができる。ここで、シリコーンを主剤
とするゲル状物質は、添加物を添加することでさらに熱
伝導率を向上させることができる。

【０００９】請求項２記載のウェーハ研磨用ヘッドにお
いては、プラテン上に貼付された研磨パッドの表面に、
該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェーハを押
し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用ヘッド
であって、大略円盤形状をなすキャリアと、該キャリア
の下面に張られて、該下面との間に圧力調整機構によっ
て内圧を調整される流体室を形成するとともに自身の下
面で前記ウェーハを受ける可撓膜とを有し、該可撓膜
は、少なくともその一部が、シリコーンを主剤とした防
振性を有するゲル状物質によって構成されていることを
特徴とする。

【００１０】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ドにおいては、可撓膜の下面によってウェーハが受けら
れ、圧力調整機構によって流体室の内圧を調整すること
で、可撓膜を介してウェーハに加えられる圧力、すなわ
ちウェーハに加えられる研磨圧力が調整される。ここ
で、可撓膜は、少なくともその一部が、シリコーンを主
剤とした防振性を有するゲル状物質によって構成されて
いるので、ウェーハの研磨時にウェーハに振動が生じに
くく、また振動が生じたとしてもその振動が弱められ
る。また、ウェーハ研磨用ヘッドに振動が生じても、そ
の振動がウェーハに伝わりにくい。また、前記ゲル状物
質は、表面が乾燥した状態では粘着性を有するために、
ウェーハを付着させて保持することが可能であり、ウェ
ーハをウェーハ研磨用ヘッドに保持するインサートの役
割も果たすことができる。ここで、可撓膜は、全体を前
記ゲル状物質で構成してもよく、また、ゲル状物質の膜
体と従来可撓膜に用いられる材質（例えば繊維補強ゴム
など）からなる膜体とを張り合わせてなる複層構造とし
てもよい。また、可撓膜にシリコーンを主剤としたゲル
状物質が用いられているので、ウェーハに生じた加工熱
は速やかにキャリアに伝達され、ウェーハの温度上昇が
抑制される。

【００１１】請求項３記載のウェーハ研磨用ヘッドにお
いては、プラテン上に貼付された研磨パッドの表面に、
該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェーハを押
し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用ヘッド
であって、該ウェーハ研磨用ヘッドは、複数の部材から
構成されており、これら部材同士の接続部分には、少な
くともその一部が、シリコーンを主剤とした防振性を有
するゲル状物質によって構成される防振部材が介装され
ていることを特徴とする。

【００１２】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ドにおいては、ウェーハ研磨用ヘッドを構成する部材同
士の接続部分に防振性を有するゲル状物質を用いた防振
部材が介装されているので、ウェーハ研磨用ヘッドまた
はウェーハに生じた振動をウェーハ研磨用ヘッド内で吸
収することができる。また、シリコーンを主剤とした防
振性を有するゲル状物質は、一般的に機械等の防振に用
いられる防振ゴム等に比べて優れた防振性能を有してお
り、十分な防振性能を維持しつつ防振部材の厚みを薄く
することができるので、わずかな隙間にも配置すること
ができる。ここで、ウェーハ研磨用ヘッドを用いてウェ
ーハの研磨を行った場合には、ウェーハ及びウェーハ研
磨用ヘッドは、研磨によって生じる加工熱を受けて加熱
される。このようにウェーハやウェーハ研磨用ヘッドの
温度が上昇すると、これらに熱変形が生じるので、ウェ
ーハの加工精度が低下する要因となる。本発明では、ウ
ェーハ研磨用ヘッドを構成する各部材間に介装される防
振部材にシリコーンを主剤としたゲル状物質が用いられ
ている。これによって、ウェーハからウェーハ研磨用ヘ
ッドに伝わった加工熱またはウェーハ研磨用ヘッド自体
に生じた加工熱もしくはこれら両方が速やかにウェーハ
研磨用ヘッド全体に伝達されてより効率的に放熱され、
ウェーハ及びウェーハ研磨用ヘッドの温度上昇が抑制さ
れる。また、ウェーハ研磨用ヘッドを構成する部材の内
部の温度勾配が小さくなって、各部材の熱変形が抑えら
れる。

【００１３】請求項４記載のウェーハ研磨用ヘッドにお
いては、プラテン上に貼付された研磨パッドの表面に、
該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェーハを押
し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用ヘッド
であって、大略円盤形状をなし、下面側で前記ウェーハ
を受けるキャリアを有しており、該キャリアの周囲に
は、少なくともその一部が、シリコーンを主剤とするゲ
ル状物質からなる熱伝導体が設けられていることを特徴
とする。このように構成されるウェーハ研磨用ヘッドに
おいては、ウェーハを受けるキャリアに、少なくともそ
の一部が、シリコーンを主剤とするゲル状物質からなる
熱伝導体が設けられている。これによって、ウェーハか
らキャリアに伝わった加工熱が速やかに放熱され、ウェ
ーハ及びキャリアの温度上昇が抑制される。

【００１４】請求項５記載のウェーハ研磨用ヘッドにお
いては、表面に研磨パッドが貼付されたプラテンと、研
磨すべきウェーハの一面を保持して他面を前記研磨パッ
ドに当接させるウェーハ研磨用ヘッドとを備え、前記ウ
ェーハを前記研磨パッドに当接させた状態で前記プラテ
ンと前記ウェーハとを相対移動させることで該ウェーハ
の研磨を行う研磨装置であって、前記ウェーハ研磨用ヘ
ッドとして、請求項１から４のいずれかに記載のウェー
ハ研磨用ヘッドを備えることを特徴とする。このように
構成される装置においては、請求項１から４のいずれか
に記載のウェーハ研磨用ヘッドのもたらす作用を得るこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】〔第一の実施の形態〕以下、本発
明の第一の実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッド及
びこれを用いた研磨装置について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の第一の実施の形態のウェーハ研磨用
ヘッドを示す正断面図である。本発明の研磨装置は、例
えば図７に示す従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成
からなるものであって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本
発明のウェーハ研磨用ヘッド１を用いたものである。

【００１６】図１において、ウェーハ研磨用ヘッド１
は、天板部３及び筒状に形成された周壁部４とからなる
ヘッド本体２と、ヘッド本体２内に張られたダイヤフラ
ム５と、ダイヤフラム５の下面にヘッド本体２と略同心
にして固定されて、その下面がウェーハ支持面６ａとさ
れる大略円盤形状のサブキャリア６と、サブキャリア６
の外周下部にサブキャリア６と略同心にして設けられた
円環状のリテーナリング７とを備えている。ここで、ダ
イヤフラム５は、例えば繊維補強ゴムなどの可撓性を有
する部材によって構成されており、ヘッド本体２内と外
部とを仕切ってヘッド本体２内に流体室８を形成すると
ともに、流体室８の内圧を受けることで、サブキャリア
６及びリテーナリング７とともにヘッド軸線方向に変位
するものである。流体室８には、圧力調整機構９が接続
されており、圧力調整機構９によって流体室８の内圧を
調整することで、ダイヤフラム５を介してキャリア６を
ヘッド軸線方向に押圧する圧力、すなわちサブキャリア
６がウェーハＷを研磨パッド１０４に押し付ける圧力
（研磨圧力）を調整するものである。リテーナリング７
は、研磨時には研磨パッド１０４の表面に当接し、ウェ
ーハＷの周囲をおさえて係止する他、研磨パッド１０４
の表面に適切な力で押圧されることで、ウェーハＷの周
辺での研磨パッド１０４の変形を低減させ、研磨される
ウェーハＷの周辺だれ（ふちだれ）を防止するものであ
る。

【００１７】サブキャリア６の下面、すなわちウェーハ
支持面６ａには、全面にわたって防振シート１１が貼り
付けられている。防振シート１１は、少なくともその一
部が、シリコーンを主剤とした防振性を有するゲル状物
質によって構成されている。本実施の形態では、防振シ
ート１１全体をゲル状物質によって構成している。シリ
コーンを主剤とした防振性を有するゲル状物質は、一般
的な防振ゴム等に比べて振動吸収性が高く、また柔軟性
も優れており、優れた防振性能を有している。また、表
面が乾燥した状態では粘着性を有するために、ウェーハ
Ｗを付着させて保持することが可能であり、ウェーハＷ
をウェーハ研磨用ヘッド１に保持するインサートの役割
も果たすことができる。また、シリコーンはそれ自体が
優れた熱伝導体であって、シリコーンを主剤としたゲル
状物質も高い熱伝導率を有している。

【００１８】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ド１、及びこれを用いた研磨装置では、従来のウェーハ
研磨用ヘッド１０５及び研磨装置１００と同様にしてウ
ェーハＷの研磨が行われる。このとき、研磨条件その他
の要因によって、ウェーハ１またはウェーハ研磨用ヘッ
ド１、もしくはこれら両方には、これらを振動させるよ
うに働く力が作用する。しかし、ウェーハ研磨用ヘッド
１には、サブキャリア６のウェーハ支持面６ａに、防振
シート１１が貼り付けられており、ウェーハＷの振動が
防振シート１１に吸収されるので、ウェーハＷに振動が
生じにくく、また振動が生じたとしてもその振動が弱め
られる。また、ウェーハ研磨用ヘッド１に振動が生じて
も、その振動が防振シート１１に吸収され、ウェーハＷ
に伝わりにくい。

【００１９】また、ウェーハＷの研磨時には、ウェーハ
Ｗは、研磨によって生じる加工熱を受けて加熱される。
このようにウェーハＷの温度が上昇すると、熱変形が生
じるので、ウェーハＷの加工精度が低下する要因とな
る。本発明では、防振シート１１に、熱伝導率の高いシ
リコーンを主剤としたゲル状物質が用いられており、ウ
ェーハに生じた加工熱は、ゲル状物質を介して速やかに
サブキャリア６に伝達され、ウェーハＷの温度上昇が抑
制される。さらに、サブキャリア６の下面全体に熱がほ
ぼ均一に伝達されるので、サブキャリア６内での熱勾配
が小さくなり、サブキャリア６の熱変形が低減される。
また、ゲル状物質は変形が容易であってウェーハＷ及び
サブキャリア６に密着することができるので、ウェーハ
Ｗやサブキャリア６に対してより効率的に熱のやりとり
を行うことができる。ここで、シリコーンを主剤とする
ゲル状物質は、添加物を添加することでさらに熱伝導率
を向上させることができる。

【００２０】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ド１、及びこれを用いた研磨装置によれば、ウェーハＷ
の研磨時に生じる振動による悪影響を低減させることが
でき、ウェーハＷの研磨精度を向上させることができ
る。また、加工熱によるウェーハＷ及びサブキャリア６
の熱変形も抑えることができるので、ウェーハＷの研磨
精度を向上させることができる。

【００２１】ここで、上記実施の形態では、防振シート
として、全体をゲル状物質によって形成した防振シート
１１を用いた例を示したが、これに限られることなく、
図２の一部拡大正断面図に示すように、ウェーハＷに当
接する側に、従来よりウェーハＷをウェーハ研磨用ヘッ
ドに吸着するのに用いていたインサート１２ａを配し、
他方の側にゲル状物質１２ｂを配した構成の防振シート
１２を用いてもよい。インサート１２ａは従来用いられ
てきた材質、例えば発泡ポリウレタン等によって構成さ
れるものを用いることができる。

【００２２】〔第二の実施の形態〕以下、本発明の第二
の実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッド及びこれを
用いた研磨装置について図面を参照して説明する。図３
は本発明の第二の実施の形態のウェーハ研磨用ヘッドを
示す正断面図である。本発明の研磨装置は、例えば図７
に示す従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成からなる
ものであって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本発明のウ
ェーハ研磨用ヘッド２１を用いたものである。

【００２３】図３において、ウェーハ研磨用ヘッド２１
は、天板部２３及び筒状に形成された周壁部２４とから
なるヘッド本体２２と、ヘッド本体２２内に張られたダ
イヤフラム２５と、ダイヤフラム２５の下面にヘッド本
体２２と略同心にして固定される大略円盤形状のサブキ
ャリア２６と、サブキャリア２６の外周下部にサブキャ
リア２６と略同心にして設けられた円環状のリテーナリ
ング２７とを備えている。ここで、ダイヤフラム２５
は、例えば繊維補強ゴムなどの可撓性を有する部材によ
って構成されており、ヘッド本体２２内と外部とを仕切
ってヘッド本体２２内に第一の流体室２８を形成すると
ともに、第一の流体室２８の内圧を受けることで、サブ
キャリア２６及びリテーナリング２７とともにヘッド軸
線方向に変位するものである。また、流体室２８には、
その内圧を調整するための第一の圧力調整機構２９が接
続されている。

【００２４】サブキャリア２６の下面には、可撓性を有
する可撓膜３１が張られている。可撓膜３１は、その外
周縁をサブキャリア２６に固定されて、サブキャリア２
６の下面との間に第二の圧力調整機構３２によって内圧
を調整される第二の流体室３３を形成している。可撓膜
３１は、自身の下面でウェーハＷを受けるものであっ
て、少なくともその一部が、シリコーンを主剤とした防
振性を有するゲル状物質によって構成されている。本実
施の形態では、可撓膜３１全体をゲル状物質によって構
成している。

【００２５】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ド２１、及び研磨装置においては、従来のウェーハ研磨
用ヘッド１０５及び研磨装置１００と同様にしてウェー
ハＷの研磨が行われる。そして、可撓膜３１の下面によ
ってウェーハＷが受けられ、第二の圧力調整機構３２に
よって第二の流体室３３の内圧を調整することで、可撓
膜３１を介してウェーハＷに加えられる圧力、すなわち
ウェーハＷに加えられる研磨圧力が調整される。

【００２６】ここで、可撓膜３１は、少なくともその一
部が、シリコーンを主剤とした防振性を有するゲル状物
質によって構成されているので、ウェーハＷの研磨時に
ウェーハに振動が生じにくく、また振動が生じたとして
もその振動が弱められる。また、ウェーハ研磨用ヘッド
２１に振動が生じても、その振動がウェーハＷに伝わり
にくい。また、可撓膜３１にシリコーンを主剤としたゲ
ル状物質が用いられているので、ウェーハＷに生じた加
工熱は速やかにサブキャリア２６に伝達され、ウェーハ
Ｗの温度上昇が抑制される。また、前記ゲル状物質は、
表面が乾燥した状態では粘着性を有するために、ウェー
ハＷを付着させて保持することが可能であり、ウェーハ
Ｗをウェーハ研磨用ヘッド２１に保持するインサートの
役割も果たすことができる。

【００２７】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ド２１、及びこれを用いた研磨装置によれば、ウェーハ
Ｗの研磨時に生じる振動による悪影響を低減させること
ができ、ウェーハＷの研磨精度を向上させることができ
る。また、加工熱によるウェーハＷの熱変形も抑えるこ
とができるので、ウェーハＷの研磨精度を向上させるこ
とができる。

【００２８】ここで、可撓膜３１は、全体を前記ゲル状
物質で構成してもよく、また、図４（ａ）の一部拡大正
断面図に示すように、ゲル状物質の膜体３６ａと従来可
撓膜に用いられる材質（例えば繊維補強ゴムや可撓性を
有するプラスチックなど）からなる膜体３６ｂとを張り
合わせてなる複層構造の可撓膜３６を用いてもよい。ま
た、図４（ｂ）に示すように、膜状のゲル状物質３７ａ
を従来可撓膜に用いられる膜体３７ｂによって挟み込ん
でなる可撓膜３７を用いることもできる。

【００２９】〔第三の実施の形態〕以下、本発明の第三
の実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッド及びこれを
用いた研磨装置について図面を参照して説明する。図５
は本発明の第三の実施の形態のウェーハ研磨用ヘッドを
示す正断面図である。本発明の研磨装置は、例えば図７
に示す従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成からなる
ものであって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本発明のウ
ェーハ研磨用ヘッド４１を用いたものである。

【００３０】図５において、ウェーハ研磨用ヘッド４１
は、第二の実施の形態に示したウェーハ研磨用ヘッド２
１において、サブキャリア２６の代わりにサブキャリア
４６を用い、また、サブキャリア４６とダイヤフラム２
５との間に中間部材４７を介装し、サブキャリア４６
を、中間部材４７に対して着脱を可能にして取り付けた
ものである。ここで、サブキャリア４６の下面と可撓膜
３１との間に形成される第二の流体室３３には、ヘッド
本体２２及び中間部材４７を介して第二の圧力調整機構
３２が接続されている。ウェーハ研磨用ヘッド４１は、
例えばウェーハ研磨用ヘッド２１ではダイヤフラム２５
が弾性体であるために分解、組立を行うごとにダイヤフ
ラム２５へのサブキャリアの取付精度が変動しやすかっ
たところを、ダイヤフラム２５に対して中間部材４７を
介してサブキャリア４６を着脱可能とすることで、サブ
キャリア４６の取付精度を一定に保つことが可能になる
などの利点を有している。

【００３１】そして、ウェーハ研磨用ヘッド４１におい
て、サブキャリア４６とリテーナリング２７との接続部
分、及びサブキャリア４６と中間部材４７との接続部分
には、少なくともその一部が、シリコーンを主剤とした
防振性を有するゲル状物質によって構成される防振部材
４８が介装されている。本実施の形態では、防振部材４
８全体をゲル状物質によって構成している。

【００３２】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ド４１においては、ウェーハ研磨用ヘッド４１を構成す
る部材同士の接続部分に防振性を有するゲル状物質を用
いた防振部材４８が介装されているので、ウェーハ研磨
用ヘッド４１またはウェーハＷに生じた振動をウェーハ
研磨用ヘッド４１内で吸収することができる。また、シ
リコーンを主剤とした防振性を有するゲル状物質は、一
般的に機械等の防振に用いられる防振ゴム等に比べて優
れた防振性能を有しており、十分な防振性能を維持しつ
つ、防振部材４８の厚みを薄くすることができるので、
わずかな隙間にも配置することができる。また、ウェー
ハ及びウェーハ研磨用ヘッド（中でもサブキャリア４６
とリテーナリング２７）は、研磨によって生じる加工熱
を受けて加熱される。ウェーハ研磨用ヘッド４１では、
ウェーハ研磨用ヘッド４１の各部材間に介装される防振
部材４８に、熱伝導率の高いゲル状物質が用いられてい
るので、ウェーハＷからウェーハ研磨用ヘッド４１に伝
わった加工熱またはウェーハ研磨用ヘッド４１自体に生
じた加工熱もしくはこれら両方が速やかにウェーハ研磨
用ヘッド４１全体に伝達されてより効率的に放熱され、
ウェーハＷ及びウェーハ研磨用ヘッド４１の温度上昇が
抑制される。

【００３３】このように構成されるウェーハ研磨用ヘッ
ド４１、及びこれを用いた研磨装置によれば、ウェーハ
Ｗの研磨時に生じる振動による悪影響を低減させること
ができ、ウェーハＷの研磨精度を向上させることができ
る。また、加工熱によるウェーハＷ及びウェーハ研磨用
ヘッド４１の熱変形も抑えることができるので、ウェー
ハＷの研磨精度を向上させることができる。

【００３４】ここで、防振部材４８は、全体を前記ゲル
状物質で構成してもよく、また、ゲル状物質と従来防振
部材に用いられてきた材質（例えば防振ゴムなど）とを
張り合わせて複層構造としてもよい。また、本実施の形
態では、ウェーハ研磨用ヘッド４１を、第二の実施の形
態に示すウェーハ研磨用ヘッド２１において、サブキャ
リア２６の代わりにサブキャリア４６を設け、ダイヤフ
ラム２５とサブキャリア４６との間に中間部材４７を設
けたものに防振部材４８を設けた例を示したが、これに
限られることなく、本発明は、例えば第一の実施の形態
に示すウェーハ研磨用ヘッド１においてダイヤフラム５
とサブキャリア６との間に中間部材を介装したものな
ど、複数の部材によって構成される任意のウェーハ研磨
用ヘッドに適用することができる。

【００３５】〔第四の実施の形態〕以下、本発明の第四
の実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッド及びこれを
用いた研磨装置について図面を参照して説明する。図６
は本発明の第一の実施の形態のウェーハ研磨用ヘッドを
示す正断面図である。本発明の研磨装置は、例えば図７
の従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成からなるもの
であって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本発明のウェー
ハ研磨用ヘッド５１を用いたものである。

【００３６】図６に示すように、ウェーハ研磨用ヘッド
５１は、第一の実施の形態に示すウェーハ研磨用ヘッド
１において、サブキャリア６の代わりに、サブキャリア
５６を用いたものである。サブキャリア５６は、大略円
盤形状をなし、かつ外周面の上部に、その全周にわたっ
て切り欠き５６ａが形成されたものであって、この切り
欠き５６ａには、少なくとも一部が、シリコーンを主剤
としたゲル状物質からなる熱伝導体５７が取り付けられ
たものである。本実施の形態では、熱伝導体５７全体を
ゲル状物質によって構成している。ここで、サブキャリ
ア５６の外周面の下部は、リテーナリング７の内周面７
ａを受けて、サブキャリア５６とリテーナリング７との
ヘッド軸線方向の相対的な移動を案内するガイド面５６
ｂとされている。また、本実施の形態では、ダイヤフラ
ム５は内周側が開口された大略円環形状をなしており、
その開口部に露出されるサブキャリア５６の上面にも、
熱伝導体５７が取り付けられている。

【００３７】本実施の形態のウェーハ研磨用ヘッド５１
によれば、ウェーハＷを受けるサブキャリア５６には、
少なくともその一部が、シリコーンを主剤とするゲル状
物質からなる熱伝導体５７が設けられている。これによ
って、ウェーハＷからサブキャリア５６に伝わった加工
熱が速やかに放熱され、ウェーハＷ及びサブキャリア５
６の温度上昇が抑制される。このように、加工熱による
ウェーハＷ及びサブキャリア５６の熱変形を抑えること
ができるので、ウェーハＷの研磨精度を向上させること
ができる。

【００３８】ここで、熱伝導体５７は、全体を前記ゲル
状物質で構成してもよく、また、ゲル状物質と従来熱伝
導体として用いられてきた材質とを張り合わせて複層構
造としてもよい。この場合には、サブキャリア５６と接
する側にゲル状物質を用いることで、熱伝導体をサブキ
ャリア５６により密着させることができ、より効率よく
放熱を行うことができる。また、本実施の形態では、ウ
ェーハ研磨用ヘッド５１を、第一の実施の形態に示すウ
ェーハ研磨用ヘッド１において、サブキャリア６の代わ
りにサブキャリア５６を用いて、このサブキャリア５６
に熱伝導体５７を取り付けた例を示したが、これに限ら
れることなく、例えば第二、第三の実施の形態に示すウ
ェーハ研磨用ヘッド２１、４１のサブキャリア２６、４
６に熱伝導体５７を設けてもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明の請求項１から３に記載のウェー
ハ研磨用ヘッド、及びこれを用いた研磨装置によれば、
ウェーハの研磨時に生じる振動による悪影響を低減させ
ることができ、ウェーハの研磨精度を向上させることが
できる。また、加工熱によるウェーハの熱変形も抑える
ことができるので、ウェーハの研磨精度を向上させるこ
とができる。

【００４０】請求項４記載のウェーハ研磨用ヘッド、及
びこれを用いた研磨装置によれば、ウェーハ及びキャリ
アの温度上昇が抑制され、これらの熱変形が抑えられる
ので、ウェーハの研磨精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態におけるウェーハ
研磨用ヘッドを示す正断面図である。

【図２】本発明の第一の実施の形態のウェーハ研磨用
ヘッドに用いられる防振シートの構成の他の例を示す一
部拡大正断面図である。

【図３】本発明の第二の実施の形態におけるウェーハ
研磨用ヘッドを示す正断面図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態のウェーハ研磨用
ヘッドに用いられる可撓膜の構成の他の例を示す一部拡
大正断面図である。

【図５】本発明の第三の実施の形態におけるウェーハ
研磨用ヘッドを示す正断面図である。

【図６】本発明の第四の実施の形態におけるウェーハ
研磨用ヘッドを示す正断面図である。

【図７】従来の研磨装置の構造を示す要部拡大斜視図
である。

【符号の説明】

１、２１、４１、５１ウェーハ研磨用ヘッド１１、
１２防振シート６、２６、４６、５６サブキャリア３２
第二の圧力調整機構３３第二の流体室３１、
３６、３７可撓膜４８防振部材５７
熱伝導体１００研磨装置１０３
プラテン１０４研磨パッドＷウ
ェーハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江森治義埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 3C058 AB04 CB01 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラテン上に貼付された研磨パッドの表
面に、該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェー
ハを押し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用
ヘッドであって、前記ウェーハを支持するウェーハ支持面に防振シートが
設けられており、該防振シートは、少なくともその一部が、シリコーンを
主剤とした防振性を有するゲル状物質によって構成され
ていることを特徴とするウェーハ研磨用ヘッド。
【請求項２】プラテン上に貼付された研磨パッドの表
面に、該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェー
ハを押し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用
ヘッドであって、大略円盤形状をなすキャリアと、該キャリアの下面に張
られて、該下面との間に圧力調整機構によって内圧を調
整される流体室を形成するとともに自身の下面で前記ウ
ェーハを受ける可撓膜とを有し、該可撓膜は、少なくともその一部が、シリコーンを主剤
とした防振性を有するゲル状物質によって構成されてい
ることを特徴とするウェーハ研磨用ヘッド。
【請求項３】プラテン上に貼付された研磨パッドの表
面に、該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェー
ハを押し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用
ヘッドであって、該ウェーハ研磨用ヘッドは、複数の部材から構成されて
おり、これら部材同士の接続部分には、少なくともその一部
が、シリコーンを主剤とした防振性を有するゲル状物質
によって構成される防振部材が介装されていることを特
徴とするウェーハ研磨用ヘッド。
【請求項４】プラテン上に貼付された研磨パッドの表
面に、該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェー
ハを押し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用
ヘッドであって、大略円盤形状をなし、下面側で前記ウェーハを受けるキ
ャリアを有しており、該キャリアの周囲には、少なくともその一部が、シリコ
ーンを主剤とするゲル状物質からなる熱伝導体が設けら
れていることを特徴とするウェーハ研磨用ヘッド。
【請求項５】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の一面を保持して他面を前記研磨パ
ッドに当接させるウェーハ研磨用ヘッドとを備え、前記ウェーハを前記研磨パッドに当接させた状態で前記
プラテンと前記ウェーハとを相対移動させることで該ウ
ェーハの研磨を行う研磨装置であって、前記ウェーハ研磨用ヘッドとして、請求項１から４のい
ずれかに記載のウェーハ研磨用ヘッドを備えることを特
徴とする研磨装置。