JP2002075935A

JP2002075935A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2002075935A
Application number: JP2000260201A
Authority: JP
Inventors: Isao Sugaya; 功菅谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2002-03-15
Also published as: WO2002019405A1

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨対象物の外周部を把持する把持部を有す
る搬送装置を用いて、保持部に対する研磨対象物のロー
ディング及びアンローディングを行う。しかも、研磨対
象物をより均一に研磨し、研磨体の摩耗を低減する。【解決手段】ウエハ２の研磨時には、リング状のガイ
ド部材５のガイド面５ａが、保持部３に保持されたウエ
ハ２の研磨面とほぼ面一となる位置に、ガイド部材５が
エアシリンダ１５により上昇される。このとき、ガイド
面５ａは、研磨体７のはみ出し部分を支持する。ウエハ
２の保持部３に対するローディング時及びアンローディ
ング時には、ガイド部材５は、エアシリンダ１５により
下方へ移動して、ウエハ搬送装置の把持部と干渉しない
位置に退避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＵＬＳＩ
などの半導体デバイスを製造する方法において、半導体
デバイスの平坦化研磨等に用いるのに好適な研磨装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイス等の表面のグロー
バル平坦化技術として、化学的機械的研磨（Chemical M
echanical Polishing又はChemical Mechanical Planari
zation、以下ではＣＭＰと称す）技術が採用されてい
る。ＣＭＰは、物理的研磨に化学的な作用（研磨剤、溶
液による溶かし出し）を併用してウエハの表面凹凸を除
いていく工程である。ＣＭＰによる研磨を行う研磨装置
は、研磨パッド等の研磨体と、ウエハ等の研磨対象物を
保持するチャック等の保持部とを備え、研磨体と前記研
磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、研磨体と
研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させるこ
とにより、研磨対象物を研磨する。

【０００３】この種の研磨装置には、研磨対象物の研磨
時に、研磨体と研磨対象物との相対移動により、研磨体
の一部を一時的に研磨対象物からその周囲へはみ出せる
ものがある。従来から、例えば、チャックにフェイスア
ップで真空吸着されたウエハを、角度追従性のあるフレ
キシブルな研磨ヘッド部に取り付けたスモールパッド
（ウエハよりも小径の研磨パッド）で研磨する場合、ウ
エハから研磨パッドを一時的にはみ出させる研磨装置が
提供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ウエハ等の研磨対象物
の研磨時に、研磨パッド等の研磨体を研磨対象物からそ
の周囲へはみ出させる、前述した従来の研磨装置では、
ウエハから研磨パッドがはみ出した時に生ずるオーバー
ハングが原因で、以下に説明する３つの問題が生じてい
た。

【０００５】第１の問題は、「パッドの傾き」である。
前記従来の研磨装置では、加工組立に起因するパッド面
とチャック面の平行度誤差や、ウエハ表面のうねりなど
を吸収するために、ヘッド部は角度追従性のあるフレキ
シブルな機構を採用している。このため、パッドが揺動
中にウエハからはみ出すと、逆にこのフレキシブルさが
裏目に出てしまいパッドがはみ出した側に傾く結果、所
望の研磨が行われないという問題が生じていた。具体的
には、ウエハに対するパッドの加圧力が等分布になら
ず、結果的にウエハの端部が一番多く削れてしまうエッ
ジファーストが生じてしまい、研磨が均一に行われなく
なってしまうという問題があった。

【０００６】第２の問題は、「パッドの段差」である。
ウエハからはみ出していない箇所のパッドは加圧力によ
り押しつぶされているが、はみ出した箇所はパッド材の
復元力により前者よりも厚くなっている。加圧力から解
放されてこの厚みに復元した領域は、ヘッド部の回転に
より再びウエハに接触する。この段差部がウエハに乗り
上げる瞬間は、解放されていたパッド面が再び急激に圧
縮されるために、ウエハが受ける加圧状態はエッジ付近
で不均一になる。押しつぶされていたパッドが加圧力か
ら解放される瞬間にも同様のことが起きる。これらが原
因で、ウエハのエッジ近傍では所望の研磨が得られない
という問題が生じていた。

【０００７】第３の問題は、「パッドの加圧力」であ
る。パッドのウエハに対する加圧力は、研磨状態に大き
な影響力を持つ。基本的に、ウエハ全体に対して均一な
研磨を行うためには、パッドのウエハに対する単位面積
当たりの加圧力は均等になることが望ましい。しかし、
上記の通り、従来はパッド面がウエハからはみ出す時が
あるために接触面積が変化し、結果的に単位面積当たり
の加圧力が変化してしまうという問題があった。

【０００８】これの問題を解消するため、ウエハの研磨
時にウエハからその周囲へはみ出す研磨パッドのはみ出
し部分を支持するガイド部材を、設けることが考えられ
る。この場合、はみ出し部分がガイド部材により支持さ
れるので、前述した第１乃至第３の問題が解消され、ウ
エハの研磨を均一に行うことができるはずである。この
場合、ガイド部材における前記はみ出し部分を支持する
ガイド面をウエハの研磨面とほぼ面一に配置し、ガイド
部材をウエハの外周に近傍に配置して両者の間隔を極力
狭めておけば、研磨パッドがウエハからはみ出しても、
研磨パッドがウエハからはみ出していない状態と実質的
に同等の状態が実現され、前述した第１乃至第３の問題
が解消され、研磨対象物の研磨を均一に行うことが判明
した。

【０００９】しかし、前記従来の研磨装置を使用する場
合、ウエハをフェイスアップでチャック等の保持部にロ
ーディングしたり、研磨後にウエハを保持部からフェイ
スアップでアンローディングするウエハ搬送装置とし
て、ウエハの外周部を把持する把持部を有する搬送装置
を、一般的に用いる。したがって、前記ガイド部材をウ
エハの外周に接近させて配置しようとすると、ガイド部
材が把持部にとって障害となってしまう。

【００１０】そこで、ガイド部材をウエハの外周から例
えば１０ｍｍ程度とかなり大きい間隔をあけて配置する
か、あるいは、ガイド部材を基本的にウエハの外周に接
近させて配置するが当該ガイド部材に把持部が入り込む
位置にだけ切欠きを形成することが考えられる。

【００１１】ところが、前者のようにガイド部材とウエ
ハとの間隔を広げると、研磨パッドのはみ出し部分を支
持するというガイド部材の効果が十分に発揮されず、前
述した第１乃至第３の問題を十分に解消し得ず、ウエハ
を十分に均一に研磨することができない。また、後者の
ようにガイド部材に切欠きを形成すると、当該切欠きの
エッジにより研磨パッドが急激に摩耗してしまうなどの
新たな問題が生じてしまう。

【００１２】また、前記従来の研磨装置では、研磨対象
物を保持部にローディングする際に、搬送装置による搬
送の位置決め精度の限界や、搬送装置の把持部を開いて
研磨対象物の外周部から解放した瞬間の反動や、保持部
上の水滴等による滑りなどの原因で、保持部に対する研
磨対象物の位置ずれが生じ易く、その後の研磨が良好に
行われない場合もあった。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、研磨対象物の外周部を把持する把持部を有す
る搬送装置を用いて、保持部に対する研磨対象物のロー
ディング及びアンローディングを行うことができるにも
かかわらず、研磨対象物をより均一に研磨することがで
きるとともに、研磨体の摩耗を低減し、寿命を長くする
ことができる、研磨装置を提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明は、これに加えて、保持部に
対する研磨対象物の位置精度を向上させてより良好な研
磨を行うことができる研磨装置を提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による研磨装置は、研磨体と、
研磨対象物を保持する保持部とを備え、前記研磨体と前
記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記
研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対
移動させることにより、前記研磨対象物を研磨する研磨
装置において、前記研磨対象物の研磨時に前記研磨対象
物からその周囲へはみ出す前記研磨体のはみ出し部分を
支持するガイド部材を備えたものである。そして、前記
ガイド部材の少なくとも一部が、前記研磨対象物の前記
保持部に対するローディング時及びアンローディング時
に、前記研磨対象物を搬送する搬送装置における前記研
磨対象物の外周部を把持する把持部と干渉しない位置
に、退避するように、前記保持部に対して相対的に移動
可能に構成される。

【００１６】この第１の態様によれば、研磨体のはみ出
し部分を支持するガイド部材を備え、しかも、ガイド部
材の少なくとも一部が、搬送装置の把持部と干渉しない
位置に相対的に退避するように、保持部に対して相対的
に移動可能に構成されている。したがって、研磨対象物
の研磨時には、ガイド部材における前記はみ出し部分を
支持するガイド面をウエハの研磨面とほぼ面一に配置
し、ガイド部材をウエハの外周に近傍に配置して両者の
間隔を極力狭めておくことができる一方、保持部に対す
る研磨対象物のローディング時及びアンローディング時
には、ガイド部材と把持部との干渉を回避することがで
きる。このため、前記第１の態様によれば、研磨対象物
の外周部を把持する把持部を有する搬送装置を用いて、
保持部に対する研磨対象物のローディング及びアンロー
ディングを行うことができるにもかかわらず、研磨対象
物をより均一に研磨することができるとともに、研磨体
の摩耗を低減することができる。

【００１７】本発明の第２の態様による研磨装置は、前
記第１の態様において、前記ガイド部材は前記はみ出し
部分を支持するガイド面を有し、前記ガイド面が前記研
磨対象物の研磨面とほぼ面一となる第１の位置と、前記
ガイド面が前記研磨対象物の研磨面から立ち下がる第２
の位置との間を、前記ガイド部材の全体が前記保持部に
対して相対的に移動し得るように構成され、研磨を前記
第１の位置で行うものである。

【００１８】本発明の第３の態様による研磨装置は、前
記第１の態様において、前記ガイド部材は、前記研磨対
象物の周囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の
個別ガイド部材を含み、前記各個別ガイド部材が、前記
研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の
内側方向の第１の位置と、前記研磨対象物の研磨面にほ
ぼ沿った方向であって放射状の外側方向の第２の位置と
の間を、それぞれ移動し得るように構成され、研磨を前
記第１の位置で行うものである。

【００１９】本発明の第４の態様による研磨装置は、前
記第１の態様において、前記ガイド部材は、前記研磨対
象物の周囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の
個別ガイド部材を含み、前記各個別ガイド部材が、前記
研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の
内側方向の第１の位置と、前記研磨対象物の研磨面にほ
ぼ沿った方向であって放射状の外側方向の第２の位置
と、前記第１の位置より更に前記放射状の内側方向の第
３の位置との間を、それぞれ移動し得るように構成さ
れ、研磨を前記第１の位置で行うものである。

【００２０】本発明の第５の態様による研磨装置は、前
記第１の態様において、前記ガイド部材は、１つ以上の
第１の個別ガイド部材と、複数の第２の個別ガイド部材
とを含み、前記第１の個別ガイド部材は、少なくとも前
記保持部の自転以外の動きに関しては、前記保持部に対
して相対的に移動せず、前記複数の第２の個別ガイド部
材は、前記把持部と干渉しない各位置にそれぞれ相対的
に退避するように、前記保持部に対して相対的に移動可
能に構成されたものである。

【００２１】前記第２乃至第５の態様は前記第１の態様
の具体例であるが、前記第１の態様はこれらの例に限定
されるものではない。

【００２２】前記第４の態様の場合には、前記第１の態
様に関して述べた利点が得られるのみならず、各個別ガ
イド部材が放射状の方向に移動するので、前記第３の位
置を研磨対象物の保持部に対する高精度のセンタリング
に適した位置に設定しておけば、研磨対象物の保持部に
対するローディング時に、各個別ガイド部材の内側への
移動によって、研磨対象物を保持部に対してセンタリン
グして精度良く位置決めすることが可能になる。よっ
て、より良好な研磨を達成することができる。前記第４
の態様では、例えば、研磨対象物の研磨時に、研磨対象
物と個別ガイド部材とが相対的に移動する場合（例え
ば、研磨対象物が自転するが個別ガイド部材が自転しな
い場合）に、その移動時に互いに接触しないように、研
磨時にはセンタリング時に比べて個別ガイド部材と研磨
対象物の外周との間隔を広げる必要がある場合であって
も、精度の良いセンタリングが可能となる。

【００２３】前記第３の態様の場合には、前記第１の位
置を研磨対象物の保持部に対する高精度のセンタリング
に適した位置に設定すれば、前記第４の態様と同様に、
研磨対象物を保持部に対してセンタリングして精度良く
位置決めすることが可能になる。ただし、前記第３の態
様では、前記第４の態様と異なり、研磨時においてもセ
ンタリング時に対して個別ガイド部材と研磨対象物の外
周との間隔を広げる必要がない場合、例えば、研磨時に
は個別ガイド部材も研磨対象物と一緒に自転して両者が
相対的に移動しない場合にのみ精度の良いセンタリング
が可能となる。研磨時に個別ガイド部材と研磨対象物と
が相対的に移動する場合には、第１の位置で個別ガイド
部材の何れもが研磨対象物に非接触とされ、センタリン
グはされない。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による研磨装置につ
いて、図面を参照して説明する。

【００２５】［第１の実施の形態］

【００２６】図１は、本発明の第１の実施の形態による
研磨装置の研磨時の状態を模式的に示す概略断面図であ
る。図２は、図１中のＡ−Ａ’矢視図である。図３は、
ウエハ搬送装置１２の要部を示す概略底面図であり、図
４中のＢ−Ｂ’矢視図に相当している。図４乃至図７は
それぞれ、本実施の形態による研磨装置の各状態を示
す、図１に対応する概略断面図である。

【００２７】本実施の形態による研磨装置は、研磨部材
１と、該研磨部材１の下側に研磨対象物としてのプロセ
スウエハ２を保持する保持部３と、ウエハ２上に研磨剤
（スラリー）を供給する研磨剤供給部４と、ウエハ２の
研磨時にウエハ２からその周囲へはみ出す研磨体７のは
み出し部分を支持するガイド部材５と備えている。

【００２８】研磨部材１は、研磨定盤６の下面に研磨体
（研磨パッド）７を固定したものであり、図示しない機
構によって、図１中の矢印Ｊ，Ｋ，Ｌで示すように、回
転、上下動及び左右に揺動（往復動）できるようになっ
ている。研磨体７としては、例えば、シート状の発泡ポ
リウレタン、あるいは表面に溝構造を有した無発泡樹脂
などを用いることができる。

【００２９】保持部３は、図示しない多数の通気路を有
し上面にウエハ２を真空吸着可能なチャック８と、チャ
ック８を支持するチャック台９と、回転軸を構成する部
材１０とが一体化された、公知の構造を有している。ま
た、保持部３には、真空吸着等のための管路１１が設け
られている。ウエハ２は、保持部３上に真空吸着により
保持され、ウエハ２の上面が研磨面となっている。保持
部３は、アクチュエータとして電動モータを用いた図示
しない機構によって、図１中の矢印Ｍで示すように、回
転できるようになっている。

【００３０】研磨部材１の径は、ウエハ２の径より小さ
くされている。ウエハ２の研磨時に、研磨部材１の矢印
Ｌで示す方向の揺動によって、図１に示すように、研磨
体７の一部が一時的にウエハ２からその周囲へはみ出す
ようになっている。

【００３１】ガイド部材５は、その全体が、ウエハ２の
保持部３に対するローディング時及びアンローディング
時に、ウエハ搬送装置１２の把持部としての把持爪１３
と干渉しない位置に、相対的に退避するように、保持部
３に対して相対的に移動可能に構成されている。

【００３２】具体的に説明すると、本実施の形態では、
ガイド部材５は、ジルコニアやアルミナ等の耐摩耗性に
優れたセラミック材料でリング状に構成され、保持部３
と同軸に保持部３の外周に沿って配置されている。ガイ
ド部材５の上面が、研磨時に研磨体７のはみ出し部分を
支持するガイド面５ａとなっている。

【００３３】図１に示すように、保持部３と同軸に保持
部３の外周に沿って、筒状の支持部材１４が配置されて
いる。支持部材１４は、保持部３を回転自在に支持して
いる図示しない部材に対して固定されており、保持部３
が矢印Ｍ方向に回転しても一緒に回転することはない。
支持部材１４には、カバー部材３０が固定されている。
例えば、特開２０００−１２７０２８号公報に開示され
ているようなインデックステーブル構造を採用する場合
には、支持部材１４は、インデックステーブルに固定す
ればよい。インデックステーブルは、複数の保持部３を
それぞれ回動自在に支持するものである。インデックス
テーブルを用いれば、ある保持部３が研磨ステージに位
置している際に、他の保持部４がローディングステージ
やアンローディングステージ等に位置し、効率良く複数
のウエハ２を研磨することができる。もっとも、本発明
による研磨装置は、単一の保持部３のみを有していても
よい。

【００３４】支持部材１４には、ガイド部材５を上下動
させる機構として、図１及び図２に示すように、円周方
向に９０゜ずつ４箇所にそれぞれエアシリンダ１５が設
けられている。各エアシリンダ１５は、シリンダ本体１
６と、ピストン１７と、ピストンリング１８と、ピスト
ンロッド２９と、シリンダ本体１６内におけるピストン
１７により画成される上側の室に連通する通気路１９
と、シリンダ本体１６内の下側の室に連通する通気路２
０とを有している。ピストンロッド２９は、支持部材１
４に形成されたガイド孔を挿通して、支持部材の上面か
ら上方に突出している。ピストンロッド２９の上端が、
ガイド部材５の下面に固着されている。

【００３５】通気路１９を真空ポンプ（図示せず）に接
続するとともに通気路２０を大気に解放すると、図１及
び図４に示すように、ピストン１７が上方へ移動してシ
リンダ本体１６の上側の内壁に当接して停止し、ガイド
部材５のガイド面５ａが、保持部３上に保持されたウエ
ハ２の研磨面（上面）とほぼ面一となるように、各部の
寸法が設定されている。また、通気路１９を大気に解放
するとともに通気路２０を真空ポンプに接続すると、図
５及び図６に示すように、ピストン１７が下方へ移動し
てシリンダ本体１６の下側の内壁に当接して停止し、ガ
イド部材５がローディング時及びアンローディング時の
ウエハ搬送装置１２の把持爪１３と干渉しない位置に退
避するように、各部の寸法が設定されている。

【００３６】ウエハ搬送装置１２は、支持体２１と、支
持体２１の下面にそれぞれ移動機構２２を介して下方に
突設された６本の把持爪１３とを有している。６本の把
持爪１３は、水平面内の円周方向に６０゜ずつ６箇所に
配置されている。各把持爪１３には、ウエハ２の外周部
と係合する係合溝１３ａが形成されている。各把持爪１
３は、図３に示すように、各移動機構２２によって、径
方向の内側及び外側へ移動し、ウエハ２の外周部を把持
及び解放するようになっている。

【００３７】次に、本実施の形態による研磨装置の動作
について、説明する。

【００３８】ウエハ２の研磨時には、図１に示すよう
に、ウエハ２が保持部３の上面に真空吸着されている。
また、通気路１９が真空ポンプに接続されるとともに通
気路２０が大気に解放されて、ガイド部材５のガイド面
５ａがウエハ２の研磨面（上面）とほぼ面一となってい
る。ガイド部材５の内周は、ウエハ２の外周位置に対し
て極めて近接している。

【００３９】この状態において、研磨部材１は、回転し
ながら揺動して、保持部３上のウエハ２の上面に所定の
圧力で押し付けられる。保持部３を回転させてウエハ２
も回転させ、ウエハ２と研磨部材１との間で相対運動を
行わせる。この状態で、研磨剤が研磨剤供給部４からウ
エハ２上に供給され、研磨剤はウエハ２上で拡散し、研
磨部材１とウエハ２の相対運動に伴って研磨体７とウエ
ハ２との間に入り込み、ウエハ２の研磨面を研磨する。
すなわち、研磨部材１とウエハ２の相対運動による機械
的研磨と、研磨剤の化学的作用が相乗的に作用して良好
な研磨が行われる。

【００４０】このとき、図１に示すように、研磨部材１
が図１中のＬ方向へ揺動することにより、研磨体７の一
部が一時的にウエハ２からその周囲へはみ出す。しか
し、このはみ出し部分は、ウエハ２の研磨面とほぼ面一
でウエハ２の外周に近接したガイド部材５により支持さ
れるので、研磨体７がウエハ２からはみ出していない状
態と実質的に同等の状態が実現される。その結果、前述
した第１乃至第３の問題が解消され、研磨対象物の研磨
を均一に行うことができる。しかも、研磨体７には何ら
切欠きがないので、切欠きのエッジにより研磨体７の摩
耗速度が早まるようなことがない。

【００４１】ウエハ２の研磨が終了すると、図４→図５
→図６→図７の順で、ウエハ２が保持部３からアンロー
ディングされる。すなわち、まず、ウエハ搬送装置１２
の把持爪１３が開いた状態でウエハ２に接近される（図
４）。次に、通気路１９が大気に解放されるとともに通
気路２０が真空ポンプに接続されて、ガイド部材５が下
方へ退避し、把持爪１３がウエハ２の外周付近に挿入さ
れる（図５）。把持部１３がウエハ２の外周部を把持し
た後（図６）、ウエハ２の真空吸着が解除され、ウエハ
２がリフトされる（図７）。図７に示す例では、このリ
フトが完了すると、ガイド部材５が元の位置に復帰させ
られている。もっとも、続けて次のウエハ２が搬送され
てくる場合には、ガイド部材５を上昇させずに、そのま
ま退避位置で待機させてもよい。保持部３に対するウエ
ハ２のローディングは、逆に、図７→図６→図５→図４
の順で行えばよい。

【００４２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ウエハ２の研磨時には、ガイド部材５のガイド面５
をウエハ２の研磨面とほぼ面一に配置し、ガイド部材５
をウエハ２の外周に近傍に配置して両者の間隔を極力狭
めておくことができる一方、保持部３に対するウエハ２
のローディング時及びアンローディング時には、ガイド
部材５と把持部１３との干渉を回避することができる。
このため、本実施の形態によれば、ウエハ２の外周部を
把持する把持爪１３部を有するウエハ搬送装置１２を用
いて、保持部３に対するウエハ２のローディング及びア
ンローディングを行うことができるにもかかわらず、ウ
エハ２をより均一に研磨することができるとともに、研
磨体７の摩耗を低減することができる。

【００４３】なお、本実施の形態では、ガイド部材５
は、保持部３と別に固定されていて保持部３と一緒に回
転することはないが、支持部材１４を保持部３に固定
し、ガイド部材５が保持部３と一体的に回転するように
してもよい。また、本実施の形態では、ガイド部材５が
保持部３に対して上下動するように構成されていたが、
逆に保持部３をガイド部材５に対して上下動し得るよう
に構成してもよい。

【００４４】［第２の実施の形態］

【００４５】図８は、本発明の第２の実施の形態による
研磨装置の要部を模式的に示す概略平面図であり、図２
に対応するものである。図９は、１つの個別ガイド部材
３５、及び、この個別ガイド部材３５を径方向に移動さ
せる１つのエアシリンダ３８を示す、概略斜視図であ
る。図１０乃至図１３はそれぞれ、本実施の形態による
研磨装置の各状態を示す、図８中のＣ−Ｃ’線に沿った
概略断面図である。図１０乃至図１３は、図４乃至図７
にそれぞれ対応している。図８乃至図１３において、図
１乃至図７図中の要素と同一又は対応する要素には同一
符号を付し、その重複する説明は省略する。

【００４６】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なる所は、以下に説明する点である。前記第１の実施の
形態では、ガイド部材５が全体として一体に構成され上
下動するように構成されていたのに対し、本実施の形態
では、ガイド部材５は、ウエハ２の外周に沿って順次配
置され互いに分離した６個の個別ガイド部材３５で構成
され、各個別ガイド部材３５がウエハ２の研磨面にほぼ
沿った放射状の方向にそれぞれ移動するように構成され
ている。

【００４７】本実施の形態では、６個の個別ガイド部材
３５は、保持部３と同軸に保持部３の外周に沿って保持
部３の外周からわずかに間隔をあけて配置された断面Ｚ
字状の１つのリング状部材が、保持部３の中心軸を通る
面に沿って６０゜ずつに分離されたような、形状を有し
ている。各個別ガイド部材３５は、図８、図１０乃至図
１３に示すように、保持部３の周囲に配設された下側部
材３６及び上側部材３７により案内されて、保持部３の
回転軸を中心として径方向にそれぞれ移動し得るように
なっている。部材３６，３７は、保持部３を回転自在に
支持している図示しない部材に対して固定されている。
インデックステーブル構造を採用する場合には、部材３
６，３７は、インデックステーブルに固定すればよい。
各個別ガイド部材３５の内側立ち上がり部の上面が、研
磨時に研磨体７のはみ出し部分を支持するガイド面３５
ａとなっており、保持部３上に保持されたウエハ２の研
磨面（上面）とほぼ面一となるように配置されている。

【００４８】また、本実施の形態では、前記エアシリン
ダ１５と同じ構造を有するエアシリンダ３８が、個別ガ
イド部材３５と１対１に設けられている。各エアシリン
ダ３８は、横倒しにされて図８に示すように放射状に配
置され、そのシリンダ本体３９が部材３６，３７に固定
され、そのピストンロッド４０の先端が各個別ガイド部
材３５の外側立ち下がり部の外周面に固着されている。

【００４９】エアシリンダ３８の通気路４１を真空ポン
プ（図示せず）に接続するとともに通気路４２を大気に
解放すると、図８及び図１０に示すように、ピストンが
径方向内側へ移動してシリンダ本体３９の径方向内側の
内壁に当接して停止し、各個別ガイド部材３５の内周面
が、保持部３上に保持されたウエハ２の外周面の近傍に
位置するように、各部の寸法が設定されている。また、
通気路４１を大気に解放するとともに通気路４２を真空
ポンプに接続すると、図１１及び図１２に示すように、
ピストンが径方向外側へ移動してシリンダ本体３９の外
側の内壁に当接して停止し、各個別ガイド部材３５がロ
ーディング時及びアンローディング時のウエハ搬送装置
１２の把持爪１３と干渉しない位置に退避するように、
各部の寸法が設定されている。

【００５０】本実施の形態によれば、ウエハ２の研磨が
終了すると、図１０→図１１→図１２→図１３の順で、
ウエハ２が保持部３からアンローディングされる。保持
部３に対するウエハ２のローディングは、逆に、図１３
→図１２→図１１→図１０の順で行えばよい。

【００５１】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られる。

【００５２】なお、本実施の形態では、各個別ガイド部
材３５は、一般に、保持部３と別に固定されていて保持
部３と一緒に回転することはないが、特別な例として、
各部材３６，３７を保持部３に固定し、各個別ガイド部
材３５が保持部３と一体的に回転するようにしてもよ
い。

【００５３】［第３の実施の形態］

【００５４】図１４乃至図１６はそれぞれ、本発明の第
３の実施の形態による研磨装置の各状態を示す概略断面
図であり、図８中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図に対
応している。図１４乃至図１６において、図８乃至図１
３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付
し、その重複する説明は省略する。

【００５５】本実施の形態が前記第２の実施の形態と異
なる所は、以下に説明する点である。前記第２の実施の
形態では、各個別ガイド部材３５が径方向の２つの位置
で停止するように構成されていたのに対し、本実施の形
態では、各個別ガイド部材３５が径方向の３つの位置で
停止するように構成されている。具体的には、本実施の
形態では、各個別ガイド部材３５の下部に段部３５ｂが
形成され、各個別ガイド部材の段部３５ｂに係合し得る
ストッパーとしてのソレノイドプランジャ４５が各個別
ガイド部材３５に対応して追加されている。

【００５６】本実施の形態では、図１４に示すように、
各プランジャ４５のロッドが各個別ガイド部材３５側に
進出していない状態において、通気路４１を大気に解放
するとともに通気路４２を真空ポンプに接続すると、図
１１及び図１２の場合と同じく、ピストンが径方向外側
へ移動してシリンダ本体３９の外側の内壁に当接して停
止し、各個別ガイド部材３５がローディング時及びアン
ローディング時のウエハ搬送装置１２の把持爪１３と干
渉しない位置に退避するようになっている。

【００５７】図１４の状態において、ウエハ搬送装置１
２によりウエハ２を保持部３に対してローディングす
る。このとき、ウエハ搬送装置１２による搬送の位置決
め精度の限界や、搬送装置１２の把持爪１３を開いてウ
エハ２の外周部から解放した瞬間の反動や、保持部３上
の水滴等による滑りなどの原因で、図１４に示すよう
に、ウエハ２のセンタズレが生ずる場合がある。

【００５８】また、図１５に示すように、プランジャ４
５のロッドが各個別ガイド部材３５側に進出していない
状態において、エアシリンダ３８の通気路４１を真空ポ
ンプ（図示せず）に接続するとともに通気路４２を大気
に解放すると、ピストンが径方向内側へ移動してシリン
ダ本体３９の径方向内側の内壁に当接して停止し、各個
別ガイド部材３５の内周面が、保持部３上に保持された
ウエハ２の外周面の極めて近傍に位置するようになって
いる。本実施の形態では、前記第１の実施の形態の場合
に比べて若干寸法が変更されて、図１５の状態における
各個別ガイド部材３５の内周面の位置は、図１０及び図
１３の状態における個別ガイド部材３５の内周面の位置
より、更に径方向内側の位置となっている。

【００５９】保持部３によるウエハ２の真空吸着前に、
図１４の状態から図１５の状態に移行すると、図１５に
示すように、各個別ガイド部材３５の内周面がウエハ２
の外周面に接触してウエハ２がセンタリングされ、その
後に保持部３にウエハ２を真空吸着させれば、極めて高
い精度でウエハ２が位置決めされる。なお、図１５の状
態において、対向する２つの個別ガイド部材３５の内周
面が同時に両側からウエハ２の外周面に接触するわけで
はなく、一方の個別ガイド部材３５の内周面とウエハ２
の外周面との間には極めて微小であるが隙間があき、ウ
エハ２に無用な力が働かないようになっている。

【００６０】さらに、図１６に示すように、プランジャ
４５のロッドが各個別ガイド部材３５側に進出している
状態において、通気路４１を大気に解放するとともに通
気路４２を真空ポンプに接続すると、プランジャ４５の
ロッドが各個別ガイド部材３５の下部の段部３５ｂに係
合して停止し、図１５の状態における各個別ガイド部材
３５の内周面の位置は、図１０及び図１３の状態におけ
る個別ガイド部材３５の内周面の位置と同じ位置とな
る。このときの各個別ガイド部材３５の内周面の位置
は、ウエハ２の研磨時にウエハ２が自転するが個別ガイ
ド部材３５が一緒に回転しないことを考慮して、研磨時
には図１５に示すセンタリング時に比べて個別ガイド部
材３５とウエハ２の外周との間隔を広げるように、設定
されている。

【００６１】本実施の形態では、保持部３に対するウエ
ハ２のローディングは、図１４→図１５→図１６の順で
行い、図１６の状態でウエハ２の研磨を行えばよい。そ
して、保持部３からのウエハ２のアンローディングは、
図１６→図１４の順で行えばよい。

【００６２】本実施の形態によれば、前記第１及び第２
の実施の形態と同様の利点が得られる他、ウエハ２を保
持部３に対してセンタリングして精度良く位置決めする
ことができる。したがって、より良好な研磨を達成する
ことができる。

【００６３】なお、前記第２の実施の形態の場合であっ
ても、各部材３６，３７を保持部３に固定し、各個別ガ
イド部材３５が保持部３と一体的に回転するようにし、
図１０及び図１３に示す状態における各個別ガイド部材
３５の内周面の位置を図１５に示す位置と同じに設定し
ておけば、前記第３の実施の形態と同程度に高い精度で
ウエハ２を保持部３に対してセンタリングすることがで
きる。

【００６４】［第４の実施の形態］

【００６５】図１７は、本発明の第４の実施の形態によ
る研磨装置の要部を模式的に示す概略平面図であり、図
２に対応するものである。図１８は、図１７中のＤ−
Ｄ’線に沿った概略断面図である。図１９及び図２０は
それぞれ、本実施の形態による研磨装置の各状態を示
す、図１７中のＥ−Ｅ’線に沿った概略断面図である。
図２１は、１つの可動ガイド部材５６、及び、この可動
ガイド部材５６を上下動させる１つのエアシリンダ１５
を示す、概略斜視図である。図１９は図４及び図７に対
応し、図２０は図５及び図６に対応している。図１７乃
至図２１において、図１乃至図７図中の要素と同一又は
対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は
省略する。

【００６６】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なる所は、以下に説明する点である。前記第１の実施の
形態では、ガイド部材５が全体として一体に構成され上
下動するように構成されていたのに対し、本実施の形態
では、ガイド部材５は、１つの固定ガイド部材（第１の
個別ガイド部材）５５と、ウエハ搬送装置１２の把持爪
１３と同数の６個の可動ガイド部材（第２の個別ガイド
部材）５６とで、構成されている。

【００６７】固定ガイド部材５５は、基本的にリング状
に構成され、筒状の支持部材１４の上面に固定されて、
保持部３と同軸に保持部３の外周に沿って配置されてい
る。固定ガイド部材５５の内周面は、後述する切欠き部
を除いて、ウエハ２の外周位置に対して極めて近接して
いる。固定ガイド部材５５の上面が、研磨時に研磨体７
のはみ出し部分を支持するガイド面５５ａとなってお
り、保持部３上に保持されたウエハ２の研磨面（上面）
とほぼ面一とされている。

【００６８】固定ガイド部材５５は、保持部３に対する
ウエハ２のローディング時及びアンローディング時にウ
エハ搬送装置１２の６個の把持爪１３を回避するよう
に、６個の把持爪１３にそれぞれ対応する６箇所が切り
欠かれている。これらの６個の切欠き部には、６個の可
動ガイド部材５６がそれぞれ配置されている。各可動ガ
イド部材５６は、固定ガイド部材５５の各切欠き部にほ
ぼ適合する形状を有している。各可動ガイド部材５６の
上面が、研磨時に研磨体７のはみ出し部分を支持するガ
イド面５６ａとなっている。各可動ガイド部材５６の下
面が各エアシリンダ１５のピストンロッド２９の上端に
固着されている。

【００６９】エアシリンダ１５の通気路１９を真空ポン
プに接続するとともに通気路２０を大気に解放すると、
図１９に示すように、ピストンが上方へ移動してシリン
ダ本体１６の上側の内壁に当接して停止し、可動ガイド
部材５６のガイド面５６ａが、保持部３上に保持された
ウエハ２の研磨面及び固定ガイド部材５５のガイド面５
５ａとほぼ面一となるようになっている。また、通気路
１９を大気に解放するとともに通気路２０を真空ポンプ
に接続すると、図２０に示すように、ピストンが下方へ
移動してシリンダ本体１６の下側の内壁に当接して停止
し、可動ガイド部材５６がローディング時及びアンロー
ディング時のウエハ搬送装置１２の把持爪１３と干渉し
ない位置に退避するようになっている。

【００７０】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られる。なお、本実施の形態に
おいて可動ガイド部材５６を取り除くと、研磨時に、固
定ガイド部材５５の切欠き部のエッジにより研磨体７が
急激に摩耗してしまう。これに対し、本実施の形態で
は、可動ガイド部材５６によりそのような研磨体７の急
激な摩耗が抑制される。

【００７１】なお、本実施の形態では、固定ガイド部材
５５及び可動ガイド部材５６は、保持部３と別に固定さ
れていて保持部３と一緒に回転することはないが、支持
部材１４を保持部３に固定し、固定ガイド部材５５及び
可動ガイド部材５６が保持部３と一体的に回転するよう
にしてもよい。

【００７２】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００７３】例えば、前述した各実施の形態では、ガイ
ド部材５の全部又は一部を移動させる移動機構を構成す
るアクチュエータとしてエアシリンダが用いられていた
が、代わりに油圧シリンダや電動モータを用いた移動機
構を採用してもよい。また、前述した各実施の形態で
は、ガイド部材５は保持部３の全周に渡って設けられて
いたが、研磨体７が保持部３の周囲の一部にしかはみ出
さない場合には、その部分に対応する箇所にのみガイド
部材５を配置してもよい。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
研磨対象物の外周部を把持する把持部を有する搬送装置
を用いて、保持部に対する研磨対象物のローディング及
びアンローディングを行うことができるにもかかわら
ず、研磨対象物をより均一に研磨することができるとと
もに、研磨体の摩耗を低減することができる。

【００７５】また、本発明によれば、以上の効果に加え
て、保持部に対する研磨対象物の位置精度を向上させて
より良好な研磨を行うことができるという効果を得るこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による研磨装置の研
磨時の状態を模式的に示す概略断面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ’矢視図である。

【図３】ウエハ搬送装置の要部を示す概略底面図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施の形態による研磨装置の所
定の状態を示す概略断面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態による研磨装置の他
の状態を示す概略断面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態による研磨装置の更
に他の状態を示す概略断面図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態による研磨装置の更
に他の状態を示す概略断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態による研磨装置の要
部を模式的に示す概略平面図である。

【図９】個別ガイド部材とエアシリンダを示す概略斜視
図である。

【図１０】所定の状態を示す図８中のＣ−Ｃ’線に沿っ
た概略断面図である。

【図１１】他の所定の状態を示す図８中のＣ−Ｃ’線に
沿った概略断面図である。

【図１２】更に他の所定の状態を示す図８中のＣ−Ｃ’
線に沿った概略断面図である。

【図１３】更に他の所定の状態を示す図８中のＣ−Ｃ’
線に沿った概略断面図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態による研磨装置の
所定の状態を示す概略断面図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態による研磨装置の
他の所定の状態を示す概略断面図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態による研磨装置の
更に他の所定の状態を示す概略断面図である。

【図１７】本発明の第４の実施の形態による研磨装置の
要部を模式的に示す概略平面図である。

【図１８】図１７中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図で
ある。

【図１９】所定の状態を示す図１７中のＥ−Ｅ’線に沿
った概略断面図である。

【図２０】他の所定の状態を示す図１７中のＥ−Ｅ’線
に沿った概略断面図である。

【図２１】可動ガイド部材及びエアシリンダを示す概略
斜視図である。

【符号の説明】

１研磨部材２ウエハ３保持部４研磨剤供給部５ガイド部材５ａガイド面６研磨定盤７研磨体（研磨パッド）１２ウエハ搬送装置１３把持爪（把持部）１５エアシリンダ３５個別ガイド部材３５ａ，５５ａ，５６ａガイド面５５固定ガイド部材（第１の個別ガイド部材）５６可動ガイド部材（第２の個別ガイド部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨体と、研磨対象物を保持する保持部
とを備え、前記研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤
を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との
間に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記
研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研磨対象物の研磨時に前記研磨対象物からその周囲
へはみ出す前記研磨体のはみ出し部分を支持するガイド
部材を備え、前記ガイド部材の少なくとも一部が、前記研磨対象物の
前記保持部に対するローディング時及びアンローディン
グ時に、前記研磨対象物を搬送する搬送装置における前
記研磨対象物の外周部を把持する把持部と干渉しない位
置に、退避するように、前記保持部に対して相対的に移
動可能に構成されたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】前記ガイド部材は前記はみ出し部分を支
持するガイド面を有し、前記ガイド面が前記研磨対象物
の研磨面とほぼ面一となる第１の位置と、前記ガイド面
が前記研磨対象物の研磨面から立ち下がる第２の位置と
の間を、前記ガイド部材の全体が前記保持部に対して相
対的に移動し得るように構成され、研磨を前記第１の位
置で行うことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】前記ガイド部材は、前記研磨対象物の周
囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の個別ガイ
ド部材を含み、前記各個別ガイド部材が、前記研磨対象物の研磨面にほ
ぼ沿った方向であって放射状の内側方向の第１の位置
と、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって
放射状の外側方向の第２の位置との間を、それぞれ移動
し得るように構成され、研磨を前記第１の位置で行うこ
とを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項４】前記ガイド部材は、前記研磨対象物の周
囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の個別ガイ
ド部材を含み、前記各個別ガイド部材が、前記研磨対象物の研磨面にほ
ぼ沿った方向であって放射状の内側方向の第１の位置
と、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって
放射状の外側方向の第２の位置と、前記第１の位置より
更に前記放射状の内側方向の第３の位置との間を、それ
ぞれ移動し得るように構成され、研磨を前記第１の位置
で行うことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項５】前記ガイド部材は、１つ以上の第１の個
別ガイド部材と、複数の第２の個別ガイド部材とを含
み、前記第１の個別ガイド部材は、少なくとも前記保持部の
自転以外の動きに関しては、前記保持部に対して相対的
に移動せず、前記複数の第２の個別ガイド部材は、前記把持部と干渉
しない各位置にそれぞれ相対的に退避するように、前記
保持部に対して相対的に移動可能に構成されたことを特
徴とする請求項１記載の研磨装置。