JP2002261056A - ウェーハの研磨装置 - Google Patents
ウェーハの研磨装置Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 保持プレートに保持されたウェーハを移動さ
せて研磨を施す際、ウェーハ重心と回転中心との一致状
態を保持でき、保持プレートの外枠部材の凹部に対する
出入方向の移動がスムーズに行えるウェーハ研磨装置を
提供する。 【解決手段】 ウェーハＷを保持する保持プレート１０
の保持面１１が定盤の研磨面に対向するように保持プレ
ート１０を収容する凹部２６が形成された外枠部材２４
と、凹部２６内に収容する方向に保持プレート１０を付
勢して吊持する布帛状の補強材で補強された弾性シート
３８と、弾性シート３８と凹部２６の底面間に形成され
保持プレート１０を弾性シート３８の付勢力に抗して定
盤方向に押し出す圧縮空気を貯留する空間部５０と、保
持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周面２４
ａとの間に外周面１０ａと内周面２４ａとの両面に同時
に点接触するように配設された複数個の球体９とを具備
することを特徴とする。
せて研磨を施す際、ウェーハ重心と回転中心との一致状
態を保持でき、保持プレートの外枠部材の凹部に対する
出入方向の移動がスムーズに行えるウェーハ研磨装置を
提供する。 【解決手段】 ウェーハＷを保持する保持プレート１０
の保持面１１が定盤の研磨面に対向するように保持プレ
ート１０を収容する凹部２６が形成された外枠部材２４
と、凹部２６内に収容する方向に保持プレート１０を付
勢して吊持する布帛状の補強材で補強された弾性シート
３８と、弾性シート３８と凹部２６の底面間に形成され
保持プレート１０を弾性シート３８の付勢力に抗して定
盤方向に押し出す圧縮空気を貯留する空間部５０と、保
持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周面２４
ａとの間に外周面１０ａと内周面２４ａとの両面に同時
に点接触するように配設された複数個の球体９とを具備
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハの研磨装置
に関し、更に詳細には保持プレートに保持されたウェー
ハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧
し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェー
ハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に関す
る。
に関し、更に詳細には保持プレートに保持されたウェー
ハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧
し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェー
ハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置等に使用されるシリコンウェ
ーハを研磨する研磨装置としては、図９及び図１０に示
す研磨装置が使用される。図９はウェーハの研磨装置の
一例を説明するための部分断面概略図であり、図１０は
図１に示す研磨装置の部分拡大断面図である。図９及び
図１０に示す研磨装置では、定盤２０の上面に貼着され
た研磨布２１によって研磨面２２が形成されている。か
かる研磨面２２に対向して設けられたトップリングＴ
は、駆動モータ６４によってピニオンギア６６及び従動
ギア６８を介して回転する回転軸２８の先端部に設けら
れており、回転軸２８及びトップリングＴはシリンダ装
置５６によって上下方向に昇降可能に設けられている。
更に、回転軸２８内には、貫通孔３０が穿設されてお
り、この貫通孔３０には、真空発生源と連通される連結
ポート７４に連結された吸引管１８が挿通され、吸引管
１８と貫通孔３０との間隙は、圧縮空気発生源と連通さ
れる連結ポート７６に連結された高圧流体である圧縮空
気の連通路３２となっている。
ーハを研磨する研磨装置としては、図９及び図１０に示
す研磨装置が使用される。図９はウェーハの研磨装置の
一例を説明するための部分断面概略図であり、図１０は
図１に示す研磨装置の部分拡大断面図である。図９及び
図１０に示す研磨装置では、定盤２０の上面に貼着され
た研磨布２１によって研磨面２２が形成されている。か
かる研磨面２２に対向して設けられたトップリングＴ
は、駆動モータ６４によってピニオンギア６６及び従動
ギア６８を介して回転する回転軸２８の先端部に設けら
れており、回転軸２８及びトップリングＴはシリンダ装
置５６によって上下方向に昇降可能に設けられている。
更に、回転軸２８内には、貫通孔３０が穿設されてお
り、この貫通孔３０には、真空発生源と連通される連結
ポート７４に連結された吸引管１８が挿通され、吸引管
１８と貫通孔３０との間隙は、圧縮空気発生源と連通さ
れる連結ポート７６に連結された高圧流体である圧縮空
気の連通路３２となっている。
【０００３】かかる回転軸２８の先端部に設けられたト
ップリングＴは、回転軸２８に固着されたヘッド部材２
４と、このヘッド部材２４に形成された凹部２６内に、
一面側が定盤２０の研磨面に対向するように収容された
保持プレート１０とから成る。この保持プレート１０の
下面１１は、シリコンウェーハＷ（以下、単にウェーハ
Ｗと称する）に当接し、そのウェーハＷを吸着して保持
する保持面でもある。かかる保持プレート１０には、そ
の下面１１（以下、保持面１１と称することがある）に
開口する複数の連通孔１２が設けられており、連通孔１
２の相互は、図１０に示す様に、保持プレート１０内部
の連通孔１２の上端で水平方向に設けられた連通空間１
４によって連通されている。この連通空間１４は、連結
部材１６を介して吸引管１８に連通されており、真空発
生源を駆動することによって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。
ップリングＴは、回転軸２８に固着されたヘッド部材２
４と、このヘッド部材２４に形成された凹部２６内に、
一面側が定盤２０の研磨面に対向するように収容された
保持プレート１０とから成る。この保持プレート１０の
下面１１は、シリコンウェーハＷ（以下、単にウェーハ
Ｗと称する）に当接し、そのウェーハＷを吸着して保持
する保持面でもある。かかる保持プレート１０には、そ
の下面１１（以下、保持面１１と称することがある）に
開口する複数の連通孔１２が設けられており、連通孔１
２の相互は、図１０に示す様に、保持プレート１０内部
の連通孔１２の上端で水平方向に設けられた連通空間１
４によって連通されている。この連通空間１４は、連結
部材１６を介して吸引管１８に連通されており、真空発
生源を駆動することによって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。
【０００４】この保持プレート１０は、硬質のゴム板材
をドーナツ状に成形した弾性シート３８によって、保持
プレート１０の保持面１１が定盤２０の研磨面に対向す
るようにヘッド部材２４の凹部２６内に吊持されて収容
されている。この際、保持プレート１０の凹部２６から
の突出高さはｈである。この様に、凹部２６内に収容さ
れた保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間には、ゴム等により成形されたＯ―リン
グ状の弾性部材３４が、保持プレートの外周面１０ａと
凹部２６の内周面２４ａとの双方に当接するように配設
されている。このため、保持プレート１０の水平方向の
移動を微小範囲内で許容し、ウェーハＷが研磨される際
に発生する水平方向の作用力を好適に吸収することがで
きる。更に、この間隙には、保持プレート１０に損傷を
与えないようにアセタール樹脂等の樹脂材料によって形
成されたリング状の規制部材３６が、凹部２６に内嵌し
て挿入されている。この規制部材３６によって、保持プ
レート１０が凹部２６内で所定の範囲内よりも水平方向
に移動しないように、保持プレート１０の移動を規制す
る。かかる弾性部材３４及び規制部材３６によって、保
持プレート１０は、水平方向の移動が規制されつつ上下
方向の移動を行うことができる。
をドーナツ状に成形した弾性シート３８によって、保持
プレート１０の保持面１１が定盤２０の研磨面に対向す
るようにヘッド部材２４の凹部２６内に吊持されて収容
されている。この際、保持プレート１０の凹部２６から
の突出高さはｈである。この様に、凹部２６内に収容さ
れた保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間には、ゴム等により成形されたＯ―リン
グ状の弾性部材３４が、保持プレートの外周面１０ａと
凹部２６の内周面２４ａとの双方に当接するように配設
されている。このため、保持プレート１０の水平方向の
移動を微小範囲内で許容し、ウェーハＷが研磨される際
に発生する水平方向の作用力を好適に吸収することがで
きる。更に、この間隙には、保持プレート１０に損傷を
与えないようにアセタール樹脂等の樹脂材料によって形
成されたリング状の規制部材３６が、凹部２６に内嵌し
て挿入されている。この規制部材３６によって、保持プ
レート１０が凹部２６内で所定の範囲内よりも水平方向
に移動しないように、保持プレート１０の移動を規制す
る。かかる弾性部材３４及び規制部材３６によって、保
持プレート１０は、水平方向の移動が規制されつつ上下
方向の移動を行うことができる。
【０００５】保持プレート１０を凹部２６内に吊持する
弾性シート３８は、その外周縁近傍が凹部２６の底面の
内周縁全周に亘って設けられた段部２４ｂの上面に当接
され、ネジ４２に固定された固定プレート４０によって
挟まれて気密に固定されていると共に、弾性シート３８
の内縁全周も、同様にして保持プレート１０の上面に気
密に固定されている。このため、弾性シート３８と凹部
２６の底面との間には、空間部５０が形成され、この空
間部５０には、圧縮空気の連通路３２が接続されてい
る。従って、圧縮空気発生源を駆動して連通路３２に圧
縮空気を供給すると、空間部５０の圧力が、保持プレー
ト１０を凹部２６内に収容する方向に付勢する弾性シー
ト３８の付勢力よりも高くなると、図１１に示す様に、
保持プレート１０の凹部２６からの突出高さをｈ（図１
０）からｈ′（図１１）と高くできる。
弾性シート３８は、その外周縁近傍が凹部２６の底面の
内周縁全周に亘って設けられた段部２４ｂの上面に当接
され、ネジ４２に固定された固定プレート４０によって
挟まれて気密に固定されていると共に、弾性シート３８
の内縁全周も、同様にして保持プレート１０の上面に気
密に固定されている。このため、弾性シート３８と凹部
２６の底面との間には、空間部５０が形成され、この空
間部５０には、圧縮空気の連通路３２が接続されてい
る。従って、圧縮空気発生源を駆動して連通路３２に圧
縮空気を供給すると、空間部５０の圧力が、保持プレー
ト１０を凹部２６内に収容する方向に付勢する弾性シー
ト３８の付勢力よりも高くなると、図１１に示す様に、
保持プレート１０の凹部２６からの突出高さをｈ（図１
０）からｈ′（図１１）と高くできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図９及び図１０に示す
研磨装置を用いてウェーハＷに研磨を施す際には、ウェ
ーハＷの被研磨面が定盤２０の研磨面２２に対向するよ
うに、ウェーハＷを保持プレート１０の保持面１１に真
空吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的に回転
させてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その際に、
定盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面が所定
の押圧力で当接するように、シリンダ装置５６による押
圧力及び空間部５０の圧力を調整する。ところで、ヘッ
ド部材２４の凹部２６からの保持プレート１０の押出量
を制御し易くすべく、弾性シート３８を形成する硬質の
ゴム板材を軟質のゴム板材に変更したところ、空間部５
０の圧力が僅かに上昇しても、弾性シート３８の伸長が
過大となった。このため、弾性シート３８に力が加えら
れた際に、その伸長の程度を適正範囲に規制すべく、図
１２（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１によって補
強を施した。しかしながら、布帛状の補強材４１は、図
１２（ｂ）に示す様に、その経糸４１ａ又は緯糸４１ｂ
に対して平行な方向から加えられる力Ｆ1に対する変形
量は少ないが、経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対して斜め
方向から加えられる力Ｆ2に対する変形量が大きくな
る。かかる布帛状の補強材４１によって補強された弾性
シート３８の伸長の程度も、力が加えられる方向によっ
て異なる。この様に、力が加えられる方向によって伸長
の程度が異なる弾性シート３８によって吊持された保持
プレート１０も、回転中に加えられる力の方向によって
移動方向に相違が発生する。このため、かかる保持プレ
ート１０に吸着され且つ所定の荷重が加えられたウェー
ハＷを回転させて研磨を施す際に、研磨中にウェーハＷ
の重心と回転中心とが一致しなくなり、研磨後のウェー
ハＷの端面がテーパ面に形成され易くなることが判明し
た。
研磨装置を用いてウェーハＷに研磨を施す際には、ウェ
ーハＷの被研磨面が定盤２０の研磨面２２に対向するよ
うに、ウェーハＷを保持プレート１０の保持面１１に真
空吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的に回転
させてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その際に、
定盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面が所定
の押圧力で当接するように、シリンダ装置５６による押
圧力及び空間部５０の圧力を調整する。ところで、ヘッ
ド部材２４の凹部２６からの保持プレート１０の押出量
を制御し易くすべく、弾性シート３８を形成する硬質の
ゴム板材を軟質のゴム板材に変更したところ、空間部５
０の圧力が僅かに上昇しても、弾性シート３８の伸長が
過大となった。このため、弾性シート３８に力が加えら
れた際に、その伸長の程度を適正範囲に規制すべく、図
１２（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１によって補
強を施した。しかしながら、布帛状の補強材４１は、図
１２（ｂ）に示す様に、その経糸４１ａ又は緯糸４１ｂ
に対して平行な方向から加えられる力Ｆ1に対する変形
量は少ないが、経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対して斜め
方向から加えられる力Ｆ2に対する変形量が大きくな
る。かかる布帛状の補強材４１によって補強された弾性
シート３８の伸長の程度も、力が加えられる方向によっ
て異なる。この様に、力が加えられる方向によって伸長
の程度が異なる弾性シート３８によって吊持された保持
プレート１０も、回転中に加えられる力の方向によって
移動方向に相違が発生する。このため、かかる保持プレ
ート１０に吸着され且つ所定の荷重が加えられたウェー
ハＷを回転させて研磨を施す際に、研磨中にウェーハＷ
の重心と回転中心とが一致しなくなり、研磨後のウェー
ハＷの端面がテーパ面に形成され易くなることが判明し
た。
【０００７】一方、布帛状の補強材４１の繊維密度を高
密度とする程、弾性シート３８の伸長程度の方向性を小
さくできるものの、布帛状の補強材４１を用いる限り弾
性シート３８の伸長程度の方向性は依然として残る。ま
た、布帛状の補強材４１の繊維密度を高密度とする程、
弾性シート３８を形成するゴム材と布帛状の補強材４１
とが剥離し易くなるおそれがある。また、図９及び図１
０に示すトップリングＴでは、保持プレート１０の水平
方向の移動を規制すべく、保持プレート１０の外周面と
ヘッド部材の凹部２６の内周面との間に形成された間隙
に、ゴム等により成形されたＯ―リング状の弾性部材３
４と、アセタール樹脂等の樹脂材料によって形成された
リング状の規制部材３６とが配設されている。しかし、
弾性部材３４及び規制部材３６は、いずれも保持プレー
ト１０の凹部２６の径方向への移動を許容しているもの
である。このため、図９及び図１０に示す研磨装置で
は、ウェーハＷの研磨中にウェーハＷの重心と回転中心
とが不一致状態となり易い。ウェーハＷの重心と回転中
心とが不一致状態で研磨が施されると、研磨後のウェー
ハＷの端面がテーパ面となり易い。更に、弾性部材３４
及び規制部材３６は、保持プレート１０の外周面とヘッ
ド部材の凹部２６の内周面との全周に亘って線状又は面
状に接触しているため、両者の摩擦によって保持プレー
ト１０の凹部２６に対する出入方向の移動をスムーズに
行うことができない。そこで、本発明の課題は、ヘッド
部材の凹部内に収容する方向に保持プレート等を付勢し
て吊持する弾性シートとして、外部からの力で容易に伸
長し得る程度に布帛状の補強材で補強された弾性シート
を使用し、保持プレートに保持されて所定の荷重が加え
られたウェーハに研磨を施す際に、ウェーハの重心と回
転中心との一致状態を保持して研磨を施すことができ、
保持プレート等のヘッド部材の凹部に対する出入方向の
移動をスムーズに行うことのできるウェーハの研磨装置
を提供することにある。
密度とする程、弾性シート３８の伸長程度の方向性を小
さくできるものの、布帛状の補強材４１を用いる限り弾
性シート３８の伸長程度の方向性は依然として残る。ま
た、布帛状の補強材４１の繊維密度を高密度とする程、
弾性シート３８を形成するゴム材と布帛状の補強材４１
とが剥離し易くなるおそれがある。また、図９及び図１
０に示すトップリングＴでは、保持プレート１０の水平
方向の移動を規制すべく、保持プレート１０の外周面と
ヘッド部材の凹部２６の内周面との間に形成された間隙
に、ゴム等により成形されたＯ―リング状の弾性部材３
４と、アセタール樹脂等の樹脂材料によって形成された
リング状の規制部材３６とが配設されている。しかし、
弾性部材３４及び規制部材３６は、いずれも保持プレー
ト１０の凹部２６の径方向への移動を許容しているもの
である。このため、図９及び図１０に示す研磨装置で
は、ウェーハＷの研磨中にウェーハＷの重心と回転中心
とが不一致状態となり易い。ウェーハＷの重心と回転中
心とが不一致状態で研磨が施されると、研磨後のウェー
ハＷの端面がテーパ面となり易い。更に、弾性部材３４
及び規制部材３６は、保持プレート１０の外周面とヘッ
ド部材の凹部２６の内周面との全周に亘って線状又は面
状に接触しているため、両者の摩擦によって保持プレー
ト１０の凹部２６に対する出入方向の移動をスムーズに
行うことができない。そこで、本発明の課題は、ヘッド
部材の凹部内に収容する方向に保持プレート等を付勢し
て吊持する弾性シートとして、外部からの力で容易に伸
長し得る程度に布帛状の補強材で補強された弾性シート
を使用し、保持プレートに保持されて所定の荷重が加え
られたウェーハに研磨を施す際に、ウェーハの重心と回
転中心との一致状態を保持して研磨を施すことができ、
保持プレート等のヘッド部材の凹部に対する出入方向の
移動をスムーズに行うことのできるウェーハの研磨装置
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートによって付勢されて吊持され
た保持プレートの外周面と凹部の内周面との間に形成さ
れた間隙に、両周面に点接触する球体を配設することに
よって、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えら
れたウェーハを移動させて研磨を施す際に、ウェーハの
重心と回転中心との一致状態を保持でき、且つ保持プレ
ートのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスム
ーズに行うことができることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、保持プレートに保持されたウ
ェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押
圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェ
ーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置におい
て、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向
するように、前記保持プレートが収容される凹部が形成
されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に収容す
る方向に前記保持プレートを付勢して吊持する、布帛状
の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シートと
凹部の底面との間に形成され、前記保持プレートを弾性
シートの付勢力に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が
貯留される空間部と、前記保持プレートの外周面とヘッ
ド部材の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周面と
の両面に同時に点接触するように配設された複数個の球
体とを具備することを特徴とするウェーハの研磨装置に
ある。
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートによって付勢されて吊持され
た保持プレートの外周面と凹部の内周面との間に形成さ
れた間隙に、両周面に点接触する球体を配設することに
よって、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えら
れたウェーハを移動させて研磨を施す際に、ウェーハの
重心と回転中心との一致状態を保持でき、且つ保持プレ
ートのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスム
ーズに行うことができることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、保持プレートに保持されたウ
ェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押
圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェ
ーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置におい
て、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向
するように、前記保持プレートが収容される凹部が形成
されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に収容す
る方向に前記保持プレートを付勢して吊持する、布帛状
の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シートと
凹部の底面との間に形成され、前記保持プレートを弾性
シートの付勢力に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が
貯留される空間部と、前記保持プレートの外周面とヘッ
ド部材の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周面と
の両面に同時に点接触するように配設された複数個の球
体とを具備することを特徴とするウェーハの研磨装置に
ある。
【０００９】また、本発明は、保持プレートに保持され
たウェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力
で押圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させて
ウェーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に
おいて、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に
対向するように前記保持プレートが収容されると共に、
前記定盤の研磨面を押圧して平坦化するドレスリング
が、前記保持プレートを取り囲むように収容される凹部
が形成されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に
保持プレートとドレスリングとを収容する方向に、前記
保持プレート及びドレスリングを付勢して吊下する、布
帛状の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シー
トとヘッド部材の凹部の底面との間に形成され、前記保
持プレートを弾性シートの付勢力に抗して定盤方向に押
し出す圧力流体が貯留される空間部と、 前記保持プレ
ートの外周面とドレスリングの内周面との間及び前記ド
レスリングの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との間
の各々に、前記外周面と内周面との両面に同時に点接触
するように配設された複数個の球体とを具備することを
特徴とするウェーハの研磨装置でもある。
たウェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力
で押圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させて
ウェーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に
おいて、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に
対向するように前記保持プレートが収容されると共に、
前記定盤の研磨面を押圧して平坦化するドレスリング
が、前記保持プレートを取り囲むように収容される凹部
が形成されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に
保持プレートとドレスリングとを収容する方向に、前記
保持プレート及びドレスリングを付勢して吊下する、布
帛状の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シー
トとヘッド部材の凹部の底面との間に形成され、前記保
持プレートを弾性シートの付勢力に抗して定盤方向に押
し出す圧力流体が貯留される空間部と、 前記保持プレ
ートの外周面とドレスリングの内周面との間及び前記ド
レスリングの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との間
の各々に、前記外周面と内周面との両面に同時に点接触
するように配設された複数個の球体とを具備することを
特徴とするウェーハの研磨装置でもある。
【００１０】かかる本発明において、複数個の球体を、
保持プレートの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との
間に、互いに隣接する球体と接触するように配設するこ
とによって、保持プレートの径方向の移動を確実に阻止
でき、保持プレートのヘッド部材の凹部に対する出入方
向の移動を更にスムーズとすることができる。更に、複
数個の球体を、弾性シートよりも定盤の研磨面側に配設
することによって、保持プレートとヘッド部材の凹部と
のガタを可及的に少なくでき、保持プレートのヘッド部
材の凹部に対する出入方向の移動を更に一層スムーズと
することができる。また、複数個の球体を、弾性シート
よりもヘッド部材の凹部の底面側に配設することによっ
て、定盤の研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚され
ることを防止できる。
保持プレートの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との
間に、互いに隣接する球体と接触するように配設するこ
とによって、保持プレートの径方向の移動を確実に阻止
でき、保持プレートのヘッド部材の凹部に対する出入方
向の移動を更にスムーズとすることができる。更に、複
数個の球体を、弾性シートよりも定盤の研磨面側に配設
することによって、保持プレートとヘッド部材の凹部と
のガタを可及的に少なくでき、保持プレートのヘッド部
材の凹部に対する出入方向の移動を更に一層スムーズと
することができる。また、複数個の球体を、弾性シート
よりもヘッド部材の凹部の底面側に配設することによっ
て、定盤の研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚され
ることを防止できる。
【００１１】本発明に係るウェーハの研磨装置によれ
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレー
ト、又は保持プレートとドレスリングとを付勢して吊持
する弾性シートとして、布帛状の補強材で補強された弾
性シートを用いるため、所定の力によって伸長される伸
長量を適正範囲内とすることができる。しかも、かかる
弾性シートによってヘッド部材の凹部内に収容された保
持プレートの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との
間、又は保持プレートの外周面とドレスリングの内周面
との間及びドレスリングの外周面とヘッド部材の凹部の
内周面との間に配設された、各部材の外周面と内周面と
の両面に同時に点接触する複数個の球体により、弾性シ
ートの伸長の方向性に起因して発生する保持プレート等
の移動、例えばヘッド部材の凹部の径方向への移動を防
止できる。その結果、ウェーハの研磨の際に、ウェーハ
の重心と回転中心との一致状態を保持できる。更に、間
隙を形成する各部材の外周面と内周面との接触を点接触
とする球体によって、保持プレートやドレスリングのヘ
ッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスムーズに行
うことができる。
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレー
ト、又は保持プレートとドレスリングとを付勢して吊持
する弾性シートとして、布帛状の補強材で補強された弾
性シートを用いるため、所定の力によって伸長される伸
長量を適正範囲内とすることができる。しかも、かかる
弾性シートによってヘッド部材の凹部内に収容された保
持プレートの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との
間、又は保持プレートの外周面とドレスリングの内周面
との間及びドレスリングの外周面とヘッド部材の凹部の
内周面との間に配設された、各部材の外周面と内周面と
の両面に同時に点接触する複数個の球体により、弾性シ
ートの伸長の方向性に起因して発生する保持プレート等
の移動、例えばヘッド部材の凹部の径方向への移動を防
止できる。その結果、ウェーハの研磨の際に、ウェーハ
の重心と回転中心との一致状態を保持できる。更に、間
隙を形成する各部材の外周面と内周面との接触を点接触
とする球体によって、保持プレートやドレスリングのヘ
ッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスムーズに行
うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に係るウェーハの研磨装置
に用いるトップリングを図１に示す。図１に示すトップ
リングＴは、図９に示す研磨装置に用いられるものであ
り、図１０に示すトップリングＴと同一部材については
同一番号を付して詳細な説明を省略する。図１に示すト
ップリングＴでは、ヘッド部材２４の凹部２６内に収容
する方向に保持プレート１０を付勢して吊持する弾性シ
ート３８として、図１２（ａ）に示す様に、布帛状の補
強材４１で補強された弾性シート３８を用いている。か
かる布帛状の補強材４１は、図１２（ｂ）に示す様に、
力の加えられる方向によって伸長する程度が異なる伸長
の方向性を有する。このため、布帛状の補強材４１で補
強された弾性シート３８は、所定の力が加えられると適
正範囲内で容易に伸長するものの、力の加えられる方向
によって伸長する程度が異なる伸長の方向性を有する。
この様に、伸長の方向性を有する弾性シート３８によっ
てヘッド部材２４の凹部２６内に吊持された保持プレー
ト１０に、弾性シート３８が伸長し易い方向、例えば凹
部２６の径方向から力が加えられたとき、図９及び図１
０に示すトップリングＴの保持プレート１０は、弾性シ
ート３８が伸長した凹部２６の径方向に移動する。
に用いるトップリングを図１に示す。図１に示すトップ
リングＴは、図９に示す研磨装置に用いられるものであ
り、図１０に示すトップリングＴと同一部材については
同一番号を付して詳細な説明を省略する。図１に示すト
ップリングＴでは、ヘッド部材２４の凹部２６内に収容
する方向に保持プレート１０を付勢して吊持する弾性シ
ート３８として、図１２（ａ）に示す様に、布帛状の補
強材４１で補強された弾性シート３８を用いている。か
かる布帛状の補強材４１は、図１２（ｂ）に示す様に、
力の加えられる方向によって伸長する程度が異なる伸長
の方向性を有する。このため、布帛状の補強材４１で補
強された弾性シート３８は、所定の力が加えられると適
正範囲内で容易に伸長するものの、力の加えられる方向
によって伸長する程度が異なる伸長の方向性を有する。
この様に、伸長の方向性を有する弾性シート３８によっ
てヘッド部材２４の凹部２６内に吊持された保持プレー
ト１０に、弾性シート３８が伸長し易い方向、例えば凹
部２６の径方向から力が加えられたとき、図９及び図１
０に示すトップリングＴの保持プレート１０は、弾性シ
ート３８が伸長した凹部２６の径方向に移動する。
【００１３】この点、図１に示すトップリングＴでは、
保持プレート１０の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹
部２６の内周面２４ａとの間に、外周面１０ａと内周面
２４ａとの両面に同時に点接触するように、鋼材によっ
て形成された複数個の球体９，９・・が配設されてい
る。更に、球体９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面
２４ａに沿って、互いに隣接する球体９が接触する状態
で配設されている。この様に、保持プレート１０は、ヘ
ッド部材２４の凹部２６の内周面２４ａとの間に配設さ
れた球体９，９・・によって、凹部２６の径方向の位置
決めが為されている。このため、保持プレート１０に凹
部２６の径方向から力が加えられても、保持プレート１
０の凹部２６の径方向への移動は球体９，９・・によっ
て阻止される。一方、球体９，９・・と保持プレート１
０の外周面１０ａとは点接触であるため、保持プレート
１０は凹部２６に対する出入方向には容易に移動でき
る。このため、空間部５０の圧力を調整することによっ
てヘッド部材２４から突出する保持プレート１０の突出
高さを容易に調整できる。また、ウェーハＷの研磨中に
発生する定盤２０の上下方向の微小なうねり（ローリン
グ）に対しても、保持プレート１０は容易に対応でき
る。更に、球体９，９・・が配設されている位置は、弾
性シート３８よりも保持プレート１０の保持面１１側で
あるため、保持プレート１０が凹部２６に対して出入方
向に移動する際に、保持プレートは更にスムーズに移動
できる。但し、図１に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも保持プレート１０の
保持面１１側に配設されているため、定盤２０の研磨面
２２に滴下される研磨液等の影響を受けるおそれがあ
る。この場合、球体９をステンレスやチタン等の腐蝕さ
れ難い金属で形成してもよく、アクリル等の硬く且つ耐
薬品性を有する樹脂によって形成してもよい。
保持プレート１０の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹
部２６の内周面２４ａとの間に、外周面１０ａと内周面
２４ａとの両面に同時に点接触するように、鋼材によっ
て形成された複数個の球体９，９・・が配設されてい
る。更に、球体９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面
２４ａに沿って、互いに隣接する球体９が接触する状態
で配設されている。この様に、保持プレート１０は、ヘ
ッド部材２４の凹部２６の内周面２４ａとの間に配設さ
れた球体９，９・・によって、凹部２６の径方向の位置
決めが為されている。このため、保持プレート１０に凹
部２６の径方向から力が加えられても、保持プレート１
０の凹部２６の径方向への移動は球体９，９・・によっ
て阻止される。一方、球体９，９・・と保持プレート１
０の外周面１０ａとは点接触であるため、保持プレート
１０は凹部２６に対する出入方向には容易に移動でき
る。このため、空間部５０の圧力を調整することによっ
てヘッド部材２４から突出する保持プレート１０の突出
高さを容易に調整できる。また、ウェーハＷの研磨中に
発生する定盤２０の上下方向の微小なうねり（ローリン
グ）に対しても、保持プレート１０は容易に対応でき
る。更に、球体９，９・・が配設されている位置は、弾
性シート３８よりも保持プレート１０の保持面１１側で
あるため、保持プレート１０が凹部２６に対して出入方
向に移動する際に、保持プレートは更にスムーズに移動
できる。但し、図１に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも保持プレート１０の
保持面１１側に配設されているため、定盤２０の研磨面
２２に滴下される研磨液等の影響を受けるおそれがあ
る。この場合、球体９をステンレスやチタン等の腐蝕さ
れ難い金属で形成してもよく、アクリル等の硬く且つ耐
薬品性を有する樹脂によって形成してもよい。
【００１４】図１に示すトップリングＴでは、球体９，
９・・を弾性シート３８よりも保持プレート１０の保持
面１１側に配設しているが、図２に示す様に、球体９，
９・・を弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に配設
してもよい。この球体９，９・・も、保持プレート１０
の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹部２６の内周面２
４ａとの間に、外周面１０ａと内周面２４ａとの両面に
同時に点接触するように配設されている。更に、球体
９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面２４ａに沿っ
て、互いに隣接する球体９が接触する状態で配設されて
いる。この様に、球体９，９・・を弾性シート３８より
も凹部２６の底面側に配設することによって、定盤２０
の研磨面２２に滴下される研磨液等の影響を回避でき
る。この場合、弾性シート３８を凹部２６の開口端近傍
とすることによって、保持プレート１０の移動をスムー
ズに行うことができる。
９・・を弾性シート３８よりも保持プレート１０の保持
面１１側に配設しているが、図２に示す様に、球体９，
９・・を弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に配設
してもよい。この球体９，９・・も、保持プレート１０
の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹部２６の内周面２
４ａとの間に、外周面１０ａと内周面２４ａとの両面に
同時に点接触するように配設されている。更に、球体
９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面２４ａに沿っ
て、互いに隣接する球体９が接触する状態で配設されて
いる。この様に、球体９，９・・を弾性シート３８より
も凹部２６の底面側に配設することによって、定盤２０
の研磨面２２に滴下される研磨液等の影響を回避でき
る。この場合、弾性シート３８を凹部２６の開口端近傍
とすることによって、保持プレート１０の移動をスムー
ズに行うことができる。
【００１５】図２に示すトップリングＴにおいても、図
９及び図１０に示すトップリングＴと同一部材について
は、同一番号を付して詳細な説明を省略した。但し、真
空発生源と連通される連結ポート７４に連結された吸引
管１８は、ヘッド部材２４内に形成された管路２３に接
続され、管路２３は保持プレート１０と凹部２６の底面
との間に形成された空間部５０内に設けられたフレキシ
ブル配管２５を介して、保持プレート１０内に形成され
た連通空間１４に接続されて真空吸引手段を構成する。
かかる真空吸引手段によって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。また、圧縮空気
発生源と連通される高圧源連結ポート７６に連結された
高圧流体である圧縮空気の連通路３２は、吸引管１８と
別配管に形成されて回転軸２８内に挿通され、ヘッド部
材２４の凹部２６の底面に開口されて空間部５０内に圧
縮空気の供給手段を構成する。この連通路３２は、空間
部５０に貯留された圧縮空気を外部に排出する排出路で
もある。かかる圧縮空気の供給手段によって、空間部５
０内の圧力を調整することにより、保持プレート１０を
ヘッド部材２４の凹部２６に対して出入方向に移動する
ことができる。図２に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に
配設されているため、空間部５０に供給される圧縮空気
中の水分の影響を受けるおそれがある。この場合、球体
９をステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で形成し
てもよく、アクリル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂
によって形成してもよい。
９及び図１０に示すトップリングＴと同一部材について
は、同一番号を付して詳細な説明を省略した。但し、真
空発生源と連通される連結ポート７４に連結された吸引
管１８は、ヘッド部材２４内に形成された管路２３に接
続され、管路２３は保持プレート１０と凹部２６の底面
との間に形成された空間部５０内に設けられたフレキシ
ブル配管２５を介して、保持プレート１０内に形成され
た連通空間１４に接続されて真空吸引手段を構成する。
かかる真空吸引手段によって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。また、圧縮空気
発生源と連通される高圧源連結ポート７６に連結された
高圧流体である圧縮空気の連通路３２は、吸引管１８と
別配管に形成されて回転軸２８内に挿通され、ヘッド部
材２４の凹部２６の底面に開口されて空間部５０内に圧
縮空気の供給手段を構成する。この連通路３２は、空間
部５０に貯留された圧縮空気を外部に排出する排出路で
もある。かかる圧縮空気の供給手段によって、空間部５
０内の圧力を調整することにより、保持プレート１０を
ヘッド部材２４の凹部２６に対して出入方向に移動する
ことができる。図２に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に
配設されているため、空間部５０に供給される圧縮空気
中の水分の影響を受けるおそれがある。この場合、球体
９をステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で形成し
てもよく、アクリル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂
によって形成してもよい。
【００１６】図１又は図２に示すトップリングＴが装着
された図９に示す研磨装置では、ウェーハＷの被研磨面
が定盤２０の研磨面２２に対向するように、真空吸着手
段を駆動してウェーハＷを保持プレート１０の保持面１
１に真空吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的
に回転させてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その
際に、定盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面
が所定の押圧力で当接するように、シリンダ装置５６に
よる押圧力又は空間部５０の圧力を調整する。かかる研
磨装置による研磨の際に、トップリングＴの保持プレー
ト１０には、ヘッド部材２４の凹部２６の径方向から力
が加えられるが、球体９，９・・によって保持プレート
１０の凹部２６の径方向への移動を阻止でき、ウェーハ
Ｗの重心と回転中心との一致状態を保持して研磨でき
る。その結果、ウェーハＷに均一研磨を施すことができ
る。
された図９に示す研磨装置では、ウェーハＷの被研磨面
が定盤２０の研磨面２２に対向するように、真空吸着手
段を駆動してウェーハＷを保持プレート１０の保持面１
１に真空吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的
に回転させてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その
際に、定盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面
が所定の押圧力で当接するように、シリンダ装置５６に
よる押圧力又は空間部５０の圧力を調整する。かかる研
磨装置による研磨の際に、トップリングＴの保持プレー
ト１０には、ヘッド部材２４の凹部２６の径方向から力
が加えられるが、球体９，９・・によって保持プレート
１０の凹部２６の径方向への移動を阻止でき、ウェーハ
Ｗの重心と回転中心との一致状態を保持して研磨でき
る。その結果、ウェーハＷに均一研磨を施すことができ
る。
【００１７】図１及び図２に示すトップリングＴを構成
するヘッド部材２４の凹部２６内には、保持プレート１
０のみが弾性シート３８によって吊持されて収容されて
いる。かかる図１及び図２に示すトップリングＴを用
い、その保持プレート１０に吸着されいるウェーハＷを
定盤２０の上面に貼着された研磨布２１に押し付けて研
磨すると、図４（ｂ）に示す様に、ウェーハＷによって
押圧された部分の研磨布２１が窪み、ウェーハＷの端部
が研磨布２１の窪みの縁で研磨されてテーパ面となるお
それがある。このため、図３に示す様に、保持プレート
１０の外周面を取り囲むドレスリング２７を、保持プレ
ート１０を取り囲むように凹部２６内に弾性シート３８
によって吊持して収容することによって、研磨布２１の
ウェーハＷを研磨する研磨面を平坦面にできる。つま
り、ドレスリング２７は、図４（ａ）に示す様に、ウェ
ーハＷを研磨布２１の研磨面に所定の力で押圧して研磨
する際に、ドレスリング２７の平坦面２７ａによって保
持プレート１０の周縁近傍の布帛布２１を押圧して平坦
化し、ウェーハＷの端部が研磨布２１の窪みの縁で研磨
される事態を防止できる。
するヘッド部材２４の凹部２６内には、保持プレート１
０のみが弾性シート３８によって吊持されて収容されて
いる。かかる図１及び図２に示すトップリングＴを用
い、その保持プレート１０に吸着されいるウェーハＷを
定盤２０の上面に貼着された研磨布２１に押し付けて研
磨すると、図４（ｂ）に示す様に、ウェーハＷによって
押圧された部分の研磨布２１が窪み、ウェーハＷの端部
が研磨布２１の窪みの縁で研磨されてテーパ面となるお
それがある。このため、図３に示す様に、保持プレート
１０の外周面を取り囲むドレスリング２７を、保持プレ
ート１０を取り囲むように凹部２６内に弾性シート３８
によって吊持して収容することによって、研磨布２１の
ウェーハＷを研磨する研磨面を平坦面にできる。つま
り、ドレスリング２７は、図４（ａ）に示す様に、ウェ
ーハＷを研磨布２１の研磨面に所定の力で押圧して研磨
する際に、ドレスリング２７の平坦面２７ａによって保
持プレート１０の周縁近傍の布帛布２１を押圧して平坦
化し、ウェーハＷの端部が研磨布２１の窪みの縁で研磨
される事態を防止できる。
【００１８】保持プレート１０及びドレスリング２７
は、一枚のドーナツ状の弾性シート３８によって吊持さ
れて凹部２６内に収容されている。つまり、布帛状の補
強材４１で補強された弾性シート３８の一端部は保持プ
レート１０の背面に取付リング３９ａによって取り付け
られ、弾性シート３８の他端部はヘッド部材２４に取付
リング３９ｂによって取り付けられている。かかる弾性
シート３８の中途部は、取付リング３９ｃによってドレ
スリング２７の背面に取り付けられ、保持プレート１０
及びドレスリング２７は、弾性シート３８によって凹部
２６内に吊持されて収容されている。更に、取付リング
３９ａ，３９ｃの間及び取付リング３９ｃ，３９ｂの間
の各弾性シート３８の中途部が、取付リング３９ｄ，３
９ｅによって凹部２６の底面に取り付けられ、弾性シー
ト３８がＶ字状に折り曲げられて形成された通路状の空
間部４３がドレスリング２７の背面側に形成される。か
かる通路状の空間部４３には、回転軸２８に設けられた
連通路３２ｂを経由して圧縮空気の給排がなされ、ドレ
スリング２７をヘッド部材２４の凹部２６に対して出入
方向に移動し、ドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部
２６からの突出高さを制御できる。また、保持プレート
１０の背面側に形成された空間部５０にも、圧縮空気の
給排を連通路３２ｂから独立して形成された連通路３２
ａを介して為され、保持プレート１０の保持面１１の凹
部２６からの突出高さを制御できる。
は、一枚のドーナツ状の弾性シート３８によって吊持さ
れて凹部２６内に収容されている。つまり、布帛状の補
強材４１で補強された弾性シート３８の一端部は保持プ
レート１０の背面に取付リング３９ａによって取り付け
られ、弾性シート３８の他端部はヘッド部材２４に取付
リング３９ｂによって取り付けられている。かかる弾性
シート３８の中途部は、取付リング３９ｃによってドレ
スリング２７の背面に取り付けられ、保持プレート１０
及びドレスリング２７は、弾性シート３８によって凹部
２６内に吊持されて収容されている。更に、取付リング
３９ａ，３９ｃの間及び取付リング３９ｃ，３９ｂの間
の各弾性シート３８の中途部が、取付リング３９ｄ，３
９ｅによって凹部２６の底面に取り付けられ、弾性シー
ト３８がＶ字状に折り曲げられて形成された通路状の空
間部４３がドレスリング２７の背面側に形成される。か
かる通路状の空間部４３には、回転軸２８に設けられた
連通路３２ｂを経由して圧縮空気の給排がなされ、ドレ
スリング２７をヘッド部材２４の凹部２６に対して出入
方向に移動し、ドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部
２６からの突出高さを制御できる。また、保持プレート
１０の背面側に形成された空間部５０にも、圧縮空気の
給排を連通路３２ｂから独立して形成された連通路３２
ａを介して為され、保持プレート１０の保持面１１の凹
部２６からの突出高さを制御できる。
【００１９】この様に、図３に示すトップリングＴで
は、保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの突
出高さ及びドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部２６
からの突出高さを、互いに独立して制御できる。また、
保持プレート１０の外周面１０ａとドレスリング２７の
内周面２７ｂとの間には、球体９ａ，９ａ・・が、外周
面１０ａと内周面２７ｂとの両面に同時に点接触するよ
うに配設されていると共に、外周面１０ａ及び内周面２
７ｂに沿って、互いに隣接する球体９ａが接触する状態
で配設されている。更に、ドレスリング２７の外周面２
７ｃとヘッド部材２４の内周面２４ａとの間にも、球体
９ｂ，９ｂ・・が、外周面２７ｃと内周面２４ａとの両
面に同時に点接触するように配設されていると共に、外
周面２７ｃ及び内周面２４ａに沿って、互いに隣接する
球体９ｂが接触する状態で配設されている。この様に、
球体９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，９ｂ・・を配設する
ことによって、保持プレート１０及びドレスリング２７
の凹部２６の径方向への移動を阻止しつつ、保持プレー
ト１０及びドレスリング２７の凹部２６に対して出入方
向の移動をスムーズに行うことができる。また、前述し
たと同様に、ウェーハＷの研磨中に発生する定盤２０の
上下方向の微小なうねり（ローリング）に対しても、保
持プレート１０は容易に対応できる。尚、図３に示す保
持プレート１０は、図１及び図２に示すトップリングＴ
の保持プレート１０と同一構造であり、同一部材につい
ては同一番号を付けて詳細な説明は省略した。
は、保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの突
出高さ及びドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部２６
からの突出高さを、互いに独立して制御できる。また、
保持プレート１０の外周面１０ａとドレスリング２７の
内周面２７ｂとの間には、球体９ａ，９ａ・・が、外周
面１０ａと内周面２７ｂとの両面に同時に点接触するよ
うに配設されていると共に、外周面１０ａ及び内周面２
７ｂに沿って、互いに隣接する球体９ａが接触する状態
で配設されている。更に、ドレスリング２７の外周面２
７ｃとヘッド部材２４の内周面２４ａとの間にも、球体
９ｂ，９ｂ・・が、外周面２７ｃと内周面２４ａとの両
面に同時に点接触するように配設されていると共に、外
周面２７ｃ及び内周面２４ａに沿って、互いに隣接する
球体９ｂが接触する状態で配設されている。この様に、
球体９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，９ｂ・・を配設する
ことによって、保持プレート１０及びドレスリング２７
の凹部２６の径方向への移動を阻止しつつ、保持プレー
ト１０及びドレスリング２７の凹部２６に対して出入方
向の移動をスムーズに行うことができる。また、前述し
たと同様に、ウェーハＷの研磨中に発生する定盤２０の
上下方向の微小なうねり（ローリング）に対しても、保
持プレート１０は容易に対応できる。尚、図３に示す保
持プレート１０は、図１及び図２に示すトップリングＴ
の保持プレート１０と同一構造であり、同一部材につい
ては同一番号を付けて詳細な説明は省略した。
【００２０】図３に示すトップリングＴでは、ドレスリ
ング２７の背面側に弾性シート３８がＶ字状に折り曲げ
て通路状の空間部４３を形成しているが、図５に示す様
に、取付リング３９ｂ，３９ｃの間の弾性シート３８を
フラット状としてもよい。また、図３に示すトップリン
グＴでは、ドレスリング２７と保持プレート１０との各
凹部２６からの突出高さを別々に制御していたが、両者
の凹部２６からの突出高さを同一高さとすべく、図６に
示す様に、ドレスリング２７と保持プレート１０との背
面が空間部５０に臨むように、取付リング３９ａ，３９
ｃの間の弾性シート３８をフラット状としてもよい。か
かる図６に示すトップリングＴでは、回転軸２８に設け
られた連通路３２を経由して空間部５０に圧縮空気の給
排を行うことによって、ドレスリング２７の平坦面２７
ａ及び保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの
突出高さを制御できる。
ング２７の背面側に弾性シート３８がＶ字状に折り曲げ
て通路状の空間部４３を形成しているが、図５に示す様
に、取付リング３９ｂ，３９ｃの間の弾性シート３８を
フラット状としてもよい。また、図３に示すトップリン
グＴでは、ドレスリング２７と保持プレート１０との各
凹部２６からの突出高さを別々に制御していたが、両者
の凹部２６からの突出高さを同一高さとすべく、図６に
示す様に、ドレスリング２７と保持プレート１０との背
面が空間部５０に臨むように、取付リング３９ａ，３９
ｃの間の弾性シート３８をフラット状としてもよい。か
かる図６に示すトップリングＴでは、回転軸２８に設け
られた連通路３２を経由して空間部５０に圧縮空気の給
排を行うことによって、ドレスリング２７の平坦面２７
ａ及び保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの
突出高さを制御できる。
【００２１】図６に示すトップリングＴの弾性シート３
８を、図７に示す様に、全面をフラット状にしてドレス
リング２７及び保持プレート１０を吊持し、ヘッド部材
２４の凹部２６内に収容してもよい。また、図３〜図７
に示すトップリングＴでは、球体９ａ，９ａ・・及び球
体９ｂ，９ｂ・・を、ドレスリング２７及び保持プレー
ト１０を吊持する弾性シート３８よりも凹部２６の開口
近傍に配設していたが、図８に示す様に、空間部５０内
に配設してもよい。この場合、弾性シート３８をヘッド
部材２４，ドレスリング２７及び保持プレート１０に取
り付ける取付リング３９ａ，３９ｃの間及び取付リング
３９ｃ，３９ｂの間に配設する。図３〜図８に示す球体
９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，９ｂ・・としては、鋼材
から成る球体とすることが好ましく、特に水分の影響を
考慮するとステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で
形成された球体を用いることが好ましい。また、アクリ
ル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂によって形成され
た球体も使用できる。尚、図１〜図８に示すトップリン
グＴでは、保持プレート１０の保持面１１にウェーハＷ
を真空吸着によって吸着するようにしていたが、水や接
着剤によって保持面１１に貼着してもよい。
８を、図７に示す様に、全面をフラット状にしてドレス
リング２７及び保持プレート１０を吊持し、ヘッド部材
２４の凹部２６内に収容してもよい。また、図３〜図７
に示すトップリングＴでは、球体９ａ，９ａ・・及び球
体９ｂ，９ｂ・・を、ドレスリング２７及び保持プレー
ト１０を吊持する弾性シート３８よりも凹部２６の開口
近傍に配設していたが、図８に示す様に、空間部５０内
に配設してもよい。この場合、弾性シート３８をヘッド
部材２４，ドレスリング２７及び保持プレート１０に取
り付ける取付リング３９ａ，３９ｃの間及び取付リング
３９ｃ，３９ｂの間に配設する。図３〜図８に示す球体
９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，９ｂ・・としては、鋼材
から成る球体とすることが好ましく、特に水分の影響を
考慮するとステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で
形成された球体を用いることが好ましい。また、アクリ
ル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂によって形成され
た球体も使用できる。尚、図１〜図８に示すトップリン
グＴでは、保持プレート１０の保持面１１にウェーハＷ
を真空吸着によって吸着するようにしていたが、水や接
着剤によって保持面１１に貼着してもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明に係る研磨装置によれば、保持プ
レートにウェーハを保持して研磨する際に、保持プレー
トの径方向への移動を防止できる。このため、ウェーハ
の研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態
を保持して研磨でき、研磨後のウェーハの平坦度を向上
できる。
レートにウェーハを保持して研磨する際に、保持プレー
トの径方向への移動を防止できる。このため、ウェーハ
の研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態
を保持して研磨でき、研磨後のウェーハの平坦度を向上
できる。
【図１】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの一例を説明する断面図である。
トップリングの一例を説明する断面図である。
【図２】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの他の例を説明する断面図である。
トップリングの他の例を説明する断面図である。
【図３】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの他の例を説明する断面図である。
トップリングの他の例を説明する断面図である。
【図４】図３に示すドレッサリングの作用効果を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図５】図３に示すトップリングの他の例を説明する部
分断面図である。
分断面図である。
【図６】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの他の例を説明する断面図である。
トップリングの他の例を説明する断面図である。
【図７】図６に示すトップリングの他の例を説明する部
分断面図である。
分断面図である。
【図８】図６に示すトップリングの他の例を説明する部
分断面図である。
分断面図である。
【図９】ウェーハの研磨に用いられる研磨装置の概略を
説明する部分断面図である。
説明する部分断面図である。
【図１０】従来の研磨装置に用いられているトップリン
グを説明する断面図である。
グを説明する断面図である。
【図１１】図１０に示すトップリングで使用されている
弾性シートの作用効果を説明する断面図である。
弾性シートの作用効果を説明する断面図である。
【図１２】弾性シートの構造及び布帛状の補強材の構造
を説明する説明図である。
を説明する説明図である。
９ 球体 １０ 保持プレート １０ａ 保持プレート１０の外周面 ２０ 定盤 ２４ ヘッド部材 ２４ａ 凹部２６の内周面 ２６ 凹部 ２７ ドレッサリング ３２ 圧縮空気の連通路 ３８ 弾性シート ４１ 布帛状の補強材 ４３，５０ 空間部 Ｔ トップリング Ｗ ウェーハ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年６月２９日（２００１．６．２
９）
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートによって付勢されて吊持され
た保持プレートの外周面と凹部の内周面との間に形成さ
れた間隙に、両周面に点接触する球体を配設することに
よって、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えら
れたウェーハを移動させて研磨を施す際に、ウェーハの
重心と回転中心との一致状態を保持でき、且つ保持プレ
ートのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスム
ーズに行うことができることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、保持プレートに保持されたウ
ェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押
圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェ
ーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置におい
て、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向
するように、前記保持プレートが収容される凹部が形成
されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に収容す
る方向に前記保持プレートを付勢して吊持する、布帛状
の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シートと
凹部の底面との間に形成され、前記保持プレートを弾性
シートの付勢力に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が
貯留される空間部と、前記保持プレートの外周面とヘッ
ド部材の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周面と
の両面に同時に点接触すると共に、前記外周面及び内周
面に沿って互いに隣接 する球体と接触するように配設さ
れた複数個の球体とを具備することを特徴とするウェー
ハの研磨装置にある。
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートによって付勢されて吊持され
た保持プレートの外周面と凹部の内周面との間に形成さ
れた間隙に、両周面に点接触する球体を配設することに
よって、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えら
れたウェーハを移動させて研磨を施す際に、ウェーハの
重心と回転中心との一致状態を保持でき、且つ保持プレ
ートのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスム
ーズに行うことができることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、保持プレートに保持されたウ
ェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押
圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェ
ーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置におい
て、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向
するように、前記保持プレートが収容される凹部が形成
されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に収容す
る方向に前記保持プレートを付勢して吊持する、布帛状
の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シートと
凹部の底面との間に形成され、前記保持プレートを弾性
シートの付勢力に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が
貯留される空間部と、前記保持プレートの外周面とヘッ
ド部材の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周面と
の両面に同時に点接触すると共に、前記外周面及び内周
面に沿って互いに隣接 する球体と接触するように配設さ
れた複数個の球体とを具備することを特徴とするウェー
ハの研磨装置にある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】また、本発明は、保持プレートに保持され
たウェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力
で押圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させて
ウェーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に
おいて、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に
対向するように前記保持プレートが収容されると共に、
前記定盤の研磨面を押圧して平坦化するドレスリング
が、前記保持プレートを取り囲むように収容される凹部
が形成されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に
保持プレートとドレスリングとを収容する方向に、前記
保持プレート及びドレスリングを付勢して吊下する、布
帛状の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シー
トとヘッド部材の凹部の底面との間に形成され、前記保
持プレートを弾性シートの付勢力に抗して定盤方向に押
し出す圧力流体が貯留される空間部と、前記保持プレー
トの外周面とドレスリングの内周面との間及び前記ドレ
スリングの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との間の
各々に、前記外周面と内周面との両面に同時に点接触す
るように配設された複数個の球体とを具備することを特
徴とするウェーハの研磨装置でもある。この本発明にお
いて、複数個の球体を、保持プレートの外周面とドレス
リングの内周面との間及び前記ドレスリングの外周面と
ヘッド部材の凹部の内周面との間の各々に、前記外周面
及び内周面に沿って互いに隣接する球体と接触するよう
に配設することにより、保持プレートのヘッド部材の凹
部に対する出入方向の移動を更にスムーズとすることが
できる。
たウェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力
で押圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させて
ウェーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に
おいて、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に
対向するように前記保持プレートが収容されると共に、
前記定盤の研磨面を押圧して平坦化するドレスリング
が、前記保持プレートを取り囲むように収容される凹部
が形成されたヘッド部材と、前記ヘッド部材の凹部内に
保持プレートとドレスリングとを収容する方向に、前記
保持プレート及びドレスリングを付勢して吊下する、布
帛状の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シー
トとヘッド部材の凹部の底面との間に形成され、前記保
持プレートを弾性シートの付勢力に抗して定盤方向に押
し出す圧力流体が貯留される空間部と、前記保持プレー
トの外周面とドレスリングの内周面との間及び前記ドレ
スリングの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との間の
各々に、前記外周面と内周面との両面に同時に点接触す
るように配設された複数個の球体とを具備することを特
徴とするウェーハの研磨装置でもある。この本発明にお
いて、複数個の球体を、保持プレートの外周面とドレス
リングの内周面との間及び前記ドレスリングの外周面と
ヘッド部材の凹部の内周面との間の各々に、前記外周面
及び内周面に沿って互いに隣接する球体と接触するよう
に配設することにより、保持プレートのヘッド部材の凹
部に対する出入方向の移動を更にスムーズとすることが
できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】更に、かかる本発明において、複数個の球
体を、弾性シートよりも定盤の研磨面側に配設すること
によって、保持プレートとヘッド部材の凹部とのガタを
可及的に少なくでき、保持プレートのヘッド部材の凹部
に対する出入方向の移動を更に一層スムーズとすること
ができる。また、複数個の球体を、弾性シートよりもヘ
ッド部材の凹部の底面側に配設することによって、定盤
の研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚されることを
防止できる。
体を、弾性シートよりも定盤の研磨面側に配設すること
によって、保持プレートとヘッド部材の凹部とのガタを
可及的に少なくでき、保持プレートのヘッド部材の凹部
に対する出入方向の移動を更に一層スムーズとすること
ができる。また、複数個の球体を、弾性シートよりもヘ
ッド部材の凹部の底面側に配設することによって、定盤
の研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚されることを
防止できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】本発明に係るウェーハの研磨装置によれ
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレー
ト、又は保持プレートとドレスリングとを付勢して吊持
する弾性シートとして、布帛状の補強材で補強された弾
性シートを用いるため、所定の力によって伸長される伸
長量を適正範囲内とすることができる。しかも、かかる
弾性シートによってヘッド部材の凹部内に収容された保
持プレートの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との
間、又は保持プレートの外周面とドレスリングの内周面
との間及びドレスリングの外周面とヘッド部材の凹部の
内周面との間に、各部材の外周面と内周面との両面に同
時に点接触すると共に、外周面及び内周面に沿って隣接
する球体と接触するように配設された複数個の球体によ
り、弾性シートの伸長の方向性に起因して発生する保持
プレート等の移動、例えばヘッド部材の凹部の径方向へ
の移動を防止できる。その結果、ウェーハの研磨の際
に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態を保持でき
る。更に、間隙を形成する各部材の外周面と内周面との
接触を点接触とする球体によって、保持プレートやドレ
スリングのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動を
スムーズに行うことができる。 ─────────────────────────────────────────────────────
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレー
ト、又は保持プレートとドレスリングとを付勢して吊持
する弾性シートとして、布帛状の補強材で補強された弾
性シートを用いるため、所定の力によって伸長される伸
長量を適正範囲内とすることができる。しかも、かかる
弾性シートによってヘッド部材の凹部内に収容された保
持プレートの外周面とヘッド部材の凹部の内周面との
間、又は保持プレートの外周面とドレスリングの内周面
との間及びドレスリングの外周面とヘッド部材の凹部の
内周面との間に、各部材の外周面と内周面との両面に同
時に点接触すると共に、外周面及び内周面に沿って隣接
する球体と接触するように配設された複数個の球体によ
り、弾性シートの伸長の方向性に起因して発生する保持
プレート等の移動、例えばヘッド部材の凹部の径方向へ
の移動を防止できる。その結果、ウェーハの研磨の際
に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態を保持でき
る。更に、間隙を形成する各部材の外周面と内周面との
接触を点接触とする球体によって、保持プレートやドレ
スリングのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動を
スムーズに行うことができる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１月１８日（２００２．１．１
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ウェーハの研磨装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハの研磨装置
に関し、更に詳細には保持プレートに保持されたウェー
ハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧
し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェー
ハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に関す
る。
に関し、更に詳細には保持プレートに保持されたウェー
ハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧
し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェー
ハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置等に使用されるシリコンウェ
ーハを研磨する研磨装置としては、図７及び図８に示す
研磨装置が使用される。図７はウェーハの研磨装置の一
例を説明するための部分断面概略図であり、図８は図７
に示す研磨装置の部分拡大断面図である。図７及び図８
に示す研磨装置では、定盤２０の上面に貼着された研磨
布２１によって研磨面２２が形成されている。かかる研
磨面２２に対向して設けられたトップリングＴは、駆動
モータ６４によってピニオンギア６６及び従動ギア６８
を介して回転する回転軸２８の先端部に設けられてお
り、回転軸２８及びトップリングＴはシリンダ装置５６
によって上下方向に昇降可能に設けられている。更に、
回転軸２８内には、貫通孔３０が穿設されており、この
貫通孔３０には、真空発生源と連通される連結ポート７
４に連結された吸引管１８が挿通され、吸引管１８と貫
通孔３０との間隙は、圧縮空気発生源と連通される連結
ポート７６に連結された高圧流体である圧縮空気の連通
路３２となっている。
ーハを研磨する研磨装置としては、図７及び図８に示す
研磨装置が使用される。図７はウェーハの研磨装置の一
例を説明するための部分断面概略図であり、図８は図７
に示す研磨装置の部分拡大断面図である。図７及び図８
に示す研磨装置では、定盤２０の上面に貼着された研磨
布２１によって研磨面２２が形成されている。かかる研
磨面２２に対向して設けられたトップリングＴは、駆動
モータ６４によってピニオンギア６６及び従動ギア６８
を介して回転する回転軸２８の先端部に設けられてお
り、回転軸２８及びトップリングＴはシリンダ装置５６
によって上下方向に昇降可能に設けられている。更に、
回転軸２８内には、貫通孔３０が穿設されており、この
貫通孔３０には、真空発生源と連通される連結ポート７
４に連結された吸引管１８が挿通され、吸引管１８と貫
通孔３０との間隙は、圧縮空気発生源と連通される連結
ポート７６に連結された高圧流体である圧縮空気の連通
路３２となっている。
【０００３】かかる回転軸２８の先端部に設けられたト
ップリングＴは、回転軸２８に固着されたヘッド部材２
４と、このヘッド部材２４に形成された凹部２６内に、
一面側が定盤２０の研磨面に対向するように収容された
保持プレート１０とから成る。この保持プレート１０の
下面１１は、シリコンウェーハＷ（以下、単にウェーハ
Ｗと称する）に当接し、そのウェーハＷを吸着して保持
する保持面でもある。かかる保持プレート１０には、そ
の下面１１（以下、保持面１１と称することがある）に
開口する複数の連通孔１２が設けられており、連通孔１
２の相互は、図１０に示す様に、保持プレート１０内部
の連通孔１２の上端で水平方向に設けられた連通空間１
４によって連通されている。この連通空間１４は、連結
部材１６を介して吸引管１８に連通されており、真空発
生源を駆動することによって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。
ップリングＴは、回転軸２８に固着されたヘッド部材２
４と、このヘッド部材２４に形成された凹部２６内に、
一面側が定盤２０の研磨面に対向するように収容された
保持プレート１０とから成る。この保持プレート１０の
下面１１は、シリコンウェーハＷ（以下、単にウェーハ
Ｗと称する）に当接し、そのウェーハＷを吸着して保持
する保持面でもある。かかる保持プレート１０には、そ
の下面１１（以下、保持面１１と称することがある）に
開口する複数の連通孔１２が設けられており、連通孔１
２の相互は、図１０に示す様に、保持プレート１０内部
の連通孔１２の上端で水平方向に設けられた連通空間１
４によって連通されている。この連通空間１４は、連結
部材１６を介して吸引管１８に連通されており、真空発
生源を駆動することによって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。
【０００４】この保持プレート１０は、硬質のゴム板材
をドーナツ状に成形した弾性シート３８によって、保持
プレート１０の保持面１１が定盤２０の研磨面に対向す
るようにヘッド部材２４の凹部２６内に吊持されて収容
されている。この際、保持プレート１０の凹部２６から
の突出高さはｈである。この様に、凹部２６内に収容さ
れた保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間には、ゴム等により成形されたＯ―リン
グ状の弾性部材３４が、保持プレートの外周面１０ａと
凹部２６の内周面２４ａとの双方に当接するように配設
されている。このため、保持プレート１０の水平方向の
移動を微小範囲内で許容し、ウェーハＷが研磨される際
に発生する水平方向の作用力を好適に吸収することがで
きる。更に、この間隙には、保持プレート１０に損傷を
与えないようにアセタール樹脂等の樹脂材料によって形
成されたリング状の規制部材３６が、凹部２６に内嵌し
て挿入されている。この規制部材３６によって、保持プ
レート１０が凹部２６内で所定の範囲内よりも水平方向
に移動しないように、保持プレート１０の移動を規制す
る。かかる弾性部材３４及び規制部材３６によって、保
持プレート１０は、水平方向の移動が規制されつつ上下
方向の移動を行うことができる。
をドーナツ状に成形した弾性シート３８によって、保持
プレート１０の保持面１１が定盤２０の研磨面に対向す
るようにヘッド部材２４の凹部２６内に吊持されて収容
されている。この際、保持プレート１０の凹部２６から
の突出高さはｈである。この様に、凹部２６内に収容さ
れた保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間には、ゴム等により成形されたＯ―リン
グ状の弾性部材３４が、保持プレートの外周面１０ａと
凹部２６の内周面２４ａとの双方に当接するように配設
されている。このため、保持プレート１０の水平方向の
移動を微小範囲内で許容し、ウェーハＷが研磨される際
に発生する水平方向の作用力を好適に吸収することがで
きる。更に、この間隙には、保持プレート１０に損傷を
与えないようにアセタール樹脂等の樹脂材料によって形
成されたリング状の規制部材３６が、凹部２６に内嵌し
て挿入されている。この規制部材３６によって、保持プ
レート１０が凹部２６内で所定の範囲内よりも水平方向
に移動しないように、保持プレート１０の移動を規制す
る。かかる弾性部材３４及び規制部材３６によって、保
持プレート１０は、水平方向の移動が規制されつつ上下
方向の移動を行うことができる。
【０００５】保持プレート１０を凹部２６内に吊持する
弾性シート３８は、その外周縁近傍が凹部２６の底面の
内周縁全周に亘って設けられた段部２４ｂの上面に当接
され、ネジ４２に固定された固定プレート４０によって
挟まれて気密に固定されていると共に、弾性シート３８
の内縁全周も、同様にして保持プレート１０の上面に気
密に固定されている。このため、弾性シート３８と凹部
２６の底面との間には、空間部５０が形成され、この空
間部５０には、圧縮空気の連通路３２が接続されてい
る。従って、圧縮空気発生源を駆動して連通路３２に圧
縮空気を供給すると、空間部５０の圧力が、保持プレー
ト１０を凹部２６内に収容する方向に付勢する弾性シー
ト３８の付勢力よりも高くなると、図８に示す様に、保
持プレート１０の凹部２６からの突出高さをｈ（図８）
からｈ′（図９）と高くできる。
弾性シート３８は、その外周縁近傍が凹部２６の底面の
内周縁全周に亘って設けられた段部２４ｂの上面に当接
され、ネジ４２に固定された固定プレート４０によって
挟まれて気密に固定されていると共に、弾性シート３８
の内縁全周も、同様にして保持プレート１０の上面に気
密に固定されている。このため、弾性シート３８と凹部
２６の底面との間には、空間部５０が形成され、この空
間部５０には、圧縮空気の連通路３２が接続されてい
る。従って、圧縮空気発生源を駆動して連通路３２に圧
縮空気を供給すると、空間部５０の圧力が、保持プレー
ト１０を凹部２６内に収容する方向に付勢する弾性シー
ト３８の付勢力よりも高くなると、図８に示す様に、保
持プレート１０の凹部２６からの突出高さをｈ（図８）
からｈ′（図９）と高くできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７及び図８に示す研
磨装置を用いてウェーハＷに研磨を施す際には、ウェー
ハＷの被研磨面が定盤２０の研磨面２２に対向するよう
に、ウェーハＷを保持プレート１０の保持面１１に真空
吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的に回転さ
せてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その際に、定
盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面が所定の
押圧力で当接するように、シリンダ装置５６による押圧
力及び空間部５０の圧力を調整する。ところで、ヘッド
部材２４の凹部２６からの保持プレート１０の押出量を
制御し易くすべく、弾性シート３８を形成する硬質のゴ
ム板材を軟質のゴム板材に変更したところ、空間部５０
の圧力が僅かに上昇しても、弾性シート３８の伸長が過
大となった。このため、弾性シート３８に力が加えられ
た際に、その伸長の程度を適正範囲に規制すべく、図１
０（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１によって補強
を施した。しかしながら、布帛状の補強材４１は、図１
０（ｂ）に示す様に、その経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに
対して平行な方向から加えられる力Ｆ1に対する変形量
は少ないが、経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対して斜め方
向から加えられる力Ｆ2に対する変形量が大きくなる。
かかる布帛状の補強材４１によって補強された弾性シー
ト３８の伸長の程度も、力が加えられる方向によって異
なる。この様に、力が加えられる方向によって伸長の程
度が異なる弾性シート３８によって吊持された保持プレ
ート１０も、回転中に加えられる力の方向によって移動
方向に相違が発生する。このため、かかる保持プレート
１０に吸着され且つ所定の荷重が加えられたウェーハＷ
を回転させて研磨を施す際に、研磨中にウェーハＷの重
心と回転中心とが一致しなくなり、研磨後のウェーハＷ
の端面がテーパ面に形成され易くなることが判明した。
磨装置を用いてウェーハＷに研磨を施す際には、ウェー
ハＷの被研磨面が定盤２０の研磨面２２に対向するよう
に、ウェーハＷを保持プレート１０の保持面１１に真空
吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的に回転さ
せてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その際に、定
盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面が所定の
押圧力で当接するように、シリンダ装置５６による押圧
力及び空間部５０の圧力を調整する。ところで、ヘッド
部材２４の凹部２６からの保持プレート１０の押出量を
制御し易くすべく、弾性シート３８を形成する硬質のゴ
ム板材を軟質のゴム板材に変更したところ、空間部５０
の圧力が僅かに上昇しても、弾性シート３８の伸長が過
大となった。このため、弾性シート３８に力が加えられ
た際に、その伸長の程度を適正範囲に規制すべく、図１
０（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１によって補強
を施した。しかしながら、布帛状の補強材４１は、図１
０（ｂ）に示す様に、その経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに
対して平行な方向から加えられる力Ｆ1に対する変形量
は少ないが、経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対して斜め方
向から加えられる力Ｆ2に対する変形量が大きくなる。
かかる布帛状の補強材４１によって補強された弾性シー
ト３８の伸長の程度も、力が加えられる方向によって異
なる。この様に、力が加えられる方向によって伸長の程
度が異なる弾性シート３８によって吊持された保持プレ
ート１０も、回転中に加えられる力の方向によって移動
方向に相違が発生する。このため、かかる保持プレート
１０に吸着され且つ所定の荷重が加えられたウェーハＷ
を回転させて研磨を施す際に、研磨中にウェーハＷの重
心と回転中心とが一致しなくなり、研磨後のウェーハＷ
の端面がテーパ面に形成され易くなることが判明した。
【０００７】一方、布帛状の補強材４１の繊維密度を高
密度とする程、弾性シート３８の伸長程度の方向性を小
さくできるものの、布帛状の補強材４１を用いる限り弾
性シート３８の伸長程度の方向性は依然として残る。ま
た、布帛状の補強材４１の繊維密度を高密度とする程、
弾性シート３８を形成するゴム材と布帛状の補強材４１
とが剥離し易くなるおそれがある。また、図７及び図８
に示すトップリングＴでは、保持プレート１０の水平方
向の移動を規制すべく、保持プレート１０の外周面とヘ
ッド部材の凹部２６の内周面との間に形成された間隙
に、ゴム等により成形されたＯ―リング状の弾性部材３
４と、アセタール樹脂等の樹脂材料によって形成された
リング状の規制部材３６とが配設されている。しかし、
弾性部材３４及び規制部材３６は、いずれも保持プレー
ト１０の凹部２６の径方向への移動を許容しているもの
である。このため、図７及び図８に示す研磨装置では、
ウェーハＷの研磨中にウェーハＷの重心と回転中心とが
不一致状態となり易い。ウェーハＷの重心と回転中心と
が不一致状態で研磨が施されると、研磨後のウェーハＷ
の端面がテーパ面となり易い。更に、弾性部材３４及び
規制部材３６は、保持プレート１０の外周面とヘッド部
材の凹部２６の内周面との全周に亘って線状又は面状に
接触しているため、両者の摩擦によって保持プレート１
０の凹部２６に対する出入方向の移動をスムーズに行う
ことができない。
密度とする程、弾性シート３８の伸長程度の方向性を小
さくできるものの、布帛状の補強材４１を用いる限り弾
性シート３８の伸長程度の方向性は依然として残る。ま
た、布帛状の補強材４１の繊維密度を高密度とする程、
弾性シート３８を形成するゴム材と布帛状の補強材４１
とが剥離し易くなるおそれがある。また、図７及び図８
に示すトップリングＴでは、保持プレート１０の水平方
向の移動を規制すべく、保持プレート１０の外周面とヘ
ッド部材の凹部２６の内周面との間に形成された間隙
に、ゴム等により成形されたＯ―リング状の弾性部材３
４と、アセタール樹脂等の樹脂材料によって形成された
リング状の規制部材３６とが配設されている。しかし、
弾性部材３４及び規制部材３６は、いずれも保持プレー
ト１０の凹部２６の径方向への移動を許容しているもの
である。このため、図７及び図８に示す研磨装置では、
ウェーハＷの研磨中にウェーハＷの重心と回転中心とが
不一致状態となり易い。ウェーハＷの重心と回転中心と
が不一致状態で研磨が施されると、研磨後のウェーハＷ
の端面がテーパ面となり易い。更に、弾性部材３４及び
規制部材３６は、保持プレート１０の外周面とヘッド部
材の凹部２６の内周面との全周に亘って線状又は面状に
接触しているため、両者の摩擦によって保持プレート１
０の凹部２６に対する出入方向の移動をスムーズに行う
ことができない。
【０００８】この点、本発明者等は、図１１に示すトッ
プリングＴを試みた。図１１に示すトップリングＴは、
図７に示す研磨装置に用いられるものであり、図８に示
すトップリングＴと同一部材については同一番号を付し
た。図１１に示すトップリングＴには、ウェーハＷを保
持する保持プレート１０の保持面１１が定盤の研磨面に
対向するように、保持プレート１０が収容される凹部２
６が形成されたヘッド部材２４と、ヘッド部材２４の凹
部２６内に収容する方向に保持プレート１０を付勢して
吊持する、布帛状の補強材で補強された弾性シート３８
と、弾性シート３８と凹部２６の底面との間に形成さ
れ、保持プレート１０を弾性シート３８の付勢力に抗し
て定盤方向に押し出す圧縮空気を貯留する空間部５０
と、保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間に、外周面１０ａと内周面２４ａとの両
面に同時に点接触するように配設された複数個の球体
９，９・・とを具備する。かかる図１１に示すトップリ
ングＴによれば、ヘッド部材２４の凹部２６内に収容す
る方向に保持プレート１０を付勢して吊持する弾性シー
ト３８として、布帛状の補強材４１で補強された弾性シ
ート３８を用い、且つ弾性シート３８によってヘッド部
材２４の凹部２６内に収容された保持プレート１０の外
周面とヘッド部材２４の凹部２６の内周面との間に、各
部材の外周面と内周面との両面に同時に点接触する複数
個の球体９，９・・を配設している。このため、弾性シ
ート３８の伸長の方向性に起因して発生する保持プレー
ト１０等の移動、例えばヘッド部材２４の凹部２６の径
方向への移動を防止でき、ウェーハの研磨の際に、ウェ
ーハの重心と回転中心との一致状態を保持できる。
プリングＴを試みた。図１１に示すトップリングＴは、
図７に示す研磨装置に用いられるものであり、図８に示
すトップリングＴと同一部材については同一番号を付し
た。図１１に示すトップリングＴには、ウェーハＷを保
持する保持プレート１０の保持面１１が定盤の研磨面に
対向するように、保持プレート１０が収容される凹部２
６が形成されたヘッド部材２４と、ヘッド部材２４の凹
部２６内に収容する方向に保持プレート１０を付勢して
吊持する、布帛状の補強材で補強された弾性シート３８
と、弾性シート３８と凹部２６の底面との間に形成さ
れ、保持プレート１０を弾性シート３８の付勢力に抗し
て定盤方向に押し出す圧縮空気を貯留する空間部５０
と、保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間に、外周面１０ａと内周面２４ａとの両
面に同時に点接触するように配設された複数個の球体
９，９・・とを具備する。かかる図１１に示すトップリ
ングＴによれば、ヘッド部材２４の凹部２６内に収容す
る方向に保持プレート１０を付勢して吊持する弾性シー
ト３８として、布帛状の補強材４１で補強された弾性シ
ート３８を用い、且つ弾性シート３８によってヘッド部
材２４の凹部２６内に収容された保持プレート１０の外
周面とヘッド部材２４の凹部２６の内周面との間に、各
部材の外周面と内周面との両面に同時に点接触する複数
個の球体９，９・・を配設している。このため、弾性シ
ート３８の伸長の方向性に起因して発生する保持プレー
ト１０等の移動、例えばヘッド部材２４の凹部２６の径
方向への移動を防止でき、ウェーハの研磨の際に、ウェ
ーハの重心と回転中心との一致状態を保持できる。
【０００９】しかしながら、図１１に示すトップリング
Ｔを構成するヘッド部材２４の凹部２６内には、保持プ
レート１０のみが弾性シート３８によって吊持されて収
容されている。このため、図１１に示すトップリングＴ
を用い、その保持プレート１０に吸着されているウェー
ハＷを定盤２０の上面に貼着された研磨布２１に押し付
けて研磨すると、図１２に示す様に、ウェーハＷによっ
て押圧された部分の研磨布２１が窪み、ウェーハＷの端
部が研磨布２１の窪みの縁で研磨されてテーパ面となる
おそれがある。そこで、本発明の課題は、ヘッド部材の
凹部内に収容する方向に保持プレート等を付勢して吊持
する弾性シートとして、外部からの力で容易に伸長し得
る程度に布帛状の補強材で補強された弾性シートを使用
し、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えられた
ウェーハに研磨を施す際に、ウェーハの重心と回転中心
との一致状態を保持して研磨を施すことができると共
に、保持プレート等のヘッド部材の凹部に対する出入方
向の移動をスムーズに行うことのでき、且つウェーハに
よって押圧された部分の研磨布が窪み、ウェーハの端部
が研磨布の窪みの縁で研磨されてテーパ面となるおそれ
を解消し得るウェーハの研磨装置を提供することにあ
る。
Ｔを構成するヘッド部材２４の凹部２６内には、保持プ
レート１０のみが弾性シート３８によって吊持されて収
容されている。このため、図１１に示すトップリングＴ
を用い、その保持プレート１０に吸着されているウェー
ハＷを定盤２０の上面に貼着された研磨布２１に押し付
けて研磨すると、図１２に示す様に、ウェーハＷによっ
て押圧された部分の研磨布２１が窪み、ウェーハＷの端
部が研磨布２１の窪みの縁で研磨されてテーパ面となる
おそれがある。そこで、本発明の課題は、ヘッド部材の
凹部内に収容する方向に保持プレート等を付勢して吊持
する弾性シートとして、外部からの力で容易に伸長し得
る程度に布帛状の補強材で補強された弾性シートを使用
し、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えられた
ウェーハに研磨を施す際に、ウェーハの重心と回転中心
との一致状態を保持して研磨を施すことができると共
に、保持プレート等のヘッド部材の凹部に対する出入方
向の移動をスムーズに行うことのでき、且つウェーハに
よって押圧された部分の研磨布が窪み、ウェーハの端部
が研磨布の窪みの縁で研磨されてテーパ面となるおそれ
を解消し得るウェーハの研磨装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートにより、定盤の研磨面を押圧
して平坦化するドレスリングと保持プレートとを付勢し
て吊持し、この保持プレートの外周面とドレスリングの
内周面との間及びドレスリングの外周面とヘッド部材の
凹部の内周面との間の各々に形成された間隙に、各部材
の周面に点接触する球体を配設することによって、保持
プレートに保持されて所定の荷重が加えられたウェーハ
を移動させて研磨を施す際に、ウェーハの重心と回転中
心との一致状態を保持できると共に、保持プレートのヘ
ッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスムーズに行
うことができ、且つウェーハの端部が研磨布の窪みの縁
で研磨されてテーパ面となるおそれを解消できることを
見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、保持
プレートに保持されたウェーハの被研磨面を、定盤の研
磨面に所定の押圧力で押圧し、前記ウェーハと定盤とを
相対的に運動させてウェーハの被研磨面に研磨を施すウ
ェーハの研磨装置において、該ウェーハを保持する保持
面が定盤の研磨面に対向するように前記保持プレートが
収容されると共に、前記定盤の研磨面を押圧して平坦化
するドレスリングが、前記保持プレートを取り囲むよう
に収容される凹部が形成されたヘッド部材と、前記ヘッ
ド部材の凹部内に保持プレートとドレスリングとを収容
する方向に、前記保持プレート及びドレスリングを付勢
して吊下する、布帛状の補強材で補強された弾性シート
と、前記弾性シートとヘッド部材の凹部の底面との間に
形成され、前記保持プレートを弾性シートの付勢力に抗
して定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間部
と、前記保持プレートの外周面とドレスリングの内周面
との間及び前記ドレスリングの外周面とヘッド部材の凹
部の内周面との間の各々に、前記外周面と内周面との両
面に同時に点接触するように配設された複数個の球体と
を具備することを特徴とするウェーハの研磨装置にあ
る。
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートにより、定盤の研磨面を押圧
して平坦化するドレスリングと保持プレートとを付勢し
て吊持し、この保持プレートの外周面とドレスリングの
内周面との間及びドレスリングの外周面とヘッド部材の
凹部の内周面との間の各々に形成された間隙に、各部材
の周面に点接触する球体を配設することによって、保持
プレートに保持されて所定の荷重が加えられたウェーハ
を移動させて研磨を施す際に、ウェーハの重心と回転中
心との一致状態を保持できると共に、保持プレートのヘ
ッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスムーズに行
うことができ、且つウェーハの端部が研磨布の窪みの縁
で研磨されてテーパ面となるおそれを解消できることを
見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、保持
プレートに保持されたウェーハの被研磨面を、定盤の研
磨面に所定の押圧力で押圧し、前記ウェーハと定盤とを
相対的に運動させてウェーハの被研磨面に研磨を施すウ
ェーハの研磨装置において、該ウェーハを保持する保持
面が定盤の研磨面に対向するように前記保持プレートが
収容されると共に、前記定盤の研磨面を押圧して平坦化
するドレスリングが、前記保持プレートを取り囲むよう
に収容される凹部が形成されたヘッド部材と、前記ヘッ
ド部材の凹部内に保持プレートとドレスリングとを収容
する方向に、前記保持プレート及びドレスリングを付勢
して吊下する、布帛状の補強材で補強された弾性シート
と、前記弾性シートとヘッド部材の凹部の底面との間に
形成され、前記保持プレートを弾性シートの付勢力に抗
して定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間部
と、前記保持プレートの外周面とドレスリングの内周面
との間及び前記ドレスリングの外周面とヘッド部材の凹
部の内周面との間の各々に、前記外周面と内周面との両
面に同時に点接触するように配設された複数個の球体と
を具備することを特徴とするウェーハの研磨装置にあ
る。
【００１１】かかる本発明において、複数個の球体を、
保持プレートの外周面とドレスリングの内周面との間及
び前記ドレスリングの外周面とヘッド部材の凹部の内周
面との間の各々に、前記外周面及び内周面に沿って互い
に隣接する球体と接触するように配設することによっ
て、保持プレート及びドレスリングの径方向の移動を確
実に阻止でき、保持プレート及びドレスリングのヘッド
部材の凹部に対する出入方向の移動を更にスムーズとす
ることができる。この複数個の球体を、弾性シートより
も定盤の研磨面側に配設することによって、保持プレー
ト及びドレスリングとヘッド部材の凹部とのガタを可及
的に少なくでき、保持プレート及びドレスリングのヘッ
ド部材の凹部に対する出入方向の移動を更に一層スムー
ズとすることができる。また、複数個の球体を、弾性シ
ートよりもヘッド部材の凹部の底面側に配設することに
よって、定盤の研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚
されることを防止できる。更に、保持プレートをヘッド
部材の凹部から押し出す圧力流体が貯留される空間部
と、ドレスリングをヘッド部材の凹部から押し出す圧力
流体が貯留される空間部とを、互いに独立して設けるこ
とにより、保持プレートとドレスリングとの凹部からの
突出高さを互いに独立して制御できる。
保持プレートの外周面とドレスリングの内周面との間及
び前記ドレスリングの外周面とヘッド部材の凹部の内周
面との間の各々に、前記外周面及び内周面に沿って互い
に隣接する球体と接触するように配設することによっ
て、保持プレート及びドレスリングの径方向の移動を確
実に阻止でき、保持プレート及びドレスリングのヘッド
部材の凹部に対する出入方向の移動を更にスムーズとす
ることができる。この複数個の球体を、弾性シートより
も定盤の研磨面側に配設することによって、保持プレー
ト及びドレスリングとヘッド部材の凹部とのガタを可及
的に少なくでき、保持プレート及びドレスリングのヘッ
ド部材の凹部に対する出入方向の移動を更に一層スムー
ズとすることができる。また、複数個の球体を、弾性シ
ートよりもヘッド部材の凹部の底面側に配設することに
よって、定盤の研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚
されることを防止できる。更に、保持プレートをヘッド
部材の凹部から押し出す圧力流体が貯留される空間部
と、ドレスリングをヘッド部材の凹部から押し出す圧力
流体が貯留される空間部とを、互いに独立して設けるこ
とにより、保持プレートとドレスリングとの凹部からの
突出高さを互いに独立して制御できる。
【００１２】本発明に係るウェーハの研磨装置によれ
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレート
とドレスリングとを付勢して吊持する弾性シートとし
て、布帛状の補強材で補強された弾性シートを用いるた
め、所定の力によって伸長される伸長量を適正範囲内と
することができる。しかも、かかる弾性シートによって
ヘッド部材の凹部内に収容された保持プレートの外周面
とドレスリングの内周面との間及びドレスリングの外周
面とヘッド部材の凹部の内周面との間に配設された、各
部材の外周面と内周面との両面に同時に点接触する複数
個の球体により、弾性シートの伸長の方向性に起因して
発生する保持プレート等の移動、例えばヘッド部材の凹
部の径方向への移動を防止できる。その結果、ウェーハ
の研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態
を保持できる。更に、間隙を形成する各部材の外周面と
内周面との接触を点接触とする球体によって、保持プレ
ートやドレスリングのヘッド部材の凹部に対する出入方
向の移動をスムーズに行うことができる。
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレート
とドレスリングとを付勢して吊持する弾性シートとし
て、布帛状の補強材で補強された弾性シートを用いるた
め、所定の力によって伸長される伸長量を適正範囲内と
することができる。しかも、かかる弾性シートによって
ヘッド部材の凹部内に収容された保持プレートの外周面
とドレスリングの内周面との間及びドレスリングの外周
面とヘッド部材の凹部の内周面との間に配設された、各
部材の外周面と内周面との両面に同時に点接触する複数
個の球体により、弾性シートの伸長の方向性に起因して
発生する保持プレート等の移動、例えばヘッド部材の凹
部の径方向への移動を防止できる。その結果、ウェーハ
の研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態
を保持できる。更に、間隙を形成する各部材の外周面と
内周面との接触を点接触とする球体によって、保持プレ
ートやドレスリングのヘッド部材の凹部に対する出入方
向の移動をスムーズに行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係るウェーハの研磨装置
に用いるトップリングを図１に示す。図１に示すトップ
リングＴは、図７に示す研磨装置に用いられるものであ
り、図８に示すトップリングＴと同一部材については、
同一番号を付して詳細な説明を省略する。図１に示すト
ップリングＴでは、保持プレート１０の外周面を取り囲
むドレスリング２７を、保持プレート１０を取り囲むよ
うに凹部２６内に布帛状の補強材４１で補強された弾性
シート３８によって吊持して収容することによって、研
磨布２１のウェーハＷを研磨する研磨面を平坦面にでき
る。つまり、ドレスリング２７は、図２に示す様に、ウ
ェーハＷを研磨布２１の研磨面に所定の力で押圧して研
磨する際に、ドレスリング２７の平坦面２７ａによって
保持プレート１０の周縁近傍の布帛布２１を押圧して平
坦化し、ウェーハＷの端部が研磨布２１の窪みの縁で研
磨される事態を防止できる。
に用いるトップリングを図１に示す。図１に示すトップ
リングＴは、図７に示す研磨装置に用いられるものであ
り、図８に示すトップリングＴと同一部材については、
同一番号を付して詳細な説明を省略する。図１に示すト
ップリングＴでは、保持プレート１０の外周面を取り囲
むドレスリング２７を、保持プレート１０を取り囲むよ
うに凹部２６内に布帛状の補強材４１で補強された弾性
シート３８によって吊持して収容することによって、研
磨布２１のウェーハＷを研磨する研磨面を平坦面にでき
る。つまり、ドレスリング２７は、図２に示す様に、ウ
ェーハＷを研磨布２１の研磨面に所定の力で押圧して研
磨する際に、ドレスリング２７の平坦面２７ａによって
保持プレート１０の周縁近傍の布帛布２１を押圧して平
坦化し、ウェーハＷの端部が研磨布２１の窪みの縁で研
磨される事態を防止できる。
【００１４】保持プレート１０及びドレスリング２７
は、一枚のドーナツ状の弾性シート３８によって吊持さ
れて凹部２６内に収容されている。つまり、布帛状の補
強材４１で補強された弾性シート３８の一端部は保持プ
レート１０の背面に取付リング３９ａによって取り付け
られ、弾性シート３８の他端部はヘッド部材２４に取付
リング３９ｂによって取り付けられている。かかる弾性
シート３８の中途部は、取付リング３９ｃによってドレ
スリング２７の背面に取り付けられ、保持プレート１０
及びドレスリング２７は、弾性シート３８によって凹部
２６内に吊持されて収容されている。更に、取付リング
３９ａ，３９ｃの間及び取付リング３９ｃ，３９ｂの間
の各弾性シート３８の中途部が、取付リング３９ｄ，３
９ｅによって凹部２６の底面に取り付けられ、弾性シー
ト３８がＶ字状に折り曲げられて形成された通路状の空
間部４３がドレスリング２７の背面側に形成される。か
かる通路状の空間部４３には、回転軸２８に設けられた
連通路３２ｂを経由して圧縮空気の給排がなされ、ドレ
スリング２７をヘッド部材２４の凹部２６に対して出入
方向に移動し、ドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部
２６からの突出高さを制御できる。また、保持プレート
１０の背面側に形成された空間部５０にも、圧縮空気の
給排を連通路３２ｂから独立して形成された連通路３２
ａを介して為され、保持プレート１０の保持面１１の凹
部２６からの突出高さを制御できる。
は、一枚のドーナツ状の弾性シート３８によって吊持さ
れて凹部２６内に収容されている。つまり、布帛状の補
強材４１で補強された弾性シート３８の一端部は保持プ
レート１０の背面に取付リング３９ａによって取り付け
られ、弾性シート３８の他端部はヘッド部材２４に取付
リング３９ｂによって取り付けられている。かかる弾性
シート３８の中途部は、取付リング３９ｃによってドレ
スリング２７の背面に取り付けられ、保持プレート１０
及びドレスリング２７は、弾性シート３８によって凹部
２６内に吊持されて収容されている。更に、取付リング
３９ａ，３９ｃの間及び取付リング３９ｃ，３９ｂの間
の各弾性シート３８の中途部が、取付リング３９ｄ，３
９ｅによって凹部２６の底面に取り付けられ、弾性シー
ト３８がＶ字状に折り曲げられて形成された通路状の空
間部４３がドレスリング２７の背面側に形成される。か
かる通路状の空間部４３には、回転軸２８に設けられた
連通路３２ｂを経由して圧縮空気の給排がなされ、ドレ
スリング２７をヘッド部材２４の凹部２６に対して出入
方向に移動し、ドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部
２６からの突出高さを制御できる。また、保持プレート
１０の背面側に形成された空間部５０にも、圧縮空気の
給排を連通路３２ｂから独立して形成された連通路３２
ａを介して為され、保持プレート１０の保持面１１の凹
部２６からの突出高さを制御できる。
【００１５】この様に、図１に示すトップリングＴで
は、保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの突
出高さ及びドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部２６
からの突出高さを、互いに独立して制御できる。ところ
で、保持プレート１０及びドレスリング２７を吊持して
凹部２６内に収容する弾性シート３８としては、図１０
（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１で補強された弾
性シート３８を用いている。かかる布帛状の補強材４１
は、図１０（ｂ）に示す様に、力の加えられる方向によ
って伸長する程度が異なる伸長の方向性を有する。この
ため、布帛状の補強材４１で補強された弾性シート３８
は、所定の力が加えられると適正範囲内で容易に伸長す
るものの、力の加えられる方向によって伸長する程度が
異なる伸長の方向性を有する。この点、図１に示すトッ
プリングＴでは、保持プレート１０の外周面１０ａとド
レスリング２７の内周面２７ｂとの間に、球体９ａ，９
ａ・・が、外周面１０ａと内周面２７ｂとの両面に同時
に点接触しつつ、外周面１０ａ及び内周面２７ｂに沿っ
て、互いに隣接する球体９ａと接触する状態で配設され
ている。更に、ドレスリング２７の外周面２７ｃとヘッ
ド部材２４の内周面２４ａとの間にも、球体９ｂ，９ｂ
・・が、外周面２７ｃと内周面２４ａとの両面に同時に
点接触しつつ、外周面２７ｃ及び内周面２４ａに沿っ
て、互いに隣接する球体９ｂと接触する状態で配設され
ている。この様に、球体９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，
９ｂ・・を配設することによって、保持プレート１０及
びドレスリング２７の凹部２６の径方向への移動を阻止
しつつ、保持プレート１０及びドレスリング２７の凹部
２６に対して出入方向の移動をスムーズに行うことがで
きる。また、ウェーハＷの研磨中に発生する定盤２０の
上下方向の微小なうねり（ローリング）に対しても、保
持プレート１０は容易に対応できる。
は、保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの突
出高さ及びドレスリング２７の平坦面２７ａの凹部２６
からの突出高さを、互いに独立して制御できる。ところ
で、保持プレート１０及びドレスリング２７を吊持して
凹部２６内に収容する弾性シート３８としては、図１０
（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１で補強された弾
性シート３８を用いている。かかる布帛状の補強材４１
は、図１０（ｂ）に示す様に、力の加えられる方向によ
って伸長する程度が異なる伸長の方向性を有する。この
ため、布帛状の補強材４１で補強された弾性シート３８
は、所定の力が加えられると適正範囲内で容易に伸長す
るものの、力の加えられる方向によって伸長する程度が
異なる伸長の方向性を有する。この点、図１に示すトッ
プリングＴでは、保持プレート１０の外周面１０ａとド
レスリング２７の内周面２７ｂとの間に、球体９ａ，９
ａ・・が、外周面１０ａと内周面２７ｂとの両面に同時
に点接触しつつ、外周面１０ａ及び内周面２７ｂに沿っ
て、互いに隣接する球体９ａと接触する状態で配設され
ている。更に、ドレスリング２７の外周面２７ｃとヘッ
ド部材２４の内周面２４ａとの間にも、球体９ｂ，９ｂ
・・が、外周面２７ｃと内周面２４ａとの両面に同時に
点接触しつつ、外周面２７ｃ及び内周面２４ａに沿っ
て、互いに隣接する球体９ｂと接触する状態で配設され
ている。この様に、球体９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，
９ｂ・・を配設することによって、保持プレート１０及
びドレスリング２７の凹部２６の径方向への移動を阻止
しつつ、保持プレート１０及びドレスリング２７の凹部
２６に対して出入方向の移動をスムーズに行うことがで
きる。また、ウェーハＷの研磨中に発生する定盤２０の
上下方向の微小なうねり（ローリング）に対しても、保
持プレート１０は容易に対応できる。
【００１６】図１に示すトップリングＴでは、ドレスリ
ング２７の背面側に弾性シート３８がＶ字状に折り曲げ
て通路状の空間部４３を形成しているが、図３に示す様
に、取付リング３９ｂ，３９ｃの間の弾性シート３８を
フラット状としてもよい。また、図４に示すトップリン
グＴでは、ドレスリング２７と保持プレート１０との各
凹部２６からの突出高さを別々に制御していたが、両者
の凹部２６からの突出高さを同一高さとすべく、図４に
示す様に、ドレスリング２７と保持プレート１０との背
面が空間部５０に臨むように、取付リング３９ａ，３９
ｃの間の弾性シート３８をフラット状としてもよい。か
かる図４に示すトップリングＴでは、回転軸２８に設け
られた連通路３２を経由して空間部５０に圧縮空気の給
排を行うことによって、ドレスリング２７の平坦面２７
ａ及び保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの
突出高さを制御できる。
ング２７の背面側に弾性シート３８がＶ字状に折り曲げ
て通路状の空間部４３を形成しているが、図３に示す様
に、取付リング３９ｂ，３９ｃの間の弾性シート３８を
フラット状としてもよい。また、図４に示すトップリン
グＴでは、ドレスリング２７と保持プレート１０との各
凹部２６からの突出高さを別々に制御していたが、両者
の凹部２６からの突出高さを同一高さとすべく、図４に
示す様に、ドレスリング２７と保持プレート１０との背
面が空間部５０に臨むように、取付リング３９ａ，３９
ｃの間の弾性シート３８をフラット状としてもよい。か
かる図４に示すトップリングＴでは、回転軸２８に設け
られた連通路３２を経由して空間部５０に圧縮空気の給
排を行うことによって、ドレスリング２７の平坦面２７
ａ及び保持プレート１０の保持面１１の凹部２６からの
突出高さを制御できる。
【００１７】図４に示すトップリングＴの弾性シート３
８を、図５に示す様に、全面をフラット状にしてドレス
リング２７及び保持プレート１０を吊持し、ヘッド部材
２４の凹部２６内に収容してもよい。また、図１〜図５
に示すトップリングＴでは、球体９ａ，９ａ・・及び球
体９ｂ，９ｂ・・を、ドレスリング２７及び保持プレー
ト１０を吊持する弾性シート３８よりも凹部２６の開口
近傍に配設していたが、図６に示す様に、空間部５０内
に配設してもよい。この場合、弾性シート３８をヘッド
部材２４，ドレスリング２７及び保持プレート１０に取
り付ける取付リング３９ａ，３９ｃの間及び取付リング
３９ｃ，３９ｂの間に配設する。図１〜図６に示す球体
９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，９ｂ・・としては、鋼材
から成る球体とすることが好ましく、特に水分の影響を
考慮するとステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で
形成された球体を用いることが好ましい。また、アクリ
ル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂によって形成され
た球体も使用できる。尚、図１〜図６に示すトップリン
グＴでは、保持プレート１０の保持面１１にウェーハＷ
を真空吸着によって吸着するようにしていたが、水や接
着剤によって保持面１１に貼着してもよい。
８を、図５に示す様に、全面をフラット状にしてドレス
リング２７及び保持プレート１０を吊持し、ヘッド部材
２４の凹部２６内に収容してもよい。また、図１〜図５
に示すトップリングＴでは、球体９ａ，９ａ・・及び球
体９ｂ，９ｂ・・を、ドレスリング２７及び保持プレー
ト１０を吊持する弾性シート３８よりも凹部２６の開口
近傍に配設していたが、図６に示す様に、空間部５０内
に配設してもよい。この場合、弾性シート３８をヘッド
部材２４，ドレスリング２７及び保持プレート１０に取
り付ける取付リング３９ａ，３９ｃの間及び取付リング
３９ｃ，３９ｂの間に配設する。図１〜図６に示す球体
９ａ，９ａ・・及び球体９ｂ，９ｂ・・としては、鋼材
から成る球体とすることが好ましく、特に水分の影響を
考慮するとステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で
形成された球体を用いることが好ましい。また、アクリ
ル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂によって形成され
た球体も使用できる。尚、図１〜図６に示すトップリン
グＴでは、保持プレート１０の保持面１１にウェーハＷ
を真空吸着によって吸着するようにしていたが、水や接
着剤によって保持面１１に貼着してもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明に係る研磨装置によれば、保持プ
レートにウェーハを保持して研磨する際に、保持プレー
ト及びドレスリングの径方向への移動を防止できる。こ
のため、ウェーハの研磨の際に、ウェーハの重心と回転
中心との一致状態を保持して研磨できると共に、ドレス
リングによって定盤の研磨面を押圧して平坦化できる結
果、研磨後のウェーハの平坦度を向上できる。
レートにウェーハを保持して研磨する際に、保持プレー
ト及びドレスリングの径方向への移動を防止できる。こ
のため、ウェーハの研磨の際に、ウェーハの重心と回転
中心との一致状態を保持して研磨できると共に、ドレス
リングによって定盤の研磨面を押圧して平坦化できる結
果、研磨後のウェーハの平坦度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの一例を説明する断面図である。
トップリングの一例を説明する断面図である。
【図２】図１に示すトップリングを構成するドレッサリ
ングの作用効果を説明する説明図である。
ングの作用効果を説明する説明図である。
【図３】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの他の例を説明する部分断面図である。
トップリングの他の例を説明する部分断面図である。
【図４】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの他の例を説明する断面図である。
トップリングの他の例を説明する断面図である。
【図５】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの他の例を説明する部分断面図である。
トップリングの他の例を説明する部分断面図である。
【図６】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられる
トップリングの他の例を説明する部分断面図である。
トップリングの他の例を説明する部分断面図である。
【図７】ウェーハの研磨に用いられる研磨装置の概略を
説明する部分断面図である。
説明する部分断面図である。
【図８】図７に示す研磨装置の部分拡大断面図である。
【図９】図８に示すトップリングで使用されている弾性
シートの作用効果を説明する断面図である。
シートの作用効果を説明する断面図である。
【図１０】図９に示すトップリングで使用されている弾
性シートの構造及び布帛状の補強材の構造を説明する説
明図である。
性シートの構造及び布帛状の補強材の構造を説明する説
明図である。
【図１１】改良されたトップリングを説明する断面図で
ある。
ある。
【図１２】図１１に示すトップリングの課題を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【符号の説明】 ９ 球体 １０ 保持プレート １０ａ 保持プレート１０の外周面 ２０ 定盤 ２４ ヘッド部材 ２４ａ 凹部２６の内周面 ２６ 凹部 ２７ ドレスリング ３２ 圧縮空気の連通路 ３８ 弾性シート ４１ 布帛状の補強材 ４３，５０ 空間部 Ｔ トップリング Ｗ ウェーハ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図７】
【図８】
【図１２】
【図１１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 進 長野県長野市松代町清野1650番地 不二越 機械工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AB04 DA17
Claims (9)
- 【請求項１】 保持プレートに保持されたウェーハの被
研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧し、前記
ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェーハの被研
磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置において、 該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向する
ように、前記保持プレートが収容される凹部が形成され
たヘッド部材と、 前記ヘッド部材の凹部内に収容する方向に前記保持プレ
ートを付勢して吊持する、布帛状の補強材で補強された
弾性シートと、 前記弾性シートと凹部の底面との間に形成され、前記保
持プレートを弾性シートの付勢力に抗して定盤方向に押
し出す圧力流体が貯留される空間部と、 前記保持プレートの外周面とヘッド部材の凹部の内周面
との間に、前記外周面と内周面との両面に同時に点接触
するように配設された複数個の球体とを具備することを
特徴とするウェーハの研磨装置。 - 【請求項２】 複数個の球体が、保持プレートの外周面
とヘッド部材の凹部の内周面との間に、互いに隣接する
球体と接触するように配設されている請求項１記載のウ
ェーハの研磨装置。 - 【請求項３】 複数個の球体が、弾性シートよりも定盤
の研磨面側に配設されている請求項１又は請求項２記載
のウェーハの研磨装置。 - 【請求項４】 複数個の球体が、弾性シートよりもヘッ
ド部材の凹部の底面側に配設されている請求項１又は請
求項２記載のウェーハの研磨装置。 - 【請求項５】 保持プレートに保持されたウェーハの被
研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧し、前記
ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェーハの被研
磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置において、 該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向する
ように前記保持プレートが収容されると共に、前記定盤
の研磨面を押圧して平坦化するドレスリングが、前記保
持プレートを取り囲むように収容される凹部が形成され
たヘッド部材と、 前記ヘッド部材の凹部内に保持プレートとドレスリング
とを収容する方向に、前記保持プレート及びドレスリン
グを付勢して吊下する、布帛状の補強材で補強された弾
性シートと、 前記弾性シートとヘッド部材の凹部の底面との間に形成
され、前記保持プレートを弾性シートの付勢力に抗して
定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間部と、 前記保持プレートの外周面とドレスリングの内周面との
間及び前記ドレスリングの外周面とヘッド部材の凹部の
内周面との間の各々に、前記外周面と内周面との両面に
同時に点接触するように配設された複数個の球体とを具
備することを特徴とするウェーハの研磨装置。 - 【請求項６】 複数個の球体が、保持プレートの外周面
とドレスリングの内周面との間及び前記ドレスリングの
外周面とヘッド部材の凹部の内周面との間の各々に、互
いに隣接する球体と接触するように配設されている請求
項５記載のウェーハの研磨装置。 - 【請求項７】 複数個の球体が、弾性シートよりも定盤
の研磨面側に配設されている請求項５又は請求項６記載
のウェーハの研磨装置。 - 【請求項８】 複数個の球体が、弾性シートよりもヘッ
ド部材の凹部の底面側に配設されている請求項５又は請
求項６記載のウェーハの研磨装置。 - 【請求項９】 ヘッド部材内には、保持プレートをヘッ
ド部材の凹部から押し出す圧力流体が貯留される空間部
と、ドレスリングをヘッド部材の凹部から押し出す圧力
流体が貯留される空間部とが、互いに独立して設けられ
ている請求項５〜８のいずれか一項記載のウェーハの研
磨装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001055177A JP3294600B1 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | ウェーハの研磨装置 |
| US10/081,493 US6692342B2 (en) | 2001-02-28 | 2002-02-22 | Wafer abrasive machine |
| DE60222314T DE60222314T2 (de) | 2001-02-28 | 2002-02-26 | Halbleiterplatteschleifvorrichtung |
| TW091103403A TW590845B (en) | 2001-02-28 | 2002-02-26 | Wafer abrasive machine |
| EP02251319A EP1236540B1 (en) | 2001-02-28 | 2002-02-26 | Wafer abrasive machine |
| KR1020020010390A KR100841491B1 (ko) | 2001-02-28 | 2002-02-27 | 웨이퍼 연마기 |
| MYPI20020681A MY122893A (en) | 2001-02-28 | 2002-02-27 | Wafer abrasive machine |
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|---|---|---|---|
| JP2001055177A JP3294600B1 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | ウェーハの研磨装置 |
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| JP2002008273A Division JP3500375B2 (ja) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | ウェーハの研磨装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1236540B1 (ja) |
| JP (1) | JP3294600B1 (ja) |
| KR (1) | KR100841491B1 (ja) |
| DE (1) | DE60222314T2 (ja) |
| MY (1) | MY122893A (ja) |
| TW (1) | TW590845B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021079488A (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 株式会社荏原製作所 | 基板を保持するためのトップリングおよび基板処理装置 |
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