JP2003022990A - ポリシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 研磨布の押圧面の外周縁に沿って押圧するリ
テーナーリングの加工精度等に因るウェーハの被研磨面
に対する影響を、簡単な構造で少なくし得ることのでき
るポリシング装置を提供する。 【解決手段】 回転軸１２に連結されたトップリング１
０の保持盤２２に保持されたウェーハＷの被研磨面を、
研磨布１６に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置に
おいて、トップリング１０から独立して回転し、且つ保
持盤２２が自在に挿入されるリテーナーリング４０あっ
て、被研磨面が研磨布１６に押し付けられた際に、ウエ
ーハＷの外周縁を取り囲むように配設された押圧板４２
を具備し、両押圧面が同一面に位置するように押圧する
リテーナーリング４０と、リテーナーリング４０が定盤
の回転に伴なって回転するように、載置されたリテーナ
ーリング４０を所定位置に位置決めするローラ５０とが
設けられていることを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリシング装置に関
し、更に回転するトップリングの保持盤に保持されたウ
ェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布
に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェーハ等の被研磨面に鏡面研
磨を施すポリシング装置には、図７に示す様に、回転す
るトップリングの保持盤１００の保持面に吸水性を有す
る不織布等のバッキング材１０６を介して保持されたウ
ェーハＷの被研磨面を、回転する定盤１０２に貼付され
た研磨布１０４に押し付けて鏡面研磨するポリシング装
置が使用されている。この保持盤１００の保持面には、
その外周縁に沿ってテンプレート１０８が設けられてお
り、ウェーハＷの鏡面研磨の際に、ウェーハＷが保持盤
１００の保持面から外れることを防止している。かかる
ポリシング装置では、研磨剤を供給した研磨布１０４の
研磨面に、保持盤１００に保持されたウェーハＷの被研
磨面を所定の荷重で押し付けつつ、定盤１０２を回転さ
せてウェーハＷの被研磨面を鏡面研磨する。しかし、図
７に示す如く、保持盤１００に保持されたウェーハＷの
被研磨面を、定盤１０２に貼付された研磨布１０４に押
し付けて研磨を施すと、研磨布１０４に凹状の窪みが形
成され、この窪みの縁部の形状に倣ってウェーハＷの外
周縁部が研磨される。このため、鏡面研磨が施されたウ
ェーハＷの外周縁部の研磨精度が低下し易い。

【０００３】鏡面研磨の際に、保持盤１００に保持され
たウェーハＷの被研磨面を押し付けることによって研磨
布１０４に形成される凹状の窪みの縁部形状によるウェ
ーハＷへの影響を可及的に少なくすべく、特開平８−２
２９８０８号公報には、図８に示すポリシング装置が提
案されている。このポリシング装置のヘッド部２００に
は、シリンダ装置等の昇降駆動手段（図示せず）及びモ
ータ等の回転駆動手段（図示せず）によって上下動及び
回転可能に設けられた回転軸２０１の先端部に固着され
た本体部２０４と、本体部２０４の定盤（図示せず）に
貼付された研磨布１０４の研磨面側に開口された凹部２
０６内に、弾性シート２０８によって吊持された保持盤
２１０とが設けられている。この弾性シート２０８と凹
部２０６の内壁面とによって仕切られた空間部２１１に
は、加圧手段２１５からの圧縮空気が配管２１４を経由
して給排気される。このため、保持盤２１０は、空間部
２１１内の圧縮空気の圧力に応じて上下動する。

【０００４】また、本体部２０４の定盤側には、保持盤
２１０を囲むように、リング状のリテーナーリング２１
２が設けられており、このリテーナーリング２１２は本
体部２０４にドーナツ状の弾性シート２１６によって吊
持されている。この弾性シート２１６の背面側の本体部
２０４に形成された空間部２１８には、加圧手段２２０
からの圧縮空気が配管２２２を経由して給排気される。
このため、リテーナーリング２１２は、空間部２１８内
の圧縮空気の圧力に応じて、その内周面が保持盤２１０
の外周面に摺接しつつ上下動する。このリテーナーリン
グ２１２の上下動は、保持盤２１０から独立して行うこ
とができる。かかる保持盤２１０の保持面には、吸水性
を有する不織布等のバッキング材１０６を介してウェー
ハＷが保持されており、ウェーハＷの鏡面研磨の際に、
ウェーハＷが保持盤２１０の保持面から外れないよう
に、リテーナーリング２１２の内周面によってウェーハ
Ｗを所定位置に保持している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図８に示すポリシング
装置は、シリンダ装置等の昇降駆動手段によってヘッド
部２００を所定位置まで降下し、本体部２０４に設けら
れた保持盤２１０の保持面にバッキング材１０６を介し
て保持されているウェーハＷの被研磨面を、定盤に貼付
された研磨布１０４の研磨面に近接させる。次いで、加
圧手段２１５からの圧縮空気を配管２１４を経由して空
間部２１１に供給し、保持盤２１０を弾性シート２０８
の吊持力に抗して押出すことにより、ウェーハＷの被研
磨面を研磨布１０４の研磨面に所定の押圧力（荷重）で
押圧できる。この際、加圧手段２２０からの圧縮空気を
配管２２２を経由して空間部２１８に供給し、リテーナ
ーリング２１２を弾性シート２１６の吊持力に抗して押
出すことにより、保持盤２１０とは別個にリテーナーリ
ング２１２を研磨布１０４の研磨面に所定の押圧力（荷
重）で押圧できる。その後、モータ等の回転駆動手段を
駆動してヘッド部２００を回転しつつ、所定の押圧力
（荷重）を加えてウェーハＷの被研磨面を研磨する。

【０００６】この様に、ウェーハＷの被研磨面を研磨す
る際に、保持盤２１０を囲むように設けられたリテーナ
ーリング２１２には、ウェーハＷの被研磨面に加えられ
る押圧力（荷重）とは別個に調整された押圧力（荷重）
が加えられ、図９に示す様に、ウェーハＷによって押圧
される研磨布１０４の押圧面と、リテーナーリング２１
２によって押圧されている押圧面とを同一面にできる。
このため、ウェーハＷの被研磨面の押し付けによって研
磨布１０４に形成された凹状の窪みの縁部形状に基づく
ウェーハＷの外周縁部の研磨精度を向上することができ
る。更に、リテーナーリング２１２は、その内周面が保
持盤２１０の外周面に摺接して上下動するため、研磨の
際に、ウェーハＷが保持盤２１０の保持面から外れない
ようにウェーハＷを所定位置に保持する保持機能も有し
ている。このため、図７に示すウェーハ研磨装置の如
く、保持盤２１０の外周に沿ってテンプレート設けるこ
とを要しない。

【０００７】しかしながら、図８に示すヘッド部２００
では、本体部２０４に一端部が固着された弾性シート２
０８、２１６によって保持盤２１０とリテーナーリング
２１２とが、本体部２０４に吊設されている。従って、
保持盤２１０とリテーナーリング２１２とは一体に回転
するため、保持盤２１０に保持されたウェーハＷの所定
個所とリテーナーリング２１２の所定個所とは、略同一
の位置関係を保持して回転する。このため、リテーナー
リング２１２の研磨布１０４を押圧する押圧面に何等か
の損傷が存在した場合、その損傷に因る研磨布１０４の
研磨面形状の影響は、常にウェーハＷの被研磨面の所定
個所に及ぶ。しかも、研磨布１０４を押圧するリテーナ
ーリング２１２の押圧面には、その加工精度の範囲内で
多少の凹凸が存在することは避けられず、リテーナーリ
ング２１２の押圧面の加工精度がウェーハＷの被研磨面
の研磨精度に直接影響を及ぼしている。

【０００８】一方、保持盤２１０とリテーナーリング２
１２とを互いに独立して回転可能とし、互いに異なる速
度で回転することによって、リテーナーリング２１２の
押圧面に多少の凹凸が存在していても、リテーナーリン
グ２１２の凹凸に因る影響はウェーハＷの被研磨面の全
面に分散されて極めて小さくし得る。しかし、保持盤２
１０とリテーナーリング２１２とを互いに独立して回転
可能とし且つ互いに異なる速度で回転させるには、ヘッ
ド部２００の構造を複雑化することは勿論のこと、保持
盤２１０とリテーナーリング２１２とを回転するモータ
等を各々に設けることを要し、ウェーハ研磨装置の全体
を複雑化する。そこで、本発明の課題は、ウェーハの被
研磨面で押圧された研磨布の押圧面の外周縁に沿って押
圧するリテーナーリングの押圧面の加工精度等に因るウ
ェーハの被研磨面に対する影響を、簡単な構造で可及的
に少なくし得ることのできるポリシング装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前記課題を
解決するには、保持盤とリテーナーリングとを別体に形
成し、保持盤をモータ等の駆動手段によって回転可能に
設け、リテーナーリングは定盤の回転を利用して回転可
能に設けることが有効であると考え検討した結果、本発
明に到達した。すなわち、本発明は、回転軸に連結され
たトップリングの保持盤に保持されたウェーハの被研磨
面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡
面研磨するポリシング装置において、該トップリングか
ら独立して回転し且つ前記保持盤が自在に挿入されるリ
テーナーリングであって、前記保持盤に保持されている
ウェーハの被研磨面が前記研磨布に押し付けられた際
に、前記ウエーハの外周縁を取り囲むように配設された
押圧部材を具備し、前記ウェーハの被研磨面による研磨
布の押圧面と前記押圧部材による研磨布の押圧面とが同
一面に位置するように研磨布を押圧するリテーナーリン
グと、前記リテーナーリングが研磨布の研磨面に載置さ
れて定盤の回転に伴なって回転するように、前記研磨布
の研磨面に載置されたリテーナーリングを所定位置に位
置決めする位置決め部材とが設けられていることを特徴
とするポリシング装置にある。かかる本発明において、
リテーナーリングの押圧部材に、ウェーハの被研磨面に
よって押圧された前記研磨布の押圧面と前記押圧部材に
よって押圧された研磨布の押圧面とを同一面となるよう
に、所定量の重りを載置することによって、ウェーハの
被研磨面による研磨布の押圧面とその周縁面とを容易に
実質的に同一面とすることができる。更に、リテーナー
リングを所定位置に位置決めする位置決め部材を、前記
リテーナーリングを構成する押圧部材の外周面の少なく
とも一部に接触するローラとすることによって、定盤上
の所定位置にリテーナーリングを容易に位置決めでき
る。

【００１０】また、本発明は、回転軸に連結されたトッ
プリングの保持盤に保持されたウェーハの被研磨面を、
回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨
するポリシング装置において、該トップリングから独立
して回転し且つ前記保持盤が自在に挿入されるリテーナ
ーリングであって、前記保持盤に保持されているウェー
ハの被研磨面が前記研磨布に押し付けられた際に、前記
ウエーハの外周縁を取り囲むように配設された押圧部材
と、前記トップリングが間隔を介して挿入される筒状部
とを具備し、前記ウェーハの被研磨面による研磨布の押
圧面と前記押圧部材による研磨布の押圧面とが同一面に
位置するように研磨布を押圧するリテーナーリングが設
けられ、且つ互いに独立して回転可能に設けられた前記
筒状部とトップリングとが互いに接触することなく回転
し得るように、前記筒状部の内周面とトップリングの外
周面との間に、前記両面に同時に接触する球体が配設さ
れていることを特徴とするポリシング装置にある。かか
る本発明において、トップリングとリテーナーリングと
の間に、前記トップリングが、そのウェーハの被研磨面
が研磨布の研磨面から離れた状態で昇降する際に、両者
を係合する係合手段を設けることによって、トップリン
グを研磨布上から上昇させる際に、リテーナーリングも
トップリングと共に上昇させることができる。

【００１１】これらの本発明では、トップリングを、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、保持盤が収容される凹部が形成された本体部と、前
記本体部の凹部内に収容する方向に前記保持盤を付勢し
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
記保持盤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、前記保持盤の外周
面と本体部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
の球体とから構成することによって、弾性シートを補強
する布帛状の補強材に起因して発生する弾性シートの伸
長の方向性に因る保持盤の移動、例えば保持盤が挿入さ
れた本体部の凹部の径方向への移動を防止できる。この
ため、保持盤の外周面とリテーナーリングとの隙間を、
両者が接触しない程度に最小距離に設定できる。

【００１２】本発明に係るポリシング装置では、トップ
リングとリテーナーリングとが独立して回転可能に設け
られていると共に、トップリングの保持盤に保持されて
いるウェーハの被研磨面の研磨布に対する押圧力と、ウ
ェーハの被研磨面の外周縁に沿って研磨布を押圧するリ
テーナ−リングの押圧力とを独立して調整可能に設けら
れている。しかも、リテーナーリングは、定盤に貼付さ
れた研磨布上に載置され、定盤の回転に伴なって回転す
るため、強制回転されるトップリングに設けられた保持
盤との間では容易に回転速度差を付けることができる。
このため、ウェーハの被研磨面を研磨する際には、ウェ
ーハの被研磨面の所定個所とリテーナーリングの押圧面
の所定個所との位置関係は常に変動し、リテーナーリン
グの押圧面の加工精度等に因るウェーハの被研磨面に対
する影響を分散することができる。更に、リテーナーリ
ングは、定盤の回転を利用しているため、リテーナーリ
ングを強制回転するためのモータ等の駆動手段を設ける
ことを要しないため、ウェーハ研磨装置の構造を簡素化
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るポリシング装置は、
回転軸に連結されたトップリングの保持盤の保持面に保
持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付さ
れた研磨布に押し付けて鏡面研磨するものであり、この
トップリング等が設けられたヘッド部の一例を図１に示
す。図１は、本発明に係るポリシング装置を構成するヘ
ッド部の断面図である。図１において、シリンダ装置等
の昇降駆動手段（図示せず）及びモータ等の回転駆動手
段（図示せず）によって上下動可能に設けられた回転軸
１２の先端部にトップリング１０が設けられている。こ
のトップリング１０は、回転軸１２の先端部に固着され
た本体部１４と、本体部１４の定盤側（定盤に貼付され
た研磨布１６の研磨面側）に開口された凹部１８内に、
リング状の弾性シート２０によって吊持されて出入可能
に設けられた保持盤２２とから成る。

【００１４】かかる本体部１４内には、本体部１４の凹
部１８の底面と保持盤２２によって囲まれた空間部２４
が形成され、この空間部２４内には、加圧手段（図示せ
ず）からの圧縮空気が回転軸１２に設けられた配管２６
を経由して給排気される。このため、空間部２４に供給
された圧縮空気によって、空間部１４の内圧が弾性シー
ト２０の吊持力よりも高圧となったとき、保持盤２２は
弾性シート２０の吊持力に抗して凹部１８から突出す
る。一方、空間部２４の内圧が弾性シート２０の吊持力
よりも低圧となったとき、保持盤２２は弾性シート２０
の吊持力によって凹部１８内に引き込まれる。更に、保
持盤２２には、ウェーハＷを保持する保持面に開口する
複数の貫通孔２８を連通する連通空間部３０が形成され
ており、この連通空間部３０は、真空ポンプ等の減圧手
段（図示せず）と、回転軸１２に設けられた配管３２、
本体部１４に形成された管路３４及び空間部２４内を通
過するフレキシブル配管３５を経由して連結されてい
る。このため、真空ポンプ等の減圧手段を駆動して連通
空間部３０を減圧状態とすることによって、ウェーハＷ
を保持盤２２の保持面に減圧吸着でき、真空ポンプ等の
減圧手段の駆動を停止して連通空間部３０の減圧状態を
常圧とすることによって、保持盤２２の保持面に対する
ウェーハＷの減圧吸着を破壊できる。ここで、ウェーハ
Ｗを、保持盤２２の保持面に設けられた不織布等のバッ
キング材に吸水された水の表面張力を減圧吸着と併用し
て、保持盤２２の保持面に保持してもよい。この場合、
ウェーハＷの被研磨面に研磨を施す際には、減圧吸着を
破壊して水の表面張力のみでウェーハＷを保持する。

【００１５】かかるトップリング１０が挿脱自在に挿入
されているリテーナーリング４０には、保持盤２２を囲
むように、押圧部材としてのリング状の押圧板４２が配
設されている。この押圧板４２の研磨布１６側の保持盤
２２に近い内周縁近傍の面には、研磨布１６を押圧する
押圧面４４が形成された押圧部が突出して形成されてい
る。更に、押圧板４２の研磨布１６と反対側の外周縁側
の面には、ピン４６，４６が立設されており、リング状
の重り４８，４８・・がピン４６，４６に挿通されて位
置決めされて積層されている。かかるリング状の重り４
８，４８・・は、押圧板４２の押圧面４４によって、研
磨布１６を所定の押圧力で押圧するためのものであり、
ウェーハＷの被研磨面の研磨布１６に対する押圧力に基
づいて決定される。尚、後述する様に、定盤に貼付され
た研磨布１６の研磨面上に載置されたリテーナーリング
４０の位置決めをローラ５０によって行う場合には、ロ
ーラ５０がリング状の重り４８，４８・・の外周面に当
接することなく押圧板４２の外周面に当接するように、
リング状の重り４８，４８・・を、その外周面が押圧板
４２の外周面よりも内側に位置させて載置することが好
ましい。

【００１６】図１に示す回転軸１２の先端部に設けられ
ているトップリング１０と、回転軸１２から独立して設
けられているリテーナーリング４０とは、一体化されて
おらず、図２に示す様に、定盤に貼付された研磨布１６
の研磨面に載置されたリテーナーリング４０に、トップ
リング１０を挿脱自在に挿入できる。かかるリテーナー
リング４０へのトップリング１０の挿脱を、リテーナー
リング４０に接触することなく行うには、リテーナーリ
ング４０を所定位置に位置決めすることによって容易に
行うことができる。このリテーナーリング４０の位置決
めは、例えば図３に示す様に、定盤１５に貼付された研
磨布１６の研磨面に載置されたリテーナーリング４０を
ローラ５０，５０によって所定位置に位置決めすること
ができる。ローラ５０，５０は、矢印Ａ方向に回転する
定盤１５の外側の基台に回動可能に設けられた回動軸５
２から延出されたアーム５４に装着され、矢印Ａ方向に
回転する定盤１５と共に移動するリテーナーリング４０
の二箇所に当接し、リテーナーリング４０を所定位置に
位置決めする。尚、ローラ５０，５０は、図１に示す様
に、リテーナーリング４０を構成する押圧板４２の外周
面に当接する。

【００１７】この様に、定盤１５の所定位置に位置決め
されたリテーナーリング４０には、図２に示す様に、リ
テーナーリング４０に接触することなくトップリング１
０を挿脱可能に挿入でき、図３に示す様に矢印Ｂ方向に
回転できる。また、ローラ５０，５０によって所定位置
に位置決めされたリテーナーリング４０は、矢印Ａ方向
に回転する定盤１５上に載置されているため、トップリ
ング１０の回転とは無関係に定盤１５の回転に伴なって
矢印Ｃ方向に回転しつつ、その押圧板４２の押圧面４４
は、トップリング１０に保持されているウェーハＷの被
研磨面で押圧された研磨布１６の押圧面の外周縁に沿っ
て押圧する。このため、ウェーハＷの被研磨面によって
押圧された研磨布１６押圧面と、押圧板４２の押圧面４
４によって押圧された研磨布１６の押圧面とを同一面に
できる。ここで、図３に示すトップリング１０とリテー
ナーリング４０との回転方向は同一方向であるが、両者
は互いに独立して回転しているため、その回転速度を容
易に変更することができる。このため、両者の回転速度
差を設けることによって、リテーナーリング４０を構成
する押圧板４２の研磨布１６を押圧する押圧面４４の所
定個所と、トップリング１０に保持されたウェーハＷの
被研磨面の所定個所との位置関係は絶えず変化する。こ
のため、押圧板４２の押圧面４４の状態、例えば加工精
度の範囲内で多少の凹凸が存在していても、ウェーハＷ
の被研磨面に対するリテーナーリング４０の押圧面４４
における凹凸の影響を分散することができ、研磨後のウ
ェーハＷの被研磨面の加工精度を向上できる。尚、ロー
ラ５０，５０は、リテーナーリング４０の位置決めを行
うことを要しない場合には、回動軸５２の回動によっ
て、定盤１５の外側の基台上に移動することができる。

【００１８】図３では、ローラ５０，５０によってリテ
ーナーリング４０を所定位置に位置決めしたが、図４に
示す様に、センターローラ５６と、定盤１５の外側の基
台に回動可能に設けられた回動軸５２から延出されたア
ーム５４に装着された一個のローラ５０とによっても、
リテーナーリング４０を所定位置に位置決めできる。こ
の場合も、センターローラ５６とローラ５０とは、矢印
Ａ方向に回転する定盤１５と共に移動するリテーナーリ
ング４０を構成する押圧板４２の外周面の二箇所に当接
し、リテーナーリング４０を所定位置に位置決めする。
この際に、センターローラ５６は矢印Ｄ方向に回転す
る。

【００１９】図１〜図４に示すリテーナーリング４０
は、研磨布１６を押圧する押圧面４４が形成された押圧
板４２上に重り４８，４８・・が載置されているが、図
５に示す様に、研磨布１６を押圧する押圧面４４が形成
された押圧板４２と筒状部６２とが一体化されたリテー
ナーリング６０を用いることができる。リテーナーリン
グ６０では、押圧板４２の押圧面４４による研磨布１６
に対する押圧力の調整には、筒状部６２の外周面に重り
４８，４８・・を装着することによって行うことができ
る。このリテーナーリング６０の筒状部６２内に挿入さ
れるトップリング１０は、筒状部６２の内周面との間に
間隙を介して挿入される。かかる筒状部６２の内周面と
トップリング１０の外周面との間隔には、両面に同時に
接触する球体６４，６４・・が配設されており、回転軸
１２によって回転するトップリング１０と、定盤１５に
貼付された研磨布１６上に載置されたリテーナーリング
６０とが、確実に接触することなく回転できる。この球
体６４は、研磨布１６に滴下される研磨液や空気中の水
分によって腐蝕されない様に、ステンレスやチタン等の
腐蝕され難い金属、或いは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することが好ましい。この
ため、図５に示すリテーナーリング６０は、図１〜図４
に示すリテーナーリング４０の様に、定盤１５上の所定
位置に位置決めするためのローラ等の位置決め部材を不
要とすることができる。尚、図５に示すトップリング１
０は、図１に示すトップリング１０と同一構造であり、
図１に示すトップリング１０を構成する部材と同一部材
には、図５においても同一番号を付して詳細な説明を省
略する。

【００２０】また、図１〜図４に示すリテーナーリング
４０では、トップリング１０とリテーナーリング４０と
は、何等の係合手段を有しないため、定盤１５に貼付さ
れた研磨布１６にリテーナーリング４０を載置する際、
或いは研磨布１６に載置されたリテーナーリング４０を
除去する際には、リテーナーリング４０を搬送する搬送
手段を必要とする。この点、図５に示すポリシング装置
のヘッド部では、トップリング１０が、そのウェーハＷ
の被研磨面が研磨布１６の研磨面から離れて上昇する際
に、トップリング１０とリテーナーリング６０とを係合
する係合手段が設けられており、リテーナーリング４０
を研磨布１６の所定位置まで搬送する搬送手段を不要に
できる。

【００２１】図５には、リテーナーリング６０の筒状部
６２の外周面に形成された凹部６６と、トップリング１
０に装着され、凹部６６と係合する凸部６８が先端部に
形成されたフック７０とから成る係合手段を示す。かか
る係合手段は、複数箇所に設けられており、凹部６６と
フック７０の凸部６８との凹凸係合は、トップリング１
０のウェーハＷの被研磨面が研磨布１６の研磨面に当接
している際には、解除状態にある。一方、トップリング
１０が、そのウェーハＷの被研磨面が研磨布１６の研磨
面から離れて上昇する際には、凹部６６とフック７０の
凸部６８とが凹凸係合し、リテーナーリング６０はトッ
プリング１０と共に上昇する。尚、トップリング１０の
ウェーハＷの研磨面が研磨布１６の研磨面に当接してい
る際に、凹部６６と凸部６８との凹凸係合を確実に解除
すべく、フック７０を図５の一点鎖線で示す位置７０′
まで回動可能に設けてもよい。

【００２２】図１〜図５に示すトップリング１０には、
リング状の弾性シート２０によって吊持されて本体部１
４の凹部１８内に保持盤２２が出入可能に設けられてい
る。かかる弾性シート２０には、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、布帛状の補強
材によって補強されている。しかしながら、布帛状の補
強材は、その経糸又は緯糸に対して平行な方向から加え
られる力に対する変形量は少ないが、経糸又は緯糸に対
して斜め方向から加えられる力に対する変形量が大きく
なる。かかる布帛状の補強材によって補強された弾性シ
ート２０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２０によって吊持された保持盤
２２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、かかる保持盤２２に保持
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。

【００２３】この点、図１及び図５に示すトップリング
１０には、保持盤２２の外周面と本体部１４の凹部１８
の内周面との間に、この外周面と内周面との両面に同時
に点接触するように複数個の球体３６，３６・・を配設
している。このため、トップリング１０の保持盤２２に
保持されて所定の荷重が加えられたウェーハＷに研磨を
施す際に、ウェーハＷの重心と回転中心との一致状態を
保持して研磨を施すことができる。また、球体３６，３
６・・によって保持盤２２を、その挿入された本体部１
４の凹部の径方向への移動を防止できるため、図１に示
すヘッド部では、そのトップリング１０の保持盤２２の
外周面とリテーナーリング４０との隙間を、両者が接触
しない程度に最小距離に設定できる。かかる球体３６，
３６・・は、弾性シート２０の内側に配設することによ
って、研磨布１６に滴下される研磨液の付着等を避ける
ことができ好ましい。また、保持盤２２の外周面と本体
部１４の凹部の内周面との間に、互いに隣接する球体３
６と接触するように配設することによって、保持盤２２
の径方向の移動を確実に阻止でき、保持盤２２の本体部
１４の凹部１８に対する出入方向の移動をスムーズとす
ることができる。尚、球体３６は、空間部２４に供給さ
れる圧縮空気中の水分によって腐蝕されない様に、ステ
ンレスやチタン等の腐蝕され難い金属、或いはアクリル
等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂によって形成するこ
とが好ましい。

【００２４】図１〜図５に示すトップリング１０では、
保持盤２２とリテーナーリング４０（６０）を構成する
押圧板４２とは、互いに異なる回転速度で回転するた
め、図６に示す様に、保持盤２２の外周面と押圧板４２
の内周面との間には、両者の接触を防止すべく、所定の
間隙４５が形成されている。かかる間隙４５を狭くする
ほど、リテーナーリング４０（６０）の押圧板４２の押
圧面４４が、ウェーハＷの被研磨面により押圧された研
磨布１６の押圧面に近接して、研磨布１６を押圧でき
る。しかし、保持盤２２と押圧板４２とが互いに異なる
回転速度で回転するため、間隙４５をなくすことは極め
て困難である。このため、図６（ａ）に示す様に、保持
盤２２の保持面に、ウェーハＷが保持面から外れること
を防止する防止手段が何等設けられていない場合、ウェ
ーハＷの保持盤２２への減圧吸着を解除して研磨を施す
と、ウェーハＷは、不織布等から成るバッキング材４７
に吸水された水の表面張力で保持されているため、バッ
キング材４７上をスライドしてＷ′の位置に移動し、ウ
ェーハＷの外周面が押圧板４２の内周面に当接すること
がある。この場合、ウェーハＷの外周面が押圧板４２の
内周面に当接しても、ウェーハＷの外周面が損傷されな
いように押圧板４２の内周面をセラミックや樹脂等で形
成しておくことが好ましい。また、図６（ｂ）に示す様
に、保持盤２２の外周縁に沿って設けたテンプレート４
９内にウェーハＷを保持することによって、ウェーハＷ
の保持盤２２への減圧吸着を解除して研磨を施しても、
ウェーハＷがバッキング材４７上をスライドして押圧板
４２の内周面に当接することがなく、押圧板４２の内周
面をセラミックや樹脂等で形成することを要しない。
尚、ウェーハＷの保持盤２２への真空吸着状態を解除す
ることなく研磨を施す場合には、研磨中に、ウェーハＷ
のスライドは惹起されず、図６（ｂ）に示すテンプレー
ト４９は不要である。

【００２５】図６（ａ）（ｂ）に示す保持盤２２では、
その保持面にウェーハＷをバッキング４７を介して間接
的に保持していたが、保持盤２２にの保持面に直接的に
ウェーハＷが保持されるようにしてもよい。かかるウェ
ーハＷの直接的な保持は、保持盤２２の保持面に開口さ
れた複数の貫通孔２８を連通する連通空間部３０を、真
空ポンプ等の減圧手段を駆動して連通空間部３０を減圧
状態とすることによって、ウェーハＷを保持盤２２の保
持面に減圧吸着でき、真空ポンプ等の減圧手段の駆動を
停止して連通空間部３０の減圧状態を常圧とすることに
よって、保持盤２２の保持面に対するウェーハＷの減圧
吸着を破壊できる。ここで、ウェーハＷを一面側に接着
剤等で貼付したキャリアプレートの他面側を保持盤２２
の保持面に保持することによって、保持盤２２の保持面
にウェーハＷをキャリアプレートを介して間接的に保持
してもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係るポリシング装置によれば、
ウェーハの被研磨面を研磨する際には、ウェーハの被研
磨面の所定個所とリテーナーリングの押圧面の所定個所
との位置関係は常に変動し、リテーナーリングの押圧面
の加工精度等に因るウェーハの被研磨面に対する影響を
分散することができる結果、鏡面研磨が施されたウェー
ハの被研磨面の研磨精度を向上できる。更に、リテーナ
ーリングは、定盤の回転を利用しているため、リテーナ
ーリングを強制回転するためのモータ等の駆動手段を設
けることを要しないため、ウェーハ研磨装置の構造を簡
素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド
部の一例を示す断面図である。

【図２】図１に示すヘッド部のトップリング１０がリテ
ーナーリング４０から抜き出された状態を説明する説明
図である。

【図３】図１に示すヘッド部を定盤上に載置した状態を
説明する説明図である。

【図４】図１に示すヘッド部を定盤上に載置した他の状
態を説明する説明図である。

【図５】本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド
部の他の例を示す断面図である。

【図６】本発明に係るポリシング装置によるウェーハの
研磨状況を説明する部分断面図である。

【図７】従来のポリシング装置を用いた研磨状態を説明
する説明図である。

【図８】改良されたポリシング装置のヘッド部の断面図
である。

【図９】図８に示す改良されたポリシング装置を用いた
研磨状態を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０ トップリング １２ 回転軸 １４ 本体部 １５ 定盤 １６ 研磨布 １８ 凹部 ２０ 弾性シート ２２ 保持盤 ２４ 空間部 ３６，６４ 球体 ４０，６０ リテーナーリング ４２ 押圧板（押圧部材） ４４ 押圧面 ４８ 重り ５０ ローラ（位置決め部材） ５６ センターローラ（位置決め部材） ６２ 筒状部 ７０ フック（係合手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に連結されたトップリングの保持
   盤に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に
   貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング
   装置において、 該トップリングから独立して回転し且つ前記保持盤が自
   在に挿入されるリテーナーリングであって、前記保持盤
   に保持されているウェーハの被研磨面が前記研磨布に押
   し付けられた際に、前記ウエーハの外周縁を取り囲むよ
   うに配設された押圧部材を具備し、前記ウェーハの被研
   磨面による研磨布の押圧面と前記押圧部材による研磨布
   の押圧面とが同一面に位置するように研磨布を押圧する
   リテーナーリングと、 前記リテーナーリングが研磨布の研磨面に載置されて定
   盤の回転に伴なって回転するように、前記研磨布の研磨
   面に載置されたリテーナーリングを所定位置に位置決め
   する位置決め部材とが設けられていることを特徴とする
   ポリシング装置。
2. 【請求項２】 リテーナーリングの押圧部材には、ウェ
   ーハの被研磨面によって押圧された前記研磨布の押圧面
   と前記押圧部材によって押圧された研磨布の押圧面とを
   同一面となるように、所定量の重りが載置されている請
   求項１記載のポリシング装置。
3. 【請求項３】 リテーナーリングを所定位置に位置決め
   する位置決め部材が、前記リテーナーリングを構成する
   押圧部材の外周面の少なくとも一部に接触するローラで
   ある請求項１又は請求項２記載のポリシング装置。
4. 【請求項４】 回転軸に連結されたトップリングの保持
   盤に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に
   貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング
   装置において、 該トップリングから独立して回転し且つ前記保持盤が自
   在に挿入されるリテーナーリングであって、前記保持盤
   に保持されているウェーハの被研磨面が前記研磨布に押
   し付けられた際に、前記ウエーハの外周縁を取り囲むよ
   うに配設された押圧部材と、前記トップリングが間隔を
   介して挿入される筒状部とを具備し、前記ウェーハの被
   研磨面による研磨布の押圧面と前記押圧部材による研磨
   布の押圧面とが同一面に位置するように研磨布を押圧す
   るリテーナーリングが設けられ、 且つ互いに独立して回転可能に設けられた前記筒状部と
   トップリングとが互いに接触することなく回転し得るよ
   うに、前記筒状部の内周面とトップリングの外周面との
   間に、前記両面に同時に接触する球体が配設されている
   ことを特徴とするポリシング装置。
5. 【請求項５】 トップリングとリテーナーリングとの間
   には、前記トップリングが、そのウェーハの被研磨面が
   研磨布の研磨面から離れた状態で昇降する際に、両者を
   係合する係合手段が設けられている請求項４記載のポリ
   シング装置。
6. 【請求項６】 トップリングが、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、保持盤が収容さ
   れる凹部が形成された本体部と、 前記本体部の凹部内に収容する方向に前記保持盤を付勢
   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
   持盤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、 前記保持盤の外周面と本体部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請求項１〜５のい
   ずれか一項記載のポリシング装置。