JP2009274169A - 吸着装置、吸着装置の製造方法および研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨による加工精度を向上させることができる吸着装置を提供する。
【解決手段】吸着装置５０は、同一平面上に位置する支持面および支持面より窪んだ凹部５４からなる上面形状を有したベース部材５１ａと、ベース部材５１ａの少なくとも支持面を覆って設けられた樹脂製のコーティング層６５とから構成され、ベース部材５１ａの内部を通って凹部５４に開口した吸着穴５５〜５７が設けられた吸着部材５１を備え、吸着部材５１における支持面上に設けられたコーティング層６５により形成される吸着面６７に半導体ウェハの被吸着面を接触させるとともに、吸着穴５５〜５７を介して凹部５４内に負圧を作用させて半導体ウェハを吸着部材５１の上に真空吸着するように構成された吸着装置であって、吸着面６７を形成する部分におけるコーティング層６５は４０μｍ以上１１０μｍ以下の膜厚を有して、吸着面６７の平坦度が２μｍ以下となるように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェハを真空吸着により保持する吸着装置、および、この吸着装置の製造方法に関する。さらに、この吸着装置を用いた研磨装置に関する。

半導体ウェハを真空吸着により保持する吸着装置として、吸着面側にピン状または凸状をなす複数の剛性の凸部がその先端面が同一高さとなるように形成された吸着装置が従来から知られている（例えば、特許文献１を参照）。この吸着装置では、各凸部の先端面はウェハと接触した状態で凸部間の凹部が負圧に引かれ、ウェハが各凸部の先端面に倣って平坦に保持される。このように、各凸部の先端面がウェハと接触して保持する吸着面となっている。

ウェハと吸着装置の吸着面との間に異物が介在すると、その箇所付近においてウェハが変形して隆起してしまい、例えば、ウェハの平坦化研磨をする場合にこの箇所付近が過剰に研磨されて平坦度が確保できないという不都合が生じる。通常は、ウェハや吸着装置の吸着面は洗浄されるが、異物を完全に除去することは不可能である。

そこで凸部の先端面に樹脂（例えば、ポリウレタン樹脂）製のコーティング層を設けた吸着装置が考案されている。これによりウェハと吸着面との間に入り込んだ異物が弾性を有するコーティング層に埋没するため、ウェハの下面が平坦に保たれ、ウェハと吸着面との間に介在する異物による影響を低減させることができる。
特開平１０−５０８１０号公報

凸部を形成するステンレスやセラミックなどの剛性体は、表面を加工等することにより平坦度を比較的簡単に高めることができるが、この凸部の先端面に形成されるコーティング層については加工等により精度良く表面処理することが困難であるため、何ら処理のされていないコーティングされたままの状態で使用されていた。このため、コーティング層は、膜厚が精度良く調整されていない比較的厚めの状態で形成されており、さらに、各先端面において膜厚が互いに異なって表面全体がばらついた状態となっているため、被吸着物たるウェハを平坦に保持できないという問題がある。

また、このように各凸部の先端面におけるコーティング層の膜厚が互いに異なる場合や、当該膜厚が厚く（例えば、数百μｍ以上に）なっている場合には、真空吸着によって負圧に引かれたウェハの被吸着面から各凸部の先端面（吸着面）に互いに異なる押圧力が加わったときに、各凸部のコーティング層が相互に異なる弾性変形をしやすくなることにより、各凸部のコーティング層の厚さがさらに大きく変異して（ばらついて）しまうため、吸着時にウェハがこの吸着面に倣うことにより、吸着状態におけるウェハの平坦度を阻害する要因にもなっていた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、研磨による加工精度を向上させることができる吸着装置、および、この吸着装置の製造方法を提供することを目的とする。また、この吸着装置を用いた研磨装置を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係る吸着装置は、同一平面上に位置する支持面および支持面より窪んだ凹部からなる上面形状を有したベース部材と、前記ベース部材の少なくとも支持面を覆って設けられた樹脂製のコーティング層とから構成され、ベース部材の内部を通って凹部に開口した吸着穴が設けられた吸着部材を備え、吸着部材における支持面上に設けられたコーティング層により形成される吸着面に被吸着物の被吸着面を接触させるとともに、吸着穴を介して凹部内に負圧を作用させて被吸着物を吸着部材の上に真空吸着するように構成された吸着装置において、吸着面を形成する部分におけるコーティング層は４０μｍ以上１１０μｍ以下の膜厚を有して、吸着面の平坦度が２μｍ以下となるように構成される。

また、本発明に係る吸着装置の製造方法は、上記構成の吸着装置を製造するための製造方法において、ベース部材の支持面上におけるコーティング層の表面領域を表面加工処理することによって、吸着面を平坦度が２μｍ以下の平坦面に形成する表面加工処理工程を備えて構成される。

さらに、本発明に係る研磨装置は、上記構成の吸着装置と、被吸着物を研磨可能な研磨部材とを備え、研磨部材を、吸着装置により真空吸着されて保持された被吸着物の表面に当接させながら相対移動させて、被吸着物の表面を研磨するように構成される。

本発明によれば、吸着状態における被吸着物の平坦度を高めて、研磨による加工精度を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態に係る吸着装置（ウェハ吸着装置５０）を備えた研磨装置の代表例であるＣＭＰ装置（化学的機械的研磨装置）を図１に示している。

ＣＭＰ装置１は、被研磨物たる半導体ウェハ（以下、ウェハと称する）３０をその上面側に着脱自在に吸着保持可能なウェハ吸着装置５０と、このウェハ吸着装置５０の上方位置に設けられ、ウェハ吸着装置５０上に保持されたウェハ３０の被研磨面３１と対向する研磨パッド４２が取り付けられた研磨部材４１を保持してなる研磨ヘッド４０とを備えて構成される。

このＣＭＰ装置１では、研磨パッド４２の寸法（直径）はウェハ３０の寸法（直径）よりも小さく（すなわち研磨パッド４２はウェハ３０よりも小径であり）、研磨パッド４２をウェハ３０に接触させた状態で双方を相対移動させることにより、ウェハ３０の被研磨面（上面）３１全体を研磨できるようになっている。

これらウェハ吸着装置５０と研磨ヘッド４０とを支持する支持フレーム２０は、水平な基台２１と、この基台２１上にＹ方向（紙面に垂直な方向でこれを前後方向とする）に延びて設けられたレール（図示しない）上をＹ方向に移動自在に設けられた第１ステージ２２と、この第１ステージ２２から垂直（Ｚ方向）に延びるように設けられた垂直フレーム２３と、この垂直フレーム２３の上部に設けられた第２ステージ２４と、この第２ステージ２４上から水平（Ｘ方向）に延びるように設けられた水平フレーム２５と、この水平フレーム２５上をＸ方向（左右方向）に移動自在に設けられた第３ステージ２６とを有して構成されている。

第１ステージ２２内には第１電動モータＭ１が設けられており、これを回転駆動することにより第１ステージ２２を上記レールに沿ってＹ方向に移動させることができる。また、第３ステージ２６内には第２電動モータＭ２が設けられており、これを回転駆動することにより第３ステージ２６を水平フレーム２５に沿ってＸ方向に移動させることができる。このため、上記電動モータＭ１，Ｍ２の回転動作を組み合わせることにより、第３ステージ２６をウェハ吸着装置５０上方の任意の位置に移動させることが可能である。

ウェハ吸着装置５０は、基台２１上に設けられたテーブル支持部２７から上方に垂直に延びて設けられた回転軸２８の上端部に水平に取り付けられている。この回転軸２８はテーブル支持部２７内に設けられた第３電動モータＭ３を回転駆動することにより回転されるようになっており、これによりウェハ吸着装置５０をＸＹ平面（水平面）内で回転させることができる。

研磨ヘッド４０は、第３ステージ２６から垂直下方に延びて設けられたスピンドル２９の下端部に取り付けられている。このスピンドル２９は第３ステージ２６内に設けられた第４電動モータＭ４を回転駆動することにより回転されるようになっており、これにより研磨ヘッド４０全体を回転させて研磨パッド４２をＸＹ平面（水平面）内で回転させることができる。

さて、ウェハ吸着装置５０は、被研磨物たるウェハ３０を真空吸着して保持する、いわゆるウェハチャックとして構成されている。このウェハ吸着装置５０は、図２および図３に示すように、ウェハ３０を支持するための吸着部材５１と、この吸着部材５１を保持して回転軸２８に連結される回転保持部材７０とを主体に構成される。

吸着部材５１は、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料を用いて円盤状に形成されたベース部材５１ａと、このベース部材５１ａの上面側に設けられた（コーティングされた）下地層６６およびコーティング層６５とを有して構成されており、ネジ等の固定手段（図示しない）により回転保持部材７０の上面側に取り付けられる。ベース部材５１ａの上面側（表面側）には、図３に示すように、上面側から見て円環状の第１凸部５２が形成されており、ウェハ３０の外周部近傍を支持するようになっている。また、図４（ａ）に示すように、ベース部材５１ａの上面側における第１凸部５２の内周側には、円柱状の第２凸部５３が複数形成されており、ウェハ３０の中央側を支持するようになっている。

また、図５に示すように、第１凸部５２および第２凸部５３の先端面（上面）の高さは、それぞれ互いに同じ高さとなるように構成され、これらの先端面は高い精度で同一平面内に位置するようになっている。また、第１および第２凸部５２，５３の先端面の高さは、数百μｍ程度である。

図２に示すように、ベース部材５１ａの内部中央には、ベース部材５１ａの下面側（裏面側）で開口するように第１センタ穴５８が形成されており、この第１センタ穴５８の側部には、図３にも示すように、等間隔に（３０度間隔で）並ぶ１２本の放射通路５９がそれぞれベース部材５１ａの外周部へ向けて延びるように形成されている。さらに、放射通路５９には、第１〜第３吸着穴５５〜５７が放射通路５９の途中から上方へ延びるように形成されて、ベース部材５１ａの上面側において複数の第２凸部５３（および、第１凸部５２と）の間に形成された凹部５４で開口するようになっている（図４（ｂ）も参照）。これら第１〜第３吸着穴５５〜５７は、それぞれ吸着部材５１の中心軸Ｏ１を中心とした第１〜第３の円Ｃ１〜Ｃ３上において、周方向に等間隔に複数箇所設けられる。

ベース部材５１ａの上面側における第１凸部５２の外周側には、図３および図５に示すように、上面側から見て円環状の第３凸部６０が形成されており、第１凸部５２との間に溝部６１が形成されるようになっている。第３凸部６０の先端面（上面）の高さは、第１凸部５２の先端面（上面）よりも少しだけ低くなるように設定される。ベース部材５１ａの外周部近傍には、水供給穴６２が上下に貫通して形成されており、水供給穴６２の上端部は溝部６１で開口するとともに、下端部は回転保持部材７０の水供給通路７４と繋がるようになっている（図２参照）。そして、この水供給穴６２から溝部６１に水が供給されて、溝部６１が水（ウォーターシール）で満たされるようになっている。

ベース部材５１ａの上面側には、図５および図６に示すように、下地層６６（図６参照）を介して、ポリウレタン樹脂製のコーティング層６５が設けられている。そして、第１および第２凸部５２，５３の先端面に設けられたコーティング層６５の表面（上面）には、ウェハ３０の下面である被吸着面３２と接触可能な吸着面６７が形成される。そして、この吸着面６７にウェハ３０の被吸着面（下面）３２を接触させて各吸着穴５５〜５７に負圧を作用させることで、ウェハ３０の被吸着面３２が吸着部材５１の吸着面６７に真空吸着される。なお、下地層６６は、ベース部材５１ａの上面とコーティング層６５との塗着性を向上させるために形成されている。

このように、ベース部材５１ａの上面側にコーティング層６５を設けることで、図６（ｂ）に示すように、ウェハ３０の被吸着面３２とコーティング層６５の表面に形成された吸着面６７との間に異物Ｘが介在しても、コーティング層６５が有する弾性によって異物Ｘがコーティング層６５に埋没しようとするため、ウェハ３０が異物Ｘによって変形することがなく、吸着状態におけるウェハ３０の平坦度を高めることができる。

また、吸着面６７（第１および第２凸部５２，５３の上面上の部分）におけるコーティング層６５および下地層６６の総膜厚は、８０μｍ（４０〜１１０μｍが好ましい）となっている。さらに、このコーティング層６５の表面に形成された吸着面６７の平坦度は１μｍ程度（２μｍ以下が好ましい）に仕上げられている。

ところで、図５に示すように、ベース部材５１ａの上面側における第１凸部５２よりも外周側の部分には、第３凸部６０を含む第１凸部５２よりも高さの低い円環状領域Ｂ１が設けられる。このように、第１凸部５２よりも高さの低い円環状領域Ｂ１を設けて、ウェハ３０の外周部を吸着保持しないようにすることで、ウェハ３０が研磨荷重を受けてもウェハ３０の外周部で逃げるため、ウェハ３０の外周部が研磨されにくくなってウェハ３０外周部の過剰研磨を防止することができる。

回転保持部材７０は、図２および図３に示すように、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料を用いて円盤状に形成され、ネジ等の固定手段（図示しない）により回転軸２８の上部に水平に取り付けられる。そのため、回転保持部材７０の上面側（表面側）に取り付けられた吸着部材５１は、回転保持部材７０により水平面内で回転自在に保持されることとなる。

回転保持部材７０の中央部には、第２センタ穴７１が上下に貫通して形成されており、第２センタ穴７１の上端部はベース部材５１ａの第１センタ穴５８と繋がるとともに、下端部は図示しない管路を介してエアオペレートバルブ８１（図７参照）と繋がるようになっている。これにより、吸着部材５１の各吸着穴５５〜５７は、放射通路５９、第１および第２センタ穴５８，７１、並びに図示しない管路を介してエアオペレートバルブ８１（図７参照）に繋がる。

回転保持部材７０の上面側（表面側）には、矩形の溝が渦巻状に延びるように形成され、吸着部材５１の下面（裏面）との間に渦巻状に延びる冷却水路７２が形成されるようになっている。この冷却水路７２の内周部は図示しない管路を介して冷却水供給装置（図示しない）と繋がっており、外周部は回転保持部材７０に形成された排水穴（図示せず）と繋がっている。なお、冷却水供給装置から供給された所定温度の水は、渦巻状の冷却水路７２を内周側から外周側へ通過してウェハ吸着装置５０（回転保持部材７０）の温度を一定に保つようになっている。

また、回転保持部材７０の外周部近傍には、水供給通路７４が上下に貫通して形成されており、水供給通路７４の上端部は吸着部材５１の水供給穴６２と繋がるとともに、下端部は図示しない管路を介して開閉電磁弁８５（図７参照）と繋がるようになっている。これにより、吸着部材５１の水供給穴６２は、水供給通路７４および図示しない管路を介して、開閉電磁弁８５と繋がる。

前述したように、吸着部材５１の各吸着穴５５〜５７は、放射通路５９、第１および第２センタ穴５８，７１、並びに図示しない管路を介して、図７に示すように、エアオペレートバルブ８１の一方のポートに繋がっている。一方、エアオペレートバルブ８１の他方のポートには、真空源である真空ポンプ８２と、真空破壊用の微圧エアにレギュレートしたエアを供給するコンプレッサ８３と、純水を供給可能な純水供給部８４とが接続されている。

そして、エアオペレートバルブ８１は、図示しない制御部からの電磁弁作動信号を受けて、各吸着穴５５〜５７が真空ポンプ８２に繋がる状態と、各吸着穴５５〜５７がコンプレッサ８３に繋がる状態と、各吸着穴５５〜５７が純水供給部８４に繋がる状態と、各吸着穴５５〜５７がどれとも繋がらない状態とに切り替える機能を有している。したがって、エアオペレートバルブ８１の切替作動により各吸着穴５５〜５７が真空ポンプ８２に繋がると、真空ポンプ８２の作動により各吸着穴５５〜５７に負圧が生じる。また、各吸着穴５５〜５７がコンプレッサ８３に繋がると、コンプレッサ８３から各吸着穴５５〜５７に真空破壊用の高圧エアが供給される。さらに、各吸着穴５５〜５７が純水供給部８４に繋がると、純水供給部８４からの水（純水）が各吸着穴５５〜５７から吸着部材５１の上面側に供給される。

また、吸着部材５１の水供給穴６２は、水供給通路７４および図示しない管路を介して、開閉電磁弁８５の一方のポートに繋がっている。一方、開閉電磁弁８５の他方のポートには、純水供給部８４が接続されている。そして、制御部（図示しない）からの電磁弁作動信号を受けて開閉電磁弁８５が開放作動すると、水供給穴６２と純水供給部８４とが繋がるようになっている。したがって、開閉電磁弁８５の開放作動により水供給穴６２が純水供給部８４に繋がると、純水供給部８４からの水（純水）が水供給穴６２から溝部６１に供給される。

次に、本実施形態に係るウェハ吸着装置５０の製造方法の一例について、図８を用いて説明する。図８は、ウェハ吸着装置５０の製造工程の一例を示すフロー図である。

まず、前述したような構造を有するベース部材５１ａおよび回転保持部材７０をそれぞれ作製する（工程Ｓ１）。例えば、ベース部材５１ａは、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料を用いて、機械加工（旋削、研削、研磨およびフライス加工等）などにより円盤状に形成され、表面（上面）の平坦度が２μｍ以下となるように仕上げられる。その後、ベース部材５１ａおよび回転保持部材７０は、図示しないネジ等の固定手段により一体に結合される。

次いで、ベース部材５１ａの上面側に、プライマーをスプレーガン等で塗布した後に、乾燥させて下地層６６を形成する（工程Ｓ２）。なお、下地層６６は、ベース部材５１ａに対するコーティング層６５の塗着性を高めるために用いられるものであって、場合によっては必ずしも必要ではなく、ベース部材５１ａ（および回転保持部材７０）を作製したのち直接（下地層６６を形成しないで）、コーティング層６５を形成してもよい。

そして、下地層６６の上にポリウレタン系樹脂からなる塗布材をスプレーガン等で塗布した後に、所定温度で乾燥および焼成することでコーティング層６５が形成される（工程Ｓ３）。このコーティング層６５の膜厚は、完成膜厚や、後工程による機械加工および表面加工処理での取代などを考慮した上で決められるものである。また、このとき膜厚が表面全体に均等になるように塗布材を何層にも積層させるように重ね塗りすることが好ましい。なお、コーティング層は、アクリル系樹脂やフッ素系ゴム等からなる塗布材を用いて形成してもよい。

続いて、吸着部材５１（および回転保持部材７０）において、第１および第２凸部５２，５３の先端面に設けられたコーティング層６５の表面を円盤状の研削砥石により機械加工（研削加工）を行う（工程Ｓ４）。この機械加工工程Ｓ４では、回転軸Ｏ１を中心に回転する吸着部材５１の表面（コーティング層６５の表面）に、回転および水平方向に揺動運動をする研削砥石を接触させることにより、コーティング層６５の表面が研削されて、コーティング層６５および下地層６６の総膜厚が１５０μｍ程度（１２０〜２００μｍが好ましい）に調整される。このときコーティング層６５の表面の平坦度は１０μｍ以下に抑えられていることが好ましい。なお、この機械加工工程Ｓ４は次工程（工程Ｓ５）である表面加工処理での取代（仕上代）を減少させて、表面加工処理における加工負担を低減させる等の目的で行われるものであるため、場合によってはコーティング層６５が形成されたのち表面加工処理工程Ｓ５に移行してもよい。

次いで、吸着部材５１（および回転保持部材７０）において、前述の機械加工工程Ｓ４で膜厚が調整された第１および第２凸部５２，５３の先端面上のコーティング層６５の表面に、図９に示すようなラップ定盤９１および研磨材９３を用いた表面加工処理（ラップ研磨加工）を行う（工程Ｓ５）。この表面加工処理工程Ｓ５では、所定の回転軸を中心に回転する円盤状のラップ定盤９１の研磨面９２と、このラップ定盤９１の研磨面９２に接触して回転軸Ｏ１を中心に回転するとともに下方に荷重（図９中、白抜き矢印で示す）が加えられる吸着部材５１（コーティング層６５）の表面との間に、砥粒などからなる研磨材９３が供給されることにより、コーティング層６５の表面に存在する微小なうねり等が研磨（除去）されて当該表面が平坦化される。この状態において、第１および第２凸部５２，５３の先端面上のコーティング層６５および下地層６６の総膜厚は８０μｍ程度（４０〜１１０μｍであることが好ましく、さらに、５０μｍ〜１００μｍがより好ましい）に仕上げられる。また、このときコーティング層６５の表面（吸着面６７）の平坦度は１μｍ程度（２μｍ以下が好ましい）に形成される。

そして、一体に連結された吸着部材５１および回転保持部材７０を、例えば超音波洗浄などの手段により洗浄処理を行い、吸着部材５１に付着した砥粒や潤滑剤などを除去して表面全体を清浄化する（工程Ｓ６）。これによりウェハ吸着装置５０が完成する。

このような方法により製造されたウェハ吸着装置５０では、真空ポンプ８２の作動により各吸着穴５５〜５７に負圧を生じさせて被吸着物たるウェハ３０の真空吸着を行う場合に、ウェハ３０の被吸着面３２に接触する吸着面６７の吸着状態における平坦度を向上させることができる。すなわち吸着状態におけるウェハ３０のうねりを低減させて、平坦度を高めることができる。それでは、ウェハ吸着装置５０において、吸着前後における吸着面６７の表面状態（表面形状）の変化について、図１０および図１１を用いて説明する。

まず、図１０には、機械加工工程Ｓ４後における吸着部材５１の吸着面６７上に載せられた図示しない基準基板の吸着前の状態（Ｌ１）および吸着された状態（Ｌ２）の表面形状（うねり曲線）を測定したグラフが示されている。ここで基準基板とは、表面の平坦度等が高精度に調整された円盤状の基板（吸着部材５１とほぼ同一の外径寸法を有する）をいう。そして、表面形状の測定は、前述の機械加工によりコーティング層６５および下地層６６の吸着面６７部分の総膜厚が１５０μｍ程度に調整された吸着部材５１（および回転保持部材７０）をＣＭＰ装置１の回転軸２８上部に取り付けた状態で、真空吸着前後における基準基板（吸着面６７上に取り付けられた基準基板）の表面形状を形状輪郭測定器により計測している。

真空吸着前の状態（Ｌ１）は、基準基板が吸着面６７上に単に載せられているだけの状態であり、外部からの影響をほとんど受けていないほぼ基準基板自体の表面形状が計測されている。これに対して真空吸着が行われると、コーティング層６５の吸着面６７部分の膜厚が比較的に厚いことや、各部位において膜厚にばらつきがあることに起因して、真空吸着によって基準基板が吸引されて吸着面６７の各部位に作用する押圧力により、コーティング層６５の弾性変形量が各部位で大きく異なってくることになり（吸着面６７全体が一様に引かれず）、吸着面６７全体の表面形状が大きく変異してしまうこととなる（本実施例では、中央部が大きく窪んだ表面形状となっている）。したがって、真空吸着された状態（Ｌ２）では、基準基板は、表面形状の変異した吸着面６７に倣った状態で吸引されるため、図１０に示すような中央部が大きく窪んだ表面状態となって平坦度が大きく崩れた状態で保持されることになる。

次いで、図１１には、表面加工処理工程Ｓ５（および洗浄工程Ｓ６）後の完成状態における吸着部材５１の吸着面６７上に載せられた基準基板の吸着前の状態（Ｌ３）および吸着された状態（Ｌ４）の表面形状（うねり曲線）を測定したグラフが示されている。ここで、表面形状の測定は、前述の表面加工処理によりコーティング層６５および下地層６６の吸着面６７部分の総膜厚が８０μｍ程度であって平坦度が２μｍ以下に調整された吸着部材５１（および回転保持部材７０）をＣＭＰ装置１の回転軸２８上部に取り付けた状態で、真空吸着前後における基準基板（吸着面６７上に取り付けられた基準基板）の表面形状を形状輪郭測定器により計測している。

表面加工処理により仕上げられた吸着面６７では、コーティング層６５（および下地層６６）の膜厚が比較的薄く仕上げられ、且つ、平坦度が２μｍ以下に高められ膜厚のばらつきも殆んどないため、真空吸着がされて基準基板が吸引されることにより吸着面６７の各部位に力が加わっても、コーティング層６５の弾性変形量が各部位でほぼ均等になるため（吸着面６７全体が一様に引かれるため）、吸着面６７全体の表面形状が大きく変異することがなく平坦な面が維持される。したがって、真空吸着される前の状態（Ｌ３）と真空吸着された状態（Ｌ４）とで基準基板の表面状態は殆んど異なることなく、吸着された状態（Ｌ３）でも２μｍ以下の平坦度が維持される。したがって、このウェハ吸着装置５０によれば、被吸着物（基準基板、ウェハ３０など）の吸着状態における平坦度をより高めることができる。

次に、このような構成のウェハ吸着装置５０を備えたＣＭＰ装置１を用いてウェハ３０の研磨を行う場合について説明する。ＣＭＰ装置１によりウェハ３０の研磨を行うには、まず、ウェハ吸着装置５０の上面に研磨対象となるウェハ３０を吸着取り付けする（このときウェハ３０の中心はウェハ吸着装置５０の回転中心に一致させる）。そして、電動モータＭ３により回転軸２８を駆動してウェハ吸着装置５０およびウェハ３０を回転させる。次いで、電動モータＭ１，Ｍ２を駆動して第３ステージ２６をウェハ３０の上方に位置させ、電動モータＭ４によりスピンドル２９を駆動して研磨ヘッド４０を回転させる。続いて、研磨ヘッド４０を上下動させるエアシリンダ（図示しない）を用いて研磨ヘッド４０を降下させ、研磨パッド４２の下面（研磨面）をウェハ３０の上面（被研磨面）に押し当てるようにする。

このとき、図示しないエア供給源から研磨ヘッド４０内に所定のエアを供給して、研磨ヘッド４０内のエア圧によりウェハ３０と研磨パッド４２との接触圧を所定の値に設定する。そして、電動モータＭ１，Ｍ２を駆動して研磨ヘッド４０をＸＹ方向（ウェハ３０と研磨パッド４２との接触面の面内方向）に揺動させる。このとき同時に、図示しない研磨剤供給装置より研磨剤を圧送し、研磨パッド４２の下面側に研磨剤を供給させる。これにより、ウェハ３０の被研磨面３１は、研磨剤の供給を受けつつウェハ３０自身の回転運動と研磨ヘッド４０の（すなわち研磨パッド４２の）回転および揺動運動とにより研磨される。

ウェハ吸着装置５０にウェハ３０を吸着取り付けするには、まず、図５に示すように、ウェハ吸着装置５０の上面にウェハ３０を置き、ウェハ吸着装置５０の吸着面６７にウェハ３０の被吸着面３２を接触させる。このとき、前述したように、ウェハ３０の中心はウェハ吸着装置５０の回転中心に一致させるようにする。そして、真空ポンプ９２を利用して吸着部材５１の各吸着穴５５〜５７に負圧を生じさせ、ウェハ３０の被吸着面３２をウェハ吸着装置５０の吸着面６７に真空吸着させる。これにより、ウェハ３０がウェハ吸着装置５０に吸着保持される。このとき、前述したように、ウェハ吸着装置５０のコーティング層６５における吸着面６７部分の膜厚がばらつきなく比較的薄く設定され、その表面の平坦度が高められているため、真空吸着されて吸着面６７に接触しているウェハ３０のうねりを低減させることができ、吸着状態におけるウェハ３０の平坦度をより高めることができる。したがって、ＣＭＰ装置１によるウェハ３０の研磨における加工精度（平坦度）を向上させることができる。

なお、ウェハ吸着装置５０にウェハ３０を吸着取り付けするときには、エアオペレートバルブ８１の切替作動により各吸着穴５５〜５７を真空ポンプ８２に繋げることで、真空ポンプ８２の作動により各吸着穴５５〜５７に負圧が生じる。また、ウェハ吸着装置５０からウェハ３０を取り外すときには、エアオペレートバルブ８１の切替作動により各吸着穴５５〜５７をコンプレッサ８３に繋げることで、コンプレッサ８３から各吸着穴５５〜５７に高圧エアが供給されて真空破壊が行われる。さらに、ウェハ吸着装置５０の吸着面６７（上面）を洗浄するときには、エアオペレートバルブ８１の切替作動により各吸着穴５５〜５７を純水供給部８４に繋げることで、純水供給部８４からの水（純水）が各吸着穴５５〜５７から吸着面６７上に供給される。

本実施形態のウェハ吸着装置５０では、前述したように、ベース部材５１ａの上面側にコーティング層６５（および下地層６６）を設け、さらに表面加工処理などによりコーティング層６５（吸着面６７部分）の膜厚をばらつきなく比較的薄くして表面全体を平坦化しているため、吸着前後において吸着面６７が変形することなく（平坦面が崩れることがなく）、吸着状態におけるウェハ３０の平坦度を高めることができる。

また、本実施形態のウェハ吸着装置５０では、ウェハ３０の被吸着面３２とコーティング層６５の表面に形成された吸着面６７との間に異物が介在しても、コーティング層６５が有する弾性力によって異物がコーティング層６５に埋没しようとするため、ウェハ３０が異物によって変形することがなく、ウェハ３０の被吸着面３２を平坦に保持することができる。

そして、以上のような構成のウェハ吸着装置５０を備えたＣＭＰ装置１によれば、ウェハ３０の加工精度および歩留まりを向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、吸着装置が研磨装置の一例であるＣＭＰ装置に備えられて適用された例について説明したが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の研磨装置や、投影露光装置（ステッパー）、その他種々の装置に備えられて適用されるものである。また、吸着装置の被吸着物は半導体ウェハに限定されるものではなく、半導体ウェハ以外の基板（ガラス基板など）、その他種々の被吸着物を吸着するように構成してもよい。

本実施形態の吸着装置を備えた研磨装置の一例であるＣＭＰ装置を示す正面図である。 本実施形態の吸着装置の正断面図である。 本実施形態の吸着装置の平面図である。 （ａ）は本実施形態の第１凸部の近傍を示す拡大平面図であり、（ｂ）は吸着穴の近傍を示す拡大平面図である。 本実施形態の第１凸部の近傍を示す拡大断面図である。 本実施形態の吸着装置にウェハが吸着された状態を模式的に示す断面図である。 本実施形態の吸着装置の配管図（ブロック図）である。 本実施形態の吸着装置の製造方法を示す製造工程のフロー図である。 表面加工処理工程の概要を示す正面図である。 機械加工工程後の吸着部材に載置された基準基板において吸着前後の表面形状（うねり曲線）を測定したグラフである。 表面加工処理（および洗浄処理）工程後の吸着部材に載置された基準基板において吸着前後の表面形状（うねり曲線）を測定したグラフである。

符号の説明

１ ＣＭＰ装置（研磨装置） ３０ 半導体ウェハ（被吸着物）
４２ 研磨部材 ５０ ウェハ吸着装置（吸着装置） ５１ 吸着部材
５１ａ ベース部材 ５４ 凹部 ５５ 第１吸着穴 ５６ 第２吸着穴
５７ 第３吸着穴 ６５ コーティング層 ６６ 下地層 ６７ 吸着面
８２ 真空ポンプ ９１ ラップ定盤（定盤部材） ９３研磨材（砥粒）
Ｓ４ 機械加工工程 Ｓ５ 表面加工処理工程

Claims (8)

1. 同一平面上に位置する支持面および前記支持面より窪んだ凹部からなる上面形状を有したベース部材と、前記ベース部材の少なくとも前記支持面を覆って設けられた樹脂製のコーティング層とから構成され、前記ベース部材の内部を通って前記凹部に開口した吸着穴が設けられた吸着部材を備え、
   前記吸着部材における前記支持面上に設けられた前記コーティング層により形成される吸着面に被吸着物の被吸着面を接触させるとともに、前記吸着穴を介して前記凹部内に負圧を作用させて前記被吸着物を前記吸着部材の上に真空吸着するように構成された吸着装置において、
   前記吸着面を形成する部分における前記コーティング層は４０μｍ以上１１０μｍ以下の膜厚を有して、前記吸着面の平坦度が２μｍ以下となるように構成されていることを特徴とする吸着装置。
2. 前記ベース部材の前記支持面の平坦度が２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
3. 前記ベース部材の前記支持面と前記コーティング層との間に、下地層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着装置。
4. 前記コーティング層は、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂またはフッ素系ゴムの材料から形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の吸着装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の吸着装置を製造する吸着装置の製造方法において、
   前記ベース部材の前記支持面上における前記コーティング層の表面領域を表面加工処理することによって、前記吸着面を平坦度が２μｍ以下の平坦面に形成する表面加工処理工程を備えたことを特徴とする吸着装置の製造方法。
6. 前記表面加工処理が、定盤部材の研磨面と前記ベース部材の前記支持面上における前記コーティング層の表面領域とを接触させた状態で相対移動させて、両者の接触面間に砥粒を介在させることにより表面加工を行うラップ研磨加工であることを特徴とする請求項５に記載の吸着装置の製造方法。
7. 前記表面加工処理工程より前に、前記ベース部材の前記支持面上における前記コーティング層の表面領域を機械加工して、前記表面加工処理工程での取代を低減させる機械加工工程を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の吸着装置の製造方法。
8. 請求項１から４のいずれに記載の吸着装置と、
   前記被吸着物を研磨可能な研磨部材とを備え、
   前記研磨部材を、前記吸着装置により真空吸着されて保持された前記被吸着物の表面に当接させながら相対移動させて、前記被吸着物の表面を研磨するように構成されたことを特徴とする研磨装置。