JP2010099763A

JP2010099763A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2010099763A
Application number: JP2008272017A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Takada; 暢行高田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-22
Also published as: JP5415737B2

Abstract

【課題】研磨パッドを真空吸着作用で着脱可能に保持する研磨装置において、研磨パッドが低剛性のものであっても、真空度を維持するためのシール部材が研磨パッドに転写されず高い平面度の研磨を達成する。
【解決手段】マウント部材３０に研磨パッド４０のプレート４１を真空吸着させることにより着脱可能に保持するにあたり、空気吸引口３６ａを囲繞して真空度を維持するシール部材５１，５２を、プレート４１の上面４１ａに向かって斜めに延びる平板状に形成し、真空吸着時においてシール部材５１，５２からプレート４１に圧力がかからないようにしてプレート４１へのシール部材５１，５２の転写による研磨面の凸部発生を防ぐ。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＣＭＰ装置等の研磨装置に係り、特に、研磨パッドが真空吸着作用によって着脱可能に保持されるタイプの研磨装置に関する。

近年、半導体集積回路の高集積化や微細化に伴って半導体の製造工程は増加し、かつ、複雑になってきており、これに伴い、半導体デバイスの表面は必ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの表面における段差の存在は、配線の段切れや局所的な抵抗の増大などを招くことから断線や電気容量の低下をもたらしており、また、絶縁膜においては耐電圧劣化やリークの発生の要因となる。

一方、半導体集積回路の高集積化や微細化に伴い、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置の光源波長は短くなり、半導体露光装置の投影レンズの開口数、いわゆるＮＡは大きくなってきている。これにより、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実質的に浅くなってきており、焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面の平坦化が要求される。

そこで、半導体デバイスの表面を平坦化する方法として、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing または Chemical Mechanical Planarization、以下ＣＭＰと称する）技術が広く行われている。ＣＭＰ装置でワークを研磨する研磨パッドは、使用につれて摩耗と目詰まりを起こすため、ドレッシングと呼ばれる表面研磨を施して再使用するようにしている。そして、研磨パッドは使用時間の経過とともに厚さが薄くなるので、所定厚さとなった時点で交換することになる（特許文献１等参照）。

特開２００５−３２２８７６号公報

上記特許文献に記載の研磨パッドは、回転駆動される本体側（同文献でアダプタ）に対し真空吸着作用によって着脱可能に保持される構成であり、そのため研磨パッドは、交換の作業性を向上させるために、軽量で取り扱いが容易な樹脂製の薄いプレートの片面にパッド材を両面粘着テープで貼り付けた構成とされている。このような研磨パッドにあっては、本体側とプレートとの間に真空度を維持するためのシール部材（同文献でＯリング）が配設される。このシール部材は、真空運転されてプレートが本体側に吸引された時に弾性変形して潰れるが、その際に生じる圧力がプレートおよびパッド材に転写され、パッド材の表面に凸部を生じさせて均一な研磨が行えなくなるという問題が生じていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、研磨パッドを真空吸着作用で着脱可能に保持する研磨装置において、研磨パッドが低剛性のものであっても、真空度を維持するためのシール部材が研磨パッドに転写されずに均一な研磨が遂行されて高い平面度の研磨を達成することができる研磨装置を提供することを目的としている。

本発明の研磨装置は、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に対向配置された研磨ホイールと、該研磨ホイールを回転させる回転駆動機構と、保持手段と研磨ホイールとを、該研磨ホイールの回転軸方向に相対移動させて該研磨ホイールを保持手段に保持されたワークに押し付け、該ワークを該研磨ホイールによって研磨させる送り手段とを有する研磨装置であって、研磨ホイールは、研磨パッドを保持する保持面を有し、該保持面に空気吸引口が形成され、内部に該空気吸引口に連通する空気吸引路が形成されており、回転駆動機構が有する回転軸に接続されるマウント部材と、該マウント部材の保持面に保持される被保持面を有し、該保持面と該被保持面との間に空間を形成する研磨パッドと、可撓性を有し、研磨パッドの被保持面とマウント部材の保持面との間の空間に、空気吸引口を囲繞して自身の内側に真空領域を形成し、該真空領域内の空気が吸引された時に該被保持面と該保持面の双方に密着させられる作用を受ける環状のシール部材とを備えており、該シール部材は、研磨パッドの被保持面に向かって斜め方向に延びてから該被保持面に面接触する平板状のシール部を有しており、さらに、空気吸引口から真空領域内の空気を吸引する吸引手段を備えることを特徴としている。

本発明の研磨装置では、マウント部材の保持面に研磨パッドを合わせて吸引手段による真空運転を行うと、シール部材の内側の真空領域の空気が空気吸引口を介して吸引され、これによって研磨パッドがマウント部材に吸着して保持される。また、吸引手段による真空運転を停止すると研磨パッドをマウント部材から離すことができる。

真空運転されて研磨パッドがマウント部材の保持面に吸着した時には、シール部材がマウント部材の保持面と研磨パッドの被保持面の双方に密着し、真空領域の真空度が維持される。ここで、研磨パッドの被保持面に密着するシール部は、該被保持面に向かって斜め方向に延びてから該被保持面に面接触する平板状に形成されている。この形状は該シール部が強い圧力で研磨パッドには密着しにくい形状であり、したがって研磨パッドが低剛性のものであってもシール部材が研磨パッドに転写されることが回避される。その結果、研磨パッドによる均一な研磨が遂行されて高い平面度の研磨を達成することができる。

以下、本発明のより具体的な特徴を挙げる
上記シール部材は、マウント部材の保持面か、あるいは研磨パッドの被保持面のいずれか一方に固着されていることを特徴とする。また、このようにシール部材がマウント部材の保持面か、あるいは研磨パッドの被保持面のいずれか一方に固着されている形態において、シール部材は、マウント部材の保持面、あるいは研磨パッドの被保持面への固着部から、上記真空領域の外側に向かって斜め方向に延びていることを特徴とする。

また、上記マウント部材の保持面および／または研磨パッドの被保持面には、シール部材のシール部を上記斜め方向に延びるように変形させる案内部が形成されていることを特徴とする。また、上記マウント部材と上記研磨パッドには、該研磨パッドが該マウント部材に保持された状態において、該研磨パッドの研磨面に至るスラリー供給路が形成されることを特徴とする。

また、上記回転軸に、マウント部材の空気吸引路に連通する空気吸引路が形成されており、該回転軸側の該空気吸引路は、該回転軸に接続されたロータリージョイントを介して空気吸引源に連通されていることを特徴とする。
また、上記回転軸に、マウント部材のスラリー供給路に連通するスラリー供給路が形成されており、該回転軸側の該スラリー供給路は、該回転軸に接続されたロータリージョイントを介してスラリー供給源に連通されていることを特徴とする。

また、上記マウント部材の保持面には、中央部に中央凸部が形成され、外周部に環状の外周凸部が形成され、該中央凸部と該外周凸部との間に凹所が形成されており、該中央凸部にはスラリー供給路が開口しており、該凹所には空気吸引口が形成されており、研磨パッドには、該マウント部材に保持された状態で、該マウント部材のスラリー供給路に連通するスラリー供給路が形成されており、シール部材は、凹所内において、空気吸引口の内周側に配設される第１のシール部材と、前該空気吸引口の外周側に配設される第２のシール部材とを備えていることを特徴とする。

また、上記マウント部材と研磨パッドに、該マウント部材に対する該研磨パッドの保持位置を位置決めする位置決め手段が設けられていることを特徴とする。

なお、本発明で言うワークは特に限定はされないが、例えば、ＧａＡｓ、シリコン等からなる半導体ウェーハや、セラミック、ガラスあるいはサファイア系の基板等が挙げられる。

本発明によれば、研磨パッドを真空吸着作用で着脱可能に保持する研磨装置において、研磨パッドが低剛性のものであっても、真空度を維持するためのシール部材が研磨パッドに転写されずに均一な研磨が遂行され、結果として高い平面度の研磨を達成することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）研磨装置
（１−１）研磨装置の概要
図１は、一実施形態に係る研磨装置であるＣＭＰ装置を示している。この研磨装置１０は、円板状の半導体ウェーハ１をＣＭＰ処理するものである。ウェーハ１はシリコンウェーハ等であって、予め研削によって所定厚さに薄化処理されており、研磨装置１０によって片面あるいは両面が所望の平面度まで平坦に研磨される。

研磨装置１０は、直方体状の基台１１を有している。この基台１１には、テーブルベース１２がＹ方向に移動可能に設けられており、このテーブルベース１２に、円板状のチャックテーブル１３が回転可能に支持されている。チャックテーブル１３は一般周知の真空チャック式のもので、ウェーハ１はチャックテーブル１３の水平な吸着面１３ａに同心状に載置されて吸着、保持される。

ウェーハ１は、テーブルベース１２およびチャックテーブル１３を介して、図１でＹ１方向側の端部の着脱位置から、Ｙ２方向側の端部の加工位置に送り込まれる。基台１１にはテーブルベース１２をＹ方向に移動させる移動機構が設けられており、テーブルベース１２にはチャックテーブル１３を回転させる回転駆動機構が設けられている（いずれも図示略）。基台１１には、テーブルベース１２の移動路を塞いで研磨屑等が基台１１内に落下することを防ぐ蛇腹状のカバー１４が伸縮自在に設けられている。

上記加工位置の上方には、研磨ユニット２０が配設されている。この研磨ユニット２０は、基台１１のＹ２方向側の端部に立設されているコラム１５の前面（Ｙ１側の面）に、Ｚ方向（鉛直方向）に沿って昇降自在に設置されている。すなわちコラム１５の前面にはＺ方向に延びるガイド１６が設けられており、研磨ユニット２０は、スライダ１７を介してガイド１６に摺動自在に装着されている。そして研磨ユニット２０は、サーボモータ１８で駆動されるボールねじ式の送り機構１９により、スライダ１７を介してＺ方向に昇降させられる。

研磨ユニット２０は、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング２１を備えており、このスピンドルハウジング２１が、上記スライダ１７の前面に固定されている。スピンドルハウジング２１には、スピンドルモータ２２によって回転駆動されるスピンドルシャフト２３（図４参照）が同軸的に内蔵されている。スピンドルシャフト２３はスピンドルハウジング２１の下端から下方に突出しており、その突出端部に、円板状のフランジ２４が同軸的に形成されている。そしてこのフランジ２４に、研磨ホイール２９が着脱可能に取り付けられている。スピンドルシャフト２３と上記チャックテーブル１３の軸方向はともにＺ方向で互いに平行であり、また、スピンドルシャフト２３とチャックテーブル１３の各軸心のＸ方向の位置は、同一位置である。

研磨ホイール２９は、フランジ２４の下面にボルト止め等の手段で着脱可能に固定されたマウント部材３０と、このマウント部材３０の下面に、真空吸着作用で着脱可能に保持される研磨パッド４０と、マウント部材３０と研磨パッド４０との間に配設されるシール部材５１，５２（図２および図３参照）とから構成される。マウント部材３０と研磨パッド４０はフランジ２４とほぼ同径の円板状のもので、スピンドルシャフト２３と同軸的に配設される。また、研磨パッド４０の直径はチャックテーブル１３に保持されるウェーハ１とほぼ同じ程度に設定される。研磨ホイール２９については後で詳述する。

以上の構成を具備する研磨装置１０によれば、上記着脱位置でチャックテーブル１３に吸着、保持されたウェーハ１は、テーブルベース１２がＹ２方向に移動することにより研磨ユニット２０の下方の加工位置に送り込まれ、チャックテーブル１３が回転して自転させられる。そして、ウェーハ１の上面にスラリー（研磨液）を供給しながら、研磨ユニット２０のフランジ２４、マウント部材３０および研磨ホイール２９をスピンドルモータ２２によって一体に回転させるとともに、研磨ユニット２０を下降させ、研磨パッド４０の下面（後述するパッド材４２の下面）を所定荷重でウェーハ１の上面に押し付ける。この動作によってウェーハ１の上面はＣＭＰ処理される。

なお、研磨液であるスラリーは、ウェーハ１の種類に応じて選択されるが、例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）、ＮＨ_３ＯＨ（アンモニア）等のアルカリ薬液水溶液に、ＳｉＯ_２（酸化珪素）、Ｃｅ（酸化セリウム）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の砥粒を懸濁させたものが用いられる。砥粒の水溶液としては、酸性のものを用いる場合もある。

また、研磨パッド４０がウェーハ１に接触する領域は、自転するウェーハ１に対して回転する研磨パッド４０が相対的に摺動して研磨作用を効果的に得られるとともに、ウェーハ１の上面全面が研磨される領域とされる。所定の研磨時間が経過したら研磨ユニット２０を上昇させ、テーブルベース１２を着脱位置まで戻すとともにチャックテーブル１３の回転を停止させ、研磨されたウェーハ１をピックアップして研磨工程を終了する。

（１−２）第１実施形態の研磨ホイール
次いで、上記研磨ホイール２９について説明する。
図２および図３に示すように、マウント部材３０の下面３１の中央には円形の中央凸部３２が形成され、外周部には環状の外周凸部３３が形成されており、これら凸部３２，３３の間に、環状の凹所３４が形成されている。中央凸部３２と外周凸部３３の、凹所３４の底面３４ａからの突出量は同じであってこれら凸部３２，３３の下面は面一である。

マウント部材３０の軸心には、中央凸部３２の下面に開口するスラリー供給路３５が形成されている。また、マウント部材３０には、複数の空気吸引路３６がスラリー供給路３５と平行に形成されており、凹所３４の底面３４ａに、空気吸引路３６の開口である空気吸引口３６ａが形成されている。この場合、空気吸引路３６は２つ形成されており、各空気吸引口３６ａは中央凸部３２を間に挟んで周方向に互いに１８０°離れた位置に形成されている。

図４に示すように、スピンドルシャフト２３には、マウント部材３０のスラリー供給路３５と空気吸引路３６にそれぞれ連通するスラリー供給路２５と空気吸引路２６が形成されている。スピンドルシャフト２３側のスラリー供給路２５は、マウント部材３０側のスラリー供給路３５との接続部分から上方に延びた後、左右２本に分岐して、スピンドルシャフト２３の外周面に形成された周溝２５ａに開口している。また、スピンドルシャフト２３側の空気吸引路２６は、マウント部材３０側の各空気吸引路３６との接続部分から上方に延びた後、外周面方向に屈曲し、スピンドルシャフト２３の外周面に形成された周溝２６ａに開口している。

図４に示すように、スピンドルシャフト２３は、上記スピンドルハウジング２１に支持された円筒状のユニバーサルジョイント６０に回転摺動可能に挿入されている。このユニバーサルジョイント６０には、周溝２５ａに連通するスラリー導入路６５と、周溝２６ａに連通する空気吸引路６６とがそれぞれ形成されている。そして、スラリー導入路６５には配管７１Ａを介してスラリーポンプ等のスラリー供給源７１が接続されており、空気吸引路６６には配管７２Ａを介してコンプレッサ等の空気吸引源７２が接続されている。

スラリー供給源７１が作動すると、スラリーが配管７１Ａからユニバーサルジョイント６０のスラリー導入路６５に導入され、次いでスピンドルシャフト２３の周溝２５ａに入り込み、スラリー供給路２５を経て、マウント部材３０のスラリー供給路３５に送り込まれる。また、空気吸引源７２が作動すると、マウント部材３０の空気吸引口３６ａから、空気が、マウント部材３０の空気吸引路３６、スピンドルシャフト２３の空気吸引路２６、周溝２６ａを経て、ユニバーサルジョイント６０の空気吸引路６６から配管７２Ａを通って空気吸引源７２に吸引される。

スピンドルシャフト２３はスピンドルモータ２２によって回転させられるが、スピンドルシャフト２３が回転しても、周溝２５ａ，２６ａが常にユニバーサルジョイント６０側のスラリー導入路６５および空気吸引路６６にそれぞれ連通するため、スラリーの供給や空気の吸引は滞ることなく安定して行われる。なお、各流路の接続部分の周囲には、気密状態を維持してスラリーおよび空気の漏れを抑えるＯリング６１がそれぞれ設けられる。

研磨パッド４０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂製であって、両面が平坦で一定厚さの円板状のプレート４１の片面に、プレート４１と同径の円板状のパッド材４２が同心状に貼り付けられて構成される。パッド材４２は研磨対象物であるウェーハ１に応じたものが選択されるが、例えば発泡させるか、あるいは繊維状のものをシート状に成形したポリウレタンが用いられる。パッド材４２は、例えば両面粘着テープ等によってプレート４１に貼り付けられ、交換時にはプレート４１から剥離されて新しいパッド材４２がプレート４１に貼り付けられる。研磨パッド４０の中心には、スラリー供給口４０ａが形成されている。

研磨パッド４０は、プレート４１がマウント部材３０の下面３１の、中央凸部３２と外周凸部３３の下面に合わせられた状態で、マウント部材３０に真空吸着作用で吸着、保持される。その時、マウント部材３０の凹所３４の底面３４ａとプレート４１の上面４１ａとの間には空間４５が形成され、また、研磨パッド４０のスラリー供給口４０ａはマウント部材３０のスラリー供給路３５に連通する。マウント部材３０の凹所３４には、真空吸着作用を発生させ、かつ、真空度を維持するための２つのシール部材５１，５２が固着されている。

シール部材５１，５２はゴム等の弾性を有する材質でできており、いずれも一定厚さの平板状の材料を環状に、かつ、内周縁から外周縁にわたって自身の軸方向に対し斜め方向に傾斜するスカート状に成形されたものである。これらシール部材５１，５２は、厚さおよび幅（内周縁から外周縁にわたる寸法）は同じであるが、径が異なっており、小径側が第１のシール部材５１、大径側が第２のシール部材５２とされる。

第１のシール部材５１は、２つの空気吸引口３６ａの内側に、凹所３４と同心状に、かつ、下方（研磨パッド４０側）に向かうにつれて狭まる状態に配設されており、上側の端部、すなわち外周側の縁部の複数箇所が、ビス４９により凹所３４の底面３４ａに固着されている。一方、第２のシール部材５２は、空気吸引口３６ａの外周側に、凹所３４と同心状に、かつ、下方に向かうにつれて広がる状態に配設されており、上側の端部、すなわち内周側の縁部の複数箇所が、ビス４９により凹所３４の底面３４ａに固着されている。したがってマウント部材３０の２つの空気吸引口３６ａは、第１のシール部材５１と第２のシール部材５２に囲繞されている。

このようにマウント部材３０に取り付けられた状態で、各シール部材５１，５２のビス４９による固着部分である上端部は、凹所３４の底面３４ａに密着して水平となっている。そしてこの上端部から下方部分は、いずれも下方に向かうにつれて空気吸引口３６ａから遠ざかる斜め方向に延びており、下端部は凹所３４から所定長さ突出している。この場合、各シール部材５１，５２の斜め方向に延びている部分が、それぞれシール部５１ａ，５２ａとされる。

研磨ホイール２９においては、上記のように研磨装置１０がウェーハ１を研磨する運転時において、図３（ｂ）に示すように研磨パッド４０がマウント部材３０に真空吸着作用で吸着、保持される。この状態で、研磨パッド４０のスラリー供給口４０ａはマウント部材３０のスラリー供給路３５に連通し、研磨運転時においてスラリー供給路３５に供給されるスラリーは研磨パッド４０のスラリー供給口４０ａから下方に流出してウェーハ１の上面４１ａに供給される。なお、スラリー供給口４０ａは、ウェーハ研磨時においてはウェーハ１の上面に対面してスラリーがウェーハ１の上面に十分に供給される位置に位置付けられる。

研磨パッド４０がマウント部材３０に吸着、保持されるには、研磨パッド４０のプレート４１を上に向けた状態で、そのプレート４１の上面４１ａをマウント部材３０の下面３１に同心状に合わせる。プレート４１をマウント部材３０に合わせると、第１のシール部材５１および第２のシール部材５２の各シール部５１ａ，５２ａがそれぞれプレート４１に押されて撓み、プレート４１の上面４１ａに面接触する。これにより上記空間４５には第１のシール部材５１と第２のシール部材５２で囲まれた環状の真空領域４５ａが形成される。

次いで、上記空気吸引源７２を作動させる。すると空気吸引口３６ａから真空領域４５ａ内の空気が吸引され、研磨パッド４０のプレート４１の上面４１ａがマウント部材３０の中央凸部３２および外周凸部３３の下面に密着し、研磨パッド４０はマウント部材３０に吸着、保持される。研磨パッド４０がマウント部材３０に吸着、保持されている時、第１のシール部材５１および第２のシール部材５２においては、上端部がマウント部材３０の凹所３４の底面３４ａに密着し、下端部がプレート４１の上面４１ａに密着する。

そして、プレート４１の上面４１ａに密着するシール部材５１，５２の各シール部５１ａ，５２ａは、プレート４１の上面４１ａに向かって斜め方向に延びてから、上面４１ａに面接触する。これらシール部５１ａ，５２ａはそもそも弾性変形しやすい平板状であり、その上、プレート４１の上面４１ａに対し斜め方向に延びているため、真空作用で密着はするものの、強い圧力でプレート４１を押圧する状態とはならない。したがってプレート４１が薄く低剛性のものであっても、シール部材５１，５２が研磨パッド４０に転写されるといった現象が生じることはなく、パッド材４２の研磨面は平坦な状態が保持される。その結果、均一な研磨が遂行されて高い平面度の研磨を達成することができる。

また、各シール部材５１，５２は、マウント部材３０への固着部から真空領域４５ａの外側に向かって斜め方向に延びている。ここでの外側とは、内側のシール部材５１においては中央凸部３２側であり、外側のシール部材５２においては外周凸部３２側ということである。このように各シール部材５１，５２がマウント部材３０への固着部から真空領域４５ａの外側に向かって斜め方向に延びていることにより、真空領域４５ａ内の空気が空気吸引口３６ａから吸引されると、固着されていない自由側の縁部である下端部が、研磨パッド４０のプレート４１の上面４１ａに確実に面接触して密着する。

この自由側の縁部のプレート４１への密着作用は、マウント部材３０への固着部から真空領域４５ａの外側に向かって斜め方向に延びているために生じるものであり、真空領域４５ａの真空度が高くなればなるほど、密着度が強くなり、シール性がさらに高くなるという効果を奏する。

以下、本発明に係る研磨ホイールの他の実施形態を説明する。これら実施形態で参照する図面において、上記実施形態と同一構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

（２）第２実施形態の研磨ホイールおよびシール部材
図５は、本発明の第２実施形態の研磨ホイール２９を示している。この場合のマウント部材３０の下面３１の凹所３４には、さらにもう１段深い環状の凹所３７が凹所３４の中央に同心状に形成されており、空気吸引口３６ａは、この小径側の凹所３７の底面３７ａに開口している。そして、小径側の凹所３７の内周壁３７ｂに環状の第１のシール部材５１がビス４９により固着されており、外周壁３７ｃに環状の第２のシール部材５２がビス４９により固着されている。

この場合の第１のシール部材５１は、上下方向に沿った内周壁３７ｂへの固着部から、下方に向かうにつれて湾曲しながら狭まる形状を有している。一方、第２のシール部材５２は、上下方向に沿った外周壁３７ｃへの固着部から、下方に向かうにつれて湾曲しながら広がる形状に形成されている。いずれのシール部材５１，５２も、マウント部材３０への固着部から下方の湾曲部分がシール部５１ａ，５２ａとされている。

第２実施形態では、図５（ｂ）に示すように、研磨パッド４０がマウント部材３０に吸着、保持されると、シール部材５１，５２の各シール部５１ａ，５２ａが湾曲状態に倣って撓み、プレート４１の上面４１ａにそれぞれ密着する。この実施形態の各シール部５１ａ，５２ａは、プレート４１の上面４１ａに対し上方から湾曲しながら接触しているが、接触する直前部分は斜めに延びる状態となっている。このため、上記実施形態と同様にプレート４１への押圧力は強いものとはならず、研磨パッド４０に転写することがない。

（３）第３実施形態の研磨ホイール
図６は、本発明の第３実施形態の研磨ホイール２９を示している。この実施形態でも、マウント部材３０の下面３１の凹所３４に、さらにもう１段深い環状の凹所３８が凹所３４の中央に同心状に形成され、この凹所３８の底面３８ａに空気吸引口３６ａが開口している。この場合の小径側の凹所３８を形成する内周壁３８ｂおよび外周壁３８ｃは、下方に向かうにつれて広がる傾斜面に形成されている。そして、これら内周壁３８ｂおよび外周壁３８ｃに、第１のシール部材５１と第２のシール部材５２がそれぞれビス４９により固着されている。

図７に示すように、これらシール部材５１，５２は、自由状態で、立体的ではない平板状に成形された環状のものである。そして、小径の第１のシール部材５１は、外周側の縁部が小径側の凹所３８の底面３８ａの内周部に密着されてビス４９により固着されている。これにより、固着部よりも内周側の部分が傾斜している内周壁３８ｂに接触させられ、下方に向かうにつれて狭まるテーパ状に変形している。この第１のシール部材５１では、内周壁３８ｂから下方の、斜めに延びて狭まる部分がシール部５１ａとされる。

一方、大径の第２のシール部材５２は、内周側の縁部が小径側の凹所３８の底面３８ａの外周部に密着されてビス４９により固着されている。これにより、固着部よりも外周側の部分が、傾斜している外周壁３８ｃに接触させられ、下方に向かうにつれて広がるスカート状に変形している。この第２のシール部材５２では、外周壁３８ｃから下方の、斜めに延びて広がる部分がシール部５２ａとされる。

このように内周壁３８ｂおよび外周壁３８ｃに接触することによって変形させられた各シール部材５１，５２は、上記第１実施形態と同様に研磨パッド４０のプレート４１の上面４１ａに対し斜め方向に接触し、これによって研磨パッド４０に転写しないといった同様の作用効果が得られる。

また、この第３実施形態では、図８に示すように、マウント部材３０の外周凸部３３の下面に、下方に突出する複数の突起３８ｄが周方向に等間隔をおいて形成されている。そして相手側の研磨パッド４０のプレート４１の上面４１ａには、突起３８ｄに係合する孔４１ｄが形成されている。この構成によると、研磨パッド４０の孔４１ｄをマウント部材３０の突起３８ｄに合わせて係合させることにより、マウント部材３０に対する研磨パッド４０の同心状の位置決めを、円滑、かつ、確実に行うことができるといった効果が奏される。

（４）第４実施形態の研磨ホイール
上記各実施形態では、シール部材５１，５２をマウント部材３０に取り付けているが、本発明は研磨パッド４０側にシール部材を取り付ける構成も含んでいる。図９は、図１で示したマウント部材３０および研磨パッド４０において、研磨パッド４０側に第１のシール部材５１および第２のシール部材５２を取り付けた例を示している。

この実施形態でのシール部材５１，５２の向きは第１実施形態と逆であり、第１のシール部材５１は外周側の縁部がプレート４１の上面４１ａに固着され、上方に向かうにつれて狭まる状態に配設されている。一方、第２のシール部材５２は、内周側の端部がプレート４１の上面４１ａに固着され、上方に向かうにつれて広がる状態に配設されている。すなわち、各シール部材５１，５２は、研磨パッド４０のプレート４１への固着部から真空領域４５ａの外側（内側のシール部材５１においてはスラリー供給口４０ａ側、外側のシール部材５２に研磨パッド４０の外周縁側）に向かって斜め方向に延びている。このようにして配設することにより、図９（ｂ）に示すように研磨パッド４０が真空吸着された時、シール部材５１，５２の固着されていない上側の縁部がマウント部材３０の凹所３４の底面３４ａに密着し、真空度が維持される。

なお、この場合のプレート４１に対するシール部材５１，５２の固着手段としては、プレート４１が薄く、かつ、低剛性であることを考慮するとビス止めは不適切であり、例えば粘着剤を塗布したり両面粘着テープを用いたりして貼り付けることにより、固着する方法が適切である。

（５）第５実施形態の研磨ホイール
上記実施形態では、複数（２つ）の空気吸引口３６ａを、内周側と外周側の２つのシール部５１，５２で一括して囲繞する構成であるが、１つの空気吸引口３６ａを１つのシール部材で囲繞する構成であってもよい。

図１０および図１１はその例を示しており、マウント部材３０の下面３１には、各空気吸引口３６ａの周囲に円形状の凹所３９がそれぞれ同心状に形成されている。そして、空気吸引口３６ａを囲繞するスカート状のシール部材５３が、各凹所３９の底面３９ａに同心状に配設され、固着されている。図１０に示すように、各シール部材５３は、内周側の縁部が凹所３４の底面３９ａにビス４９により固着され、下方に向かうにつれて広がる状態に配設されており、真空吸着時には、シール部５３ａが研磨パッド４０のプレート４１の上面４１ａに斜め方向に延びて該上面４１ａに密着し、１つのシール部材５３の内側に真空領域４５ａが形成される。

この実施形態でのシール部材５３においては、マウント部材３０への固着部から真空領域４５ａの外側（ここでの外側は真空領域４５ａの外周側）に向かって斜め方向に延びており、自由側の縁部である下端部が、研磨パッド４０のプレート４１に効果的に密着して真空度が維持される。

本発明の実施形態に係る研磨装置の斜視図である。本発明の第１実施形態に係る研磨ホイールの下面側を示す分解斜視図である。第１実施形態に係る研磨ホイールの断面図であって、（ａ）は研磨パッド吸着前、（ｂ）は研磨パッド吸着後を示している。第１実施形態に係る研磨ホイールへのスラリー供給構造および空気吸引構造を示す断面図である。第２実施形態に係る研磨ホイールの断面図であって、（ａ）は研磨パッド吸着前、（ｂ）は研磨パッド吸着後を示している。第３実施形態に係る研磨ホイールの断面図であって、（ａ）は研磨パッド吸着前、（ｂ）は研磨パッド吸着後を示している。第３実施形態に係るシール部材の（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。図６のVIIIで示す部分の拡大図である。第４実施形態に係る研磨ホイールの断面図であって、（ａ）は研磨パッド吸着前、（ｂ）は研磨パッド吸着後を示している。第５実施形態に係る研磨ホイールの断面図であって、（ａ）は研磨パッド吸着前、（ｂ）は研磨パッド吸着後を示している。第５実施形態に係る研磨ホイールのマウント部材およびシール部材の下面図である。

符号の説明

１…ウェーハ（ワーク）
１０…研磨装置
１３…チャックテーブル（保持手段）
１９…送り機構
２０…研磨ユニット
２２…スピンドルモータ（回転駆動機構）
２３…スピンドルシャフト（回転駆動機構、回転軸）
２５…スピンドルシャフトのスラリー供給路
２６…スピンドルシャフトの空気吸引路
２９…研磨ホイール
３０…マウント部材
３１…下面（保持面）
３２…中央凸部
３３…外周凸部
３４…凹所
３５…マウント部材のスラリー供給路
３６…マウント部材の空気吸引路
３６ａ…空気吸引口
３８ｂ…内周壁（案内部）
３８ｃ…外周壁（案内部）
３８ｄ…突起（位置決め手段）
４０…研磨パッド
４０ａ…スラリー供給口（研磨パッドのスラリー供給路）
４１ａ…プレートの上面（被保持面）
４１ｄ…孔（位置決め手段）
４２…パッド材
４５…空間
４５ａ…真空領域
５１…第１のシール部材
５２…第２のシール部材
５３…シール部材
５１ａ，５２ａ，５３ａ…シール部
６０…ロータリージョイント
７１…スラリー供給源
７２…空気吸引源

Claims

ワークを保持する保持手段と、
該保持手段に対向配置された研磨ホイールと、
該研磨ホイールを回転させる回転駆動機構と、
前記保持手段と前記研磨ホイールとを、該研磨ホイールの回転軸方向に相対移動させて該研磨ホイールを前記保持手段に保持された前記ワークに押し付け、該ワークを該研磨ホイールによって研磨させる送り手段と、を有する研磨装置であって、
前記研磨ホイールは、
研磨パッドを保持する保持面を有し、該保持面に空気吸引口が形成され、内部に該空気吸引口に連通する空気吸引路が形成されており、前記回転駆動機構が有する回転軸に接続されるマウント部材と、
該マウント部材の前記保持面に保持される被保持面を有し、該保持面と該被保持面との間に空間を形成する研磨パッドと、
可撓性を有し、前記研磨パッドの前記被保持面と前記マウント部材の前記保持面との間の前記空間に、前記空気吸引口を囲繞して自身の内側に真空領域を形成し、該真空領域内の空気が吸引された時に該被保持面と該保持面の双方に密着させられる作用を受ける環状のシール部材とを備えており、
該シール部材は、前記研磨パッドの前記被保持面に向かって斜め方向に延びてから該被保持面に面接触する平板状のシール部を有しており、
さらに、前記空気吸引口から前記真空領域内の空気を吸引する空気吸引源を備えることを特徴とする研磨装置。
前記シール部材は、前記マウント部材の前記保持面か、あるいは前記研磨パッドの前記被保持面のいずれか一方に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
前記シール部材は、前記マウント部材の前記保持面、あるいは前記研磨パッドの前記被保持面への固着部から、前記真空領域の外側に向かって斜め方向に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨装置。
前記マウント部材の前記保持面および／または前記研磨パッドの前記被保持面には、前記シール部材の前記シール部を前記斜め方向に延びるように変形させる案内部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨装置。
前記マウント部材と前記研磨パッドには、該研磨パッドが該マウント部材に保持された状態において、該研磨パッドの研磨面に至るスラリー供給路が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨装置。
前記回転軸に、前記マウント部材の前記空気吸引路に連通する空気吸引路が形成されており、該回転軸側の該空気吸引路は、該回転軸に接続されたロータリージョイントを介して前記空気吸引源に連通されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の研磨装置。
前記回転軸に、前記マウント部材の前記スラリー供給路に連通するスラリー供給路が形成されており、該回転軸側の該スラリー供給路は、該回転軸に接続されたロータリージョイントを介してスラリー供給源に連通されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の研磨装置。
前記マウント部材の前記保持面には、中央部に中央凸部が形成され、外周部に環状の外周凸部が形成され、該中央凸部と該外周凸部との間に凹所が形成されており、該中央凸部には前記スラリー供給路が開口しており、該凹所には前記空気吸引口が形成されており、
前記研磨パッドには、該マウント部材に保持された状態で、該マウント部材の前記スラリー供給路に連通するスラリー供給路が形成されており、
前記シール部材は、前記凹所内において、前記空気吸引口の内周側に配設される第１のシール部材と、前該空気吸引口の外周側に配設される第２のシール部材とを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の研磨装置。
前記マウント部材と前記研磨パッドに、該マウント部材に対する該研磨パッドの保持位置を位置決めする位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の研磨装置。