JP2013173227A

JP2013173227A - 保持装置

Info

Publication number: JP2013173227A
Application number: JP2013097252A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Todo; 弘東道
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2028-07-15
Also published as: JP5737325B2

Abstract

【課題】平面加工による加工精度を向上させることができる保持装置を提供する。
【解決手段】ウェハ保持装置は、ウェハ３０に隣接して設けられ被研磨面３１に研磨部材４２を当接させてウェハ３０の研磨を行うときに研磨部材４２の被研磨面３１からのはみ出し部分の少なくとも一部を支持するガイド装置７０を備えている。そして、ガイド装置７０は、周面のうちの研磨部材４２側に位置する上端部が上記はみ出し部分の少なくとも一部を支持するように被研磨面３１と同一面上に位置する回転自在の複数の回転体を有して構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェハなどの被加工物の被加工面を平坦化する平面加工において被加
工物を保持するための保持装置に関する。

従来、半導体ウェハなどの研磨対象物の表面を平坦化する研磨装置として、ウェハをそ
の被研磨面が露出する状態で保持するウェハ保持装置と、このウェハ保持装置に保持され
たウェハの被研磨面と対向する研磨パッドが貼り付けられた研磨部材とを備え、これら双
方を回転させた状態で研磨パッドをウェハの被研磨面に押し付け、且つ研磨部材を両者の
接触面内方向に揺動させてウェハを研磨する構成のものが知られている。また、このよう
な機械的研磨に加え、研磨パッドとウェハとの接触面に研磨剤（研磨液）を供給して研磨
剤の化学的作用により上記研磨を促進させる化学的機械的研磨を行うＣＭＰ装置も知られ
ている。

この種の研磨装置として、例えば、ウェハよりも径が小さい研磨パッドを用いる研磨装
置や、ウェハよりも径が大きい研磨パッドを用いる（コンベンショナルの）研磨装置が知
られている。ウェハよりも径が小さい研磨パッドを用いる研磨装置では、例えば、ウェハ
チャックにウェハがその被研磨面を上方に向けて（フェイスアップ状態で）真空吸着され
、ウェハチャックとともに回転駆動される。このウェハの上方にこれと対向して研磨ヘッ
ドが配設されており、この研磨ヘッドはウェハの被研磨面と接触する研磨パッドを貼り付
けた研磨部材を有して構成される。このような構成の研磨装置を用いたウェハの研磨加工
は、研磨パッドを回転させながらウェハチャックに回転保持されたウェハの被研磨面に当
接させて行われ、このとき、研磨パッドは回転しながらウェハに対して水平方向へ往復運
動をすることで、ウェハの全表面が均一に研磨加工される。

ところで、このような研磨装置においては、研磨パッドを水平移動させてウェハの端部
近傍を研磨するときに、研磨パッドがウェハに対してはみ出した（オーバーハングした）
状態となる。このとき、上述のような研磨装置では、研磨パッド（研磨部材）がウェハに
対してはみ出したときに研磨パッドが垂れ下がり状態となって、ウェハに偏荷重が作用し
て研磨圧力の分布に変化が生じやすいという問題があった。

そこで、ウェハの被研磨面と同一高さ位置にガイド面を有するリテーナ（リテーナリン
グ）を設けたウェハチャックが考案されている（例えば、特許文献１を参照）。これによ
り、リテーナが研磨パッドのはみ出し部分（オーバーハング部分）をウェハの被研磨面と
同一高さ位置で支持することで、ウェハに偏荷重が作用するのを防止することができる。

特開２０００−３１７８１７号公報

しかしながら、上記ウェハチャックにおいて、リテーナはウェハチャックに固定されて
ウェハチャックとともに一体に回転をすることになるが、研磨パッドとリテーナとは相対
回転して接触しているため、研磨パッドおよびリテーナの双方に摩擦力や摩擦熱などが印
加されることになる。これにより、研磨パッドがダメージを受けたり、リテーナが摩耗し
て被研磨面とリテーナのガイド面との間で段差が生じて研磨パッドが傾くことによりウェ
ハに偏荷重が作用したりすることで、ウェハ研磨での所望の加工精度（平坦度）を確保す
ることが困難であるという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、平面加工による加工精度を向
上させることができる保持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、本発明に係る保持装置は、被加工物の被加工面を加工部材
を用いて平面加工する加工装置に用いられる保持装置であって、被加工物に隣接して設け
られ、被加工面に加工部材を当接させて被加工物の平面加工を行うときに加工部材の被加
工面からのはみ出し部分の少なくとも一部を支持する支持部材を備え、支持部材は、周面
のうちの加工部材側に位置する端部が上記はみ出し部分の少なくとも一部を支持するよう
に被加工面と同一面上に位置する回転自在の複数の回転体を有して構成される。

さらに、本発明に係る研磨装置は、上記構成の保持装置と、被加工物の被加工面を研磨
可能な研磨部材とを備え、研磨部材を被加工物の被加工面に当接させながら相対移動させ
て被加工物の被加工面を研磨するとともに、前記被加工物から周囲へはみ出す研磨部材の
はみ出し部分を回転体が支持するように構成される。

本発明によれば、平面加工による加工精度を向上させることができる。

第１実施形態の保持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。第１実施形態の保持装置を示す斜視図である。ウェハおよびガイドローラが研磨パッドに当接した状態を示す正面図である。保持装置の変形例を示す正面図である。第２実施形態の保持装置を備えた研磨装置を示す正面図である。第２実施形態の保持装置の一部を構成するガイド装置を示す斜視図である。

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。本発明の第１実施
形態に係る保持装置（ウェハ保持装置）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を保持可能
なウェハ保持装置５０と、このウェハ保持装置５０の上方位置に設けられ、ウェハ保持装
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ている。なお、ウェ
ハ保持装置５０は、ウェハ３０をその上面側に着脱自在に吸着保持可能な吸着装置６０と
、この吸着装置６０の側方位置に隣接して設けられ、ウェハ３０の研磨時にウェハ３０か
らその周囲へはみ出す研磨ヘッド４０（研磨パッド４２）のはみ出し部分（オーバーハン
グ部分）を支持するガイド装置７０とを備えて構成されている。

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。また、このとき、研磨ヘッド４０の
揺動運動によって研磨ヘッド４０（研磨パッド４２）の一部が一時的にウェハ３０の被研
磨面３１からその周囲（図１において右方）へはみ出すようになっており、これによりウ
ェハ３０の被研磨面３１のエッジ部近傍をも研磨できるようになっている。

これらウェハ保持装置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（図示せず）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２
３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をウェハ保持装置５０（吸着装置６０）上方の任意の位置に移動させることが可
能である。

研磨ヘッド４０は第３ステージ２６から下方に垂直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。

吸着装置６０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の上端部に水平姿勢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、これにより吸着装置６０をＸＹ平面（水平面）内で回転させることがで
きる。

吸着装置６０は、セラミック材料等を用いて円盤状に形成され、上面側に形成された吸
着部６１においてウェハ３０を吸着保持可能に構成されている。この吸着部６１は、詳細
図示を省略するが、上面に多数のピン形状の突起（図示せず）が形成された構成となって
おり、この突起の間に位置する凹部には、図示しない真空源（真空ポンプ）に繋がる多数
の吸着穴（図示せず）が設けられている。そして、ウェハ３０の裏面（被吸着面）３２を
吸着部６１（突起）の上面に接触させて吸着穴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６１（すなわち、吸着装置６０）の上面に真空吸着されるようにな
っている。このようにして、ウェハ３０の被吸着面３２が吸着部６１（突起）の上面に真
空吸着された状態で、ウェハ３０が吸着装置６０に吸着保持される。

さて、ガイド装置７０は、研磨ヘッド４０の揺動軌跡の直下に位置するように、吸着装
置６０の側方に隣接してテーブル支持部２７上に設けられている。このガイド装置７０は
、図２および図３に示すように、テーブル支持部２７上に固設された支持台７１と、この
支持台７１上に設けられ、水平面内で所定の曲率（吸着部材６０の外周部に沿った曲率）
を有して形成された内側板７２、この内側板７２に一定の間隔を有して対向配置された外
側板７３、およびこれら側板７２，７３の下端部間を繋いで連結させる平面視略扇形状の
底板７４からなるフレーム部材７５と、内側板７２および外側板７３の間で放射状等間隔
に水平方向に延びて形成された複数の支持軸７６と、この支持軸７６に軸受部材（図示し
ない）を介して回転自在に支持された複数のガイドローラ８０とを有して構成される。

各ガイドローラ８０は、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料、あるいは
、テフロン（登録商標）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料を用い
て中空円筒状に形成されており、吸着装置６０の外周部近傍位置から水平な姿勢で放射状
等間隔にそれぞれ配置されている。また、各ガイドローラ８０の外周面上端部（稜線部分
）は吸着装置６０に保持されたウェハ３０の被研磨面３１と同じ高さとなるように設定さ
れている。

各ガイドローラ８０の外周部には、周方向に沿って所定の深さを有する一対の切欠溝８
１が形成されており、ガイドローラ８０の寿命（交換タイミング）を示すインジケータと
しての役割を果たすようになっている。このようにすることにより、ガイドローラ８０の
外周部の摩耗によって変動する外周面と切欠溝８１との段差の境界を逐次確認することで
、ガイドローラ８０の寿命（交換タイミング）を容易に把握することができ、メンテナン
ス性が向上されるとともに、ガイドローラ８０による研磨パッド４２の支持不良によって
偏荷重が生じてウェハ３０の研磨精度が低下するのを未然に防止することができる。なお
、ガイドローラ８０の外周部に形成される切欠溝８１の深さは、研磨対象物たるウェハ３
０の厚みによって定まるものであり、ウェハ３０の厚さよりも小さく（浅く）設定するこ
とが好ましい。

このようなガイド装置７０においては、各ガイドローラ８０の外周面上端部によって形
成される稜線部を含む平面領域（水平面内の領域）により、ウェハ３０の被研磨面３１に
高さが合わされたガイド面が形成されており、このガイド面内で研磨パッド４２の研磨面
が各ガイドローラ８０の外周面上端部に接触可能に構成されている。これにより、ガイド
ローラ８０（の外周面上端部）が研磨パッド４２のウェハ３０からのオーバーハング部分
を支持することができるようになっている。また、ガイドローラ８０が回転する研磨パッ
ド４２に当接してこの研磨パッド４２の回転力によってつれ回りすることにより、ガイド
ローラ８０の外周面の一部分のみが集中的に摩耗することがない。さらには、フレーム部
材７５の内側板７２により、ウェハ３０による被吸着面３２の延長面上での移動を規制で
きるようになっている。

このような構成のＣＭＰ装置１を用いてウェハ３０の研磨を行うには、まず、吸着装置
６０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
は吸着装置６０の回転中心に一致させる）。次に、電動モータＭ３により回転軸２８を駆
動して吸着装置６０およびウェハ３０を回転させる。続いて、電動モータＭ１，Ｍ２を駆
動して第３移動ステージ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。次に、研磨ヘッド４０を上下動させ
るエアシリンダ（図示せず）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の被研磨面３１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Ｍ２を駆動して研磨ヘッド４０をＸ方向に揺動させる。また、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。

ここで、研磨ヘッド４０の揺動運動においては、図３に示すように、ウェハ３０のエッ
ジ部（外周部）近傍の研磨の際に研磨ヘッド４０の一部が一時的にウェハ３０からその周
囲（図３において右方）へはみ出すようになっている。このとき、ウェハ３０のエッジ部
（外周部）に近接した位置にはウェハ３０の被研磨面３１とほぼ面一でガイド装置７０の
ガイドローラ８０が配設されるため、研磨部材４１がウェハ３０からはみ出す場合に、研
磨部材４１（研磨パッド４２）のウェハ３０からのはみ出し部分をガイド装置７０（ガイ
ドローラ８０）が支持することで、研磨部材４１の偏荷重をガイド装置７０で受けること
ができ（研磨部材４１がウェハ３０からはみ出していない状態と実質的に同等の状態とす
ることができ）、ウェハ３０の外周部近傍におけるユニフォーミティ（平坦性）を向上さ
せることができる。すなわち、ウェハ３０のエッジ部（外周部）における均一性等の評価
対象外となる領域であるエッジイクスクルージョンを小さくすることが期待できる。

さらに、ガイド装置７０の各ガイドローラ８０は支持軸７６を回転軸として回転可能に
保持されているため、研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力を受けて各ガイドローラ
８０は（研磨パッド４２の回転力を解放するように）研磨パッド４２につれ回りするよう
になっている。このため、各ガイドローラ８０が研磨パッド４２の研磨面に当接すること
で研磨パッド４２の回転運動に対して大きな抵抗となることがなく、研磨パッド４２にね
じれが生じるのを防止することができる。これにより、ガイドローラ８０との摩擦などに
よって研磨パッド４２に付与するダメージを低減するができるため、ウェハ３０の研磨に
おける加工精度を向上させることができる。

また、ガイドローラ８０は研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力によって回転（つ
れ回り）しながら、研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を支持するため、こ
のガイドローラ８０の一部分のみが集中的に摩耗することがないので、ガイドローラ８０
の寿命を延ばすことができる。このため、ガイドローラ８０の摩耗による交換頻度が低減
されメンテナンス性が向上するとともに、ガイドローラ８０が研磨パッド４２のウェハ３
０からのはみ出し部分を精度良く長期に亘り安定して支持（研磨部材４１の偏荷重を防止
）することが可能になる。

そして、以上のような構成のウェハ保持装置５０を備えたＣＭＰ装置１によれば、ウェ
ハ３０の研磨を均一に行うことができ、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、上述の実施形態において、ガイド装置７０は吸着装置６０に隣接して研磨ヘッド
４０の揺動軌跡における直下位置近傍にのみ配設されているが、これに限られるものでは
なく、吸着装置６０およびウェハ３０の周囲（外周部全体）を囲むように配設してもよい
。これによれば、研磨パッド４２（研磨面）の直径がウェハ３０（被研磨面）の直径より
も大きいコンベンショナルの研磨装置に適用した場合でも、研磨パッド４２のはみ出し部
分（外周縁部全体）を確実に支持することができる。

また、上述の実施形態において、図１に示すように、研磨部材４１の下方においてウェ
ハ保持装置５０によりウェハ３０が保持される研磨装置について説明したが、これに限ら
れるものではなく、研磨部材の上方においてウェハ保持装置によりウェハが保持される構
成の研磨装置にも適用することができる。

さらに、上述の実施形態において、ガイドローラ８０は（中空）円筒状に形成されてい
るが、これに限られるものではなく、図４に示すように、円錐台形状のガイドローラ９０
を用いて構成してもよい。このガイドローラ９０が研磨パッド４２のウェハ３０からのは
み出し部分を支持するときに、研磨パッド４２の径方向での周速度の違い（回転中心から
の距離が大きくなるほど周速度が大きくなる）に対応して、内側板９２側から外側板９３
側に向かって移行するにつれてガイドローラ９０の円周長を大きく（すなわち、ガイドロ
ーラ９０のつれ回りによる周速度を大きく）することにより、研磨パッドと、この研磨パ
ッド４２によってつれ回りするガイドローラ９０との接触領域内における互いの回転力の
アンバランスを低減させ、研磨パッド４２にねじれが生じるのを防止することができる。

また、上述の実施形態において、ガイド装置７０および吸着装置６０が上下方向に相対
移動可能に構成してもよい。これによれば、ガイドローラ８０の摩耗、ガイド装置７０お
よび吸着装置６０の取り付け精度、ウェハ３０の吸着（取付）精度などに関わらず、吸着
装置６０に保持されるウェハ３０の被研磨面３１とガイド装置７０の各ガイドローラ８０
の外周面上端部（稜線部）との高さが常に同一となるように調整することができる。

次に、第２実施形態に係る保持装置（ウェハ保持装置）について説明する。第２実施形
態のウェハ保持装置１５０を備えたＣＭＰ装置１０１を図５に示している。なお、この実
施形態においては、第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付して、第１の実施
形態との相違点を中心に説明する。

ＣＭＰ装置１０１は、第１実施形態の（ウェハ保持装置５０を備えた）ＣＭＰ装置１と
同様に、被研磨物たるウェハ３０を保持可能なウェハ保持装置１５０と、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ている。また、ウェハ保持装置１５０は、ウェハ３０をそ
の上面側に着脱自在に吸着保持可能な吸着装置６０と、この吸着装置６０の周囲（外周部
全体）を囲むように設けられ、ウェハ３０の研磨時にウェハ３０からその周囲へはみ出す
研磨ヘッド４０（研磨パッド４２）のはみ出し部分（オーバーハング部分）を支持するガ
イド装置１７０とを備えて構成されている。

ガイド装置１７０は、吸着装置６０と同軸に吸着装置６０の周囲を囲むようにテーブル
支持部２７上に固設された中空円筒状の支持台１７１と、この支持台１７１の上面に設け
られ、複数のガイドボール（球体）１８０を備えたフリーベアリング１７２とを有して構
成される。

フリーベアリング１７２は、上方に開口する半球状の収容溝１７４が複数設けられた中
空円筒状のハウジング１７３と、各収容溝１７４内に配設された複数の小ボール１７５と
、各収容溝１７４内において複数の小ボール１７５によって任意の方向（３６０度）に転
がり自在に底部が保持される複数のガイドボール１８０と、ハウジング１７３の上部を覆
うキャップ部１７６とを有して構成される。

各ガイドボール１８０は、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料、あるい
は、テフロン（登録商標）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料を用
いて球状に形成されており、ハウジング１７３内において径方向に２列で周方向等間隔に
配置されている（図６を参照）。そして、各ガイドボール１８０は、その上方部がハウジ
ング１７３における各収容溝１７４の開口位置に対応してキャップ部１７６に形成された
開口部１７７から上方に突出（露出）しており、キャップ部１７６によってハウジング１
７３から離脱しないよう規制保持されている。また、各ガイドボール１８０の最上部（球
面端部）は吸着装置６０に保持されたウェハ３０の被研磨面３１と同じ高さとなるように
設定されている。

このようなガイド装置１７０においては、各ガイドボール１８０の最上部に位置する頂
点（球面端部）を含む平面領域（水平面内の領域）により、ウェハ３０の被研磨面３１に
高さが合わされたガイド面が形成されており、このガイド面内で研磨パッド４２の研磨面
が各ガイドボール１８０の頂点に接触可能に構成されている。これによりガイドボール１
８０（の最上部に位置する頂点）が研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を支
持することができるようになっている。また、ガイドボール１８０が回転する研磨パッド
４２に当接してこの研磨パッド４２の回転力によってつれ回りすることにより、ガイドボ
ール１８０の球面の一部分のみが集中的に摩耗することがない。さらには、ガイド部材１
７０（フリーベアリング１７２）の内側壁によって、ウェハ３０による被吸着面３２の延
長面上での移動を規制できるようになっている。

このような第２実施形態のウェハ保持装置１５０を備えたＣＭＰ装置１０１を用いても
、第１実施形態の（ウェハ保持装置５０を備えた）ＣＭＰ装置１と同様にしてウェハ３０
の研磨を行うことができる。このとき、被研磨物たるウェハ３０の周囲には被研磨面３１
とほぼ面一でガイド装置１７０のガイドボール１８０が配設されるため、研磨部材４１が
ウェハ３０からはみ出す場合に、研磨部材４１（研磨パッド４２）のウェハ３０からのは
み出し部分をガイド装置１７０（ガイドボール１８０）が支持することで、研磨部材４１
の偏荷重をガイド装置で１７０受けることができ（研磨部材４１がウェハ３０からはみ出
していない状態と実質的に同等の状態とすることができ）、ウェハ３０のエッジ部（外周
部）近傍におけるユニフォーミティ（平坦性）を向上させることができる。これにより、
第１実施形態のＣＭＰ装置１と同様に、エッジイクスクルージョンを小さくすることが期
待できる。

さらに、ガイド装置１７０の各ガイドボール１８０は、任意の方向（３６０度）に回転
可能に保持されるため、研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力を受けて各ガイドボー
ル１８０は（研磨パッド４２の回転力を解放するように）研磨パッド４２につれ回りする
ようになっている。このため、各ガイドボール１８０が研磨パッド４２の研磨面に当接す
ることで研磨パッド４２の回転運動に対して大きな抵抗となることがなく、研磨パッド４
２にねじれが生じるのを防止することができる。これにより、ガイドボール１８０との摩
擦などによって研磨パッド４２に付与するダメージを低減することができため、ウェハ３
０の研磨における加工精度を向上させることができる。

また、ガイドボール１８０は研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力によって回転（
つれ回り）しながら、研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を支持するため、
ガイドボール１８０の一部分のみが集中的に摩耗することがないので、ガイドボール１８
０の寿命を延ばすことができる。このため、ガイドボール１８０の摩耗による交換頻度が
低減されメンテナンス性が向上するとともに、ガイドボール１８０が研磨パッド４２のウ
ェハ３０からのはみ出し部分を精度良く長期に亘り安定して支持することが可能になる。

さらに、ガイド装置１７０はウェハ３０の周囲を囲むように配設されているため、研磨
ヘッド４０をＸＹ方向（水平面内）の広範囲に揺動させても研磨パッド４２のウェハ３０
からのはみ出し部分をガイド装置１７０が支持することができるため、ウェハ３０の研磨
における平坦性をより向上させることができる。

そして、以上のような構成のウェハ保持装置１５０を備えたＣＭＰ装置１０１によれば
、ウェハ３０の研磨を均一に行うことができ、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、上述の実施形態において、研磨パッド４２の直径はウェハ３０の直径よりも小さ
くなっているが、これに限られるものではなく、研磨パッド（研磨面）の直径がウェハ３
０（被研磨面３１）の直径よりも大きくなるように（コンベンショナルの研磨装置として
）構成されてもよい。

また、上述の実施形態において、ガイド装置１７０は吸着装置６０（およびウェハ３０
）の周囲を囲むようにしてテーブル支持部２７上に固設されているが、これに限られるも
のではなく、ガイド装置を吸着装置に取り付けて、ガイド装置が吸着装置の中心軸を回転
軸として吸着装置と一体的に回転する構成としてもよい。

また、上述の実施形態において、ガイド装置のハウジング内に常時供給されるエア圧に
よってガイドボールを浮上させることで研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分
を常に一定圧で支持するように構成してもよい。

なお、上述した実施形態では、保持装置（ウェハ保持装置）が研磨装置の一例であるＣ
ＭＰ装置に備えられて適用された例について説明したが、これに限られるものではなく、
他の加工装置（平面研磨装置など）、その他種々の加工装置に備えられて適用されるもの
である。また、保持装置の被保持体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（ガラス基板等）などを保持するように構成してもよい。さらに、保持装
置による半導体ウェハなどの被保持体の保持方法は真空源を用いた真空吸着に限定される
ものではなく、被保持体の周縁部等を把持する複数の爪部を有したチャックなどにより保
持する構成としてもよい。

１ＣＭＰ装置（第１実施形態）
３０半導体ウェハ３１被研磨面
４２研磨部材５０ウェハ保持装置
６０吸着装置７０ガイド装置
８０ガイドローラ８１切欠溝
９０ガイドローラ
１０１ＣＭＰ装置（第２実施形態）
１５０ウェハ保持装置１７０ガイド装置
１７２フリーベアリング１８０ガイドボール

Claims

被加工物の被加工面を加工部材を用いて平面加工する加工装置に用いられる保持装置で
あって、
前記被加工物に隣接して設けられ、前記被加工面に前記加工部材を当接させて前記被加
工物の平面加工を行うときに前記加工部材の前記被加工面からのはみ出し部分の少なくと
も一部を支持する支持部材を備え、
前記支持部材は、周面のうちの前記加工部材側に位置する端部が前記はみ出し部分の少
なくとも一部を支持するように前記被加工面と同一面上に位置する回転自在の複数の回転
体を有して構成されることを特徴とする保持装置。