JP2017013139A - Ｃｍｐ研磨装置及びｃｍｐ研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平行度を調節せず、さらに作業工数及び材料コストを増加させずに、ウエーハを良好に研磨すること。
【解決手段】ＣＭＰ研磨装置（１）は、ウエーハ（Ｗ）を保持する保持テーブル（１５）と、保持テーブルを囲むように設けられたリテーナリング（３０）と、保持テーブルの周囲でリテーナリングを昇降させるシリンダ（３２）と、研磨パッド（４５）によってウエーハを研磨する研磨手段（４０）と、研磨手段と保持テーブルとを相対的に接近および離間させる加工送り手段（３５）と、ウエーハの上面（７１）と研磨パッドの研磨面（４６）とにスラリーを供給するスラリー供給手段（６１）とを備え、保持テーブルの保持面には液体を噴出する噴出口（１７）が形成されており、噴出口から噴出された液体によってウエーハを保持面に非接触で保持する構成にした。
【選択図】図３

Description

本発明は、スラリーを供給しながらウエーハを研磨するＣＭＰ研磨装置及びＣＭＰ研磨方法に関する。

ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨では、保持テーブル上にウエーハが吸引保持され、ウエーハに研磨パッドを押し付けた状態でスラリーが供給されてウエーハが研磨される。保持テーブルの保持面は熱の逃げが悪いポーラス体で形成されており、保持面に加工熱が蓄熱されることでスラリーが温められて研磨レートが変化するという不具合がある。このため、研磨加工中の温度を管理しながらウエーハを研磨するＣＭＰ研磨装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のＣＭＰ研磨装置は、温度センサによって研磨加工時の摩擦熱を検出して、摩擦熱の変化に応じて研磨加工を制御している。

特開２００４−１４９９９号公報

ところで、特許文献１に記載のＣＭＰ研磨装置では、研磨中の温度が管理されているが、研磨パッドの研磨面とウエーハの表面の平行度にズレが生じている場合には、ウエーハを均一に研磨することができない。このため、研磨パッドの研磨面と保持テーブルの保持面の平行度の調節が重要になっていた。また、ウエーハが保持テーブルに吸引保持されるため、保持テーブルとの接触によってウエーハに傷が付かないように、ウエーハの裏面に保護テープを貼着しなければならない。このため、保護テープを使用する分だけ、作業工数及び材料コストが増加するという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、平行度を調節せず、さらに作業工数及び材料コストを増加させずに、ウエーハを良好に研磨することができるＣＭＰ研磨装置及びＣＭＰ研磨方法を提供することを目的とする。

本発明のＣＭＰ研磨装置は、ウエーハの下面に対面する保持面を有しウエーハを保持する保持テーブルと、ウエーハの外周の径より大きい内径でリング形状のリテーナリングと、保持テーブルが保持するウエーハの外側で保持面に直交する方向となる昇降方向にリテーナリングを昇降させる昇降機構と、保持テーブルが保持するウエーハをウエーハの中心を軸に回転させる回転手段と、ウエーハを研磨する研磨パッドを回転可能に装着する研磨手段と、研磨手段と保持テーブルとを相対的に接近および離間する方向に加工送りする加工送り手段と、ウエーハの上面と研磨パッドの研磨面とにスラリーを供給するスラリー供給手段と、を備え、保持テーブルには、保持面から液体を噴出させる噴出口を備え、噴出口から噴出させ保持面に沿って液体を流し液体で満たされた状態の保持面に向かってウエーハを搬入しウエーハの下面と保持面との隙間を液体が流れてウエーハの外周から排出させることで非接触でウエーハを保持してウエーハを研磨する。

この構成によれば、リテーナリングの内側で保持テーブルの保持面とウエーハの下面との間に液体が介在され、保持テーブルにウエーハが非接触で保持される。研磨時には、液体によってウエーハが押し上げられ、ウエーハの上面が研磨パッドの研磨面に倣うように押し当てられる。このため、保持テーブルの保持面と研磨パッドの研磨面の平行度にズレが生じていても、平行度を調節することなくウエーハを良好に研磨することができる。また、研磨中にウエーハの下面が保持テーブルの保持面に接触して傷つくことがないため、ウエーハの下面に保護テープを貼着する必要がない。よって、保護テープを使用しない分だけ、作業工数及び材料コストを低減することができる。

また、上記ＣＭＰ研磨装置において、噴出口から噴射させる液体の温度調節を行う温調手段を備える。

本発明のＣＭＰ研磨方法は、上記のＣＭＰ研磨装置を用いてウエーハを研磨するＣＭＰ研磨方法であって、噴出口から噴出させ保持面に沿って液体を流し液体で満たされた状態の保持面に向かってウエーハを搬入しウエーハの下面と保持面との隙間を液体が流れてウエーハの外周から排出させることでウエーハを保持する保持工程と、保持工程で保持するウエーハの外側にて昇降機構を用いてリテーナリングを上昇させた後、加工送り手段で研磨パッドの研磨面をリテーナリングに押圧させると共にウエーハの上面に押圧させ、さらにスラリー供給手段によりスラリーを供給してウエーハを研磨するＣＭＰ研磨工程と、からなる。

また、上記ＣＭＰ研磨方法において、ＣＭＰ研磨工程において、温調手段を用いて噴出口から噴射させる液体の温度を所定の温度に調節させつつウエーハを研磨する。

本発明によれば、保持テーブルの保持面とウエーハの下面との間に液体が介在され、保持テーブルにウエーハが非接触で保持される。よって、保持テーブルの保持面と研磨パッドの研磨面の平行度を調節することなくウエーハを良好に研磨することができ、さらに保護テープを使用しない分だけ、作業工数及び材料コストを低減することができる。

第１の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置の斜視図である。 一般的なＣＭＰ研磨の説明図である。 第１の実施の形態に係る保持テーブルの周辺構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態に係るＣＭＰ研磨方法の説明図である。 第２の実施の形態に係るＣＭＰ研磨方法の説明図である。 変形例に係る保持テーブルの周辺構成を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、ＣＭＰ研磨装置について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置は、図１に示すような研磨専用の装置に限定されず、例えば、研削、研磨、洗浄等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。

図１に示すように、ＣＭＰ研磨装置１は、保持テーブル１５上のウエーハＷと研磨パッド４５の間にスラリーを進入させて、化学機械研磨（CMP: Chemical Mechanical Polishing）によってウエーハＷを研磨するように構成されている。なお、ウエーハＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板でもよいし、サファイア、炭化ケイ素等の無機材料基板でもよい。また、ウエーハＷは、半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスが形成された半導体ウエーハでもよいし、無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハでもよい。

ＣＭＰ研磨装置１の基台１０の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口が形成され、この開口は保持テーブル１５と共に移動可能なテーブルカバー１１及び蛇腹状の防水カバー１２に覆われている。防水カバー１２の下方には、保持テーブル１５をＸ軸方向に移動させる移動手段２０と、ウエーハＷをＺ軸回りに回転させる回転手段としての回転モータ２５とが設けられている。保持テーブル１５の表面には、後述するようにウエーハＷを非接触で保持する保持面１６が形成されている。保持テーブル１５の周囲には、ウエーハＷに対する過度な研磨を規制するためのリテーナリング３０が昇降可能に設けられている。

移動手段２０は、基台１０上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール２１と、一対のガイドレール２１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル２２とを有している。Ｘ軸テーブル２２の背面側には、ナット部（不図示）が形成され、このナット部にボールネジ２３が螺合されている。そして、ボールネジ２３の一端部に連結された駆動モータ２４が回転駆動されることで、保持テーブル１５が一対のガイドレール２１に沿ってＸ軸方向に動かされる。回転モータ２５は、Ｘ軸テーブル２２上に設けられており、保持テーブル１５の下方に設けられた回転基台５２に連結されている。

基台１０上のコラム１３には、研磨手段４０と保持テーブル１５とを相対的に接近および離間するＺ軸方向に加工送りする加工送り手段３５が設けられている。加工送り手段３５は、コラム１３に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール３６と、一対のガイドレール３６にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル３７とを有している。Ｚ軸テーブル３７の背面側にはナット部（不図示）が形成され、このナット部にボールネジ３８が螺合されている。ボールネジ３８の一端部に連結された駆動モータ３９によりボールネジ３８が回転駆動されることで、研磨手段４０がガイドレール３６に沿って加工送りされる。

研磨手段４０は、ハウジング４１を介してＺ軸テーブル３７の前面に取り付けられており、スピンドルユニット４２の下部に研磨パッド４５を回転可能に装着して構成されている。スピンドルユニット４２にはフランジ４３が設けられ、フランジ４３を介してハウジング４１に研磨手段４０が支持される。スピンドルユニット４２の下部はマウント４４になっており、マウント４４の下面にはウエーハＷを研磨する研磨パッド４５が装着されている。研磨パッド４５は、発泡材や繊維質等で形成されており、研磨パッド４５の中心と回転軸の中心とを一致させるように、マウント４４に装着されている。

また、スピンドルユニット４２の上部には、ウエーハＷの上面７１と研磨パッド４５の研磨面４６とにスラリーを供給するスラリー供給手段６１が接続されている。スラリー供給手段６１からスラリーが供給されることで、スピンドルユニット４２内の流路を通じて研磨面４６にスラリーが定着される。スラリーは、砥粒を含むアルカリ性水溶液又は酸性水溶液であり、例えば、グリーンカーボランダム、ダイヤモンド、アルミナ、酸化セリウム、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）の砥粒が含有される。アルカリ性のスラリーはシリコンウエーハの研磨、酸性のスラリーは無機材料系のウエーハの研磨にそれぞれ使用されることが好ましい。

ＣＭＰ研磨装置１には、装置各部を統括制御する制御部（不図示）が設けられている。制御部は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。このように構成されたＣＭＰ研磨装置１では、研磨パッド４５がＺ軸回りに回転されながら保持テーブル１５に接近される。そして、スラリーが供給されながら、研磨パッド４５がウエーハＷに回転接触することで、ウエーハＷの上面７１が研磨される。

ところで、図２に示すような一般的なＣＭＰ研磨装置では、ウエーハＷの下面７２に保護テープＴを貼着して、保護テープＴを介して保持テーブル１５上にウエーハＷが吸着保持された状態で研磨される。この場合、ウエーハＷの上面７１は、保持テーブル１５の保持面１６に倣って変形するため、研磨パッド４５の研磨面４６と保持テーブル１５の保持面１６とが平行ではない場合にはウエーハＷを均一に加工することが困難である。また、ウエーハＷの下面７２には保護テープＴが貼着されるため、保護テープＴを貼着する作業や、保護テープＴを剥離する作業等の作業工数が増加すると共に材料コストが増加する。

そこで、本実施の形態では、液体供給源６２（図１参照）に接続された噴出口１７（図１参照）を保持テーブル１５に設けて、噴出口１７から保持テーブル１５の保持面１６とウエーハＷの下面７２との間に液体を供給することで、保持テーブル１５上にウエーハＷを非接触で保持するようにしている。これにより、保持テーブル１５の保持面１６と研磨パッド４５の研磨面４６の平行度を調整せずにウエーハＷを均一に研磨でき、さらに保護テープＴを使用しない分だけ、作業工数及び材料コストを低減している。研磨中にウエーハＷの下面７２が液体洗浄されるため、ウエーハＷの下面７２に研磨屑が付着することがない。

また、ＣＭＰ研磨では、ウエーハＷはスラリーの化学成分によってエッチングされながら、スラリー内の砥粒によって機械的に研磨される。スラリーの化学成分は、温度に応じて活性化具合が変化してウエーハＷに対するエッチングの進行量に差異が生じる。このため、スラリーは、適切な研磨レート（単位時間当たりの研磨量）になるように、温度管理された状態でウエーハＷに供給されることが好ましい。このため、本実施の形態では、噴出口１７から噴射させる液体を温調手段６３（図１参照）で温度調節することで、液体によってスラリーを間接的に温度調節するようにしている。

以下、図３を参照して、保持テーブルの周辺構成について説明する。図３は、第１の実施の形態に係る保持テーブルの周辺構成を示す斜視図である。

図３に示すように、保持テーブル１５は、ウエーハＷの下面７２に対面する保持面１６を有しており、保持面１６において非接触でウエーハＷを保持するように構成されている。保持テーブル１５には、保持面１６から液体を噴出させる環状の噴出口１７が形成され、噴出口１７には液体を供給する液体供給源６２が接続されている。噴出口１７から噴出された液体は保持面１６に沿って流れることで保持面１６が液体で満たされる。この保持面１６に向かってウエーハＷが搬入されると、ウエーハＷの下面７２と保持テーブル１５の保持面１６の隙間に液体が流れて、ウエーハＷの外周側から排出されることで、保持面１６に非接触でウエーハＷが保持される。

この場合、搬送中はリテーナリング３０が下がって流速が高いため、ベルヌーイ効果によって保持テーブル１５の保持面１６に負圧が発生してウエーハＷが吸着保持される（図４Ａ参照）。一方、研磨中はリテーナリング３０が上がって流速が落ちるため、液体によってウエーハＷが研磨パッド４５に押し付けられることで保持面１６に対してウエーハＷが非接触で保持される（図４Ｃ参照）。なお、図６に示すように、研磨中においても、リテーナリング３０に液体の流速を下げない程度の逃げ道３３を作って、搬送中と同様にベルヌーイ効果によって保持面１６にウエーハＷが非接触で保持されてもよい。リテーナリング３０に液体の逃げ道３３を備える場合は、搬送中にリテーナリング３０を上昇させて噴射口１７から液体を噴射させると、噴射口１７から噴射される液体で保持面１６からウエーハＷが横に移動しても保持面１６から落ちる心配が無くなる。なお、逃げ道３３はリテーナリング３０の上面に形成された溝であり、噴出口１７からの液体の流れに沿うようにリテーナリング３０の上面を斜めに横切るように形成されている。

保持テーブル１５の周囲には、ウエーハＷの外周の径より大きな内径でリング形状のリテーナリング３０が設けられている。リテーナリング３０の内周面には、ウエーハＷのオリエンテーションフラット７３に係合可能な平坦部３１が形成されている。リテーナリング３０の下方には、ウエーハＷ（保持テーブル１５）の外側で保持面１６に直交する方向となる昇降方向にリテーナリング３０を昇降させる昇降機構として、複数（本実施の形態では４つ）のシリンダ３２が設けられている。リテーナリング３０が上昇されることで、研磨パッド４５（図４Ｃ参照）によるウエーハＷの過度の研磨がリテーナリング３０の上面で規制される。

保持テーブル１５は筒状の支持柱５１に支持されており、支持柱５１を囲むように回転基台５２が設けられている。回転基台５２は、リング状の固定台５３上にリング状の可動台５４が回転可能に載置されて構成される。回転基台５２の周囲には、ウエーハＷをウエーハＷの中心を軸に回転させる回転手段として回転モータ２５が配置されている。回転モータ２５の主動ギア２６は可動台５４の外周面に形成された従動ギア５５と噛み合っており、回転モータ２５の駆動力によって可動台５４を介してリテーナリング３０が回転される。

ウエーハＷの研磨時には、ウエーハＷの下面７２と保持テーブル１５の保持面１６との間が液体で満たされた状態でリテーナリング３０が上昇される。回転モータ２５が回転されると、可動台５４を介してリテーナリング３０が回転する。リテーナリング３０の内周面には上記したように平坦部３１が形成されており、リテーナリング３０の平坦部３１がオリエンテーションフラット７３に係合することでウエーハＷがリテーナリング３０に連れ回りする。この状態で、回転した研磨パッド４５の研磨面４６がウエーハＷの上面７１に回転接触されてウエーハＷが研磨される。

この研磨時には、ウエーハＷの上面７１が研磨パッド４５の研磨面４６に押し付けられるようにして、ウエーハＷが非接触で保持テーブル１５に保持されている。よって、保持テーブル１５の保持面１６と研磨パッド４５の研磨面４６の平行度に関わらず、ウエーハＷの内周側及び外周側に厚み差を出すことなく均一な研磨が可能になっている（図４Ｃ参照）。また、リテーナリング３０によってウエーハＷに対する研磨パッド４５の過度な研磨が規制され、ウエーハＷの外周側だけ過度に研磨されることがない。また、保護テープＴ（図２参照）を貼着することなく、ウエーハＷを保持できるため作業工数及び材料コストを低減することが可能になっている。

また、研磨時は、ウエーハＷと研磨パッド４５の間のスラリーの温度に応じて研磨レートが変化するため、温調手段６３によって間接的にスラリーが温度調節される。この場合、液体供給源６２から供給された液体が温調手段６３で温度調節され、液体に接するウエーハＷを介してスラリーが温度調節される。不図示の厚みセンサでウエーハＷの厚みを検出しながら、温調手段６３で液体を通じてスラリーを温度調整することで適切に研磨レートが制御される。例えば、研磨序盤では、スラリーの温度が上がって研磨レートが高く制御され、研磨終盤に向けてスラリーの温度が下がって研磨レートが低くなるように制御される。

図４を参照して、ＣＭＰ研磨方法について詳細に説明する。図４は、第１の実施の形態に係るＣＭＰ研磨方法の説明図である。なお、図４Ａは保持工程を示し、図４Ｂ及び図４ＣはＣＭＰ研磨工程を示している。

図４Ａに示すように、先ず保持工程が実施される。保持工程では、シリンダ３２によってリテーナリング３０が下降されており、保持面１６の中央の噴出口１７から液体が高い流速で噴出され、保持面１６の外周側から外部に排出される。これにより、保持面１６の中央から外周側に向かう液体の流れが形成され、保持面１６の全面を覆うように液体の層が作られる。液体で満たされた保持面１６にウエーハＷが搬入されると、ウエーハＷの下面７２と保持テーブル１５の保持面１６との間を液体が流れることで負圧が発生し、ウエーハＷが保持面１６に対してベルヌーイ吸着されて非接触で保持される。なお、図６に示すように、リテーナリング３０に逃げ道３３を備えている場合は、逃げ道３３から液体を放出させ噴射口１７から噴射される液体の流速を低下させることが無いので、リテーナリング３０を上昇させてウエーハＷが保持面１６に対してベルヌーイ吸着されて非接触で保持される。

図４Ｂに示すように、保持工程の後にＣＭＰ研磨工程が実施される。ＣＭＰ研磨工程では、保持テーブル１５の保持面１６にウエーハＷがベルヌーイ吸着された状態で、研磨手段４０の真下までウエーハＷが搬送される。シリンダ３２によってリテーナリング３０が上昇され、ウエーハＷの周囲にリテーナリング３０が位置付けられる。リテーナリング３０によって液体の流れが部分的に遮られることで、液体の流れが遅くなってベルヌーイ吸着が解除される。ベルヌーイ吸着が解除された状態でも、液体によってウエーハＷが押し上げられて、リテーナリング３０の内側でウエーハＷが保持面１６に非接触で保持される。

図４Ｃに示すように、回転モータ２５の回転が回転基台５２を介してリテーナリング３０に伝達されると、リテーナリング３０の内側のウエーハＷがリテーナリング３０の回転に連れ回りされる。また、回転した研磨パッド４５が加工送り手段３５によってウエーハＷに向かって加工送りされ、研磨パッド４５の研磨面４６によってリテーナリング３０が押圧されると共にウエーハＷが押圧される。そして、スラリー供給手段６１から研磨パッド４５の研磨面４６とウエーハＷの上面７１の間にスラリーが供給されながら、研磨パッド４５の研磨面４６とウエーハＷの上面７１が回転接触されて研磨される。

このとき、液体によってウエーハＷの上面７１が研磨パッド４５の研磨面４６に倣うように押し付けられている。ウエーハＷの上面７１が研磨パッド４５の研磨面４６に平行に接触するため、ウエーハＷの内側と外側で均一に研磨される。研磨中はウエーハＷの下面７２が保持テーブル１５の保持面１６に接触することがなく、ウエーハＷの下面７２が常に液体に洗浄された状態になるため、ウエーハＷの下面７２に研磨屑が付着することがない。さらに、ウエーハＷの下面７２が保持面１６に接触して傷つくことがないため、ウエーハＷの下面７２に保護テープＴ（図２参照）を貼着する必要がない。

このようなＣＭＰ研磨では、厚みセンサによってウエーハＷの厚みがリアルタイムで検出され、ウエーハＷの厚みに応じてスラリーの温度が調節されて研磨レートが制御される。例えば、研磨序盤では、スラリーの目標温度が研磨レートの高い第１の目標温度に設定されており、温調手段６３によって液体の温度が高く調節される。液体の熱がウエーハＷを介してスラリーに伝わることで、温められたスラリーによってウエーハＷが比較的粗く研磨される。この粗研磨は、厚みセンサによって研磨終盤のウエーハＷの厚みが検出されるまで継続される。

研磨終盤では、スラリーの目標温度が研磨レートの低い第２の温度に切り換えられ、温調手段６３によって液体の温度が低く調節される。液体の温度低下によってスラリーの温度が第２の目標温度まで低下し、通常の研磨レートでウエーハＷが研磨される。これにより、目標温度の低下によってスラリーの化学成分の活性化が抑えられ、仕上げ段階でウエーハＷが過度に研磨されることが防止される。このように、研磨序盤で研磨レートを上げ、研磨終盤で研磨レートを下げることで、研磨精度を低下させることなく、研磨の加工時間を短縮することが可能になっている。

以上のように、第１の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置１では、リテーナリング３０の内側で保持テーブル１５の保持面１６とウエーハＷの下面７２との間に液体が介在され、保持テーブル１５にウエーハＷが非接触で保持される。研磨時には、液体によってウエーハＷが押し上げられ、ウエーハＷの上面７１が研磨パッド４５の研磨面４６に倣うように押し当てられる。このため、保持テーブル１５の保持面１６と研磨パッド４５の研磨面４６の平行度にズレが生じていても、平行度を調節することなくウエーハＷを良好に研磨することができる。また、研磨中にウエーハＷの下面７２が保持テーブル１５の保持面１６に接触して傷つくことがないため、ウエーハＷの下面７２に保護テープＴ（図２参照）を貼着する必要がない。よって、保護テープＴを使用しない分だけ、作業工数及び材料コストを低減することができる。

続いて、図５を参照して、第２の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置について説明する。第２の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置は、リテーナリングと共に保持テーブルが回転する点で第１の実施の形態と相違している。したがって、第１の実施の形態と相違する点についてのみ説明し、共通する構成については極力説明を省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付して説明する。図５は、第２の実施の形態に係るＣＭＰ研磨方法の説明図である。

図５に示すように、第２の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置では、保持テーブル１５の下面中央から真下に軸部１８が突出しており、Ｘ軸テーブル２２上の支持台５６に軸部１８がベアリング５７を介して回転可能に支持されている。また、保持テーブル１５の下面には、環状のフランジ５８が固定されており、フランジ５８上にはリテーナリング３０を昇降させる昇降機構として複数（本実施の形態では４つ）のシリンダ３２が設けられている。保持テーブル１５の軸部１８には、保持テーブル１５と共にリテーナリング３０を回転させる回転手段として回転モータ２５が連結されている。

このように構成されたＣＭＰ研磨装置においても、第１の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置１と同様なＣＭＰ研磨方法が実施される。図５Ａに示すように、保持工程では、シリンダ３２によってリテーナリング３０が下降され、保持テーブル１５の噴出口１７から液体が高い流速で噴出されて、ウエーハＷが保持面１６にベルヌーイ吸着されて非接触で保持される。図５Ｂに示すように、ＣＭＰ研磨工程では、ウエーハＷが研磨手段４０の真下まで搬送されると、シリンダ３２によってリテーナリング３０が上昇されて、ベルヌーイ吸着が解除された状態でリテーナリング３０の内側でウエーハＷが保持面１６に非接触で保持される。

図５Ｃに示すように、回転モータ２５によって保持テーブル１５と共にリテーナリング３０が回転され、リテーナリング３０にウエーハＷが連れ回りされる。また、研磨パッド４５が回転しながら加工送り手段３５によってウエーハＷに向かって加工送りされ、研磨パッド４５の研磨面４６によってリテーナリング３０が押圧されると共にウエーハＷが押圧される。そして、スラリー供給手段６１からスラリーが供給されながら、研磨パッド４５の研磨面４６とウエーハＷの上面７１が回転接触されて研磨される。このとき、第１の実施の形態と同様に、液体の温度を調節しながら研磨レートを制御するようにしてもよい。

以上のように、第２の実施の形態に係るＣＭＰ研磨装置でも、保持テーブル１５の保持面１６とウエーハＷの下面７２との間に液体が介在され、保持テーブル１５にウエーハＷが非接触で保持される。よって、第１の実施の形態と同様に、保持テーブル１５の保持面１６と研磨パッド４５の研磨面４６の平行度を調節することなくウエーハＷを良好に研磨することができ、さらに保護テープＴを使用しない分だけ、作業工数及び材料コストを低減することができる。また、ウエーハＷの下面７２を洗浄しながら研磨することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した第１、第２の実施の形態においては、保持テーブル１５の保持面１６に環状の噴出口１７を設ける構成にしたが、この構成に限定されない。噴出口１７は、保持面１６の中央から外周側に向かって液体の流れを作り出すような形状であればよく、特に形状は限定されない。また、保持テーブル１５の保持面１６に単一の噴出口１７ではなく、複数の噴出口１７が形成されてもよい。

また、上記した第１、第２の実施の形態においては、昇降機構として複数のシリンダ３２を例示して説明したが、この構成に限定されない。昇降機構は、リテーナリング３０を昇降方向に昇降させる構成であればよく、例えば、電動アクチュエータで構成されてもよい。

また、上記した第１、第２の実施の形態においては、加工送り手段３５によって保持テーブル１５に対して研磨手段４０が接近及び離間する方向に加工送りされる構成にしたが、この構成に限定されない。加工送り手段３５は、研磨手段４０に対して保持テーブル１５を接近及び離間する方向に加工送りする構成にしてもよい。

また、上記した第１、第２の実施の形態においては、ウエーハＷのオリエンテーションフラット７３に対応して、リテーナリング３０の内周面に平坦部３１が形成される構成にしたが、この構成に限定されない。リテーナリング３０の内周面には、ウエーハＷの切欠き部に係合する係合部が形成されていればよく、例えば、ウエーハＷにノッチが形成されている場合には、リテーナリング３０の内周面にノッチに対応した係合部として突起が形成されてもよい。また、リテーナリング３０にウエーハＷが連れ回り可能であれば、リテーナリング３０の内周面には係合部が形成されていなくてもよい。

また、上記した第１、第２の実施の形態においては、液体を温度調節することでスラリーを間接的に加温する構成にしたが、この構成に限定されない。スラリー供給手段６１で直にスラリーを加温して、液体によってスラリーの熱を吸収させるようにしてスラリーの温度を調節してもよい。例えば、研磨序盤では液体の温度を高くしてスラリーの温度の低下を抑え、研磨終盤では液体の温度を低くしてスラリーの温度を低下させるようにしてもよい。また、第１、第２の実施の形態においては、スラリーの温度を調節しないようにしてもよい。

また、上記した第１、第２の実施の形態では、ＣＭＰ研磨装置１の単体を例示して説明したが、ＣＭＰ研磨装置１は、一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。

また、上記した第１、第２の実施の形態では、保持テーブル１５の上方に研磨パッド４５を位置付けて、上側からウエーハＷを研磨する構成について説明したが、この構成に限定されない。保持テーブル１５の保持面１６を下方に向け、保持テーブル１５の下方に研磨パッド４５を位置付けて、下側からウエーハＷを研磨する構成にしてもよい。

以上説明したように、本発明は、平行度を調節せず、さらに作業工数及び材料コストを増加させずに、ウエーハを良好に研磨することができるという効果を有し、特に、スラリーを供給しながらウエーハを研磨するＣＭＰ研磨装置及びＣＭＰ研磨方法に有用である。

１ ＣＭＰ研磨装置
１５ 保持テーブル
１６ 保持面
１７ 噴出口
２５ 回転モータ（回転手段）
３０ リテーナリング
３２ シリンダ（昇降機構）
３５ 加工送り手段
４０ 研磨手段
４５ 研磨パッド
４６ 研磨パッドの研磨面
６１ スラリー供給手段
６３ 温調手段
７１ ウエーハの上面
７２ ウエーハの下面
Ｗ ウエーハ

Claims (4)

1. ウエーハの下面に対面する保持面を有しウエーハを保持する保持テーブルと、ウエーハの外周の径より大きい内径でリング形状のリテーナリングと、該保持テーブルが保持するウエーハの外側で該保持面に直交する方向となる昇降方向に該リテーナリングを昇降させる昇降機構と、該保持テーブルが保持するウエーハをウエーハの中心を軸に回転させる回転手段と、ウエーハを研磨する研磨パッドを回転可能に装着する研磨手段と、該研磨手段と該保持テーブルとを相対的に接近および離間する方向に加工送りする加工送り手段と、ウエーハの上面と該研磨パッドの研磨面とにスラリーを供給するスラリー供給手段と、を備え、
   該保持テーブルには、該保持面から液体を噴出させる噴出口を備え、
   該噴出口から噴出させ該保持面に沿って該液体を流し該液体で満たされた状態の該保持面に向かってウエーハを搬入しウエーハの下面と該保持面との隙間を該液体が流れてウエーハの外周から排出させることで非接触でウエーハを保持してウエーハを研磨するＣＭＰ研磨装置。
2. 該噴出口から噴射させる該液体の温度調節を行う温調手段を備える請求項１記載のＣＭＰ研磨装置。
3. 請求項１又は請求項２記載のＣＭＰ研磨装置を用いてウエーハを研磨するＣＭＰ研磨方法であって、
   該噴出口から噴出させ該保持面に沿って該液体を流し該液体で満たされた状態の該保持面に向かってウエーハを搬入しウエーハの下面と該保持面との隙間を該液体が流れてウエーハの外周から排出させることでウエーハを保持する保持工程と、
   該保持工程で保持するウエーハの外側にて該昇降機構を用いて該リテーナリングを上昇させた後、該加工送り手段で該研磨パッドの該研磨面を該リテーナリングに押圧させると共にウエーハの上面に押圧させ、さらに該スラリー供給手段によりスラリーを供給してウエーハを研磨するＣＭＰ研磨工程と、
   からなるＣＭＰ研磨方法。
4. 該ＣＭＰ研磨工程において、温調手段を用いて該噴出口から噴射させる該液体の温度を所定の温度に調節させつつウエーハを研磨する請求項３に記載のＣＭＰ研磨方法。

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