JP3019843B1 - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 被研磨材料の研磨面を全体にわたり一定の研
磨速度で研磨する。 【解決手段】 研磨装置１００は回転駆動される研磨テ
ーブル１０６と、研磨テーブル１０６上の研磨布１０７
に研磨液を供給する研磨液供給ノズル１０９と、被研磨
材料１０１を保持して回転させながら研磨布に押圧する
固定ブロック１０２とを備えている。固定ブロック１０
２は筒状に形成され、下端部は貫通孔１１１Ａを有する
ベースプレート１１１により閉鎖されると共にベースプ
レート１１１の外側に配設されたゴム製の膜１０３によ
り密閉されている。膜１０３は固定ブロック１０２の内
側に供給した加圧エアーによって外側に膨張し、被研磨
材料１０１を研磨布１０７に押圧する。膜１０３とベー
スプレート１１１との間の空間はゴム製の複数の壁１０
３Ａにより複数の空気室１０３Ｂに仕切られ、各空気室
１０３Ｂには貫通孔１１１Ａを通じて個別に加圧エアー
が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研磨装置に関し、特
に半導体基板などの被研磨材料の表面の凹凸を平坦化す
る研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の製造プロセスにおい
て、半導体基板の凹凸、および半導体基板上に形成され
た半導体素子や配線の段差を平坦化するために半導体基
板表面の研磨が行われている。このような研磨を行う研
磨プロセスは一般的には凸部を選択的に研磨し消滅させ
て表面の完全な平坦化を達成しようとするものである。

【０００３】従来、一般に用いられている研磨装置の構
成は、特開昭５９−１８７４５６号、特開平７−２２１
０５３号、ならびに特開昭５８−２２６５７号公報など
に開示されている。図７は半導体ウエハーなどの表面を
研磨する従来の研磨装置の一例を示す断面側面図であ
る。この研磨装置４００は、半導体ウエハーなどの被研
磨材料４０１をリテーナーリング４０４により保持して
回転を与える被研磨材料固定ブロック４０２と、回転研
磨テーブル４０６とから構成されている。被研磨材料固
定ブロック４０２は駆動回転軸４０５Ｂの下端に設けら
れ、リテーナーリング４０４は被研磨材料固定ブロック
４０２の最も下端に位置している。リテーナーリング４
０４の多くは合成樹脂製で環状を呈しており、被研磨材
料４０１のリテーナーリング４０４への装脱は機械を用
いて自動的に行われる。そして、被研磨材料固定ブロッ
ク４０２の内部で、リテーナーリング４０４により保持
された被研磨材料４０１の上方箇所にベースプレート４
１１が設けられ、ベースプレート４１１の下面に緩衝板
４０３が取着され、ベースプレート４１１と緩衝板４０
３とにわたり複数の貫通孔が形成されている。上記緩衝
板４０３は研磨中に被研磨材料４０１に局所的にかかる
荷重を緩和して研磨面の均一性を向上させるために必要
で、米国ロデール社製の緩衝板ＤＦ２００が一般的によ
く使用されている。この緩衝板ＤＦ２００はポリウレタ
ン発泡層およびポリエステルシート基材の積層構造にな
っており、圧縮率（ＪＩＳ Ｌ−１０９６に準拠）は３
３％である。

【０００４】また、駆動回転軸４０５Ａを有する回転研
磨テーブル４０６の上面には、研磨布が接着され、この
研磨布は研磨布（上層）４０７と研磨布（下層）４０８
とを重ねて使用するのが一般的である。研磨布４０７は
米国ロデール社製の研磨布ＩＣ１０００がよく使用さ
れ、これはポリウレタン樹脂を発泡硬化したものでＡｓ
ｋｅｒ Ｃ硬度計で硬度９５を示し、硬質である。一
方、研磨布４０８はロデール・ニッタ社製の研磨布ＳＵ
ＢＡ４００がよく使用され、これはポリエステル繊維不
織布にポリウレタン樹脂を含浸させたものでＡｓｋｅｒ
Ｃ硬度計で硬度６１を示し、軟質である。研磨布４０
７、４０８の役割は、上層の研磨布４０７が平坦性を高
めることであり、下層の研磨布４０８は被研磨材料４０
１の反りまたは表面のうねりを吸収して研磨面の均一性
を向上させることである。また、研磨布４０７上の中心
部には研磨液供給ノズル４０９が設けられている。

【０００５】次に、このように構成された研磨装置４０
０の一般的な研磨条件における動作を説明する。２０ｒ
ｐｍで回転する研磨布４０７上に研磨液供給ノズル４０
９からシリカ（ＳｉＯ₂）などの固形成分を含有する研
磨液４１０が２００ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給される
と、研磨液４１０は遠心力により回転研磨テーブル４０
６の中心部から端部へと研磨布４０７の上面を伝わって
拡散する。この状態で、被研磨材料固定ブロック４０２
を荷重用エアーシリンダー（不図示）によって押下し
て、固定ブロック４０２に保持された被研磨材料４０１
を研磨布４０７に圧着し、被研磨材料固定ブロック４０
２に荷重７ｐｓｉをかけて研磨を行う。その際、被研磨
材料４０１の研磨面における研磨速度を均一に保つため
に回転駆動軸４０５Ｂを介して被研磨材料固定ブロック
４０２も２０ｒｐｍで自転させる。

【０００６】ところで、被研磨材料４０１の研磨面にお
ける研磨速度を悪化させる原因として、被研磨材料４０
１の中心部への研磨液４１０の供給量が端部への供給量
より少ないことが挙げられる。つまり、この供給量の違
いによって、中心部の研磨速度は端部より遅くなり、研
磨面の研磨速度の均一性が悪化する。そこで、被研磨材
料４０１の中心部への研磨液４１０の供給量不足による
研磨速度の低下を補うために、エアー加圧孔４１３を通
じて加圧エアーを供給し、研磨中に被研磨材料４０１の
全面に荷重をかけると同時にベースプレート４１１およ
びベースプレート４１１に貼付された弾性を有する緩衝
板４０３を介して被研磨材料４０１の中心部をエアー加
圧して研磨面の中心部の研磨速度を向上させる。

【０００７】図８は従来の研磨装置４００によって被研
磨材料４０１を研磨した場合の研磨速度の分布を測定し
た結果を示すグラフである。図中、縦軸が研磨速度を表
し、横軸が被研磨材料（半導体基板ウエハー）４０１の
中心からの距離を表している。また、図９は、被研磨材
料４０１上の測定位置を示す平面図である。被研磨材料
４０１は直径が約１５２ｍｍ（６インチ）であり、被研
磨材料４０１の中心Ｃを通過する点線Ａに沿って研磨速
度を測定した。なお、被研磨材料４０１の中心Ｃを通過
するどの直径線上においても、図８に示した研磨速度の
プロファイルと同様の結果が得られた。図８のグラフか
ら分かるように、被研磨材料４０１の中心部へのエアー
加圧によって研磨面の研磨速度が均一になっている。し
かし、このような良好な均一性が得られるのは、新品の
研磨布４０７を使用した場合であり、研磨布４０７を使
い込むと図１０のグラフに示したように研磨面の研磨速
度はきわめて不均一になってしまう。なお、図１０のグ
ラフは図８と同種のグラフであり、縦軸が研磨速度を表
し、横軸が被研磨材料４０１の中心からの距離を表して
いる。また、測定位置は図８の場合と同じである（図
９）。

【０００８】このように研磨速度が不均一になる原因と
して、研磨布４０７の表面プロファイルのうねりが考え
られる。うねりは研磨布４０７をコンディショニング
（ダイヤモンドコンディショナーディスクを用いて目立
てを行うこと）および研磨を行うことによってランダム
に削られることで発生し、研磨布４０７を使い込むほど
うねりが大きくなる。このうねりによって、被研磨材料
固定ブロック４０２上部側からエアー加圧孔４１３を通
って送られるエアーが被研磨材料４０１の裏面の中心部
で保持されなくなり、被研磨材料４０１の外へのパスが
形成されてエアーがリークし、エアー加圧が被研磨材料
４０１裏面の中心部にかからなくなる。その結果、被研
磨材料４０１の研磨面における研磨速度が上述のように
不均一になる。

【０００９】そして、近年、被研磨材料の研磨面におけ
る研磨速度の均一性が、研磨布の表面プロファイルのう
ねりによって悪化しないように図った加圧方法が考案さ
れ実用化されている。これは、弾性を有する円盤状の膜
をエアーにより膨張させて被研磨材料を押圧する方法で
ある。図５はこの弾性膜を用いて被研磨材料を押圧する
方法を用いた従来の研磨装置の一例を示す断面側面図で
ある。この研磨装置３００では、図５に示したように、
リテーナーリング３０４が駆動回転軸３０５Ｂの下端に
所定のストロークで上下に移動可能に支持されており、
上記膜３０３と共に、リテーナーリング３０４もエアー
によって研磨布３０７に押圧され、研磨中に被研磨材料
３０１が被研磨材料固定ブロック３０２から外れたり、
ずれたりすることが防止されている。

【００１０】図５を参照しつつ一般的な研磨条件におけ
る研磨方法を説明する。まず、２０ｒｐｍで回転する研
磨布３０７上に研磨液供給ノズル３０９から研磨液３１
０を２００ｃｃ／ｍｉｎの割合で供給する。この状態
で、被研磨材料固定ブロック３０２をその駆動回転軸３
０５Ｂを介して２０ｒｐｍで自転させながら、リテーナ
ーリング３０４の下面と被研磨材料３０１の研磨面とを
研磨布３０７上に設置する。そして、リテーナーリング
用エアーバック３１２と、弾性を有する円盤状の膜３０
３とに対して被研磨材料固定ブロック３０２上部側のエ
アー加圧孔３１３Ｃ、３１３Ａを通じ、それぞれ圧力を
制御しながら加圧エアーを送り込み、リテーナーリング
３０４には１０ｐｓｉの荷重をかけ、被研磨材料３０１
には７ｐｓｉの荷重をかけ研磨を行う。

【００１１】したがって、この研磨装置３００では、た
とえ研磨布３０７の表面プロファイルがうねったとして
も、弾性を有する円盤状の膜３０３が袋状になっている
ため、研磨装置４００の場合のように、被研磨材料４０
１の外へのパスが形成されてエアーがリークすることが
ない。その結果、被研磨材料３０１の研磨面には均一に
荷重がかかり、研磨速度の均一性が改善される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この加
圧方式では、被研磨材料３０１の中心部に局所的に加圧
することはできないので、被研磨材料３０１の研磨面の
中心部で研磨速度が遅くなり、中心部と周辺部とで研磨
速度の差が大きいという問題が生じる。図６は、研磨装
置３００によって被研磨材料３０１を研磨した場合の研
磨速度の分布を測定した結果を示すグラフである。図
中、縦軸が研磨速度を表し、横軸が被研磨材料３０１の
中心からの距離を表している。被研磨材料３０１の大き
さは約１５２ｍｍであり、測定位置は図９に示した被研
磨材料４０１の場合と同じである。図６から分かるよう
に、中心部では研磨速度の分布は比較的均一ではある
が、値が小さく、一方、外周部では研磨速度が大きくな
っている。したがって、この研磨装置３００により半導
体基板を研磨した場合には、半導体基板上の場所によっ
て残膜の厚みが異なってしまい、中心部に形成した半導
体装置と、周辺部に形成した半導体装置とでは特性が大
きく異なったものとなり、半導体装置間のばらつきが大
きく、製造歩留まりが低下する結果となる。

【００１３】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、被研磨材料の研磨面を、
その全体にわたり一定の研磨速度で研磨することが可能
な研磨装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、上面に研磨布が延設され回転駆動される研
磨テーブルと、前記研磨テーブル上に研磨液を供給する
研磨液供給手段と、被研磨材料を保持して前記被研磨材
料を回転させながら前記研磨布の上面に押圧する材料保
持手段とを備え、前記材料保持手段は、筒状に形成さ
れ、下端部は貫通孔を有するベースプレートにより閉鎖
されると共に前記ベースプレートの下側に配設された弾
性材料から成る膜により密閉され、前記膜は前記材料保
持手段の内側に供給した加圧ガスによって下方に膨張
し、前記被研磨材料は、膨張した前記膜の下面により直
接上面を押圧されて前記研磨布に対し押圧される研磨装
置において、前記膜と前記ベースプレートとの間の空間
は前記膜の上面に立設され上端部が前記ベースプレート
に固着された弾性材料から成る複数の壁により複数の部
屋に仕切られ、前記部屋には前記ベースプレートの前記
貫通孔を通じて個別に加圧ガスが供給されることを特徴
とする。

【００１５】本発明の研磨装置では、膜とベースプレー
トとの間の空間が、弾性材料から成る複数の壁により複
数の部屋に仕切られ、各部屋には個別に加圧ガスが供給
されるので、中心部の部屋には外周部の部屋より圧力の
高いガスを供給して、被研磨材料の中心部を特に強い力
で押圧することができる。したがって、被研磨材料の中
心部における研磨速度を高めることができ、被研磨材料
を、その研磨面の全体にわたり一定の研磨速度で研磨す
ることが可能となる。

【００１６】また、本発明は、上面に研磨布が延設され
回転駆動される研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に
研磨液を供給する研磨液供給手段と、被研磨材料を保持
して前記被研磨材料を回転させながら前記研磨布の上面
に押圧する材料保持手段とを備え、前記材料保持手段
は、筒状に形成され、下端部は貫通孔を有するベースプ
レートにより閉鎖されると共に前記ベースプレートの下
側に配設された弾性材料から成る膜により密閉され、前
記膜は前記材料保持手段の内側に供給した加圧ガスによ
って下方に膨張し、前記被研磨材料は、膨張した前記膜
の下面により上面を押圧されて前記研磨布に対し押圧さ
れる研磨装置において、前記膜の上面側に配設された円
盤状の弾性材料から成る複数の内膜を備え、前記内膜は
それぞれ大きさが異なり、各内膜は、それぞれの外周部
が前記ベースプレートに固着されて前記ベースプレート
との間に部屋を形成し、前記部屋には前記ベースプレー
トの前記貫通孔を通じて個別に加圧ガスが供給されるこ
とを特徴とする。

【００１７】本発明の研磨装置では、各内膜により形成
される各部屋に対して個別に加圧ガスが供給されるの
で、中心部の部屋には他より圧力の高いガスを供給し
て、被研磨材料の中心部を特に強い力で押圧することが
できる。したがって、被研磨材料の中心部における研磨
速度を高めることができ、被研磨材料を、その研磨面の
全体にわたり一定の研磨速度で研磨することが可能とな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明による研磨装
置の一例を示す断面側面図である。図１に示した実施の
形態例の研磨装置１００は、基本的には図５に示した研
磨装置３００と同種の構造を有しているが、弾性材料か
ら成る膜１０３の上面側に複数の空気室が形成されてい
る点で特に研磨装置３００と異なっている。すなわち、
円盤状の膜１０３とベースプレート１１１との間の空間
は膜１０３の上面に立設され上端部がベースプレート１
１１に固着された弾性材料から成る複数の壁１０３Ａに
より複数の空気室１０３Ｂ（本発明に係わる部屋）に仕
切られている。そして各空気室１０３Ｂには、駆動回転
軸１０５Ｂの内側に形成されたエアー加圧孔１１３Ａ、
１１３Ｂを通じ、ベースプレート１１１の貫通孔１１１
Ａを介して個別に加圧エアーが供給される構成となって
いる。上記膜１０３および壁１０３Ａは本実施の形態例
ではゴムにより形成されている。なお、多くの場合、膜
１０３の外周部は駆動回転軸１０５Ｂ側に取着されてい
るが、リテーナーリング１０４の内周に取着するように
してもよい。上記壁１０３Ａは被研磨材料固定ブロック
１０２（本発明にかかわる材料保持手段）の下端部のほ
ぼ中心を中心として同心円状に形成され、したがって各
空気室１０３Ｂも同様に同心円状に形成されている。

【００１９】研磨装置１００は、上述した研磨装置３０
０と同様、被研磨材料１０１を内側に収容するリテーナ
ーリング１０４をさらに備え、リテーナーリング１０４
は駆動回転軸１０５Ｂの下端に所定のストロークで上下
に移動可能に支持されており、リテーナーリング１０４
は被研磨材料固定ブロック１０２の下端外周部により研
磨布に対して押圧される。被研磨材料固定ブロック１０
２は円盤状を成し、中心に回転軸１０５Ｂを備えて回転
可能であり、下面外周部には、エアーを送ることによっ
て被研磨材料１０１とリテーナーリング１０４とに対し
て荷重をかけるためのエアーバック１１２が取り付けら
れている。このエアーバッグ１は本実施の形態例ではゴ
ムにより形成されている。

【００２０】エアーバッグ１には、被研磨材料固定ブロ
ック１０２の上部側から断面が環状のエアー加圧孔１１
３Ｃを通じて加圧エアーが供給される。その結果、リテ
ーナーリング１０４には下向きの荷重が加わり、リテー
ナーリング１０４は、その底面が回転研磨テーブル１０
６の上面に張り付けられた研磨布１０７を押圧する状態
で固定される。これにより、研磨中に被研磨材料１０１
がずれたり、外れたりすることが防止される。なお、研
磨布は従来と同様、上層の研磨布１０７と下層の研磨布
１０８とから成り、駆動回転軸１０５Ａを介して回転駆
動される回転研磨テーブル１０６の上に貼り付けて延設
されている。

【００２１】このように構成された研磨装置１００によ
り被研磨材料１０１を研磨する場合には、被研磨材料１
０１を機械を用いてリテーナーリング１０４へ自動的に
装着し、２０ｒｐｍで回転する研磨布１０７上に研磨液
供給ノズル１０９からシリカ（ＳｉＯ₂）などの固形成
分を含有する研磨液１１０を２００ｃｃ／ｍｉｎの速度
で供給する。研磨液１１０は遠心力により回転研磨テー
ブル１０６の中心部から端部へと研磨布１０７の上面を
伝わって拡散する。なお、リテーナーリング１０４に装
着された被研磨材料１０１は、図１に示したように、そ
の上面が膜１０３の下面に直接接した状態となってい
る。

【００２２】次に、被研磨材料固定ブロック１０２に保
持された被研磨材料１０１を荷重用エアーシリンダー
（不図示）によって研磨布１０７に圧着する。また、こ
のとき、被研磨材料固定ブロック１０２は２０ｒｐｍで
自転させる。そして、被研磨材料固定ブロック１０２上
部側からエアー加圧孔１１３Ｃを通じて加圧エアーを送
り、供給量を調節しながらリテーナーリング用エアーバ
ック１１２を膨張させ、リテーナーリング１０４を研磨
回転テーブル１０６上の研磨布１０７に１０ｐｓｉの荷
重で押圧する。

【００２３】つづいて、被研磨材料１０１の中心部に対
するエアー加圧の方が周辺部に対するエアー加圧より強
くなるように、被研磨材料固定ブロック１０２からエア
ー加圧孔１１３Ａ、１１３Ｂを通じて、各エアーの圧力
を制御しながら各空気室１０３Ｂにエアーを送り、被研
磨材料１０１の中心部に対しては７．５ｐｓｉの荷重を
かけ、周辺部に対しては６．５ｐｓｉの荷重をかける。
このように被研磨材料１０１の中心部に対して過荷重を
かけることにより、中心部における研磨速度が高くな
り、研磨中に被研磨材料１０１の中心部への研磨液１１
０の供給量が周辺部への供給量より少なくなるために被
研磨材料１０１の中心部における研磨速度が低下するこ
とが補償され、被研磨材料１０１の研磨面における研磨
速度は均一となる。

【００２４】図２は、実施の形態例の研磨装置１００に
よって被研磨材料１０１を研磨した場合の研磨速度の分
布を測定した結果を示すグラフである。図中、縦軸が研
磨速度を表し、横軸が被研磨材料の中心からの距離を表
している。被研磨材料１０１の大きさは約１５２ｍｍで
あり、測定位置は図９に示した被研磨材料４０１の場合
と同じである。図２のグラフを、図６に示した従来の研
磨装置による研磨速度のグラフと比較して分かるよう
に、被研磨材料１０１の中心部でも十分な研磨速度が得
られ、かつ研磨面全体で研磨速度は均一となっている。

【００２５】次に、本発明の第２の実施の形態例につい
て説明する。図３は第２の実施の形態例の研磨装置を示
す断面側面図である。図中、図１と同一の要素には同一
の符号が付されており、それらに関する説明はここでは
省略する。図３に示した第２の実施の形態例の研磨装置
２００が上記研磨装置１００と異なるのは、膜１０３と
ベースプレート２１１との間に、上述のように弾性材料
から成る壁により複数の空気室を形成する代わりに、複
数の弾性材料から成る内膜２０３Ａを配設して複数の空
気室２０３Ｂ（本発明に係わる部屋）を形成している点
である。

【００２６】すなわち、研磨装置２００では、膜１０３
の内側に配設された円盤状の弾性材料、具体的には本実
施の形態例ではゴムから成る２枚の内膜２０３Ａを備
え、各内膜２０３Ａは互いに大きさが異なり、それぞれ
の外周部がベースプレート２１１に固着されそれぞれの
中央部が膜１０３の中央部上に重ねられ、ベースプレー
トとの間に環状の空気室２０３Ｂを形成している。ま
た、各内膜２０３Ａは、被研磨材料固定ブロック１０２
の下端部のほぼ中心を中心として同心に配設され、した
がって各空気室２０３Ｂも同心に形成されている。そし
て各空気室２０３Ｂには、エアー加圧孔１１３Ａ、１１
３Ｂよりベースプレート２１１の貫通孔２１１Ａを介し
て個別に加圧エアーが供給される構成となっている。

【００２７】このように構成された研磨装置２００によ
り被研磨材料１０１を研磨する場合には、研磨装置１０
０の場合と同様に、まず、２０ｒｐｍで回転する研磨布
１０７上に研磨液供給ノズル１０９からシリカ（ＳｉＯ
₂）などの固形成分を含有する研磨液１１０を２００ｃ
ｃ／ｍｉｎの速度で供給する。研磨液１１０は遠心力に
より回転研磨テーブル１０６の中心部から端部へと研磨
布１０７の上面を伝わって拡散する。

【００２８】次に、被研磨材料固定ブロック１０２に保
持された被研磨材料１０１を荷重用エアーシリンダー
（不図示）によって研磨布１０７に圧着する。また、こ
のとき、被研磨材料固定ブロック１０２は２０ｒｐｍで
自転させる。そして、被研磨材料固定ブロック１０２上
部側からエアー圧力孔１１３Ｃを通じて加圧エアーを送
り、供給量を調節しながらリテーナーリング用エアーバ
ック１１２を膨張させ、リテーナーリング１０４を研磨
回転テーブル１０６上の研磨布１０７に１０ｐｓｉの荷
重で押圧する。

【００２９】つづいて、エアー加圧孔１１３Ａ、１１３
Ｂを通じて加圧エアーを各空気室２０３Ｂに供給する。
これにより膜１０３および内膜２０３Ａはそれぞれ下方
に膨張して被研磨材料１０１を研磨布２０７の方向に押
圧する。ここで、被研磨材料１０１の中心部に対するエ
アー加圧の方が周辺部に対するエアー加圧より高くなる
ように各エアーの圧力を制御し、被研磨材料１０１の中
心部に対しては７．５ｐｓｉの荷重をかけ、周辺部に対
しては６．５ｐｓｉの荷重をかける。

【００３０】このように被研磨材料１０１の中心部に対
して過荷重をかけることにより、中心部における研磨速
度が高くなり、被研磨材料１０１の中心部への研磨液１
１０の供給量が少なくなるために中心部における研磨速
度が低下することが補償され、被研磨材料１０１の研磨
面における研磨速度が均一となる。図４は、第２の実施
の形態例の研磨装置２００によって被研磨材料１０１を
研磨した場合の研磨速度の分布を測定した結果を示すグ
ラフである。図中、縦軸が研磨速度を表し、横軸が被研
磨材料の中心からの距離を表している。被研磨材料１０
１の大きさは約１５２ｍｍであり、測定位置は図９に示
した被研磨材料４０１の場合と同じである。図４のグラ
フを、図６に示した従来の研磨装置による研磨速度のグ
ラフと比較して分かるように、被研磨材料１０１の中心
部でも十分な研磨速度が得られ、かつ研磨面全体で研磨
速度は均一となっている。なお、図１、図３の研磨装置
１００，２００においてリテーナーリング１０４の多く
は合成樹脂製で環状を呈しており、被研磨材料１０１の
リテーナーリング１０４への装脱は機械を用いて自動的
に行われ、被研磨材料１０１がリテーナーリング１０４
へ装着された状態において、被研磨材料１０１がその上
方からエアー圧を受けた時に下方にスライドできる程度
の保持力でその外周部がリテーナーリング１０４の内周
部により保持されている。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、上面に研
磨布が延設され回転駆動される研磨テーブルと、前記研
磨テーブル上に研磨液を供給する研磨液供給手段と、被
研磨材料を保持して前記被研磨材料を回転させながら前
記研磨布の上面に押圧する材料保持手段とを備え、前記
材料保持手段は、筒状に形成され、下端部は貫通孔を有
するベースプレートにより閉鎖されると共に前記ベース
プレートの下側に配設された弾性材料から成る膜により
密閉され、前記膜は前記材料保持手段の内側に供給した
加圧ガスによって下方に膨張し、前記被研磨材料は、膨
張した前記膜の下面により直接上面を押圧されて前記研
磨布に対し押圧される研磨装置において、前記膜と前記
ベースプレートとの間の空間は前記膜の上面に立設され
上端部が前記ベースプレートに固着された弾性材料から
成る複数の壁により複数の部屋に仕切られ、前記部屋に
は前記ベースプレートの前記貫通孔を通じて個別に加圧
ガスが供給されることを特徴とする。

【００３２】そのため本発明の研磨装置では、膜とベー
スプレートとの間の空間が、弾性材料から成る複数の壁
により複数の部屋に仕切られ、各部屋には個別に加圧ガ
スが供給されるので、中心部の部屋には外周部の部屋よ
り圧力の高いガスを供給して、被研磨材料の中心部を特
に強い力で押圧することができる。したがって、被研磨
材料の中心部における研磨速度を高めることができ、被
研磨材料を、その研磨面の全体にわたり一定の研磨速度
で研磨することが可能となる。

【００３３】また、本発明は、上面に研磨布が延設され
回転駆動される研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に
研磨液を供給する研磨液供給手段と、被研磨材料を保持
して前記被研磨材料を回転させながら前記研磨布の上面
に押圧する材料保持手段とを備え、前記材料保持手段
は、筒状に形成され、下端部は貫通孔を有するベースプ
レートにより閉鎖されると共に前記ベースプレートの下
側に配設された弾性材料から成る膜により密閉され、前
記膜は前記材料保持手段の内側に供給した加圧ガスによ
って下方に膨張し、前記被研磨材料は、膨張した前記膜
の下面により上面を押圧されて前記研磨布に対し押圧さ
れる研磨装置において、前記膜の上面側に配設された円
盤状の弾性材料から成る複数の内膜を備え、前記内膜は
それぞれ大きさが異なり、各内膜は、それぞれの外周部
が前記ベースプレートに固着されて前記ベースプレート
との間に部屋を形成し、前記部屋には前記ベースプレー
トの前記貫通孔を通じて個別に加圧ガスが供給されるこ
とを特徴とする。

【００３４】そのため本発明の研磨装置では、各内膜に
より形成される各部屋に対して個別に加圧ガスが供給さ
れるので、中心部の部屋には他より圧力の高いガスを供
給して、被研磨材料の中心部を特に強い力で押圧するこ
とができる。したがって、被研磨材料の中心部における
研磨速度を高めることができ、被研磨材料を、その研磨
面の全体にわたり一定の研磨速度で研磨することが可能
となる。

【００３５】したがって、本発明により例えば半導体基
板を研磨した場合には、従来のように半導体基板上の場
所によって残膜の厚みが異なるということがなく、半導
体基板上のどの箇所に形成した半導体装置でも同等の特
性が得られ、半導体装置間のばらつきが解消して製造歩
留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研磨装置の一例を示す断面側面図
である。

【図２】実施の形態例の研磨装置によって被研磨材料を
研磨した場合の研磨速度の分布を測定した結果を示すグ
ラフである。

【図３】第２の実施の形態例の研磨装置を示す断面側面
図である。

【図４】第２の実施の形態例の研磨装置によって被研磨
材料を研磨した場合の研磨速度の分布を測定した結果を
示すグラフである。

【図５】弾性膜を用いて被研磨材料を押圧する方法を用
いた従来の研磨装置の一例を示す断面側面図である。

【図６】従来の研磨装置によって被研磨材料を研磨した
場合の研磨速度の分布を測定した結果を示すグラフであ
る。

【図７】半導体ウエハーなどの表面を研磨する従来の研
磨装置の一例を示す断面側面図である。

【図８】従来の研磨装置によって被研磨材料を研磨した
場合の研磨速度の分布を測定した結果を示すグラフであ
る。

【図９】被研磨材料上の研磨速度の測定位置を示す平面
図である。

【図１０】従来の研磨装置によって被研磨材料を研磨し
た場合の研磨速度の分布を測定した結果を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１００、２００……研磨装置、１０１、３０１、４０１
……被研磨材料、１０２、３０２、４０２……被研磨材
料固定ブロック、１０３、３０３……膜、１０３Ａ……
壁、１０３Ｂ、２０３Ｂ……空気室、４０３……緩衝
板、１０４、３０４、４０４……リテーナーリング、１
０５Ａ、１０５Ｂ、３０５Ａ、３０５Ｂ、４０５Ａ、４
０５Ｂ……駆動回転軸、１０６、３０６、４０６……回
転研磨テーブル、１０７、３０７、４０７……研磨布
（上層）、１０８、３０８、４０８……研磨布（下
層）、１０９、３０９、４０９……研磨液供給ノズル、
１１０、３１０、４１０……研磨液、１１１、２１１、
３１１、４１１……ベースプレート、１１１Ａ、２１１
Ａ……貫通孔、１１２、３１２……リテーナーリング用
エアーバック、１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、３１３
Ａ、３１３Ｃ、４１３……エアー加圧孔、２０３Ａ……
内膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−256202（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−225821（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−19868（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−180617（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−225820（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130686（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−122523（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−87559（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 37/00 H01L 21/304 622

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に研磨布が延設され回転駆動される
   研磨テーブルと、 前記研磨テーブル上に研磨液を供給する研磨液供給手段
   と、 被研磨材料を保持して前記被研磨材料を回転させながら
   前記研磨布の上面に押圧する材料保持手段とを備え、 前記材料保持手段は、筒状に形成され、下端部は貫通孔
   を有するベースプレートにより閉鎖されると共に前記ベ
   ースプレートの下側に配設された弾性材料から成る膜に
   より密閉され、前記膜は前記材料保持手段の内側に供給
   した加圧ガスによって下方に膨張し、前記被研磨材料
   は、膨張した前記膜の下面により直接上面を押圧されて
   前記研磨布に対し押圧される研磨装置において、 前記膜と前記ベースプレートとの間の空間は前記膜の上
   面に立設され上端部が前記ベースプレートに固着された
   弾性材料から成る複数の壁により複数の部屋に仕切ら
   れ、 前記部屋には前記ベースプレートの前記貫通孔を通じて
   個別に加圧ガスが供給される、 ことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 前記複数の壁は、前記材料保持手段の前
   記下端部のほぼ中心を中心として同心円状に形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
3. 【請求項３】 上面に研磨布が延設され回転駆動される
   研磨テーブルと、 前記研磨テーブル上に研磨液を供給する研磨液供給手段
   と、 被研磨材料を保持して前記被研磨材料を回転させながら
   前記研磨布の上面に押圧する材料保持手段とを備え、 前記材料保持手段は、筒状に形成され、下端部は貫通孔
   を有するベースプレートにより閉鎖されると共に前記ベ
   ースプレートの下側に配設された弾性材料から成る膜に
   より密閉され、前記膜は前記材料保持手段の内側に供給
   した加圧ガスによって下方に膨張し、前記被研磨材料
   は、膨張した前記膜の下面により上面を押圧されて前記
   研磨布に対し押圧される研磨装置において、 前記膜の上面側に配設された円盤状の弾性材料から成る
   複数の内膜を備え、 前記内膜はそれぞれ大きさが異なり、 各内膜は、それぞれの外周部が前記ベースプレートに固
   着されて前記ベースプレートとの間に部屋を形成し、 前記部屋には前記ベースプレートの前記貫通孔を通じて
   個別に加圧ガスが供給される、 ことを特徴とする研磨装置。
4. 【請求項４】 各内膜は、前記材料保持手段の前記下端
   部のほぼ中心を中心として同心に配設されていることを
   特徴とする請求項３記載の研磨装置。
5. 【請求項５】 前記加圧ガスは加圧された空気であるこ
   とを特徴とする請求項１または３に記載の研磨装置。
6. 【請求項６】 前記研磨布は２枚の研磨布を二重にして
   形成されていることを特徴とする請求項１または３に記
   載の研磨装置。
7. 【請求項７】 前記被研磨材料は半導体基板であること
   を特徴とする請求項１または３に記載の研磨装置。
8. 【請求項８】 前記材料保持手段の下端に環板状のリテ
   ーナーリングが設けられ、前記被研磨材料はその外周部
   が前記リテーナーリングの内周部により保持されること
   を特徴とする請求項１または３に記載の研磨装置。
9. 【請求項９】 前記リテーナーリングは前記材料保持手
   段の下端外周部により前記研磨布に対して押圧されるこ
   とを特徴とする請求項８記載の研磨装置。