JP3100905B2

JP3100905B2 - 半導体基板の研磨方法及びその装置

Info

Publication number: JP3100905B2
Application number: JP16554396A
Authority: JP
Inventors: 幹夫西尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: JPH09225812A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンよ
りなる半導体基板の表面を平坦化処理するための化学機
械研磨（ＣＭＰ）を行なう半導体基板の研磨方法および
その装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１９９０年以降、シリコン等よりなる半
導体基板に対する化学機械研磨においては、半導体基板
の径が１０ｃｍ以上と大型化し、研磨が枚葉処理化の傾
向にある。また、半導体基板に形成されるパターンのル
ールが０．５μｍ以下と非常に微細化しているために、
半導体基板の全面に亘って均一な研磨が要求されてきて
いる。

【０００３】以下、図面を参照しながら、第１の従来例
に係る半導体基板の研磨方法及び研磨装置について説明
する。

【０００４】図８は、第１従来例の半導体基板の研磨装
置の概略構成を示しており、図８において、２１は平坦
な表面を持つ剛体よりなる基板保持部２１ａと前記基板
保持部２１ａの下面から垂直下方に延びる回転軸２１ｂ
と前記回転軸２１ｂを回転させる図示しない回転手段と
を有する定盤であって、定盤２１の基板保持部２１ａの
表面には弾性を有する研磨パッド２２が貼着されてい
る。研磨パッド２２の上方には、半導体基板２３を保持
して回転する基板保持ヘッド２４が設けられており、半
導体基板２３は基板保持ヘッド２４により回転させられ
ながら研磨パッド２２の第１の領域に圧接される。ま
た、２５は研磨剤であって、研磨剤２５は、研磨剤供給
管２６から所定量づつ研磨パッド２２上に滴下される。

【０００５】以上のように構成された半導体基板の研磨
装置においては、定盤２１を回転して研磨剤２５が供給
された研磨パッド２２を回転させながら、基板保持ヘッ
ド２４により半導体基板２３を研磨パッド２２に押しつ
けると、半導体基板２３の表面は圧力及び相対速度を受
けて研磨される。

【０００６】このとき、半導体基板２３の表面に凹凸部
があると、半導体基板２３の凸部においては研磨パッド
２２との接圧が大きいため研磨速度が速くなる一方、半
導体基板２３の凹部においては研磨パッド２２との接触
圧力が小さいため研磨速度が遅くなる。よって、半導体
基板２３表面の凹凸部が緩和されて半導体基板２３の表
面が平坦になるというものである。この研磨技術は、例
えば、「１９９４年１月号月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒＷｏｒｌｄ」５８〜５９ページや、「Ｓｏｌｉ
ｄＳｔａｔｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」Ｊｕｌｙ．１
９９２／日本語版３２〜３７ページなどに紹介されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１の従来例の半導体基板の研磨装置及び研磨方法におい
ては、図９及び図１０を参照しながら説明する以下の問
題を有している。

【０００８】図９は、研磨パッド２２の半径方向の位置
によって研磨パッド２２が加圧される時間が異なること
を説明する研磨装置の概略平面図であり、図１０は、研
磨時における定盤２１の直径方向（図９におけるVI−VI
線）の断面構造を示す概略断面図である。

【０００９】研磨パッド２２として一般に広く用いられ
ている不織布系や発泡ウレタン系などの弾性材料を用い
ると、圧力を受け始めた瞬間（数秒以内）においては、
加圧開始からの時間によって弾性変形量が異なり、ま
た、圧力から開放された際には、弾性変形量は時間の経
過と共に緩やかに回復する。

【００１０】ところで、図８に示したような第１の従来
例の研磨方法によると、研磨パッド２２が半導体基板２
３と接している時間（すなわち、研磨パッド２２が圧力
を受ける時間）が異なる。つまり、図９に示す半径ｒ１
の位置ａと、半径ｒ２の位置ｂと、半径ｒ３の位置ｃと
では、研磨パッド２２が半導体基板２３に接して圧力を
受けている時間が異なっている。また、図９に示す位置
ａ，ｂ，ｃでは、加圧されていない時間（弾性回復する
時間）も異なる。このため、半導体基板２３に接してい
る研磨パッド２２においては、半導体基板２３のほぼ中
心を通る半径ｒ２の位置ｂでは、相対的に加圧時間が長
く回復時間が短いために、研磨パッド２２の弾性変形量
は大きい一方、半導体基板２３の周辺部と接する半径ｒ
１の位置ａや半径ｒ３の位置ｃでは、相対的に加圧時間
が短く回復時間が長いために、研磨パッド２２の弾性変
形量が小さい。

【００１１】従って、図１０に示すように、半径方向の
断面で見たときに、研磨パッド２２の厚さは、研磨パッ
ド２２の半径の中央部付近（位置ｂ）で薄く、研磨パッ
ド２２の半径の内側部分及び外側部分（位置ａ及び位置
ｃ）では厚くなってしまう。

【００１２】この状態で研磨パッド２２を用いて平坦な
半導体基板２３に対して圧接状態で研磨を行なうと、研
磨パッド２２の半径の内側部分及び外側部分では半導体
基板２３が研磨パッド２２から受ける圧力が高く、研磨
パッド２２の半径の中央部付近では半導体基板２３が研
磨パッド２２から受ける圧力は低くなる。この半導体基
板２３の面内における圧力差は研磨速度の差となって表
れ、研磨パッド２２の半径の中央部付近は、研磨パッド
２２の半径の内側部分及び外側部分よりも研磨速度が遅
くなるため、半導体基板２３を全面に亘って均一に研磨
することはできない。

【００１３】そこで、図１１に示し、「１９９３年８月
号日経マイクロデバイス」８１ページに記載されてい
るように、研磨パッド３２の弾性変形に対して半導体基
板３３の変形を用いる手法が提案されている。

【００１４】この第２の従来例に係る半導体基板の研磨
方法及び研磨装置は次の通りである。すなわち、定盤３
１の上には弾性を有する研磨パッド３２が貼着されてい
る。半導体基板３３を保持する基板保持ヘッド３４の下
部には、凹部を有するヘッド本体３５と前記ヘッド本体
３５の前記凹部内に設けられた弾性変形可能な板状の弾
性体３６とにより形成される密封空間３７が設けられて
おり、前記密封空間３７には気体供給路３８から圧力が
制御された加圧気体が導入される。このようにして、半
導体基板３３を密封空間３７に導入される加圧気体によ
り弾性体３６を介して研磨パッド３２に対して押圧する
ことにより、半導体基板３３を裏面から均一に加圧して
均一な研磨をしようとするものである。

【００１５】しかしながら、研磨パッド３２に厚さ及び
弾性変形量の差異がある場合には、半導体基板３３が変
形して（曲がって）研磨パッド３２の表面の凹凸に追従
しなければならない。このため、半導体基板３３の変形
に必要な力（圧力）の分だけは圧力差が生じてしまい、
やはり、均一な加圧を達成できず、半導体基板３３を均
一に加圧できないという問題は解決されていない。

【００１６】前記に鑑み、本発明は、弾性を有する研磨
パッドにより半導体基板を半導体基板の面内において均
一に研磨できるようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る半導体基板の研磨装置は、平面運動を
する平坦面を有する定盤と、定盤の平坦面上に載置され
た弾性を有する研磨パッドと、研磨すべき半導体基板を
保持して半導体基板を研磨パッドの円形状の第１の領域
に回転させながら押圧する基板保持手段と、研磨パッド
の上に研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、研磨パッド
の第２の領域を押圧して研磨パッドを弾性変形させるパ
ッド加圧部を有するパッド加圧手段とを備えている。

【００１８】本発明の半導体基板の研磨装置によると、
研磨時つまり半導体基板が研磨パッドの第１の領域を押
圧している時間以外の時間にも、パッド加圧部が研磨パ
ッドを押圧して研磨パッドを弾性変形させることができ
る。パッド加圧部により弾性変形させられた研磨パッド
は緩やかに回復するため、半導体基板に達した際にも完
全に回復していないので、研磨時に半導体基板により加
圧される際の研磨パッドの変形量は少ない。研磨パッド
の第１の領域が円形であり、研磨パッドにおける半導体
基板の周縁部に接する領域が半導体基板の中央部に接す
る領域に比べて、半導体基板により加圧される時間が少
なくても、半導体基板により加圧されることによる研磨
パッドの変形量が少ないので、研磨パッドに生じる厚さ
の差を低減できる。

【００１９】本発明の半導体基板の研磨装置において、
平面運動は回転運動であることが好ましい。

【００２０】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部は平滑な押圧面を有していることが好まし
い。

【００２１】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部は樹脂により形成されていることが好まし
い。

【００２２】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部は円形状の押圧面を有していることが好ま
しい。

【００２３】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部は円環状の押圧面を有していることが好ま
しい。

【００２４】このようにすると、研磨パッドにおける半
導体基板の周辺部と接する領域は半導体基板の中心部と
接する領域よりもパッド加圧部により多く加圧されるた
め、研磨パッドが受けるパッド加圧部による加圧量と半
導体基板による加圧量との合計は研磨パッドの各領域に
おいて大差がなくなる。

【００２５】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が円形状又は円環状の押圧面を有している
場合には、定盤の平面運動は回転運動であり、パッド加
圧部の押圧面の中心と第１の領域の中心とは定盤の回転
運動の回転中心を中心とする同心円上に位置することが
好ましい。

【００２６】このようにすると、研磨パッドが半導体基
板により押圧される領域は、パッド加圧部により確実に
押圧されており、弾性変形からの回復途上にあるので、
研磨パッドの平坦性が一層維持される。

【００２７】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が円形状又は円環状の押圧面を有している
場合には、パッド加圧部の押圧面の直径は第１の領域の
直径よりも大きいことが好ましい。

【００２８】本発明の半導体基板の研磨装置において、
定盤の平面運動が回転運動である場合には、パッド加圧
部は定盤の回転運動の回転中心から外側へ向かうにつれ
て広がる台形状の押圧面を有していることが好ましい。

【００２９】このようにすると、研磨パッドにおけるパ
ッド加圧部により押圧される領域の内側部分と外側部分
との間でパッド加圧部により押圧される時間に大きな差
が生じないので、研磨パッドがパッド加圧部により弾性
変形される変形量はほぼ均一になる。

【００３０】本発明の半導体基板の研磨装置において、
第２の領域は、研磨パッドの研磨面における第１の領域
を除くほぼすべての領域であることが好ましい。

【００３１】このようにすると、研磨パッドは、半導体
基板とパッド加圧部とによって全面に亘って常に加圧さ
れているため、研磨パッドの全面が常に一定量の弾性変
形を保持している。

【００３２】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部の押圧面には、研磨剤を研磨パッドの研磨
面に供給する凹状溝が形成されていることが好ましい。

【００３３】このようにすると、研磨パッドの研磨面に
おけるパッド加圧部の押圧面と接している領域にも、新
しい研磨剤を供給することができる。

【００３４】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部は、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなり、研磨パッドの第２の領域に圧接
されて定盤の運動に伴って回転することが好ましい。

【００３５】このようにすると、研磨パッドとパッド加
圧部との摩擦が低減した状態でパッド加圧部により研磨
パッドを押圧することができる。

【００３６】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなり、研磨パッドの第２の領域に圧接
されて定盤の運動に伴って回転する場合には、平面運動
は回転運動であり、ローラーは、ローラーの横断面の各
部位の半径の比が研磨パッドにおけるローラーの横断面
の各部位が接する部位の回転中心からの距離の比に等し
い円錐台状であることが好ましい。

【００３７】このようにすると、定盤が回転運動する際
に、ローラーは定盤の回転速度と同じ速度の回転運動を
行なうことができるので、研磨パッドとローラーとの摩
擦をなくすことができる。

【００３８】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなり、研磨パッドの第２の領域に圧接
されて定盤の運動に伴って回転する場合には、ローラー
は円筒状であることが好ましい。また、この場合には、
定盤の平面運動は直線運動であることが好ましい。

【００３９】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなる場合には、ローラーは同軸に配置
された複数のローラー部材よりなることが好ましい。

【００４０】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなり、研磨パッドの第２の領域に圧接
されて定盤の運動に伴って回転する場合には、第２の領
域は第１の領域よりも広いことが好ましい。

【００４１】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなる場合には、ローラーは、研磨パッ
ドにおける研磨パッドと半導体基板とが接する時間が相
対的に少ない領域の近傍を押圧することが好ましい。

【００４２】このようにすると、第１の領域における研
磨パッドの押圧時間の差を低減できる。

【００４３】本発明に係る半導体基板の研磨方法は、平
面運動をする平坦面を有する定盤の平坦面上に載置され
た弾性を有する研磨パッドの上に研磨剤を供給する研磨
剤供給工程と、半導体基板を研磨パッドの円形状の第１
の領域に押圧しながら半導体基板を研磨する基板研磨工
程と、研磨パッドの第２の領域を押圧して第２の領域を
弾性変形させるパッド押圧工程とを備えている。

【００４４】本発明の半導体基板の研磨方法によると、
パッド加圧部が研磨パッドを押圧して研磨パッドを弾性
変形させることができ、パッド加圧部により弾性変形さ
せられた研磨パッドは緩やかに回復するので、研磨時に
半導体基板により加圧される際の研磨パッドの変形量は
少ない。

【００４５】本発明の半導体基板の研磨方法におけるパ
ッド押圧工程において研磨パッドの第２の領域を押圧す
る圧力は、基板研磨工程において研磨パッドの第１の領
域を押圧する圧力と同等以上であることが好ましい。

【００４６】このようにすると、研磨パッドにおける全
領域、特に半導体基板の周辺部と接する領域も十分に加
圧されるので、研磨パッドにおける半導体基板と接する
全領域がほぼ均一に弾性変形した状態になる。

【００４７】本発明の半導体基板の研磨方法において、
平面運動は回転運動であることが好ましい。

【００４８】

【発明の実施の態様】以下、本発明の各実施形態に係る
半導体基板の研磨装置及び研磨方法について図面を参照
しながら説明する。

【００４９】（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の研磨
装置を説明する概略構成図であって、図１において、１
は平坦な表面を持つ剛体よりなる基板保持部１ａと前記
基板保持部１ａの下面から垂直下方に延びる回転軸１ｂ
と前記回転軸１ｂを回転させる図示しない回転手段とを
有する定盤であって、前記定盤１の基板保持部１ａの表
面には弾性を有する研磨パッド２が貼着されている。定
盤１における中心部から周縁部にかける円形状の第１の
領域の上方には、半導体基板３を保持して回転する基板
保持ヘッド４が設けられており、前記基板保持ヘッド４
により半導体基板３は回転しながら定盤１上の研磨パッ
ド２の第１の領域に圧接される。研磨剤５は、研磨剤供
給管６から所定量づつ研磨パッド２上に滴下され、研磨
パッド２と半導体基板３との間に供給される。

【００５０】第１の実施形態の特徴として、定盤１にお
ける中心部から周縁部にかける第２の領域の上方には、
研磨パッド２の第２の領域を加圧するパッド加圧手段７
が設けられており、前記パッド加圧手段７は、パッド加
圧部としての円盤状のパッド加圧板８Ａと前記パッド加
圧板８Ａを保持する回転軸９とからなる。

【００５１】以下、第１の実施形態に係る研磨装置の動
作について説明する。

【００５２】まず、研磨剤供給管６により砥粒を含む研
磨剤５を回転する研磨パッド２上に定量的に滴下する。
このようにすると、研磨剤５は定盤１の回転により拡散
されて研磨パッド２の全面に広がる。

【００５３】次に、半導体基板３を支持した基板保持ヘ
ッド４、及びパッド加圧手段７をそれぞれ回転しながら
下降させて、半導体基板３及びパッド加圧板８Ａをそれ
ぞれ研磨パッド２に圧接する。

【００５４】このようにすると、弾性を有する研磨パッ
ド２の第１の領域はパッド加圧板８Ａに押圧され弾性変
形して所定量だけ窪む。定盤１が回転しているので、研
磨パッド２における所定量だけ窪んだ第１の領域は次の
瞬間には回復しながら半導体基板３に達する。

【００５５】一般的に研磨に用いられる不織布系や発泡
ウレタン系の研磨パッド２は、加圧されたときの弾性変
形速度に比べて、回復速度は非常に緩やかであるため、
ある程度の高速（例えば、３０ｒｐｍ以上）で定盤１を
回転させれば、研磨パッド２におけるパッド加圧板８Ａ
により圧縮された領域が半導体基板３に達する時点で
も、研磨パッド２の弾性変形は余り回復していないの
で、半導体基板３に接して前記半導体基板３により加圧
されても、変形量は殆ど変わらず、研磨パッド２におけ
るパッド加圧板８Ａにより圧縮された第２の領域は変形
した状態で半導体基板３と摺接する。

【００５６】パッド加圧板８Ａにより弾性変形した研磨
パッド２が半導体基板３に達した時点で、研磨パッド２
の変形量を研磨時の圧力（＝半導体基板３からの圧力）
による変形量とほぼ等しくすることにより、研磨パッド
２は半導体基板３から圧力を受けても変形量は殆ど変化
しない。

【００５７】図２（ａ）は、第１の実施形態におけるパ
ッド加圧板８Ａの平面形状及び研磨パッド２に対する位
置を示している。円盤状のパッド加圧板８Ａの中心は半
導体基板３の中心と研磨パッド２の同一半径の円上にあ
り、パッド加圧板８Ａの直径は半導体基板３の直径より
も十分に大きい。

【００５８】第１の実施形態に係るパッド加圧板８Ａを
用いて研磨パッド２を加圧すると、研磨パッド２が半導
体基板３に到達する時点においては、研磨パッド２にお
ける半導体基板３と接する全領域が弾性変形からの回復
途上にあり、研磨パッド２における半導体基板３と接す
る全領域が弾性変形した状態であるので、半導体基板３
に対して均一な研磨を行なうことができる。

【００５９】この場合、第１の実施形態に係るパッド加
圧板８Ａを用いて半導体基板３による研磨圧力と同等又
はそれ以上の圧力により研磨パッド２を加圧すると、研
磨パッド２における半導体基板３の周辺部と接する領域
も十分に加圧され、研磨パッド２における半導体基板３
と接する全領域がほぼ均一に弾性変形した状態になり、
研磨パッド２における半導体基板３の周辺部と接する領
域も十分に加圧されるため、研磨パッド２における半導
体基板３と接する全領域がほぼ均一に弾性変形した状態
になり、研磨パッド２における半導体基板３に接するの
面は平坦になる。このため、研磨パッド２は半導体基板
３に対して均一な圧力で研磨するので、半導体基板３を
均一性良く研磨することができる。

【００６０】また、第１の実施形態においては、パッド
加圧板８Ａを回転させてもよいし、回転させなくてもよ
い。パッド加圧板８Ａを回転させる場合には、図１に示
すように、定盤１（研磨パッド２）と同方向に回転させ
てもよいし、図２（ａ）に示すように、定盤１（研磨パ
ッド２）と反対方向に回転させてもよい。パッド加圧板
８Ａを定盤１と反対方向に回転させると、研磨パッド２
の上に供給された研磨剤５は、研磨パッド２の回転に伴
う遠心力により研磨パッド２の外側に向かうが、外側に
向かう途中においてパッド加圧板８Ａに当たった後、パ
ッド加圧板８Ａの回転に伴って研磨パッド２の中心側に
戻され、半導体基板３の研磨に再度利用される。このた
め、研磨剤５の使用量の低減を図ることができる。

【００６１】（第２の実施形態）図２（ｂ）は、第２の実施形態に係る研磨装置のパッド
加圧板８Ｂの形状を示している。第２の実施形態におい
ては、パッド加圧板８Ｂは円環状であって、パッド加圧
板８Ｂの中心は半導体基板３の中心と研磨パッド２の同
一半径の円上にあり、パッド加圧板８Ｂの内径は半導体
基板３の直径よりも若干大きい。

【００６２】このように第２の実施形態に係るパッド加
圧板８Ｂを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による
研磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、
研磨パッド２における半導体基板３の周辺部と接する領
域は半導体基板３の中心部と接する領域よりも多く加圧
されるため、研磨パッド２が受けるパッド加圧板８Ｂに
よる加圧量と半導体基板３による加圧量との合計は研磨
パッド２の各領域において大差がなくなり、研磨パッド
２における半導体基板３と接する全領域がほぼ均一に弾
性変形した状態になるので、半導体基板３に対してより
均一な研磨を行なうことができる。

【００６３】第２の実施形態においても、パッド加圧板
８Ｂを回転させてもよいし、回転させなくてもよい。パ
ッド加圧板８Ｂを回転させる場合には、定盤１（研磨パ
ッド２）と同方向に回転させてもよいし、図２（ｂ）に
示すように、定盤１（研磨パッド２）と反対方向に回転
させてもよい。パッド加圧板８Ｂを定盤１と反対方向に
回転させると、第１の実施形態と同様、研磨パッド２の
上に供給された研磨剤５は、研磨パッド２の外側に向か
う途中においてパッド加圧板８Ｂに当たって、パッド加
圧板８Ｂの回転に伴って研磨パッド２の中心部側に戻さ
れ、半導体基板３の研磨に再度利用される。

【００６４】（第３の実施形態）図２（ｃ）は、第３の実施形態に係る研磨装置のパッド
加圧板８Ｃの形状を示している。第３の実施形態におい
ては、図２（ｃ）の実線で示すように、パッド加圧板８
Ｃは、一点鎖線で示す中心線に対して線対象な扇形状で
あって、パッド加圧板８Ｃの扇形の中心は研磨パッド２
の中心と一致している。

【００６５】このように第３の実施形態に係るパッド加
圧板８Ｃを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による
研磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、
研磨パッド２における半径方向の各点を通る各円弧の領
域がパッド加圧板８Ｃにより加圧される時間が等しくな
るので、研磨パッド２における半径方向の各点を通る各
円弧の領域におけるパッド加圧板８Ｃによる変形量は等
しくなる。このため、半導体基板３に達したときの研磨
パッド２の変形量を半導体基板３による変形量とほぼ等
しくできるので、研磨中での研磨パッド２の変形は起こ
らず、半導体基板３に対してより均一な研磨を行なうこ
とができる。

【００６６】パッド加圧板８Ｃの形状については、図２
（ｃ）の実線で示すように、一点鎖線で示す中心線に対
して線対象でもよいが、扇型の２つの側辺のうち研磨パ
ッド２の回転に伴って研磨剤５が当たる方の側辺を、図
２（ｃ）の破線に示すように、扇型の半径方向に対して
外側が内側よりも研磨パッド２の回転方向の後方側に位
置する形状にしてもよい。このようにすると、研磨パッ
ド２の上に供給された研磨剤５は、研磨パッド２の回転
に伴う遠心力により研磨パッド２の外側に向かうが、外
側に向かう途中においてパッド加圧板８Ｃの側辺に当た
った後、研磨パッド２の中心側に戻され、半導体基板３
の研磨に再度利用される。

【００６７】（第４の実施形態）図２（ｄ）は、第４の実施形態に係る研磨装置のパッド
加圧板８Ｄの形状を示している。第４の実施形態におい
ては、パッド加圧板８Ｄは第３の実施形態の扇形状から
半導体基板３の円形状を切り取った形状である。

【００６８】このように第４の実施形態に係るパッド加
圧板８Ｄを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による
研磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、
研磨パッド２における半径方向の各点を通る各円弧の領
域が受けるパッド加圧板８Ｄによる加圧量と半導体基板
３による加圧量との合計が等しくなるので、研磨パッド
２における半導体基板３と接する全領域がほぼ均一に弾
性変形した状態になるので、半導体基板３に対してより
均一な研磨を行なうことができる。

【００６９】パッド加圧板８Ｄの形状については、図２
（ｄ）の実線で示すように、一点鎖線で示す中心線に対
して線対象でもよいが、扇型の２つの側辺のうち研磨パ
ッド２の回転に伴って研磨剤５が当たる方の側辺を、図
２（ｄ）の破線に示すように、扇型の半径方向に対して
外側が内側よりも研磨パッド２の回転方向の後方側に位
置する形状にしてもよい。このようにすると、研磨パッ
ド２の上に供給された研磨剤５は、研磨パッド２の回転
に伴う遠心力により研磨パッド２の外側に向かうが、外
側に向かう途中においてパッド加圧板８Ｄの側辺に当た
った後、研磨パッド２の中心側に戻され、半導体基板３
の研磨に再度利用される。

【００７０】（第５の実施形態）図２（ｅ）は、第５の実施形態に係る研磨装置のパッド
加圧板８Ｅの形状を示している。第５の実施形態におい
ては、パッド加圧板８Ｅは、研磨パッド２よりも若干小
さい径の円形から半導体基板３よりも若干大きい径の円
形を切り取った形状である。

【００７１】このように第５の実施形態に係るパッド加
圧板８Ｅを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による
研磨圧力と同等の圧力により加圧すると、研磨パッド２
は全面に亘って研磨圧力により加圧されていることにな
り、研磨パッド２の全面が常に一定の変形を保持した状
態であるので、半導体基板３に対してより一層均一な研
磨を行なうことができる。

【００７２】（第６の実施形態）図３は、本発明の第６の実施形態に係る研磨装置のパッ
ド加圧手段７の断面構造を示している。

【００７３】図３に示すように、回転軸９の下端部には
円形の板状体１０が取り付けられており、板状体１０と
パッド加圧板８とは上下方向に容易に変形できるフレキ
シブル部材１１により連結されている。板状体１０、フ
レキシブル部材１１及びパッド加圧板８によって形成さ
れる密封空間１２内には液体又は気体が充填されてい
る。

【００７４】このようにすることにより、パッド加圧板
８の面積が大きくても、パッド加圧板８は研磨パッド２
を均一に加圧することができるので、半導体基板３に対
して均一に研磨することができる。

【００７５】第６の実施形態の特徴として、パッド加圧
板８の下面には多数の凹状溝１３が設けられている。こ
のようにすると、第５の実施形態のように、パッド加圧
板８と研磨パッド２との接触面積が大きい場合でも、研
磨剤５を凹状溝１３を通って研磨パッド２の表面に供給
することにより、研磨パッド２の表面には常に新しい研
磨剤５が供給されるため、研磨パッド２の上には常に研
磨剤５が存在することになる。これにより、半導体基板
３に対する研磨によって劣化した研磨剤５を更新するこ
とができ、研磨パッド２の上にパッド加圧板８が設けら
れていても安定した研磨を達成できる。

【００７６】なお、前記の各実施形態において、パッド
加圧板における研磨パッド２に接する面は平坦に形成さ
れており、パッド加圧板が研磨パッド２の表面を荒らす
ことはない。

【００７７】また、パッド加圧板の材質は特に限定され
ないが、パッド加圧板を樹脂により形成すると、パッド
加圧板が研磨剤により侵されないので、安定した稼働を
行なうことができる。

【００７８】また、前記の各実施形態においては、パッ
ド加圧板の面圧力は、半導体基板３の研磨時の圧力と同
等又はそれ以上であると説明したが、半導体基板３の研
磨時の圧力より小さくても本発明の効果が期待できる。

【００７９】また、前記の各実施形態においては、回転
する定盤１を用いる場合について説明を行なったが、定
盤１が往復直線運動や円運動等の運動を行う場合でも効
果は同じである。

【００８０】（第７の実施形態）図４は本発明の第７の実施形態に係る半導体基板の研磨
装置を説明する概略斜視図であって、図４において、第
１の実施形態とほぼ同様に、１は平坦な表面を持つ剛体
よりなる基板保持部１ａと前記基板保持部１ａの下面か
ら垂直下方に延びる回転軸１ｂと前記回転軸１ｂを回転
させる図示しない回転手段とを有する定盤であって、前
記定盤１の基板保持部１ａの表面には弾性を有する研磨
パッド２が貼着されている。定盤１における中心部から
周縁部にかける円形状の第１の領域の上方には、半導体
基板３を保持して回転する基板保持ヘッド４が設けられ
ており、前記基板保持ヘッド４により半導体基板３は回
転しながら定盤１上の研磨パッド２の第１の領域に圧接
される。研磨剤５は、研磨剤供給管６から所定量づつ研
磨パッド２上に滴下され、研磨パッド２と半導体基板３
との間に供給される。

【００８１】第７の実施形態の特徴として、定盤１にお
ける中心部から周縁部にかける第２の領域の上方には、
研磨パッド２の第２の領域を加圧するパッド加圧手段１
４が設けられており、前記パッド加圧手段１４は、パッ
ド加圧部としての円錐台状のパッド加圧ローラー１５Ａ
と前記パッド加圧ローラー１５Ａを保持する回転軸１６
とからなる。

【００８２】さらに、パッド加圧ローラー１５Ａの横断
面の各部位における半径の比は、研磨パッド２における
パッド加圧ローラー１５Ａの横断面の各部位が接する部
位の回転中心からの距離の比に等しい。

【００８３】以下、第７の実施形態に係る研磨装置の動
作について説明する。

【００８４】まず、研磨剤供給管６により砥粒を含む研
磨剤５を回転する研磨パッド２上に定量的に滴下する。
このようにすると、研磨剤５は定盤１の回転により拡散
されて研磨パッド２の全面に広がる。

【００８５】次に、半導体基板３を支持した基板保持ヘ
ッド４、及びパッド加圧手段１４をそれぞれ回転しなが
ら下降させて、半導体基板３及びパッド加圧ローラー１
５Ａをそれぞれ研磨パッド２に圧接する。

【００８６】図７（ａ），（ｂ）は、パッド加圧ローラ
ー１５Ａにより研磨パッド２を押圧し、弾性変形させる
様子を説明するための概略断面図である。

【００８７】図７（ａ）に示すように、研磨パッド２に
おいては、半導体基板３の中央部に接する領域の方が多
く弾性変形するため凹部２ａが形成される。この状態で
パッド加圧ローラー１５Ａにより研磨パッド２を押圧す
ると、研磨パッド２の凸部２ｂがパッド加圧ローラー１
５Ａによって強く圧縮されるため、図７（ｂ）に示すよ
うに、研磨パッド２の第１の領域はパッド加圧ローラー
１５Ａに押圧されて弾性変形して所定量だけ窪み平坦に
なる。

【００８８】定盤１が回転しているので、研磨パッド２
における所定量だけ窪み平坦になった第１の領域は次の
瞬間には回復しながら半導体基板３に達する。

【００８９】一般的に研磨に用いられる不織布系や発泡
ウレタン系の研磨パッド２は、加圧されたときの弾性変
形速度に比べて、回復速度は非常に緩やかであるため、
ある程度の高速（例えば、３０ｒｐｍ以上）で定盤１を
回転させれば、研磨パッド２におけるパッド加圧ローラ
ー１５Ａにより圧縮された領域が半導体基板３に達する
時点でも、研磨パッド２の弾性変形は余り回復していな
いので、半導体基板３に接して前記半導体基板３により
加圧されても、変形量は殆ど変わらず、研磨パッド２に
おけるパッド加圧ローラー１５Ａにより圧縮された第２
の領域は変形した状態で半導体基板３と摺接する。

【００９０】パッド加圧ローラー１５Ａにより弾性変形
した研磨パッド２が半導体基板３に達した時点で、研磨
パッド２の変形量を研磨時の圧力（＝半導体基板３から
の圧力）による変形量とほぼ等しくすることにより、研
磨パッド２は半導体基板３から圧力を受けても変形量は
殆ど変化しない。

【００９１】図５（ａ）は、第７の実施形態におけるパ
ッド加圧ローラー１５Ａの研磨パッド２に対する位置を
示している。パッド加圧ローラー１５Ａの研磨パッド２
と接する領域の長さは半導体基板３の直径よりも十分に
大きい。

【００９２】第７の実施形態に係るパッド加圧ローラー
１５Ａを用いて研磨パッド２を加圧すると、研磨パッド
２が半導体基板３に到達する時点においては、研磨パッ
ド２における半導体基板３と接する全領域が弾性変形か
らの回復途上にあり、研磨パッド２における半導体基板
３と接する全領域が弾性変形した状態であるので、半導
体基板３に対して均一な研磨を行なうことができる。

【００９３】この場合、第７の実施形態に係るパッド加
圧ローラー１５Ａを用いて半導体基板３による研磨圧力
と同等又はそれ以上の圧力により研磨パッド２を加圧す
ると、研磨パッド２における半導体基板３の周辺部と接
する領域も十分に加圧され、研磨パッド２における半導
体基板３と接する全領域がほぼ均一に弾性変形した状態
になり、研磨パッド２における半導体基板３の周辺部と
接する領域も十分に加圧されるため、研磨パッド２にお
ける半導体基板３と接する全領域がほぼ均一に弾性変形
した状態になり、研磨パッド２における半導体基板３に
接する第１の領域は平坦になる。このため、研磨パッド
２は半導体基板３に対して均一な圧力で研磨するので、
半導体基板３を均一性良く研磨することができる。

【００９４】さらに、定盤１が回転運動を行なう場合、
パッド加圧ローラー１５Ａを円錐台とし、その断面の各
部位における半径の比を、各部位が接する研磨パッド２
の回転中心からの距離の比に等しくすることにより、パ
ッド加圧ローラー１５Ａの研磨パッド２との接触面にお
いては、パッド加圧ローラー１５Ａは定盤１の回転速度
と一致した回転を得ることができるため、パッド加圧ロ
ーラー１５Ａと研磨パッド２との接触面においては摩擦
が生じない。よって、パッド加圧ローラー１５Ａを用い
ることにより、摩擦熱が発生しないと共にパッド加圧ロ
ーラー１５Ａが研磨されることがないため、研磨剤の温
度上昇及びパッド加圧ローラー１５Ａの変形を回避でき
るので、安定した研磨を実現することができる。

【００９５】（第８の実施形態）図５（ｂ）は、第８の実施形態に係る研磨装置のパッド
加圧ローラー１５Ｂの形状を示すための概略斜視図であ
る。第８の実施形態においては、パッド加圧ローラー１
５Ｂは複数個の円錐台状のローラー部材により構成され
ており、各ローラー部材の半径の比は、研磨パッド２に
おける各ローラー部材が接する部位の回転中心からの距
離の比に等しい。

【００９６】第８の実施形態に係るパッド加圧ローラー
１５Ｂを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による研
磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、研
磨パッド２における半導体基板３と接する第１の領域
は、ほぼ均一に弾性変形した状態になるので、半導体基
板３に対してより均一な研磨を行なうことができる。

【００９７】また、各ローラー部材の半径が、研磨パッ
ド２における各ローラー部材が接する部位の回転中心か
らの半径と多少異なっていても、各ローラー部材が独立
して回転するために、各ローラー部材が研磨パッド２と
摺接する各位置に適した回転が可能になるので、第７の
実施形態に比べて一層摩擦を低減でき、より安定した研
磨を実現できる。

【００９８】（第９の実施形態）図５（ｃ）は、第９の実施形態に係る研磨装置のパッド
加圧ローラー１５Ｃの形状を示すための概略斜視図であ
る。第９の実施形態においては、パッド加圧ローラー１
５Ｃは複数例えば４つの円錐台状のローラー部材により
構成されており、各ローラー部材の半径の比は、研磨パ
ッド２における各ローラ部材が接する部位の回転中心か
らの距離の比に等しい。また、例えば４つのローラー部
材は２つづつ間隔をおいて配置され、研磨パッド２にお
ける半導体基板３の周縁部近傍と接する領域の近傍を押
圧するような位置に設置されている。

【００９９】第９の実施形態に係るパッド加圧ローラー
１５Ｃを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による研
磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、研
磨パッド２における半導体基板３の周縁部に接する領域
のみが加圧される。パッド加圧ローラー１５Ｃの圧力を
調整して、半導体基板３に達したときの半導体基板３の
周縁部に接する研磨パッド２の領域の変形量が、半導体
基板３の中心部付近に接する研磨パッド２の領域の変形
量よりも多くなるようにしておくことにより、第１の領
域において研磨パッド２の変形によって生じる研磨圧力
の差を低減できるので、半導体基板３に対してより均一
な研磨を行なうことができる。

【０１００】なお、図５（ｃ）においてパッド加圧ロー
ラー１５Ｃは、両端部に２個づつのローラー部材を有し
ているが、各端部に配置するローラー部材の数は１個で
も３個以上でもよい。また、外側のローラー部材と内側
のローラー部材との間に間隔を設けているが、間隔を設
けなくてもよい。

【０１０１】（第１０の実施形態）図６（ａ）は、第１０の実施形態に係る研磨装置のパッ
ド加圧ローラー１５Ｄの形状を示すための概略斜視図で
ある。第１０の実施形態においては、パッド加圧ローラ
ー１５Ｄは円筒状であって、定盤１が一方向の直線運動
を行なう場合を示している。

【０１０２】第１０の実施形態に係るパッド加圧ローラ
ー１５Ｄを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による
研磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、
研磨パッド２における半導体基板３と接する第１の領域
は、ほぼ均一に弾性変形した状態になるので、半導体基
板３に対してより均一な研磨を行なうことができる。

【０１０３】ところで、前記の各実施形態と同様に定盤
１が回転運動をする場合、定盤１の回転中心からの半径
によって速度が異なり、外周部で速度が速くて中心部で
は速度が遅い。一体に形成されたパッド加圧ローラー１
５Ｄを用いると、パッド加圧ローラー１５Ｄは一定の回
転をするので、研磨パッド２との接触抵抗の差により研
磨パッド２とパッド加圧ローラー１５Ｄとの接触面にお
ける相対速度が異なるために多少の摩擦が生じてしま
う。

【０１０４】しかしながら、図６（ａ）に示すように、
定盤１が直線運動をする場合、定盤１とパッド加圧ロー
ラー１５Ｄとの接触面においては相対速度が同じになる
ため、パッド加圧ローラー１５Ｄを用いることによっ
て、摩擦熱が発生しなくなると共にパッド加圧ローラー
１５Ｄが研磨されることがなくなるので、研磨剤の温度
上昇及びパッド加圧ローラー１５Ｄの変形を回避でき、
これにより、安定した研磨を実現することができる。ま
た、円筒状のパッド加圧ローラー１５Ｄは製作が容易で
あるという利点もある。

【０１０５】なお、本実施形態においては、定盤１の直
線運動は一方向のみの場合について説明したが、定盤１
が往復の直線運動をする場合であっても同様の効果が得
られる。定盤１が往復の直線運動をする場合には、研磨
パッド２における半導体基板３が接する第１の領域の両
端部にパッド加圧ローラー１５Ｄを設けることがより好
ましい。

【０１０６】（第１１の実施形態）図６（ｂ）は、第１１の実施形態に係る研磨装置のパッ
ド加圧ローラー１５Ｅの形状を示すための概略斜視図で
ある。第１１の実施形態においては、パッド加圧ローラ
ー１５Ｅは同軸に配置された複数の円盤状のローラー部
材により構成されている。

【０１０７】第１１の実施形態に係るパッド加圧ローラ
ー１５Ｅを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による
研磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、
研磨パッド２における半導体基板３と接する第１の領域
は、ほぼ均一に弾性変形した状態になるので、半導体基
板３に対してより均一な研磨を行なうことができる。

【０１０８】また、各ローラー部材の径が多少異なって
いても、各ローラー部材が独立して回転するため各ロー
ラー部材に適した回転が可能であるので、第１０の実施
形態に比べて摩擦を一層低減でき、これにより、より安
定した研磨を実現できる。

【０１０９】さらに、定盤１が回転運動する場合でも、
各ローラー部材が独立して回転するため、研磨パッド２
の回転中心からの距離が異なっていても、各ローラー部
材の回転速度は研磨パッド２における各ローラー部材が
接する部位の速度とほぼ同じになるので、第１０の実施
形態に比べて、摩擦を低減できるので、安定な研磨を得
ることが可能である。

【０１１０】なお、本実施形態においては、定盤１が一
方向の直線運動をする場合について説明しているが、定
盤１が往復の直線運動をする場合であっても同様の効果
が得られる。定盤１が往復の直線運動をする場合には、
研磨パッド２における半導体基板３が接する第１の領域
の両端にパッド加圧ローラー１５Ｅを設けることがより
好ましい。

【０１１１】（第１２の実施形態）図６（ｃ）は、第１２の実施形態に係る研磨装置のパッ
ド加圧ローラー１５Ｆの形状を示すための概略斜視図で
ある。第１２の実施形態においては、パッド加圧ローラ
ー１５Ｆは同軸に配置された複数の円盤状のローラー部
材により構成されており、複数のローラー部材は、研磨
パッド２における半導体基板３の周縁部近傍と接する領
域を押圧する位置に設置されている。具体的には、パッ
ド加圧ローラー１５Ｆは両端部に２個づつ配置された４
つのローラー部材によって構成されている。

【０１１２】第１２の実施形態に係るパッド加圧ローラ
ー１５Ｆを用いて、研磨パッド２を半導体基板３による
研磨圧力と同等又はそれ以上の圧力により加圧すると、
研磨パッド２における半導体基板３の周縁部と接する第
１の領域のみが加圧される。パッド加圧ローラー１５Ｆ
の圧力を調整して、研磨パッド２における半導体基板３
に達したときの半導体基板３の外周部と接する領域の変
形量が、研磨パッド２における半導体基板３の中心部付
近と接する領域の変形量よりも多くなるようにしておく
と、研磨中における研磨パッド２の変形量の差を低減で
きるので、半導体基板３に対してより均一な研磨を行な
うことができる。

【０１１３】また、定盤１が回転運動をする場合であっ
ても直線運動をする場合であっても、各円盤は各円盤が
接する研磨パッド２の速度と等しい回転をすることがで
きるので、摩擦を生じない安定した研磨を達成すること
ができる。

【０１１４】なお、図６（ｃ）においては、パッド加圧
ローラー１５Ｆが、両端に２個づつ配置されたローラー
部材よりなる構成を示しているが、両端にそれぞれ１個
づつ又は３個以上のローラー部材が配置された構成でも
同様である。また、両端部のローラー部材同士の間に間
隔が設けられているが、間隔が設けられていなくてもよ
い。さらに、本実施形態においては、定盤１が一方向の
直線運動をする場合について説明しているが、定盤１が
往復の直線運動をする場合であっても同様の効果が得ら
れる。定盤１が往復の直線運動をする場合には、研磨パ
ッド２における半導体基板３が接する第１の領域の両端
にパッド加圧ローラー１５Ｆを設けることがより好まし
い。

【０１１５】また、前述した各パッド加圧ローラー１５
Ａ〜１５Ｆが研磨パッド２に接する面は平坦であるの
で、研磨パッド２の表面を荒らすことはない。

【０１１６】また、前述した各パッド加圧ローラー１５
Ａ〜１５Ｆを樹脂により形成すると、研磨液によりパッ
ド加圧ローラー１５Ａ〜１５Ｆが侵されることなく安定
した稼働を行なうことができる。

【０１１７】また、前述した各パッド加圧ローラー１５
Ａ〜１５Ｆの面圧力は、半導体基板３の研磨時の圧力と
同等又はそれ以上であると説明したが、研磨時の圧力の
１／２以上であれば本発明の効果が期待できる。

【０１１８】

【発明の効果】本発明の半導体基板の研磨装置による
と、パッド加圧部により弾性変形させられた研磨パッド
は緩やかに回復するため、半導体基板に達した際にも完
全に回復しておらず、研磨時に半導体基板により加圧さ
れる際の研磨パッドの弾性変形量が少なく、研磨パッド
に生じる厚さの差が少ないので、研磨パッドの平坦性が
維持される。このため、研磨時に半導体基板が研磨パッ
ドから受ける圧力が半導体基板の全面に亘ってほぼ均一
になるので、均一性に優れた研磨を実現できる。

【０１１９】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が平滑な押圧面を有していると、研磨パッ
ドがパッド加圧部により押圧されても損傷しないので、
半導体基板が研磨パッドにより損傷する事態を回避でき
る。

【０１２０】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が樹脂により形成されていると、研磨剤に
侵され難いので、安定した稼働を行なうことができる。

【０１２１】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部の押圧面が円形状であると、パッド加圧部
の作成が容易である。

【０１２２】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部の押圧面が円環状であると、研磨パッドが
受けるパッド加圧部による加圧量と半導体基板による加
圧量との合計は研磨パッドの各領域において大差がなく
なるため、研磨パッドにおける半導体基板と接する全領
域がほぼ均一に弾性変形した状態になるので、半導体基
板に対してより均一な研磨を行なうことができる。

【０１２３】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が円形状又は円環状の押圧面を有してお
り、定盤の平面運動は回転運動であり、パッド加圧部の
押圧面の中心と第１の領域の中心とは定盤の回転運動の
回転中心を中心とする同心円上に位置していると、研磨
パッドの平坦性が一層維持されるため、研磨時に半導体
基板が研磨パッドから受ける圧力が基板面の全面に亘っ
てより均一になるので、一層均一性に優れた研磨を実現
できる。

【０１２４】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が円形状又は円環状の押圧面を有してお
り、定盤の平面運動は回転運動であり、パッド加圧部の
押圧面の中心と第１の領域の中心とは定盤の回転運動の
回転中心を中心とする同心円上に位置している場合にお
いて、パッド加圧部の押圧面の直径が第１の領域の直径
よりも大きいと、研磨パッドが半導体基板により押圧さ
れる領域は、パッド加圧部により確実に押圧されている
ため、半導体基板に対してより一層均一な研磨を行なう
ことができる。

【０１２５】本発明の半導体基板の研磨装置において、
定盤の平面運動は回転運動であり、パッド加圧部は定盤
の回転運動の回転中心から外側へ向かうにつれて広がる
台形状の押圧面を有していると、研磨パッドがパッド加
圧部により弾性変形される変形量はほぼ均一になるの
で、半導体基板に対してより均一な研磨を行なうことが
できる。

【０１２６】本発明の半導体基板の研磨装置において、
第２の領域は、研磨パッドの研磨面における第１の領域
を除くほぼすべての領域であると、研磨パッドは、半導
体基板とパッド加圧部とによって全面に亘って常に加圧
されているため、研磨パッドの全面が常に一定の弾性変
形を保持しているので、半導体基板に対してより一層均
一な研磨を行なうことができる。

【０１２７】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部の押圧面に、研磨剤を研磨パッドの研磨面
に供給する凹状溝が形成されていると、研磨パッドの研
磨面におけるパッド加圧部の押圧面と接している領域に
も、凹状溝から新しい研磨剤を供給できるので、研磨パ
ッド上の残っている基板の研磨により劣化した研磨剤を
更新することができる。

【０１２８】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなり、研磨パッドの第２の領域に圧接
されて定盤の運動に伴って回転すると、パッド加圧部は
定盤の回転に伴って回転しながら研磨パッドを押圧でき
るため、ローラーが研磨パッドを押圧する際の摩擦を低
減できるので、より安定した研磨を行なうことができ
る。

【０１２９】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーよりなり、研磨パッドの第２の領域に圧接
されて定盤の運動に伴って回転し、定盤の平面運動は回
転運動であり、ローラーがローラーの横断面の各部位の
半径の比が研磨パッドにおけるローラーの横断面の各部
位が接する部位の回転中心からの距離の比に等しい円錐
台状であると、定盤の回転とローラーの回転とが一致す
るため、ローラーが研磨パッドを押圧する際に摩擦が発
生しない。

【０１３０】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
する円筒状のローラーよりなると、パッド加圧部が円筒
状であるので、パッド加圧部の製作が容易である。

【０１３１】本発明の半導体基板の研磨装置において、
パッド加圧部が、定盤の平坦面とほぼ平行な回転軸を有
するローラーであり、該ローラーが複数のローラー部材
よりなると、研磨パッドにおけるローラーの各部位が接
する部分の速度が異なっても、摩擦の発生を低減できる
ので、より安定した研磨を行なうことができる。

【０１３２】

【０１３３】本発明に係る半導体基板の研磨方法による
と、本発明の半導体基板の研磨装置と同様に、研磨パッ
ドの平坦性が維持されため、研磨時に半導体基板が研磨
パッドから受ける圧力が半導体基板の全面に亘って均一
になるので、均一性に優れた研磨を実現できる。

【０１３４】本発明の半導体基板の研磨方法におけるパ
ッド押圧工程において研磨パッドの第２の領域を押圧す
る圧力が、基板研磨工程において研磨パッドの第１の領
域を押圧する圧力と同等以上であると、研磨パッドにお
ける半導体基板と接する全領域がほぼ均一に弾性変形し
た状態になるため、研磨パッドにおける半導体基板に接
する面が確実に平坦になり、研磨パッドは半導体基板に
対して均一な圧力で研磨するので、より均一な研磨を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体基板の研
磨装置の概略斜視図である。

【図２】本発明の第１〜第５の実施形態に係る半導体基
板の研磨装置におけるパッド加圧部の形状を示す平面図
である。

【図３】本発明の第６の実施形態に係る半導体基板の研
磨装置におけるパッド加圧手段の概略断面図である。

【図４】本発明の第７の実施形態に係る半導体基板の研
磨装置の概略斜視図である。

【図５】本発明の第７〜第９の実施形態に係る半導体基
板の研磨装置におけるパッド加圧部の形状を示す概略斜
視図である。

【図６】本発明の第１０〜第１２の実施形態に係る半導
体基板の研磨装置におけるパッド加圧部の形状を示す概
略斜視図である。

【図７】本発明の第７の実施形態に係る半導体基板の研
磨装置におけるパッド加圧ローラーにより研磨パッドを
押圧して弾性変形させる様子を説明するための概略断面
図である。

【図８】第１の従来の半導体基板の研磨装置の概略斜視
図である。

【図９】従来の半導体装置の研磨方法及びその装置にお
いて、研磨パッドが半導体基板に接して圧力を受けてい
る時間が異なることを説明する平面図である。

【図１０】従来の半導体基板の研磨方法及びその装置の
問題点を説明するための研磨パッドの概略断面図であ
る。

【図１１】第２の従来の半導体基板の研磨装置の概略断
面図である。

【符号の説明】

１定盤１ａ基板保持部１ｂ回転軸２研磨パッド３半導体基板４基板保持ヘッド５研磨剤６研磨剤供給管７パッド加圧手段８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８パッド加圧板９回転軸１０板状体１１フレキシブル部材１２密封空間１３凹状溝１４パッド加圧手段１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆパ
ッド加圧ローラー１６回転軸２１定盤２１ａ基板保持部２１ｂ回転軸２２研磨パッド２３半導体基板２４基板保持ヘッド２５研磨剤２６研磨剤供給管３１定盤３２研磨パッド３３半導体基板３４基板保持ヘッド３５ヘッド本体３６弾性体３７密封空間３８気体供給路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平面運動をする平坦面を有する定盤と、
前記定盤の前記平坦面上に載置された弾性を有する研磨
パッドと、研磨すべき半導体基板を保持して前記半導体
基板を前記研磨パッドの円形状の第１の領域に回転させ
ながら押圧する基板保持手段と、前記研磨パッドの上に
研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、円形状の押圧面を
持っており前記研磨パッドの第２の領域を押圧して前記
研磨パッドを弾性変形させるパッド加圧部を有するパッ
ド加圧手段とを備えていることを特徴とする半導体基板
の研磨装置。
【請求項２】平面運動をする平坦面を有する定盤と、
前記定盤の前記平坦面上に載置された弾性を有する研磨
パッドと、研磨すべき半導体基板を保持して前記半導体
基板を前記研磨パッドの円形状の第１の領域に回転させ
ながら押圧する基板保持手段と、前記研磨パッドの上に
研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、円環状の押圧面を
持っており前記研磨パッドの第２の領域を押圧して前記
研磨パッドを弾性変形させるパッド加圧部を有するパッ
ド加圧手段とを備えていることを特徴とする半導体基板
の研磨装置。
【請求項３】前記平面運動は回転運動であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の半導体基板の研磨装
置。
【請求項４】前記パッド加圧部は平滑な押圧面を有し
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体
基板の研磨装置。
【請求項５】前記パッド加圧部は樹脂により形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体
基板の研磨装置。
【請求項６】前記平面運動は回転運動であり、前記パ
ッド加圧部の押圧面の中心と前記第１の領域の中心とは
前記定盤の回転運動の回転中心を中心とする同心円上に
位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導
体基板の研磨装置。
【請求項７】前記パッド加圧部の押圧面の直径は前記
第１の領域の直径よりも大きいことを特徴とする請求項
６に記載の半導体基板の研磨装置。
【請求項８】回転運動をする平坦面を有する定盤と、
前記定盤の前記平坦面上に載置された弾性を有する研磨
パッドと、研磨すべき半導体基板を保持して前記半導体
基板を前記研磨パッドの円形状の第１の領域に回転させ
ながら押圧する基板保持手段と、前記研磨パッドの上に
研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記定盤の回転運
動の回転中心から外側へ向かうにつれて広がる台形状の
押圧面を持っており、前記研磨パッドの第２の領域を押
圧して前記研磨パッドを弾性変形させるパッド加圧部を
有するパッド加圧手段とを備えていることを特徴とする
半導体基板の研磨装置。
【請求項９】平面運動をする平坦面を有する定盤と、
前記定盤の前記平坦面上に載置された弾性を有する研磨
パッドと、研磨すべき半導体基板を保持して前記半導体
基板を前記研磨パッドの円形状の第１の領域に回転させ
ながら押圧する基板保持手段と、前記研磨パッドの上に
研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記研磨パッドの
第２の領域を押圧して前記研磨パッドを弾性変形させる
パッド加圧部を有するパッド加圧手段とを備えており、前記パッド加圧部の押圧面には、前記研磨剤を前記研磨
パッドの研磨面に供給する凹状溝が形成されていること
を特徴とする半導体基板の研磨装置。
【請求項１０】平面運動をする平坦面を有する定盤
と、前記定盤の前記平坦面上に載置された弾性を有する
研磨パッドと、研磨すべき半導体基板を保持して前記半
導体基板を前記研磨パッドの円形状の第１の領域に回転
させながら押圧する基板保持手段と、前記研磨パッドの
上に研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、前記研磨パッ
ドの第２の領域を押圧して前記研磨パッドを弾性変形さ
せるパッド加圧部を有するパッド加圧手段とを備えてお
り、前記パッド加圧部は、前記定盤の前記平坦面とほぼ平行
な回転軸を有するローラーよりなり、前記研磨パッドの
第２の領域に圧接されて前記定盤の運動に伴って回転す
ることを特徴とする半導体基板の研磨装置。
【請求項１１】前記平面運動は回転運動であり、前記
ローラーは、前記ローラーの横断面の各部位の半径の比
が前記研磨パッドにおける前記ローラーの横断面の各部
位が接する部位の回転中心からの距離の比に等しい円錐
台状であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体
基板の研磨装置。
【請求項１２】前記ローラーは円筒状であることを特
徴とする請求項１０に記載の半導体基板の研磨装置。
【請求項１３】前記平面運動は直線運動であることを
特徴とする請求項１２に記載の半導体基板の研磨装置。
【請求項１４】前記ローラーは同軸に配置された複数
のローラー部材よりなることを特徴とする請求項１１〜
１３のいずれか１項に記載の半導体基板の研磨装置。
【請求項１５】前記第２の領域は前記第１の領域より
も広いことを特徴とする請求項１０に記載の半導体基板
の研磨装置。
【請求項１６】前記ローラーは、前記研磨パッドにお
ける前記研磨パッドと前記半導体基板とが接する時間が
相対的に少ない領域の近傍を押圧することを特徴とする
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の半導体基板の
研磨装置。
【請求項１７】回転運動をする平坦面を有する定盤の
前記平坦面上に載置された弾性を有する研磨パッドの上
に研磨剤を供給しつつ、半導体基板を前記研磨パッドの
円形状の第１の領域に押圧しながら前記半導体基板を研
磨すると共に、前記研磨パッドの第２の領域を押圧して
前記第２の領域を弾性変形させる研磨工程を備え、前記研磨工程は、前記第２の領域が押圧されて弾性変形
した後に回復しながら前記半導体基板に達した時の前記
研磨パッドの変形量と、前記半導体基板を研磨する際に
前記第１の領域が前記半導体基板から押圧されることに
より変形する前記研磨パッドの変形量とがほぼ等しくな
るような圧力で前記第２の領域を押圧することを特徴と
する半導体基板の研磨方法。