JP3183204B2 - ウェーハ研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路を形成す
る半導体ウェーハ等の表面を研磨するためのウェーハ研
磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のウェーハ研磨装置として、表面
に研磨パッドが貼付された円盤状のプラテンと、研磨す
べきウェーハの一面を保持して研磨パッドにウェーハの
他面を当接させる複数のウェーハ保持ヘッドと、これら
ウェーハ保持ヘッドをプラテンに対し相対回転させるヘ
ッド駆動機構とを具備し、研磨パッドとウェーハの間に
研磨砥粒を含むスラリーを供給することにより研磨を行
うものが広く知られている。

【０００３】この種のウェーハ研磨装置としては、例え
ば、米国特許５，２０５，０８２号に、図７に示すよう
なウェーハ保持ヘッドを複数採用したものが開示されて
いる。このウェーハ保持ヘッドは、中空のヘッド本体１
と、ヘッド本体１内に水平に張られたダイアフラム２
と、ダイアフラム２の下面に固定されたキャリア４とを
有し、ダイアフラム２によって画成された空気室６へ、
シャフト８を通じて加圧空気源１０から加圧空気を供給
することにより、キャリア４を下方へ押圧できるフロー
ティングヘッド構造になっている。このようなフローテ
ィングヘッド構造は、研磨パッドに対するウェーハの当
接圧力が均一化できる利点を有する。

【０００４】キャリア４の外周には同心上にリテーナリ
ング１２が配置され、このリテーナリング１２もダイア
フラム２に固定されている。リテーナリング１２の下端
はキャリア４よりも下方に突出し、これにより、キャリ
ア４の下面に付着されたウェーハの外周を保持する。こ
のようにウェーハ外周を保持することにより、研磨中の
ウェーハがキャリア４から外れる不具合が防止できる。
また、ウェーハをリテーナリング１２で囲み、このリテ
ーナリング１２の下端をウェーハ下面と同じ高さで研磨
することにより、ウェーハ外周部での過研磨が防止でき
るとされている。

【０００５】ところで、従来、上記ウェーハ研磨装置に
おいては、一度に研磨すべき製品用ウェーハの枚数がウ
ェーハ保持ヘッドの数より少ない場合（例えば、ウェー
ハ保持ヘッドが６基であるときに、研磨すべきウェーハ
が３枚の場合）には、製品用ウェーハを保持していない
ウェーハ保持ヘッドに、ダミーウェーハを保持させて研
磨を行っていた。このようにダミーウェーハを用いる理
由は、研磨パッドにウェーハ保持ヘッドが直接、当接し
て研磨されてしまうことを防ぐためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ウェーハ研磨装置には、以下のような課題が残されてい
る。すなわち、研磨すべき製品用ウェーハの枚数がウェ
ーハ保持ヘッドの数より少ない場合には、製品として用
いることができないダミーウェーハを用意しなければな
らず、またダミーウェーハの取り付けおよび取り外しの
作業が必要となることから、研磨作業に手間がかかると
ともに作業効率が低下するという不都合があった。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、研磨するウェーハが少なくてもダミーウェーハを
必要とせず、ウェーハを保持していないウェーハ保持ヘ
ッドと研磨パッドとの接触を防止することができるウェ
ーハ研磨装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載のウェーハ研磨装置では、表面に研磨パッドが貼
付されたプラテンと、研磨すべきウェーハの一面を保持
して前記研磨パッドにウェーハの他面を当接させる複数
のウェーハ保持ヘッドと、これらウェーハ保持ヘッドを
前記プラテンに対し相対運動させることにより前記研磨
パッドでウェーハ他面を研磨するヘッド駆動機構とを具
備し、前記ウェーハ保持ヘッドは、前記ウェーハの一面
を保持するための円盤状のキャリアと、円筒状に形成さ
れ前記キャリアをほぼ同心上にかつ内部に配し内周面で
該キャリアを支持するヘッド本体と、前記キャリアと前
記ヘッド本体との間に張られこれらを連結するダイアフ
ラムと、該ダイアフラム、前記キャリアおよび前記ヘッ
ド本体の間に形成される流体室に満たされた流体圧力を
調整する圧力調整機構とを備え、該圧力調整機構は、前
記流体室に接続され該流体室を加圧状態にする加圧手段
と、前記流体室に接続され該流体室を負圧状態にする負
圧手段と、前記加圧手段と前記負圧手段とに接続されこ
れらと前記流体室との接続を切り替えて該流体室の圧力
を選択的に加圧状態または負圧状態にする圧力切替手段
とを備えている技術が採用される。

【０００９】このウェーハ研磨装置では、圧力調整機構
が流体室を加圧状態にする加圧手段と、流体室を負圧状
態にする負圧手段と、これらと流体室との接続を切り替
える圧力切替手段とを備えているので、研磨すべきウェ
ーハを保持するウェーハ保持ヘッドでは、圧力切替手段
によってその流体室と加圧手段とを接続状態とし、加圧
手段によってその流体室を加圧状態としてキャリアに取
り付けたウェーハを研磨パッドに押圧させる。また、ウ
ェーハを保持していないウェーハ保持ヘッドでは、圧力
切替手段によってその流体室と負圧手段とを接続状態と
し、負圧手段によってその流体室を負圧状態としてキャ
リアを研磨パッドから離間・退避させる。

【００１０】請求項２記載のウェーハ研磨装置では、請
求項１記載のウェーハ研磨装置において、前記キャリア
の外周に同心上に配置されたリテーナリングを設け、該
リテーナリングは、前記ダイアフラムに固定されヘッド
軸線方向に変位可能とされ、前記負圧手段により前記流
体室が負圧状態となったときに前記研磨パッドから離間
するように設定されている技術が採用される。

【００１１】このウェーハ研磨装置では、ダイアフラム
に固定されヘッド軸線方向に変位可能とされたリテーナ
リングを設けているので、ウェーハを保持しないウェー
ハ保持ヘッドでは、その流体室を負圧状態とすることに
より、キャリアが研磨パッドから離間するとともに、ダ
イアフラムによってキャリアと接続されたリテーナリン
グも研磨パッドから離間状態となり、退避される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るウェーハ研磨
装置の第１実施形態を図１から図４を参照しながら説明
する。

【００１３】始めに図３を参照して全体の構成を簡単に
説明すると、図中符号２１は基台であり、この基台２１
の中央には円盤状のプラテン２２が水平に設置されてい
る。このプラテン２２は基台２１内に設けられたプラテ
ン駆動機構により軸線回りに回転されるようになってお
り、その上面には全面に亙って研磨パッド２３が貼付さ
れている。

【００１４】プラテン２２の上方には、複数の支柱２４
を介して上側取付板２５が水平に固定されている。この
上側取付板２５の下面には円盤状のカルーセル（ヘッド
駆動機構）２６が固定され、このカルーセル２６にはプ
ラテン２２と対向する計６基のウェーハ保持ヘッド２７
が設けられている。これらウェーハ保持ヘッド２７は、
図４に示すようにカルーセル２６の中心から同一距離に
おいて、カルーセル２６の中心軸回りに６０゜毎に配置
され、カルーセル２６によりそれぞれ遊星回転される。
ただし、ウェーハ保持ヘッド２７の個数は６基に限定さ
れず、２〜５基または７基以上でもよい。

【００１５】次に、図１および図２を参照してウェーハ
保持ヘッド２７を説明する。ウェーハ保持ヘッド２７
は、図１および図２に示すように、軸線垂直に配置され
下端が開口する中空のヘッド本体２８と、このヘッド本
体２８の内部に張られたダイアフラム２９と、このダイ
アフラム２９の下面に固定された円盤状のキャリア３０
とを具備するものである。

【００１６】ヘッド本体２８は円板状の天板部３１と、
この天板部３１の外周に固定された円筒状の周壁部３２
とから構成され、天板部３１はカルーセル２６のシャフ
ト３３に同軸に固定されている。周壁部３２の内周面に
は、全周に亙って半径方向内方へ突出する円環状段部の
取付部３４が形成され、この取付部３４に円板状のダイ
アフラム２９の外周が載せられ、固定リング３５Ａで固
定されている。ダイアフラム２９は、各種ゴム等の弾性
材料で形成されている。

【００１７】一方、シャフト３３には流路３３ａが形成
され、ヘッド本体２８とダイアフラム２９とにより形成
された流体室３６は、流路３３ａを通じて三方弁等の圧
力切替手段Ｃに接続されている。該圧力切替手段Ｃは、
さらにコンプレッサー等の加圧空気源である加圧手段３
７および真空ポンプ等の負圧手段３８にそれぞれ接続さ
れ、これらと流体室３６との接続を各ウェーハ保持ヘッ
ド２７毎に選択的に適宜切替可能とされている。

【００１８】前記加圧手段３７または前記負圧手段３８
で流体室３６内の流体圧力を調整することにより、ダイ
アフラム２９が上下に変位して研磨パッド２３へのキャ
リア３０の押圧圧力および上下位置が変化する。すなわ
ち、加圧手段３７、負圧手段３８および圧力切替手段Ｃ
は、流体室３６の圧力調整機構として機能する。なお、
流体としては、一般に空気を使用すれば十分であるが、
必要に応じては他種のガスや液体を使用してもよい。

【００１９】キャリア３０は、セラミック等の高い剛性
を有する材料で成形された一定厚さのものであり、弾性
変形はしない。キャリア３０は、ダイアフラム２９の上
面に同軸に配置された固定リング３５Ｂに対して複数の
ボルトで固定されている。固定リング３５Ｂの上端には
外方に広がるフランジ部が形成され、ヘッド上昇時に
は、ヘッド本体２８に取り付けられた保持部材４２によ
りこのフランジ部が保持されて、キャリア重量が支えら
れるようになっている。

【００２０】前記キャリア３０の外周には、同心に配置
されたリテーナリング４１が設けられている。リテーナ
リング４１は、下端面が平坦な円環状をなし、キャリア
３０の外周面との間に僅かな透き間を空けて同心状に配
置され、キャリア３０とは独立して上下変位可能とされ
ている。また、リテーナリング４１の上端外周縁には、
半径方向外方に突出する保持部４１Ａが形成されてお
り、ウェーハ保持ヘッド２７をカルーセル２６と共にプ
ラテン２２から引き上げた場合には、この保持部４１Ａ
が周壁部３２の下端の円環状のストッパ部４３により保
持されるようになっている。

【００２１】該ストッパ部４３は、周壁部３２の下端周
縁から半径方向内方に突出し、リテーナリング４１の外
周に当接状態若しくは僅かなクリアランスをもってリテ
ーナリング４１を取り囲んで形成されている。

【００２２】前記天板部３１には、外部に設けられた洗
浄水供給手段（図示せず）に接続される供給口５０が設
けられ、該供給口５０に接続された洗浄水供給孔５１が
内部に形成されている。該洗浄水供給孔５１の下流端開
口部は、周壁部３２に形成された洗浄水流通孔５２の上
流端開口部に接続され、該洗浄水流通孔５２の下流端開
口部は、周壁部３２の内周面に配されるとともにリテー
ナリング４１の外周面に向かって開口して形成されてい
る。該リテーナリング４１には、その外周面から内周面
に貫通状態に前記洗浄水流通孔５２の下流端開口部に対
向して配された洗浄用貫通孔５３が形成されている。

【００２３】すなわち、前記洗浄水供給手段から純水等
の洗浄水を供給口５０に供給すると、洗浄水が洗浄水供
給孔５１を介して洗浄水流通孔５２に流通し、洗浄水流
通孔５２の下流端開口部からリテーナリング４１の外周
面に供給される。さらに、リテーナリング４１の外周面
に供給された洗浄水は、洗浄用貫通孔５３を流通してリ
テーナリング４１の内周面に供給される。したがって、
上記経路によってリテーナリング４１の内外周面に洗浄
水が供給され、リテーナリング４１およびキャリア３０
に付着したスラリーを洗い流すことができる。

【００２４】なお、研磨を行う場合には、真空ポンプ等
の吸引手段（図示せず）に接続されキャリア３０の下面
に形成された吸着孔（図示せず）によりウェーハＷを吸
着固定する。

【００２５】次に、研磨時におけるウェーハ保持ヘッド
２７の状態設定を、ウェーハＷを保持している場合と保
持していない場合とに分けて説明する。

【００２６】〔ウェーハＷを保持している場合〕研磨す
べきウェーハＷを保持するウェーハ保持ヘッド２７で
は、図１に示すように、圧力切替手段Ｃによってその流
体室３６と加圧手段３７とを接続状態とし、加圧手段３
７によってその流体室３６に加圧空気を供給して流体室
３６を加圧状態とし、キャリア３０に取り付けたウェー
ハＷを研磨パッド２３に押圧させる。このとき、キャリ
ア３０とダイアフラム２９で接続されたリテーナリング
４１も同様に研磨パッド２３に押圧される。

【００２７】〔ウェーハＷを保持していない場合〕ウェ
ーハＷを保持していないウェーハ保持ヘッド２７では、
図２に示すように、圧力切替手段Ｃによってその流体室
３６と負圧手段３８とを接続状態とし、負圧手段３８に
よってその流体室３６の空気を吸引して流体室３６を負
圧状態とし、キャリア３０を研磨パッド２３から離間・
退避させる。このとき、リテーナリング４１も研磨パッ
ド２３から離間状態となり、退避される。

【００２８】したがって、上記構成のウェーハ研磨装置
では、ウェーハＷを保持しているウェーハ保持ヘッド２
７の流体室３６を加圧状態に、またウェーハＷを保持し
ていないウェーハ保持ヘッド２７の流体室３６を負圧状
態に、個別かつ選択的に流体圧力の設定をすることがで
きる。すなわち、ダミーウェーハを用いる必要もなく、
ウェーハＷを保持していないウェーハ保持ヘッド２７が
研磨パッド２３に当接して、研磨されることがない。

【００２９】次に、本発明に係るウェーハ研磨装置の第
２実施形態について、図５および図６を参照しながら説
明する。

【００３０】第２実施形態と第１実施形態との異なる点
は、第１実施形態におけるウェーハ保持ヘッド２７のダ
イアフラム２９が一つであったのに対し、第２実施形態
におけるウェーハ保持ヘッド１００のダイアフラムは第
１のダイアフラム１０１Ａと第２のダイアフラム１０１
Ｂとの２つに分割されて構成されている点である。

【００３１】以下、ウェーハ保持ヘッド１００について
詳細に説明する。ウェーハ保持ヘッド１００は、軸線垂
直に配置され下端が開口する中空のヘッド本体１０２
と、このヘッド本体１０２の内部に張られた第１のダイ
アフラム１０１Ａおよび第２のダイアフラム１０１Ｂ
と、この第１のダイアフラム１０１Ａの下面に固定され
た円盤状のキャリア１０３とを具備するものである。ま
た、該キャリア１０３の外周には、同心に配置されたリ
テーナリング１０４が設けられている。

【００３２】ヘッド本体１０２は、第一実施形態と同様
に、円板状の天板部１０２Ａと、この天板部１０２Ａの
外周に固定された円筒状の周壁部１０２Ｂとから構成さ
れ、天板部１０２Ａはカルーセルのシャフト１０５に同
軸に固定されている。また、前記周壁部１０２Ｂの内周
面には、全周に亙って半径方向内方へ突出する円環状段
部の取付部１０７が形成されている。

【００３３】前記リテーナリング１０４は、下端面が平
坦な円環状をなし、キャリア１０３の外周面との間に僅
かな透き間を空けて同心状に配置され、キャリア１０３
とは独立して上下変位可能とされている。

【００３４】また、リテーナリング１０４の上端外周縁
には、第１実施形態と同様に、半径方向外方に突出する
保持部１０８が形成されており、ウェーハ保持ヘッド１
００をカルーセル２６と共にプラテン２２から引き上げ
た場合には、この保持部１０８が周壁部１０２Ｂの下端
の円環状のストッパ部１０９により保持されるようにな
っている。該ストッパ部１０９は、周壁部１０２Ｂの下
端周縁から半径方向内方に突出し、リテーナリング１０
４の外周に当接状態若しくは僅かなクリアランスをもっ
てリテーナリング１０４を取り囲んで形成されている。

【００３５】前記キャリア１０３の上面には、第１のダ
イアフラム１０１Ａの内縁部が軸線を同じくして配され
るとともに、リテーナリング１０４の上面には、第１の
ダイアフラム１０１Ａの外縁部が配されている。第１の
ダイアフラム１０１Ａの内縁部の上面には、軸線を同じ
くして第１の固定リング１１０が配され、該第１の固定
リング１１０は、第１の固定リング１１０および第１の
ダイアフラム１０１Ａを貫通する複数のボルト１１１に
よって第１のダイアフラム１０１Ａを挟持した状態でキ
ャリア１０３に固定されている。

【００３６】また、第１のダイアフラム１０１Ａの外縁
部の上面には、軸線を同じくして連結用リング１１２が
配され、該連結用リング１１２の上面には第２のダイア
フラム１０１Ｂの内縁部が配されている。そして、第２
のダイアフラム１０１Ｂの内縁部上面には、軸線を同じ
くして第２の固定リング１１３が配され、該第２の固定
リング１１３は、第１のダイアフラム１０１Ａ、連結用
リング１１２、第２のダイアフラム１０１Ｂおよび第２
の固定リング１１３を貫通する複数のボルト１１４によ
って第１のダイアフラム１０１Ａおよび第２のダイアフ
ラム１０１Ｂをそれぞれ挟持した状態でリテーナリング
１０４に固定されている。

【００３７】さらに、第２のダイアフラム１０１Ｂの外
縁部は取付部１０７に載せられ、前記外縁部上面には、
軸線を同じくして第３の固定リング１１５が配されてい
る。該第３の固定リング１１５は、第２のダイアフラム
１０１Ｂおよび第３の固定リング１１５を貫通する複数
のボルト１１６によって、第２のダイアフラム１０１Ｂ
をそれぞれ挟持した状態で取付部１０７に固定されてい
る。第１のダイアフラム１０１Ａと第２のダイアフラム
１０１Ｂは、それぞれ各種ゴム等の弾性材料で形成され
ている。

【００３８】また、第２のダイアフラム１０１Ｂの可撓
部分、すなわち取付部１０７による挟持部分と連結用リ
ング１１２による挟持部分との間の部分が、第１のダイ
アフラム１０１Ａの可撓部分、すなわちリテーナリング
１０４による挟持部分とキャリア１０３による挟持部分
との間の部分より幅広に設定されている。したがって、
第２のダイアフラム１０１Ｂは、第１のダイアフラム１
０１Ａより上下方向（軸線方向）に大きく撓むことがで
き、該方向への柔軟性が高い。

【００３９】一方、シャフト１０５には流路が形成さ
れ、ヘッド本体１０２、キャリア１０３、第１のダイア
フラム１０１Ａおよび第２のダイアフラム１０１Ｂによ
り形成された流体室１１７は、流路を通じて第一実施形
態と同様に、三方弁等の圧力切替手段Ｃに接続されてい
る。該圧力切替手段Ｃは、さらにコンプレッサー等の加
圧空気源である加圧手段３７および真空ポンプ等の負圧
手段３８にそれぞれ接続され、これらと流体室１１７と
の接続を各ウェーハ保持ヘッド１００毎に選択的に適宜
切替可能とされている。

【００４０】前記加圧手段３７または前記負圧手段３８
で流体室１１７内の流体圧力を調整することにより、第
１のダイアフラム１０１Ａおよび第２のダイアフラム１
０１Ｂが上下に変位して研磨パッド２３へのキャリア１
０３の押圧圧力および上下位置が変化する。なお、符号
１２０は、負圧手段３８によりキャリア１０３を上方に
退避させた場合に、図６に示すように、所定位置で第２
の固定リング１１３上面に当接するように天板部１０２
Ａ下面に取り付けた退避用ストッパである。

【００４１】上記構成からなる第２実施形態におけるウ
ェーハ研磨装置では、キャリア１０３がヘッド本体１０
２に連結用リング１１２を介して張られた第１のダイア
フラム１０１Ａおよび第２のダイアフラム１０１Ｂに取
り付けられ流体室１１７に加わる流体圧力を調整するこ
とにより、キャリア１０３を下方へ押圧した状態とな
り、研磨パッド２３に対するウェーハの当接圧力を均一
化して研磨工程が行われる。

【００４２】すなわち、キャリア１０３とリテーナリン
グ１０４との間に張られこれらを連結する第１のダイア
フラム１０１Ａと、リテーナリング１０４とヘッド本体
１０２との間に張られこれらを連結する第２のダイアフ
ラム１０１Ｂとを備えているので、ダイアフラムが一つ
の場合に比べて、ダイアフラムが２つに分割されている
ことによりキャリア１０３の動きに対して追従性が向上
し、ウェーハの当接圧力がより均一化される。

【００４３】また、第２のダイアフラム１０１Ｂの内縁
部が第１のダイアフラム１０１Ａの外縁部上方に配され
て張られているので、第１のダイアフラム１０１Ａの外
縁部と第２のダイアフラム１０１Ｂの内縁部とが軸線方
向に重なって配されることから、第２のダイアフラム１
０１Ｂを第１のダイアフラム１０１Ａの径方向外側にお
ける同一平面上に配する場合に比べて、ウェーハ保持ヘ
ッド１００全体の外径寸法が小さく抑えられる。

【００４４】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。 （１）キャリアの下面にウェーハを保持させる手段とし
て、吸着孔による吸着を用いたが、他の保持手段を採用
しても構わない。例えば、キャリアの下面にウェーハ付
着シートを介してウェーハを付着させても良い。このウ
ェーハ付着シートは、例えば不織布等の吸水性を有する
材質で形成され、水分を吸収すると、表面張力でウェー
ハを吸着するものである。また、キャリアの下面にワッ
クスを介してウェーハを付着させる構成としてもよい。

【００４５】（２）第２実施形態のウェーハ研磨装置に
おける第１のダイアフラム１０１Ａと第２のダイアフラ
ム１０１Ｂは、同一の厚さに設定したが、互いに異なる
厚さに設定しても構わない。例えば、第１のダイアフラ
ムの膜厚を、第２のダイアフラムより厚く設定すること
により、第１のダイアフラムの剛性が高くなるので、キ
ャリアの動きを直接受ける第１のダイアフラムを、キャ
リアの全周に亙って高い均一性をもって高精度に取り付
けることができ、研磨精度がさらに向上する。また、第
１のダイアフラムの剛性が高いので、キャリアの細かな
動きに対する追従性が向上するとともに、薄い第２のダ
イアフラムの柔軟性が高いので、キャリアおよびリテー
ナリングの大きな動きにも十分対応可能である。

【００４６】（３）第２実施形態のウェーハ研磨装置に
おける第１のダイアフラム１０１Ａおよび第２のダイア
フラム１０１Ｂを、同一の弾性材料で形成したが、互い
に異なる材質で形成しても構わない。例えば、第１のダ
イアフラムを、四フッ化エチレン樹脂系材料（例えば、
テフロン（デュポン社の登録商標））で形成するととも
に、第２のダイアフラムを、ポリエステル薄膜にゴムを
被膜してなるもので構成してもよい。

【００４７】この場合、第１のダイアフラムが加工精度
の高い四フッ化エチレン樹脂系材料で形成されているの
で、第１のダイアフラムの全周に亙って高い寸法精度お
よび取付精度が得られるとともに均一な剛性が得られ
る。また、第２のダイアフラムがポリエステル薄膜にゴ
ムを被膜した構成とされるので、軸線方向の柔軟性と面
方向における高い強度とを有するとともに高い気密性が
得られる。

【００４８】したがって、この第２のダイアフラムを採
用することにより、キャリアの軸線方向の動きに対して
優れた追従性を有するとともに、第２のダイアフラムに
作用する作動流体の漏洩を確実に防止し、またヘッド本
体からの回転力が第２のダイアフラムを介してリテーナ
リング及びキャリアに良好に伝達される。

【００４９】（４）第１実施形態のダイアフラムおよび
第２実施形態の第１のダイアフラムは円環状に形成した
が、円形状に形成しても構わない。

【００５０】（５）上記各実施形態では、キャリアの下
面にウェーハＷを保持させる手段として、吸着孔による
吸着を用いたが、他の保持手段を採用しても構わない。
例えば、キャリアの下面にウェーハ付着シートを介して
ウェーハを付着させても良い。このウェーハ付着シート
は、例えば不織布等の吸水性を有する材質で形成され、
水分を吸収すると、表面張力でウェーハを吸着するもの
である。また、キャリアの下面にワックスを介してウェ
ーハを付着させる構成としてもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１記載のウェーハ研磨装置によれば、圧力
調整機構が流体室を加圧状態にする加圧手段と、流体室
を負圧状態にする負圧手段と、これらと流体室との接続
を切り替える圧力切替手段とを備えているので、ウェー
ハの保持の有無によって各ウェーハ保持ヘッドの流体室
を加圧または負圧状態に、選択的に圧力設定をすること
ができ、キャリアを研磨パッドに当接または離間させる
ことが個別にできる。したがって、ウェーハを保持して
いないウェーハ保持ヘッドを容易に研磨パッドから離間
・退避させることができ、研磨すべきウェーハ枚数が少
なくてもダミーウェーハを用いる必要もなく、研磨作業
の迅速化および作業効率の向上を図ることができる。

【００５２】（２）請求項２記載のウェーハ研磨装置に
よれば、ダイアフラムに固定されヘッド軸線方向に変位
可能とされたリテーナリングを設けているので、キャリ
アとともにリテーナリングも研磨パッドに対し選択的に
当接または離間させることができる。すなわち、ウェー
ハを保持しているウェーハ保持ヘッドにおいては、研磨
時においてリテーナリングがウェーハの外周を保持する
ことができるとともに、ウェーハを保持していないウェ
ーハ保持ヘッドにおいては、リテーナリングを研磨パッ
ドから退避させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るウェーハ研磨装置の第１実施形
態におけるウェーハを保持しているウェーハ保持ヘッド
を示す断面図である。

【図２】 本発明に係るウェーハ研磨装置の第１実施形
態におけるウェーハを保持していないウェーハ保持ヘッ
ドを示す断面図である。

【図３】 本発明に係るウェーハ研磨装置の全体の構成
を示す正面図である。

【図４】 同装置のウェーハ保持ヘッドとプラテンの配
置状態を示す平面図である。

【図５】 本発明に係るウェーハ研磨装置の第２実施形
態におけるウェーハを保持しているウェーハ保持ヘッド
を示す断面図である。

【図６】 本発明に係るウェーハ研磨装置の第２実施形
態におけるウェーハを保持していないウェーハ保持ヘッ
ドを示す断面図である。

【図７】 本発明に係るウェーハ研磨装置の従来例にお
けるウェーハ保持ヘッドを示す断面図である。

【符号の説明】

２２ プラテン ２３ 研磨パッド ２６ カルーセル（ヘッド駆動機構） ２７，１００ ウェーハ保持ヘッド ２８，１０２ ヘッド本体 ２９ ダイアフラム ３０，１０３ キャリア ３１，１０２Ａ 天板部 ３２，１０２Ｂ 周壁部 ３６，１１７ 流体室 ３７ 加圧手段 ３８ 負圧手段 ４１，１０４ リテーナリング １０１Ａ 第１のダイアフラム １０１Ｂ 第２のダイアフラム Ｃ 圧力切替手段 Ｗ ウェーハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−257893（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−79618（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 37/00,37/04 H01L 21/304

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
   と、研磨すべきウェーハの一面を保持して前記研磨パッ
   ドにウェーハの他面を当接させる複数のウェーハ保持ヘ
   ッドと、これらウェーハ保持ヘッドを前記プラテンに対
   し相対運動させることにより前記研磨パッドでウェーハ
   他面を研磨するヘッド駆動機構とを具備し、 前記ウェーハ保持ヘッドは、前記ウェーハの一面を保持
   するための円盤状のキャリアと、円筒状に形成され前記
   キャリアをほぼ同心上にかつ内部に配し内周面で該キャ
   リアを支持するヘッド本体と、前記キャリアと前記ヘッ
   ド本体との間に張られこれらを連結するダイアフラム
   と、該ダイアフラム、前記キャリアおよび前記ヘッド本
   体の間に形成される流体室に満たされた流体圧力を調整
   する圧力調整機構とを備え、 該圧力調整機構は、前記流体室に接続され該流体室を加
   圧状態にする加圧手段と、 前記流体室に接続され該流体室を負圧状態にする負圧手
   段と、 前記加圧手段と前記負圧手段とに接続されこれらと前記
   流体室との接続を切り替えて該流体室の圧力を選択的に
   加圧状態または負圧状態にする圧力切替手段とを備えて
   いることを特徴とするウェーハ研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のウェーハ研磨装置におい
   て、 前記キャリアの外周に同心上に配置されたリテーナリン
   グを設け、 該リテーナリングは、前記ダイアフラムに固定されヘッ
   ド軸線方向に変位可能とされ、前記負圧手段により前記
   流体室が負圧状態となったときに前記研磨パッドから離
   間するように設定されていることを特徴とするウェーハ
   研磨装置。