JP3500375B2 - ウェーハの研磨装置 - Google Patents
ウェーハの研磨装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハの研磨装置
に関し、更に詳細には保持プレートに保持されたウェー
ハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧
し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェー
ハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に関す
る。
に関し、更に詳細には保持プレートに保持されたウェー
ハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧
し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェー
ハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置等に使用されるシリコンウェ
ーハを研磨する研磨装置としては、図３及び図４に示す
研磨装置が使用される。図３はウェーハの研磨装置の一
例を説明するための部分断面概略図であり、図４は図３
に示す研磨装置の部分拡大断面図である。図３及び図４
に示す研磨装置では、定盤２０の上面に貼着された研磨
布２１によって研磨面２２が形成されている。かかる研
磨面２２に対向して設けられたトップリングＴは、駆動
モータ６４によってピニオンギア６６及び従動ギア６８
を介して回転する回転軸２８の先端部に設けられてお
り、回転軸２８及びトップリングＴはシリンダ装置５６
によって上下方向に昇降可能に設けられている。更に、
回転軸２８内には、貫通孔３０が穿設されており、この
貫通孔３０には、真空発生源と連通される連結ポート７
４に連結された吸引管１８が挿通され、吸引管１８と貫
通孔３０との間隙は、圧縮空気発生源と連通される連結
ポート７６に連結された高圧流体である圧縮空気の連通
路３２となっている。
ーハを研磨する研磨装置としては、図３及び図４に示す
研磨装置が使用される。図３はウェーハの研磨装置の一
例を説明するための部分断面概略図であり、図４は図３
に示す研磨装置の部分拡大断面図である。図３及び図４
に示す研磨装置では、定盤２０の上面に貼着された研磨
布２１によって研磨面２２が形成されている。かかる研
磨面２２に対向して設けられたトップリングＴは、駆動
モータ６４によってピニオンギア６６及び従動ギア６８
を介して回転する回転軸２８の先端部に設けられてお
り、回転軸２８及びトップリングＴはシリンダ装置５６
によって上下方向に昇降可能に設けられている。更に、
回転軸２８内には、貫通孔３０が穿設されており、この
貫通孔３０には、真空発生源と連通される連結ポート７
４に連結された吸引管１８が挿通され、吸引管１８と貫
通孔３０との間隙は、圧縮空気発生源と連通される連結
ポート７６に連結された高圧流体である圧縮空気の連通
路３２となっている。
【０００３】かかる回転軸２８の先端部に設けられたト
ップリングＴは、回転軸２８に固着されたヘッド部材２
４と、このヘッド部材２４に形成された凹部２６内に、
一面側が定盤２０の研磨面に対向するように収容された
保持プレート１０とから成る。この保持プレート１０の
下面１１は、シリコンウェーハＷ（以下、単にウェーハ
Ｗと称する）に当接し、そのウェーハＷを吸着して保持
する保持面でもある。かかる保持プレート１０には、そ
の下面１１（以下、保持面１１と称することがある）に
開口する複数の連通孔１２が設けられており、連通孔１
２の相互は、図１０に示す様に、保持プレート１０内部
の連通孔１２の上端で水平方向に設けられた連通空間１
４によって連通されている。この連通空間１４は、連結
部材１６を介して吸引管１８に連通されており、真空発
生源を駆動することによって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。
ップリングＴは、回転軸２８に固着されたヘッド部材２
４と、このヘッド部材２４に形成された凹部２６内に、
一面側が定盤２０の研磨面に対向するように収容された
保持プレート１０とから成る。この保持プレート１０の
下面１１は、シリコンウェーハＷ（以下、単にウェーハ
Ｗと称する）に当接し、そのウェーハＷを吸着して保持
する保持面でもある。かかる保持プレート１０には、そ
の下面１１（以下、保持面１１と称することがある）に
開口する複数の連通孔１２が設けられており、連通孔１
２の相互は、図１０に示す様に、保持プレート１０内部
の連通孔１２の上端で水平方向に設けられた連通空間１
４によって連通されている。この連通空間１４は、連結
部材１６を介して吸引管１８に連通されており、真空発
生源を駆動することによって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。
【０００４】この保持プレート１０は、硬質のゴム板材
をドーナツ状に成形した弾性シート３８によって、保持
プレート１０の保持面１１が定盤２０の研磨面に対向す
るようにヘッド部材２４の凹部２６内に吊持されて収容
されている。この際、保持プレート１０の凹部２６から
の突出高さはｈである。この様に、凹部２６内に収容さ
れた保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間には、ゴム等により成形されたＯ―リン
グ状の弾性部材３４が、保持プレートの外周面１０ａと
凹部２６の内周面２４ａとの双方に当接するように配設
されている。このため、保持プレート１０の水平方向の
移動を微小範囲内で許容し、ウェーハＷが研磨される際
に発生する水平方向の作用力を好適に吸収することがで
きる。更に、この間隙には、保持プレート１０に損傷を
与えないようにアセタール樹脂等の樹脂材料によって形
成されたリング状の規制部材３６が、凹部２６に内嵌し
て挿入されている。この規制部材３６によって、保持プ
レート１０が凹部２６内で所定の範囲内よりも水平方向
に移動しないように、保持プレート１０の移動を規制す
る。かかる弾性部材３４及び規制部材３６によって、保
持プレート１０は、水平方向の移動が規制されつつ上下
方向の移動を行うことができる。
をドーナツ状に成形した弾性シート３８によって、保持
プレート１０の保持面１１が定盤２０の研磨面に対向す
るようにヘッド部材２４の凹部２６内に吊持されて収容
されている。この際、保持プレート１０の凹部２６から
の突出高さはｈである。この様に、凹部２６内に収容さ
れた保持プレート１０の外周面１０ａと凹部２６の内周
面２４ａとの間には、ゴム等により成形されたＯ―リン
グ状の弾性部材３４が、保持プレートの外周面１０ａと
凹部２６の内周面２４ａとの双方に当接するように配設
されている。このため、保持プレート１０の水平方向の
移動を微小範囲内で許容し、ウェーハＷが研磨される際
に発生する水平方向の作用力を好適に吸収することがで
きる。更に、この間隙には、保持プレート１０に損傷を
与えないようにアセタール樹脂等の樹脂材料によって形
成されたリング状の規制部材３６が、凹部２６に内嵌し
て挿入されている。この規制部材３６によって、保持プ
レート１０が凹部２６内で所定の範囲内よりも水平方向
に移動しないように、保持プレート１０の移動を規制す
る。かかる弾性部材３４及び規制部材３６によって、保
持プレート１０は、水平方向の移動が規制されつつ上下
方向の移動を行うことができる。
【０００５】保持プレート１０を凹部２６内に吊持する
弾性シート３８は、その外周縁近傍が凹部２６の底面の
内周縁全周に亘って設けられた段部２４ｂの上面に当接
され、ネジ４２に固定された固定プレート４０によって
挟まれて気密に固定されていると共に、弾性シート３８
の内縁全周も、同様にして保持プレート１０の上面に気
密に固定されている。このため、弾性シート３８と凹部
２６の底面との間には、空間部５０が形成され、この空
間部５０には、圧縮空気の連通路３２が接続されてい
る。従って、圧縮空気発生源を駆動して連通路３２に圧
縮空気を供給すると、空間部５０の圧力が、保持プレー
ト１０を凹部２６内に収容する方向に付勢する弾性シー
ト３８の付勢力よりも高くなると、図５に示す様に、保
持プレート１０の凹部２６からの突出高さをｈ（図４）
からｈ′（図５）と高くできる。
弾性シート３８は、その外周縁近傍が凹部２６の底面の
内周縁全周に亘って設けられた段部２４ｂの上面に当接
され、ネジ４２に固定された固定プレート４０によって
挟まれて気密に固定されていると共に、弾性シート３８
の内縁全周も、同様にして保持プレート１０の上面に気
密に固定されている。このため、弾性シート３８と凹部
２６の底面との間には、空間部５０が形成され、この空
間部５０には、圧縮空気の連通路３２が接続されてい
る。従って、圧縮空気発生源を駆動して連通路３２に圧
縮空気を供給すると、空間部５０の圧力が、保持プレー
ト１０を凹部２６内に収容する方向に付勢する弾性シー
ト３８の付勢力よりも高くなると、図５に示す様に、保
持プレート１０の凹部２６からの突出高さをｈ（図４）
からｈ′（図５）と高くできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３及び図４に示す研
磨装置を用いてウェーハＷに研磨を施す際には、ウェー
ハＷの被研磨面が定盤２０の研磨面２２に対向するよう
に、ウェーハＷを保持プレート１０の保持面１１に真空
吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的に回転さ
せてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その際に、定
盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面が所定の
押圧力で当接するように、シリンダ装置５６による押圧
力及び空間部５０の圧力を調整する。ところで、ヘッド
部材２４の凹部２６からの保持プレート１０の押出量を
制御し易くすべく、弾性シート３８を形成する硬質のゴ
ム板材を軟質のゴム板材に変更したところ、空間部５０
の圧力が僅かに上昇しても、弾性シート３８の伸長が過
大となった。このため、弾性シート３８に力が加えられ
た際に、その伸長の程度を適正範囲に規制すべく、図６
（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１によって補強を
施した。しかしながら、布帛状の補強材４１は、図６
（ｂ）に示す様に、その経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対
して平行な方向から加えられる力Ｆ1 に対する変形量は
少ないが、経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対して斜め方向
から加えられる力Ｆ2 に対する変形量が大きくなる。か
かる布帛状の補強材４１によって補強された弾性シート
３８の伸長の程度も、力が加えられる方向によって異な
る。この様に、力が加えられる方向によって伸長の程度
が異なる弾性シート３８によって吊持された保持プレー
ト１０も、回転中に加えられる力の方向によって移動方
向に相違が発生する。このため、かかる保持プレート１
０に吸着され且つ所定の荷重が加えられたウェーハＷを
回転させて研磨を施す際に、研磨中にウェーハＷの重心
と回転中心とが一致しなくなり、研磨後のウェーハＷの
端面がテーパ面に形成され易くなることが判明した。
磨装置を用いてウェーハＷに研磨を施す際には、ウェー
ハＷの被研磨面が定盤２０の研磨面２２に対向するよう
に、ウェーハＷを保持プレート１０の保持面１１に真空
吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的に回転さ
せてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その際に、定
盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面が所定の
押圧力で当接するように、シリンダ装置５６による押圧
力及び空間部５０の圧力を調整する。ところで、ヘッド
部材２４の凹部２６からの保持プレート１０の押出量を
制御し易くすべく、弾性シート３８を形成する硬質のゴ
ム板材を軟質のゴム板材に変更したところ、空間部５０
の圧力が僅かに上昇しても、弾性シート３８の伸長が過
大となった。このため、弾性シート３８に力が加えられ
た際に、その伸長の程度を適正範囲に規制すべく、図６
（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１によって補強を
施した。しかしながら、布帛状の補強材４１は、図６
（ｂ）に示す様に、その経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対
して平行な方向から加えられる力Ｆ1 に対する変形量は
少ないが、経糸４１ａ又は緯糸４１ｂに対して斜め方向
から加えられる力Ｆ2 に対する変形量が大きくなる。か
かる布帛状の補強材４１によって補強された弾性シート
３８の伸長の程度も、力が加えられる方向によって異な
る。この様に、力が加えられる方向によって伸長の程度
が異なる弾性シート３８によって吊持された保持プレー
ト１０も、回転中に加えられる力の方向によって移動方
向に相違が発生する。このため、かかる保持プレート１
０に吸着され且つ所定の荷重が加えられたウェーハＷを
回転させて研磨を施す際に、研磨中にウェーハＷの重心
と回転中心とが一致しなくなり、研磨後のウェーハＷの
端面がテーパ面に形成され易くなることが判明した。
【０００７】一方、布帛状の補強材４１の繊維密度を高
密度とする程、弾性シート３８の伸長程度の方向性を小
さくできるものの、布帛状の補強材４１を用いる限り弾
性シート３８の伸長程度の方向性は依然として残る。ま
た、布帛状の補強材４１の繊維密度を高密度とする程、
弾性シート３８を形成するゴム材と布帛状の補強材４１
とが剥離し易くなるおそれがある。また、図３及び図４
に示すトップリングＴでは、保持プレート１０の水平方
向の移動を規制すべく、保持プレート１０の外周面とヘ
ッド部材の凹部２６の内周面との間に形成された間隙
に、ゴム等により成形されたＯ―リング状の弾性部材３
４と、アセタール樹脂等の樹脂材料によって形成された
リング状の規制部材３６とが配設されている。しかし、
弾性部材３４及び規制部材３６は、いずれも保持プレー
ト１０の凹部２６の径方向への移動を許容しているもの
である。このため、図３及び図４に示す研磨装置では、
ウェーハＷの研磨中にウェーハＷの重心と回転中心とが
不一致状態となり易い。ウェーハＷの重心と回転中心と
が不一致状態で研磨が施されると、研磨後のウェーハＷ
の端面がテーパ面となり易い。更に、弾性部材３４及び
規制部材３６は、保持プレート１０の外周面とヘッド部
材の凹部２６の内周面との全周に亘って線状又は面状に
接触しているため、両者の摩擦によって保持プレート１
０の凹部２６に対する出入方向の移動をスムーズに行う
ことができない。そこで、本発明の課題は、ヘッド部材
の凹部内に収容する方向に保持プレート等を付勢して吊
持する弾性シートとして、その伸長程度を適性範囲にし
得るように布帛状の補強材で補強された弾性シートを使
用し、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えられ
たウェーハに研磨を施す際に、ウェーハの重心と回転中
心との一致状態を保持して研磨を施すことができ、保持
プレート等のヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動
をスムーズに行うことのできるウェーハの研磨装置を提
供することにある。
密度とする程、弾性シート３８の伸長程度の方向性を小
さくできるものの、布帛状の補強材４１を用いる限り弾
性シート３８の伸長程度の方向性は依然として残る。ま
た、布帛状の補強材４１の繊維密度を高密度とする程、
弾性シート３８を形成するゴム材と布帛状の補強材４１
とが剥離し易くなるおそれがある。また、図３及び図４
に示すトップリングＴでは、保持プレート１０の水平方
向の移動を規制すべく、保持プレート１０の外周面とヘ
ッド部材の凹部２６の内周面との間に形成された間隙
に、ゴム等により成形されたＯ―リング状の弾性部材３
４と、アセタール樹脂等の樹脂材料によって形成された
リング状の規制部材３６とが配設されている。しかし、
弾性部材３４及び規制部材３６は、いずれも保持プレー
ト１０の凹部２６の径方向への移動を許容しているもの
である。このため、図３及び図４に示す研磨装置では、
ウェーハＷの研磨中にウェーハＷの重心と回転中心とが
不一致状態となり易い。ウェーハＷの重心と回転中心と
が不一致状態で研磨が施されると、研磨後のウェーハＷ
の端面がテーパ面となり易い。更に、弾性部材３４及び
規制部材３６は、保持プレート１０の外周面とヘッド部
材の凹部２６の内周面との全周に亘って線状又は面状に
接触しているため、両者の摩擦によって保持プレート１
０の凹部２６に対する出入方向の移動をスムーズに行う
ことができない。そこで、本発明の課題は、ヘッド部材
の凹部内に収容する方向に保持プレート等を付勢して吊
持する弾性シートとして、その伸長程度を適性範囲にし
得るように布帛状の補強材で補強された弾性シートを使
用し、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えられ
たウェーハに研磨を施す際に、ウェーハの重心と回転中
心との一致状態を保持して研磨を施すことができ、保持
プレート等のヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動
をスムーズに行うことのできるウェーハの研磨装置を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートによって付勢されて吊持され
た保持プレートの外周面と凹部の内周面との間に形成さ
れた間隙に、両周面に点接触する球体を配設することに
よって、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えら
れたウェーハを移動させて研磨を施す際に、ウェーハの
重心と回転中心との一致状態を保持でき、且つ保持プレ
ートのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスム
ーズに行うことができることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、保持プレートに保持されたウ
ェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押
圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェ
ーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置におい
て、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向
するように、前記保持プレートが収容される凹部が形成
されたヘッド部材と、力の加えられる方向によって伸長
の程度を異にする布帛状の補強材で補強されて伸長の程
度が調整された、前記ヘッド部材の凹部内に収容する方
向に前記保持プレートを付勢して吊持する弾性シート
と、前記弾性シートと前記ヘッド部材の凹部の底面との
間に形成され、前記保持プレートを弾性シートの付勢力
に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間
部とを具備し、前記弾性シートが、その布帛状の補強材
が呈する伸長の方向性により、力の加えられる方向によ
って伸長の程度を異にする弾性シートであって、前記ウ
ェーハの研磨の際に、前記弾性シートの伸長の方向性に
起因して発生する保持プレートの前記凹部の径方向への
移動を防止し得るように、前記保持プレートの外周面と
ヘッド部材の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周
面との両面に同時に点接触する複数個の球体が、互いに
隣接する球体と接触して前記外周面及び内周面に沿って
配設されていることを特徴とするウェーハの研磨装置に
ある。
を解決すべく検討を重ねた結果、ヘッド部材の凹部内に
収容する方向に弾性シートによって付勢されて吊持され
た保持プレートの外周面と凹部の内周面との間に形成さ
れた間隙に、両周面に点接触する球体を配設することに
よって、保持プレートに保持されて所定の荷重が加えら
れたウェーハを移動させて研磨を施す際に、ウェーハの
重心と回転中心との一致状態を保持でき、且つ保持プレ
ートのヘッド部材の凹部に対する出入方向の移動をスム
ーズに行うことができることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、保持プレートに保持されたウ
ェーハの被研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押
圧し、前記ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェ
ーハの被研磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置におい
て、該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向
するように、前記保持プレートが収容される凹部が形成
されたヘッド部材と、力の加えられる方向によって伸長
の程度を異にする布帛状の補強材で補強されて伸長の程
度が調整された、前記ヘッド部材の凹部内に収容する方
向に前記保持プレートを付勢して吊持する弾性シート
と、前記弾性シートと前記ヘッド部材の凹部の底面との
間に形成され、前記保持プレートを弾性シートの付勢力
に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間
部とを具備し、前記弾性シートが、その布帛状の補強材
が呈する伸長の方向性により、力の加えられる方向によ
って伸長の程度を異にする弾性シートであって、前記ウ
ェーハの研磨の際に、前記弾性シートの伸長の方向性に
起因して発生する保持プレートの前記凹部の径方向への
移動を防止し得るように、前記保持プレートの外周面と
ヘッド部材の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周
面との両面に同時に点接触する複数個の球体が、互いに
隣接する球体と接触して前記外周面及び内周面に沿って
配設されていることを特徴とするウェーハの研磨装置に
ある。
【０００９】かかる本発明において、複数個の球体を、
弾性シートよりも定盤の研磨面側に配設することによっ
て、保持プレートとヘッド部材の凹部とのガタを可及的
に少なくでき、保持プレートのヘッド部材の凹部に対す
る出入方向の移動を更に一層スムーズとすることができ
る。また、この複数個の球体を、弾性シートよりもヘッ
ド部材の凹部の底面側に配設することによって、定盤の
研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚されることを防
止できる。
弾性シートよりも定盤の研磨面側に配設することによっ
て、保持プレートとヘッド部材の凹部とのガタを可及的
に少なくでき、保持プレートのヘッド部材の凹部に対す
る出入方向の移動を更に一層スムーズとすることができ
る。また、この複数個の球体を、弾性シートよりもヘッ
ド部材の凹部の底面側に配設することによって、定盤の
研磨面に滴下される研磨液等に球体が汚されることを防
止できる。
【００１０】本発明に係るウェーハの研磨装置によれ
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレート
を付勢して吊持する弾性シートとして、布帛状の補強材
で補強された弾性シートを用いるため、所定の力によっ
て伸長される伸長量を適正範囲内とすることができる。
しかし、布帛状の補強材は、力の加えられる方向によっ
て伸長の程度を異にする伸長の方向性を呈する。このた
め、かかる布帛状の補強材で補強された弾性シートも、
力の加えられる方向によって伸長の程度を異にする伸長
の方向性を呈する。この様に、伸長の方向性を呈する弾
性シートで吊持されている保持プレートは、ウェーハの
研磨の際に、ヘッド部に形成された凹部の径方向に移動
し、ウェーハの重心と回転中心とが不一致状態となり、
研磨後のウェーハの端面がテーパ面となり易い。この
点、本発明では、弾性シートによってヘッド部材の凹部
内に収容された保持プレートの外周面とヘッド部材の凹
部の内周面との間に、各部材の外周面と内周面との両面
に同時に点接触する複数個の球体が、互いに隣接する球
体と接触して前記外周面及び内周面に沿って配設されて
いるため、ウェーハの研磨の際に、弾性シートの伸長の
方向性に起因して発生する保持プレートのヘッド部材に
形成された凹部の径方向への移動を防止できる。その結
果、ウェーハの研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心
との一致状態を保持できる。更に、間隙を形成する各部
材の外周面と内周面との接触を点接触とする球体によっ
て、保持プレートのヘッド部材の凹部に対する出入方向
の移動をスムーズに行うことができる。
ば、ヘッド部材の凹部内に収容する方向に保持プレート
を付勢して吊持する弾性シートとして、布帛状の補強材
で補強された弾性シートを用いるため、所定の力によっ
て伸長される伸長量を適正範囲内とすることができる。
しかし、布帛状の補強材は、力の加えられる方向によっ
て伸長の程度を異にする伸長の方向性を呈する。このた
め、かかる布帛状の補強材で補強された弾性シートも、
力の加えられる方向によって伸長の程度を異にする伸長
の方向性を呈する。この様に、伸長の方向性を呈する弾
性シートで吊持されている保持プレートは、ウェーハの
研磨の際に、ヘッド部に形成された凹部の径方向に移動
し、ウェーハの重心と回転中心とが不一致状態となり、
研磨後のウェーハの端面がテーパ面となり易い。この
点、本発明では、弾性シートによってヘッド部材の凹部
内に収容された保持プレートの外周面とヘッド部材の凹
部の内周面との間に、各部材の外周面と内周面との両面
に同時に点接触する複数個の球体が、互いに隣接する球
体と接触して前記外周面及び内周面に沿って配設されて
いるため、ウェーハの研磨の際に、弾性シートの伸長の
方向性に起因して発生する保持プレートのヘッド部材に
形成された凹部の径方向への移動を防止できる。その結
果、ウェーハの研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心
との一致状態を保持できる。更に、間隙を形成する各部
材の外周面と内周面との接触を点接触とする球体によっ
て、保持プレートのヘッド部材の凹部に対する出入方向
の移動をスムーズに行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係るウェーハの研磨装置
に用いるトップリングを図１に示す。図１に示すトップ
リングＴは、図３に示す研磨装置に用いられ、図４に示
すトップリングＴと同一部材については同一番号を付し
て詳細な説明を省略する。図１に示すトップリングＴで
は、ヘッド部材２４の凹部２６内に収容する方向に保持
プレート１０を付勢して吊持する弾性シート３８とし
て、図６（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１で補強
された弾性シート３８を用いている。かかる布帛状の補
強材４１は、図６（ｂ）に示す様に、力の加えられる方
向によって伸長する程度が異なる伸長の方向性を有す
る。このため、布帛状の補強材４１で補強された弾性シ
ート３８は、所定の力が加えられると適正範囲内で容易
に伸長するものの、力の加えられる方向によって伸長す
る程度が異なる伸長の方向性を有する。この様に、伸長
の方向性を有する弾性シート３８によってヘッド部材２
４の凹部２６内に吊持された保持プレート１０に、弾性
シート３８が伸長し易い方向、例えば凹部２６の径方向
から力が加えられたとき、図３及び図４に示すトップリ
ングＴの保持プレート１０は、弾性シート３８が伸長し
た凹部２６の径方向に移動する。
に用いるトップリングを図１に示す。図１に示すトップ
リングＴは、図３に示す研磨装置に用いられ、図４に示
すトップリングＴと同一部材については同一番号を付し
て詳細な説明を省略する。図１に示すトップリングＴで
は、ヘッド部材２４の凹部２６内に収容する方向に保持
プレート１０を付勢して吊持する弾性シート３８とし
て、図６（ａ）に示す様に、布帛状の補強材４１で補強
された弾性シート３８を用いている。かかる布帛状の補
強材４１は、図６（ｂ）に示す様に、力の加えられる方
向によって伸長する程度が異なる伸長の方向性を有す
る。このため、布帛状の補強材４１で補強された弾性シ
ート３８は、所定の力が加えられると適正範囲内で容易
に伸長するものの、力の加えられる方向によって伸長す
る程度が異なる伸長の方向性を有する。この様に、伸長
の方向性を有する弾性シート３８によってヘッド部材２
４の凹部２６内に吊持された保持プレート１０に、弾性
シート３８が伸長し易い方向、例えば凹部２６の径方向
から力が加えられたとき、図３及び図４に示すトップリ
ングＴの保持プレート１０は、弾性シート３８が伸長し
た凹部２６の径方向に移動する。
【００１２】この点、図１に示すトップリングＴでは、
保持プレート１０の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹
部２６の内周面２４ａとの間に、外周面１０ａと内周面
２４ａとの両面に同時に点接触するように、鋼材によっ
て形成された複数個の球体９，９・・が配設されてい
る。更に、球体９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面
２４ａに沿って、互いに隣接する球体９が接触する状態
で配設されている。この様に、保持プレート１０は、ヘ
ッド部材２４の凹部２６の内周面２４ａとの間に配設さ
れた球体９，９・・によって、凹部２６の径方向の位置
決めが為されている。このため、保持プレート１０に凹
部２６の径方向から力が加えられても、保持プレート１
０の凹部２６の径方向への移動は球体９，９・・によっ
て阻止される。一方、球体９，９・・と保持プレート１
０の外周面１０ａとは点接触であるため、保持プレート
１０は凹部２６に対する出入方向には容易に移動でき
る。このため、空間部５０の圧力を調整することによっ
てヘッド部材２４から突出する保持プレート１０の突出
高さを容易に調整できる。また、ウェーハＷの研磨中に
発生する定盤２０の上下方向の微小なうねり（ローリン
グ）に対しても、保持プレート１０は容易に対応でき
る。更に、球体９，９・・が配設されている位置は、弾
性シート３８よりも保持プレート１０の保持面１１側で
あるため、保持プレート１０が凹部２６に対して出入方
向に移動する際に、保持プレートは更にスムーズに移動
できる。但し、図１に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも保持プレート１０の
保持面１１側に配設されているため、定盤２０の研磨面
２２に滴下される研磨液等の影響を受けるおそれがあ
る。この場合、球体９をステンレスやチタン等の腐蝕さ
れ難い金属で形成してもよく、アクリル等の硬く且つ耐
薬品性を有する樹脂によって形成してもよい。
保持プレート１０の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹
部２６の内周面２４ａとの間に、外周面１０ａと内周面
２４ａとの両面に同時に点接触するように、鋼材によっ
て形成された複数個の球体９，９・・が配設されてい
る。更に、球体９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面
２４ａに沿って、互いに隣接する球体９が接触する状態
で配設されている。この様に、保持プレート１０は、ヘ
ッド部材２４の凹部２６の内周面２４ａとの間に配設さ
れた球体９，９・・によって、凹部２６の径方向の位置
決めが為されている。このため、保持プレート１０に凹
部２６の径方向から力が加えられても、保持プレート１
０の凹部２６の径方向への移動は球体９，９・・によっ
て阻止される。一方、球体９，９・・と保持プレート１
０の外周面１０ａとは点接触であるため、保持プレート
１０は凹部２６に対する出入方向には容易に移動でき
る。このため、空間部５０の圧力を調整することによっ
てヘッド部材２４から突出する保持プレート１０の突出
高さを容易に調整できる。また、ウェーハＷの研磨中に
発生する定盤２０の上下方向の微小なうねり（ローリン
グ）に対しても、保持プレート１０は容易に対応でき
る。更に、球体９，９・・が配設されている位置は、弾
性シート３８よりも保持プレート１０の保持面１１側で
あるため、保持プレート１０が凹部２６に対して出入方
向に移動する際に、保持プレートは更にスムーズに移動
できる。但し、図１に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも保持プレート１０の
保持面１１側に配設されているため、定盤２０の研磨面
２２に滴下される研磨液等の影響を受けるおそれがあ
る。この場合、球体９をステンレスやチタン等の腐蝕さ
れ難い金属で形成してもよく、アクリル等の硬く且つ耐
薬品性を有する樹脂によって形成してもよい。
【００１３】図１に示すトップリングＴでは、球体９，
９・・を弾性シート３８よりも保持プレート１０の保持
面１１側に配設しているが、図２に示す様に、球体９，
９・・を弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に配設
してもよい。この球体９，９・・も、保持プレート１０
の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹部２６の内周面２
４ａとの間に、外周面１０ａと内周面２４ａとの両面に
同時に点接触するように配設されている。更に、球体
９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面２４ａに沿っ
て、互いに隣接する球体９が接触する状態で配設されて
いる。この様に、球体９，９・・を弾性シート３８より
も凹部２６の底面側に配設することによって、定盤２０
の研磨面２２に滴下される研磨液等の影響を回避でき
る。この場合、弾性シート３８を凹部２６の開口端近傍
とすることによって、保持プレート１０の移動をスムー
ズに行うことができる。
９・・を弾性シート３８よりも保持プレート１０の保持
面１１側に配設しているが、図２に示す様に、球体９，
９・・を弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に配設
してもよい。この球体９，９・・も、保持プレート１０
の外周面１０ａとヘッド部材２４の凹部２６の内周面２
４ａとの間に、外周面１０ａと内周面２４ａとの両面に
同時に点接触するように配設されている。更に、球体
９，９・・は、外周面１０ａ及び内周面２４ａに沿っ
て、互いに隣接する球体９が接触する状態で配設されて
いる。この様に、球体９，９・・を弾性シート３８より
も凹部２６の底面側に配設することによって、定盤２０
の研磨面２２に滴下される研磨液等の影響を回避でき
る。この場合、弾性シート３８を凹部２６の開口端近傍
とすることによって、保持プレート１０の移動をスムー
ズに行うことができる。
【００１４】図２に示すトップリングＴにおいても、図
３及び図４に示すトップリングＴと同一部材について
は、同一番号を付して詳細な説明を省略した。但し、真
空発生源と連通される連結ポート７４に連結された吸引
管１８は、ヘッド部材２４内に形成された管路２３に接
続され、管路２３は保持プレート１０と凹部２６の底面
との間に形成された空間部５０内に設けられたフレキシ
ブル配管２５を介して、保持プレート１０内に形成され
た連通空間１４に接続されて真空吸引手段を構成する。
かかる真空吸引手段によって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。また、圧縮空気
発生源と連通される高圧源連結ポート７６に連結された
高圧流体である圧縮空気の連通路３２は、吸引管１８と
別配管に形成されて回転軸２８内に挿通され、ヘッド部
材２４の凹部２６の底面に開口されて空間部５０内に圧
縮空気の供給手段を構成する。この連通路３２は、空間
部５０に貯留された圧縮空気を外部に排出する排出路で
もある。かかる圧縮空気の供給手段によって、空間部５
０内の圧力を調整することにより、保持プレート１０を
ヘッド部材２４の凹部２６に対して出入方向に移動する
ことができる。図２に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に
配設されているため、空間部５０に供給される圧縮空気
中の水分の影響を受けるおそれがある。この場合、球体
９をステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で形成し
てもよく、アクリル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂
によって形成してもよい。
３及び図４に示すトップリングＴと同一部材について
は、同一番号を付して詳細な説明を省略した。但し、真
空発生源と連通される連結ポート７４に連結された吸引
管１８は、ヘッド部材２４内に形成された管路２３に接
続され、管路２３は保持プレート１０と凹部２６の底面
との間に形成された空間部５０内に設けられたフレキシ
ブル配管２５を介して、保持プレート１０内に形成され
た連通空間１４に接続されて真空吸引手段を構成する。
かかる真空吸引手段によって、保持プレート１０の保持
面１１にウェーハＷを真空吸着できる。また、圧縮空気
発生源と連通される高圧源連結ポート７６に連結された
高圧流体である圧縮空気の連通路３２は、吸引管１８と
別配管に形成されて回転軸２８内に挿通され、ヘッド部
材２４の凹部２６の底面に開口されて空間部５０内に圧
縮空気の供給手段を構成する。この連通路３２は、空間
部５０に貯留された圧縮空気を外部に排出する排出路で
もある。かかる圧縮空気の供給手段によって、空間部５
０内の圧力を調整することにより、保持プレート１０を
ヘッド部材２４の凹部２６に対して出入方向に移動する
ことができる。図２に示すトップリングＴでは、球体
９，９・・が弾性シート３８よりも凹部２６の底面側に
配設されているため、空間部５０に供給される圧縮空気
中の水分の影響を受けるおそれがある。この場合、球体
９をステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属で形成し
てもよく、アクリル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂
によって形成してもよい。
【００１５】図１又は図２に示すトップリングＴが装着
された図３に示す研磨装置では、ウェーハＷの被研磨面
が定盤２０の研磨面２２に対向するように、真空吸着手
段を駆動してウェーハＷを保持プレート１０の保持面１
１に真空吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的
に回転させてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その
際に、定盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面
が所定の押圧力で当接するように、シリンダ装置５６に
よる押圧力又は空間部５０の圧力を調整する。かかる研
磨装置による研磨の際に、トップリングＴの保持プレー
ト１０には、ヘッド部材２４の凹部２６の径方向から力
が加えられるが、球体９，９・・によって保持プレート
１０の凹部２６の径方向への移動を阻止でき、ウェーハ
Ｗの重心と回転中心との一致状態を保持して研磨でき
る。その結果、ウェーハＷに均一研磨を施すことができ
る。尚、図１及び図２に示すトップリングＴでは、保持
プレート１０の保持面１１にウェーハＷを真空吸着によ
って吸着するようにしていたが、水や接着剤によって保
持面１１に貼着してもよい。
された図３に示す研磨装置では、ウェーハＷの被研磨面
が定盤２０の研磨面２２に対向するように、真空吸着手
段を駆動してウェーハＷを保持プレート１０の保持面１
１に真空吸着した後、ウェーハＷと定盤２０とを相対的
に回転させてウェーハＷの被研磨面に研磨を施す。その
際に、定盤２０の研磨面２２に、ウェーハＷの被研磨面
が所定の押圧力で当接するように、シリンダ装置５６に
よる押圧力又は空間部５０の圧力を調整する。かかる研
磨装置による研磨の際に、トップリングＴの保持プレー
ト１０には、ヘッド部材２４の凹部２６の径方向から力
が加えられるが、球体９，９・・によって保持プレート
１０の凹部２６の径方向への移動を阻止でき、ウェーハ
Ｗの重心と回転中心との一致状態を保持して研磨でき
る。その結果、ウェーハＷに均一研磨を施すことができ
る。尚、図１及び図２に示すトップリングＴでは、保持
プレート１０の保持面１１にウェーハＷを真空吸着によ
って吸着するようにしていたが、水や接着剤によって保
持面１１に貼着してもよい。
【００１６】
【発明の効果】本発明に係る研磨装置によれば、保持プ
レートにウェーハを保持して研磨する際に、保持プレー
トの径方向への移動を防止できる。このため、ウェーハ
の研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態
を保持して研磨でき、研磨後のウェーハの平坦度を向上
できる。
レートにウェーハを保持して研磨する際に、保持プレー
トの径方向への移動を防止できる。このため、ウェーハ
の研磨の際に、ウェーハの重心と回転中心との一致状態
を保持して研磨でき、研磨後のウェーハの平坦度を向上
できる。
【図１】本発明に係るウェーハの研磨装置に使用される
トップリングの一例を説明する断面図である。
トップリングの一例を説明する断面図である。
【図２】本発明に係るウェーハの研磨装置に使用される
トップリングの他の例を説明する断面図である。
トップリングの他の例を説明する断面図である。
【図３】ウェーハの研磨に使用される研磨装置の概略を
説明する部分断面図である。
説明する部分断面図である。
【図４】図３に示す研磨装置に使用されるトップリング
を説明する拡大断面図である。
を説明する拡大断面図である。
【図５】図４に示すトップリングで使用される弾性シー
トの作用効果を説明する断面図である。
トの作用効果を説明する断面図である。
【図６】弾性シートの構造及び布帛状の補強材の構造を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
９ 球体
１０ 保持プレート
１０ａ 保持プレート１０の外周面
２０ 定盤
２４ ヘッド部材
２４ａ 凹部２６の内周面
２６ 凹部
３２ 圧縮空気の連通路
３８ 弾性シート
４１ 布帛状の補強材
４３，５０ 空間部
Ｔ トップリング
Ｗ ウェーハ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−9712（ＪＰ，Ａ)
特開2000−127024（ＪＰ，Ａ)
特開2000−299301（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−44029（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−333710（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B24B 37/04
H01L 21/304
Claims (3)
- 【請求項１】 保持プレートに保持されたウェーハの被
研磨面を、定盤の研磨面に所定の押圧力で押圧し、前記
ウェーハと定盤とを相対的に運動させてウェーハの被研
磨面に研磨を施すウェーハの研磨装置において、 該ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向する
ように、前記保持プレートが収容される凹部が形成され
たヘッド部材と、 力の加えられる方向によって伸長の程度を異にする布帛
状の補強材で補強されて伸長の程度が調整された、前記
ヘッド部材の凹部内に収容する方向に前記保持プレート
を付勢して吊持する弾性シートと、 前記弾性シートと前記ヘッド部材の凹部の底面との間に
形成され、前記保持プレートを弾性シートの付勢力に抗
して定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間部と
を具備し、 前記弾性シートが、その布帛状の補強材が呈する伸長の
方向性により、力の加えられる方向によって伸長の程度
を異にする弾性シートであって、 前記ウェーハの研磨の際に、前記弾性シートの伸長の方
向性に起因して発生する保持プレートの前記凹部の径方
向への移動を防止し得るように、前記保持プレートの外
周面とヘッド部材の凹部の内周面との間に、前記外周面
と内周面との両面に同時に点接触する複数個の球体が、
互いに隣接する球体と接触して前記外周面及び内周面に
沿って配設されていることを特徴とするウェーハの研磨
装置。 - 【請求項２】 複数個の球体が、弾性シートよりも定盤
の研磨面側に配設されている請求項１記載のウェーハの
研磨装置。 - 【請求項３】 複数個の球体が、弾性シートよりもヘッ
ド部材の凹部の底面側に配設されている請求項１又は請
求項２記載のウェーハの研磨装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002008273A JP3500375B2 (ja) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | ウェーハの研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002008273A JP3500375B2 (ja) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | ウェーハの研磨装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001055177A Division JP3294600B1 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | ウェーハの研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002264010A JP2002264010A (ja) | 2002-09-18 |
| JP3500375B2 true JP3500375B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=19191405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002008273A Expired - Fee Related JP3500375B2 (ja) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | ウェーハの研磨装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3500375B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009057328A1 (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-07 | Japan Health Sciences Foundation | 保形バッグならびにこれを用いた補装具および身体採型具 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004160603A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | 研磨装置のリテーナ機構 |
-
2002
- 2002-01-17 JP JP2002008273A patent/JP3500375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009057328A1 (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-07 | Japan Health Sciences Foundation | 保形バッグならびにこれを用いた補装具および身体採型具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002264010A (ja) | 2002-09-18 |
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