JP4197884B2

JP4197884B2 - ポリシング装置

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Publication number: JP4197884B2
Application number: JP2002110857A
Authority: JP
Inventors: 仁諏訪部
Original assignee: 仁諏訪部
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: JP2003303795A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリシング装置に関し、更に詳細には回転軸に連結されたトップリングに保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の被研磨面に鏡面研磨を施すポリシング装置には、図７に示す様に、回転するトップリングの保持盤１００の保持面に吸水性を有する不織布等のバッキング材１０６を介して保持されたウェーハＷの被研磨面を、回転する定盤１０２に貼付された研磨布１０４に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置が使用されている。この保持盤１００の保持面には、その外周縁に沿ってテンプレート１０８が設けられており、ウェーハＷの鏡面研磨の際に、ウェーハＷが保持盤１００の保持面から外れることを防止している。
かかるポリシング装置では、研磨剤を供給した研磨布１０４の研磨面に、保持盤１００に保持されたウェーハＷの被研磨面を所定の荷重で押し付けつつ、定盤１０２を回転させてウェーハＷの被研磨面を鏡面研磨する。
しかし、図７に示す如く、保持盤１００に保持されたウェーハＷの被研磨面を、定盤１０２に貼付された研磨布１０４の研磨面に押し付けて研磨を施すと、研磨布１０４に凹状の窪みが形成され、この窪みの縁部の形状に倣ってウェーハＷの外周縁部が研磨される。このため、鏡面研磨が施されたウェーハＷの外周縁部の研磨精度が低下し易い。
【０００３】
鏡面研磨の際に、保持盤１００に保持されたウェーハＷの被研磨面を押し付けることによって研磨布１０４の研磨面に形成される凹状の窪みの縁部形状によるウェーハＷへの影響を可及的に少なくすべく、特開平８−２２９８０８号公報には、図８に示すポリシング装置が提案されている。
このポリシング装置のヘッド部２００には、シリンダ装置等の昇降駆動手段（図示せず）及びモータ等の回転駆動手段（図示せず）によって上下動及び回転可能に設けられた回転軸２０１の先端部に固着された本体部２０４と、本体部２０４の定盤（図示せず）に貼付された研磨布２０５の研磨面側に開口された凹部２０６内に、弾性シート２０８によって吊持された保持盤２１０とが設けられている。この弾性シート２０８と凹部２０６の内壁面とによって仕切られた空間部２１１には、加圧手段２１５からの圧縮空気が配管２１４を経由して給排気される。このため、保持盤２１０は、空間部２１１内の圧縮縮空気の圧力に応じて上下動する。
【０００４】
また、本体部２０４の定盤側には、保持盤２１０を囲むように、リング状のリテーナーリング２１２が設けられており、このリテーナーリング２１２は本体部２０４にドーナツ状の弾性シート２１６によって吊持されている。この弾性シート２１６の背面側の本体部２０４に形成された空間部２１８には、加圧手段２２０からの圧縮空気が配管２２２を経由して給排気される。このため、リテーナーリング２１２は、空間部２１８内の圧縮空気の圧力に応じて、その内周面が保持盤２１０の外周面に摺接しつつ上下動する。このリテーナーリング２１２の上下動は、保持盤２１０から独立して行うことができる。
かかる保持盤２１０の保持面には、吸水性を有する不織布等のバッキング材１０６を介してウェーハＷが保持されており、ウェーハＷの鏡面研磨の際に、ウェーハＷが保持盤２１０の保持面から外れないように、リテーナーリング２１２の内周面によってウェーハＷを所定位置に保持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すポリシング装置は、シリンダ装置等の昇降駆動手段によってヘッド部２００を所定位置まで降下し、本体部２０４に設けられた保持盤２１０の保持面にバッキング材１０６を介して保持されているウェーハＷの被研磨面を、定盤に貼付された研磨布２０５の研磨面に近接させる。
次いで、加圧手段２１５からの圧縮空気を配管２１４を経由して空間部２１１に供給し、保持盤２１０を弾性シート２０８の吊持力に抗して押出すことにより、ウェーハＷの被研磨面を研磨布２０５の研磨面に所定の押圧力（荷重）で押圧できる。
この際、加圧手段２２０からの圧縮空気を配管２２２を経由して空間部２１８に供給し、リテーナーリング２１２を弾性シート２１６の吊持力に抗して押出すことにより、保持盤２１０とは別個にリテーナーリング２１２を研磨布２０５の研磨面に所定の押圧力（荷重）で押圧できる。
その後、モータ等の回転駆動手段を駆動してヘッド部２００を回転しつつ、所定の押圧力（荷重）を加えてウェーハＷの被研磨面を研磨する。
【０００６】
この様に、ウェーハＷの被研磨面を研磨する際に、保持盤２１０を囲むように設けられたリテーナーリング２１２には、ウェーハＷの被研磨面に加えられる押圧力（荷重）とは別個に調整された押圧力（荷重）が加えられ、図９に示す様に、ウェーハＷによって押圧される研磨布２０５の押圧面の外周縁近傍を、リテーナーリング２１２による押圧によって、研磨布２０５の押圧面と実質的に同一面にできる。このため、ウェーハＷの被研磨面の押し付けによって研磨布２０５に形成された凹状の窪みの縁部形状に基づくウェーハＷの外周縁部の研磨精度を向上できる。
更に、リテーナーリング２１２は、その内周面が保持盤２１０の外周面に摺接して上下動するため、研磨の際に、ウェーハＷが保持盤２１０の保持面から外れないようにウェーハＷを所定位置に保持する保持機能も有している。このため、図７に示すウェーハ研磨装置の如く、保持盤２１０の外周に沿ってテンプレート設けることを要しない。
【０００７】
しかしながら、図８に示すヘッド部２００では、本体部２０４に一端部が固着された弾性シート２０８、２１６によって保持盤２１０とリテーナーリング２１２とが、本体部２０４に吊設されている。
従って、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とは一体に回転するため、保持盤２１０に保持されたウェーハＷの所定個所とリテーナーリング２１２の所定個所とは、略同一の位置関係を保持して回転する。
このため、リテーナーリング２１２の研磨布２０５を押圧する押圧面に何等かの損傷が存在した場合、その損傷に因る研磨布２０５の研磨面形状の影響は、常にウェーハＷの被研磨面の所定個所に及ぶ。
しかも、研磨布２０５を押圧するリテーナーリング２１２の押圧面には、その加工精度の範囲内で多少の凹凸が存在することは避けられず、リテーナーリング２１２の押圧面の加工精度がウェーハＷの被研磨面の研磨精度に直接影響を及ぼしている。
【０００８】
一方、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とを互いに独立して回転可能とし、互いに異なる速度で回転することによって、リテーナーリング２１２の押圧面に多少の凹凸が存在していても、リテーナーリング２１２の凹凸に因る影響はウェーハＷの被研磨面の全面に分散されて極めて小さくし得る。
しかし、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とを互いに独立して回転可能とし且つ互いに異なる速度で回転させるには、ヘッド部２００の構造を複雑化することは勿論のこと、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とを回転するモータ等を各々に設けることを要し、ウェーハ研磨装置の全体を複雑化する。
また、図８に示すポリシング装置では、リテーナーリング２１２による研磨布２０５の研磨面の押圧を必要としない場合でも、リテーナーリング２１２の押圧力を弱めることができるものの、依然として研磨布２０５の研磨面を押圧する。このため、かかるリテーナーリング２１２による研磨布２０５の研磨面の継続的な押圧は、研磨布２０５の寿命を縮め、ウェーハＷの被研磨面の研磨精度にも影響を及ぼすおそれもある。
そこで、本発明の課題は、ウェーハの被研磨面で押圧された研磨布の押圧面の外周縁近傍を押圧するリテーナーリングの押圧面の加工精度等に因るウェーハの被研磨面に対する影響を、簡単な構造で可及的に少なくし得ることができ、且つリテーナーリングによる研磨布の研磨面の押圧を必要としない場合には、リテーナーリングによる研磨布の研磨面の押圧を容易に解除し得るポリシング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るポリシング装置は、昇降駆動手段及び回転駆動手段によって上下動可能及び回転可能に設けられた回転軸と、研磨布が貼付され、回転可能な定盤と、前記定盤の研磨面に対向する対向面に開口する凹部が形成された本体部；ウェーハの被研磨面が前記定盤の研磨面を向くように、ウェーハを直接的又は間接的に保持する保持盤；前記本体部の凹部内に収容する方向に、前記保持盤を付勢して吊持する弾性シート；および前記弾性シートと凹部の底面との間に形成され、前記保持盤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供給される空間部；を備えて、前記本体部上面で前記回転軸に固定されたトップリングと、前記空間部に圧力流体を給排する加圧手段と、前記定盤の回転に伴って前記トップリングから独立して回転するように前記トップリングの周囲を囲むようにして前記定盤の研磨布上に載置され、前記トップリングの本体部上面に延出する延出部を有するとともに、前記保持盤に保持されたウェーハの被研磨面によって押圧された前記研磨布の押圧面の外周縁近傍を、前記押圧面と実質的に同一面となるように押圧する押圧部材を有するリテーナーリングと、前記延出部とトップリングの本体部上面との間に配設された風船状部材と、ウェーハの研磨中に、該風船状部材に流体を給排して、風船状部材に流体を供給して風船状部材を膨張させ、リテーナーリングを押し上げ、押圧部材の押圧面を研磨布の研磨面から引き離して該研磨面への押圧力を解除する状態と、前記風船状部材から流体を排出し、リテーナーリングをトップリングから切り離し、押圧部材の押圧面から研磨布の研磨面に押圧力を付与する状態とを切り換え可能とする流体給排手段と、前記リテーナーリングとトップリングとが互いに接触することなく回転し得るように、前記リテーナーリングとトップリングとの間を所定間隔に保持する間隔保持部材とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、前記風船状部材は、二枚の弾性材料からなるドーナツ形状の弾性シートが、円形状の内側枠体と外側枠体とに張られて形成されていることを特徴とする。
また、前記流体給排手段は、前記回転軸に設けられた配管、前記本体部に形成された通路、前記内側枠体に形成された空気入口孔から空気を風船状部材に給排することを特徴とする。
【００１１】
また、前記延出部に所定量の重りが載置可能である。
また、リテーナーリングとトップリングとの間を所定間隔に保持する前記間隔保持部材を、前記トップリングの外周面と、前記リテーナーリングの内周面との間に配設され、前記内周面と外周面とに同時に接触する球体とすることができる。
また、前記保持盤の外周面と本体部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ように複数個の球体を配設すると好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るポリシング装置は、回転軸に連結されたトップリングに保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するものであり、このトップリング等が設けられたヘッド部の一例を図１に示す。
図１は、本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド部の断面図である。図１において、シリンダ装置等の昇降駆動手段（図示せず）及びモータ等の回転駆動手段（図示せず）によって上下動可能に設けられた回転軸１２の先端部にトップリング１０が設けられている。このトップリング１０は、回転軸１２の先端部に固着された本体部１４と、本体部１４の定盤側（定盤に貼付された研磨布１６の研磨面側）に開口された凹部１８内に、リング状の弾性シート２０によって吊持されて出入可能に設けられた保持盤２２とから構成される。
【００１４】
かかる本体部１４内には、本体部１４の凹部１８の底面と保持盤２２によって囲まれた空間部２４が形成され、この空間部２４内には、加圧手段（図示せず）からの圧縮空気が回転軸１２に設けられた配管２６を経由して給排気される。このため、空間部２４に供給された圧縮空気によって、空間部２４の内圧が弾性シート２０の吊持力よりも高圧となったとき、保持盤２２は弾性シート２０の吊持力に抗して凹部１８から突出する。一方、空間部２４の内圧が弾性シート２０の吊持力よりも低圧となったとき、保持盤２２は弾性シート２０の吊持力によって凹部１８内に引き込まれる。
更に、保持盤２２には、ウェーハＷが一面側に接着剤又は水等の液体の表面張力を利用して貼着されたセラミック製のキャリアプレート２３を保持し、ウェーハＷをキャリアプレート２３を介して間接的に保持する保持面が形成されている。この保持面に開口する複数の貫通孔２８は、保持盤２２内を形成された連通空間部３０に連通されており、連通空間部３０は、真空ポンプ等の減圧手段（図示せず）と、回転軸１２に設けられた配管３２を経由して連結されている。
このため、真空ポンプ等の減圧手段を駆動して連通空間部３０を減圧状態とすることによって、ウェーハＷが貼着されたキャリアプレート２３を保持盤２２の保持面に減圧吸着でき、真空ポンプ等の減圧手段の駆動を停止して連通空間部３０の減圧状態を常圧とすることによって、キャリアプレート２３の減圧吸着を破壊できる。
また、保持盤２２の保持面を囲む様に、横断面形状が略直角三角形のリング状部材２３ａが設けられている。このため、キャリアプレート２３の減圧吸着を破壊してウェーハＷの被研磨面に研磨を施す際に、キャリアプレート２３に水平方向の力が作用てもし、保持盤２２の保持面からキャリアプレート２３が外れるおそれを解消できる。
【００１５】
図１に示すトップリング１０では、リング状の弾性シート２０によって吊持されて本体部１４の凹部１８内に保持盤２２が出入可能に設けられている。かかる弾性シート２０には、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、布帛状の補強材によって補強されている。
しかしながら、布帛状の補強材は、その経糸又は緯糸に対して平行な方向から加えられる力に対する変形量は少ないが、経糸又は緯糸に対して斜め方向から加えられる力に対する変形量が大きくなる。かかる布帛状の補強材によって補強された弾性シート２０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２０によって吊持された保持盤２２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、かかる保持盤２２に保持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。
【００１６】
この点、図１に示すトップリング１０には、保持盤２２の外周面と本体部１４の凹部１８の内周面との間に、この外周面と内周面との両面に同時に点接触するように複数個の球体３６，３６・・を配設している。このため、トップリング１０の保持盤２２に保持されて所定の荷重が加えられたウェーハＷに研磨を施す際に、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を施すことができる。
また、球体３６，３６・・によって保持盤２２を、その挿入された本体部１４の凹部の径方向への移動を防止できるため、トップリング１０の保持盤２２の外周面とリテーナーリング４０との隙間を、両者が接触しない程度に最小距離に設定できる。
かかる球体３６，３６・・は、弾性シート２０の内側に配設することによって、研磨布１６に滴下される研磨液の付着等を避けることができ好ましい。また、保持盤２２の外周面と本体部１４の凹部の内周面との間に、互いに隣接する球体３６と接触するように配設することによって、保持盤２２の径方向の移動を確実に阻止でき、保持盤２２の本体部１４の凹部１８に対する出入方向の移動をスムーズとすることができる。
尚、球体３６は、空間部２４に供給される圧縮空気中の水分によって腐蝕されない様に、ステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属、或いは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することが好ましい。
【００１７】
かかるトップリング１０が挿入されているリテーナーリング４０には、トップリング１０の本体部１４及び保持盤２２等が挿入される筒状部材４１の下端部からキャリアプレート２３の方向に延出された延出部材４３の先端部に、保持盤２２に保持されたキャリアプレート２３を囲むように、押圧部材としてのリング状の押圧板４２が取り付けられている。この押圧板４２の研磨布１６側の保持盤２２に近い内周縁近傍の面には、研磨布１６を押圧する押圧面４４が突出して形成されている。
更に、筒状部材４１の上端部には、トップリング１０の上面に延出された延出部５１が形成されている。この延出部５１に立設されたピン４６，４６には、リング状の重り４８，４８・・がピン４６，４６に挿通されて積層されている。この様に、延出部５１に位置決めされて積層されたリング状の重り４８，４８・・は、押圧板４２の押圧面４４によって、研磨布１６を所定の押圧力で押圧するためのものであり、ウェーハＷの被研磨面の研磨布１６に対する押圧力に基づいて決定される。
【００１８】
このリテーナーリング４０を形成する筒状部材４１内に挿入されるトップリング１０は、筒状部材４１の内周面との間に間隙を介して挿入される。
かかる筒状部材４１の内周面とトップリング１０の外周面との間隔には、両面に同時に接触する球体６４，６４・・が配設されており、回転軸１２によって回転するトップリング１０と、定盤１５に貼付された研磨布１６上に載置されたリテーナーリング４０とが、確実に接触することなく回転できる。この球体６４は、研磨布１６に滴下される研磨液や空気中の水分によって腐蝕されない様に、ステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属、或いは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することが好ましい。
【００１９】
図１に示すポリシング装置には、ウェーハＷの被研磨面がトップリング１０によって研磨布１６の研磨面に押し付けられた状態で、リテーナーリング４０の押圧板４２の押圧面４４を研磨布１６に対して接離可能とする接離動手段が設けられている。
かかる接離動手段としては、リテーナーリング４０を形成する筒状部材４１の上端部からトップリング１０の上面に延出された延出部５１と、延出部５１とトップリング１０の上面との間に配設された風船状部材７０と、風船状部材７０内に回転軸１２に設けられた配管７６及び本体部１４に形成された通路７８を経由して圧縮空気を給排する流体給排手段としての空気圧縮装置等の加圧手段７２（流体供給手段）と減圧ポンプ等の減圧手段７４（流体排出手段）とから構成される。
この風船状部材７０は、図２に示す様に、二枚のゴム等の弾性材料から成るドーナツ形状の弾性シート７０ａ，７０ｂが、円形状の内側枠体７１ａと外側枠体７１ｂとの間に張られ、内側枠体７１ａの内周面には、複数個の空気入口孔７８ａ，７８ａ・・が開口されている。かかる空気入口孔７８ａ，７８ａ・・の各々は、図１に示す様に、対応する本体部１４に形成された通路７８に連結されている。
【００２０】
図２に示す風船状部材７０を、リテーナーリング４０を形成する筒状部材４１の上端部からトップリング１０の上面に延出された延出部５１と、延出部５１とトップリング１０の上面との間に配設し、加圧手段７２から回転軸１２に設けられた配管７６及び本体部１４に形成された通路７８を経由して圧縮空気を風船状部材７０内に供給すると、図３に示す様に、風船状部材７０が膨張し、延出部５１を重り４８，４８・・等によるリテーナーリング４０の押圧力に抗して押し上げ、リテーナーリング４０の押圧板４２の押圧面４４を研磨布１６の研磨面から引離すことができる。
このため、ウェーハＷの研磨中でもリテーナーリング４０の押圧板４２による研磨布１６に対する押圧を容易に解除でき、リテーナーリング４０による研磨布１６の押圧を必要としない場合には、いつでもリテーナーリング４０による研磨布１６の押圧を容易に解除できる。
尚、延出部５１は、リテーナーリング４０を形成する筒状部材４１の上端部からトップリング１０の上面に延出されているため、トップリング１０をシリンダ装置等の昇降駆動手段によって昇降する際には、トップリング１０の昇降に伴なってリテーナーリング４０も昇降する。
【００２１】
他方、リテーナーリング４０による研磨布１６の押圧が必要となった場合には、風船状部材７０を膨張する圧縮空気を、風船状部材７０内から排出することによって、風船状部材７０を収縮し、延出部５１をリテーナーリング４０の押圧力により押し下げ、リテーナーリング４０の押圧板４２の押圧面４４を研磨布１６の研磨面に当接し押圧できる。
ところで、風船状部材７０が膨張され、リテーナーリング４０の押圧板４２の押圧面４４が研磨布１６の研磨面から引離されている場合は、リテーナーリング４０とトップリング１０とは、風船状部材７０を介して同一速度で回転している。
一方、リテーナーリング４０の押圧板４２の押圧面４４が研磨布１６の研磨面を押圧できるように、膨張された風船状部材７０内から圧縮空気を排出し、風船状部材７０を収縮する場合、リテーナーリング４０は、定盤上の研磨布１６上に載置され、トップリング１０の回転から独立して回転する。
このため、風船状部材７０内の空気を可及的に短時間で抜き出し、風船状部材７０と延出部５１との間に間隙を迅速に形成すべく、減圧ポンプ等の減圧手段７４を駆動することが好ましい。
【００２２】
図１に示すポリシング装置では、図４に示す様に、トップリング１０がリテーナーリング４０内に同心円状に挿入され、矢印Ａ方向に回転する定盤１５上に載置してウェーハＷに研磨を施す。
定盤１５上に載置されたリテーナーリング４０の筒状部材４１内には、トップリング１０が挿入されており、トップリング１０は矢印Ｂ方向に回転する回転軸１２と同一方向に回転する。
一方、リテーナーリング４０は、矢印Ａ方向に回転する定盤１５上に載置されているため、トップリング１０の回転とは無関係に定盤１５の回転に伴なって矢印Ｃ方向に回転しつつ、押圧板４２の押圧面４４によってトップリング１０に保持されているウェーハＷの被研磨面で押圧された研磨布１６の押圧面の外周縁近傍を押圧する。このため、ウェーハＷの被研磨面によって押圧された研磨布１６押圧面と、その外周縁近傍の押圧板４２の押圧面４４によって押圧されている押圧面とを実質的に同一面とすることができる。
ここで、図４に示すトップリング１０とリテーナーリング４０との回転方向は同一方向であるが、両者は互いに独立して回転しているため、その回転速度を容易に変更することができる。このため、両者の回転速度差を設けることによって、リテーナーリング４０を構成する押圧板４２の研磨布１６を押圧する押圧面４４の所定個所と、トップリング１０に保持されたウェーハＷの被研磨面の所定個所との位置関係は絶えず変化する。したがって、押圧板４２の押圧面４４の状態、例えば加工精度の範囲内で多少の凹凸が存在していても、ウェーハＷの被研磨面に対するリテーナーリング４０の押圧面４４における凹凸の影響を分散することができ、研磨後のウェーハＷの被研磨面の加工精度を向上できる。
【００２３】
図１〜図４に示すポリシング装置では、トップリング１０の保持盤２２に、ウェーハＷがキャリアプレート２３を介して間接的に保持されていたが、図５に示す様に、トップリング１０の保持盤２２の保持面に直接的にウェーハＷが保持されるようにしてもよい。かかるウェーハＷの直接的な保持は、保持盤２２の保持面に開口された複数の貫通孔２８を連通する連通空間部３０を、真空ポンプ等の減圧手段を駆動して連通空間部３０を減圧状態とすることによって、ウェーハＷを保持盤２２の保持面に減圧吸着でき、真空ポンプ等の減圧手段の駆動を停止して連通空間部３０の減圧状態を常圧とすることによって、保持盤２２の保持面に対するウェーハＷの減圧吸着を破壊できる。
ここで、ウェーハＷを、保持盤２２の保持面に設けられた不織布等のバッキング材に吸水された水の表面張力を減圧吸着と併用して、保持盤２２の保持面にウェーハＷをバッキング材を介して間接的に保持してもよい。この場合、ウェーハＷの被研磨面に研磨を施す際には、減圧吸着を破壊して水の表面張力のみでウェーハＷを保持する。
尚、図５に示すトップリング１０及びリテーナーリング４０について、図１に示すトップリング１０及びリテーナーリング４０と同一部材には、図５においても同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２４】
図５に示すトップリング１０及びリテーナーリング４０では、保持盤２２とリテーナーリング４０を構成する押圧板４２とは、互いに独立して回転するため、図６（ａ）（ｂ）に示す様に、保持盤２２の外周面と押圧板４２の内周面との間には、両者の接触を防止すべく、所定の間隙４５が形成されている。かかる間隙４５を狭くするほど、リテーナーリング４０の押圧板４２の押圧面４４が、ウェーハＷの被研磨面により押圧された研磨布１６の押圧面に近接して、研磨布１６を押圧できる。
しかし、保持盤２２と押圧板４２とが互いに独立して回転していることから、間隙４５をなくすことは極めて困難である。このため、図６（ａ）に示す様に、保持盤２２の保持面に、ウェーハＷが保持面から外れることを防止する防止手段が何等設けられていない場合、ウェーハＷの保持盤２２への減圧吸着を解除して研磨を施すと、ウェーハＷは、不織布等から成るバッキング材４７に吸水された水の表面張力で保持されているため、バッキング材４７上をスライドしてＷ′の位置に移動し、ウェーハＷの外周面が押圧板４２の内周面に当接することがある。
この場合、ウェーハＷの外周面が押圧板４２の内周面に当接しても、ウェーハＷの外周面が損傷されないように押圧板４２の内周面をセラミックや樹脂等で形成しておくことが好ましい。
また、図６（ｂ）に示す様に、保持盤２２の外周縁に沿って設けたテンプレート４９内にウェーハＷを保持することによって、ウェーハＷの保持盤２２への減圧吸着を解除して研磨を施しても、ウェーハＷがバッキング材４７上をスライドして押圧板４２の内周面に当接することがなく、押圧板４２の内周面をセラミックや樹脂等で形成することを要しない。
尚、ウェーハＷの保持盤２２への真空吸着状態を解除することなく研磨を施す場合には、研磨中に、ウェーハＷの移動は考えられず、図６（ｂ）に示すテンプレート４９は不要である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係るポリシング装置によれば、ウェーハの被研磨面を研磨する際には、ウェーハの被研磨面の所定個所とリテーナーリングの押圧面の所定個所との位置関係は常に変動し、リテーナーリングの押圧面の加工精度等に因るウェーハの被研磨面に対する影響を分散することができる結果、鏡面研磨が施されたウェーハの被研磨面の研磨精度を向上できる。
更に、リテーナーリングは、定盤の回転を利用しているため、リテーナーリングを強制回転するためのモータ等の駆動手段を設けることを要せず、ウェーハ研磨装置の構造を簡素化できる。
また、本発明に係るポリシング装置では、ウェーハの被研磨面をトップリングによって研磨布の研磨面に押し付けた状態で、リテーナーリングの押圧部材の押圧面を研磨布に対して接離可能とする風船状部材を具備しており、リテーナーリングによる研磨布の押圧を必要とする場合のみに、リテーナーリングの押圧部材の押圧面を研磨布に当接できる結果、研磨布の寿命を延ばすことができ、ウェーハの被研磨面の研磨精度を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド部の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示すヘッド部を構成する接離動手段として用いる風船状部材を説明する斜視図である。
【図３】図１に示すヘッド部の風船状部材を膨張した状態を説明するヘッド部の部分断面図である。
【図４】図１に示すヘッド部を定盤上に載置した状態を説明する説明図である。
【図５】本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド部の他の例を示す断面図である。
【図６】図５に示すヘッド部によるウェーハの研磨状況を説明する部分断面図である。
【図７】従来のポリシング装置を用いた研磨状態を説明する説明図である。
【図８】改良されたポリシング装置のヘッド部の断面図である。
【図９】図８に示す改良されたポリシング装置を用いた研磨状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０トップリング
１２回転軸
１４本体部
１５定盤
１６研磨布
１８凹部
２０弾性シート
２２保持盤
２３キャリアプレート
２４空間部
３６，６４球体
４０リテーナーリング
４１筒状部材
４２押圧板（押圧部材）
４４押圧面
５１延出部
７０風船状部材（接離動手段）
７１ｂ外側枠体
７１ａ内側枠体
７２加圧手段（流体供給手段）
７４減圧手段（流体排出手段）

Claims

昇降駆動手段及び回転駆動手段によって上下動可能及び回転可能に設けられた回転軸と、
研磨布が貼付され、回転可能な定盤と、
前記定盤の研磨面に対向する対向面に開口する凹部が形成された本体部；ウェーハの被研磨面が前記定盤の研磨面を向くように、ウェーハを直接的又は間接的に保持する保持盤；前記本体部の凹部内に収容する方向に、前記保持盤を付勢して吊持する弾性シート；および前記弾性シートと凹部の底面との間に形成され、前記保持盤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供給される空間部；を備えて、前記本体部上面で前記回転軸に固定されたトップリングと、
前記空間部に圧力流体を給排する加圧手段と、
前記定盤の回転に伴って前記トップリングから独立して回転するように前記トップリングの周囲を囲むようにして前記定盤の研磨布上に載置され、前記トップリングの本体部上面に延出する延出部を有するとともに、前記保持盤に保持されたウェーハの被研磨面によって押圧された前記研磨布の押圧面の外周縁近傍を、前記押圧面と実質的に同一面となるように押圧する押圧部材を有するリテーナーリングと、
前記延出部とトップリングの本体部上面との間に配設された風船状部材と、
ウェーハの研磨中に、該風船状部材に流体を給排して、風船状部材に流体を供給して風船状部材を膨張させ、リテーナーリングを押し上げ、押圧部材の押圧面を研磨布の研磨面から引き離して該研磨面への押圧力を解除する状態と、前記風船状部材から流体を排出し、リテーナーリングをトップリングから切り離し、押圧部材の押圧面から研磨布の研磨面に押圧力を付与する状態とを切り換え可能とする流体給排手段と、
前記リテーナーリングとトップリングとが互いに接触することなく回転し得るように、前記リテーナーリングとトップリングとの間を所定間隔に保持する間隔保持部材とを具備することを特徴とするポリシング装置。
前記風船状部材は、二枚の弾性材料からなるドーナツ形状の弾性シートが、円形状の内側枠体と外側枠体とに張られて形成されていることを特徴とする請求項１記載のポリシング装置。
前記流体給排手段は、前記回転軸に設けられた配管、前記本体部に形成された通路、前記内側枠体に形成された空気入口孔から空気を風船状部材に給排することを特徴とする請求項２記載のポリシング装置。
前記延出部に所定量の重りが載置可能である請求項１〜３いずれか一項記載のポリシング装置。
リテーナーリングとトップリングとの間を所定間隔に保持する間隔保持部材が、前記トップリングの外周面と、前記リテーナーリングの内周面との間に配設され、前記内周面と外周面とに同時に接触する球体である請求項１〜４のいずれか一項記載のポリシング装置。
前記保持盤の外周面と本体部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ように配設された複数個の球体を具備する請求項１〜５のいずれか一項記載のポリシング装置。