JP4621954B2 - ウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハなどのウェーハ表面を研磨する装置に用いられるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造装置の高集積化に伴うパターンの微細化が進んでおり、特に多層構造の微細なパターンの形成が容易かつ確実に行われるために、パターンが形成される半導体ウェーハ自体及びパターンを形成する過程における半導体ウェーハの表面を極力平坦化させることが重要となってきている。例えば、パターンの形成は光リソグラフィを用いて行っているが、パターンが微細化するにつれて光リソグラフィの焦点深度は浅くなる。そして、パターンの精度を確保するため、また露光時の焦点調節を容易にするためには、ウェーハ表面での凹凸の差を焦点深度以下に納められるようにすること（平坦化すること）が要求される。
また、ベアウェーハの研磨においても、ウェーハの大径化に伴い、平坦化への要求が厳しくなってきている。その場合、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという）の表面を研磨するために平坦化の度合いが高い化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）が脚光を浴びている。
【０００３】
ＣＭＰ法とは、ＳｉＯ2を用いたアルカリ性スラリーやＣｅＯ2を用いた中性スラリー、あるいはＡｌ2Ｏ3を用いた酸性スラリー、砥粒剤等を用いたスラリー等を用いて化学的・機械的にウェーハ表面を研磨し、平坦化する方法である。そして、ＣＭＰ法を用いてウェーハの表面を研磨する装置としては、例えば図４に示されるものがある。
【０００４】
この研磨装置１００は、図４の要部拡大斜視図に概略的に示すように、中心軸１０２に取り付けられた円板状のプラテン１０３上に例えば硬質ウレタンからなる研磨パッド１０４が設けられ、この研磨パッド１０４に対向してかつ研磨パッド１０４の中心軸１０２から偏心した位置に、ウェーハＷを保持するウェーハ研磨用ヘッド１０５を自転可能にして配設したものである。研磨装置１００は、ウェーハ研磨用ヘッド１０５によってウェーハＷを研磨パッド１０４の表面に当接させた状態で保持し、かつウェーハＷと研磨パッド１０４との間にスラリーＳを介在させた状態で研磨パッド１０４とウェーハＷとを相対的に移動させることで、ウェーハＷの片面を研磨するものである。ここで、図４で示す研磨装置１００は一例であって、ウェーハ研磨用ヘッド１０５を複数設けたものもある。
【０００５】
次に、ウェーハ研磨用ヘッド１０５の一例を図５（ａ）の正断面図に概略的に示す。
図５（ａ）に示すウェーハ研磨用ヘッド１０５ａは、下方に開口部１０６ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１０６と、前記ヘッド本体１０６内に張られてヘッド本体１０６との間に外部と仕切られてなる加圧室１０７を形成するとともに、内周部１０８ａ下面でウェーハＷを受ける可撓膜１０８とを有している。ここで、加圧室１０７には、その内圧を調整する圧力調整機構１０９が接続されている。
可撓膜１０８は、可撓性を有する膜体からなり、図５（ｂ）（図５（ａ）の一部拡大図）に示すように、例えばヘッド本体１０６の開口端に取り付けられる略円環形状のガイドリング１１０との間に外周部を挟み込まれることで、全面を略平面状にした状態でヘッド本体１０６に固定されている。
圧力調整機構１０９は、加圧室１０７の内圧を調整することで、可撓膜１０８をヘッド軸線方向に変位させる力を調節するものであって、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａでは、可撓膜１０８をヘッド軸線方向に変位させる力、すなわち可撓膜１０８がウェーハＷを研磨パッド１０４に向けて押圧する圧力（研磨圧力）を調整することで、ウェーハＷの研磨圧力が適正範囲内となるように調整するものである。
ガイドリング１１０は、ヘッド本体１０６に対して開口端を囲むようにして取り付けられるものであって、ウェーハ研磨時には研磨パッド１０４に当接されて、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａからのウェーハＷの脱落を抑制し、またウェーハＷの周囲の研磨パッド１０４を押さえてその変形を低減させて、ウェーハＷの外周縁の加工精度の向上を図るためのものである。
このような構造をもつウェーハ研磨用ヘッドとしては、例えば特開平５−６９３１０号に示されるものがある。
【０００６】
また、ウェーハ研磨用ヘッドとしては、このほかにも、図６に概略的に示すようなウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂも知られている。ここで、図６（ａ）はウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂを概略的に示す正断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の一部拡大図である。
ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂは、下方に開口部１１１ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１１１と、前記ヘッド本体１１１内に設けられる保持部材１１２と、外周部１１４ｂを内周部１１４ａに対して上方に折り返された状態で外周部１１４ｂを保持部材１１２に保持されて、開口部１１１ａ内に外部と仕切られてなる加圧室１１３を形成する可撓膜１１４とを有している。ここで、加圧室１１３には、その内圧を調整する圧力調整機構１１５が接続されている。また、この例では、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂの下端には、開口部１１１ａの周囲を囲むようにして略円環状のリテーナリング１１６が設けられている。
【０００７】
可撓膜１１４は、可撓性を有する膜体からなり、内周部１１４ａ下面でウェーハＷを受けるものである。
そして、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａと同じく、圧力調整機構１１５によって加圧室１１３の内圧を調整することで、可撓膜１１４がウェーハＷを研磨パッド１０４に向けて押圧する圧力（研磨圧力）が調整される。
リテーナリング１１６は、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａにおけるガイドリング１１０とほぼ同様の役割をもつものである。
このような構造をもつウェーハ研磨用ヘッドとしては、例えば特開平１０−３３７６５８号に示されるものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように可撓膜を介してウェーハＷに加圧室の内圧を伝えることでウェーハＷに研磨圧力を与える構造のウェーハ研磨用ヘッド１０５ａ、１０５ｂでは、可撓膜の弾性力がウェーハＷの研磨圧力の調整に影響を及ぼさないように、極力薄く形成することが望ましい。
しかし、このように可撓膜の厚みが薄くて変形しやすいために、加圧室の内圧を上げてウェーハＷを研磨パッドに押圧する際に、ウェーハＷの外周縁とガイドリング１１０の内周部（またはリテーナリング１１６の内周部）との間に形成される隙間内に可撓膜１０８（または可撓膜１１４）が入り込むように変形しやすい（図７（ａ）、（ｂ）参照）。
【０００９】
この場合、この変形した部分は、下面側がウェーハＷやガイドリング１１０（またはリテーナリング１１６）等の他の部材に当接しておらず、加圧室の内圧をその弾性力によって受けることとなるので、他の部分に比べて負担が大きい。さらに、この部分はガイドリング１１０（またはリテーナリング１１６）との間に挟まれるために痛みやすく、このような可撓膜の変形は可撓膜の寿命を短くする要因となっていた。
また、図７（ｂ）に示すように、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂにおいては、可撓膜１１４は、外周部１１４ｂを内周部１１４ａに対して上方に折り返された状態で外周部１１４ｂを保持部材１１２に保持されている。このため、可撓膜１１４の内周部１１４ａに加圧室１１３の内圧が加わると、この折返し部分が引っ張られることになり、折返し部分は他の部分に比べて負担が大きくなる。さらに、折返し部分は、保持部材１１２の外周面と下面とが交差する角部に当接しているので、この部分にはより負荷が集中することとなる。
【００１０】
また、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａ、１０５ｂの双方について次のような現象も生じる。ここでは、図７（ａ）を用いて、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａの場合について説明する。
ウェーハＷは通常外周縁が面取りされており、加圧室の内圧を上げてウェーハＷを研磨パッドに押圧する際に、このように面取りされた外周縁に可撓膜１０８が回り込むこととなり、ウェーハＷにおいて可撓膜１０８と接触する範囲が、ウェーハＷにおいて研磨パッド１０４と接触する範囲よりも大きくなる（この範囲の差を図７（ａ）に符号ｄで示す）。
すると、ウェーハＷの外周縁では研磨パッド１０４への当接圧力（研磨圧力）が他の部分よりも大きくなり、外周縁が削られる量が他の部分よりも大きくなるので、ウェーハＷの研磨精度（ウェーハ研磨量の均一性）を確保することは困難であった。ここで、図７（ａ）では、ウェーハＷ及び可撓膜１０８に加わる力の向きを矢印で示し、その力の大きさを矢印の長さで示している。
さらに、このようなウェーハ研磨用ヘッドを用いたウェーハの研磨では、例えばスラリーが、ウェーハＷの外周部に比べて内周部には回り込みにくいことなどの理由から、一般的に内周側の研磨量よりも外周側の研磨量が多くなる傾向にあるので、ウェーハの外周部の研磨量を抑えることが望まれている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、可撓膜の寿命を延長することができるとともにウェーハの研磨精度を確保することができるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１記載のウェーハ研磨用ヘッドにおいては、プラテン上に貼付された研磨パッドの表面に、該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェーハを押し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用ヘッドであって、下方に開口部が形成される略円盤形状のヘッド本体と、前記ヘッド本体の前記開口部に張られて前記ヘッド本体との間に外部と仕切られてなる加圧室を形成するとともに、内周部下面で前記ウェーハを受ける略円形の可撓膜とを有し、前記可撓膜は、少なくとも前記ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分とが外周部とされ、該外周部を前記内周部に対して上方に折り返され、かつ前記外周部を前記内周部よりも上方に位置させた状態で前記ヘッド本体の前記開口部に張られており、前記外周部の肉厚が、前記ウェーハを受ける前記内周部の肉厚よりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッドにおいては、可撓膜は、ウェーハを受ける内周部に対して外周部の肉厚が厚いので、可撓膜においてウェーハを受ける部分の弾性力を低く抑えつつ、負荷のかかりやすい外周部の強度を確保することができる。また、このように外周部の肉厚が厚いために、ウェーハの外周縁近傍での可撓膜の変形を生じにくくなる。
また、このように構成されるウェーハ研磨用ヘッドにおいては、可撓膜は、ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分（外周部）が内周部に対して上方に折り返されており、さらに外周部を内周部よりも上方に位置させた状態でヘッド本体の開口部に張られているので、可撓膜は、ウェーハの外周縁よりも内周側の部分のみと当接する。これによって、ウェーハにおいて可撓膜と接触する範囲が、ウェーハにおいて研磨パッドと接触する範囲よりも小さくなり、ウェーハの外周縁での研磨パッドへの当接圧力（研磨圧力）が抑えられる。
【００１４】
請求項２記載のウェーハ研磨用ヘッドにおいては、前記可撓膜の内周部のうち、前記ウェーハの外周縁近傍を受ける部分が、前記外周部側に行くにつれて肉厚が厚くされていることを特徴とする。このように構成されるウェーハ研磨用ヘッドにおいては、可撓膜の内周部のうち、ウェーハの外周縁近傍を受ける部分が、外周部側に行くにつれて肉厚が厚くなるので、この部分は外周側に行くにつれて変形しにくくなる。これによって、この部分では、加圧室の内圧を上げた際に、ウェーハを研磨パッドに押圧する圧力が外周側に行くにつれて次第に低くなり、この部分ではウェーハの研磨量の変化がなだらかになる。また、肉厚の薄い内周部と肉厚の厚い外周部との境目で肉厚の変化がなだらかになるために、可撓膜に加圧室の圧力が加わっても、一箇所に負担が集中しにくくなる。
【００１５】
請求項３記載の研磨装置においては、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他面を前記研磨パッドに当接させるウェーハ研磨用ヘッドとを備え、前記ウェーハを前記研磨パッドに当接させた状態で前記プラテンと前記ウェーハとを相対移動させることで該ウェーハの研磨を行う研磨装置であって、前記ウェーハ研磨用ヘッドとして、請求項１又は２に記載のウェーハ研磨用ヘッドを備えることを特徴とする。このように構成される研磨装置においては、請求項１又は２に記載のウェーハ研磨ヘッドのもたらす作用を用いて、ウェーハの研磨を行うことができる。
【００１６】
請求項４記載の可撓膜においては、ウェーハ研磨用ヘッドに用いられる可撓膜であって、
ヘッド本体との間に外部と仕切られてなる加圧室を形成すると共に、下面でウェーハを受けるように構成された内周部と、少なくとも前記ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分をなし、前記内周部に対して上方に折り返された状態で前記ヘッド本体の保持部材に保持されて、当該可撓膜を前記ウェーハ研磨用ヘッドに保持するための外周部とを備え、前記外周部の肉厚が、前記内周部の肉厚よりも厚くされていることを特徴とする。
また、請求項５記載の可撓膜においては、前記外周部の肉厚は、前記ウェーハ研磨用ヘッドに用いられるリテーナリングの内周面と前記ウェーハの外周縁との間に形成される隙間の幅と同じかそれよりも大きくなるように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔参考例〕
以下、本発明の参考例におけるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜について図面を参照して説明する。図１は本参考例のウェーハ研磨用ヘッドの要部を概略的に示す一部拡大正断面図である。本発明の研磨装置は、例えば図４に示す従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成からなるものであって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本発明のウェーハ研磨用ヘッド１を用いたものである。本発明のウェーハ研磨用ヘッド１は、図５に示す従来のウェーハ研磨用ヘッド１０５ａとほぼ同様の構成からなるものであり、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａとほぼ同様の構成となる部分は同一の符号を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すウェーハ研磨用ヘッド１は、下方に開口部１０６ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１０６と、前記ヘッド本体１０６内に張られてヘッド本体１０６との間に外部と仕切られてなる加圧室１０７を形成するとともに、内周部２ａ下面でウェーハＷを受ける可撓膜２とを有している。また、加圧室１０７には、その内圧を調整する圧力調整機構（図示せず）が接続されている。
可撓膜２は、例えば繊維補強ゴム等の可撓性を有する膜体からなり、ヘッド本体１０６の開口端に取り付けられる略円環形状のガイドリング１１０との間に外周部２ｂを挟み込まれることで、全面を略平面状にした状態でヘッド本体１０６に固定されている。
可撓膜２は、外周部２ｂの肉厚が、ウェーハＷを受ける内周部２ａの肉厚よりも厚く形成されている。さらに、本実施の形態では、内周部２ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部２ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くなるように肉厚にテーパーを有する形状に形成されている。
【００１９】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッド１においては、可撓膜２は、ウェーハＷを受ける内周部２ａに対して外周部２ｂの肉厚が厚いので、可撓膜２においてウェーハＷを受ける部分の弾性力を低く抑えつつ、負荷のかかりやすい外周部２ｂの強度を確保することができる。
また、このように外周部２ｂの肉厚が厚いために、ウェーハＷの外周縁近傍での可撓膜２の変形を生じにくくなる。
さらに、内周部２ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部２ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くなるので、この部分は外周側に行くにつれて変形しにくくなる。これによって、この部分では、加圧室１０７の内圧を上げた際に、ウェーハＷを研磨パッド１０４に押圧する圧力が外周側に行くにつれて次第に低くなり、この部分ではウェーハＷの研磨量の変化がなだらかになる。
また、肉厚の薄い内周部２ａと肉厚の厚い外周部２ｂとの境目で肉厚の変化がなだらかになるために、可撓膜２に加圧室１０７の圧力が加わっても、一箇所に負担が集中しにくくなる。
【００２０】
このように、本参考例のウェーハ研磨用ヘッド１、これを用いた研磨装置、及び可撓膜によれば、可撓膜２において負担のかかりやすい外周部２ｂの強度を確保することができるので、可撓膜２の寿命を延長することができる。また、ウェーハＷの外周縁近傍での可撓膜２の変形も生じにくくなるので、さらに可撓膜２の寿命を延長することができる。また、ウェーハＷの外周縁近傍での研磨量の変化がなだらかになり、ウェーハＷの研磨精度を確保することができる。また、可撓膜２の内周部２ａにおいて一箇所に負担が集中しにくくなるので、可撓膜の寿命を延長することができる。
【００２１】
ここで、上記参考例では、可撓膜２の外周部２ｂ全てを肉厚に形成した例を示したが、これに限られることなく、外周部２ｂにおいて変形が生じやすかったり、負荷が集中しやすい部分（例えばウェーハＷの外周縁の面取り部分からガイドリング１１０までの間に位置する部分や、ヘッド本体１０６とガイドリング１１０との間に挟み込まれる部分とそうでない部分との境目近傍など）のみを肉厚に形成し、他の部分を任意の肉厚に形成することもできる。
【００２２】
〔実施の形態〕
以下、本発明の実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜について図面を参照して説明する。図２は本発明の実施の形態のウェーハ研磨用ヘッドの要部を概略的に示す一部拡大正断面図である。本発明の研磨装置は、例えば図４に示す従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成からなるものであって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本発明のウェーハ研磨用ヘッド６を用いたものである。本発明のウェーハ研磨用ヘッド６は、図６に示す従来のウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂとほぼ同様の構成からなるものであり、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂとほぼ同様の構成となる部分は同一の符号を用いて説明する。
【００２３】
ウェーハ研磨用ヘッド６は、図２に示すように、下方に開口部１１１ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１１１と、前記ヘッド本体１１１内に設けられる保持部材１１２と、外周部７ｂを内周部７ａに対して上方に折り返された状態で外周部７ｂを保持部材１１２に保持されて、開口部１１１ａ内に外部と仕切られてなる加圧室１１３を形成する可撓膜７とを有している。また、加圧室１１３には、その内圧を調整する圧力調整機構（図示せず）が接続されている。
また、ウェーハ研磨用ヘッド６の下端には、開口部１１１ａの周囲を囲むようにして略円環状のリテーナリング１１６が設けられている。
【００２４】
可撓膜７は、例えば繊維補強ゴム等の可撓性を有する膜体からなるものであって、本実施の形態では、可撓膜７において、少なくともウェーハＷの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分とを外周部７ｂとしている。
可撓膜７は、この外周部７ｂを内周部７ａに対して上方に折り返され、かつ外周部７ｂを内周部７ａよりも上方に位置させた状態でヘッド本体１１１の開口部１１１ａに張られている。
外周部７ｂは、その肉厚がウェーハＷを受ける内周部７ａの肉厚よりも厚く形成されている。さらに本実施の形態では、内周部７ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部７ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くなるように、肉厚にテーパーを有する形状に形成されている。
また、本実施の形態では、可撓膜７の外周部７ｂの肉厚Ｔは、リテーナリング１１６の内周面とウェーハＷの外周縁との間に形成される隙間の幅と同じかそれよりも大きくしている。
【００２５】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッド６においては、可撓膜７は、第一の実施の形態に示したウェーハ研磨用ヘッド１の可撓膜２と同様に、ウェーハＷを受ける内周部７ａに対して外周部７ｂの肉厚が厚く、また内周部７ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部７ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くされているので、ウェーハ研磨用ヘッド１がもたらす作用と同様の作用を得ることができる。
さらに、可撓膜７は、外周部７ｂが内周部７ａに対して上方に折り返されており、さらに外周部７ｂを内周部７ａよりも上方に位置させた状態でヘッド本体１１１の開口部１１１ａに張られているので、可撓膜７は、ウェーハＷの外周縁よりも内周側の部分のみと当接する。これによって、ウェーハＷにおいて可撓膜７と接触する範囲が、ウェーハＷにおいて研磨パッド１０４と接触する範囲よりも小さくなり、ウェーハＷの外周縁での研磨パッド１０４への当接圧力（研磨圧力）が抑えられる。
また、可撓膜７において、他の部分に比べて大きな負荷を受ける折返し部分の肉厚が厚いので、この部分の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッド６、これを用いた研磨装置、及び可撓膜によれば、ウェーハＷの外周縁での研磨パッド１０４への当接圧力（研磨圧力）をさらに抑えることができるので、ウェーハＷの外周側の研磨量をさらに抑えて、ウェーハＷの研磨精度を確保することができる。
【００２７】
上記実施の形態においては、可撓膜７が、少なくともウェーハＷの外周縁に当接する部分に対してこの部分よりも外周側に位置する部分を上方に折り返された形状に形成された例を示したが、これに限られることなく、例えば可撓膜７において、ウェーハの外周と略同径の位置で可撓膜７を折り返してもよい。この場合には、可撓膜７はウェーハＷの外周縁とも当接することになるが、この部分では可撓膜７の肉厚が厚いために、加圧室１１３の内圧を上げても、ウェーハＷの外周縁に回り込むような変形は生じにくい。
【００２８】
また、上記各実施の形態では、可撓膜２、７が、内周部２ａ、７ａにおいてウェーハＷの外周縁近傍と接触する部分の肉厚にテーパーが形成されている例を示したが、可撓膜２、７を、このようなテーパーをもたない形状にしてもよい。
ここで、例えば第二の実施の形態に示すウェーハ研磨用ヘッド６において、可撓膜７を、厚みにテーパーをもたない形状とした場合の例を図３の一部拡大正断面図に示す。この場合には、外周部７ｂが内周部７ａに対して肉厚が厚く、ウェーハＷの外周縁と対向する位置では可撓膜７の肉厚が厚いために、加圧室１１３の内圧を上げても、可撓膜７がウェーハＷの外周縁に回り込むような変形は生じにくい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜によれば、可撓膜において負担のかかりやすい外周部の強度を確保することができるので、可撓膜の寿命を延長することができる。また、ウェーハの外周縁近傍での可撓膜の変形も生じにくくなるので、さらに可撓膜の寿命を延長することができる。
そして、ウェーハの外周縁での研磨パッドへの当接圧力（研磨圧力）が抑えられるので、ウェーハの外周側の研磨量を抑えて、ウェーハの研磨精度を確保することができる。
【００３０】
また、ウェーハの外周縁近傍での研磨量の変化がなだらかになり、ウェーハの研磨精度を確保することができる。また、可撓膜の内周部において一箇所に負担が集中しにくくなるので、可撓膜の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例におけるウェーハ研磨用ヘッドを示す一部拡大正断面図である。
【図２】 実施の形態のウェーハ研磨用ヘッドを示す一部拡大正断面図である。
【図３】 実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッドの他の例を示す一部拡大正断面図である。
【図４】 従来の研磨装置の構造を概略的に示す要部拡大斜視図である。
【図５】 従来のウェーハ研磨用ヘッドの一例を示す正断面図である。
【図６】 従来のウェーハ研磨用ヘッドの一例を示す正断面図である。
【図７】 従来のウェーハ研磨用ヘッドの使用時における状態を示す一部拡大正断面図である。
【符号の説明】
１、６ ウェーハ研磨用ヘッド ２、７ 可撓膜２ａ、７ａ 内周部（可撓膜） ２ｂ、７ｂ 外周部（可撓膜）１００ 研磨装置 １０３ プラテン１０４ 研磨パッド １０６、１１１ ヘッド本体１０７、１１３ 加圧室 １０９、１１５ 圧力調整機構Ｗ ウェーハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハなどのウェーハ表面を研磨する装置に用いられるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造装置の高集積化に伴うパターンの微細化が進んでおり、特に多層構造の微細なパターンの形成が容易かつ確実に行われるために、パターンが形成される半導体ウェーハ自体及びパターンを形成する過程における半導体ウェーハの表面を極力平坦化させることが重要となってきている。例えば、パターンの形成は光リソグラフィを用いて行っているが、パターンが微細化するにつれて光リソグラフィの焦点深度は浅くなる。そして、パターンの精度を確保するため、また露光時の焦点調節を容易にするためには、ウェーハ表面での凹凸の差を焦点深度以下に納められるようにすること（平坦化すること）が要求される。
また、ベアウェーハの研磨においても、ウェーハの大径化に伴い、平坦化への要求が厳しくなってきている。その場合、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという）の表面を研磨するために平坦化の度合いが高い化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）が脚光を浴びている。
【０００３】
ＣＭＰ法とは、ＳｉＯ2を用いたアルカリ性スラリーやＣｅＯ2を用いた中性スラリー、あるいはＡｌ2Ｏ3を用いた酸性スラリー、砥粒剤等を用いたスラリー等を用いて化学的・機械的にウェーハ表面を研磨し、平坦化する方法である。そして、ＣＭＰ法を用いてウェーハの表面を研磨する装置としては、例えば図４に示されるものがある。
【０００４】
この研磨装置１００は、図４の要部拡大斜視図に概略的に示すように、中心軸１０２に取り付けられた円板状のプラテン１０３上に例えば硬質ウレタンからなる研磨パッド１０４が設けられ、この研磨パッド１０４に対向してかつ研磨パッド１０４の中心軸１０２から偏心した位置に、ウェーハＷを保持するウェーハ研磨用ヘッド１０５を自転可能にして配設したものである。研磨装置１００は、ウェーハ研磨用ヘッド１０５によってウェーハＷを研磨パッド１０４の表面に当接させた状態で保持し、かつウェーハＷと研磨パッド１０４との間にスラリーＳを介在させた状態で研磨パッド１０４とウェーハＷとを相対的に移動させることで、ウェーハＷの片面を研磨するものである。ここで、図４で示す研磨装置１００は一例であって、ウェーハ研磨用ヘッド１０５を複数設けたものもある。
【０００５】
次に、ウェーハ研磨用ヘッド１０５の一例を図５（ａ）の正断面図に概略的に示す。
図５（ａ）に示すウェーハ研磨用ヘッド１０５ａは、下方に開口部１０６ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１０６と、前記ヘッド本体１０６内に張られてヘッド本体１０６との間に外部と仕切られてなる加圧室１０７を形成するとともに、内周部１０８ａ下面でウェーハＷを受ける可撓膜１０８とを有している。ここで、加圧室１０７には、その内圧を調整する圧力調整機構１０９が接続されている。
可撓膜１０８は、可撓性を有する膜体からなり、図５（ｂ）（図５（ａ）の一部拡大図）に示すように、例えばヘッド本体１０６の開口端に取り付けられる略円環形状のガイドリング１１０との間に外周部を挟み込まれることで、全面を略平面状にした状態でヘッド本体１０６に固定されている。
圧力調整機構１０９は、加圧室１０７の内圧を調整することで、可撓膜１０８をヘッド軸線方向に変位させる力を調節するものであって、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａでは、可撓膜１０８をヘッド軸線方向に変位させる力、すなわち可撓膜１０８がウェーハＷを研磨パッド１０４に向けて押圧する圧力（研磨圧力）を調整することで、ウェーハＷの研磨圧力が適正範囲内となるように調整するものである。
ガイドリング１１０は、ヘッド本体１０６に対して開口端を囲むようにして取り付けられるものであって、ウェーハ研磨時には研磨パッド１０４に当接されて、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａからのウェーハＷの脱落を抑制し、またウェーハＷの周囲の研磨パッド１０４を押さえてその変形を低減させて、ウェーハＷの外周縁の加工精度の向上を図るためのものである。
このような構造をもつウェーハ研磨用ヘッドとしては、例えば特開平５−６９３１０号に示されるものがある。
【０００６】
また、ウェーハ研磨用ヘッドとしては、このほかにも、図６に概略的に示すようなウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂも知られている。ここで、図６（ａ）はウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂを概略的に示す正断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の一部拡大図である。
ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂは、下方に開口部１１１ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１１１と、前記ヘッド本体１１１内に設けられる保持部材１１２と、外周部１１４ｂを内周部１１４ａに対して上方に折り返された状態で外周部１１４ｂを保持部材１１２に保持されて、開口部１１１ａ内に外部と仕切られてなる加圧室１１３を形成する可撓膜１１４とを有している。ここで、加圧室１１３には、その内圧を調整する圧力調整機構１１５が接続されている。また、この例では、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂの下端には、開口部１１１ａの周囲を囲むようにして略円環状のリテーナリング１１６が設けられている。
【０００７】
可撓膜１１４は、可撓性を有する膜体からなり、内周部１１４ａ下面でウェーハＷを受けるものである。
そして、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａと同じく、圧力調整機構１１５によって加圧室１１３の内圧を調整することで、可撓膜１１４がウェーハＷを研磨パッド１０４に向けて押圧する圧力（研磨圧力）が調整される。
リテーナリング１１６は、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａにおけるガイドリング１１０とほぼ同様の役割をもつものである。
このような構造をもつウェーハ研磨用ヘッドとしては、例えば特開平１０−３３７６５８号に示されるものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように可撓膜を介してウェーハＷに加圧室の内圧を伝えることでウェーハＷに研磨圧力を与える構造のウェーハ研磨用ヘッド１０５ａ、１０５ｂでは、可撓膜の弾性力がウェーハＷの研磨圧力の調整に影響を及ぼさないように、極力薄く形成することが望ましい。
しかし、このように可撓膜の厚みが薄くて変形しやすいために、加圧室の内圧を上げてウェーハＷを研磨パッドに押圧する際に、ウェーハＷの外周縁とガイドリング１１０の内周部（またはリテーナリング１１６の内周部）との間に形成される隙間内に可撓膜１０８（または可撓膜１１４）が入り込むように変形しやすい（図７（ａ）、（ｂ）参照）。
【０００９】
この場合、この変形した部分は、下面側がウェーハＷやガイドリング１１０（またはリテーナリング１１６）等の他の部材に当接しておらず、加圧室の内圧をその弾性力によって受けることとなるので、他の部分に比べて負担が大きい。さらに、この部分はガイドリング１１０（またはリテーナリング１１６）との間に挟まれるために痛みやすく、このような可撓膜の変形は可撓膜の寿命を短くする要因となっていた。
また、図７（ｂ）に示すように、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂにおいては、可撓膜１１４は、外周部１１４ｂを内周部１１４ａに対して上方に折り返された状態で外周部１１４ｂを保持部材１１２に保持されている。このため、可撓膜１１４の内周部１１４ａに加圧室１１３の内圧が加わると、この折返し部分が引っ張られることになり、折返し部分は他の部分に比べて負担が大きくなる。さらに、折返し部分は、保持部材１１２の外周面と下面とが交差する角部に当接しているので、この部分にはより負荷が集中することとなる。
【００１０】
また、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａ、１０５ｂの双方について次のような現象も生じる。ここでは、図７（ａ）を用いて、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａの場合について説明する。
ウェーハＷは通常外周縁が面取りされており、加圧室の内圧を上げてウェーハＷを研磨パッドに押圧する際に、このように面取りされた外周縁に可撓膜１０８が回り込むこととなり、ウェーハＷにおいて可撓膜１０８と接触する範囲が、ウェーハＷにおいて研磨パッド１０４と接触する範囲よりも大きくなる（この範囲の差を図７（ａ）に符号ｄで示す）。
すると、ウェーハＷの外周縁では研磨パッド１０４への当接圧力（研磨圧力）が他の部分よりも大きくなり、外周縁が削られる量が他の部分よりも大きくなるので、ウェーハＷの研磨精度（ウェーハ研磨量の均一性）を確保することは困難であった。ここで、図７（ａ）では、ウェーハＷ及び可撓膜１０８に加わる力の向きを矢印で示し、その力の大きさを矢印の長さで示している。
さらに、このようなウェーハ研磨用ヘッドを用いたウェーハの研磨では、例えばスラリーが、ウェーハＷの外周部に比べて内周部には回り込みにくいことなどの理由から、一般的に内周側の研磨量よりも外周側の研磨量が多くなる傾向にあるので、ウェーハの外周部の研磨量を抑えることが望まれている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、可撓膜の寿命を延長することができるとともにウェーハの研磨精度を確保することができるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１記載のウェーハ研磨用ヘッドにおいては、プラテン上に貼付された研磨パッドの表面に、該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェーハを押し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用ヘッドであって、下方に開口部が形成される略円盤形状のヘッド本体と、前記ヘッド本体の前記開口部に張られて前記ヘッド本体との間に外部と仕切られてなる加圧室を形成するとともに、内周部下面で前記ウェーハを受ける略円形の可撓膜とを有し、前記可撓膜は、少なくとも前記ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分とが外周部とされ、該外周部を前記内周部に対して上方に折り返され、かつ前記外周部を前記内周部よりも上方に位置させた状態で前記ヘッド本体の前記開口部に張られており、前記外周部の肉厚が、前記ウェーハを受ける前記内周部の肉厚よりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッドにおいては、可撓膜は、ウェーハを受ける内周部に対して外周部の肉厚が厚いので、可撓膜においてウェーハを受ける部分の弾性力を低く抑えつつ、負荷のかかりやすい外周部の強度を確保することができる。また、このように外周部の肉厚が厚いために、ウェーハの外周縁近傍での可撓膜の変形を生じにくくなる。
また、このように構成されるウェーハ研磨用ヘッドにおいては、可撓膜は、ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分（外周部）が内周部に対して上方に折り返されており、さらに外周部を内周部よりも上方に位置させた状態でヘッド本体の開口部に張られているので、可撓膜は、ウェーハの外周縁よりも内周側の部分のみと当接する。これによって、ウェーハにおいて可撓膜と接触する範囲が、ウェーハにおいて研磨パッドと接触する範囲よりも小さくなり、ウェーハの外周縁での研磨パッドへの当接圧力（研磨圧力）が抑えられる。
【００１４】
請求項２記載のウェーハ研磨用ヘッドにおいては、前記可撓膜の内周部のうち、前記ウェーハの外周縁近傍を受ける部分が、前記外周部側に行くにつれて肉厚が厚くされていることを特徴とする。このように構成されるウェーハ研磨用ヘッドにおいては、可撓膜の内周部のうち、ウェーハの外周縁近傍を受ける部分が、外周部側に行くにつれて肉厚が厚くなるので、この部分は外周側に行くにつれて変形しにくくなる。これによって、この部分では、加圧室の内圧を上げた際に、ウェーハを研磨パッドに押圧する圧力が外周側に行くにつれて次第に低くなり、この部分ではウェーハの研磨量の変化がなだらかになる。また、肉厚の薄い内周部と肉厚の厚い外周部との境目で肉厚の変化がなだらかになるために、可撓膜に加圧室の圧力が加わっても、一箇所に負担が集中しにくくなる。
【００１５】
請求項３記載の研磨装置においては、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他面を前記研磨パッドに当接させるウェーハ研磨用ヘッドとを備え、前記ウェーハを前記研磨パッドに当接させた状態で前記プラテンと前記ウェーハとを相対移動させることで該ウェーハの研磨を行う研磨装置であって、前記ウェーハ研磨用ヘッドとして、請求項１又は２に記載のウェーハ研磨用ヘッドを備えることを特徴とする。このように構成される研磨装置においては、請求項１又は２に記載のウェーハ研磨ヘッドのもたらす作用を用いて、ウェーハの研磨を行うことができる。
【００１６】
請求項４記載の可撓膜においては、ウェーハ研磨用ヘッドに用いられる可撓膜であって、
ヘッド本体との間に外部と仕切られてなる加圧室を形成すると共に、下面でウェーハを受けるように構成された内周部と、少なくとも前記ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分をなし、前記内周部に対して上方に折り返された状態で前記ヘッド本体の保持部材に保持されて、当該可撓膜を前記ウェーハ研磨用ヘッドに保持するための外周部とを備え、前記外周部の肉厚が、前記内周部の肉厚よりも厚くされていることを特徴とする。
また、請求項５記載の可撓膜においては、前記外周部の肉厚は、前記ウェーハ研磨用ヘッドに用いられるリテーナリングの内周面と前記ウェーハの外周縁との間に形成される隙間の幅と同じかそれよりも大きくなるように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔参考例〕
以下、本発明の参考例におけるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜について図面を参照して説明する。図１は本参考例のウェーハ研磨用ヘッドの要部を概略的に示す一部拡大正断面図である。本発明の研磨装置は、例えば図４に示す従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成からなるものであって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本発明のウェーハ研磨用ヘッド１を用いたものである。本発明のウェーハ研磨用ヘッド１は、図５に示す従来のウェーハ研磨用ヘッド１０５ａとほぼ同様の構成からなるものであり、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ａとほぼ同様の構成となる部分は同一の符号を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すウェーハ研磨用ヘッド１は、下方に開口部１０６ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１０６と、前記ヘッド本体１０６内に張られてヘッド本体１０６との間に外部と仕切られてなる加圧室１０７を形成するとともに、内周部２ａ下面でウェーハＷを受ける可撓膜２とを有している。また、加圧室１０７には、その内圧を調整する圧力調整機構（図示せず）が接続されている。
可撓膜２は、例えば繊維補強ゴム等の可撓性を有する膜体からなり、ヘッド本体１０６の開口端に取り付けられる略円環形状のガイドリング１１０との間に外周部２ｂを挟み込まれることで、全面を略平面状にした状態でヘッド本体１０６に固定されている。
可撓膜２は、外周部２ｂの肉厚が、ウェーハＷを受ける内周部２ａの肉厚よりも厚く形成されている。さらに、本実施の形態では、内周部２ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部２ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くなるように肉厚にテーパーを有する形状に形成されている。
【００１９】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッド１においては、可撓膜２は、ウェーハＷを受ける内周部２ａに対して外周部２ｂの肉厚が厚いので、可撓膜２においてウェーハＷを受ける部分の弾性力を低く抑えつつ、負荷のかかりやすい外周部２ｂの強度を確保することができる。
また、このように外周部２ｂの肉厚が厚いために、ウェーハＷの外周縁近傍での可撓膜２の変形を生じにくくなる。
さらに、内周部２ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部２ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くなるので、この部分は外周側に行くにつれて変形しにくくなる。これによって、この部分では、加圧室１０７の内圧を上げた際に、ウェーハＷを研磨パッド１０４に押圧する圧力が外周側に行くにつれて次第に低くなり、この部分ではウェーハＷの研磨量の変化がなだらかになる。
また、肉厚の薄い内周部２ａと肉厚の厚い外周部２ｂとの境目で肉厚の変化がなだらかになるために、可撓膜２に加圧室１０７の圧力が加わっても、一箇所に負担が集中しにくくなる。
【００２０】
このように、本参考例のウェーハ研磨用ヘッド１、これを用いた研磨装置、及び可撓膜によれば、可撓膜２において負担のかかりやすい外周部２ｂの強度を確保することができるので、可撓膜２の寿命を延長することができる。また、ウェーハＷの外周縁近傍での可撓膜２の変形も生じにくくなるので、さらに可撓膜２の寿命を延長することができる。また、ウェーハＷの外周縁近傍での研磨量の変化がなだらかになり、ウェーハＷの研磨精度を確保することができる。また、可撓膜２の内周部２ａにおいて一箇所に負担が集中しにくくなるので、可撓膜の寿命を延長することができる。
【００２１】
ここで、上記参考例では、可撓膜２の外周部２ｂ全てを肉厚に形成した例を示したが、これに限られることなく、外周部２ｂにおいて変形が生じやすかったり、負荷が集中しやすい部分（例えばウェーハＷの外周縁の面取り部分からガイドリング１１０までの間に位置する部分や、ヘッド本体１０６とガイドリング１１０との間に挟み込まれる部分とそうでない部分との境目近傍など）のみを肉厚に形成し、他の部分を任意の肉厚に形成することもできる。
【００２２】
〔実施の形態〕
以下、本発明の実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜について図面を参照して説明する。図２は本発明の実施の形態のウェーハ研磨用ヘッドの要部を概略的に示す一部拡大正断面図である。本発明の研磨装置は、例えば図４に示す従来の研磨装置１００とほぼ同様の構成からなるものであって、ウェーハ研磨用ヘッドとして本発明のウェーハ研磨用ヘッド６を用いたものである。本発明のウェーハ研磨用ヘッド６は、図６に示す従来のウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂとほぼ同様の構成からなるものであり、ウェーハ研磨用ヘッド１０５ｂとほぼ同様の構成となる部分は同一の符号を用いて説明する。
【００２３】
ウェーハ研磨用ヘッド６は、図２に示すように、下方に開口部１１１ａが形成される大略円盤形状のヘッド本体１１１と、前記ヘッド本体１１１内に設けられる保持部材１１２と、外周部７ｂを内周部７ａに対して上方に折り返された状態で外周部７ｂを保持部材１１２に保持されて、開口部１１１ａ内に外部と仕切られてなる加圧室１１３を形成する可撓膜７とを有している。また、加圧室１１３には、その内圧を調整する圧力調整機構（図示せず）が接続されている。
また、ウェーハ研磨用ヘッド６の下端には、開口部１１１ａの周囲を囲むようにして略円環状のリテーナリング１１６が設けられている。
【００２４】
可撓膜７は、例えば繊維補強ゴム等の可撓性を有する膜体からなるものであって、本実施の形態では、可撓膜７において、少なくともウェーハＷの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分とを外周部７ｂとしている。
可撓膜７は、この外周部７ｂを内周部７ａに対して上方に折り返され、かつ外周部７ｂを内周部７ａよりも上方に位置させた状態でヘッド本体１１１の開口部１１１ａに張られている。
外周部７ｂは、その肉厚がウェーハＷを受ける内周部７ａの肉厚よりも厚く形成されている。さらに本実施の形態では、内周部７ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部７ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くなるように、肉厚にテーパーを有する形状に形成されている。
また、本実施の形態では、可撓膜７の外周部７ｂの肉厚Ｔは、リテーナリング１１６の内周面とウェーハＷの外周縁との間に形成される隙間の幅と同じかそれよりも大きくしている。
【００２５】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッド６においては、可撓膜７は、第一の実施の形態に示したウェーハ研磨用ヘッド１の可撓膜２と同様に、ウェーハＷを受ける内周部７ａに対して外周部７ｂの肉厚が厚く、また内周部７ａのうち、ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部７ｂ側に行くにつれて肉厚が厚くされているので、ウェーハ研磨用ヘッド１がもたらす作用と同様の作用を得ることができる。
さらに、可撓膜７は、外周部７ｂが内周部７ａに対して上方に折り返されており、さらに外周部７ｂを内周部７ａよりも上方に位置させた状態でヘッド本体１１１の開口部１１１ａに張られているので、可撓膜７は、ウェーハＷの外周縁よりも内周側の部分のみと当接する。これによって、ウェーハＷにおいて可撓膜７と接触する範囲が、ウェーハＷにおいて研磨パッド１０４と接触する範囲よりも小さくなり、ウェーハＷの外周縁での研磨パッド１０４への当接圧力（研磨圧力）が抑えられる。
また、可撓膜７において、他の部分に比べて大きな負荷を受ける折返し部分の肉厚が厚いので、この部分の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
このように構成されるウェーハ研磨用ヘッド６、これを用いた研磨装置、及び可撓膜によれば、ウェーハＷの外周縁での研磨パッド１０４への当接圧力（研磨圧力）をさらに抑えることができるので、ウェーハＷの外周側の研磨量をさらに抑えて、ウェーハＷの研磨精度を確保することができる。
【００２７】
上記実施の形態においては、可撓膜７が、少なくともウェーハＷの外周縁に当接する部分に対してこの部分よりも外周側に位置する部分を上方に折り返された形状に形成された例を示したが、これに限られることなく、例えば可撓膜７において、ウェーハの外周と略同径の位置で可撓膜７を折り返してもよい。この場合には、可撓膜７はウェーハＷの外周縁とも当接することになるが、この部分では可撓膜７の肉厚が厚いために、加圧室１１３の内圧を上げても、ウェーハＷの外周縁に回り込むような変形は生じにくい。
【００２８】
また、上記各実施の形態では、可撓膜２、７が、内周部２ａ、７ａにおいてウェーハＷの外周縁近傍と接触する部分の肉厚にテーパーが形成されている例を示したが、可撓膜２、７を、このようなテーパーをもたない形状にしてもよい。
ここで、例えば第二の実施の形態に示すウェーハ研磨用ヘッド６において、可撓膜７を、厚みにテーパーをもたない形状とした場合の例を図３の一部拡大正断面図に示す。この場合には、外周部７ｂが内周部７ａに対して肉厚が厚く、ウェーハＷの外周縁と対向する位置では可撓膜７の肉厚が厚いために、加圧室１１３の内圧を上げても、可撓膜７がウェーハＷの外周縁に回り込むような変形は生じにくい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のウェーハ研磨用ヘッド、これを用いた研磨装置、及び可撓膜によれば、可撓膜において負担のかかりやすい外周部の強度を確保することができるので、可撓膜の寿命を延長することができる。また、ウェーハの外周縁近傍での可撓膜の変形も生じにくくなるので、さらに可撓膜の寿命を延長することができる。
そして、ウェーハの外周縁での研磨パッドへの当接圧力（研磨圧力）が抑えられるので、ウェーハの外周側の研磨量を抑えて、ウェーハの研磨精度を確保することができる。
【００３０】
また、ウェーハの外周縁近傍での研磨量の変化がなだらかになり、ウェーハの研磨精度を確保することができる。また、可撓膜の内周部において一箇所に負担が集中しにくくなるので、可撓膜の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例におけるウェーハ研磨用ヘッドを示す一部拡大正断面図である。
【図２】 実施の形態のウェーハ研磨用ヘッドを示す一部拡大正断面図である。
【図３】 実施の形態におけるウェーハ研磨用ヘッドの他の例を示す一部拡大正断面図である。
【図４】 従来の研磨装置の構造を概略的に示す要部拡大斜視図である。
【図５】 従来のウェーハ研磨用ヘッドの一例を示す正断面図である。
【図６】 従来のウェーハ研磨用ヘッドの一例を示す正断面図である。
【図７】 従来のウェーハ研磨用ヘッドの使用時における状態を示す一部拡大正断面図である。
【符号の説明】
１、６ ウェーハ研磨用ヘッド ２、７ 可撓膜２ａ、７ａ 内周部（可撓膜） ２ｂ、７ｂ 外周部（可撓膜）１００ 研磨装置 １０３ プラテン１０４ 研磨パッド １０６、１１１ ヘッド本体１０７、１１３ 加圧室 １０９、１１５ 圧力調整機構Ｗ ウェーハ
Claims (5)
- プラテン上に貼付された研磨パッドの表面に、該研磨パッドに対して相対的に移動しつつウェーハを押し付けて該ウェーハの研磨を行うウェーハ研磨用ヘッドであって、
下方に開口部が形成される略円盤形状のヘッド本体と、前記ヘッド本体の前記開口部に張られて前記ヘッド本体との間に外部と仕切られてなる加圧室を形成するとともに、内周 部下面で前記ウェーハを受ける略円形の可撓膜とを有し、
前記可撓膜は、少なくとも前記ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分とが外周部とされ、該外周部を前記内周部に対して上方に折り返され、かつ前記外周部を前記内周部よりも上方に位置させた状態で前記ヘッド本体の前記開口部に張られており、前記外周部の肉厚が、前記ウェーハを受ける前記内周部の肉厚よりも厚く形成されていることを特徴とするウェーハ研磨用ヘッド。 - さらに、前記可撓膜の内周部のうち、前記ウェーハＷの外周縁近傍を受ける部分が、外周部側に行くにつれて肉厚が厚くされていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨用ヘッド。
- 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他面を前記研磨パッドに当接させるウェーハ研磨用ヘッドとを備え、
前記ウェーハを前記研磨パッドに当接させた状態で前記プラテンと前記ウェーハとを相対移動させることで該ウェーハの研磨を行う研磨装置であって、
前記ウェーハ研磨用ヘッドとして、請求項１又は２に記載のウェーハ研磨用ヘッドを備えることを特徴とする研磨装置。 - ウェーハ研磨用ヘッドに用いられる可撓膜であって、
ヘッド本体との間に外部と仕切られてなる加圧室を形成すると共に、下面でウェーハを受けるように構成された内周部と、
少なくとも前記ウェーハの外周縁と対向する部分とこの部分よりも外周側に位置する部分をなし、前記内周部に対して上方に折り返された状態で前記ヘッド本体の保持部材に保持されて、当該可撓膜を前記ウェーハ研磨用ヘッドに保持するための外周部とを備え、
前記外周部の肉厚が、前記内周部の肉厚よりも厚くされていることを特徴とする可撓膜。 - 前記外周部の肉厚は、前記ウェーハ研磨用ヘッドに用いられるリテーナリングの内周面と前記ウェーハの外周縁との間に形成される隙間の幅と同じかそれよりも大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の可撓膜。
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