JP6542863B2 - 吸引保持装置およびウエハ研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸引保持装置およびウエハ研磨装置に関する。

半導体ウエハを研磨するためのウエハ研磨装置においては、たとえば研磨パッドなどを有する研磨手段によって半導体ウエハの研磨を行う。この際、半導体ウエハを所定の厚さに整えることに加えて、半導体ウエハの表面をごく平滑に仕上げることが求められる。このため、半導体ウエハを平坦な状態で確実に保持することが重要となる。このような半導体ウエハの保持を行うための吸引保持装置の一例が、特許文献１に開示されている。

この特許文献１に開示された吸引保持装置は、ベースと吸気板とを備えている。上記ベースには、円形の凹部が形成されている。この凹部の底面には、複数の吸引孔が設けられている。これらの吸引孔は、ポンプなどの吸引源に接続されており、吸引が可能とされている。

上記吸気板は、上記ベースの上記凹部に嵌めこまれるようにして配置されている。この吸気板は、さらに、複数の環状要素が同心円に配置されることにより構成されている。これらの環状要素は、たとえば多孔質セラミックスなどの通気性を有する材質からなる高通気性環状要素と、ほとんど通気性を示さない低通気性環状要素とを含んでおり、高通気性環状要素と低通気性環状要素とが交互に配置されている。また、低通気性環状要素は、高通気性環状要素に比べて径方向寸法が顕著に小であり、通気を遮断するいわゆる遮断壁として機能する。

上記ウエハ研磨装置において研磨を行う際には、上記吸引保持装置によって研磨対象である半導体ウエハを上記吸気板上に載置する。そして、上記吸引孔からの吸引を行う。この吸引により、上記吸気板の上記高通気性環状要素を通して半導体ウエハに吸引力が作用する。この吸引力によって半導体ウエハが上記吸引保持装置に保持され、研磨可能な状態となる。上記吸引保持装置においては、上記複数の吸引孔がいくつかのグループに区切られて上記吸引源に接続されている。各グループの吸引をたとえばバルブなどを利用して制御することにより、比較的小径の半導体ウエハから比較的大径の半導体ウエハまで、そのサイズに応じた上記高通気性環状要素のみに吸引力を発揮させることが可能となっている。

多孔質セラミックスなどからなる部位を有する上記吸気板を上記ベースに固定するには、たとえば接着剤が用いられる。この接着剤によって、上記ベースの上記凹部の上記底面に上記吸気板が接着される。しかしながら、上記吸気板には、半導体ウエハを介して上記研磨手段からの圧縮力やせん断力が繰り返し作用される。このため、多数回の研磨を経ると、上記接着剤の接着力が低下し、上記吸気板の上記複数の環状要素のいずれかが上記ベースから剥離するおそれがある。このような剥離が生じると、上記吸気板の表面に微細な段差が生じることとなり、半導体ウエハの適切な保持がなされないという不具合が生じる。

特開２０００−１５８２６８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ベースに対して吸気板をより確実に固定可能な吸引保持装置およびウエハ研磨装置を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される吸引保持装置は、通気性を有する材質からなり、かつ互いに反対側を向く表面および裏面を有する吸気板と、貫通孔を有し、この貫通孔内に上記吸気板が配置された固定部材と、上記固定部材が取り付けられ、かつ上記吸気板の上記裏面側に位置するベースと、を備えており、上記吸気板は、上記裏面の外縁が上記表面の外縁よりも外方に張り出した張り出し部を有し、上記固定部材は、上記ベースとは反対側に位置する上記貫通孔の端縁が上記吸気板の厚さ方向視において上記張り出し部における上記裏面の外縁よりも内方に位置するひさし部を有することを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板は、少なくともその一部が多孔質セラミックスからなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記固定部材は、通気性を有さないセラミックスからなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記固定部材は、上記吸気板の上記表面と面一である表面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板の上記張り出し部は、上記表面の上記外縁と上記裏面の上記外縁とを繋ぐ傾斜面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板の上記張り出し部は、上記表面の上記外縁と上記裏面の上記外縁との間に位置する段差を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板の上記張り出し部が上記吸気板の全周に設けられ、上記固定部材の上記ひさし部が上記固定部材の全周に設けられている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板の２つの上記張り出し部が互いに離間して設けられ、上記固定部材の２つの上記ひさし部が互いに離間して設けられている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板は、上記２つの張り出し部に挟まれ、かつ上記吸気板の厚さ方向に沿って起立した起立側面を有し、上記固定部材は、上記２つのひさし部に挟まれ、かつ上記吸気板の厚さ方向に沿って起立した起立側面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板は、各々の中心が一致する複数の環状要素からなり、上記各環状要素は、上記裏面の外縁が上記表面の外縁よりも外方に張り出した張り出し部と、上記表面の内縁が上記裏面の内縁よりも内方に位置するひさし部とを有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の環状要素は、相対的に通気性が高い高通気性環状要素と相対的に通気性が低い低通気性環状要素とを含み、かつ高通気性環状要素と低通気性環状要素とが交互に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ベースは、金属からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記固定部材は、上記ベースに対してボルトによって固定されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記固定部材は、上記貫通孔が形成された環状部と、この環状部から外方に延出するフランジ部とを有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記フランジ部には、上記ボルトを挿通させる固定用孔が形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記環状部は、上記吸気板の厚さ方向において上記ボルトよりも上記吸気板の上記表面側に位置する部位を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ベースは、上記吸気板の上記裏面に正対する底面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記底面には、吸引孔が形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気板は、その裏面から凹んでおり、かつその厚さ方向視において上記吸引孔と重なる凹部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、複数の上記吸引孔が円形に配置されており、上記凹部が、環状溝とされている。

本発明の第２の側面によって提供されるウエハ研磨装置は、本発明の第１の側面によって提供される吸引保持装置と、上記吸引保持装置に吸引保持された半導体ウエハを研磨する研磨手段と、を備えることを特徴としている。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づく吸引保持装置を示す斜視図である。 図１の吸引保持装置を示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１の吸引保持装置を示す分解断面図である。 図１の吸引保持装置のベースを示す平面図である。 図１の吸引保持装置を用いたウエハ研磨装置の一例を示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態に基づく吸引保持装置を示す断面図である。 図７の吸引保持装置を示す分解断面図である。 本発明の第３実施形態に基づく吸引保持装置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に基づく吸引保持装置を示す平面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図４は、本発明の第１実施形態に基づく吸引保持装置を示している。本実施形態の吸引保持装置Ａ１は、ベース１、固定部材２、および吸気板３を備えている。吸引保持装置Ａ１は、たとえば図６に示すウエハ研磨装置Ｂにおいて半導体ウエハ５を保持するために用いられる。図１は、吸引保持装置Ａ１の斜視図である。図２は、吸引保持装置Ａ１の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う吸引保持装置Ａ１の断面図であり、図４は、分解断面図である。また、図５は、ベース１の平面図である。

ベース１は、固定部材２および吸気板３を支持するものである。ベース１は、金属からなることが好ましく、本実施形態においては、たとえばステンレスからなる。ベース１は、全体として平面視円形状とされており、凹部１１が形成されている。凹部１１は、比較的深さが浅い円形であり、底面１２を有している。図５に示すように、底面１２は、円形である。

底面１２には、複数の吸引孔１３が設けられている。複数の吸引孔１３は、底面１２に開口しており、本実施形態においては、ベース１を貫通している。複数の吸引孔１３は、ホースまたはパイプおよびバルブなどを介してポンプなどの吸引源（図示略）に接続されている。この吸引源が駆動することにより、複数の吸引孔は、吸引力を発揮する。なお、複数の吸引孔１３は、そのすべてもしくはいずれかから、空気などの気体、あるいは水などの液体、に代表される流体を吐出する吐出孔として兼用されてもよい。本実施形態においては、複数の吸引孔１３は、複数の同心円に沿って配置されている。また、底面１２の外縁付近には、ボルト穴が形成されている。

固定部材２は、吸気板３をベース１に対して固定するためのものであり、吸気板３とともにベース１の凹部１１に取り付けられている。本実施形態においては、固定部材２は、全体として円環形状であり、たとえば通気性を有さないセラミックスからなる。また、固定部材２は、環状部２１およびフランジ部２２を有する。

環状部２１は、相対的に内側に位置する円環形状の部位であり、貫通孔２３が形成されている。貫通孔２３は、その内部に吸気板３が配置される。貫通孔２３は、端縁２３ａを有している。端縁２３ａは、貫通孔２３のうちベース１とは反対側に開口する部分の端縁であり、本実施形態においては、円形状である。貫通孔２３は、端縁２３ａを有する開口（図３における図中上方の開口）が、ベース１側の開口（図３における図中下方の開口）よりも直径が小とされている。すなわち、端縁２３ａは、ベース１側に位置する貫通孔２３の端縁よりも径方向内方に位置している。このような構成により、固定部材２には、ひさし部２４が形成されている。本実施形態においては、ひさし部２４は、固定部材２の環状部２１の全周にわたって形成されている。また、貫通孔２３の内面は、本実施形態においては、傾斜面２５とされている。

フランジ部２２は、環状部２１から径方向外方に延出する部位であり、円環形状である。本実施形態においては、フランジ部２２の底面と環状部２１の底面とが面一となっており、図３に示すように、環状部２１の方がフランジ部２２よりも高いものとされている。フランジ部２２には、複数の固定用孔２２ａが形成されている。複数の固定用孔２２ａはフランジ部２２を貫通しており、平面視において図５に示したベース１の上記複数のボルト穴と一致するように配置されている。

固定部材２は、複数のボルト２８によってベース１に取り付けられている。各ボルト２８は、フランジ部２２の固定用孔２２ａに挿通され、ベース１の底面１２に設けられた上記ボルト穴に螺合されている。なお、本実施形態においては、固定部材２のフランジ部２２の上面にカバープレート２７が設けられている。カバープレート２７は、たとえばステンレスなどの金属からなる円環形状の部材であり、ボルト２８からフランジ部２２に過大な力が作用することを防止するためのものである。また、本実施形態においては、図３に示すように、ボルト２８よりも固定部材２の環状部２１の方が上方に突出している。すなわち、この環状部２１の上端部分は、吸気板３の厚さ方向においてボルト２８よりも吸気板３の後述する表面３１側に位置する部位となっている。

吸気板３は、半導体ウエハなどの吸引保持対象物に対して、保持するための吸引力を発揮する部材であり、通気性を有する材質からなる。本実施形態においては、吸気板３は、その全体がたとえば多孔質セラミックスからなる円板状であり、表面３１、裏面３２、傾斜面３３ａ、および張り出し部３４を有している。

表面３１および裏面３２は、吸気板３の厚さ方向において互いに反対方向を向いている。裏面３２は、ベース１の底面１２と正対しており、本実施形態においては、底面１２と接しているか、あるいは図示しない接着剤によって底面１２の適所に適宜接着されている。

表面３１は、外縁３１ａを有しており、裏面３２は、外縁３２ａを有している。表面３１および裏面３２は、互いの中心が一致する円形であり、表面３１の方が裏面３２よりも小である。これにより、裏面３２の外縁３２ａが表面３１の外縁３１ａよりも径方向外方に張り出している。このような構成により、吸気板３は、全周にわたって張り出し部３４が形成されている。

傾斜面３３ａは、表面３１の外縁３１ａと裏面３２の外縁３２ａとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。図３に示すように、傾斜面３３ａは、固定部材２の貫通孔２３の傾斜面２５に沿うような角度とされている。

なお、後述する半導体ウエハ５の研磨を意図した場合、図３に示すように、固定部材２の環状部２１の表面２１ａと吸気板３の表面３１とは、互いに面一とされることが好ましい。

図４に示すように、吸引保持装置Ａ１の組み立てにおいては、ベース１上に吸気板３を載置し、この吸気板３を貫通孔２３内に位置させるように固定部材２を設置する。そして、固定部材２のフランジ部２２にカバープレート２７を載置した後に、複数のボルト２８をベース１に締結し、固定部材２をベース１に固定する。この固定部材２のベース１への固定に伴って、吸気板３がベース１に固定される。なお、吸気板３の裏面３２とベース１の底面１２とは、図示しない接着剤によって適宜接着されてもよい。

図６は、吸引保持装置Ａ１が用いられたウエハ研磨装置Ｂを示している。ウエハ研磨装置Ｂは、吸引保持装置Ａ１および研磨手段４を備えている。研磨手段４は、吸引保持装置Ａ１と対向する部位に砥石や研磨パッドなどが設けられている。また、研磨に必要とされる研磨液を供給する手段が設けられていてもよい。研磨手段４は、吸引保持装置Ａ１に対して押圧されつつ回転自在に構成されている。また、研磨手段４は、吸引保持装置Ａ１の直上から図外の他所へと退避可能とされている。

ウエハ研磨装置Ｂは、たとえば半導体ウエハ５を研磨するための装置である。半導体ウエハ５は、たとえばＳｉからなる円形板状であり、その直径がたとえば４インチ〜８インチ程度である。ウエハ研磨装置Ｂによる研磨を経ることにより、半導体ウエハ５は、たとえば６００μｍ程度であった厚さが、たとえば５０〜２００μｍ程度の厚さに仕上げられる。

上述した吸引源としてのポンプを駆動することにより、ベース１の複数の吸引孔１３を通して吸気板３の各所から吸気される。これによって生じる吸引力によって、半導体ウエハ５を吸引保持する。吸引保持装置Ａ１上に半導体ウエハ５を載置する際には、半導体ウエハ５の外縁が固定部材２の環状部２１の表面２１ａに重なることが好ましい。これにより、吸気板３からの吸引力を効果的に作用させることができる。そして、研磨手段４を半導体ウエハ５に対して押圧させつつ回転させる。これにより、半導体ウエハ５の研磨が行われる。

次に、吸引保持装置Ａ１およびウエハ研磨装置Ｂの作用について説明する。

吸気板３に張り出し部３４が形成され、固定部材２にひさし部２４が形成されていることにより、貫通孔２３内に配置された吸気板３を固定部材２によってベース１に押し付けるようにして固定することができる。このため、吸気板３をベース１に固定するために、たとえば接着剤を用いることは必須ではない。また、吸気板３とベース１とを接着剤を用いて接着した場合に、この接着剤が劣化しても、吸気板３がベース１から不当に浮いてしまったりするおそれがない。したがって、ベース１に対して吸気板３をより確実に固定することが可能である。さらに、ウエハ研磨装置Ｂにおいては、たとえば半導体ウエハ５を平らな状態で適切に保持することができる。半導体ウエハ５を適切に保持することにより、研磨手段４による研磨をより精密に行うことができる。したがって、半導体ウエハ５の厚さを所望の厚さに整えるとともに、良好な表面粗度に仕上げることができる。

吸気板３が多孔質セラミックスからなるとともに、固定部材２が、通気性を有さないセラミックスからなることにより、研磨手段４による研磨によって、吸気板３と固定部材２とが比較的同程度の進度で研磨されることが期待できる。吸気板３の表面３１と固定部材２の環状部２１の表面２１ａとが面一である構成は、半導体ウエハ５を平坦に保持しつつ、吸気板３による吸引をより効果的に作用させるのに適している。吸気板３と固定部材２とが比較的同程度の進度で研磨されることにより、吸気板３の表面３１と固定部材２の環状部２１の表面２１ａとが面一である状態をより長期間にわたって維持することができる。

吸気板３の張り出し部３４に、傾斜面３３ａが形成され、固定部材２の貫通孔２３に傾斜面２５が形成されていることにより、固定部材２のひさし部２４によって吸気板３の張り出し部３４を確実に押さえることが可能であり、吸気板３の固定に好ましい。

吸気板３の張り出し部３４が吸気板３の全周に設けられ、固定部材２のひさし部２４が固定部材２の全周に設けられていることにより、吸気板３を固定部材２によって均一に押さえることが可能である。これは、吸気板３のより確実な固定に好適である。

ベース１が、金属からなり、固定部材２が、ベース１に対してボルト２８によって固定されていることにより、固定部材２をベース１に対して強固に固定することができる。カバープレート２７が設けられていることにより、ボルト２８の締結力が固定部材２に局所的に過度に負荷されることを回避することが可能であり、固定部材２の損傷を防止することができる。

環状部２１が、吸気板３の厚さ方向においてボルト２８よりも吸気板３の表面３１側に位置する部位を有することにより、研磨手段４の研磨をボルト２８が阻害することを防止することができる。

吸気板３に、厚さ方向視において吸引孔１３と重なる凹部３６が形成されていることにより、吸気板３のより広い部位に対して吸引孔１３から吸引することができる。傾斜面３３ａが設けられた吸気板３の固定を確実化するには、吸気板３の厚さをある程度厚くすることが好ましい。吸気板３が厚くなると吸引抵抗が増大し、吸引孔１３から均一に吸引することが困難となる。凹部３６は、このような問題を解消し、均一な吸引を実現するのに適している。

複数の吸引孔１３が円形に配置されており、凹部３６が、環状溝とされている構成は、たとえば円形状の半導体ウエハ５を均一な吸引力によって保持するのに適している。

図７〜図１１は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図７および図８は、本発明の第２実施形態に基づく吸引保持装置を示している。本実施形態の吸引保持装置Ａ２は、主に吸気板３の構成が上述した実施形態と異なっている。図７は、吸引保持装置Ａ２の断面図であり、図８は、吸引保持装置Ａ２の分解断面図である。

本実施形態においては、吸気板３は、複数の環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと錘台形要素３Ｅとによって構成されている。複数の環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと錘台形要素３Ｅは、各々の中心が一致しており、本実施形態においては、複数の環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、各々が円環形状とされている。環状要素３Ａ，３Ｃと錘台形要素３Ｅとは、比較的開孔率が高い多孔質セラミックスなど、相対的に通気性が高い材質からなり、環状要素３Ａ，３Ｃは、本発明で言う高通気性環状要素に相当する。環状要素３Ｂ，３Ｄは、比較的開孔率が低い多孔質セラミックスあるいは通気性を有さないセラミックスなど、相対的に通気性が低い材質からなり、本発明で言う低通気性環状要素に相当する。高通気性環状要素に相当する環状要素３Ａ，３Ｃおよび錘台形要素３Ｅと低通気性環状要素に相当する環状要素３Ｂ，３Ｄとは、交互に配置されている。また、環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび錘台形要素３Ｅは、図中上下方向（厚さ方向）寸法がいずれも同じとされている。

環状要素３Ａは、表面３１Ａ、裏面３２Ａ、傾斜面３３Ａａ、傾斜面３３Ａｂ、張り出し部３４Ａおよびひさし部３５Ａを有している。表面３１Ａおよび裏面３２Ａは、環状要素３Ａ（吸気板３）の厚さ方向において互いに反対方向を向いている。裏面３２Ａは、ベース１の底面１２と正対しており、本実施形態においては、底面１２と接しているか、あるいは図示しない接着剤によって底面１２の適所に適宜接着されている。

表面３１Ａは、外縁３１Ａａおよび内縁３１Ａｂを有しており、裏面３２Ａは、外縁３２Ａａおよび内縁３２Ａｂを有している。表面３１Ａおよび裏面３２Ａは、互いの中心が一致する円環形状であり、表面３１Ａの方が裏面３２Ｂよりも小である。すなわち、裏面３２Ａの外縁３２Ａａが表面３１Ａの外縁３１Ａａよりも径方向外方に位置している。このような構成により、環状要素３Ａは、全周にわたって張り出し部３４Ａが形成されている。また、表面３１Ａの内縁３１Ａｂが裏面３２Ａの内縁３２Ａｂよりも径方向内方に位置している。このような構成により、環状要素３Ａは、全周にわたってひさし部３５Ａが形成されている。

傾斜面３３Ａａは、表面３１Ａの外縁３１Ａａと裏面３２Ａの外縁３２Ａａとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ａｂは、表面３１Ａの内縁３１Ａｂと裏面３２Ａの内縁３２Ａｂとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ａａと傾斜面３３Ａｂとは、互いにほぼ平行とされている。

環状要素３Ｂは、表面３１Ｂ、裏面３２Ｂ、傾斜面３３Ｂａ、傾斜面３３Ｂｂ、張り出し部３４Ｂおよびひさし部３５Ｂを有している。表面３１Ｂおよび裏面３２Ｂは、環状要素３Ｂ（吸気板３）の厚さ方向において互いに反対方向を向いている。裏面３２Ｂは、ベース１の底面１２と正対しており、本実施形態においては、底面１２と接しているか、あるいは図示しない接着剤によって底面１２の適所に適宜接着されている。

表面３１Ｂは、外縁３１Ｂａおよび内縁３１Ｂｂを有しており、裏面３２Ｂは、外縁３２Ｂａおよび内縁３２Ｂｂを有している。表面３１Ｂおよび裏面３２Ｂは、互いの中心が一致する円環形状であり、表面３１Ｂの方が裏面３２Ｂよりも小である。すなわち、裏面３２Ｂの外縁３２Ｂａが表面３１Ｂの外縁３１Ｂａよりも径方向外方に位置している。このような構成により、環状要素３Ｂは、全周にわたって張り出し部３４Ｂが形成されている。また、表面３１Ｂの内縁３１Ｂｂが裏面３２Ｂの内縁３２Ｂｂよりも径方向内方に位置している。このような構成により、環状要素３Ｂは、全周にわたってひさし部３５Ｂが形成されている。

傾斜面３３Ｂａは、表面３１Ｂの外縁３１Ｂａと裏面３２Ｂの外縁３２Ｂａとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ｂｂは、表面３１Ｂの内縁３１Ｂｂと裏面３２Ｂの内縁３２Ｂｂとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ｂａと傾斜面３３Ｂｂとは、互いにほぼ平行とされている。

環状要素３Ｃは、表面３１Ｃ、裏面３２Ｃ、傾斜面３３Ｃａ、傾斜面３３Ｃｂ、張り出し部３４Ｃおよびひさし部３５Ｃを有している。表面３１Ｃおよび裏面３２Ｃは、環状要素３Ｃ（吸気板３）の厚さ方向において互いに反対方向を向いている。裏面３２Ｃは、ベース１の底面１２と正対しており、本実施形態においては、底面１２と接しているか、あるいは図示しない接着剤によって底面１２の適所に適宜接着されている。

表面３１Ｃは、外縁３１Ｃａおよび内縁３１Ｃｂを有しており、裏面３２Ｃは、外縁３２Ｃａおよび内縁３２Ｃｂを有している。表面３１Ｃおよび裏面３２Ｃは、互いの中心が一致する円環形状であり、表面３１Ｃの方が裏面３２Ｂよりも小である。すなわち、裏面３２Ｃの外縁３２Ｃａが表面３１Ｃの外縁３１Ｃａよりも径方向外方に位置している。このような構成により、環状要素３Ｃは、全周にわたって張り出し部３４Ｃが形成されている。また、表面３１Ｃの内縁３１Ｃｂが裏面３２Ｃの内縁３２Ｃｂよりも径方向内方に位置している。このような構成により、環状要素３Ｃは、全周にわたってひさし部３５Ｃが形成されている。

傾斜面３３Ｃａは、表面３１Ｃの外縁３１Ｃａと裏面３２Ｃの外縁３２Ｃａとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ｃｂは、表面３１Ｃの内縁３１Ｃｂと裏面３２Ｃの内縁３２Ｃｂとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ｃａと傾斜面３３Ｃｂとは、互いにほぼ平行とされている。

環状要素３Ｄは、表面３１Ｄ、裏面３２Ｄ、傾斜面３３Ｄａ、傾斜面３３Ｄｂ、張り出し部３４Ｄおよびひさし部３５Ｄを有している。表面３１Ｄおよび裏面３２Ｄは、環状要素３Ｄ（吸気板３）の厚さ方向において互いに反対方向を向いている。裏面３２Ｄは、ベース１の底面１２と正対しており、本実施形態においては、底面１２と接しているか、あるいは図示しない接着剤によって底面１２の適所に適宜接着されている。

表面３１Ｄは、外縁３１Ｄａおよび内縁３１Ｄｂを有しており、裏面３２Ｄは、外縁３２Ｄａおよび内縁３２Ｄｂを有している。表面３１Ｄおよび裏面３２Ｄは、互いの中心が一致する円環形状であり、表面３１Ｄの方が裏面３２Ｄよりも小である。すなわち、裏面３２Ｄの外縁３２Ｄａが表面３１Ｄの外縁３１Ｄａよりも径方向外方に位置している。このような構成により、環状要素３Ｄは、全周にわたって張り出し部３４Ｄが形成されている。また、表面３１Ｄの内縁３１Ｄｂが裏面３２Ｄの内縁３２Ｄｂよりも径方向内方に位置している。このような構成により、環状要素３Ｄは、全周にわたってひさし部３５Ｄが形成されている。

傾斜面３３Ｄａは、表面３１Ｄの外縁３１Ｄａと裏面３２Ｄの外縁３２Ｄａとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ｄｂは、表面３１Ｄの内縁３１Ｄｂと裏面３２Ｄの内縁３２Ｄｂとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。傾斜面３３Ｄａと傾斜面３３Ｄｂとは、互いにほぼ平行とされている。

錘台形要素３Ｅは、表面３１Ｅ、裏面３２Ｅ、傾斜面３３Ｅａおよび張り出し部３４Ｅを有している。表面３１Ｅおよび裏面３２Ｅは、錘台形要素３Ｅ（吸気板３）の厚さ方向において互いに反対方向を向いている。裏面３２Ｅは、ベース１の底面１２と正対しており、本実施形態においては、底面１２と接しているか、あるいは図示しない接着剤によって底面１２の適所に適宜接着されている。

表面３１Ｅは、外縁３１Ｅａを有しており、裏面３２Ｅは、外縁３２Ｅａを有している。表面３１Ｅおよび裏面３２Ｅは、互いの中心が一致する円形状であり、表面３１Ｅの方が裏面３２Ｂよりも小である。すなわち、裏面３２Ｅの外縁３２Ｅａが表面３１Ｅの外縁３１Ｅａよりも径方向外方に位置している。このような構成により、錘台形要素３Ｅは、全周にわたって張り出し部３４Ｅが形成されている。

傾斜面３３Ｅａは、表面３１Ｅの外縁３１Ｅａと裏面３２Ｅの外縁３２Ｅａとを繋いでおり、吸気板３の厚さ方向に対して傾斜した平滑な面である。

本実施形態においては、高通気性環状要素に相当する環状要素３Ａ，３Ｃに対し、低通気性環状要素に相当する環状要素３Ｂ，３Ｄは、径方向寸法が顕著に小とされている。また、錘台形要素３Ｅの半径は、環状要素３Ｂ，３Ｄの径方向寸法よりも顕著に大である。このような構成により、環状要素３Ｂ，３Ｄは、通気を遮断する遮断壁として機能する。一方、積極的な通気が意図される環状要素３Ａ，３Ｃおよび錘台形要素３Ｅには、複数の凹部３６が形成されている。各凹部３６は、上述した実施形態における構成と同様に、円環状の溝として形成されており、ベース１の吸引孔１３と吸気板３の厚さ方向視において重なる形状、大きさおよび配置とされている。

図８に示すように、吸引保持装置Ａ２の組み立てにおいては、ベース１上に錘台形要素３Ｅ、環状要素３Ｄ、環状要素３Ｃ、環状要素３Ｂ、環状要素３Ａの順に、これらを同心円状に載置する。錘台形要素３Ｅの傾斜面３３Ｅａと環状要素３Ｄの傾斜面３３Ｄｂとは、互いに平行であり直径がほぼ等しいものとされている。これにより、錘台形要素３Ｅの傾斜面３３Ｅａと環状要素３Ｄの傾斜面３３Ｄｂとが当接する。また、環状要素３Ｄの傾斜面３３Ｄａと環状要素３Ｃの傾斜面３３Ｃｂとは、互いに平行であり直径がほぼ等しいものとされている。これにより、環状要素３Ｄの傾斜面３３Ｄａと環状要素３Ｃの傾斜面３３Ｃｂとが当接する。また、環状要素３Ｃの傾斜面３３Ｃａと環状要素３Ｂの傾斜面３３Ｂｂとは、互いに平行であり直径がほぼ等しいものとされている。これにより、環状要素３Ｃの傾斜面３３Ｃａと環状要素３Ｂの傾斜面３３Ｂｂとが当接する。また、環状要素３Ｂの傾斜面３３Ｂａと環状要素３Ａの傾斜面３３Ａｂとは、互いに平行であり直径がほぼ等しいものとされている。これにより、環状要素３Ｂの傾斜面３３Ｂａと環状要素３Ａの傾斜面３３Ａｂとが当接する。

そして、複数の環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと錘台形要素３Ｅとによって構成された吸気板３を貫通孔２３内に位置させるように固定部材２を設置する。環状要素３Ａの傾斜面３３Ａａと固定部材２の傾斜面２５とは、互いに平行であり直径がほぼ等しいものとされている。これにより、環状要素３Ａの傾斜面３３Ａａと固定部材２の傾斜面２５とが当接する。

次いで、固定部材２のフランジ部２２にカバープレート２７を載置した後に、複数のボルト２８をベース１に締結し、固定部材２をベース１に固定する。この固定部材２のベース１への固定に伴って、ボルト２８の締結力が、固定部材２を介して、環状要素３Ａ、環状要素３Ｂ、環状要素３Ｃ、環状要素３Ｄ、錘台形要素３Ｅへと伝達される。これにより、吸気板３がベース１に固定される。なお、吸気板３の裏面３２とベース１の底面１２とは、図示しない接着剤によって適宜接着されてもよい。

また、本実施形態においては、ベース１の複数の吸引孔１３が、３つのグループに分けられて、上述した吸引源としてポンプに接続されている。これらのグループは、環状要素３Ａの凹部３６に重なる吸引孔１３、環状要素３Ｃの凹部３６に重なる吸引孔１３、錘台形要素３Ｅの凹部３６に重なる吸引孔１３によってそれぞれ構成されている。複数の吸引孔１３は、これらのグループごとに、たとえば図示されたバルブの開閉を制御することにより、選択的に吸引力を発揮可能とされている。

このような実施形態によれば、上述したバルブの開閉を制御することにより、たとえば、錘台形要素３Ｅのみに吸引力を発揮させるモード、錘台形要素３Ｅおよび環状要素３Ｃのみに吸引力を発揮させるモード、環状要素３Ａ，３Ｃおよび錘台形要素３Ｅのすべてに吸引力を発揮させるモード、を適宜使い分けることができる。これにより、たとえば、直径が４インチ〜８インチと異なるサイズの半導体ウエハ５に応じて、吸引面積を設定することができる。したがって、複数の異なるサイズの半導体ウエハ５を適切に保持することができる。

低通気性環状要素として構成された環状要素３Ｂ，３Ｄは、いわゆる遮断壁として機能する。これにより、上述した選択的な吸引力の発生において、吸引力を発生させるべきではない領域において吸引力が発揮されてしまうことや、吸引すべき領域における吸引力の低下を防止することができる。なお、効果的な吸引を実現するには、保持対象となる半導体ウエハ５の端縁が低通気性環状要素として構成された環状要素３Ｂ，３Ｄあるいは固定部材２と重なる構成が好ましい。

複数の環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび錘台形要素３Ｅは、固定部材２の締結力を互いに伝え合う構成となっている。このため、複数の環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび錘台形要素３Ｅという別体として形成された複数の要素を、１つの部材である固定部材２をベース１に固定することによって一括してベース１に固定することができる。

図９は、本発明の第３実施形態に基づく吸引保持装置を示している。本実施形態の吸引保持装置Ａ３は、固定部材２および吸気板３の構成が若干異なるほかは、上述した吸引保持装置Ａ１と同様の構成とされている。

本実施形態においては、固定部材２の貫通孔２３に、段差２３ｃが形成されている。段差２３ｃは、貫通孔２３の端縁２３ａから吸気板３の厚さ方向に沿って延びる面と、端縁２３ａとは反対側の端縁から厚さ方向に沿って延びる面とを繋ぐ部位であり、本実施形態においては貫通孔２３の全周にわたって設けられている。このような構成の固定部材２においても、ひさし部２４が形成されている。

吸気板３には、段差３３ｃが形成されている。段差３３ｃは、表面３１の外縁３１ａから厚さ方向に沿って延びる面と、裏面３２の外縁３２ａから厚さ方向に沿って延びる面とを繋ぐ部位であり、本実施形態においては吸気板３の全周にわたって設けられている。このような構成の吸気板３においても、張り出し部３４が形成されている。

ベース１に固定部材２および吸気板３を取り付ける際には、固定部材２の段差２３ｃと吸気板３の段差３３ｃとが互いに係合するような関係となり、好ましくは互いに接することとなる。

このような実施形態によっても、吸気板３をベース１に適切に固定することができる。また、本実施形態から理解されるように、本発明で言う段差を有する構成を、吸引保持装置Ａ２の固定部材２、環状要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび錘台形要素３Ｅのすべてに、あるいは適宜選択されたいずれかに組み合わせて用いてもよい。

図１０および図１１は、本発明の第４実施形態に基づく吸引保持装置を示している。図１０は、本実施形態の吸引保持装置Ａ４の平面図であり、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。なお、図１０のＩＩＩ’−ＩＩＩ’線に沿う断面図における吸引保持装置Ａ４の構成は、図３に示す吸引保持装置Ａ１の構成に概ね準拠する。

本実施形態においては、図１０に示すように、固定部材２に２つのひさし部２４が形成されており、吸気板３に２つの張り出し部３４が形成されている。２つのひさし部２４は、周方向に離間して配置されている。また、２つの張り出し部３４も、周方向に離間して配置されている。２つのひさし部２４と２つの張り出し部３４との周方向位置および周方向寸法はほぼ同一とされている。各ひさし部２４および各張り出し部３４は、周方向においておよそ９０°の範囲を占める大きさとされている。また２つのひさし部２４どうしの間隔および２つの張り出し部３４どうしの間隔は、いずれも周方向において９０°程度の間隔である。

固定部材２のひさし部２４に該当する部位には、上述した傾斜面２５または段差２３ｃが形成されている。また、これに対応して、吸気板３の張り出し部３４に相当する部位には、上述した傾斜面３３ａまたは段差３３ｃが形成されている。

図１１に示すように、固定部材２の貫通孔２３のうち２つのひさし部２４に挟まれた部位には、起立側面２６が形成されている。起立側面２６は、吸気板３の厚さ方向に沿って起立した面であり、部分円筒形状である。また、吸気板３のうち２つの張り出し部３４に挟まれた部位には、起立側面３７が形成されている。起立側面３７は、吸気板３の厚さ方向に沿って起立した面であり、部分円筒形状である。固定部材２の起立側面２６と吸気板３の起立側面３７とは、互いに平行であり、直径がほぼ同じとされている。

このような実施形態によっても、吸気板３をベース１に適切に固定することができる。また、固定部材２および吸気板３は、周方向において一様な形状あるいは構成とはなっておらず、周方向において不連続な部位を有している。この不連続な部位が設けられていることにより、吸気板３がベース１に対して不当に回転してしまうことを防止することができる。

本発明に係る吸引保持装置およびウエハ研磨装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る吸引保持装置およびウエハ研磨装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明で言うベース、固定部材、および吸気板は、円形状あるいは円環形状に限定されず、たとえば略多角形状あるいは略多角形環状に構成されていてもよい。本発明に係る吸引保持装置は、ウエハ研磨装置において半導体ウエハの保持に用いられるのに適しているが、その用途はこれに限定されず、吸引を用いて対象物を保持する用途に用いることができる。

Ａ１〜Ａ３ 吸引保持装置
Ｂ ウエハ研磨装置
１ ベース
１１ 凹部
１２ 底面
１３ 吸引孔
２ 固定部材
２１ 環状部
２１ａ 表面
２２ フランジ部
２２ａ 固定用孔
２３ 貫通孔
２３ａ 端縁
２３ｃ 段差
２４ ひさし部
２５ 傾斜面
２６ 起立側面
２７ カバープレート
２８ ボルト
３ 吸気板
３４ 張り出し部
３１ 表面
３１ａ 外縁
３２ 裏面
３２ａ 外縁
３３ａ 傾斜面
３３ｃ 段差
３Ａ〜３Ｄ 環状要素
３Ｅ 錘台形要素
３１Ａ〜３１Ｅ 表面
３１Ａａ〜３１Ｅａ 外縁
３１Ａｂ〜３１Ｄｂ 内縁
３２Ａ〜３２Ｅ 裏面
３２Ａａ〜３２Ｅａ 外縁
３２Ａｂ〜３２Ｄｂ 内縁
３３Ａａ〜３３Ｅａ 傾斜面
３３Ａｂ〜３３Ｄｂ 傾斜面
３４Ａ〜３４Ｅ 張り出し部
３５Ａ〜３５Ｄ ひさし部
３６ 凹部
３７ 起立側面
４ 研磨手段
５ 半導体ウエハ

Claims (19)

1. 通気性を有する材質からなり、かつ互いに反対側を向く表面および裏面を有する吸気板と、
   貫通孔を有し、この貫通孔内に上記吸気板が配置された固定部材と、
   上記固定部材が取り付けられ、かつ上記吸気板の上記裏面側に位置するベースと、を備えており、
   上記吸気板は、上記裏面の外縁が上記表面の外縁よりも外方に張り出した張り出し部を有し、
   上記固定部材は、上記ベースとは反対側に位置する上記貫通孔の端縁が上記吸気板の厚さ方向視において上記張り出し部における上記裏面の外縁よりも内方に位置するひさし部を有し、
   上記ベースは、上記吸気板の上記裏面に正対する底面を有し、
   上記底面には、吸引孔が形成されており、
   上記吸気板は、その裏面から凹んでおり、かつその厚さ方向視において上記吸引孔を内包するとともに厚さ方向に沿った断面形状が円弧状である凹部を有することを特徴とする、吸引保持装置。
2. 複数の上記吸引孔が円形に配置されており、
   上記凹部が、環状溝とされている、請求項１に記載の吸引保持装置。
3. 複数の上記吸引孔が複数の同心円状の列に配置されており、
   複数の上記吸引孔の個数は、外側の列ほど多い、請求項２に記載の吸引保持装置。
4. 上記吸気板は、少なくともその一部が多孔質セラミックスからなる、請求項１ないし３のいずれかに記載の吸引保持装置。
5. 上記固定部材は、通気性を有さないセラミックスからなる、請求項４に記載の吸引保持装置。
6. 上記固定部材は、上記吸気板の上記表面と面一である表面を有する、請求項１ないし５のいずれかに記載の吸引保持装置。
7. 上記吸気板の上記張り出し部は、上記表面の上記外縁と上記裏面の上記外縁とを繋ぐ傾斜面を有する、請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引保持装置。
8. 上記吸気板の上記張り出し部は、上記表面の上記外縁と上記裏面の上記外縁との間に位置する段差を有する、請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引保持装置。
9. 上記吸気板の上記張り出し部が上記吸気板の全周に設けられ、上記固定部材の上記ひさし部が上記固定部材の全周に設けられている、請求項１ないし８のいずれかに記載の吸引保持装置。
10. 上記吸気板の２つの上記張り出し部が互いに離間して設けられ、上記固定部材の２つの上記ひさし部が互いに離間して設けられている、請求項１ないし８のいずれかに記載の吸引保持装置。
11. 上記吸気板は、上記２つの張り出し部に挟まれ、かつ上記吸気板の厚さ方向に沿って起立した起立側面を有し、上記固定部材は、上記２つのひさし部に挟まれ、かつ上記吸気板の厚さ方向に沿って起立した起立側面を有する、請求項１０に記載の吸引保持装置。
12. 上記吸気板は、各々の中心が一致する複数の環状要素からなり、
    上記各環状要素は、上記裏面の外縁が上記表面の外縁よりも外方に張り出した張り出し部と、上記表面の内縁が上記裏面の内縁よりも内方に位置するひさし部とを有する、請求項１ないし１１のいずれかに記載の吸引保持装置。
13. 上記複数の環状要素は、相対的に通気性が高い高通気性環状要素と相対的に通気性が低い低通気性環状要素とを含み、かつ高通気性環状要素と低通気性環状要素とが交互に配置されている、請求項１０に記載の吸引保持装置。
14. 上記ベースは、金属からなる、請求項１ないし１３のいずれかに記載の吸引保持装置。
15. 上記固定部材は、上記ベースに対してボルトによって固定されている、請求項１４に記載の吸引保持装置。
16. 上記固定部材は、上記貫通孔が形成された環状部と、この環状部から外方に延出するフランジ部とを有する、請求項１５に記載の吸引保持装置。
17. 上記フランジ部には、上記ボルトを挿通させる固定用孔が形成されている、請求項１６に記載の吸引保持装置。
18. 上記環状部は、上記吸気板の厚さ方向において上記ボルトよりも上記吸気板の上記表面側に位置する部位を有する、請求項１７に記載の吸引保持装置。
19. 請求項１ないし１８のいずれかに記載の吸引保持装置と、
    上記吸引保持装置に吸引保持された半導体ウエハを研磨する研磨手段と、
    を備えることを特徴とする、ウエハ研磨装置。

Images