JP7111604B2 - ウエハ研磨装置 - Google Patents

Description

本発明はウエハ研磨装置に関するものであり、特に、ウエハにＣＭＰ加工を施すウエハ研磨装置に関するものである。

半導体製造分野では、シリコンウエハ等の半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面を平坦に研磨するウエハ研磨装置が知られている。

特許文献１記載の研磨装置は、化学的機械的研磨、いわゆるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術を適用した研磨装置である。この研磨装置では、カセットからウエハを取り出されたウエハを搬送する、ロード・アンロード部とウエハを研磨する研磨ヘッドの間をウェイティングユニットが中継している。

ウェイティングユニットは、上下２段構造のウエハ載置台であり、上段が研磨加工前のウエハを研磨ヘッドに受け渡すロード専用ウエハ載置台（インテーブル）であり、下段が研磨加工後のウエハを研磨ヘッドから受け取るアンロード専用ウエハ配置台（アウトテーブル）である。インテーブルが、ウエハを研磨ヘッドに受け渡す所定位置（ロード位置）まで移動すると、リテーナを取り付けた研磨ヘッドが下降して、ウエハをリテーナに吸着保持し、ウエハをリテーナと共にプラテン上に運び、ウエハの研磨が行われる（例えば、特許文献１参照）。

図７は、ウエハ研磨装置のウェイティングユニットにおけるワーク貼り付け位置決め手段１００の要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）はワーク貼り付け位置決め手段１００の平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ－ｂ線に沿い、かつ、一部を分解して示す断面図である。図７に示すように、ワーク貼り付け位置決め手段１００は、研磨ヘッド１０１Ａとテンプレートリテーナ１０１Ｂとを備える。

研磨ヘッド１０１Ａは、ヘッド本体１０２と、ヘッド本体１０２の下面に取り付けられたバックプレート１０３とを備えている。なお、図７の（ａ）では、ワーク貼り付け位置決め手段１００のヘッド本体１０２は省略している。

ヘッド本体１０２は、図示しない駆動装置に接続されており、研磨ヘッド１０１Ａの回転軸Ｏ１回りに回転する。

バックプレート１０３は、金属（ＳＵＳ等）で形成されており、そのバックプレート１０３の一端（上端側）の外周には、バックプレート１０３の周縁から外側に向かって突出しているバックプレート駒１０３ａが、１２０度間隔に離間して３個設けられている。

テンプレートリテーナ１０１Ｂは、研磨ヘッド１０１Ａの他端（下端）側に、バックプレート１０３の外周を囲むようにして配置されており、研磨ヘッド１０１Ａと一体回転可能に連結されている環状をした部材である。テンプレートリテーナ１０１Ｂには、略環状をしたリテーナホルダ１０１Ｄと、テンプレートホルダ１０１Ｃの下面側の開口を塞いで取り付けられている略円板状をしたテンプレート１０１Ｃを備えている。

テンプレート１０１Ｃは、略円板状をしたメンブレンフィルム１０４と、略リング状をした枠材１０５ａと、略円板状をしたバッキングフィルム１０５ｂで構成されている。バッキングフィルム１０５ｂは、ウエハＷを保持可能に、例えばシリコンゴムのような粘着性を有するゴムで形成されている。

リテーナホルダ１０１Ｄには、ヘッド本体１０２と対向する面（上面）に、バックプレート１０３のバックプレート駒１０３ａとそれぞれ対応している凹所１０６が、１２０度間隔に離間して３箇所に設けられている。また、リテーナホルダ１０１Ｄの下面には、テンプレート１０１Ｃの外側に位置して、位置決め凹所１０７が、１２０度間隔に離間して３箇所に設けられている。

リテーナホルダ１０１Ｄの凹所１０６内には、樹脂材で形成された一対のリテーナ駒１０８、１０８が、その一対のリテーナ駒１０８、１０８の間にバックプレート１０３のバックプレート駒１０３ａを挿入係合させる隙間Ｓを設けて配設されている。そして、一対のリテーナ駒１０８、１０８で作られた隙間Ｓに、バックプレート１０３のバックプレート駒１０３ａを挿入係合させることにより、ヘッド本体１０２に対してテンプレートリテーナ１０１Ｂがθ方向に単独で回転をするのを規制し、テンプレートリテーナ１０１Ｂが常にヘッド本体１０２と一体に回転するようにしている。図７（ａ）は、その一対のリテーナ駒１０８、１０８の間の隙間Ｓにバックプレート駒１０３ａが挿入係合された状態を示している。

図８は、研磨ヘッド１０１Ａとインテーブル１０９の要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）は研磨ヘッド１０１Ａにインテーブル１０９上のウエハＷを受け渡す状態を示している側面図、（ｂ）はウエハＷを乗せた状態で示すインテーブル１０９の平面図、（ｃ）はウエハＷを保持した状態で下面側から見たテンプレートリテーナ１０１Ｂの平面図である。図８に示すように、インテーブル１０９には、アライナー（不図示）で位置調整されたウエハＷが乗せられる。また、インテーブル１０９は、同図（ｂ）に示す固定ボルト１１０の固定位置を調整することにより、研磨ヘッド１０１Ａの軸Ｏ１に対して軸中心Ｏ２の位置をＹ方向に調整して、軸中心Ｏ２を研磨ヘッド１０１Ａの軸Ｏ１に合わせることができる。

図８に示すように、インテーブル１０９の上面（研磨ヘッド１０１Ａと対向する面）には、テンプレートリテーナ１０１Ｂの位置決め凹所１０７にそれぞれ対応する３箇所の位置に、先端が丸くなった位置決めピン１１１が設けられている。

図９は、図８（ａ）のＢ部拡大図である。図９を用いてテンプレートリテーナ１０１Ｂの位置決め凹所１０７とインテーブル１０９の位置決めピン１１１の構成を更に説明する。位置決め凹所１０７の内径ａ１は、位置決めピン１１１の外径ａ２よりも僅かに大きく形成されている。したがって、インテーブル１０９の位置決めピン１１１は、リテーナホルダ１０１Ｄ（テンプレートリテーナ１０１Ｂ）内に挿入係合可能になっている。また、リテーナホルダ１０１Ｄにおける位置決め凹所１０７の縁部には、位置決めピン１１１を位置決め凹所１０７内に誘い込むための傾斜した誘い込み面１０７ａが設けられている。

次に、このようなワーク貼り付け位置決め手段１００における動作の一例を説明する。まず、図示しないロボットがロードカセットからウエハＷを取り出し、同じく図示しないアライナに乗せてウエハＷのオリフラの向きを揃えた後、インテーブル１０９上に乗せる。続いて、インテーブル１０９と研磨ヘッド１０１Ａとが近づき、インテーブル１０９上のウエハＷをバッキングフィルム１０５ｂに貼り付けて保持する。また、貼り付け後は、研磨ヘッド１０１Ａが研磨位置に移動し、ウエハＷの研磨加工を開始する。

ここで、インテーブル１０９と研磨ヘッド１０１ＡとウエハＷとの関係を説明すると、ウエハＷは、オリフラの向きがアライナ上で揃えられ、その向きが揃えられた状態でインテーブル１０９上に乗せられる。これにより、ウエハＷは、インテーブル１０９に対して所定の位置で、常に同じ向きに配置される。

これに対して、研磨ヘッド１０１Ａは、バックプレート１０３とテンプレートリテーナ１０１Ｂとの間の連結が、バックプレート１０３の金属製のバックプレート駒１０３ａとテンプレートリテーナ１０１Ｂ側に設けられた樹脂製の一対のリテーナ駒１０８、１０８との係合で連結されている。そして、研磨ヘッド１０１Ａの回転は、バックプレート駒１０３ａと一対のリテーナ駒１０８、１０８を介してテンプレートリテーナ１０１Ｂに伝達される。そのため、長い間使用していくと樹脂製の一対のリテーナ駒１０８、１０８が潰れる。そして、一対のリテーナ駒１０８、１０８の間が徐々に広がり、同時に一対のリテーナ駒１０８とバックプレート駒１０３ａの間の隙間Ｓも広がっていく。このため、テンプレートリテーナ１０１Ｂがヘッド本体１０２（研磨ヘッド１０１）に対して回転方向（θ方向）にずれる。そこで、インテーブル１０９上のウエハＷを研磨ヘッド１０１Ａが受け取るときに、インテーブル１０９とテンプレートリテーナ１０１Ｂとの間の位置調整をし、研磨ヘッド１０１Ａ側でウエハＷをバッキングフィルム１０５ｂに貼り付けて受け取るようにしている。

ここでの位置調整は、図９（ａ）に示すように、インテーブル１０９側の位置決めピン１１１をテンプレートリテーナ１０１Ｂ側の位置決め凹所１０７に挿入することにより行っている。そこで、インテーブル１０９とテンプレートリテーナ１０１Ｂの間に、回転方向θに多少の位置ずれがあっても、インテーブル１０９側の位置決めピン１１１とテンプレートリテーナ１０１Ｂ側の位置決め凹所１０７が係合し合うように、テンプレートリテーナ１０１Ｂの孔縁に、位置決め凹所１０７の外縁から中心に向かって傾斜している誘い込み面１０７ａを設けている。

しかしながら、長い間使用していくうちには、バックプレート駒１０３ａと一対のリテーナ駒１０８、１０８との間が大きく摩耗する。そして、バックプレート１０３とテンプレートリテーナ１０１Ｂの回転方向θへの位置ずれが大きくなると、インテーブル１０９側の位置決めピン１１１とテンプレートリテーナ１０１Ｂ側の位置決め凹所１０７との間の位置ずれも大きくなる。また、位置決めピン１１１と位置決め凹所１０７との間の位置ずれが大きくなると、ウエハＷの受け渡し時に、位置決めピン１１１を位置決め凹所１０７側に無理やり押し込もうとするため、図９（ｂ）に示すように、インテーブル１０９が下方に押し下げられる。また、テンプレートリテーナ１０１Ｂにも無理な負荷がかかり、テンプレートリテーナ１０１Ｂにえぐれや摩耗が生じる。このため、双方に摩耗を与えて動作が不安定になるとともに、所望の精度も得られなくなるという問題点が発生する。また、メンテナンスを行う時に、位置決めピン１１１が位置決め凹所１０７に係合された図９（ａ）に示すような状態で、研磨ヘッド１０１Ａ、若しくはインテーブル１０９を動作させるような操作ミスが発生すると、インテーブル１０９とテンプレートリテーナ１０１Ｂとの間に大きな横方向（回転方向θ）の力が加わり、位置決めピン１１１やテンプレートリテーナ１０１Ｂ等が破壊されて装置に重度の損傷が生じることがある。

特許第３５１０１７７号公報

上述したように、バックプレート１０３とテンプレートリテーナ１０１Ｂとの間が連結されている研磨ヘッド１０１Ａでは、バックプレート１０３のバックプレート駒１０３ａとテンプレートリテーナ１０１Ｂのリテーナ駒１０８との間の摩耗が進むと、研磨ヘッド１０１Ａとインテーブル１０９との間の位置決め調整手段である位置決めピン１１１と位置決め凹所１０７の双方に位置ずれが生じて、無理な挿入を強いる。そして、双方の一部が摩耗し、または破壊をして動作が不安定になり、所望の精度が得られない等の問題点があった。また、インテーブル１０９とテンプレートリテーナ１０１Ｂとの間に大きな横方向（回転方向）の力が加わると、位置決めピン１１１やテンプレートリテーナ１０１Ｂ等が破壊されて、装置に重度の損傷が生じる問題点があった。

そこで、ウエハが乗せられたインテーブルと研磨ヘッド側に設けられているテンプレートリテーナとの間に回転方向の多少のずれがあっても、双方に与える影響を少なくして、インテーブルと研磨ヘッドの破壊や摩耗を無くし、動作の安定化を図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、インテーブルに載置されたウエハを研磨ヘッドのテンプレートリテーナに受け渡して研磨を行うウエハ研磨装置であって、互いに対向している前記インテーブルの上面と前記テンプレートリテーナの下面の何れか一方に設けられた位置決め凸部と、互いに対向している前記インテーブルの上面と前記テンプレートリテーナの下面の他方に、前記位置決め凸部の外径よりも小さな内径で形成され、かつ、孔縁が前記位置決め凸部と略線接触して当接し合う位置決め凹部と、を有して成る位置決め調整手段を備える、ウエハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、インテーブル側とテンプレートリテーナ側との間に位置のずれがあっても、位置決め凸部の凸状部分と位置決め凹部の凹状部分との間で滑動し、自動的に位置調整をする。また、この位置調整時に、インテーブル側とテンプレートリテーナ側との間は、位置決め凸部と位置決め凹部とが互いに略線で接触しているので、インテーブル側とテンプレートリテーナ側との間に大きな摺動抵抗は発生しない。そして、位置決め凸部と位置決め凹部の間、すなわちインテーブル側とテンプレートリテーナ側の間が自動的に滑動し、インテーブルに対するテンプレートリテーナの位置調整が自動的にスムーズに行われるのを可能にする。

また、テンプレートリテーナ側からインテーブル側に、横方向への誤った大きな力が加わったときは、テンプレートリテーナが滑動してインテーブルから上側に離れて逃げる。すなわち、横方向への誤った力を逃がすことにより、重度の破損を免れることが可能となる。これにより、ウエハが乗せられたインテーブルと研磨ヘッド側に設けられているテンプレートリテーナとの間に回転方向の多少のずれがあっても、双方に与える影響を少なくして、インテーブルと研磨ヘッドの破壊や摩耗を無くして動作の安定化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記位置決め凹部は、孔縁の内側に、孔縁から内側に進むに従って徐々に内径が狭まるすり鉢状をしたテーパー面を設け、前記位置決め凹部の前記孔縁と当接する前記位置決め凸部は、当接面が凸状をした湾曲面で形成されている、ウエハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、インテーブル側とテンプレートリテーナ側との間に横方向の力が加わっても、孔縁と湾曲面との間の滑動によりテンプレートリテーナが逃げるので、重度の破損を免れることが可能となる。また、位置決め凹部にテーパー面を設けずに孔縁が略直角になっている状態で位置決め凸部の当接面を当接させた場合では、当接面が滑動して孔縁が摩耗すると、孔縁の摩耗が激しく、テンプレートリテーナの耐久性が短くなる。しかし、位置決め凹部にテーパー面を設けている場合では、孔縁の摩耗が進むと、その後はテーパー面に当接面が当接し、テンプレートリテーナ側の摩耗が少なくなり、直角時における経時変化の摩耗に対して、約倍の耐久性が得られ、寿命の向上が期待できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記位置決め調整手段は、前記研磨ヘッドの回転方向に略等間隔で複数個以上設けられる、ウエハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、位置決め調整手段を、研磨ヘッドの回転方向に略等間隔で複数個配置させることにより、インテーブル側とテンプレートリテーナ側との当接の安定化が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の構成において、前記位置決め凹部内に、前記位置決め凸部との当接面に潤滑剤を供給する潤滑剤溜を設けている、ウエハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、インテーブル側とテンプレートリテーナ側との当接時、位置決め凹部の凹所内に設けている潤滑剤溜から潤滑剤が位置決め凸部と位置決め凹部の当接部分に供給される。この潤滑剤の供給により、位置決め凸部と位置決め凹部の当接部分における潤滑が良くなり、これにより摺動抵抗が低くなって、よりスムーズな調整を可能にする。

発明によれば、インテーブル側とテンプレートリテーナ側との間にずれがあり、このずれを補正するために、位置決め凸部と位置決め凹部との間が滑動しても、位置決め凸部と位置決め凹部とは互いに略線で接触しているので、インテーブル側とテンプレートリテーナ側に大きな摺動抵抗は発生しない。そして、インテーブル側とテンプレートリテーナ側の間が自動的に滑動し、インテーブルに対するテンプレートリテーナの位置調整が自動的に行われる。

また、テンプレートリテーナ側からインテーブル側に対して、横方向への誤った大きな力が加わったときは、テンプレートリテーナが滑動してインテーブルから逃げ、重度の破損を免れる。これにより、インテーブルと研磨ヘッドの破壊や摩耗を無くして動作の安定化を図ることができる。

本発明に係るウエハ研磨装置の全体構成を模式的に示す平面図である。 同上ウエハ研磨装置におけるワーク貼り付け位置決め機構部の要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）はワーク貼り付け位置決め機構部の側面図、（ｂ）はワーク貼り付け位置決め機構部を上側から見た平面図である。 同上ウエハ研磨装置におけるワーク貼り付け位置決め機構部の要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）は研磨ヘッドの上側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のａ－ａ線に沿い、かつ、一部を分解して示す断面図である。 同上ウエハ研磨装置におけるワーク貼り付け位置決め機構部の研磨ヘッドとインテーブルの構成を模式的に示す図であり、（ａ）は研磨ヘッドにインテーブル上のウエハＷを受け渡す状態を示している側面図、（ｂ）はウエハを乗せた状態で示すインテーブルの平面図、（ｃ）はウエハを保持した状態で下面側から見たテンプレートリテーナの平面図である。 図４（ａ）のＡ部拡大図である。 同上ウエハ研磨装置の一変形例を説明する図である。 従来の研磨ヘッドの要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）はその研磨ヘッドの平面図、（ｂ）は（ａの）ｂ－ｂ線に沿い、かつ一部を分解して示す断面図である。 従来のウエハ研磨装置のワーク貼り付け位置決め手段における研磨ヘッドとインテーブルの要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）は研磨ヘッドにインテーブル上のウエハを受け渡す状態を示している側面図、（ｂ）はウエハを乗せた状態で示すインテーブルの平面図、（ｃ）はウエハを保持した状態で下面側から見たテンプレートリテーナの平面図である。 図８（ａ）のＢ部拡大図である。

本発明は、ウエハが乗せられたインテーブルと研磨ヘッド側に設けられているテンプレートリテーナとの間に回転方向の多少のずれがあっても、双方に与える影響を少なくして、インテーブルと研磨ヘッドの破壊や摩耗を無くし、動作の安定化を図るという目的を達成するために、インテーブルに載置されたウエハを研磨ヘッドのテンプレートリテーナに受け渡して研磨を行うウエハ研磨装置であって、互いに対向している前記インテーブルの上面と前記テンプレートリテーナの下面の何れか一方に設けられた位置決め凸部と、互いに対向している前記インテーブルの上面と前記テンプレートリテーナの下面の他方に、前記位置決め凸部の外径よりも小さな内径で形成され、かつ、孔縁が前記位置決め凸部と略線接触して当接し合う位置決め凹部と、を有して成る位置決め調整手段を備える、構成としたことにより実現した。

以下、本発明の実施形態に係る一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

また、以下の説明において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明のウエハ研磨装置の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。さらに、実施例の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。

図１は本発明に係るウエハ研磨装置１０の全体構成を模式的に示すものである。図１において、ウエハ研磨装置１０は、ＣＭＰ装置であり、ウエハＷの表面を平坦に研磨する。ウエハ研磨装置１０は、ロードカセット１１と、搬送ロボット１２と、アライナ１３と、ワーク貼り付け位置決め機構部（ウェイティングユニット）１４と、研磨定盤１５と、アンロードカセット１６と、を備えている。また、ワーク貼り付け位置決め機構部１４には、インテーブル１７と、研磨ヘッド１８と、アウトテーブル１９と、を備えている。

ロードカセット１１は、研磨前のウエハＷを一時格納する場合に使用される。

搬送ロボット１２は、ウエハＷを搬送するロード用であり、ロードカセット１１内から研磨加工前のウエハＷを受け取り、アライナ１３、ワーク貼り付け位置決め機構部１４内のインテーブル１７、研磨ヘッド１８、研磨定盤１５、アウトテーブル１９の順に搬送し、研磨加工処理後のウエハＷを一時格納しておく、アンロードカセット１６まで搬送する。

アライナ１３は、ロードカセット１１から取り出され、ワーク貼り付け位置決め機構部１４に搬送される前のウエハＷの向きを調整する。

研磨定盤１５は、円板状に形成されており、上面には図示しない研磨パッドが交換可能に被着されている。研磨定盤１５は、回転駆動機構の駆動により軸心を中心として研磨パッドと一体に回転する。その研磨定盤１５は、研磨ヘッド１８と共に押し付けられるウエハＷの表面を、研磨パッドにより平坦に研磨する。

図２は、ワーク貼り付け位置決め機構部１４の構成を模式的に示す図であり、（ａ）はワーク貼り付け位置決め機構部１４の側面図、（ｂ）はワーク貼り付け位置決め機構部１４を上側から見た平面図である。図２において、ワーク貼り付け位置決め機構部１４は、上下２段構造のウエハ載置台である。ワーク貼り付け位置決め機構部１４の上段側におけるウエハ載置台は、研磨加工前のウエハＷを研磨ヘッド１８に受け渡すロード専用ウエハ載置台としてのインテーブル１７であり、下段側におけるウエハ載置台は、研磨加工後のウエハＷを研磨ヘッド１８から受け取るアンロード専用ウエハ配置台としてのアウトテーブル１９である。

ワーク貼り付け位置決め機構部１４における、インテーブル１７及びアウトテーブル１９は、それぞれ連結部材２０ａ、２０ｂを介してロッドレスシリンダ２１ａ、２１ｂに接続されている。そのワーク貼り付け位置決め機構部１４では、ロッドレスシリンダ２１ａ、２１ｂが駆動すると、インテーブル１７及びアウトテーブル１９は、図２（ｂ）の矢印Ｙ方向に移動することができる。

研磨ヘッド１８は、インテーブル１７及びアウトテーブル１９の上方にスライド可能であり、また垂直方向Ｚにも上下動可能に構成されている。研磨ヘッド１８は、インテーブル１７からウエハＷを受け取り、研磨定盤１５の上に移動し、研磨加工する際に下降して研磨定盤１５の上面に貼付されている図示しない研磨パッドにウエハＷを押圧して研磨を行う。なお、研磨加工の際、研磨パッド上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるＣＰＭスラリーが供給される。

図３は、ウエハ研磨装置１０のワーク貼り付け位置決め機構部１４における要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）はワーク貼り付け位置決め機構部１４の平面図、（ｂ）は（ａ）のａ－ａ線に沿い、かつ、一部を分解して示す断面図である。図３に示すように、ワーク貼り付け位置決め機構部１４は、研磨ヘッド１８とテンプレートリテーナ２４とを備える。

研磨ヘッド１８は、ヘッド本体２２と、ヘッド本体２２の下面に取り付けられたバックプレート２３とを備えている。なお、図３の（ａ）ではワーク貼り付け位置決め機構部１４のヘッド本体２２は省略している。

ヘッド本体２２は、図示しない駆動装置に接続されており、研磨ヘッド１８の回転軸Ｏ１回りに回転する。

バックプレート２３は、金属（ＳＵＳ等）で形成されており、そのバックプレート２３の一端（上端側）の外周には、バックプレート２３の周縁から外側に向かって突出しているバックプレート駒２３ａが、１２０度間隔に離間して３個設けられている。

テンプレートリテーナ２４は、研磨ヘッド１８の他端（下端）側に、バックプレート２３の外周を囲むようにして配置されており、研磨ヘッド１８と一体回転可能に連結されている環状をした部材である。テンプレートリテーナ２４には、略環状をしたリテーナホルダ２４ａと、リテーナホルダ２４ａの下面開口を塞いで取り付けられている略円板状をしたテンプレート２４ｂを備えている。

テンプレート２４ｂは、略円板状をしたメンブレンフィルム２４ｂ１と、略リング状をした枠材２４ｂ２と、略円板状をしたバッキングフィルム２５で構成されている。バッキングフィルム２５は、ウエハＷを保持可能に、例えばシリコンゴムのような粘着性を有するゴムで形成されている。

リテーナホルダ２４ａには、ヘッド本体２２と対向する面（上面）に、バックプレート２３のバックプレート駒２３ａにそれぞれ対応している凹所２６が、１２０度間隔に離間して３箇所に設けられている。また、リテーナホルダ２４ａの下面には、テンプレート２４ｂの外側に位置して、位置決め凹部としての位置決め凹所２７が、１２０度間隔に離間して３箇所に設けられている。

リテーナホルダ２４ａの凹所２６内には、樹脂材で形成された一対のリテーナ駒２８、２８が、その一対のリテーナ駒２８、２８との間にバックプレート２３のバックプレート駒２３ａを挿入係合させる隙間Ｓを設けて配設されている。そして、一対のリテーナ駒２８、２８で作られた隙間Ｓにバックプレート２３のバックプレート駒２３ａを挿入係合させることにより、ヘッド本体２２に対してテンプレートリテーナ２４がθ方向に単独で回転するのを規制し、テンプレートリテーナ２４が常にヘッド本体２２と一体に回転するようにしている。図３（ａ）は、その一対のリテーナ駒２８、２８の間の隙間Ｓにバックプレート駒２３ａが挿入係合された状態を示している。

図４は、研磨ヘッド１８とインテーブル１７の要部構成を模式的に示す図であり、（ａ）は研磨ヘッド１８にインテーブル１７上のウエハＷを受け渡す状態を示している側面図、（ｂ）はウエハＷを乗せた状態で示すインテーブル１７の平面図、（ｃ）はウエハＷを保持した状態で下面側から見たテンプレートリテーナ２４の平面図である。図４に示すように、インテーブル１７には、アライナ１３（図１参照）で位置調整されたウエハＷが乗せられる。また、インテーブル１７は、同図（ｂ）に示す固定ボルト２９の固定位置を調整することにより、研磨ヘッド１８の軸Ｏ１に対して軸中心Ｏ２の位置をＹ方向に調整して、軸中心Ｏ２を研磨ヘッド１８の軸Ｏ１に合わせることができる。

図４に示すように、インテーブル１７の上面（研磨ヘッド１８と対向する面）には、テンプレートリテーナ２４の位置決め凹所２７にそれぞれ対応する３箇所の位置に、位置決め凸部としての位置決めピン３０が設けられている。

図５は、図４（ａ）のＡ部拡大図である。図５を用いてテンプレートリテーナ２４の位置決め凹所２７とインテーブル１７の位置決めピン３０の構成を更に説明する。まず、テンプレートリテーナ２４側の位置決め凹部としての位置決め凹所２７と、インテーブル１７側の位置決め凸部としての位置決めピン３０は、互いに位置決め調整手段３１を構成している。

本実施例での位置決め凹所２７は、テンプレートリテーナ２４の下面から上面（ヘッド本体２２と対向している面）に向かって穿設された孔である。位置決め凹所２７は、孔縁２７ａの内側に、孔縁２７ａから内側（上面）に進むに従って徐々に内径が狭まるすり鉢状をしたテーパー面２７ｂが設けている。したがって、位置決め凹所２７の最大径は孔縁２７ａであり、孔縁２７ａの最大内径はａ１である。

一方、インテーブル１７側に設けられた位置決めピン３０は水平断面が円形をしている。位置決めピン３０の先端部（位置決め凹所２７と対向する先端部）、すなわち位置決め凹所２７と当接する位置決めピン３０の当接面３０ａは凸状をした湾曲面で形成されている。また、位置決めピン３０の外径ａ２は、位置決め凹所２７の内径ａ１よりも大きく形成されている。したがって、位置決めピン３０は、研磨ヘッド１８と当接した際、位置決め凹所２７内には挿入係合されずに、位置決め凹所２７の孔縁２７ａの角に当接面３０ａが略線状の状態で、かつ、滑動可能に接触する。

次に、前述の如く構成されたウエハ研磨装置１０の作用について説明する。まず、搬送ロボット１２がロードカセット１１から研磨前のウエハＷを一枚ずつ取り出し、アライナ１３に乗せてウエハＷのオリフラの向きを揃えた後、インテーブル１０９上に乗せる。

続いて、インテーブル１７と研磨ヘッド１８とが近づき、位置決め調整手段３１である位置決め凹所２７の孔縁２７ａと位置決めピン３０の当接面３０ａとを押圧させて、インテーブル１７と研磨ヘッド１８との間の回転方向（θ方向）のずれを補正する。このずれは、従来の構造でも説明したのと同じ、ヘッド本体２２と一体に回転するバックプレート２３のバックプレート駒２３ａとテンプレートリテーナ２４側の一対のリテーナ駒２８、２８との経時消耗により回転方向の位相のずれである。

３個の位置決め調整手段３１における位置決め凹所２７と位置決めピン３０とをそれぞれ互いに押し付けると、位置決めピン３０の当接面３０ａと位置決め凹所２７の孔縁２７ａとの間にずれがあると、凸状に湾曲した位置決めピン３０の当接面３０ａと位置決め凹所２７の孔縁２７ａとの間に滑りが発生し、インテーブル１７に対しテンプレートリテーナ２４が滑動して逃げ、テンプレートリテーナ２４とインテーブル１７との間のずれを吸収する。

このずれの吸収により、テンプレートリテーナ２４とインテーブル１７は、互いに当接する前に、ウエハＷが乗せられたインテーブル１７とテンプレートリテーナ２４の間に回転方向の多少のずれがあっても、そのずれを互いに吸収して双方に与える影響が少なくし、インテーブル１７と研磨ヘッド１８の重度の破損や摩耗を防止する。そして、テンプレートリテーナ２４とインテーブル１７との位置を調整した状態で、インテーブル１７上のウエハＷをバッキングフィルム２５に貼り付けて受け取る。

また、ウエハＷのバッキングフィルム２５への貼り付け後は、研磨ヘッド１８が研磨定盤１５上の研磨位置に移動し、その後、下降してウエハＷを研磨定盤１５の図示しない研磨パッドに押し付け、ウエハＷの表面を平坦に研磨加工する。

研磨後は、アウトテーブル１９上に移動し、加工後のウエハＷをアウトテーブル１９上に受け渡す。アウトテーブル１９は加工後のウエハＷと共に所定の位置まで搬送され、その後、搬送ロボット１２によりアンロードカセット１６に移動される。以後、このような動作を繰り返す。これにより、本実施例のウエハ研磨装置１０は、多数枚のウエハＷを連続して研磨加工することができる。

したがって、本実施例のように構成されたウエハ研磨装置１０では、インテーブル１７と対向しているテンプレートリテーナ２４の下面に、位置決め凹部としての位置決め凹所２７を設けるとともに、テンプレートリテーナ２４の下面と対向しているインテーブル１７の上面に、位置決め凹所２７の内径よりも大きな外径を有し、かつ、先端部が凸状をした湾曲面で形成され、位置決め凹所２７の孔縁２７ａと略線接触して滑動自在に当接する位置決め凸部である位置決めピン３０を設けている位置決め調整手段３１を、回転方向に略等間隔で複数個（本実施例では３個）設けているので、仮にインテーブル１７とテンプレートリテーナ２４との間に回転方向（θ方向）にずれが生じていたとしても、インテーブル１７の湾曲面をしている当接面３０ａと、この当接面３０ａと略線接触する位置決め凹所２７の孔縁２７ａとの間による滑動でインテーブル１７に対するテンプレートリテーナ２４の位置調整が自動的に行われる。特に、孔縁２７ａと当接面３０ａとは線接触しているので、孔縁２７ａと当接面３０ａとの間に大きな摺動抵抗が発生することなくスムーズに滑動し、インテーブル１７に対するテンプレートリテーナ２４の位置調整が自動的に行われる。

また、テンプレートリテーナ２４側とインテーブル１７側との間、横方向への誤った大きな力が加わったときは、テンプレートリテーナ２４が滑動してインテーブル１７から逃げるので、双方における重度の破損を免れることができる。これにより、ウエハＷが乗せられたインテーブル１７と研磨ヘッド１８側のテンプレートリテーナ２４との間に回転方向の多少のずれがあっても、双方に与える影響を少なくして、インテーブル１７と研磨ヘッド１８の破壊や摩耗を無くして動作の安定化を図ることができる。

また、位置決め凹所２７の孔縁２７ａの内側に、孔縁２７ａから上面に進むに従って徐々に内径が狭まるすり鉢状をしたテーパー面２７ｂを設けているので、テーパー面２７ｂを設けていない場合、例えば位置決め凹所２７の孔縁２７ａが直角に形成されている場合に比べて、経時変化による位置決めピン３０及び位置決め凹所２７の孔縁との摩耗量を減らすことができ、耐久性を向上させることができる。

なお、上記実施例の構成において、例えば図６に示すように、位置決め凹所２７の内部に、例えば潤滑剤として水を含ませたスポンジ３２を潤滑剤溜として配設させておく構成にすると、インテーブル１７の当接面３０ａとテンプレートリテーナ２４側の孔縁２７ａとの当接時、位置決めピン３０の先端がスポンジ３２を押すことで、位置決め凹部の位置決め凹所２７内に設けている潤滑溜（スポンジ３２）から潤滑剤（本例では水）がインテーブル１７の当接面３０ａとテンプレートリテーナ２４側の孔縁２７ａの当接部分に供給されて、当接部分における潤滑がなされ、摺動抵抗を小さくして、よりスムーズな調整を可能にすることができる。

また、上記実施例の構成では、位置決め凹部としての位置決め凹所２７をテンプレートリテーナ２４側に設け、位置決め凸部としての位置決めピン３０をインテーブル１７側に設けた構成を開示したが、位置決め凹部としての位置決め凹所２７をインテーブル１７側に設けるとともに、位置決め凸部としての位置決めピン３０をテンプレートリテーナ２４側に設けた構成としてもよい。

また、位置決めピン３０の当接面３０ａは球面だけでなく、先端に向かって傾斜する傾斜面などであってもよい。

また、位置決め凹所２７と位置決めピン３０とでなる位置決め調整手段３１は、１２０度等配置で３個設けた構造を開示した３個以上であればよい。３個以上等間隔で配置させると、インテーブル１７側とテンプレートリテーナ２４側との当接が安定する。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１０ ：ウエハ研磨装置
１１ ：ロードカセット
１２ ：搬送ロボット
１３ ：アライナ
１４ ：ワーク貼り付け位置決め機構部（ウェイティングユニット）
１５ ：研磨定盤
１６ ：アンロードカセット
１７ ：インテーブル
１８ ：研磨ヘッド
１９ ：アウトテーブル
２０ａ ：連結部材
２０ｂ ：連結部材
２１ａ ：ロッドレスシリンダ
２１ｂ ：ロッドレスシリンダ
２２ ：ヘッド本体
２３ ：バックプレート
２３ａ ：バックプレート駒
２４ ：テンプレートリテーナ
２４ａ ：リテーナホルダ
２４ｂ ：テンプレート
２４ｂ１ ：メンブレンフィルム
２４ｂ２ ：枠材
２５ ：バッキングフィルム
２６ ：凹所
２７ ：位置決め凹所
２７ａ ：孔縁
２７ｂ ：テーパー面
２８ ：リテーナ駒
２９ ：固定ボルト
３０ ：位置決めピン
３０ａ ：当接面
３１ ：位置決め調整手段
３２ ：スポンジ
Ｏ１ ：軸
Ｏ２ ：軸中心
Ｓ ：隙間
Ｗ ：ウエハ
Ｙ ：矢印
Ｚ ：垂直方向
ａ１ ：内径
ａ２ ：外径
θ ：回転方向

Claims (4)

1. インテーブルに載置されたウエハを研磨ヘッドのテンプレートリテーナに受け渡して研磨を行うウエハ研磨装置であって、
   互いに対向している前記インテーブルの上面と前記テンプレートリテーナの下面の何れか一方に設けられた位置決め凸部と、
   互いに対向している前記インテーブルの上面と前記テンプレートリテーナの下面の他方に、前記位置決め凸部の外径よりも小さな内径で形成され、かつ、孔縁が前記位置決め凸部と略線接触して当接し合う位置決め凹部と、
   を有して成る位置決め調整手段を備える、
   ことを特徴とするウエハ研磨装置。
2. 前記位置決め凹部は、孔縁の内側に、孔縁から内側に進むに従って徐々に内径が狭まるすり鉢状をしたテーパー面を設け、
   前記位置決め凹部の前記孔縁と当接する前記位置決め凸部は、当接面が凸状をした湾曲面で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハ研磨装置。
3. 前記位置決め調整手段は、前記研磨ヘッドの回転方向に略等間隔で複数個以上設けられる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ研磨装置。
4. 前記位置決め凹部内に、前記位置決め凸部との当接面に潤滑剤を供給する潤滑剤溜を設けている、
   ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のウエハ研磨装置。

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