JPH07241764A - 研磨装置と研磨方法 - Google Patents

研磨装置と研磨方法

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JPH07241764A
JPH07241764A JP3488494A JP3488494A JPH07241764A JP H07241764 A JPH07241764 A JP H07241764A JP 3488494 A JP3488494 A JP 3488494A JP 3488494 A JP3488494 A JP 3488494A JP H07241764 A JPH07241764 A JP H07241764A
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JP
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wafer
polishing
polished
plate
polishing apparatus
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JP3488494A
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Tomoaki Muramatsu
智明 村松
Taku Yoshida
卓 吉田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/068—Table-like supports for panels, sheets or the like

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハ背面から圧力を均一に印加して研磨
し、ウエハの平面度を向上させることができる研磨技術
を提供する。 【構成】 底面に開口を有し、該開口面に垂直な軸を中
心として回転可能な圧力容器と、前記圧力容器の開口面
に弾性的に、かつ該開口面を密封するように取り付けら
れ、ウエハを保持するためのウエハ保持面を有するウエ
ハ保持手段と、前記ウエハ保持手段の下方に配置され、
前記ウエハ保持面にほぼ平行な研磨面を有する下定盤と
を含む。前記ウエハ保持手段に、前記ウエハ保持面に保
持されたウエハの所望の領域に選択的に他の領域よりも
比較的大きな圧力を印加するための平面度調整手段を設
けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ研磨装置及び研
磨方法に関する。近年、超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）
製造において、集積度が向上するに従い半導体ウエハの
平面度が高精度に要求されるようになってきている。現
状の研磨後のウエハ表面の凹凸は、例えば６インチウエ
ハでは２μｍ程度である。また、１回で露光される範囲
である１５ｍｍ四方内の表面の凹凸は０．３５μｍ程度
である。
【０００２】一方、ＵＬＳＩ用の絶縁表面上のＳｉ薄膜
（ＳＯＩ膜）の研磨には、０．１μｍの厚さのＳｉ膜を
研磨加工することが望まれる。厚さの変動を１０％以内
に抑えようとすると±０．０１μｍの厚さ精度の研磨が
必要となる。このような状況の下、ＵＬＳＩ製造におけ
るウエハの平面加工では、表面の凹凸を０．１μｍ程度
以下に抑えることが望まれている。
【０００３】
【従来の技術】図７は、従来例による研磨装置の概略を
示す。ウエハ１０１が上定盤１０２の下面に貼り付けら
れている。上定盤１０２は結合角度可変に回転軸１０７
に取り付けられており、回転軸１０７と共に中心軸の回
りに回転する。上定盤１０２の下方には下定盤１０３が
配置されている。下定盤１０３の上面には研磨布１０４
が貼り付けられている。下定盤１０３は、上定盤の回転
中心軸と平行で、かつウエハ１０１の外側に位置する回
転中心軸の回りに回転する。
【０００４】下定盤１０３の上方にノズル１０５が配置
されており、研磨布１０４上にポリシング液１０６を供
給する。研磨時には、上定盤１０２と下定盤１０３を回
転させ、ノズル１０５からポリシング液１０６を供給し
つつ、上定盤を下方に移動して、ウエハ１０１を研磨布
１０４に一定の圧力で押しつける。上定盤の面は下定盤
の面に倣う。なお、通常上定盤１０２は回転しながら図
の左右に揺動する。
【０００５】図８は、他の従来例による研磨装置の上定
盤の断面図を示す。上定盤１１１のウエハ保持面に発泡
ウレタン等からなるキャリアインサート１１３が取り付
けられている。また、上定盤１１１のウエハ保持面に
は、微小な穴１１４が設けられており、微小な穴１１４
から水圧１〜２ｋｇ／ｃｍ2 程度の水がキャリアインサ
ート１１３に供給される。ウエハ１１０は、水の表面張
力によりキャリアインサート１１３に密着して保持され
る。
【０００６】ウエハ保持面には、密着したウエハ１１０
が横方向に移動しないように、ガイド１１２が設けられ
ている。研磨時には、微小な穴１１４から供給された気
体等によりウエハ１１０裏面に直接または水を介して力
が働く。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図７に示す研磨装置に
おいては、上定盤１０２及び下定盤１０３の平面度がウ
エハ１０１の平面度に影響する。上定盤及び下定盤の平
面度を１〜２μｍ以下にしても、６インチウエハの平面
度を２μｍ以下にすることは困難である。
【０００８】また、上定盤のウエハ保持面または下定盤
の研磨面が回転軸に対して僅かでも傾いていると、ウエ
ハが研磨面に対して片当たりになる。このため、ウエハ
表面が均一に研磨されなくなる。
【０００９】図８に示す研磨装置では、ウエハ表面の凹
凸部分を気体あるいは加圧水で局部的に圧力を印加する
ので、図７の場合よりもより平坦度が向上する。しか
し、気体や水がウエハ周囲から漏れるたり、また、ウエ
ハ全面で圧力を一定にすることが難しく、孔が設けられ
ている部分の圧力が他の領域よりも大きくなりやすい。
【００１０】本発明の目的は、ウエハ背面から圧力を均
一に印加して研磨し、ウエハの平坦度を向上させること
ができる研磨技術を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨装置は、底
面に開口を有し、該開口面に垂直な軸を中心として回転
可能な圧力容器と、前記圧力容器の開口面に弾性的に、
かつ該開口面を密封するように取り付けられ、下面にウ
エハを保持するためのウエハ保持面を有するウエハ保持
手段と、前記ウエハ保持手段の下方に配置され、前記ウ
エハ保持面にほぼ平行な研磨面を有する下定盤とを含
む。
【００１２】前記ウエハ保持手段に、前記ウエハ保持面
に保持されたウエハの所望の領域に選択的に他の領域よ
りも比較的大きな圧力を印加するための平面度調整手段
を設けてもよい。
【００１３】前記平面度調整手段は、下方に開口を有す
る凹部と、前記凹部の開口面に弾性的に、かつ該開口面
を密封するように取り付けられた上側定盤を含んで構成
してもよい。または、下面にウエハを保持するためのウ
エハ保持面を有する弾性材料からなる緩衝板と、前記緩
衝板の特定の領域に選択的に圧力を印加するための選択
的加圧手段とを含んで構成してもよい。
【００１４】
【作用】ウエハを保持するウエハ保持手段が、圧力容器
の開口面に弾性的に取り付けられているため、ウエハ
は、圧力容器に対して柔軟に変位することができる。従
って、圧力容器に取り付けた回転軸を中心にウエハを回
転する場合に、回転軸が研磨面に対して僅かに傾いてい
ても、ウエハを研磨面に平行に押し当てることができ
る。
【００１５】また、ウエハ保持手段で圧力容器の開口面
を密封することにより、圧力容器内部の圧力を調整して
所望の圧力でウエハを研磨面に押し当てることができ
る。また、ウエハの特定の領域に選択的に圧力を印加し
て研磨することにより、ウエハのうねりに応じて研磨す
ることができる。
【００１６】
【実施例】図１は実施例による上定盤部材５０の断面図
を示す。基板ホルダ固定板５２の下面に基板ホルダ５３
が取り付けられている。基板ホルダ５３の下面には、緩
衝板５５が密着され、ガイド５４によってその周囲が押
さえられて固定されている。緩衝板５５は、例えば厚さ
数ｍｍの硬質ゴム又はテフロン等である。ウエハ５１が
緩衝板５５の下面に水の表面張力によって貼り付けられ
ている。ウエハ５１の周囲は、ガイド５４によって受け
止められ、横方向に移動しないように位置決めされてい
る。
【００１７】基板ホルダ固定板５２及び基板ホルダ５３
を貫通する複数の穴が設けられており、この穴にピン７
０が挿入されている。ピン７０の下端は、緩衝板５５に
ほぼ接触している。
【００１８】基板ホルダ固定板５２の上には、ピン位置
調整板５６が配置されている。ピン位置調整板５６のピ
ン７０に対応する位置には、内面にネジ山が切られた穴
が形成されている。この穴にピン７０が挿入され、ピン
７０の外面に形成されたネジ山とこの穴の内面のネジ山
が嵌合している。
【００１９】図２（Ａ）は、ピン７０の詳細な断面図を
示す。ピン７０は、中心軸部材７１、筒状ネジ７２、回
り止め７３、コイルバネ７４から構成されている。中心
軸部材７１は、基板ホルダ固定板５２、基板ホルダ５３
及びピン位置調整板５６に設けられた穴に挿入されてい
る。筒状ネジ７２の内面及び外面にネジ山が形成されて
おり、外面のネジ山はピン位置調整板５６に設けられた
穴の内面のネジ山に嵌合し、内面のネジ山は中心軸部材
７１の側面上部に構成されたネジ山と嵌合している。
【００２０】中心軸部材７１は、回り止め７３により回
転しないように固定されている。筒状ネジ７２の内面と
外面のネジ山のピッチは僅かに異なるように形成されて
いる。このため、筒状ネジ７２を回すと、このピッチの
差に対応して中心軸部材７１が上下方向に移動する。こ
のように中心軸部材７１を微小に上下に移動することが
できる。
【００２１】また、基板ホルダ固定板５２に設けられた
穴と中心軸部材７１との間の間隙部には、コイルバネ７
４が挿入されており、中心軸部材７１を常時上方に付勢
している。これにより、中心軸部材７１移動時のバック
ラッシュを防止することができる。
【００２２】図１に戻って、上定盤部材について説明す
る。基板ホルダ固定板５２の周囲は金属製の板バネ６７
とゴムシート６８からなる積層部材６９により基板ホル
ダ５３側が外側になるように圧力容器６０の開口面に取
り付けられている。積層部材６９の基板ホルダ固定板５
２側は固定リング５９により基板ホルダ固定板５２の周
囲に固定され、圧力容器６０側は固定リング６１により
圧力容器６０の開口部端面に固定されている。また、基
板ホルダ固定板５２上にはピン位置調整板５６、及びピ
ン７０を覆うように、被覆部材５８が取り付けられてい
る。被覆部材５８と基板ホルダ固定板５２の接合面は、
Ｏリング６２により気密シールされている。
【００２３】このように、圧力容器６０と被覆部材５８
に挟まれた空間は、気密な加圧空間６４を形成してい
る。圧力容器６０の上面ほぼ中央には、加圧空間６４内
に流体を導入し、加圧するためのチューブ６３が取り付
けられている。また、チューブ６３を内包するように、
圧力容器６０の上面に中空の回転軸５７が基板ホルダ５
３の中心軸に沿って取り付けられている。
【００２４】回転軸５７の所定の高さのところに、外側
面から突出したストッパ６５が設けられている。上定盤
部材５０及び回転軸５７は、上下に移動可能である。ス
トッパ６５がブロック６６に接触することにより、上定
盤部材５０がそれ以上下方に移動しないように支持され
る。
【００２５】図２（Ｂ）は、上定盤部材の底面図を示
す。ピン７０は緩衝板５５のほぼ全面に均一に分布して
格子状に配置されている。例えば、縦及び横のピッチは
約１０ｍｍである。
【００２６】図３は、研磨装置の概略図を示す。図１に
示す上定盤部材５０に取り付けられた回転軸５７の上端
が、上部保持部材８３により回転可能に保持されてい
る。上部保持部材８３は、シリンダ８４内に挿入された
ピストン７５に接続されている。ピストン７５が上下に
駆動されることにより、上定盤部材５０が上下に移動す
る。
【００２７】回転軸５７には、回転軸と同軸状にギア７
６が取り付けられている。ギア７６は、モータ７８に取
り付けられたギア７７と係合しており、モータ７８から
回転軸５７に回転力が伝達される。
【００２８】上定盤部材５０の下方には、下定盤８０が
配置されている。下定盤８０の表面には、研磨布８２が
貼り付けられている。下定盤８０は上定盤５０の回転中
心とずれた位置にある回転軸８１の回りに回転可能であ
る。
【００２９】次に、図１〜図３に示す研磨装置を使用し
てウエハを研磨する手順について説明する。６インチＳ
ｉウエハ表面に形成された厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜を厚
さ５００ｎｍまで研磨するものとする。
【００３０】図１に示すピン７０の下端を全て基板ホル
ダ５３の下面と一致させる。ウエハ５１を被研磨面とな
る酸化膜面を下にして緩衝板５５に水の表面張力を利用
して張りつける。このとき、基板ホルダ固定板５２は自
重により圧力容器６０の開口面より数ｍｍ程度下がって
いる。加圧空間６４にチューブ６３から空気を供給し、
内部のゲージ圧力を、例えば０．０５〜０．１０ｋｇ／
ｃｍ2 とする。
【００３１】図３に示す下定盤８０を回転させ、ノズル
７９から研磨布８２上にポリシング液を供給する。上定
盤５０を回転させつつ下方に移動し、ウエハ５１の被研
磨面を研磨布８２に接触させ、所定時間研磨を行なう。
【００３２】ウエハ５１が固定されている基板ホルダ固
定板５２は、板バネを含む積層板６９により圧力容器６
０に取り付けられているため、被研磨面の向きはある程
度柔軟に変わる。このため、上定盤部材５０の回転中心
軸が研磨布８２に垂直な方向から僅かにずれている場合
でも、ウエハ５１の被研磨面を研磨布８２にほぼ平行に
接触させることができる。このため、図７に示す従来の
研磨装置で研磨した場合は、研磨後のＳｉＯ2 膜の厚さ
のバラツキが±１００ｎｍあったのに対し、本実施例の
場合には、±５０ｎｍに改善された。
【００３３】上記工程により研磨したＳｉＯ2 膜には、
まだ細かな膜厚のバラツキが残っている。次に、ＳｉＯ
2 膜の膜厚が厚い部分に対応するピン７０（図１に示
す）を下方に移動させる。これによりピン７０の先端部
が緩衝板５５の上面を下方に押しつけることになる。ピ
ン７０により緩衝板５５に与えられた圧力は、緩衝板５
５を下方に伝達されるに従ってより広い範囲に拡がる。
この状態で再び研磨すると、ＳｉＯ2 膜が厚い部分に大
きな圧力が印加され、研磨速度が速まる。このため、Ｓ
ｉＯ2 膜の厚い部分がより研磨され、膜厚が均一にな
る。上記の工程で研磨した後のＳｉＯ2 膜の厚さのバラ
ツキは±２５ｎｍ以内であった。
【００３４】本実施例によれば、ウエハの被研磨面に多
少うねりがあっても、そのうねりに応じてピン７０の上
下位置を調整することができる。ウエハの被研磨面の各
部の圧力を調整することにより、ＳｉＯ2 膜の厚さが一
定になるように研磨することができる。
【００３５】緩衝板５５を設けず、ピン７０で直接ウエ
ハに圧力を印加すると、ピン７０直下の狭い領域にのみ
圧力が集中して印加される。緩衝板５５を介してピン７
０の圧力をウエハに伝えることにより、圧力が分散さ
れ、ピン７０直下の領域の周辺部にも圧力が印加され
る。
【００３６】緩衝板５５が硬いものであれば、ピン７０
によって印加された圧力はより広い領域に分散され、柔
らかいものであれば、狭い領域に集中する。従って、要
求される平面度の精度に応じて緩衝板５５の硬さ、ピン
７０の配列のピッチ等を適切に選択することが好まし
い。
【００３７】上記実施例では、通常、上定盤部材５０及
び回転軸５７等の重量及びピストン７５の下降圧が研磨
時の圧力として印加される。上定盤部材５０を徐々に下
げ、ウエハ５１の被研磨面が研磨布８２の表面に接触し
た時点で図１に示すストッパ６５がブロック６６に接触
し、この高さに保持されるようにしてもよい。この場合
には、回転軸５７及び上定盤部材５０の重量が研磨圧力
として加わらず、加圧空間６４に導入された流体の圧力
のみが研磨圧力として加わる。これにより、研磨圧力を
容易に制御することができる。
【００３８】次に、図４、図５を参照して本発明の第２
の実施例について説明する。図４は、第２の実施例によ
る研磨装置の上定盤部材１０の断面図を示す。上側基板
ホルダ１２の下面ほぼ中央部に、研磨対象ウエハの直径
よりも小さな直径を有する円形の凹部３３が形成されて
いる。凹部３３の開口部は、ゴムシート１３で蓋がされ
ている。ゴムシート１３の周辺部は下側基板ホルダ１４
によって上側基板ホルダ１２に押さえつけられて固定さ
れている。このため、凹部３３の内部は気密性が保たれ
ている。ゴムシート１３の下面には、凹部３３とほぼ同
じ直径を有する円板状の上側定盤１５が接着剤等で貼り
付けられている。上側定盤１５は、厚さ数ｍｍの硬質ゴ
ムからなる。上側定盤１５の下面と、下側基板ホルダ１
４の下面はほぼ同一平面内に位置し、ウエハ保持面を構
成している。
【００３９】凹部３３には、上側基板ホルダ１２を貫通
する孔を介して加圧用チューブ２６が接続されている。
加圧用チューブ２６から凹部３３内にガスを導入するこ
とにより、凹部３３内部を加圧することができる。上側
定盤１５と下側基板ホルダ１４との下面で構成されるウ
エハ保持面に水の表面張力または真空吸引によりウエハ
１１が張りつけられている。保持されたウエハ１１の周
囲にはウエハ保持面からウエハ１１の厚さ以下の高さだ
け突出したガイド１８が設けられている。ガイド１８に
よりウエハ１１はウエハ保持面内に位置決めされ、横方
向に移動しないように固定される。
【００４０】下側基板ホルダ１４のウエハ保持面には、
真空吸引孔１７が設けられている。真空吸引孔１７は上
側基板ホルダ１２と下側基板ホルダ１４との間の間隙１
６を介して真空吸引チューブ２７に接続されている。真
空吸引孔チューブ２７から真空吸引することにより、ウ
エハ１１をウエハ保持面に真空吸着することができる。
間隙１６よりも外側の接合面は、Ｏリング３４によりシ
ールされている。
【００４１】圧力容器２５の開口面の端部には、Ｏリン
グ３０を挟んでストッパリング１９が取り付けられてい
る。上側基板ホルダ１２の周囲は、金属製の板バネ２２
とゴムシート２３との積層部材２４により下側基板ホル
ダ１４が外側になるようにストッパリング１９に取り付
けられている。積層部材２４の上側基板ホルダ１２側
は、固定リング２１により上側基板ホルダ１２の周囲に
固定され、ストッパリング１９側は固定リング２０によ
りストッパリング１９の下面に固定されている。
【００４２】上側基板ホルダ１２の外周側面のほぼ上半
分には下半分よりもわずかに突出した突出部３５が設け
られている。また、ストッパリング１９の内周側面のほ
ぼ下半分には上半分よりも僅かに突出した突出部３６が
設けられている。上側基板ホルダ１２の外周側面及びス
トッパリング１９の内周側面に設けられた突出部３５、
３６がかみ合うように配置されている。通常は、この突
出部同士は接触していない。上側基板ホルダ１２が下方
に力を受けると、積層部材２４が変形し、上側基板ホル
ダが下方に変位する。
【００４３】上側基板ホルダ１２の変位量が大きくなる
と突出部３５が突出部３６に接触し、それ以上下方には
変位しない。このように、突出部３５、３６は、上側基
板ホルダ１２の変位のストッパとして機能する。
【００４４】圧力容器２５と上側基板ホルダ１２によっ
て気密な加圧空間２８が形成されている。圧力容器２５
の上面には、上側基板ホルダ１２の中心軸に沿うように
回転軸２９が取り付けられている。回転軸２９の中に
は、加圧用チューブ２６及び真空吸引チューブ２７が通
され外部に導出されている。さらに、回転軸２９の内部
には、加圧用ガス導入路３７が設けられており、加圧空
間２８に開口している。
【００４５】回転軸２９の所定の高さの位置に、外側面
から突出したストッパ３１が設けられている。上定盤部
材１０を上下に移動させる際に図１の場合と同様にスト
ッパ３１が外部に固定されたブロック３２に接触するこ
とにより、それ以上下方に移動しないように支持され
る。
【００４６】図４に示す上定盤部材１０を使用した研磨
装置は、図３に示す上定盤部材５０が図４の上定盤部材
１０に置き換えられただけであり、その他は同様の構成
である。
【００４７】以下に、図４の上定盤部材１０を用いた研
磨装置を使用してウエハを研磨する手順について説明す
る。６インチＳｉウエハ表面に形成された厚さ１μｍの
ＳｉＯ2 膜を３００ｎｍ研磨するものとする。
【００４８】まず、加圧空間２８を加圧して図１〜図３
の場合と同様にウエハ表面を研磨する。本実施例におい
ても、図１の実施例と同様にウエハ１１が固定されてい
る上側基板ホルダ１２が板バネを含む積層部材２４によ
り圧力容器に取り付けられているため、ウエハ１１の被
研磨面は研磨布にほぼ平行に押しつけられる。
【００４９】図６は、６インチＳｉウエハ表面に形成さ
れた厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜を３００ｎｍ研磨した場合
の、ウエハ中心からの距離に対するＳｉＯ2 膜の除去量
を示す。横軸はウエハの中心からの距離を単位ｍｍで表
し、縦軸は除去されたＳｉＯ 2 膜の厚さを単位ｎｍで表
す。図に示すように、研磨したＳｉＯ2 膜の厚さのバラ
ツキは±１５ｎｍであった。
【００５０】この実験結果から、ＳｉＯ2 膜を５００ｎ
ｍ研磨し、厚さ５００ｎｍのＳｉＯ 2 膜を残す場合に
は、ＳｉＯ2 膜の厚さのバラツキは±２５ｎｍ程度と推
定できる。従って、研磨後のＳｉＯ2 膜のバラツキは、
従来の±１００ｎｍから±２５ｎｍに改善されると期待
される。
【００５１】ウエハの外周部は内周部に比べて研磨速度
と抵抗が大きい。このため、ウエハ背面に均一に荷重を
印加して研磨を行うと、ウエハ外周部が内周部よりもよ
り研磨され、被研磨面は中央が凸状になる傾向がある。
また、ウエハの被研磨面各部に印加される圧力にバラツ
キがある場合は、被研磨面に細かな高低ができることが
ある。次に、ウエハの被研磨面の中央が凸状になった場
合、または細かな高低ができた場合に、さらに研磨する
手順について説明する。
【００５２】図５（Ａ）は、ウエハの被研磨面の中央が
凸状になった場合の研磨方法を示す。加圧用チューブ２
６から凹部３３内にガスを導入し加圧する。このため、
凹部３３の開口面に設けられたゴムシート１３及び上側
定盤１５を通してウエハの中央の凸状部分に主に圧力が
加わる。このため、中央部分がより研磨され、被研磨面
の平面度が向上する。この場合には、上側定盤１５は、
セラミックスやフッ素樹脂等の比較的硬めの材料を用い
ることが好ましい。
【００５３】図５（Ｂ）は、ウエハの被研磨面に細かい
高低ができた場合の研磨方法を示す。上側定盤１５とし
てゴム板等の比較的柔らかい材質のものを使用すること
が好ましい。図５（Ａ）の場合と同様に凹部３３を加圧
する。上側定盤１５は、凹部３３内の圧力のためウエハ
１１の背面に押しつけられる。このとき、上側定盤１５
は、比較的柔らかいため、上側定盤１５がウエハ背面の
凹凸に沿って変形してウエハ背面から圧力を印加する。
このため、被研磨面には、より均一に圧力が印加されて
研磨される。このようにして、被研磨面の平面性を向上
することができる。
【００５４】このように、上側定盤１５の硬さ、凹部内
部の圧力を適当に調整することにより、ウエハの被研磨
面の凹凸の状態に応じて適当な圧力を印加し、より平坦
に研磨することができる。
【００５５】また、本実施例においては、図１に示す複
数のピン７０の変位量を調整する必要がない。ウエハサ
イズが大きくなればピン７０の本数は多くなり、全ての
ピンの位置を適当に調整することは困難となる。しか
し、本実施例ではウエハサイズが大きい場合でも調整す
べき箇所は主として加圧空間２８及び凹部３３内の圧力
のみである。このため、研磨の最適条件の調整が容易に
なるという効果もある。
【００５６】なお、上記第１、第２の実施例では、上定
盤部材をシリンダとピストンを使用して上下に移動する
場合について説明したが、その他の駆動方法を採用して
もよい。例えば、モータやリニアガイドを用いた直線駆
動方法でもよい。
【００５７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハの被研磨面を研磨布にほぼ平行に接触させること
ができる。また、ウエハのうねりに応じて適切な圧力を
印加することができる。このため、ウエハをより平坦に
研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による研磨装置の上定盤
部材の断面図である。
【図２】図１に示す上定盤部材のピンの断面図、及び上
定盤部材の底面図である。
【図３】本発明の実施例による研磨装置の概略図であ
る。
【図４】本発明の第２の実施例による研磨装置の上定盤
部材の断面図である。
【図５】図４に示す上定盤部材を用いた研磨装置でウエ
ハを研磨する方法を示すための上定盤部材、下定盤部材
及びウエハの断面図である。
【図６】６インチＳｉウエハ表面に形成されたＳｉＯ2
膜を約３００ｎｍ研磨した場合の、ウエハの中心からの
距離に対するＳｉＯ2 膜の除去量を示すグラフである。
【図７】従来例による研磨装置の概略図である。
【図８】従来例による他の研磨装置の上定盤の断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ 上定盤部材 １１ ウエハ １２ 上側基板ホルダ １３ ゴムシート １４ 下側基板ホルダ １５ 上側定盤 １６ 間隙 １７ 真空孔 １８ ガイド １９ ストッパリング ２０、２１ 固定リング ２２ 板バネ ２３ ゴムシート ２４ 積層部材 ２５ 圧力容器 ２６ 加圧用チューブ ２７ 真空吸引チューブ ２８ 加圧空間 ２９ 回転軸 ３０、３４ Ｏリング ３１ ストッパ ３２ ブロック ３３ 凹部 ３５、３６ 突出部 ５０ 上定盤部材 ５１ ウエハ ５２ 基板ホルダ固定板 ５３ 基板ホルダ ５４ ガイド ５５ 緩衝板 ５６ ピン位置調整板 ５７ 回転軸 ５８ 被覆部材 ５９、６１ 固定リング ６０ 圧力容器 ６２ Ｏリング ６３ チューブ ６４ 加圧空間 ６５ ストッパ ６６ ブロック ６７ 板バネ ６８ ゴムシート ６９ 積層部材 ７０ ピン ７１ 中心軸部材 ７２ 筒状ネジ ７３ 回転止め ７４ コイルバネ ７５ ピストン ７６、７７ ギア ７８ モータ ７９ ノズル ８０ 下定盤 ８１ 回転軸 ８２ 研磨布 ８３ 上部保持部材 ８４ シリンダ １０１ ウエハ １０２ 上定盤 １０３ 下定盤 １０４ 研磨布 １０５ ノズル １０６ ポリシング液 １０７ 回転軸 １１０ ウエハ １１１ 上定盤 １１２ ガイド １１３ キャリアインサート １１４ 穴

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 底面に開口を有し、該開口面に垂直な軸
    を中心として回転可能な圧力容器と、 前記圧力容器の開口面に弾性的に、かつ該開口面を密封
    するように取り付けられ、下面にウエハを保持するため
    のウエハ保持面を有するウエハ保持手段と、 前記ウエハ保持手段の下方に配置され、前記ウエハ保持
    面にほぼ平行な研磨面を有する下定盤とを含む研磨装
    置。
  2. 【請求項２】 前記ウエハ保持手段は、前記ウエハ保持
    面に保持されたウエハの所望の領域に選択的に他の領域
    よりも比較的大きな圧力を印加するための平面度調整手
    段を有する請求項１記載の研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記平面度調整手段は、 下方に開口を有する凹部（３３）と、 前記凹部の開口面に弾性的に、かつ該開口面を密封する
    ように取り付けられた上側定盤（１３、１５）とを含む
    請求項２記載の研磨装置。
  4. 【請求項４】 前記上側定盤は、ゴムシートと、該ゴム
    シートの下面に貼り付けられた平板部材からなる請求項
    ３記載の研磨装置。
  5. 【請求項５】 前記平板部材は、セラミックス板、フッ
    素樹脂板、テフロン板、またはゴム板である請求項４記
    載の研磨装置。
  6. 【請求項６】 前記平面度調整手段は、さらに、前記ゴ
    ムシートの周囲を前記凹部の開口面の周囲に押しつけて
    固定し、下面がウエハ保持面の一部を構成する上側定盤
    固定手段（１４）を含む請求項４記載の研磨装置。
  7. 【請求項７】 前記上側定盤固定手段のウエハ保持面に
    は、ウエハを真空吸引して吸着するための真空吸引孔
    （１７）が設けられている請求項６記載の研磨装置。
  8. 【請求項８】 前記ウエハ保持手段は、前記圧力容器に
    板バネとゴムシートを含む積層構造を有する積層部材に
    より取り付けられている請求項１〜７のいずれかに記載
    の研磨装置。
  9. 【請求項９】 前記ウエハ保持手段が、前記圧力容器に
    対して相対的に所定量以上変位しないようにするための
    ストッパ機構（３５、３６）が設けられている請求項１
    〜８のいずれかに記載の研磨装置。
  10. 【請求項１０】 さらに、前記圧力容器内に加圧した流
    体を供給するための加圧流体供給手段を含む請求項１〜
    ９のいずれかに記載の研磨装置。
  11. 【請求項１１】 さらに、前記凹部の内部に加圧された
    流体を供給するための他の加圧流体供給手段（２６）を
    含む請求項９記載の研磨装置。
  12. 【請求項１２】 さらに、前記ウエハ保持手段のウエハ
    保持面と前記下定盤の研磨面との距離を相対的に変化さ
    せる駆動手段と、 前記ウエハ保持面に保持されたウエハの被研磨面が前記
    研磨面に接触した時点で前記ウエハ保持手段と前記下定
    盤との相対位置を固定するためのストッパ機構とを含む
    請求項１〜１１のいずれかに記載の研磨装置。
  13. 【請求項１３】 前記平面度調整手段は、 下面にウエハを保持するためのウエハ保持面を有する弾
    性材料からなる緩衝板（５５）と、 前記緩衝板の特定の領域に選択的に圧力を印加するため
    の選択的加圧手段とを含む請求項２記載の研磨装置。
  14. 【請求項１４】 前記選択的加圧手段は、下端が前記緩
    衝板の背面にほぼ接し、下方に変位して前記緩衝板の背
    面に圧力を印加するための複数のピンを含む請求項１３
    記載の研磨装置。
  15. 【請求項１５】 前記緩衝板は、テフロンまたは硬質ゴ
    ムからなる請求項１３または１４記載の研磨装置。
  16. 【請求項１６】 ウエハの被研磨面を研磨面に押し当て
    て該被研磨面と該研磨面とを相対的に移動してウエハを
    研磨する研磨方法において、 前記ウエハの所定の領域に他の領域よりも比較的大きな
    圧力を印加して研磨を行う工程を含む研磨方法。
  17. 【請求項１７】 前記所定の領域は、前記ウエハの被研
    磨面のうち周辺部を除く領域である請求項１６記載の研
    磨装置。
  18. 【請求項１８】 ウエハの被研磨面を研磨面に押し当て
    て該被研磨面と該研磨面とを相対的に移動してウエハを
    研磨する研磨方法において、 ウエハの被研磨面の背面に弾性材料からなる平板を所定
    の圧力で押し当てて研磨する工程を含む研磨方法。
  19. 【請求項１９】 ウエハの被研磨面を研磨面に押し当て
    て該被研磨面と該研磨面とを相対的に移動してウエハを
    研磨する研磨方法において、 前記ウエハの被研磨面を前記研磨面に徐々に近づけ、両
    面がほぼ接触した時点で両面の相対距離を固定する工程
    と、 前記ウエハの背面から所定の圧力を印加して研磨を行う
    工程とを含む研磨方法。
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