JPH10286758A

JPH10286758A - ポリッシング装置

Info

Publication number: JPH10286758A
Application number: JP10525397A
Authority: JP
Inventors: Norio Kimura; 憲雄木村; Hozumi Yasuda; 穂積安田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハ等のポリッシング対象物の周縁
部における研磨量の過不足を防止し、より平坦度の高い
研磨を行うことができるポリッシング装置を提供する。【解決手段】上面に研磨布６を貼ったターンテーブル
５とトップリング１とを有し、ターンテーブル５とトッ
プリング１との間に半導体ウエハ４を介在させて所定の
力で押圧することによって半導体ウエハ４を研磨し、平
坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、半導体ウ
エハ４を収容する凹部を有したトップリング１の周囲に
押圧リング３を上下動自在に配置し、押圧リング３を研
磨布６に対して可変の押圧力で押圧する押圧手段を設
け、押圧リング３の内周部側に下方に突出する突出部３
ｅを形成し、この突出部３ｅの下端面を研磨布を押圧す
る押圧面３ｆとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ等のポ
リッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシ
ング装置に係り、特にポリッシング対象物の周縁部の研
磨量を制御する機構を具備したポリッシング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラ
フィの場合、許容される焦点深度が浅くなるためステッ
パーの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウ
エハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦
化法の１手段としてポリッシング装置により研磨するこ
とが行われている。

【０００３】従来、この種のポリッシング装置は、ター
ンテーブルとトップリングとを有し、トップリングが一
定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブルとト
ップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて、
砥液を供給しつつ該ポリッシング対象物の表面を平坦且
つ鏡面に研磨している。

【０００４】上述したポリッシング装置において、研磨
中のポリッシング対象物と研磨布との間の相対的な押圧
力がポリッシング対象物の全面に亘って均一でないと、
各部分の押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしま
う。よって、従来のポリッシング装置においては、上記
の押圧力の不均一を避けるための手段として、トップリングの半導体ウエハ保持面に、弾性を有す
る例えばポリウレタン等の弾性マットを貼ること、ポリッシング対象物の保持部、即ちトップリング
を、研磨布の表面に対して傾動可能にすること、研磨布の研磨部の周囲の部分を、トップリング及び
ポリッシング対象物とは独立して押圧することにより、
研磨布の研磨領域とその周囲の段差を防ぐこと、等が行
われている。

【０００５】図４は従来のポリッシング装置の一例の主
要部を示す図である。ポリッシング装置は、上面に研磨
布４２を貼った回転するターンテーブル４１と、回転お
よび押圧可能にポリッシング対象物である半導体ウエハ
４３を保持するトップリング４５と、研磨布４２に砥液
Ｑを供給する砥液供給ノズル４８を備えている。トップ
リング４５はトップリングシャフト４９に連結されてお
り、またトップリング４５はその下面にポリウレタン等
の弾性マット４７を備えており、弾性マット４７に接触
させて半導体ウエハ４３を保持する。さらにトップリン
グ４５は、研磨中に半導体ウエハ４３がトップリング４
５の下面から外れないようにするため、円筒状のガイド
リング４６Ａを外周縁部に備えている。ここで、ガイド
リング４６Ａはトップリング４５に対して固定されてお
り、その下端面はトップリング４５の保持面から突出す
るように形成され、ポリッシング対象物である半導体ウ
エハ４３が保持面内に保持され、研磨中に研磨布４２と
の摩擦力によってトップリング外へ飛び出さないように
なっている。

【０００６】半導体ウエハ４３をトップリング４５の下
面の弾性マット４７の下部に保持し、ターンテーブル４
１上の研磨布４２に半導体ウエハ４３をトップリング４
５によって押圧するとともに、ターンテーブル４１およ
びトップリング４５を回転させて研磨布４２と半導体ウ
エハ４３を相対運動させて研磨する。このとき、砥液供
給ノズル４８から研磨布４２上に砥液Ｑを供給する。砥
液は、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁
したものを用い、アリカリによる化学的研磨作用と、砥
粒による機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウ
エハを研磨する。

【０００７】図５は、図４に示すポリッシング装置によ
る研磨時の半導体ウエハと研磨布と弾性マットの状態を
示す拡大断面図である。図５に示すように、ポリッシン
グ対象物のみが研磨布を押圧する構造になっている場合
には、ポリッシング対象物である半導体ウエハ４３の周
縁は、研磨布４２との接触／非接触の境界であると同時
に、弾性マット４７との接触／非接触との境界になって
いる。このため、これらの境界であるポリッシング対象
物の周縁において、ポリッシング対象物に加わる研磨圧
力が不均一になり、ポリッシング対象物の周縁のみが多
く研磨され、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまうとい
う欠点があった。

【０００８】上述した半導体ウエハの縁だれを防止する
ため、本件出願人は、先に特願平８−５４０５５号にて
半導体ウエハの外周側に位置する研磨布を押圧する構造
を有したポリッシング装置を提案している。

【０００９】図６は、特願平８−５４０５５号にて提案
したポリッシング装置の例の主要部を示す図である。ト
ップリング４５はボール６５を介してトップリングシャ
フト６６に連結されている。押圧リング４６はキー５８
を介してトップリング４５に連結されており、押圧リン
グ４６はトップリング４５に対して上下動自在であると
ともにトップリング４５と一体に回転可能になってい
る。そして、押圧リング４６はベアリング５９を保持し
たベアリング押さえ６０及びシャフト６１を介して押圧
リング用エアシリンダ６２に連結されている。押圧リン
グ用エアシリンダ６２はトップリングヘッド５９に固定
されている。押圧リング用エアシリンダ６２は円周上に
複数個（例えば３個）配設されている。トップリング用
エアシリンダ６０及び押圧リング用エアシリンダ６２
は、それぞれレギュレータＲ１，Ｒ２を介して圧縮空気
源６４に接続されている。

【００１０】前記レギュレータＲ１によってトップリン
グ用エアシリンダ６０へ供給する空気圧を調整すること
によりトップリング４５が半導体ウエハ４３をターンテ
ーブル４１上の研磨布４２に押圧する押圧力を調整する
ことができ、レギュレータＲ２によって押圧リング用エ
アシリンダ６２へ供給する空気圧を調整することにより
押圧リング４６が研磨布４２を押圧する押圧力を調整す
ることができる。このトップリングの押圧力に対する押
圧リングの押圧力を適宜調整することにより、半導体ウ
エハの中心部から周縁部、さらには半導体ウエハの外側
にある押圧リング４６の外周部までの研磨圧力の分布が
連続かつ均一になる。そのため、半導体ウエハ４３の外
周部における研磨量の過不足を防止することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本件出願人が先に特願
平８−５４０５５号において提案したポリッシング装置
では、半導体ウエハの周囲近傍の研磨布を広い範囲で押
圧することによって、半導体ウエハの中心部から周縁
部、さらには押圧リングの外周部までの研磨圧力の分布
を連続かつ均一になるようにしていた。そのため、押圧
リングの半径方向の厚みを比較的厚くし、押圧リングの
下端の押圧面を比較的大きな面積としていた。この場
合、研磨布表面と押圧リングの押圧面とが平行である場
合には、何ら問題が生じないが、研磨布表面のうねり等
のために研磨布表面と押圧リングの押圧面との平行度が
保てない場合がある。そのため、図７（ａ）に示すよう
に、押圧リング４６の外周縁部のみが研磨布４２を押圧
する事態が生じ、研磨布４２は半導体ウエハ４３の周縁
部近傍で盛り上がった状態になり、半導体ウエハの周縁
部が多く研磨され、「縁だれ」を起こしてしまうという
問題点があった。

【００１２】また、上記ポリッシング装置においては、
トップリングはポリッシング対象物（半導体ウエハ）を
収容する凹部を形成する必要があるため、トップリング
自体に一体に下方に伸びる壁部を形成するか、又はトッ
プリングにリング状のリテーナリングを固定する必要が
あった。トップリングをセラミックで形成する場合に
は、トップリング自体に下方に伸びる壁部を形成するこ
とは、加工上又はコスト上の観点から現実的ではなく、
図７（ａ）に示すようにトップリング４５にリテーナリ
ング５０を固定することによりポリッシング対象物（半
導体ウエハ）を収容する凹部を形成していた。このた
め、半導体ウエハ４３の周縁部と押圧リング４６との間
にリテーナリング５０が介在することになり、押圧リン
グ４６の内周面と半導体ウエハ４３の周縁部との離間距
離が大きくなって、押圧リング４６が半導体ウエハ４３
の周縁部近傍の研磨布４２を押圧することができず、研
磨布４２は半導体ウエハ４３の周縁部近傍で盛り上がっ
た状態になり、半導体ウエハの周縁部が多く研磨され、
「縁だれ」を起こしてしまうという問題点があった。

【００１３】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、ポリッシング対象物の周縁部における研磨量の過不
足を防止し、より平坦度の高い研磨を行うことができる
ポリッシング装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明のポリッシング装置は、上面に研磨布を貼っ
たターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターン
テーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を
介在させて所定の力で押圧することによって該ポリッシ
ング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化するポリッシング
装置において、前記ポリッシング対象物を収容する凹部
を有したトップリングの周囲に押圧リングを上下動自在
に配置し、前記押圧リングを研磨布に対して可変の押圧
力で押圧する押圧手段を設け、前記押圧リングの内周部
側に下方に突出する突出部を形成し、この突出部の下端
面を研磨布を押圧する押圧面としたことを特徴とするも
のである。

【００１５】本発明によれば、押圧リングの内周部側に
下方に突出する突出部を形成し、この突出部の下端面を
研磨布を押圧する押圧面としたため、研磨布表面と押圧
リングの押圧面との平行度が失われた場合であっても、
押圧リングの内周部側の押圧面のみが研磨布を押圧す
る。そのため、押圧リングの押圧面からポリッシング対
象物の周縁部近傍およびポリッシング対象物の内部に至
るまで研磨布は平坦となり、ポリッシング対象物の中心
部から周縁部、さらにはポリッシング対象物の外側の押
圧リングの押圧面までの研磨圧力の分布が連続かつ均一
になる。そのため、ポリッシング対象物の外周部におけ
る研磨量の過不足を防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリッシング
装置の一実施例を図１乃至図３を参照して説明する。図
１はポリッシング装置の全体構成を示す断面図であり、
図２はトップリング及び押圧リングの部分を示す拡大断
面図であり、図３は図２の要部拡大断面図である。

【００１７】図１および図２において、符号１はトップ
リングであり、トップリング１は、トップリング本体１
Ａと、トップリング本体１Ａの外周部にボルト３１によ
って着脱可能に固定されたリテーナリング１Ｂとからな
り、半導体ウエハ４を収容する凹部１ａはトップリング
本体１Ａの下面とリテーナリング１Ｂによって形成され
ている。そして、トップリング本体１Ａの下面によって
半導体ウエハ４の上面を保持し、リテーナリング１Ｂに
よって半導体ウエハ４の外周部を保持するようになって
いる。前記トップリング本体１Ａおよびリテーナリング
１Ｂの周囲には押圧リング３が上下動可能に設けられて
いる。また押圧リング３とトップリング１との間には、
トップリング１の過度な傾動を抑制するための略Ｕ字状
の断面を有する板バネ１７が介装されている。

【００１８】前記トップリング１の下面には弾性マット
２が貼着されている。またトップリング１の下方には、
上面に研磨布６を貼ったターンテーブル５が設置されて
いる。またトップリング本体１Ａには凹球面３２ａを有
した取付フランジ３２が固定されている。トップリング
１の上方にはトップリングシャフト８が配置されてい
る。トップリングシャフト８の下端には、凹球面３４ａ
を有した駆動軸フランジ３４が固定されている。そし
て、前記両凹球面３２ａ，３４ａ間には、球ベアリング
７が介装されている。また、トップリング本体１Ａと取
付フランジ３２との間には空間３３が形成され、この空
間３３に真空、加圧空気、水等の液体が供給できるよう
になっている。トップリング本体１Ａは空間３３と連通
して下面に開口する多数の連通孔３５を有している。弾
性マット２も同様に前記連通孔３５に対向した位置に開
口を有している。これによって、半導体ウエハ４（図１
参照）の上面を真空によって吸着可能であり、又、半導
体ウエハ４の上面に液体又は加圧空気を供給できるよう
になっている。

【００１９】前記トップリングシャフト８はトップリン
グヘッド９に固定されたトップリング用エアシリンダ１
０に連結されており、このトップリング用エアシリンダ
１０によってトップリングシャフト８は上下動し、トッ
プリング１の下端面に保持された半導体ウエハ４をター
ンテーブル５に押圧するようになっている。

【００２０】また、トップリングシャフト８はキー（図
示せず）を介して回転筒１１に連結されており、この回
転筒１１はその外周部にタイミングプーリ１２を有して
いる。そして、タイミングプーリ１２は、タイミングベ
ルト１３を介して、トップリングヘッド９に固定された
トップリング用モータ１４に設けられたタイミングプー
リ１５に接続されている。したがって、トップリング用
モータ１４を回転駆動することによってタイミングプー
リ１５、タイミングベルト１３およびタイミングプーリ
１２を介して回転筒１１及びトップリングシャフト８が
一体に回転し、トップリング１が回転する。トップリン
グヘッド９は、フレーム（図示せず）に固定支持された
トップリングヘッドシャフト１６によって支持されてい
る。

【００２１】トップリング１の周囲に設けられた押圧リ
ング３は、図２および図３に示すように、最下位置にあ
ってアルミナセラミックからなる第１押圧リング部材３
ａと、第１押圧リング部材３ａの上方にあるステンレス
鋼からなる第２，第３押圧リング部材３ｂ，３ｃと、最
上方位置にあるステンレス鋼からなる第４押圧リング部
材３ｄとから構成されている。第２〜第４押圧リング部
材３ｂ〜３ｄは、ボルト３６によって相互に接続されて
おり、第１押圧リング部材３ａは第２押圧リング部材３
ｂに接着等によって固定されている。第１押圧リング部
材３ａの下端部は、内周側のみが下方に突出して突出部
３ｅを形成しており、この突出部３ｅの下端面のみが研
磨布６を押圧する押圧面３ｆになっている。

【００２２】前記押圧面３ｆの半径方向の幅又は厚さｔ
は、２ｍｍ〜６ｍｍに設定されている。押圧リング３の
上端部は押圧リング用エアシリンダ２２に連結されてい
る。押圧リング用エアシリンダ２２はトップリングヘッ
ド９に固定されている。押圧リング用エアシリンダ２２
は円周上に複数個（例えば３個）配設されている。また
リテーナリング１Ｂはステンレス鋼等の金属からなり、
リテーナリング１Ｂの外周部には、下部に半径方向内方
に傾斜したテーパ面１Ｂｔを形成して下部側を上部側よ
り薄肉に形成している。一方、押圧リング３の内周部に
リテーナリング１Ｂのテーパ面１Ｂｔに対応した位置に
半径方向内方に傾斜したテーパ面３ｔを形成し、押圧リ
ング３の押圧面３ｆをトップリング１に保持された半導
体ウエハ４の周縁部に可能な限り近づけるようにしてい
る。

【００２３】上述のリテーナリング１Ｂおよび押圧リン
グ３の構成により、押圧リング３の押圧面３ｆの内周縁
と半導体ウエハ４の周縁部との離間距離を短かくするこ
とができるため、押圧リング３は半導体ウエハ４の周縁
部近傍の研磨布６を押圧することができる。したがっ
て、半導体ウエハ４の周縁部が過研磨されることを防止
できる。またリテーナリング１Ｂは、図３の太線に示す
ように、その下部内外周面および下端面に樹脂コーティ
ング１８が施されている。樹脂コーティング１８はＰＥ
ＥＫ（ポリエーテルケトン）、ポリテトラフルオロエチ
レン、塩化ポリビニール等が好ましく、その膜厚は１０
０ミクロン以内が適当である。金属製のリテーナリング
１Ｂに樹脂コーティング１８を施したため、半導体ウエ
ハ４への金属汚染を防止することができる。

【００２４】トップリング用エアシリンダ１０及び押圧
リング用エアシリンダ２２は、それぞれレギュレータＲ
１，Ｒ２を介して圧縮空気源２４に接続されている。そ
して、レギュレータＲ１によってトップリング用エアシ
リンダ１０へ供給する空気圧を調整することによりトッ
プリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押圧
力を調整することができ、レギュレータＲ２によって押
圧リング用エアシリンダ２２へ供給する空気圧を調整す
ることにより押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力
を調整することができる。

【００２５】本実施例においては、トップリング１と押
圧リング３との間に、トップリング１の回転を押圧リン
グ３に伝達するためのキー等の手段が設けられていな
い。従って、研磨中にトップリング１はトップリングシ
ャフト８の軸心まわりに回転するが、押圧リング３は自
身の軸線に対して非回転に構成されている。そのため、
トップリング１の回転力が押圧リング３へ伝達しないの
で、トップリングシャフト８の回転負荷が少なくなる。
また、押圧リング３をトップリングヘッド９に固定され
た押圧リング用エアシリンダ２２によって直接作動させ
ることができるため、装置構造が簡易になる。

【００２６】また、ターンテーブル５の上方には砥液供
給ノズル２５が設置されており、砥液供給ノズル２５に
よってターンテーブル５上の研磨布６上に研磨砥液Ｑが
供給されるようになっている。

【００２７】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング１の下面に半導体ウエハ４を保持させ、トッ
プリング用エアシリンダ１０を作動させてトップリング
１をターンテーブル５に向かって押圧し、回転している
ターンテーブル５の上面の研磨布６に半導体ウエハ４を
押圧する。一方、砥液供給ノズル２５から研磨砥液Ｑを
流すことにより、研磨布６に研磨砥液Ｑが保持されてお
り、半導体ウエハ４の研磨される面（下面）と研磨布６
の間に研磨砥液Ｑが存在した状態でポリッシングが行わ
れる。

【００２８】トップリング用エアシリンダ１０によるト
ップリング１の押圧力に応じて押圧リング用エアシリン
ダ２２による押圧リング３の研磨布６への押圧力を適宜
調整して半導体ウエハ４の研磨を行う。研磨中にレギュ
レータＲ１によってトップリング１が半導体ウエハ４を
ターンテーブル５上の研磨布６に押圧する押圧力Ｆ₁を
変更でき、レギュレータＲ２によって押圧リング３が研
磨布６を押圧する押圧力Ｆ₂ を変更できる（図１参
照）。したがって、研磨中に、押圧リング３が研磨布６
を押圧する押圧力Ｆ₂ を、トップリング１が半導体ウエ
ハ４を研磨布６に押圧する押圧力Ｆ₁に応じて変更する
ことができる。この押圧力Ｆ₁に対する押圧力Ｆ₂ を適
宜調整することにより、半導体ウエハ４の中心部から周
縁部、さらには半導体ウエハ４の外側にある押圧リング
３の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一にな
る。そのため、半導体ウエハ４の周縁部における研磨量
の過不足を防止することができる。

【００２９】また半導体ウエハ４の周縁部で内部側より
意図的に研磨量を多くし又は逆に少なくしたい場合に
は、押圧リングの押圧力Ｆ₂をトップリングの押圧力Ｆ₁
に基づいて最適な値に選択することにより、半導体ウエ
ハ４の周縁部の研磨量を意図的に増減できる。

【００３０】本実施例によれば、押圧リング３の内周部
側に下方に突出する突出部３ｅを形成し、この突出部３
ｅの下端面を研磨布６を押圧する押圧面３ｆとしたた
め、押圧面３ｆの半径方向の幅又は厚さが小さくなる。
よって研磨布６の表面と押圧リング３の押圧面３ｆとの
平行度が失われた場合であっても、図７（ｂ）に示すよ
うに押圧リング３の内周部側の押圧面３ｆのみが研磨布
を押圧する。そのため、押圧リング３の押圧面３ｆから
半導体ウエハ４の周縁部近傍および半導体ウエハ４の内
部に至るまで研磨布６は平坦となり、半導体ウエハ４の
中心部から周縁部、さらには半導体ウエハ４の外側の押
圧リング３の押圧面までの研磨圧力の分布が連続かつ均
一になる。そのため、半導体ウエハ４の外周部における
研磨量の過不足を防止することができる。

【００３１】図８は押圧リング３における押圧面３ｆの
半径方向の幅又は厚さｔを変えて半導体ウエハを研磨し
た場合の実験結果を示すグラフである。半導体ウエハは
８インチのものを使用し、トップリングによる半導体ウ
エハに加わる押圧力（研磨圧力）は５００ｇｆ／ｃｍ²
であり、押圧リングの押圧力は１０００ｇｆ／ｃｍ²で
ある。図８（ａ）は押圧リングの押圧面３ｆの幅ｔ＝１
２．５ｍｍ、図８（ｂ）は同押圧面３ｆの幅ｔ＝６ｍ
ｍ、図８（ｃ）は同押圧面３ｆの幅ｔ＝２ｍｍとしたも
のである。各図において横軸は半導体ウエハの中心から
の距離（ｍｍ）、縦軸は研磨速度（オングストローム／
分）を示す。

【００３２】図８から明らかなように、押圧リングの押
圧面の幅ｔによって、半導体ウエハの半径方向の研磨速
度が影響を受けていることがわかる。即ち、押圧リング
の押圧面の幅が減少するにつれて、半導体ウエハの周縁
部の研磨の過不足が改善されている。この実験結果か
ら、押圧リング３の押圧面３ｆの幅が６ｍｍ以下の場合
が好ましいことが裏づけられた。押圧面３ｆの幅ｔが２
ｍｍ未満の場合には、研磨布を全周に亘って有効に押圧
できないため、押圧面３ｆの幅ｔは２ｍｍ以上であるこ
とが好ましい。

【００３３】また本実施例によれば、リテーナリング１
Ｂおよび押圧リング３にそれぞれテーパ面１Ｂｔ、３ｔ
を形成して押圧リング３の押圧面３ｆをトップリング１
に保持された半導体ウエハ４の周縁部に可能な限り近づ
けるようにしている。これにより、押圧リング３は半導
体ウエハ４の周縁部近傍の研磨布６を押圧することがで
きるため、半導体ウエハ４の周縁部が過研磨されること
を防止できる。

【００３４】また本実施例によれば、リテーナリング１
Ｂと押圧リング３とを最適な材質のものを選択すること
ができる。リテーナリング１Ｂは、内周面が半導体ウエ
ハ４に接触し、下端が研磨布６に接触しないため、金属
に樹脂コーティング１８を施す等の手段により比較的柔
らかな表面を有する材料から選ぶことができる。硬い材
料を用いると、研磨中に半導体ウエハ４が破損すること
があるからである。またリテーナリング１Ｂと押圧リン
グ３とが接触したとしても、両者は樹脂コーティング１
８を介して接触するため、金属同士の接触がなく、押圧
リング３とリテーナリング１Ｂの相対運動（上下運動お
よび回転運動）が円滑に行われる。

【００３５】また第１押圧リング３ａは、半導体ウエハ
４に接触せず、かつ研磨布６と接触するために、アルミ
ナセラミック等の硬度が高く耐摩耗性に富み、かつ摩擦
係数の低い材料から選択することができる。押圧リング
は、摩耗が少なく、かつ研磨布との摩擦抵抗が小さく、
又、押圧リングの摩耗粉が半導体ウエハ４上の半導体デ
バイスに悪影響を与えないものが望ましい。第１押圧リ
ング３ａは、上述したように半導体ウエハ４と直接接触
することがないために、この面からの制約がないので、
上記要請を満たすような最適な材質であるアルミナセラ
ミックを選択することができる。なお、押圧リングの材
質としてアルミナセラミック以外に炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）やジルコニア等のセラミックであってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のポリッシン
グ装置によれば、研磨布表面と押圧リングの押圧面との
平行度が失われた場合であっても、押圧リングの内周部
側の押圧面のみが研磨布を押圧する。そのため、押圧リ
ングの押圧面からポリッシング対象物の周縁部近傍およ
びポリッシング対象物の内部に至るまで研磨布は平坦と
なり、ポリッシング対象物の中心部から周縁部、さらに
はポリッシング対象物の外側の押圧リングの押圧面まで
の研磨圧力の分布が連続かつ均一になる。したがって、
ポリッシング対象物の外周部における研磨量の過不足を
防止することができる。

【００３７】また本発明によれば、トップリングの一部
を構成するリテーナリングおよびリテーナリングの外周
側に設けられた押圧リングの両者の構造を工夫すること
により、押圧リングの押圧面をトップリングに保持され
たポリッシング対象物の周縁部に可能な限り近づけるよ
うにしている。これにより、押圧リングはポリッシング
対象物の周縁部近傍の研磨布を押圧することができるた
め、半導体ウエハの周縁部が過研磨されることを防止で
きる。

【００３８】さらに本発明によれば、押圧リングは、研
磨布と接触する押圧面を有する部位がセラミック等の耐
摩耗性に富みかつ低摩擦係数の材料で構成されている。
したがって、押圧リングが研磨布を押圧して摺動する際
の摩耗を抑制することができるとともに摺動時の発熱を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポリッシング装置の一実施例の全
体構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係るポリッシング装置の一実施例の要
部構成を示す断面図である。

【図３】図２の要部拡大断面図である。

【図４】従来のポリッシング装置の概略構造を示す断面
図である。

【図５】従来のポリッシング装置における半導体ウエハ
と研磨布と弾性マットとの状態を示す拡大断面図であ
る。

【図６】本件出願人が先に提案したポリッシング装置の
例の主要部を示す図である。

【図７】本件出願人が先に提案したポリッシング装置と
本発明のポリッシング装置の作用を説明する図である。

【図８】押圧リングの押圧面の半径方向の幅を変えて半
導体ウエハを研磨した場合の実験結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１トップリング１Ａトップリング本体１Ｂリテーナリング２弾性マット３押圧リング３ｆ押圧面４半導体ウエハ５ターンテーブル６研磨布７球ベアリング８トップリングシャフト９トップリングヘッド１０トップリング用エアシリンダ１８樹脂コーティング２２押圧リング用エアシリンダ２４圧縮空気源２５砥液供給ノズル３２取付フランジ３４駆動軸フランジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に研磨布を貼ったターンテーブルと
トップリングとを有し、前記ターンテーブルとトップリ
ングとの間にポリッシング対象物を介在させて所定の力
で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨
し、平坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、前記ポリッシング対象物を収容する凹部を有したトップ
リングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置し、前記
押圧リングを研磨布に対して可変の押圧力で押圧する押
圧手段を設け、前記押圧リングの内周部側に下方に突出
する突出部を形成し、この突出部の下端面を研磨布を押
圧する押圧面としたことを特徴とするポリッシング装
置。
【請求項２】前記押圧面の半径方向の幅は、２ｍｍ〜
６ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のポリッシ
ング装置。
【請求項３】前記トップリングは、ポリッシング対象
物の上面を保持するトップリング本体と、このトップリ
ング本体の外周部に着脱可能に配置されポリッシング対
象物の外周部を保持するリテーナリングとからなり、前
記ポリッシング対象物を収容する凹部は前記トップリン
グ本体の下面と前記リテーナリングの内周面とにより形
成され、前記リテーナリングの外周部には、下部に半径
方向内方に傾斜したテーパ面を形成して下部側を上部側
より薄肉に形成し、前記押圧リングの内周部に前記リテ
ーナリングのテーパ面に対応した位置に半径方向内方に
傾斜したテーパ面を形成し、前記押圧リングの押圧面を
ポリッシング対象物の周縁部に近づけたことを特徴とす
る請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項４】前記押圧リングは、前記押圧面を有する
部位がセラミック等の耐摩耗性材料からなることを特徴
とする請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項５】前記リテーナリングの少なくとも下部
は、樹脂コーティングが施されていることを特徴とする
請求項３記載のポリッシング装置。
【請求項６】前記トップリングは、自身の軸線に対し
て回転可能に構成され、前記押圧リングは、自身の軸線
に対して非回転に構成されていることを特徴とする請求
項１記載のポリッシング装置。
【請求項７】前記押圧リングの押圧手段は、流体圧シ
リンダからなることを特徴とする請求項１に記載のポリ
ッシング装置。
【請求項８】前記流体圧シリンダはトップリングを支
持するトップリングヘッドに固定されていることを特徴
とする請求項７記載のポリッシング装置。