JPH1044029A - ウエハ研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハを研磨面内で均一に研磨するようにし
たウエハ研磨装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ研磨装置５０は、下部ホルダ部２
０の上面に結合され上面周縁を押圧する伸縮自在のベロ
ーズ継ぎ手５６と、ベローズ継ぎ手５６の上端に結合さ
れ回転機構を有する上部ホルダ部５８とを備えたウエハ
ホルダ５２を備えている。被研磨面を下向けにしてウエ
ハ７０をウエハホルダ５２に保持し、研磨パッド１４に
押圧して回転しウエハ被研磨面を研磨する際、研磨パッ
ド１４の回転面が傾くとベローズ継ぎ手５６により下部
ホルダ部２０は追従して傾き、ウエハ７０と研磨パッド
１４との間に隙間は生じない。よって、ウエハ７０は、
研磨面内で均一に研磨される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ研磨装置に
関し、更に詳しくは、ウエハを研磨面内で均一に研磨す
るようにしたウエハ研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ウエハの鏡面を研削するために、また、
近年、半導体装置の高集積化に伴いウエハ上のデバイス
段差を平坦化するために、ウエハ研磨装置が多用されて
いる。図８は、従来のウエハ研磨装置の一例の側面断面
図である。従来のウエハ研磨装置１０は、ウエハ被研磨
面を下向けに保持して回転するウエハホルダ１２と、ウ
エハを研磨する研磨パッド１４をウエハホルダ１２に平
行に対面させて保持して回転する研磨定盤１６とを備え
ている。また、研磨パッド１４の表面に研磨砥粒１７を
供給する供給ノズル１８を備えている。

【０００３】図９は、ウエハホルダ１２の側面断面図で
ある。ウエハホルダ１２は、ウエハの被研磨面を下向け
に保持する円板状の下部ホルダ部２０を備えている。下
部ホルダ部２０は、下側が凹である丸蓋状の下部ホルダ
部外枠２１と、下部ホルダ部外枠２１の下側に嵌合さ
れ、ポーラス構造のセラミック製で、ウエハを下面に吸
着する円板状多孔質吸着体２２とを備えており、多孔質
吸着体２２の上側には空室２３が形成されている。ま
た、空室２３に連通する貫通孔２４が、下部ホルダ部外
枠２１の中心軸に沿って形成されている。また、ウエハ
ホルダ１２は、チルト機構を有する上部ホルダ部２６を
下部ホルダ部２０の上側に備えている。上部ホルダ部２
６は、下部ホルダ部２０の上面に接合され軸受球２８を
有する軸受治具３０と、軸受球２８を介して軸受治具３
０に連結されている押圧回転パイプ３４とを備えてい
る。押圧回転パイプ３４の中空部の下端は貫通孔２４に
連通している。また、供給ノズル１８には、研磨砥粒１
７を供給する配管３６、ポンプ３８及び研磨砥粒タンク
４０とが接続されている。

【０００４】ウエハ研磨装置１０を用いてウエハを研磨
するには、先ず、押圧回転パイプ３４内及び空室２３内
を吸引し、被研磨面を下向けにしてウエハ４２を多孔質
吸着体２２に吸着、保持する。次いで、ウエハホルダ１
２を降ろし、回転している研磨定盤１６上の研磨パッド
１４にウエハ４２を当てる。次いで、押圧回転パイプ３
４により、軸受球２８、軸受治具３０及び下部ホルダ部
２０を介し、研磨パッド１４にウエハ４２を押圧しなが
ら回転して研磨する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、研磨定盤１
６を水平に保持しながら回転することは技術的に極めて
困難で、研磨定盤１６の回転面の傾きは常時変化し、こ
の結果、回転している研磨パッド１４の傾きも常時変化
する。一方、従来のウエハ研磨装置のウエハホルダ１２
は、押圧回転力が押圧回転パイプ３４下端から軸受球２
８及び軸受治具３０を介してウエハホルダ１２に伝達さ
れる剛構造である。このため、押圧回転パイプ３４下
端、軸受球２８及び軸受治具３０の軸受面が摩耗して変
形したり、軸受球の滑りが悪くなったりして、チルト機
構の動きが悪くなる。このため、下部ホルダ部２０は、
回転する研磨パッド１４の傾きの変化に応じて追従する
ことが出来なくなり、図６に示すように、研磨中にウエ
ハ４２と研磨パッド１４とに間に部分的な隙間４６が生
じ、以下のような問題があった。第１には、ウエハの鏡
面を研削すると、ウエハ厚さ及び表面粗さが研磨面内で
不均一になる。第２には、薄膜の形成されているウエハ
の研磨を行うと研磨面内の膜厚がばらつく。第３には、
配線構造を有するウエハを研磨すると、配線構造の段差
部分を均一に平坦化することができない。第４には、ウ
エハ表面のＳＯＩ（Silicon On Insulator）層のみを研
磨する場合、十分に平坦化できず、このため、ＳＯＩ層
を均一に薄くすることができない。

【０００６】以上のような事情に照らして、本発明の目
的は、ウエハを研磨面内で均一に研磨するようにしたウ
エハ研磨装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、ウエハホルダの剛構造を柔構造に代えることを考
えつき、本発明を完成するに至った。上記目的を達成す
るために、本発明に係るウエハ研磨装置は、ウエハを研
磨する研磨パッドを上面に保持して回転する研磨定盤
と、ウエハを保持して研磨パッドに押圧しながら回転す
るウエハホルダとを備えたウエハ研磨装置において、ウ
エハホルダは、ウエハ被研磨面を研磨パッドに向けてウ
エハを吸着、保持する吸着体を有する下部ホルダ部と、
下部ホルダ部に対面して上方に延在する上部ホルダ部
と、下部ホルダ部の周縁と上部ホルダ部の周縁とを連結
するベローズ継ぎ手と、下部ホルダ部、ベローズ継ぎ手
及び上部ホルダ部からなる空気室に圧力空気を送入する
機構と、上部ホルダ部にほぼ直交して連結された回転軸
及び回転軸を回転させる回転機構と、回転軸を貫通する
中空部及び連結パイプを介して下部ホルダ部の吸着体を
吸引し、吸着体にウエハを吸着する吸引機構とを備える
ことを特徴としている。

【０００８】本発明に係るウエハ研磨装置は、全てのウ
エハに適用できる。本発明に係るウエハ研磨装置の一例
は、連結パイプが、中空部を継ぎ手方向に有するベロー
ズ継ぎ手であって、下端が下部ホルダ部に連結されて吸
着体に連通し、上端が上部ホルダ部に連結されて回転軸
の中空部に連通している例である。また、別の一例は、
連結パイプが、中空部を長手方向に有する管状剛性パイ
プであって、下端が下部ホルダ部に連結されて吸着体に
連通し、上端が上部ホルダ部に回動自在及び出入自在に
連結されて回転軸の中空部に連通している例である。こ
れにより、研磨中に下部ホルダ部が研磨パッドに引き摺
られて捻れることを防止できる。

【０００９】また、本発明に係るウエハ研磨装置が、上
部ホルダ部が上下方向に伸びる案内ピン及び案内ピンの
頭部を案内するピン孔のいずれか一方を備え、下部ホル
ダ部がいずれか他方を備えていると、研磨中に下部ホル
ダ部が研磨パッドに引き摺られて捻れることを防止でき
る。

【００１０】上記目的を達成するために、本発明に係る
別のウエハ研磨装置は、ウエハを研磨する研磨パッドを
上面に保持して回転する研磨定盤と、ウエハを保持して
研磨パッドに押圧しながら回転するウエハホルダとを備
えたウエハ研磨装置において、ウエハホルダは、ウエハ
被研磨面を研磨パッドに向けてウエハを吸着、保持する
バックパッドを有する下部ホルダ部と、下部ホルダ部に
対面して上方に延在する上部ホルダ部と、下部ホルダ部
の周縁と上部ホルダ部の周縁とを連結するベローズ継ぎ
手と、下部ホルダ部、ベローズ継ぎ手及び上部ホルダ部
からなる空気室に圧力空気を送入する機構と、上部ホル
ダ部にほぼ直交して連結された回転軸及び回転軸を回転
させる回転機構とを備えることを特徴としている。バッ
クパッドの下面周縁に、内径がウエハとほぼ同じ径であ
るガイドリングを備えていると、研磨中にウエハが横ず
れすることを防止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的に説明する。実施例１ 実施例１は、本発明に係るウエハ研磨装置の基本的な構
造を有する例である。図１は実施例１のウエハ研磨装置
５０の側面断面図であり、図２は、ウエハ研磨装置５０
のウエハホルダ５２の側面断面図である。ウエハ研磨装
置５０では、下部ホルダ部２０の上面に結合され上面周
縁を押圧する伸縮自在のベローズ継ぎ手５６と、ベロー
ズ継ぎ手５６の上端に結合され、回転機構を有する上部
ホルダ部５８とを有する柔構造のウエハホルダ５２を、
ウエハホルダ１２に代えて備えている。その他の部分は
ウエハ研磨装置１０と同じであり、よって、図１及び図
２では、図８に示したウエハ研磨装置１０及び図９に示
したウエハホルダ１２と同じ部位、部品には同じ符号を
付し、その説明を省略する。

【００１２】ベローズ継ぎ手５６の中心軸には、貫通孔
２４に連通するベローズ継ぎ手状の連結パイプ６０が備
えられている。上部ホルダ部５８は、ベローズ継ぎ手５
６内の空気が漏れないようにベローズ継ぎ手５６上端周
縁に結合された円板状の封止板部６４と、封止板部６４
の上側で中心軸上に位置する回転軸６６とが一体成形さ
れたものを備えている。回転軸６６内には、その中心軸
に連結パイプ６０に連通する排気流路６８と、排気流路
６８に延在し、圧縮空気をベローズ継ぎ手５６内に導入
する流入流路６９とが形成されている。

【００１３】ウエハ研磨装置５０を用いてウエハを研磨
するには、排気流路６８から空室２３の空気を吸引する
ことにより被研磨面を下向けにしてウエハ７０を多孔質
吸着体２２の下面に保持し、次いで、ウエハホルダ５２
を降ろしウエハ７０を研磨パッド１４に当てる。次い
で、流入流路６９から圧縮空気を送り込み下部ホルダ部
２０の上面を一定圧力で押圧しながら回転軸６６を回転
させると、回転力がベローズ継ぎ手５６を介して下部ホ
ルダ部２０に伝達される。この結果、ウエハ７０の被研
磨面が、研磨パッド１４に一定圧力で押圧されながら回
転して研磨される。

【００１４】これにより、研磨パッド１４の回転面が傾
くと、ベローズ継ぎ手５６により下部ホルダ部２０は追
従して傾き、ウエハ７０と研磨パッド１４との間に隙間
は生じない。よって、ウエハ７０は、研磨面内で均一に
研磨される。尚、下部ホルダ部２０を高圧で押圧してい
ても、下部ホルダ部２０は十分に追従する。

【００１５】実施例２ 実施例２は、下部ホルダ部が研磨パッドの回転に引き摺
られてベローズ継ぎ手が捻れることを防止する機構を備
えたウエハ研磨装置の例である。図３は、実施例２のウ
エハ研磨装置のウエハホルダの側面断面図である。実施
例２のウエハ研磨装置は、ウエハホルダ５２に代えてウ
エハホルダ７４を備えていることがウエハ研磨装置５０
と異なり、その他の部分はウエハ研磨装置５０と同じで
ある。従って、実施例２のウエハ研磨装置では、ウエハ
研磨装置５０と同じ部位、部品には同じ符号を付してそ
の説明を省略する。ウエハホルダ７４は、図３に示すよ
うに、ウエハホルダ５２と同様、ウエハ被研磨面を下向
けに保持する円板状の下部ホルダ部７６と、下部ホルダ
部７６の上面周縁に結合され上面を押圧する伸縮自在の
ベローズ継ぎ手７８と、ベローズ継ぎ手７８の上端周縁
に結合され、回転機構を有する上部ホルダ部７９とを備
えた柔構造である。下部ホルダ部７６は、下部ホルダ部
２０と同様、多孔質吸着体８１と多孔質吸着体８１の上
面に空室８２とを備えている。下部ホルダ部７６上部に
は、下部ホルダ部７６のチルト機構及びベローズ継ぎ手
７８の捻れ防止機構を有する軸受部８７が備えられてい
る。下部ホルダ部７６と軸受部８７の中心軸同士は一致
している。軸受部８７は、軸受パイプ８４と、軸受パイ
プ８４に応じた軸受球８６とから構成される。軸受パイ
プ８４の外周には、後述の支え穴９２の側壁に接し、ベ
ローズ継ぎ手７８内の空気が軸受パイプ８４内に流入す
ることを防止するＯリング８５が備えられている。

【００１６】上部ホルダ部７９は、円板状の封止板部８
８と、封止板部８８上側で中心軸上に位置する回転軸８
９と、封止板部８８下側で中心軸上に位置し軸受パイプ
８４を支える円筒状の支持部９０とが一体成形されたも
のを備えている。封止板部８８の周縁は、実施例１と同
様、ベローズ継ぎ手５６内の空気を封印するようにベロ
ーズ継ぎ手７８の上端周縁に結合されている。支持部９
０の下面の中心軸位置には、軸受パイプ８４が回動自在
になるように挿入される円筒状の支え穴９２が形成され
ている。また、実施例１と同様、回転軸８９には、中心
軸に沿って支え穴９２に連通する排気流路９４と、排気
流路９４に平行でベローズ継ぎ手７８内に連通し圧縮空
気を送り込む流入流路９６とが形成されている。

【００１７】実施例２のウエハ研磨装置を用いてウエハ
を研磨するには、実施例１と同様、排気流路９４から空
室８２の空気を吸引してウエハ７０をウエハホルダ７４
で保持し、次いで、ウエハホルダ７４を降ろしウエハ７
０を研磨パッド１４に当てる。次いで、流入流路９６か
ら圧縮空気を送り込み下部ホルダ部７６の上面を一定圧
力で押圧し、かつ回転軸８９を回転させると、回転力が
ベローズ継ぎ手７８を介して下部ホルダ部７６に伝達さ
れる。この結果、ウエハ７０の被研磨面が、研磨パッド
１４に押圧されながら一定圧力で回転して研磨される。
図４は、実施例２のウエハ研磨装置で、研磨中にウエハ
ホルダ７４が傾いた状態を示す側面断面図である。軸受
部８７のチルト機構により下部ホルダ部７６が傾き、こ
の結果、図４に示すように、ウエハ７０は、研磨パッド
１４に隙間無く押圧されながら回転し、研磨されてい
る。

【００１８】実施例２では、下部ホルダ部７６は、ベロ
ーズ継ぎ手７８内に送り込まれた圧縮空気により研磨パ
ッド１４に押圧されている。軸受部８７は、下部ホルダ
部７６のチルト機構、及び下部ホルダ部７６が研磨パッ
ド１４の回転に引き摺られてベローズ継ぎ手７８が捻れ
ることを防止する機構として作用しており、従来のよう
に下部ホルダ部７６を押圧していない。よって、従来の
ようにチルト機構の動きが悪くなることはなく、ウエハ
７０が研磨面内で均一に研磨される。また、ベローズ継
ぎ手７８は捻れないので、ベローズ継ぎ手に捻れによる
損傷を与えることを防止できる。

【００１９】実施例３ 実施例３は、実施例２に比べ、下部ホルダ部が研磨パッ
ドの回転に引き摺られてベローズ継ぎ手が捻れることを
より一層防止する機構を備えたウエハ研磨装置の例であ
る。図５は、実施例３のウエハ研磨装置のウエハホルダ
の側面断面図である。実施例３のウエハ研磨装置では、
下部ホルダ部９７上面に案内ピンを備え、上部ホルダ部
９９に支持部９０が形成されずに違う形状の支持部が形
成され、その他の部分はウエハホルダ７４と同じである
ウエハホルダ９８を、ウエハホルダ７４に代えて備えて
いることが、実施例２のウエハ研磨装置と異なる。よっ
て、図５では、図３と同じ部位、部品には同じ符号を付
し、その説明を省略する。ウエハホルダ９８の下部ホル
ダ部９７は、ベローズ継ぎ手７８と軸受パイプ８４との
間に、４本のガイドピン１０２が、軸受球８６を中心と
する同一円周上に互いに等間隔で垂直上向きに設けられ
ている。上部ホルダ部９９の支持部１０６は、支持部９
０よりも径の大きい円筒状で、外周部にはガイドピン１
０２を案内する円管状のガイド穴１０８が、下面から垂
直に形成されている。

【００２０】実施例３のウエハ研磨装置を用いてウエハ
を研磨するには、実施例２と同様にして行う。これによ
り、ガイドピン１０２及びガイド穴１０８により、ベロ
ーズ継ぎ手７８が捻れることを実施例２よりも一層防止
することができ、上部ホルダ部９９からの回転力を下部
ホルダ部９７に無理なく伝達することができる。

【００２１】実施例４ 実施例４は、下部ホルダが、ウエハを吸着、保持するバ
ックパッドを備えた例である。図７は、実施例４のウエ
ハ研磨装置のウエハホルダの側面断面図である。実施例
４のウエハ研磨装置では、ウエハ被研磨面を研磨パッド
に向けてウエハを吸着、保持する下部ホルダ部１１２
と、下部ホルダ部１１２の上面に結合され上面周縁を押
圧する伸縮自在のベローズ継ぎ手１１４と、ベローズ継
ぎ手１１４の上端に結合され、回転機構を有する上部ホ
ルダ部１１６とを備えている柔構造のウエハホルダ１２
０を、ウエハホルダ１２に代えて備えている。その他の
部分はウエハ研磨装置１０と同じであり、よって、図７
では、図８に示したウエハ研磨装置１０及び図９に示し
たウエハホルダ１２と同じ部位、部品には同じ符号を付
し、その説明を省略する。

【００２２】下部ホルダ部１１２は、周縁がベローズ継
ぎ手１１４に結合された円板状の押圧板１２２と、押圧
板１２２の下面に貼り付けられウエハを保持するバック
パッド１２４と、バックパッド１２４の下面周縁に貼り
付けられ、研磨中にウエハが横ずれすることを防止する
ガイドリング１２６とを備えている。バックパッド１２
４は、下面に空気の出入りする穴（図示せず）が形成さ
れていてる柔軟性の弾性体で、下面を押圧した状態で
は、復元力により吸引力を穴外側に及ぼす構造である。
上部ホルダ部１１６は、実施例１のウエハホルダ５２と
同様、ベローズ継ぎ手１１４内の空気が漏れないように
ベローズ継ぎ手１１４上端周縁に結合された円板状の封
止板部１２８と、封止板部１２８の上側で中心軸上に位
置する回転軸１３０とが一体成形されたものを備えてい
る。回転軸１３０内には、その中心軸に沿って、圧縮空
気をベローズ継ぎ手１１４内に導入する流入流路１３２
が形成されている。

【００２３】実施例４のウエハ研磨装置用いてウエハを
研磨するには、先ず、バックパッド１２４の下面を水で
濡らし、ウエハ被研磨面を下向けにしてウエハ１３４を
バックパッド１２４の下面に押し当て、水の表面張力及
びバックパッド１２４の吸引力によりウエハ１３４を吸
着・保持する。次いで、ウエハホルダ１２０を降ろしウ
エハ１３４を研磨パッド１４に当てる。次いで、流入流
路１３２から圧縮空気を送り込み下部ホルダ部１１２の
上面を一定圧力で押圧しながら回転軸１３０を回転させ
ると、回転力がベローズ継ぎ手１１４を介して下部ホル
ダ部１１２に伝達される。この結果、ウエハ１３４の被
研磨面が、研磨パッド１４に一定圧力で押圧されながら
回転して研磨される。

【００２４】これにより、実施例１と同様、研磨パッド
１４の回転面が傾くと、ベローズ継ぎ手１１４により下
部ホルダ部１１２は追従して傾き、ウエハ１３４と研磨
パッド１４との間に隙間は生じない。よって、ウエハ１
３４は、研磨面内で均一に研磨される。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ研磨装置のウエ
ハホルダは、ベローズ継ぎ手を備えた柔構造である。よ
って、研磨中に研磨パッドの回転面が傾くと、ベローズ
継ぎ手により下部ホルダ部は追従して傾き、ウエハと研
磨パッドとの間に隙間は生じなく、ウエハは、研磨面内
で均一に研磨される。この結果、（１）ウエハ厚さが均
一になる鏡面研削を行うことができる。（２）薄膜が形
成されているウエハでは、膜厚の均一な研磨を行うこと
ができる。（３）配線構造を有するウエハを研磨して配
線構造の段差部分を均一に平坦化することができる。
（４）ウエハ表面のＳＯＩ層のみを研磨して平坦化する
場合では、均一に平坦化できるのでＳＯＩ層を均一に薄
くすることができる。また、連結パイプが中空部を長手
方向に有する管状剛性パイプであると、ベローズ継ぎ手
は捻れないので、ベローズ継ぎ手に捻れによる損傷を与
えることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のウエハ研磨装置の側面断面図であ
る。

【図２】実施例１のウエハ研磨装置のウエハホルダの側
面断面図である。

【図３】実施例２のウエハ研磨装置のウエハホルダの側
面断面図である。

【図４】実施例２のウエハ研磨装置で、研磨中にウエハ
ホルダが傾いた状態を示す側面断面図である。

【図５】実施例３のウエハ研磨装置のウエハホルダの側
面断面図である。

【図６】従来のウエハ研磨装置で、研磨中にウエハホル
ダが傾いた状態を示す側面断面図である。

【図７】実施例４のウエハ研磨装置のウエハホルダの側
面断面図である。

【図８】従来のウエハ研磨装置の一例の側面断面図であ
る。

【図９】従来のウエハ研磨装置のウエハホルダの側面断
面図である。

【符号の説明】

１０……ウエハ研磨装置、１２……ウエハホルダ、１４
……研磨パッド、１６……研磨定盤、１７……研磨砥
粒、１８……供給ノズル、２０……下部ホルダ部、２１
……下部ホルダ部外枠、２２……多孔質吸着体、２３…
…空室、２４……貫通孔、２６……上部ホルダ部、２８
……軸受球、３０……軸受治具、３４……押圧回転パイ
プ、３６……配管、３８……ポンプ、４０……研磨砥粒
タンク、４２……ウエハ、４６……隙間、５０……ウエ
ハ研磨装置、５２……ウエハホルダ、５６……ベローズ
継ぎ手、５８……上部ホルダ部、６０……連結パイプ、
６４……封止板部、６６……回転軸、６８……排気流
路、６９……流入流路、７０……ウエハ、７４……ウエ
ハホルダ、７６……下部ホルダ部、７８……ベローズ継
ぎ手、７９……上部ホルダ部、８１……多孔質吸着体、
８２……空室、８４……軸受パイプ、８５……Ｏリン
グ、８６……軸受球、８７……軸受部、８８……封止板
部、８９……回転軸、９０……支持部、９２……支え
穴、９４……排気流路、９６……流入流路、９７……下
部ホルダ部、９８……ウエハホルダ、９９……上部ホル
ダ部、１０２……ガイドピン、１０６……支持部、１０
８……ガイド穴、１１２……下部ホルダ部、１１４……
ベローズ継ぎ手、１１６……上部ホルダ部、１２０……
ウエハホルダ、１２２……押圧板、１２４……バックパ
ッド、１２６……ガイドリング、１２８……封止板部、
１３０……回転軸、１３２……流入流路、１３４……ウ
エハ。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】ウエハの鏡面を研磨するために、また、
近年、半導体装置の高集積化に伴いウエハ上のデバイス
段差を平坦化するために、ウエハ研磨装置が多用されて
いる。図８は、従来のウエハ研磨装置の一例の側面断面
図である。従来のウエハ研磨装置１０は、ウエハ被研磨
面を下向けに保持して回転するウエハホルダ１２と、ウ
エハを研磨する研磨パッド１４をウエハホルダ１２に平
行に対面させて保持して回転する研磨定盤１６とを備え
ている。また、研磨パッド１４の表面に研磨砥粒１７を
供給する供給ノズル１８を備えている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、研磨定盤１
６を水平に保持しながら回転することは技術的に極めて
困難で、研磨定盤１６の回転面の傾きは常時変化し、こ
の結果、回転している研磨パッド１４の傾きも常時変化
する。一方、従来のウエハ研磨装置のウエハホルダ１２
は、押圧回転力が押圧回転パイプ３４下端から軸受球２
８及び軸受治具３０を介してウエハホルダ１２に伝達さ
れる剛構造である。このため、押圧回転パイプ３４下
端、軸受球２８及び軸受治具３０の軸受面が摩耗して変
形したり、軸受球の滑りが悪くなったりして、チルト機
構の動きが悪くなる。このため、下部ホルダ部２０は、
回転する研磨パッド１４の傾きの変化に応じて追従する
ことが出来なくなり、図６に示すように、研磨中にウエ
ハ４２と研磨パッド１４との間に部分的な隙間４６が生
じ、以下のような問題があった。第１には、ウエハの鏡
面を研磨すると、ウエハ厚さ及び表面粗さが研磨面内で
不均一になる。第２には、薄膜の形成されているウエハ
の研磨を行うと研磨面内の膜厚がばらつく。第３には、
配線構造を有するウエハを研磨すると、配線構造の段差
部分を均一に平坦化することができない。第４には、ウ
エハ表面のＳＯＩ（Silicon On Insulator）層のみを研
磨する場合、ＳＯＩ層を均一に薄くすることができな
い。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的に説明する。実施例１ 実施例１は、本発明に係るウエハ研磨装置の基本的な構
造を有する例である。図１は実施例１のウエハ研磨装置
５０の側面断面図であり、図２は、ウエハ研磨装置５０
のウエハホルダ５２の側面断面図である。ウエハ研磨装
置５０では、従来のウエハホルダ１２に代えて、回転機
構を有する上部ホルダ５８と、下部ホルダ２０と、上端
が上部ホルダ５８の下面周縁に結合され、かつ、下端が
下部ホルダ部２０の上面周縁に結合された伸縮自在なベ
ローズ継ぎ手５６とを有する柔構造のウエハホルダ５２
を備えている。その他の部分はウエハ研磨装置１０と同
じであり、よって、図１及び図２では、図８に示したウ
エハ研磨装置１０及び図９に示したウエハホルダ１２と
同じ部位、部品には同じ符号を付し、その説明を省略す
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】実施例４ 実施例４は、下部ホルダが、ウエハを吸着、保持するバ
ックパッドを備えた例である。図７は、実施例４のウエ
ハ研磨装置のウエハホルダの側面断面図である。実施例
４のウエハ研磨装置では、従来のウエハホルダ１２に代
えて、ウエハ被研磨面を研磨パッドに向けてウエハを吸
着、保持する下部ホルダ部１１２と、回転機構を有する
上部ホルダ部１１６と、上端が上部ホルダ１１６の下面
周縁に結合され、かつ、下端が下部ホルダ部１１２の上
面周縁に結合された伸縮自在なベローズ継ぎ手１１４と
を有する柔構造のウエハホルダ１２０を備えている。そ
の他の部分はウエハ研磨装置１０と同じであり、よっ
て、図７では、図８に示したウエハ研磨装置１０及び図
９に示したウエハホルダ１２と同じ部位、部品には同じ
符号を付し、その説明を省略する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ研磨装置のウエ
ハホルダは、ベローズ継ぎ手を備えた柔構造である。よ
って、研磨中に研磨パッドの回転面が傾くと、ベローズ
継ぎ手により下部ホルダ部は追従して傾き、ウエハと研
磨パッドとの間に隙間は生じなく、ウエハは、研磨面内
で均一に研磨される。この結果、（１）ウエハ厚さが均
一になる鏡面研磨を行うことができる。（２）薄膜が形
成されているウエハでは、膜厚の均一な研磨を行うこと
ができる。（３）配線構造を有するウエハを研磨して配
線構造の段差部分を均一に平坦化することができる。
（４）ウエハ表面のＳＯＩ層のみを研磨してＳＯＩ層を
均一に薄くすることができる。また、連結パイプが中空
部を長手方向に有する管状剛性パイプであると、ベロー
ズ継ぎ手は捻れないので、ベローズ継ぎ手に捻れによる
損傷を与えることを防止できる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを研磨する研磨パッドを上面に保
   持して回転する研磨定盤と、ウエハを保持して研磨パッ
   ドに押圧しながら回転するウエハホルダとを備えたウエ
   ハ研磨装置において、 ウエハホルダは、 ウエハ被研磨面を研磨パッドに向けてウエハを吸着、保
   持する吸着体を有する下部ホルダ部と、 下部ホルダ部に対面して上方に延在する上部ホルダ部
   と、 下部ホルダ部の周縁と上部ホルダ部の周縁とを連結する
   ベローズ継ぎ手と、 下部ホルダ部、ベローズ継ぎ手及び上部ホルダ部からな
   る空気室に圧力空気を送入する機構と、 上部ホルダ部にほぼ直交して連結された回転軸及び回転
   軸を回転させる回転機構と、 回転軸を貫通する中空部及び連結パイプを介して下部ホ
   ルダ部の吸着体を吸引し、吸着体にウエハを吸着する吸
   引機構とを備えることを特徴とするウエハ研磨装置。
2. 【請求項２】 連結パイプが、中空部を継ぎ手方向に有
   するベローズ継ぎ手であって、下端が下部ホルダ部に連
   結されて吸着体に連通し、上端が上部ホルダ部に連結さ
   れて回転軸の中空部に連通し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. 【請求項３】 連結パイプが、中空部を長手方向に有す
   る管状剛性パイプであって、下端が下部ホルダ部に連結
   されて吸着体に連通し、上端が上部ホルダ部に回動自在
   及び出入自在に連結されて回転軸の中空部に連通してい
   ることを特徴とする請求項１に記載のウエハ研磨装置。
4. 【請求項４】 上部ホルダ部が上下方向に伸びる案内ピ
   ン及び案内ピンの頭部を案内するピン孔のいずれか一方
   を備え、下部ホルダ部がいずれか他方を備えることを特
   徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の
   ウエハ研磨装置。
5. 【請求項５】 ウエハを研磨する研磨パッドを上面に保
   持して回転する研磨定盤と、ウエハを保持して研磨パッ
   ドに押圧しながら回転するウエハホルダとを備えたウエ
   ハ研磨装置において、 ウエハホルダは、 ウエハ被研磨面を研磨パッドに向けてウエハを吸着、保
   持するバックパッドを有する下部ホルダ部と、 下部ホルダ部に対面して上方に延在する上部ホルダ部
   と、 下部ホルダ部の周縁と上部ホルダ部の周縁とを連結する
   ベローズ継ぎ手と、 下部ホルダ部、ベローズ継ぎ手及び上部ホルダ部からな
   る空気室に圧力空気を送入する機構と、 上部ホルダ部にほぼ直交して連結された回転軸及び回転
   軸を回転させる回転機構とを備えることを特徴とするウ
   エハ研磨装置。
6. 【請求項６】 バックパッドの下面周縁に、内径がウエ
   ハとほぼ同じ径であるガイドリングを備えていることを
   特徴とする請求項５に記載のウエハ研磨装置。