JPH106207A - 研磨装置用定盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウェーハの面内全域に均一に研磨圧力を
かけることができるとともに、研磨圧力を容易に制御す
ることができる研磨装置用定盤を提供する。 【解決手段】定盤１０には、液体パラフィン２４が充填
された容器部１４が設けられている。この容器部１４は
弾性体のシート２６で密閉され、このシート２６上に研
磨布２８が貼着されている。さらに、液体パラフィン２
４中にはエアバッグ３０が浸漬されている。したがっ
て、このエアバッグ３０の内圧を調整するだけで、液体
パラフィン２４中の圧力を制御し、シート２６及び研磨
布２８にかかる圧力、すなわち研磨圧力を制御すること
ができる。また、液体パラフィン２４はヒータ３２によ
って加熱されている。研磨布２８の交換時には、この加
熱を中止し液体パラフィン２４を凝固させた後、容器部
１４を取り外して研磨布２８を貼り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置用の定盤
に係わり、特に半導体ウェーハ研磨装置用の定盤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高密度化、多層
化が進み、その製作過程において半導体ウェーハを高い
精度で平坦化する技術が重要視されている。この平坦化
のためには、半導体ウェーハと研磨布との間に研磨液を
供給し、半導体ウェーハと研磨布とを押し付けながら相
対運動させて研磨する方法が有力である。

【０００３】ところで、研磨を受ける半導体ウェーハに
は、反りやうねりがあることが多い。そこで、このよう
な反り等がある半導体ウェーハであっても、半導体ウェ
ーハと研磨布との押し付け力（研磨圧力）を偏在させな
いための対策として、液体を密閉した弾性体で半導体ウ
ェーハを研磨布に押し付ける、あるいは液体を密閉した
弾性体で研磨布を支持するといった方法が従来とられて
いる（特開平5-74749号公報）。

【０００４】一方、従来、研磨圧力の制御は、半導体ウ
ェーハを支持する機構を、研磨布を支持する定盤に対し
て微小距離上下させることによって行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研磨中
に研磨圧力を検出し、それに応じて半導体ウェーハを微
妙に上下させるためには、複雑な装置が必要であり、そ
の制御は難しいという欠点がある。ところで、研磨布は
消耗品であって、一定の使用時間が過ぎると交換される
必要がある。しかしながら、研磨布が弾性体で支持され
ていると、研磨布の剥離、貼着が困難であるという欠点
がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、半導体ウェーハの面内全域に均一に研磨圧力
をかけることができるとともに、研磨圧力を容易に制御
することができる研磨装置用定盤を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、定盤の上面に形成された凹部に液体が充
填され、前記凹部が弾性体のシートで密閉され、このシ
ート上に研磨布が支持された研磨装置用定盤において、
体積可変である袋体を前記液体中に浸漬して配置し、こ
の袋体の内圧を可変制御することによって、液体及びシ
ートを介して、研磨布にかかる圧力を制御するようにし
たことを特徴とする。

【０００８】本発明の研磨装置用定盤は、液体が充填さ
れた凹部が上面にあり、それが弾性体のシートで密閉さ
れ、このシート上に研磨布が支持されている。したがっ
て、この研磨装置用定盤を用いれば、研磨を受ける半導
体ウェーハに反り等があっても、半導体ウェーハの面内
全域に均一に研磨圧力をかけることができる。さらに、
この研磨装置用定盤は、前記液体中に、体積可変である
袋体が浸漬されている。したがって、この袋体の内圧を
調整するだけで、液体中の圧力を制御し、研磨布にかか
る圧力、すなわち研磨圧力を制御することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記研磨装置用定
盤において、前記凹部の内部に、あるいは前記凹部に隣
接して、加熱手段を備える。そして、前記液体として、
前記加熱手段によって液体に保たれ、室温では凝固する
物質を用いる。この研磨装置用定盤では、研磨中には、
前記凹部内に充填された物質を前記加熱手段によって液
体に保つ。そして、研磨布を交換するときには、前記液
体を放冷して凝固させれば、研磨装置用定盤の上面が固
くなるので、研磨布の剥離、貼着を容易に行うことがで
きる。また、前記加熱手段によって研磨布の温度を制御
することで、研磨液の温度を制御し、研磨速度を制御す
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係わる研磨装置用定盤の好ましい実施の形態について詳
説する。図１は、本発明の実施の形態の定盤１０の要部
断面図である。定盤１０は基盤部１２と容器部１４とで
構成され、両者は着脱可能である。

【００１１】前記基盤部１２の下部には回転軸１６が設
けられていて、この回転軸１６はギヤ１８、２０を介し
てモータ２２のスピンドルに連結されている。したがっ
て、モータ２２が回転駆動されると、定盤１０全体が図
中矢印ａ方向に回転される。前記容器部１４は上部に凹
部が形成され、この凹部には液体、例えば液体パラフィ
ン２４が充填されている。

【００１２】さらに、この凹部は弾性体、例えばゴムの
シート２６によって密閉されており、このシート２６上
に研磨布２８が貼着される。前記液体パラフィン２４中
には、エアバッグ３０、ヒータ３２及び温度センサ３４
が浸漬して配置されている。前記エアバッグ３０は体積
可変であって、ジョイント３６及びロータリジョイント
３８を介して、外部のエアレギュレータ４０、さらにエ
アポンプ４２に接続されている。したがって、エアポン
プ４２によって加圧された空気が送り込まれることで、
エアバッグ３０の内部が加圧される。そして、この送り
込まれる空気の圧力がエアレギュレータ４０によって調
整されることで、エアバッグ３０の内圧は自在に調整さ
れる。それによって、液体パラフィン２４中の圧力が制
御されるので、シート２６及び研磨布２８にかかる圧
力、すなわち研磨圧力が制御される。

【００１３】前記ヒータ３２及び温度センサ３４は、コ
ネクタ４４及びスリップリング４６を介して、外部の温
度コントローラ４８に接続されている。研磨中には、温
度コントローラ４８は、温度センサ３４によって液体パ
ラフィン２４の温度を検知しながら、ヒータ３２によっ
て液体パラフィン２４の温度を凝固点以上に維持してい
る。

【００１４】さらに、温度コントローラ４８によって、
液体パラフィン２４とシート２６とを介して、研磨布２
８の温度を制御することで、図示しない研磨液の温度を
制御し、研磨速度を制御することができる。さて、研磨
布２８は、消耗品であって、一定の使用時間が過ぎると
交換される必要がある。その交換の際には、まず、ヒー
タ３２による加熱を中止して液体パラフィン２４を放冷
する。そして、液体パラフィン２４を凝固させてから、
容器部１４を基盤部１２から取り外し、研磨布２８を貼
り替える。このようにすれば、定盤の上面が固い状態で
研磨布２８の剥離、貼着を行うことができるので、研磨
布２８の交換作業を容易に行うことができる。

【００１５】次に、この定盤１０を用いた研磨について
説明する。図１に、吸着パッド４９の下面に保持された
半導体ウェーハ５０が、定盤１０に押し付けられている
状態を示す。吸着パッド４９は、図示しない移動機構に
よって図中矢印ｂ方向に上下移動自在であって、図示し
ない回転機構によって図中矢印ｃ方向に回転される。図
２は、定盤１０に、半導体ウェーハ５０が押し付けられ
ている状態を示した模式図である。

【００１６】ここで、図中の矢印５２は、シート２６が
液体パラフィン２４から受ける圧力ベクトルを示す。こ
の図に示すように、半導体ウェーハ５０の表面にうねり
があっても、シート２６及び研磨布２８はそのうねりに
追従し、研磨圧力はどの場所でも均一である。また、図
中の矢印５４は、エアバッグ３０の壁面がエアバッグ３
０内部の図示しない空気から受ける圧力ベクトルを示
す。エアバッグ３０の内圧と、液体パラフィン２４中の
圧力と、シート２６及び研磨布２８が受ける圧力、すな
わち研磨圧力とは全て等しい。したがって、このエアバ
ッグ３０の内圧を調整するだけで、研磨圧力を制御する
ことができる。

【００１７】なお、容器部１４に充填される液体は、液
体パラフィンに限定されることなく、ヒータ３２による
加熱によって液体に保たれ、室温では凝固する物質であ
ればよい。また、シート２６の表面に、溝等の液溜まり
部を設けて、研磨液を保持する機能を付加すれば、研磨
布２８を貼着する必要はなくなる。

【００１８】また、ヒータ３２の設置場所は、液体パラ
フィン２４中に限定されることなく、液体パラフィン２
４を加熱することができる場所であればよい。例えば、
ヒータ３２は、容器部１４の壁に埋設されてもよい。さ
らに、本実施の形態においては、液体パラフィン２４中
の圧力の制御手段として、空気を圧力媒体としたエアバ
ッグ３０等を用いている。しかし、これに限定されるこ
となく、例えば他の気体や液体を圧力媒体としたバッグ
等を用いてもよい。

【００１９】また、研磨圧力の制御には、エアバッグ３
０の内圧の調整だけでなく、吸着パッド４９の上下移動
を併用してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の研磨装置
用定盤では、研磨布に押し付けられる半導体ウェーハに
反り等があっても、半導体ウェーハの面内全域に均一に
研磨圧力をかけることができ、また、袋体の内圧を調整
するだけで、液体中の圧力を制御し、研磨布にかかる圧
力、すなわち研磨圧力を制御することができる。

【００２１】また、本発明では、前記液体として、加熱
手段によって液体に保たれ、室温では凝固する物質を用
いているので、研磨布の交換作業を容易に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の研磨装置用定盤の要部断
面図。

【図２】本発明の実施の形態の研磨装置用定盤に、半導
体ウェーハが押し付けられている状態を示した模式図。

【符号の説明】

１０…定盤 ２４…液体パラフィン ２６…シート ２８…研磨布 ３０…エアバッグ ３２…ヒータ ４０…エアレギュレータ ４２…エアポンプ ４８…温度コントローラ ５０…半導体ウェーハ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定盤の上面に形成された凹部に液体が充填
   され、前記凹部が弾性体のシートで密閉され、このシー
   ト上に研磨布が支持された研磨装置用定盤において、 体積可変である袋体を前記液体中に浸漬して配置し、 この袋体の内圧を可変制御することによって、液体及び
   シートを介して、研磨布にかかる圧力を制御するように
   したことを特徴とする研磨装置用定盤。
2. 【請求項２】前記研磨装置用定盤の、前記凹部の内部
   に、あるいは前記凹部に隣接して、加熱手段を備え、 前記液体は、前記加熱手段によって液体に保たれ、室温
   では凝固する物質であることを特徴とする請求項１記載
   の研磨装置用定盤。