WO2002019405A1

WO2002019405A1 - Polissoir

Info

Publication number: WO2002019405A1
Application number: PCT/JP2001/007323
Authority: WO
Inventors: Isao Sugaya
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2002-03-07
Also published as: JP2002075935A

Description

技術分野

本発明は、例えば、 U L S Iなどの半導体デバイスを製造する工程において、半導体デバイスの平坦明化研磨等に用いるのに好適な研磨装置に関するものである。

田背景技術

近年、半導体デバイス等の表面のグローバル平坦化技術として、化学的機械的研磨 ( Chemical Mechanical Pol ishing又は Chemical Mechanical Planarization、以下では C M Pと称す）技術が採用されている。 C M P は、物理的研磨に化学的な作用（研磨剤、溶液による溶かし出し）を併用してウェハの表面凹凸を除いていく工程である。 C M Pによる研磨を行う研磨装置は、研磨パッド等の研磨体と、ウェハ等の研磨対象物を保持するチヤック等の保持部とを備え、研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、研磨体と研磨対象物との間に荷重を加え、 ■ かつ相対移動させることにより、研磨対象物を研磨する。

この種の研磨装置には、研磨対象物の研磨時に、研磨体と研磨対象物との相対移動により、研磨体の一部を一時的に研磨対象物からその周囲へはみ出せるものがある。従来から、例えば、チャックにフェイスアツプで真空吸着されたウェハを、角度追従性のあるフレキシブルな研磨へヅド部に取り付けたスモールパッド（ウェハよりも小径の研磨パッド）で研磨する場合、ウェハから研磨パッドを一時的にはみ出させる研磨装置が提供されている。ウェハ等の研磨対象物の研磨時に、研磨パッド等の研磨体を研磨対象物からその周囲へはみ出させる、前述した従来の研磨装置では、ウェハから研磨パッドがはみ出した時に生ずるオーバ一ハングが原因で、以下に説明する 3つの問題が生じていた。

第 1の問題は、「パッドの傾き」である。前記従来の研磨装置では、加ェ組立に起因するパッド面とチヤック面の平行度誤差や、ウェハ表面のうねりなどを吸収するために、へッド部は角度追従性のあるフレキシブルな機構を採用している。このため、パッドが揺動中にウェハからはみ出すと、逆にこのフレキシブルさが裏目に出てしまいパッドがはみ出した側に傾く結果、所望の研磨が行われないという問題が生じていた。具体的には、ウェハに対するパッドの加圧力が等分布にならず、結果的にウェハの端部が一番多く削れてしまうエツジファーストが生じてしまい、研磨が均一に行われなくなってしまうという問題があった。

第 2の問題は、「パヅドの段差」である。ウェハからはみ出していない箇所のパッドは加圧力により押しつぶされているが、はみ出した箇所はパッド材の復元力により前者よりも厚くなっている。加圧力から解放されてこの厚みに復元した領域は、へッド部の回転により再びウェハに接触する。この段差部がウェハに乗り上げる瞬間は、解放されていたパッド面が再び急激に圧縮されるために、ウェハが受ける加圧状態はエツジ付近で不均一になる。押しつぶされていたパッドが加圧力から解放される瞬間にも同様のことが起きる。これらが原因で、ウェハのエッジ近傍では所望の研磨が得られないという問題が生じていた。

第 3の問題は、「パッドの加圧力」である。ノッドのウェハに対する加圧力は、研磨状態に大きな影響力を持つ。基本的に、ウェハ全体に対して均一な研磨を行うためには、パッドのウェハに対する単位面積当たりの加圧力は均等になることが望ましい。しかし、上記の通り、従来はパッド面がウェハからはみ出す時があるために接触面積が変化し、結果的に単位面積当たりの加圧力が変化してしまうという問題があった。

これの問題を解消するため、ウェハの研磨時にウェハからその周囲へはみ出す研磨パッドのはみ出し部分を支持するガイド部材を、設けることが考えられる。この場合、はみ出し部分がガイド部材により支持されるので、前述した第 1乃至第 3の問題が解消され、ウェハの研磨を均一に行うことができるはずである。この場合、ガイド部材における前記はみ出し部分を支持するガイド面をウェハの研磨面とほぼ面一に配置し、ガイド部材をウェハの外周に近傍に配置して両者の間隔を極力狭めておけば、研磨パッドがウェハからはみ出しても、研磨パッドがウェハからはみ出していない状態と実質的に同等の状態が実現され、前述した第 1 乃至第 3の問題が解消され、研磨対象物の研磨を均一に行うことが判明した。

しかし、前記従来の研磨装置を使用する場合、ウェハをフェイスアツプでチャック等の保持部にローデイングしたり、研磨後にウェハを保持部からフェイスアツプでアンローディングするウェハ搬送装置として、ウェハの外周部を把持する把持部を有する搬送装置を、一般的に用いる。したがって、前記ガイド部材をウェハの外周に接近させて配置しようとすると、ガイド部材が把持部にとって障害となってしまう。

そこで、ガイド部材をウェハの外周から例えば 1 0 m m程度とかなり大きい間隔をあけて配置するか、あるいは、ガイド部材を基本的にゥェハの外周に接近させて配置するが当該ガイド部材に把持部が入り込む位置にだけ切欠きを形成することが考えられる。

ところが、前者のようにガイド部材とウェハとの間隔を広げると、研磨パッドのはみ出し部分を支持するというガイド部材の効果が十分に発揮されず、前述した第 1乃至第 3の問題を十分に解消し得ず、ウェハを十分に均一に研磨することができない。また、後者のようにガイド部材に切欠きを形成すると、当該切欠きのエッジにより研磨パツドが急激に摩耗してしまうなどの新たな問題が生じてしまう。

また、前記従来の研磨装置では、研磨対象物を保持部にローデイングする際に、搬送装置による搬送の位置決め精度の限界や、搬送装置の把持部を開いて研磨対象物の外周部から解放した瞬間の反動や、保持部上の水滴等による滑りなどの原因で、保持部に対する研磨対象物の位置ずれが生じ易く、その後の研磨が良好に行われない場合もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研磨対象物の外周部を把持する把持部を有する搬送装置を用いて、保持部に対する研磨対象物の口一ディング及びアンローディングを行うことができるにもかかわらず、研磨対象物をより均一に研磨することができるとともに、研磨体の摩耗を低減し、寿命を長くすることができる、研磨装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、これに加えて、保持部に対する研磨対象物の位置精度を向上させてより良好な研磨を行うことができる研磨装置を提供することを目的とする。発明の開示

前記課題を解決するため、本発明の第 1の態様による研璋装置は、研磨体と、研磨対象物を保持する保持部とを備え、前記研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、前記研磨対象物の研磨時に前記研磨対象物からその周囲へはみ出す前記研磨体のはみ出し部分を支持するガイド部材を備えたものである。そして、前記ガイド部材の少なくとも一部が、前記研磨対象物の前記保持部に対するローディング時及びアンローディング時に、前記研磨対象物を搬送する搬送装置における前記研磨対象物の外周部を把持する把持部と干渉しない位置に、退避するように、前記保持部に対して相対的に移動可能に構成される。

この第 1の態様によれば、研磨体のはみ出し部分を支持するガイド部材を備え、しかも、ガイド部材の少なくとも一部が、搬送装置の把持部と干渉しない位置に相対的に退避するように、保持部に対して相対的に移動可能に構成されている。したがって、研磨対象物の研磨時には、ガィド部材における前記はみ出し部分を支持するガイド面をウェハの研磨面とほぼ面一に配置し、ガイド部材をウェハの外周に近傍に配置して両者の間隔を極力狭めておくことができる一方、保持部に対する研磨対象物のローディング時及びアンローディング時には、ガイド部材と把持部との干渉を回避することができる。このため、前記第 1の態様によれば、研磨対象物の外周部を把持する把持部を有する搬送装置を用いて、保持部に対する研磨対象物の口一ディング及びアンローディングを行うことができるにもかかわらず、研磨対象物をより均一に研磨することができるとともに、研磨体の摩耗を低減することができる。

本発明の第 2の態様による研磨装置は、前記第 1の態様において、前記ガイド部材は前記はみ出し部分を支持するガイド面を有し、前記ガイド面が前記研磨対象物の研磨面とほぼ面一となる第 1の位置と、前記ガィド面が前記研磨対象物の研磨面から立ち下がる第 2の位置との間を、前記ガイド部材の全体が前記保持部に対して相対的に移動し得るように構成され、研磨を前記第 1の位置で行うものである。

本発明の第 3の態様による研磨装置は、前記第 1の態様において、前記ガイド部材は、前記研磨対象物の周囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の個別ガイド部材を含み、前記各個別ガイド部材が、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の内側方向の第 1の位置と、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿つた方向であって放射状の外側方向の第 2の位置との間を、それそれ移動し得るように構成され、研磨を前記第 1の位置で行うものである。

本発明の第 4の態様による研磨装置は、前記第 1の態様において、前記ガイド部材は、前記研磨対象物の周囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の個別ガイド部材を含み、前記各個別ガイド部材が、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の内側方向の第 1の位置と、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の外側方向の第 2の位置と、前記第 1の位置より更に前記放射状の内側方向の第 3の位置との間を、それそれ移動し得るように構成され、研磨を前記第 1の位置で行うものである。

本発明の第 5の態様による研磨装置は、前記第 1の態様において、前記ガイド部材は、 1つ以上の第 1の個別ガイド部材と、複数の第 2の個別ガイド部材とを含み、前記第 1の個別ガイド部材は、少なくとも前記保持部の自転以外の動きに関しては、前記保持部に対して相対的に移動せず、前記複数の第 2の個別ガイド部材は、前記把持部と干渉しない各位置にそれそれ退避するように、前記保持部に対して相対的に移動可能に構成されたものである。

前記第 2乃至第 5の態様は前記第 1の態様の具体例であるが、前記第 1の態様はこれらの例に限定されるものではない。

前記第 4の態様の場合には、前記第 1の態様に関して述べた利点が得られるのみならず、各個別ガイド部材が放射状の方向に移動するので、前記第 3の位置を研磨対象物の保持部に対する高精度のセン夕リングに適した位置に設定しておけば、研磨対象物の保持部に対する口一ディング時に、各個別ガイド部材の内側への移動によって、研磨対象物を保持部に対してセンタリングして精度良く位置決めすることが可能になる。よって、より良好な研磨を達成することができる。

前記第 4の態様では、例えば、研磨対象物の研磨時に、研磨対象物と個別ガイド部材とが相対的に移動する場合（例えば、研磨対象物が自転するが個別ガイド部材が自転しない場合）に、その移動時に互いに接触しないように、研磨時にはセン夕リング時に比べて個別ガイド部材と研磨対象物の外周との間隔を広げる必要がある場合であっても、精度の良いセン夕リングが可能となる。

前記第 3の態様の場合には、前記第 1の位置を研磨対象物の保持部に対する高精度のセン夕リングに適した位置に設定すれば、前記第 4の態様と同様に、研磨対象物を保持部に対してセン夕リングして精度良く位置決めすることが可能になる。ただし、前記第 3の態様では、前記第 4 の態様と異なり、研磨時においてもセン夕リング時に対して個別ガイド部材と研磨対象物の外周との間隔を広げる必要がない場合、例えば、研磨時には個別ガイド部材も研磨対象物と一緒に自転して両者が相対的に移動しない場合にのみ精度の良いセン夕リングが可能となる。研磨時に個別ガイド部材と研磨対象物とが相対的に移動する場合には、第 1の位置で個別ガイド部材の何れもが研磨対象物に非接触とされ、セン夕リングはされない。

本発明によれば、研磨対象物の外周部を把持する把持部を有する搬送装置を用いて、保持部に対する研磨対象物のローディング及びアンローデイングを行うことができるにもかかわらず、研磨対象物をより均一に研磨することができるとともに、研磨体の摩耗を低減することができる。図面の簡単な説明

図 1は、発明の第 1の実施の形態である研磨装置の研磨時の状態を模式的に示す概略断面図である。

図 2は、図 1中の A— A ' 矢視図である。

図 3は、ウェハ搬送装置の要部を示す概略底面図である。

図 4は、本発明の第 1の実施の形態である研磨装置の所定の状態を示す概略断面図である。

図 5は、本発明の第 1の実施の形態である研磨装置の他の状態を示す概略断面図である。

図 6は、本発明の第 1の実施の形態である研磨装置の更に他の状態を示す概略断面図である。

図 7は、本発明の第 1の実施の形態である研磨装置の更に他の状態を示す概略断面図である。

図 8は、本発明の第 2の実施の形態である研磨装置の要部を模式的に示す概略平面図である。

図 9は、個別ガイド部材とエアシリンダを示す概略斜視図である。図 1 0は、所定の状態を示す図 8中の C— C ' 線に沿った概略断面図である。

図 1 1は、他の所定の状態を示す図 8中の C— C ' 線に沿った概略断面図である。

図 1 2は、更に他の所定の状態を示す図 8中の C一 C ' 線に沿った概略断面図である。

図 1 3は、更に他の所定の状態を示す図 8中の C一 C ' 線に沿った概略断面図である。

図 1 4は、本発明の第 3の実施の形態である研磨装置の所定の状態を示す概略断面図である。

図 1 5は、本発明の第 3の実施の形態である研磨装置の他の所定の状態を示す概略断面図である。図 1 6は、本発明の第 3の実施の形態である研磨装置の更に他の所定の状態を示す概略断面図である。

図 1 7は、本発明の第 4の実施の形態である研磨装置の要部を模式的に示す概略平面図である。

図 1 8は、図 1 7中の D— D，線に沿った概略断面図である。

図 1 9は、所定の状態を示す図 1 7中の E— E ' 線に沿った概略断面図である。

図 2 0は、他の所定の状態を示す図 1 7中の E— E ' 線に沿った概略断面図である。

図 2 1は、可動ガイド部材及びエアシリンダを示す概略斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態である研磨装置のうち最良と思われるものについて、図面を参照して説明する。

[第 1の実施の形態]

図 1は、本発明の第 1の実施の形態である研磨装置の研磨時の状態を模式的に示す概略断面図である。図 2は、図 1中の A— A ' 矢視図である。図 3は、ウェハ搬送装置 1 2の要部を示す概略底面図であり、図 4 中の B— B ' 矢視図に相当している。図 4乃至図 7はそれそれ、本実施の形態による研磨装置の各状態を示す、図 1に対応する概略断面図である。

本実施の形態による研磨装置は、研磨部材 1 と、該研磨部材 1の下側に研磨対象物としてのプロセスウェハ 2を保持する保持部 3と、ウェハ 2上に研磨剤（スラリー）を供給する研磨剤供給部 4と、ウェハ 2の研磨時にウェハ 2からその周囲へはみ出す研磨体 7のはみ出し部分を支持するガイド部材 5と備えている。研磨部材 1は、研磨定盤 6の下面に研磨体（研磨パッド） 7を固定したものであり、図示しない機構によって、図 1中の矢印 J , K， Lで示すように、回転、上下動及び左右に揺動（往復動）できるようになっている。研磨体 7 としては、例えば、シート状の発泡ポリウレタン、あるいは表面に溝構造を有した無発泡樹脂などを用いることができる。保持部 3は、図示しない多数の通気路を有し上面にウェハ 2を真空吸着可能なチャック 8 と、チャック 8を支持するチャック台 9と、回転軸を構成する部材 1 0 とが一体化された、公知の構造を有している。また、保持部 3には、真空吸着等のための管路 1 1が設けられている。ウェハ 2は、保持部 3上に真空吸着により保持され、ウェハ 2の上面が研磨面となっている。保持部 3は、ァクチユエ一夕として電動モー夕を用いた図示しない機構によって、図 1中の矢印 Μで示すように、回転できるようになつている。

研磨部材 1の径は、ウェハ 2の径より小さくされている。ウェハ 2の研磨時に、研磨部材 1の矢印 Lで示す方向の揺動によって、図 1 に示すように、研磨体 7の一部が一時的にウェハ 2からその周囲へはみ出すようになつている。

ガイド部材 5は、その全体が、ウェハ 2の保持部 3に対するローディング時及びアンローディング時に、ウェハ搬送装置 1 2の把持部としての把持爪 1 3 と干渉しない位置に、相対的に退避するように、保持部 3 に対して相対的に移動可能に構成されている。

具体的に説明すると、本実施の形態では、ガイド部材 5は、ジルコ二ァゃアルミナ等の耐摩耗性に優れたセラミック材料でリング状に構成され、保持部 3 と同軸に保持部 3の外周に沿って配置されている。ガイド部材 5の上面が、研磨時に研磨体 7のはみ出し部分を支持するガイド面 5 aとなっている。図 1に示すように、保持部 3 と同軸に保持部 3の外周に沿って、筒状の支持部材 1 4が配置されている。支持部材 1 4は、保持部 3を回転自在に支持している図示しない部材に対して固定されており、保持部 3が矢印 M方向に回転しても一緒に回転することはない。支持部材 1 4には、カバー部材 3 0が固定されている。例えば、特開 2 0 0 0— 1 2 7 0 2 8号公報に開示されているようなィンデックステーブル構造を採用する場合には、支持部材 1 4は、インデックステーブルに固定すればよい。ィンデックステーブルは、複数の保持部 3をそれそれ回動自在に支持するものである。インデックステ一プルを用いれば、ある保持部 3が研磨ステージに位置している際に、他の保持部 4が口一ディングステージやアンローディングステージ等に位置し、効率良く複数のウェハ 2を研磨することができる。もっとも、本発明による研磨装置は、単一の保持部 3のみを有していてもよい。

支持部材 1 4には、ガイド部材 5を上下動させる機構として、図 1及び図 2に示すように、円周方向に 9 0 ° ずつ 4箇所にそれそれエアシリンダ 1 5が設けられている。各エアシリンダ 1 5は、シリンダ本体 1 6 と、ピストン 1 7 と、ピストンリング 1 8 と、ピストンロヅド 2 9 と、シリンダ本体 1 6内におけるピストン 1 7により画成される上側の室に連通する通気路 1 9 と、シリンダ本体 1 6内の下側の室に連通する通気路 2 0 とを有している。ビストンロッド 2 9は、支持部材 1 4に形成されたガイド孔を揷通して、支持部材の上面から上方に突出している。ピストンロッド 2 9の上端が、ガイド部材 5の下面に固着されている。通気路 1 9を真空ポンプ（図示せず）に接続するとともに通気路 2 0 を大気に解放すると、図 1及び図 4に示すように、ピストン 1 7が上方へ移動してシリンダ本体 1 6の上側の内壁に当接して停止し、ガイド部材 5のガイド面 5 aが、保持部 3上に保持されたウェハ 2の研磨面（上面）とほぼ面一となるように、各部の寸法が設定されている。また、通気路 1 9を大気に解放するとともに通気路 2 0を真空ポンプに接続すると、図 5及び図 6に示すように、ピストン 1 7が下方へ移動してシリンダ本体 1 6の下側の内壁に当接して停止し、ガイド部材 5が口一ディング時及びアン口一ディング時のウェハ搬送装置 1 2の把持爪 1 3 と干渉しない位置に退避するように、各部の寸法が設定されている。

ウェハ搬送装置 1 2は、支持体 2 1 と、支持体 2 1の下面にそれそれ移動機構 2 2を介して下方に突設された 6本の把持爪 1 3とを有している。 6本の把持爪 1 3は、水平面内の円周方向に 6 0 ° ずつ 6箇所に配置されている。各把持爪 1 3には、ウェハ 2の外周部と係合する係合溝 1 3 aが形成されている。各把持爪 1 3は、図 3に示すように、各移動機構 2 2によって、径方向の内側及び外側へ移動し、ウェハ 2の外周部を把持及び解放するようになっている。

次に、本実施の形態による研磨装置の動作について、説明する。

ウェハ 2の研磨時には、図 1 に示すように、ウェハ 2が保持部 3の上面に真空吸着されている。また、通気路 1 9が真空ポンプに接続されるとともに通気路 2 0が大気に解放されて、ガイド部材 5のガイド面 5 a がウェハ 2の研磨面（上面）とほぼ面一となつている。ガイド部材 5の内周は、ウェハ 2の外周位置に対して極めて近接している。

この状態において、研磨部材 1は、回転しながら揺動して、保持部 3 上のウェハ 2の上面に所定の圧力で押し付けられる。保持部 3を回転させてウェハ 2も回転させ、ウェハ 2 と研磨部材 1 との間で相対運動を行わせる。この状態で、研磨剤が研磨剤供給部 4からウェハ 2上に供給され、研磨剤はウェハ 2上で拡散し、研磨部材 1 とウェハ 2の相対運動に伴って研磨体 7 とウェハ 2 との間に入り込み、ウェハ 2の研磨面を研磨する。すなわち、研磨部材 1 とウェハ 2の相対運動による機械的研磨と、研磨剤の化学的作用が相乗的に作用して良好な研磨が行われる。

このとき、図 1に示すように、研磨部材 1が図 1中の L方向へ揺動することにより、研磨体 7の一部が一時的にウェハ 2からその周囲へはみ出す。しかし、このはみ出し部分は、ウェハ 2の研磨面とほぼ面一でゥェハ 2の外周に近接したガイド部材 5により支持されるので、研磨体 7 がウェハ 2からはみ出していない状態と実質的に同等の状態が実現される。その結果、前述した第 1乃至第 3の問題が解消され、研磨対象物の研磨を均一に行うことができる。しかも、ガイド部材 5には何ら切欠きがないので、切欠きのェヅジにより研磨体 7の摩耗速度が早まるようなことがない。

ウェハ 2の研磨が終了すると、図 4→図 5 図 6 図 7の順で、ゥェハ 2が保持部 3からアンローデイングされる。すなわち、まず、ウェハ搬送装置 1 2の把持爪 1 3が開いた状態でウェハ 2に接近される（図 4 ) < 次に、通気路 1 9が大気に解放されるとともに通気路 2 0が真空ポンプに接続されて、ガイド部材 5が下方へ退避し、把持爪 1 3がウェハ 2の外周付近に挿入される（図 5 ) o把持部 1 3がウェハ 2の外周部を把持した後（図 6 )、ウェハ 2の真空吸着が解除され、ウェハ 2がリフトされる (図 7 )。図 7に示す例では、このリフトが完了すると、ガイド部材 5が元の位置に復帰させられている。もっとも、続けて次のウェハ 2が搬送されてくる場合には、ガイド部材 5を上昇させずに、そのまま退避位置で待機させてもよい。保持部 3に対するウェハ 2のローデイングは、逆に、図 7→図 6→図 5 ~>図 4の順で行えばよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ウェハ 2の研磨時には、ガイド部材 5のガイド面 5をウェハ 2の研磨面とほぼ面一に配置し、ガィド部材 5をウェハ 2の外周に近傍に配置して両者の間隔を極力狭めておくことができる一方、保持部 3に対するウェハ 2のローディング時及びアン口一ディング時には、ガイド部材 5 と把持部 1 3 との干渉を回避することができる。このため、本実施の形態によれば、ウェハ 2の外周部を把持する把持爪 1 3部を有するウェハ搬送装置 1 2を用いて、保持部 3に対するウェハ 2の口一ディング及びアンローディングを行うことができるにもかかわらず、ウェハ 2をより均一に研磨することができるとともに、研磨体 7の摩耗を低減することができる。

なお、本実施の形態では、ガイド部材 5は、保持部 3 と別に固定されていて保持部 3 と一緒に回転することはないが、支持部材 1 4を保持部 3に固定し、ガイド部材 5が保持部 3と一体的に回転するようにしてもよい。また、本実施の形態では、ガイド部材 5が保持部 3に対して上下動するように構成されていたが、逆に保持部 3をガイド部材 5に対して上下動し得るように構成してもよい。

[第 2の実施の形態]

図 8は、本発明の第 2の実施の形態である研磨装置の要部を模式的に示す概略平面図であり、図 2に対応するものである。図 9は、 1つの個別ガイド部材 3 5、及び、この個別ガイド部材 3 5を径方向に移動させる 1つのエアシリンダ 3 8を示す、概略斜視図である。図 1 0乃至図 1 3はそれぞれ、本実施の形態による研磨装置の各状態を示す、図 8中の C - C ⁵ 線に沿った概略断面図である。図 1 0乃至図 1 3は、図 4乃至図 7にそれそれ対応している。図 8乃至図 1 3において、図 1乃至図 7 図中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第 1の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点である。前記第 1の実施の形態では、ガイド部材 5が全体として一体に構成され上下動するように構成されていたのに対し、本実施の形態では、ガイド部材 5は、ウェハ 2の外周に沿って順次配置され互いに分離した 6個の個別ガイド部材 3 5で構成され、各個別ガイド部材 3 5がゥェハ 2の研磨面にほぼ沿った放射状の方向にそれそれ移動するように構成されている。

本実施の形態では、 6個の個別ガイド部材 3 5は、保持部 3と同軸に保持部 3の外周に沿って保持部 3の外周からわずかに間隔をあけて配置された断面 Z字状の 1つのリング状部材が、保持部 3の中心軸を通る面に沿って 6 0 ° ずつに分離されたような、形状を有している。各個別ガィド部材 3 5は、図 8、図 1 0乃至図 1 3に示すように、保持部 3の周囲に配設された下側部材 3 6及び上側部材 3 7により案内されて、保持部 3の回転軸を中心として径方向にそれぞれ移動し得るようになつている。部材 3 6 , 3 7は、保持部 3を回転自在に支持している図示しない部材に対して固定されている。ィンデックステーブル構造を採用する場合には、部材 3 6 , 3 7は、インデックステーブルに固定すればよい。各個別ガイド部材 3 5の内側立ち上がり部の上面が、研磨時に研磨体 7 のはみ出し部分を支持するガイド面 3 5 aとなっており、保持部 3上に保持されたウェハ 2の研磨面（上面）とほぼ面一となるように配置されている。

また、本実施の形態では、前記エアシリンダ 1 5 と同じ構造を有するエアシリンダ 3 8が、個別ガイド部材 3 5 と 1対 1に設けられている。各エアシリンダ 3 8は、横倒しにされて図 8に示すように放射状に配置され、そのシリンダ本体 3 9が部材 3 6 , 3 7に固定され、そのビストンロッド 4 0の先端が各個別ガイド部材 3 5の外側立ち下がり部の外周面に固着されている。

エアシリンダ 3 8の通気路 4 1を真空ポンプ（図示せず）に接続するとともに通気路 4 2 を大気に解放すると、図 8及び図 1 0に示すように、ピストンが径方向内側へ移動してシリンダ本体 3 9の径方向内側の内壁に当接して停止し、各個別ガイド部材 3 5の内周面が、保持部 3上に保持されたウェハ 2の外周面の近傍に位置するように、各部の寸法が設定されている。また、通気路 4 1を大気に解放するとともに通気路 4 2を真空ポンプに接続すると、図 1 1及び図 1 2に示すように、ビストンが径方向外側へ移動してシリンダ本体 3 9の外側の内壁に当接して停止し、各個別ガイド部材 3 5がローデイング時及びアンローデイング時のゥェハ搬送装置 1 2の把持爪 1 3と干渉しない位置に退避するように、各部の寸法が設定されている。

本実施の形態によれば、ウェハ 2の研磨が終了すると、図 1 0 図 1 1■ 図 1 2 図 1 3の順で、ウェハ 2が保持部 3からアンローデイングされる。保持部 3に対するウェハ 2のローデイングは、逆に、図 1 3→ 図 1 2 図 1 1 図 1 0の順で行えばよい。

本実施の形態によっても、前記第 1の実施の形態と同様の利点が得られる。

なお、本実施の形態では、各個別ガイド部材 3 5は、一般に、保持部 3と別に固定されていて保持部 3 と一緒に回転することはないが、特別な例として、各部材 3 6 , 3 7を保持部 3に固定し、各個別ガイド部材 3 5が保持部 3 と一体的に回転するようにしてもよい。

[第 3の実施の形態]

図 1 4乃至図 1 6はそれぞれ、本発明の第 3の実施の形態による研磨装置の各状態を示す概略断面図であり、図 8中の C一 C ' 線に沿った概略断面図に対応している。図 1 4乃至図 1 6において、図 8乃至図 1 3 中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第 2の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点である。前記第 2の実施の形態では、各個別ガイド部材 3 5が径方向の 2つの位置で停止するように構成されていたのに対し、本実施の形態では、各個別ガイド部材 3 5が径方向の 3つの位置で停止するように構成されている。具体的には、本実施の形態では、各個別ガイド部材 3 5 の下部に段部 3 5 bが形成され、各個別ガイド部材の段部 3 5 bに係合し得るストッパーとしてのソレノィドプランジャ 4 5が各個別ガィド部材 3 5に対応して追加されている。

本実施の形態では、図 1 4に示すように、各プランジャ 4 5のロヅドが各個別ガイド部材 3 5側に進出していない状態において、通気路 4 1 を大気に解放するとともに通気路 4 2を真空ポンプに接続すると、図 1 1及び図 1 2の場合と同じく、ピストンが径方向外側へ移動してシリンダ本体 3 9の外側の内壁に当接して停止し、各個別ガイド部材 3 5が口一ディング時及びアンローディング時のウェハ搬送装置 1 2の把持爪 1 3と干渉しない位置に退避するようになつている。

図 1 4の状態において、ウェハ搬送装置 1 2によりウェハ 2を保持部 3に対してローデイングする。このとき、ウェハ搬送装置 1 2による搬送の位置決め精度の限界や、搬送装置 1 2の把持爪 1 3を開いてウェハ 2の外周部から解放した瞬間の反動や、保持部 3上の水滴等による滑りなどの原因で、図 1 4に示すように、ウェハ 2のセン夕ズレが生ずる場合がある。

また、図 1 5 に示すように、プランジャ 4 5のロッドが各個別ガィド部材 3 5側に進出していない状態において、エアシリンダ 3 8の通気路 4 1を真空ポンプ（図示せず）に接続するとともに通気路 4 2を大気に解放すると、ビストンが径方向内側へ移動してシリンダ本体 3 9の径方向内側の内壁に当接して停止し、各個別ガイド部材 3 5の内周面が、保持部 3上に保持されたウェハ 2の外周面の極めて近傍に位置するようになっている。本実施の形態では、前記第 1の実施の形態の場合に比べて若干寸法が変更されて、図 1 5の状態における各個別ガイド部材 3 5の内周面の位置は、図 1 0及び図 1 3の状態における個別ガイド部材 3 5 の内周面の位置より、更に径方向内側の位置となっている。

保持部 3によるウェハ 2の真空吸着前に、図 1 4の状態から図 1 5の状態に移行すると、図 1 5に示すように、各個別ガイド部材 3 5の内周面がウェハ 2の外周面に接触してウェハ 2がセン夕リングされ、その後に保持部 3にウェハ 2を真空吸着させれば、極めて高い精度でウェハ 2 が位置決めされる。なお、図 1 5の状態において、対向する 2つの個別ガイド部材 3 5の内周面が同時に両側からウェハ 2の外周面に接触するわけではなく、一方の個別ガイド部材 3 5の内周面とウェハ 2の外周面との間には極めて微小であるが隙間があき、ウェハ 2に無用な力が働かないようになっている。

さらに、図 1 6に示すように、プランジャ 4 5のロッドが各個別ガイド部材 3 5側に進出している状態において、通気路 4 1を大気に解放するとともに通気路 4 2を真空ポンプに接続すると、プランジャ 4 5の口ッドが各個別ガイド部材 3 5の下部の段部 3 5 bに係合して停止し、図 1 5の状態における各個別ガイド部材 3 5の内周面の位置は、図 1 0及び図 1 3の状態における個別ガイド部材 3 5の内周面の位置と同じ位置となる。このときの各個別ガイド部材 3 5の内周面の位置は、ウェハ 2 の研磨時にウェハ 2が自転するが個別ガイド部材 3 5が一緒に回転しないことを考慮して、研磨時には図 1 5に示すセン夕リング時に比べて個別ガイド部材 3 5 とウェハ 2の外周との間隔を広げるように、設定されている。

本実施の形態では、保持部 3に対するウェハ 2のローデイングは、図 1 4 図 1 5→図 1 6の順で行い、図 1 6の状態でウェハ 2の研磨を行えばよい。そして、保持部 3からのウェハ 2のアンローデイングは、図 1 6 図 1 4の順で行えばよい。

本実施の形態によれば、前記第 1及び第 2の実施の形態と同様の利点が得られる他、ウェハ 2を保持部 3に対してセン夕リングして精度良く位置決めすることができる。したがって、より良好な研磨を達成することができる。

なお、前記第 2の実施の形態の場合であっても、各部材 3 6 ， 3 7を保持部 3に固定し、各個別ガイド部材 3 5が保持部 3と一体的に回転するようにし、図 1 0及び図 1 3に示す状態における各個別ガイド部材 3 5の内周面の位置を図 1 5に示す位置と同じに設定しておけば、前記第 3の実施の形態と同程度に高い精度でウェハ 2を保持部 3に対してセン夕リングすることができる。

[第 4の実施の形態]

図 1 7は、本発明の第 4の実施の形態による研磨装置の要部を模式的に示す概略平面図であり、図 2に対応するものである。図 1 8は、図 1 7中の D— D ' 線に沿った概略断面図である。図 1 9及び図 2 0はそれそれ、本実施の形態による研磨装置の各状態を示す、図 1 7中の E— E，線に沿った概略断面図である。図 2 1は、 1つの可動ガイド部材 5 6、及び、この可動ガイド部材 5 6を上下動させる 1つのエアシリンダ 1 5 を示す、概略斜視図である。図 1 9は図 4及び図 7に対応し、図 2 0は図 5及び図 6に対応している。図 1 7乃至図 2 1において、図 1乃至図 7図中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第 1の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点である。前記第 1の実施の形態では、ガイド部材 5が全体として一体に構成され上下動するように構成されていたのに対し、本実施の形態では、ガイド部材 5は、 1つの固定ガイド部材（第 1の個別ガイド部材） 5 5 と、ウェハ搬送装置 1 2の把持爪 1 3と同数の 6個の可動ガイド部材（第 2の個別ガイド部材） 5 6 とで、構成されている。

固定ガイド部材 5 5は、基本的にリング状に構成され、筒状の支持部材 1 4の上面に固定されて、保持部 3と同軸に保持部 3の外周に沿って配置されている。固定ガイド部材 5 5の内周面は、後述する切欠き部を除いて、ウェハ 2の外周位置に対して極めて近接している。固定ガイド音 ί材 5 5の上面が、研磨時に研磨体 7のはみ出し部分を支持するガイド面 5 5 aとなっており、保持部 3上に保持されたウェハ 2の研磨面（上面）とほぼ面一とされている。

固定ガイド部材 5 5は、保持部 3に対するウェハ 2のローデイング時及びアンローディング時にウェハ搬送装置 1 2の 6個の把持爪 1 3を回避するように、 6個の把持爪 1 3にそれぞれ対応する 6箇所が切り欠かれている。これらの 6個の切欠き部には、 6個の可動ガイド部材 5 6がそれぞれ配置されている。各可動ガイド部材 5 6は、固定ガイド部材 5 5の各切欠き部にほぼ適合する形状を有している。各可動ガイド部材 5 6の上面が、研磨時に研磨体 7のはみ出し部分を支持するガイド面 5 6 aとなっている。各可動ガイド部材 5 6の下面が各エアシリンダ 1 5のピストンロッド 2 9の上端に固着されている。

エアシリンダ 1 5の通気路 1 9を真空ポンプに接続するとともに通気路 2 0を大気に解放すると、図 1 9に示すように、ピストンが上方へ移動してシリンダ本体 1 6の上側の内壁に当接して停止し、可動ガイド部材 5 6のガイド面 5 6 aが、保持部 3上に保持されたウェハ 2の研磨面及び固定ガイド部材 5 5のガイド面 5 5 aとほぼ面一となるようになつている。また、通気路 1 9を大気に解放するとともに通気路 2 0を真空ポンプに接続すると、図 2 0に示すように、ピストンが下方へ移動してシリンダ本体 1 6の下側の内壁に当接して停止し、可動ガイド部材 5 6 が口一ディング時及びアン口一ディング時のウェハ搬送装置 1 2の把持爪 1 3 と干渉しない位置に退避するようになっている。

本実施の形態によっても、前記第 1の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、本実施の形態において可動ガイド部材 5 6を取り除くと、研磨時に、固定ガイド部材 5 5の切欠き部のエッジにより研磨体 7が急激に摩耗してしまう。これに対し、本実施の形態では、可動ガイド部材 5 6によりそのような研磨体 7の急激な摩耗が抑制される。

なお、本実施の形態では、固定ガイド部材 5 5及び可動ガイド部材 5 6は、保持部 3 と別に固定されていて保持部 3 と一緒に回転することはないが、支持部材 1 4を保持部 3に固定し、固定ガイド部材 5 5及び可動ガイド部材 5 6が保持部 3と一体的に回転するようにしてもよい。以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、前述した各実施の形態では、ガイド部材 5の全部又は一部を移動させる移動機構を構成するァクチユエ一夕としてエアシリンダが用いられていたが、代わりに油圧シリンダゃ電動モ一夕を用いた移動機構を採用してもよい。また、前述した各実施の形態では、ガイド部材 5は保持部 3の全周に渡って設けられていたが、研磨体 7が保持部 3の周囲の一部にしかはみ出さない場合には、その部分に対応する箇所にのみガィド部材 5を配置してもよい。産業上の利用可能性

本発明に係る研磨装置は、例えば、 U L S Iなどの半導体デバイスを製造する工程において、半導体デバイスの平坦化研磨等に用いることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 研磨体と、研磨対象物を保持する保持部とを備え、前記研磨体と前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、かつ相対移動させることにより、前記研磨対象物を研磨する研磨装置において、

前記研磨対象物の研磨時に前記研磨対象物からその周囲へはみ出す前記研磨体のはみ出し部分を支持するガイド部材を備え、

前記ガイド部材の少なくとも一部が、前記研磨対象物の前記保持部に対するローデイング時及びアンローデイング時に、前記研磨対象物を搬送する搬送装置における前記研磨対象物の外周部を把持する把持部と干渉しない位置に、退避するように、前記保持部に対して相対的に移動可能に構成されたことを特徴とする研磨装置。

2 . 前記ガイド部材は前記はみ出し部分を支持するガイド面を有し、前記ガイド面が前記研磨対象物の研磨面とほぼ面一となる第 1の位置と、前記ガイド面が前記研磨対象物の研磨面から立ち下がる第 2の位置との間を、前記ガイド部材の全体が前記保持部に対して相対的に移動し得るように構成され、研磨を前記第 1の位置で行うことを特徴とする請求の範囲 1に記載の研磨装置。

3 . 前記ガイド部材は、前記研磨対象物の周囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の個別ガイド部材を含み、

前記各個別ガイド部材が、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の内側方向の第 1の位置と、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の外側方向の第 2の位置との間を、それそれ移動し得るように構成され、研磨を前記第 1の位置で行うことを特徴とする請求の範囲 1に記載の研磨装置。

4 . 前記ガイド部材は、前記研磨対象物の周囲に沿って順次配置され互いに分離した複数の個別ガイド部材を含み、

前記各個別ガイド部材が、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の内側方向の第 1の位置と、前記研磨対象物の研磨面にほぼ沿った方向であって放射状の外側方向の第 2の位置と、前記第 1の位置より更に前記放射状の内側方向の第 3の位置との間を、それそれ移動し得るように構成され、研磨を前記第 1の位置で行うことを特徴とする請求の範囲 1に記載の研磨装置。

5 . 前記ガイド部材は、 1つ以上の第 1の個別ガイド部材と、複数の第 2の個別ガイド部材とを含み、

前記第 1の個別ガイド部材は、少なくとも前記保持部の自転以外の動きに関しては、前記保持部に対して相対的に移動せず、

前記複数の第 2の個別ガイド部材は、前記把持部と干渉しない各位置にそれぞれ退避するように、前記保持部に対して相対的に移動可能に構成されたことを特徴とする請求の範囲 1に記載の研磨装置。