JP2003163193A

JP2003163193A - ウェーハ研磨方法および研磨ヘッド

Info

Publication number: JP2003163193A
Application number: JP2001364269A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tanaka; 好一田中
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ワックスレスマウント方式を採用することを
前提とし、より精度の高い平坦化加工行うことができる
ウェーハ研磨方法、およびその方法を実施するためのウ
ェーハ研磨ヘッドを提供する。【解決手段】本発明の方法は、ウェーハＷを片面研磨
する方法であって、ワックスレスマウント方式を採用し
たウェーハ研磨ヘッド１０１（１，１００）に適用可能
である。その方法は、表面２ｐがウェーハＷとの接触面
をなすとともに、裏面２ｑ側から研磨に必要な圧力をウ
ェーハＷに伝達する可撓膜２に対し、その表面側にウェ
ーハＷの配置領域ＰＺを定める。そして、可撓膜２の表
面２ｐと面接触して配置領域ＰＺを取り囲むように、リ
ング状のダミープレート１０を配置し、そのダミープレ
ート１０の内側に配置されるウェーハＷに流体圧が付与
されるようにして片面研磨を行う。ウェーハ研磨ヘッド
１０１（１，１００）においては、本発明の方法を実施
可能とするために、該ウェーハ研磨ヘッド１０１（１，
１００）の備える可撓膜２にダミープレート１０が貼着
されて、これらが一体に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばシリコン
ウェーハを片面研磨する方法、およびその方法を実現す
るウェーハ研磨ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴
い、半導体ウェーハに要求される平坦度はますます厳し
くなっている。その反面、デバイスに用いられるウェー
ハは大口径化しているため、ウェーハの平坦度を向上さ
せることが困難になってきており、またそれが重要な課
題となっている。

【０００３】ウェーハのマイクロラフネスを改善する、
つまり原子レベルでの平坦度を実現する技術の一つに、
化学−機械的研磨法（ＣＭＰ法：Chemical-Mechanical
Polishing Method）がある。ＣＭＰ法によるウェーハの
研磨は、研磨剤（スラリ）を供給しながら、ウェーハと
研磨クロスとの間に一定の荷重と相対速度を与えて行
う。片面研磨の場合だと、ウェーハは貼り付けブロック
に貼り付けられ、該貼り付けブロックを介して、研磨装
置の備える加圧機構（研磨ヘッド）により研磨中の荷重
や回転力を与えられる。

【０００４】貼り付けブロックにウェーハをマウントす
る方法としては、予めウェーハに液状ワックスをスピン
コート等の方法により塗布しておき、その後、貼り付け
ブロックにマウントする方法が一般的である。研磨工程
終了後、ウェーハを貼り付けブロックからデマウント
（剥離）する。

【０００５】ところが近年、米国カリフォルニア州に所
在するアプライドマテリアルズ社から発表されたウェー
ハ研磨システムは、驚くべきことに、長い間夢のマウン
ト方式といわれてきたワックスレスマウント方式を採用
したウェーハ研磨ヘッドを備えていた。この偉大な仕事
は、貼り付けブロックへのウェーハのマウント／デマウ
ント工程を全く消滅させた。アプライドマテリアルズ社
が開発したウェーハ研磨ヘッド１００は次のようなもの
である。

【０００６】図６に示すように、アプライドマテリアル
ズ社のウェーハ研磨ヘッド１００は、ハウジング５０
と、ダイアフラム５１を介してハウジング５０に連結さ
れたフレーム５２とを備えている。フレーム５２の下面
側には該フレーム５２とほぼ同径のリテナーリング５３
が取り付けられ、さらにそのリテナーリング５３の内側
に拡がる空所にインナーチューブ５４が配置されてい
る。インナーチューブ５４の下方にはゴム製のフレクサ
ー５５を介して、厚さ方向に貫通する多数の貫通孔Ｑを
備える保持具（メンブレンサポートともいう）５６が配
置されている。メンブレンサポート５６には、可撓膜
（メンブレンともいう）５７が取り付けられており、メ
ンブレンサポート５６と接する側とは反対側がウェーハ
吸着面となっている。

【０００７】圧力調整ラインは以下の独立な３系統に分
けられている。ａ）ハウジング５０、ダイアフラム５１
およびフレーム５２によって形成される空間Ｓ１の加圧
／減圧を行なうラインＬ１。ｂ）フレーム５２、インナ
ーチューブ５４およびメンブレンサポート５６によって
形成される空間Ｓ２の加圧／減圧を行うラインＬ２。
ｃ）インナーチューブ５４内を加圧するラインＬ３。ウ
ェーハＷを吸着させるには、まずインナーチューブ５４
を加圧してメンブレンサポート５６側に膨らませ、イン
ナーチューブ５４をフレクサー５５に密着させる。する
と、メンブレンサポート５６が押圧されてメンブレン５
７に密着する。

【０００８】次に、空間Ｓ２を減圧する。すると、メン
ブレンサポート５６の貫通孔Ｑにメンブレン５７の一部
が撓んで入り込み、その結果、ウェーハＷとメンブレン
５７との間に気密ポケットを生じ、ウェーハＷがメンブ
レン５７に吸着する。丁度、吸盤にウェーハＷを吸着さ
せる感じである。また、空間Ｓ１を加圧ないし減圧する
と、リテナーリング５３を含むフレーム５２から下側部
分全体が上下動するようになっている。このようにし
て、ウェーハ研磨ヘッドに適用するのは困難と言われて
いたウェーハＷを真空チャックする機構が実現されてい
る。

【０００９】そして、システムのトランスファーステー
ションに搬送されてきたウェーハＷは、上記ウェーハ研
磨ヘッド１００にチャックされプラテン上に搬送され
る。研磨時には、空間Ｓ１，Ｓ２およびインナーチュー
ブ５４内の圧力が調整され、ウェーハＷとリテナーリン
グ５３に荷重が与えられる。研磨終了後、ウェーハＷは
再びチャックされてトランスファーステーションに戻さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、夢のマ
ウント方式にもいくつかの解決すべき問題が残されてい
る。その１つが、研磨時において、ウェーハに圧力を均
一に付与し難いという問題である。研磨すべきウェーハ
には、厚さ方向に圧力をかけつつ回転力を与えなければ
ならない。これが径方向への荷重のばらつきを生じる一
因となっており、事実、研磨の終了したウェーハの厚さ
を調べてみると明らかである。研磨量のばらつきは、ウ
ェーハの周縁部において特に顕著であることも分かって
おり、ウェーハの周縁部における研磨ダレとしてしばし
ば問題となる。

【００１１】アプライドマテリアルズ社の開発したウェ
ーハ研磨ヘッドは、夢のワックスレスマウント方式を現
実のものとし、工程数を大幅に削減したことに功績は認
められるが、ウェーハの平坦度をより一層向上させると
いう観点においては、依然として課題が残されている。
ウェーハの平坦度に関する問題は、研磨の分野において
それこそ日常的に議論される問題であって、何も上記し
たアプライドマテリアルズ社の開発したウェーハ研磨ヘ
ッドに限ったことではない。しかしながら、ワックスレ
スマウント方式が台頭してきた中、その方式に併せてウ
ェーハの平坦度を向上させるための研磨方法を新たに探
っていくことが大切であり、またそれが急務となってい
る。

【００１２】そこで本発明は、ワックスレスマウント方
式を採用することを前提とし、より精度の高い平坦化加
工行うことができるウェーハ研磨方法、およびその方法
を実施するためのウェーハ研磨ヘッドを提供することを
課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために本発明のウェーハ研磨方法は、ウェー
ハを片面研磨する方法であって、表面がウェーハとの接
触面をなすとともに、裏面側から研磨に必要な圧力をウ
ェーハに伝達する可撓膜に対し、その表面側にウェーハ
の配置領域を定める一方、可撓膜の表面と面接触して配
置領域を取り囲むように、リング状のダミープレートを
配置し、そのダミープレートの内側に配置されるウェー
ハに流体圧が付与されるようにして片面研磨を行うこと
を特徴とする。

【００１４】上記本発明の方法は、ウェーハ全体に極め
て均一に研磨時の圧力を与えることをねらいとするもの
であり、研磨されるべきウェーハがリング状のダミープ
レートの内側に収まるようにして配置される。このよう
にすれば、可撓膜とダミープレートとの重なり具合を適
当に調整することによって、可撓膜の外周部を除いた部
分のみでウェーハに圧力を伝達することが可能である。
つまり、ウェーハを付勢する圧力にばらつきが生じ易い
可撓膜の外周部には、ウェーハの代わりにダミープレー
トが接するようにし、なるべく中程に本命のウェーハが
接するような配置にする。しかも、研磨中のウェーハ
は、外側にずれようとしてもダミープレートが邪魔にな
る。従って、ウェーハが可撓膜よりも径方向外側に延出
するといった不具合は生じない。このように、上記ダミ
ープレートは、ウェーハのダミーとしての機能と、キャ
リアとしての機能とを併せ持つ。

【００１５】また、上記本発明の方法を実現するための
ウェーハ研磨ヘッドは、可撓膜にダミープレートが貼着
されて、可撓膜とダミープレートとが一体化されている
ことを特徴とする。このようにすれば、本発明の方法
を、自動化された研磨装置に対応させることが容易であ
る。また、研磨ヘッドの構造自体を変更する必要がない
ため、設計や製造に必要な費用も抑えることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しつつ本
発明の実施形態を説明する。本発明のウェーハ研磨方法
は、化学−機械研磨法（いわゆるＣＭＰ法）に適用でき
る方法である。ＣＭＰ法は、半導体ウェーハを製造する
際に適用される研磨方法である。その研磨処理が行われ
るまでのウェーハ製造工程の一例を簡単に記す。まず、
ＦＺ法やＣＺ法などの周知の方法にて製造したシリコン
単結晶棒をスライスして、シリコン単結晶ウェーハを得
る。このシリコン単結晶ウェーハを面取りした後、遊離
砥粒を用いた機械的研磨（ラッピング）を行う。ラッピ
ング終了後、エッチング液に浸漬してケミカルエッチン
グ処理を施す。

【００１７】ケミカルエッチング終了後に、ウェーハの
表面を鏡面加工する工程が上記ＣＭＰ法による研磨工程
とされる。たとえば、絶縁体上にシリコン単結晶薄膜が
形成されたＳＯＩウェーハを、公知のイオン注入剥離法
（スマートカット法とも呼ばれる）を用いたウェーハ貼
り合わせ法によって製造する場合、貼り合わせたウェー
ハを剥離させた後のタッチポリッシュ（取り代が極めて
少ない研磨）を、上記ＣＭＰ法により行う。ＣＭＰ法に
よる研磨工程に、本発明の研磨方法を好適に採用するこ
とができる。

【００１８】さて、図１に示すのは、本発明のウェーハ
研磨方法ならびに研磨ヘッドの概略を示す模式図であ
る。図１に示すように、本発明は、ウェーハＷを片面研
磨する方法であると同時に、ウェーハＷを１枚ずつ処理
していく枚葉式の研磨方法とされる。研磨されるウェー
ハＷは、表面２ｐがウェーハＷとの接触面をなすととも
に、裏面２ｑ側から研磨に必要な圧力をウェーハＷに伝
達する可撓膜２に対して、面接触形態にて配置される。
可撓膜２は、その表面２ｐ側にウェーハＷの配置領域Ｐ
Ｚが定められる。一方、可撓膜２の表面２ｐと面接触し
て配置領域ＰＺを取り囲むように、リング状のダミープ
レート１０が配置される。そして、そのダミープレート
１０の内側に配置されるウェーハＷに、可撓膜２を介し
て流体圧が付与される。なお、配置領域ＰＺは、可撓膜
２とダミープレート１０とによって形成される浅い凹所
とみることができる。

【００１９】可撓膜２の後背には、可撓膜２を備えるべ
きウェーハ研磨ヘッド１０１の内部空間であって、流体
圧を付与するためのチャンバ６０が形成されるようにす
るとよい。圧力が付与されたウェーハＷは、研磨クロス
３４に付勢される。研磨クロス３４は、サーボモータＭ
に接続され回転可能に構成されたプラテン３３上に貼着
されている。研磨中は、コロイダルシリカ等のスラリを
供給アーム３６から供給する。

【００２０】チャンバ６０に収容する流体は、気体（空
気）とするのがよい。すなわち、可撓膜２を、該可撓膜
２の裏面側から気体によって加圧し、ウェーハに圧力を
付与する。水やアルコール等の液体を使用することもで
きるが、空気などの気体と比べ、弾性流体としての性質
に劣る。

【００２１】さて、上記本発明の方法をさらに発展させ
て、以下のようにすることができる。すなわち、図２の
模式図に示すように、可撓膜２の裏面２ｑ側に、厚さ方
向の貫通孔Ｑを有する円盤状の保持具５６を配置し、該
保持具５６の周縁部に可撓膜２の周縁部を繋ぎ止めて該
可撓膜２を保持させる。そして、研磨するウェーハＷの
厚さ方向において、保持具５６と重なるようダミープレ
ート１０を配置する。このようにすれば、可撓膜２の後
背を減圧した場合、該可撓膜２が保持具５６に密着する
とともに、その一部が貫通孔Ｑに撓んで入り込み、ウェ
ーハＷとの間に気密ポケットが形成されて、ウェーハＷ
を可撓膜２に吸着させることができる。従って、ウェー
ハＷおよび可撓膜２を保持具５６と一体に搬送すること
が可能になり、ウェーハＷをワックスで可撓膜２に貼り
付ける必要が無くなる。

【００２２】可撓膜２を保持具５６に繋ぎ止める方法と
して、図２に示すように、可撓膜２の周縁部を保持具５
６の後背側に回り込ませ、そして、クランプ６１等の締
結具を用い、その回り込み部分を保持具５６に係止すれ
ばよい。保持具５６の貫通孔Ｑは、チャンバ６０と連通
した構造にするとよい。

【００２３】また、ダミープレート１０は、可撓膜２の
厚さ方向において保持具５６と重なる位置関係となって
いる。そして、可撓膜２の周縁部は、円盤状の保持具５
６に係止された形となっている。そのため、可撓膜２の
中心部と周縁部とでウェーハＷに与える圧力にばらつき
が生じ易くなっている。しかしながら、本発明の方法に
よれば、ダミープレート１０が配されることによって、
そのばらつきが減殺される。同時に、保持具５６が可撓
膜２に圧しかかることによって生じる圧力のばらつきも
減殺される。

【００２４】また、ダミープレート１０が、研磨すべき
ウェーハＷよりも薄肉となるように、ダミープレート１
０の厚さ調整を予め実施するとよい。このようにする
と、ダミープレート１０が邪魔になってウェーハＷに十
分な圧力が付与できないといった不具合を防げる。

【００２５】具体的には、図３に示すように、研磨終了
後のウェーハＷとほぼ同等の厚さを有するように、研磨
されるウェーハＷの厚さと該ウェーハの研磨代ｄとを基
準にして、ダミープレート１０の厚さ調整を予め実施す
るとよい。たとえば、ダミープレート１０の厚さを必要
以上に薄くすると、ウェーハＷの研磨終了後において
も、ウェーハＷとダミープレート１０との厚さに差が生
じることとなる。このような場合、ウェーハＷに付与さ
れる圧力のばらつきを抑制する効果が十分に発揮されな
い恐れがある。なお、図３においては、理解のために厚
さの差は誇張されている。たとえば、前述したタッチポ
リッシュの工程では、ウェーハＷの研磨量ｄが１００ｎ
ｍ程度、あるいはそれ以下の場合もある。それに比べ、
ウェーハＷの厚さは、一般には７００〜８００μｍ程度
であるから、ダミープレート１０と研磨前のウェーハＷ
との厚さの差ｄは、肉眼で確認できるものではない。

【００２６】ダミープレート１０の材料としては、ガラ
ス繊維に樹脂を含浸させて板状に成形した、ガラス繊維
入り樹脂板が推奨される。具体的には、たとえばフェノ
ール樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂
およびシリコン樹脂等の中から選ばれる１または複数の
樹脂を使用できる。中でも、シリコン樹脂（いわゆるシ
リコーン）は、研磨の対象がシリコン単結晶やシリコン
酸化膜に代表されることから好適である。ダミープレー
ト１０を構成する主体がシリコン樹脂である場合、その
ダミープレート１０自体が研削されるようなことがあっ
ても、不純物がウェーハＷに取り込まれる心配は少な
い。また、ガラス繊維入りの樹脂板（いわゆるＦＲＰ）
とすることによって剛性を向上させることができるた
め、研磨の最中に生ずる歪みを抑制できる。従って、ダ
ミープレート１０は、ウェーハＷと可撓膜２との密着状
態を良好に保ち、安定した研磨に寄与する。なお、上記
ガラス繊維入り樹脂板の複数枚を積層・接着させた積層
樹脂板を用いてもよいことはもちろんである。

【００２７】ところで、研磨すべきウェーハＷが薄いの
は周知のとおりである。可撓膜２の後背から付与する流
体圧がそれほど大きくない場合、上記したようなガラス
繊維入り積層樹脂板を用いるだけで十分であるが、流体
圧が強くなればなるほど、ダミープレートの剛性に関す
る問題が浮上してくる。すなわち、図４に示すように、
摩擦荷重の増大にともない、ウェーハＷとともにダミー
プレート１０が研磨クロス３４に強く押し付けられて座
屈変形が生じる恐れがある。場合によっては、破壊の恐
れもある。そうなると、ウェーハＷに対して均一な研磨
圧力を付与することなど望むべくも無い。そのような恐
れがある場合、以下のような方法によって研磨を実施で
きる。

【００２８】図３に例示した方法は、ダミープレート１
０を研磨前のウェーハＷよりも薄肉にするという方法で
あった。他方、図５に示すように、ダミープレート１０
を研磨前のウェーハＷよりも厚肉にして研磨する方法
も、本発明の研磨方法として採用できる。図５に示すよ
うに、ダミープレート１０は、研磨すべきウェーハＷよ
りも厚肉に形成されている。そして、それによって生じ
る該ダミープレート１０とウェーハＷとの厚さの差を、
ダミープレート１０との接続部よりも厚肉に形成された
ウェーハ支持部２ｗを有した可撓膜２を用いることで相
殺させて、研磨を行うことができる。この方法による
と、ダミープレート１０をウェーハＷよりも厚肉にして
も研磨を確実に行える。ダミープレート１０の座屈変形
が生じる恐れも少なくなるので、より均一な研磨圧力を
ウェーハＷに与えることにつながる。

【００２９】研磨に際して、ウェーハ支持部２ｗは、ダ
ミープレート１０の上面１０ｐよりも下に凸となって、
ウェーハＷに研磨圧力を付与する。従って、ウェーハ支
持部２ｗは、ウェーハＷよりも径大であって、ウェーハ
Ｗの配置領域ＰＺ内に収まるように調整されてなる。こ
のようにすると、ウェーハＷとダミープレート１０の厚
さの差を直接的に縮めることができ、不必要に可撓膜２
を厚さを増加させないで済む。可撓膜２の可撓性を良好
にするには、その厚さは薄い方が有利である。可撓性が
良好ならば、流体圧をウェーハに均一に伝達できる。ま
た、良好な可撓性を確保することは、図２で例示したよ
うに、可撓膜２の後背に保持具５６を配置して、ウェー
ハＷを吸着させる構成を採用する場合にも好都合であ
る。

【００３０】具体的には、図５に示すように、ウェーハ
支持部２ｗは台地状の形態を有している。そして、その
台地の上面（可撓膜２の表面２ｐの一部である）に、ウ
ェーハＷが密着して、可撓膜２の裏面２ｑ側から研磨圧
力をかける。従って、研磨終了後には、ウェーハ支持部
２ｗにおける台地状の高さ（厚さ）とウェーハＷとの厚
さの和が、ダミープレート１０の厚さにほぼ等しくなる
とよい。このような可撓膜２は、ウェーハ支持部２ｗに
ついてのみ可撓膜を複数枚重ね、接着剤で貼り合わせて
作ることもできるし、予め一体成形されていてもよい。
材質としては、なるべく軟質のゴム材が推奨される。

【００３１】他方、ダミープレート１０の材料とし、図
３で示した形態ではガラス繊維入り積層樹脂板を好適例
とした。中でも、ダミープレート１０の剛性を十分に確
保するという観点においては、ガラス繊維入りエポキシ
樹脂を採用するのが良い。

【００３２】さて、ダミープレート１０の可撓膜２への
接触形態としては、次のようにすることができる。すな
わち、図２に示すように、ダミープレート１０の一方の
主面全部を、可撓膜２に面接触させるように調整すると
よい。このようにすれば、可撓膜２とダミープレート１
０との接触面積を最も有効に稼げる。従って、ウェーハ
Ｗにかかる圧力のばらつきを緩和する効果を最も期待で
きる。なお、ダミープレート１０は、可撓膜２に貼着す
る形態にて配置するのがよい。そうすれば、可撓膜２へ
のダミープレート１０の位置決めが容易である。この方
法は、図５を用いて示した、ダミープレート１０をウェ
ーハＷよりも厚くする方法にも採用可能であることはも
ちろんである。そして、以下、本明細書中に示す実施形
態において、可撓膜２を研磨前のウェーハＷよりも薄く
する方法、可撓膜２を研磨前のウェーハＷよりも厚くす
る方法、のいずれも適応可能である。

【００３３】なお、図２に示したウェーハ研磨ヘッド１
０１は、図６に例示するウェーハ研磨ヘッド１００にお
いて、メンブレン５７（可撓膜２に相当）にダミープレ
ート１０を貼着して、メンブレン５７とダミープレート
１０とを一体に構成したものである。この構成により、
本発明の方法を実施できるようになっている。

【００３４】図６に示すウェーハ研磨ヘッド１００は、
フレーム５２、フレクサー５５、インナーチューブ５４
および可撓膜２に囲まれてできる空間Ｓ２内を満たす流
体の圧力と、インナーチューブ５４内を満たす流体の圧
力とを個別に調節でき、ウェーハＷを可撓膜２に吸着さ
せる行為と、ウェーハＷに圧力を付与する行為とを自在
に行える構成であった。これに加え、ダミープレート１
０を配置することによって、ウェーハＷに付与される圧
力がばらつくという不具合も抑制される。

【００３５】さて、以下に本発明の方法を実施するため
の具体的な構成を示す。まず、図７は、本発明の方法を
採用できるＣＭＰ装置２００を示す模式図である。図８
は、図７のＣＭＰ装置２００における研磨ステーション
２０１の上面図である。

【００３６】図７および図８に示すように、ＣＭＰ装置
２００は、ウェーハＷを１枚毎に加工する枚葉式研磨装
置として構成されている。研磨ステーション２０１に
は、上面に研磨クロス３４が貼着された複数のプラテン
３３が配置されている。各プラテン３３，３３は、図示
しないサーボモータで各々独立に回転駆動される。スラ
リ調合ユニット３０から送られてくるポリッシングスラ
リは、図８に示すように、各研磨クロス３４に対応する
形で設けられた供給アーム３６より研磨クロス３４上に
供給される。供給アーム３６は、各種薬液やリンスの供
給源としても兼用される。研磨クロス調整装置３７は、
研磨クロス３４の表面状態を良好に保つ。トランスファ
ーステーション２０２に準備されたウェーハＷは、搬送
用ロボット（図示せず）によってウェーハ待機位置３５
に移載される。その後、ウェーハ研磨ヘッド１にチャッ
クされ研磨位置まで運ばれる。研磨が終了して回収する
際にも、同じくウェーハ待機位置３５から研磨ステーシ
ョン２０１の外部に運び出される。

【００３７】ウェーハＷを片面研磨するＣＭＰ装置２０
０用のウェーハ研磨ヘッド１（１０１）は、ウェーハＷ
を直接チャックして搬送／研磨するワックスレスマウン
ト方式を採用した研磨ヘッドとして構成されている。ウ
ェーハ研磨ヘッド１（１０１）は、ヘッド駆動機構３９
に連結された垂直駆動部３１に装着されて、プラテン３
３あるいはウェーハ待機位置３５への上下方向の接近／
離間が行なわれる。垂直駆動部３１は、ウェーハ研磨ヘ
ッド１（１０１）を回転駆動させるためシャフト、およ
びウェーハ研磨ヘッド１（１０１）の内部に形成される
部屋を満たす流体の流通経路１１，１２を内蔵する。ウ
ェーハ研磨ヘッド１の内部を満たす流体は、空気とする
のが普通であるが、水やアルコール等の液体も不可では
ない。ウェーハ研磨ヘッド１の内部から延びる流通経路
１１，１２は、真空ポンプ４０、圧縮機４１および電磁
バルブ２５等を含む圧力調整装置４００に接続されてい
る（図９参照）。ヘッド駆動機構３９には、４つの垂直
駆動部３１が連結されている。ヘッド駆動機構３９は、
ウェーハ研磨ヘッド１（１０１）が装着された垂直駆動
部３１を水平方向に駆動して、各プラテン３３，３３，
３３およびウェーハ待機位置３５のそれぞれの真上に移
動させる。これにより、ウェーハ待機位置３５から研磨
位置までのウェーハＷの搬送が行なわれる。すなわち、
ウェーハ研磨ヘッド１（１０１）はウェーハＷのキャリ
アとしての機能を有する。

【００３８】ウェーハ研磨ヘッド１は、本発明のウェー
ハ研磨方法を実施する目的で構成されている。すなわ
ち、可撓膜２とダミープレート１０とが一体に構成され
たウェーハ研磨ヘッドの好適例である。以下、これにつ
いて説明する。

【００３９】図９に示すように、ウェーハ研磨ヘッド１
は、一方の主面がウェーハＷの吸着面をなす可撓膜２
と、可撓膜２の吸着面とは反対側に配置され、可撓膜２
との接触面側に吸引用凹部３ｓを有する円盤状の保持具
３と、吸引用凹部３ｓとは隔離された容積可変な昇降用
チャンバ５を保持具３の直上に形成するフレーム４とを
備えている。可撓膜２は、軟質のゴム材料によるもので
ある。保持具３はそれよりも硬質のプラスチック材料、
たとえばポリプロピレン樹脂やＡＢＳ樹脂、あるいは金
属部材などを例示できる。フレーム４は、ＣＭＰ装置２
００の垂直駆動部３１に取り付けられる剛性の高い金属
部材とされる。

【００４０】前述したように、ウェーハ研磨ヘッド１の
流通経路１１，１２に接続された圧力調整装置４００の
働きにより、吸引用凹部３ｓを満たす流体と、昇降用チ
ャンバ５内を満たす流体とを各々独立に吸引および圧縮
可能とされている。最良の形態では、流体が空気とされ
る。たとえばコンピュータ装置と、それに記憶されたシ
ーケンスプログラムに基づいて、電磁バルブ２５、真空
ポンプ４０および圧縮機４１が制御され、吸引用凹部３
ｓおよび昇降用チャンバ５内が、加圧、減圧、大気開放
のいずれかの圧力状態に調整される。

【００４１】ウェーハＷを吸着保持する場合には、保持
具３の吸引用凹部３ｓを満たす空気を吸引して該吸引用
凹部３ｓ内を減圧し、可撓膜２にウェーハＷを吸着させ
る。そして、その状態から昇降用チャンバ５内を減圧し
て該昇降用チャンバ５の容積を減じ、保持具３と一体に
ウェーハを浮上させる仕組みである。すなわち、ウェー
ハ研磨ヘッド１は、ウェーハＷを吸着するための吸引
経路、ウェーハＷ、ウェーハＷを吸着した可撓膜２お
よび保持具３の３者を一体的に垂直方向にリフトするた
めの吸引経路、の全く別系統の２つの吸引経路（流通経
路１１，１２）を有している。この構成により、ウェー
ハＷの吸着力を高めるとともに、吸着力を常に一定に保
つことに成功している。従って、各プラテン３３，３
３，３３間、あるいはそれらプラテン３３とウェーハ待
機位置３５との間を、ウェーハＷを移す際の搬送ミスが
極めて起こり難い。また、吸引経路を２系統としたこと
によって、ヘッド構造そのものが簡素なものとなってお
り、部品点数の低減に寄与している。

【００４２】図９に示す好適な実施形態においては、可
撓膜２とウェーハＷとが密着した状態を維持しつつ、吸
引用凹部３ｓ内を減圧した場合、該吸引用凹部３ｓ内に
可撓膜２が引き込まれることにより該可撓膜２にウェー
ハＷが吸着するように構成されている。この様子は、図
１１を用いて説明できる。図１１は、可撓膜２が吸引さ
れてウェーハＷがチャックされる様子を示す模式図であ
る。ウェーハＷに余分な圧力がかからないようにウェー
ハ研磨ヘッド１自体をウェーハＷに近接させ、保持具３
の堤部３ｋと可撓膜２とがなるべく密着するように昇降
用チャンバ５内の圧力を調整する。そうすると、ウェー
ハＷを可撓膜２に吸着させ易い。真空ポンプ４０を作動
させて、吸引用凹部３ｓ内の空気を排出すると、可撓膜
２の堤部３ｋに接しない部分は、撓んで吸引用凹部３ｓ
内に引き込まれる。その結果、ウェーハＷと可撓膜２と
の間に気密ポケット２６が生じ、ウェーハＷが可撓膜２
に吸着する。なお、この仕組みは、図２および図６に示
す構成のウェーハ研磨ヘッド１００，１０１についても
同様である。

【００４３】また、図１４に示すように、可撓膜２にお
いて、厚さ方向に貫通する通口２ｓが形成された形態も
採用可能である。通口２ｓは、保持具３に形成された吸
引用凹部３ｓの各々に対応する形にて設けられる。この
ように、可撓膜２に孔（通口２ｓ）が開けられたとして
も、該可撓膜２とウェーハＷとが密着して吸引用凹部３
ｓの気密が保たれるならば、ウェーハＷをチャックして
研磨クロス３４から離間させ得る。可撓膜２と、ウェー
ハＷの周縁部Ｗｋとの気密を保てるならば、研磨時にお
いても、吸引用凹部３ｓ内を研磨に必要な圧に保つこと
ができる。図５に示した方法を採用する場合には、上記
通口２ｓは、ウェーハ支持部２ｗを貫通するように形成
される。

【００４４】さて、ウェーハ研磨装置１の詳細な構造に
ついて説明する。まず、保持具３と可撓膜２との間に、
吸引用凹部３ｓが開放した研磨用チャンバ６が形成され
るように各部材を配置することができる。吸引用凹部３
ｓにつながる研磨用チャンバ６を可撓膜２と保持具３と
の間に形成すると、保持具３と可撓膜２とが接しないよ
うにすることもできる。つまり、保持具３の重みが可撓
膜２に及ばないようになるため、ウェーハＷを付勢する
際の圧力にバラツキが生じることを抑制し、研磨量を均
一にできる。このような操作は、吸引用凹部３ｓおよび
昇降用チャンバ５の圧力調整に基づく。なお、詳細は後
述するが、図９に示す実施形態では、可撓膜２と保持具
３とが直接接続されない構造を工夫している。

【００４５】ここで、図１０（ａ）に保持具３の下面
図、同じく（ｂ）に断面図を示す。（ａ）に示すよう
に、吸引用凹部３ｓは、保持具３における可撓膜２と対
向する側に分散形態で複数形成されている。そして、そ
れら複数の吸引用凹部３ｓ同士を連通する溝３ｔが設け
られている。可撓膜２が吸引用凹部３ｓを覆った後も、
可撓膜２を吸引し続けるためには、各々の吸引用凹部３
ｓに吸引力が働くようにする必要がある。そこで、上記
のように、互いの吸引用凹部３ｓ，３ｓに空気が出入り
可能となるように溝３ｔを設ける。そうすると、全部の
吸引用凹部３ｓが空間的に繋がるため、加圧／吸引経路
を１つにまとめることができ、当該ウェーハ研磨ヘッド
１の構造を簡略化できるし、圧力調整も容易になる。

【００４６】図９に示すように、昇降用チャンバ５内の
圧力調整は、流通経路１１を通じて行なわれる。吸引用
凹部３ｓ内の圧力調整は、流通経路１２を通じて行なわ
れる。そして、本実施形態においては、任意の１箇所の
吸引用凹部３ｓにおいて、昇降用チャンバ５側に向けて
保持具３を貫通する通口２２が形成されており、該通口
２２に対してシール部材２８を介して流通管２７の一端
が接続されている。流通管２７の他端は流通経路１２に
つながっている。流通管２７は、保持具３の昇降にとも
なって伸縮できる部材が使用される。

【００４７】図１０（ａ）に示すように、保持具３に形
成された溝３ｔは、分散形態で設けられた吸引用凹部３
ｓの各々をつなぐ網目構造を呈している。また、（ｂ）
に示すように溝３ｔの深さは、吸引用凹部３ｓの深さと
概ね同等とするのがよい。そうすれば、可撓膜２が吸着
した際に溝３ｔが塞がってしまい、十分な吸着力が得ら
れなくなるという不具合も防止される。

【００４８】さて、図９に戻って説明する。保持具３
は、昇降用チャンバ５の容積変化を許容する第一気密部
材７を介してフレーム４に接続されており、該フレーム
４を支点として上下動可能に構成されている。つまり、
フレーム４と研磨クロス３４との距離を固定して、昇降
用チャンバ５の容積を変更することによって、保持具３
と研磨クロス３４との距離、ひいてはウェーハＷと研磨
クロス３４との距離調整を行なうことができる。チャッ
クしたウェーハＷを研磨クロス３４から離間させる際に
も、フレーム４の位置を変更する必要がない。

【００４９】より具体的には、フレーム４は、保持具３
との間に昇降用チャンバ５を形成する凹部２０，２１を
有し、その凹部２０，２１の内側部分と保持具３の外周
部１４との隙間を第一気密部材７が塞いで昇降用チャン
バ５の密閉状態を生じさせている。それとともに、第一
気密部材７の働きによって、フレーム４の内側を保持具
３が昇降して昇降用チャンバ５の容積変化を生じさせる
ように構成されている。このように、第一気密部材７
は、昇降用チャンバ５の気密状態を保つだけでなく、保
持具３の昇降機構としても兼用されており、部品点数の
低減に寄与している。なお、本明細書中でいう上下方向
とは、当該ウェーハ研磨ヘッド１の回転軸線Ｏと平行な
方向を表し、ウェーハＷを保持する側が下方向、それと
反対側が上方向とされる。

【００５０】上記第一気密部材７には、可撓性を有する
樹脂製シール材を好適に採用できる。さらにいうと、他
部材との密着性に優れるゴム材がよい。そうすれば、第
一気密部材７がダイアフラムとして機能し、上記した昇
降機構を容易に具体化できる。また、樹脂製シール材
は、気密を保ち易いという点においても優れる。なお、
第一気密部材７が接続される保持具３の外周部１４は、
該保持具３との周方向全域にわたって一体に形成される
リング状部分であって、上方側に延びている。つまり、
そのリング状部分（保持具３の外周部１４）に取り付け
られる第一気密部材７自身もリング状部材とされる。ま
た、第一気密部材７に剛性が不足するような場合には、
ガラス繊維で強化されたゴム材なども使用可能である。

【００５１】一方、可撓膜２の固定方法に関していえ
ば、本実施形態では以下のようにしている。すなわち、
可撓膜２を周方向に取り囲み、直接または他部材を介し
て可撓膜２に連結されるリテナーリング９が、研磨用チ
ャンバ６の容積変化を許容する第二気密部材８を介して
フレーム４に取り付けられる。そして、吸引用凹部３ｓ
内の空気圧を調整することにより、リテナーリング９に
連結された可撓膜２がウェーハＷを付勢するように構成
されている。つまり、研磨用チャンバ６は少なくとも可
撓膜２、保持具３、リテナーリング９およびフレーム４
によって気密が確保されるとともに、該研磨用チャンバ
６の容積変化に基づいて、可撓膜２と保持具３との接近
／離間を制御できる。

【００５２】なお、第二気密部材８はウェーハＷの研磨
時において、ウェーハ研磨ヘッド１の回転軸線Ｏに近づ
くほど下となる向きに傾斜するよう、その寸法、リテナ
ーリング９およびフレーム４への取り付け位置、可撓性
等が調整される。具体的には、図１６の模式図に示すよ
うに、軸線Ｏと平行な断面におけるその傾斜の延長線
が、ウェーハＷの研磨面の中心Ａに重なるようにする。
このようにすると、リテナーリング９、ひいては可撓膜
２に回転モーメントを作用させないようにできる。従っ
て、ウェーハＷの全体に、均一な研磨圧力を付与するこ
とができる。より完全な説明は、K.Tanakaらによる日本
国特許第２７７０７３０号（発明の名称「ウエーハ研磨
装置」、本発明の譲受人に譲渡）に開示され、その全内
容を本発明に援用できる。

【００５３】ウェーハＷを可撓膜２に吸着させる際に
は、可撓膜２と保持具３とを密着させる（図１３参
照）。逆に、ウェーハＷを研磨する際には、可撓膜２は
保持具３と接しない方が好ましい。本発明によれば、昇
降用チャンバ５および吸引用凹部３ｓ（ひいては研磨用
チャンバ６）の圧力調整に基づいて、可撓膜２と保持具
３との接触／非接触状態を容易に作りだすことができ
る。なお、第二気密部材８としては、第一気密部材７同
様に可撓性を有する樹脂製シール材により構成すること
ができる。そうすれば、保持具３とフレーム４との接続
に第一気密部材７を使用したケースと全く同様の効果が
得られる。

【００５４】第一気密部材７および第二気密部材８に樹
脂製シール材を採用した場合、それら気密部材７，８と
他部材（保持具３、フレーム４およびリテナーリング
９）との接続は、図１２に示すように、ボルト締結によ
って実現できる。図１２は、第二気密部材８とリテナー
リング９との接続方法を示す分解図である。リング状の
扁平ゴム部材たる第二気密部材８には、その内側部にお
いて厚さ方向（ウェーハ研磨ヘッド１の上下方向に相
当）に貫通する貫通孔８ａが周方向複数箇所に概ね等角
度間隔で設けられている。同様に、外側部において貫通
孔８ｂが形成されている。同様に、クランプ１５にも貫
通孔１５ａが形成されている。リテナーリング９の上端
面９ｐには雌ねじ９ａが形成されている。各部材を締結
する場合には、ボルトＶＯを孔１５ａ，孔８ａの順に挿
通し、雌ねじ９ａに螺合させる。第二気密部材８の貫通
孔８ｂは、該第二気密部材８の外周部をフレーム４に係
止するためのものである（図９参照）。図９からも分か
るように、上記した締結方法、すなわちクランプ１３，
１５，１６，１７とボルトＶＯとを用い、各気密部材
７，８と他部材（保持具３、フレーム４、リテナーリン
グ９）との接続が行われ、気密が保たれる。

【００５５】また、フレーム４の凹部は、下方側が広口
の段付き凹部２０，２１とされている。その段付き形状
を利用して、第一気密部材７と、該第一気密部材７より
も径大の第二気密部材８とがそれぞれフレーム４に取り
付けられる。このようにすれば、上下方向において保持
具３とリテナーリング９とが互いに接触し、当該ウェー
ハ研磨ヘッド１のスムーズな動作、すなわち保持具３の
昇降動作が妨げられる恐れもない。ひいては、ウェーハ
Ｗの吸着力の低下を招く恐れも少ない。具体的には、図
９に示すように、フレーム４における最も広口の凹部２
１に隣接する下端面４ｒとリテナーリング９の上端面９
ｑとにまたがる位置関係で第二気密部材８が配置され
る。同様に、段付き凹部２０，２１によってフレーム４
に形成される段付き面４ｑと、保持具３の外周部上端面
１４ｒとにまたがる位置関係で第一気密部材が配置され
る。このようにして、リテナーリング９の内側を保持具
３が昇降するようになっている。

【００５６】また、各気密部材７，８として可撓性を有
するシール材を採用する代わりに、部材間の隙間をシー
ル可能なＯリングのような摺動部材を採用した別形態を
図１５に示す。図１５に示すウェーハ研磨ヘッド１ａで
は、Ｏリング２８１が第一気密部材７の代替、Ｏリング
２８２が第二気密部材８の代替となっている。あるい
は、第一気密部材７および第二気密部材８のいずれか一
方のみにＯリングを適用してもよいことはもちろんであ
る。図１５に示すように、凹状の形態を有するフレーム
４の内側において、保持具３はＯリング２８１と摺動可
能に保持されている。同様に、フレーム４の外周面にお
いて、リテナーリング９はＯリング２８２と摺動可能に
保持されている。リテナーリング９には、落下防止ピン
２７が取り付けられているが、フレーム４に対する該リ
テナーリング９の上下方向の相対移動は適度に許容され
るように調整されている。

【００５７】図９の好適な実施形態に戻り説明する。可
撓膜２とリテナーリング９との連結方法としては、次の
ようにすることができる。すなわち、ウェーハ研磨ヘッ
ド１においては、リテナーリング９と可撓膜２とを周方
向全域にわたってまたがるダミープレート１０が、その
リテナーリング９の下端面９ｒおよび可撓膜２の吸着面
側に設けられている。そして、そのダミープレート１０
と可撓膜２とによって形成される浅い凹所にウェーハＷ
が配置されて研磨が行われる。このように、リテナーリ
ング９に直接可撓膜２を接続せず、ダミープレート１０
を介在させることにより、ウェーハＷは可撓膜２の周縁
部を除いた部分、すなわち円板状の可撓膜２のなるべく
中央付近から圧力を付与されるようになる。すなわち、
研磨時においてウェーハＷは可撓膜２からより均一に圧
力を受けることになり、圧力の不均一に基づいて研磨量
がばらつくといった不具合が効果的に抑制される。ここ
にも、前述した本発明の方法が適用されている。

【００５８】ダミープレート１０の厚さは、たとえば研
磨が終了したウェーハＷとほぼ同等の厚さとするのがよ
い。すなわち、研磨前のウェーハＷとダミープレート１
０との厚さの差ｄが、目標とする研磨量になる。これ
は、図３に示す通りである。

【００５９】また、図９および図１３に示すように、可
撓膜２の周縁部と保持具３の周縁部とが、該保持具３の
上下動方向で重なるように調整されている。従って、吸
引用凹部３ｓおよび昇降用チャンバ５を満たす空気の圧
および／または量を調整することに基づいて、ダミープ
レート１０に支持される形にて保持具３の周縁部が可撓
膜２と密着可能とされている。保持具３と可撓膜２とが
密着できれば、ウェーハＷが可撓膜２に吸着するきっか
けを作り易くなる。結果として、ウェーハＷが可撓膜２
にスムーズに吸着されるようになる。

【００６０】さて、以上に説明した本発明のウェーハ研
磨ヘッド１を用い、ウェーハＷを研磨する動作を説明す
る。図１７，１８に示すＳｔｅｐ１〜１４は、ウェーハ
研磨ヘッド１の一連の動作を示している。

【００６１】（ウェーハＷがウェーハ待機位置３５から
研磨クロス３４上に搬送される動作）待機状態：研磨用チャンバ６、吸引用凹部３ｓおよび昇
降用チャンバ５は大気開放されている。なお、図１７，
１８中に示す下方向の矢印は、圧縮空気を送って、大気
圧よりも加圧することを意味する。上方向の矢印は吸引
して、大気圧よりも減圧することを意味する。破線＋白
抜き矢印は大気開放を意味する。Ｓｔｅｐ１：吸引用凹部３ｓの圧力が大気圧に維持され
つつ、昇降用チャンバ５内が減圧されて該昇降用チャン
バ５の容積が減少する。それとともに、フレーム４に対
して保持具３が上方向に相対移動する。Ｓｔｅｐ２：Ｓｔｅｐ１の状態が維持されつつ、ウェー
ハ待機位置３５に準備されたウェーハＷに対して、ヘッ
ド駆動機構３９によりウェーハ研磨ヘッド１の位置合わ
せが行なわれる。なお、Ｓｔｅｐ１の前にヘッド駆動機
構３９によってウェーハ研磨ヘッド１の位置合わせが行
なわれるようにしてもよい。このとき、保持具３が可撓
膜２に、可撓膜２がウェーハＷに密着するよう、吸引用
凹部３ｓ内の圧力を調節してもよい。Ｓｔｅｐ３：昇降用チャンバ５内が加圧される。その次
に、吸引用凹部３ｓおよび研磨用チャンバ６が減圧さ
れ、可撓膜２が吸引用凹部３ｓ内に引き込まれてウェー
ハＷがチャックされる。このとき、ウェーハＷは依然ウ
ェーハ待機位置３５に接触したままである。Ｓｔｅｐ４：ウェーハＷがチャックされたＳｔｅｐ３の
状態が維持されつつ、昇降用チャンバ５内が減圧され
る。すると、ウェーハＷと、ウェーハＷをチャックした
可撓膜２および保持具３が一体的に上昇して、ウェーハ
Ｗがウェーハ待機位置３５から離間する。Ｓｔｅｐ５：ヘッド駆動機構３９により、ウェーハＷが
ウェーハ待機位置３５から研磨クロス３４上まで搬送さ
れる。

【００６２】（ウェーハＷが研磨される動作）Ｓｔｅｐ６：ヘッド駆動機構３９の働きによって、ウェ
ーハ研磨ヘッド１が研磨クロス３４に接近する。Ｓｔｅｐ７：昇降用チャンバ５内が加圧されて、該昇降
用チャンバ５の容積が増加し、ウェーハＷ、可撓膜２お
よび保持具３が一体的に下降する。このとき、吸引用凹
部３ｓは減圧状態に維持される。Ｓｔｅｐ８：吸引用凹部３ｓ内が加圧される。Ｓｔｅｐ９：昇降用チャンバ５内が減圧される。する
と、保持具３は上昇する。この状態が保たれてウェーハ
Ｗが研磨される。なお、吸引用凹部３ｓおよび研磨用チ
ャンバ６内の圧力は所定の研磨圧力に調整される。

【００６３】（研磨済みウェーハＷがウェーハ待機位置
３５へ戻される動作）Ｓｔｅｐ１０：昇降用チャンバ５内が加圧されるととも
に、保持具３が可撓膜２に、可撓膜２がウェーハＷに密
着するよう、吸引用凹部３ｓ内の圧力が調節される。Ｓｔｅｐ１１：吸引用凹部３ｓおよび研磨用チャンバ６
が減圧されウェーハＷがチャックされる。このとき、ウ
ェーハＷは依然研磨クロス３４に接触したままである。Ｓｔｅｐ１２：ウェーハＷがチャックされたＳｔｅｐ１
１の状態が維持されつつ、昇降用チャンバ５内が減圧さ
れる。すると、ウェーハＷと、ウェーハＷをチャックし
た可撓膜２および保持具３が一体的に上昇して、ウェー
ハＷが研磨クロス３４から離間する。Ｓｔｅｐ１３：ヘッド駆動機構３９により、ウェーハ研
磨ヘッド１自体が研磨クロス３４から遠ざかる。Ｓｔｅｐ１４：ヘッド駆動機構３９により、ウェーハ研
磨ヘッドにチャックされたウェーハＷがウェーハ待機位
置３５まで搬送される。そののち、吸引用凹部３ｓ内が
大気開放されてウェーハＷがデチャックされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーハ研磨方法および研磨ヘッドの
概略を示す模式図。

【図２】図１に続く模式図。

【図３】ダミープレートの厚さ調整の例を示す模式図。

【図４】ダミープレートに座屈変形が生じるときの様子
を示す模式図。

【図５】ダミープレートをウェーハよりも厚くする場合
の研磨方法を示す模式図。

【図６】ワックスレスマウント方式を採用した従来のウ
ェーハ研磨ヘッド。

【図７】ウェーハ研磨ヘッドが装着されるＣＭＰ装置の
一例を示す概略図。

【図８】図７に続くＣＭＰ装置の上面図。

【図９】本発明のウェーハ研磨ヘッドの縦断面図。

【図１０】図９のウェーハ研磨ヘッドの備える保持具の
下面図および断面図。

【図１１】可撓膜が吸引されてウェーハがチャックされ
る様子を示す模式図。

【図１２】気密部材とリテナーリングとの接続方法を示
す分解図。

【図１３】図９のウェーハ研磨ヘッドにおける可撓膜と
保持具との位置関係を説明する模式図。

【図１４】ウェーハの裏面側と吸引用凹部とに開口する
通口が形成された可撓膜の断面模式図。

【図１５】フレーム、保持具およびリテナーリングの接
続形態の別例を示す縦断面図。

【図１６】第二気密部材と、フレームおよびリテナーリ
ングとの接続位置関係を説明する模式図。

【図１７】ウェーハをウェーハ待機位置から研磨クロス
上まで移載して研磨する動作を説明する工程説明図。

【図１８】図１７に続き、ウェーハを研磨クロスから離
間させてウェーハ待機位置に移載する動作を説明する工
程説明図。

【符号の説明】

１，１０１ウェーハ研磨ヘッド２可撓膜２ｗウェーハ支持部２ｐ可撓膜の表面２ｑ可撓膜の裏面３，５６保持具１０ダミープレート１０ｐダミープレートの上面ＷウェーハＰＺ配置領域ｄ研磨代Ｑ貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェーハを片面研磨する方法であって、表面がウェーハとの接触面をなすとともに、裏面側から
研磨に必要な圧力をウェーハに伝達する可撓膜に対し、
その表面側にウェーハの配置領域を定める一方、前記可
撓膜の表面と面接触して前記配置領域を取り囲むよう
に、リング状のダミープレートを配置し、そのダミープ
レートの内側に配置されるウェーハに流体圧が付与され
るようにして片面研磨を行うことを特徴とするウェーハ
研磨方法。
【請求項２】前記可撓膜の裏面側に、厚さ方向の貫通
孔を有する円盤状の保持具を配置し、該保持具の周縁部
に前記可撓膜の周縁部を繋ぎ止めて該可撓膜を保持させ
る一方、研磨するウェーハの厚さ方向において、前記保
持具と重なるよう前記ダミープレートを配置することを
特徴とする請求項１記載のウェーハ研磨方法。
【請求項３】研磨すべきウェーハよりも薄肉となるよ
うに、前記ダミープレートの厚さ調整を予め実施するこ
とを特徴とする請求項１または２記載のウェーハ研磨方
法。
【請求項４】研磨終了後のウェーハとほぼ同等の厚さ
を有するように、研磨されるウェーハの厚さと該ウェー
ハの研磨代とを基準にして、前記ダミープレートの厚さ
調整を予め実施することを特徴とする請求項１ないし３
のいずれか１項に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項５】前記ダミープレートは、研磨すべきウェ
ーハよりも厚肉に形成されており、それによって生じる
該ダミープレートとウェーハとの厚さの差を、前記ダミ
ープレートとの接続部よりも厚肉に形成されたウェーハ
支持部を有した前記可撓膜を用いることで相殺させて、
研磨を行うことを特徴とする請求項１または２記載のウ
ェーハ研磨方法。
【請求項６】前記ウェーハ支持部は、前記ダミープレ
ートの上面よりも下に凸となって、ウェーハに研磨圧力
を付与することを特徴とする請求項５記載のウェーハ研
磨方法。
【請求項７】前記ダミープレートの一方の主面全部
を、前記可撓膜に面接触させることを特徴とする請求項
１ないし６のいずれか１項に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項８】前記ダミープレートは、ガラス繊維に樹
脂を含浸させて板状に成形した、ガラス繊維入り樹脂板
であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１
項に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項９】前記可撓膜を、該可撓膜の裏面側から気
体によって加圧し、ウェーハに圧力を付与することを特
徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のウェ
ーハ研磨方法。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれか１項に記
載の方法を実現するためのウェーハ研磨ヘッドであっ
て、前記可撓膜に前記ダミープレートが貼着されて、前
記可撓膜と前記ダミープレートとが一体化されているこ
とを特徴とするウェーハ研磨ヘッド。