JPH02243263A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウェハ、たとえば半導体基板用のＳｉウェハ
を鏡面研磨することができる研磨装置に係り、特に、前
記ウェハを高い形状精度に研磨するに好適な研磨装置に
関するものである。

〔従来の技術］ 従来、ウェハを・研磨するための研磨装置としては、空
孔群を穿設した弾性膜と、この弾性膜の前記空孔群へ連
通する管路と、この管路を介して前記弾性膜へ純水を供
給する純水供給ユニットとを有し、前記管路からの真空
吸引によって、ウェハを、含水状態にある前記弾性膜へ
吸着保持し、このウェハをポリシ定盤へ押圧しながら、
ウェハとポリシ定盤とを相対摺動させることにより、そ
のウェハを研磨するようにしたものが知られている。

なお、この種の装置として関連するものには、たとえば
実開昭６０−５６４６１号公報が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、ウェハの研磨中における、弾性膜の含
水量については配慮がされておらず、弾性膜に含浸して
いた水が、その空孔から管路側へ流出するという問題点
があった。

このように１弾性膜から水が流出すると、弾性膜内での
含水量分布が不均一になり、その結果、ウェハ保持精度
が劣化し、研磨圧力分布の不均一をもたらして、ウェハ
の形状精度が低下するものであった。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、ウェ
ハ保持精度の劣化を防止し、ウェハを高い形状精度に研
磨することができる研磨装置の提供を、その目的とする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための、本発明に係る研磨装置の
構成は、ウェハ加ニブレートによりウェハを保持し、こ
のウェハをポリシ定盤へ押圧するとともに、該ウェハと
前記ポリシ定盤とを相対摺動させることにより、該ウェ
ハを研磨することができるものであり、前記ウェハ加圧
プレートは。

複数個の空孔を穿設した弾性膜と、この弾性膜の前記空
孔群へ連通する管路とを有するものであり。

このウェハ加圧プレートの管路を介して、前記弾性膜へ
純水を供給することができる純水供給ユニットと、前記
ウェハ加圧プレートの管路を介して、ウェハを前記弾性
膜の反響路側の面へ吸着保持することができる真空源ユ
ニットとを具備した研磨装置において、 ウェハ加圧プレートの管路内の空気圧を制御することか
できる管路圧制御装置を設けたものである。

さらに詳しくは、弾性膜の空孔群へ連通している管路の
空気圧を制御することにより、前記弾性膜の含浸水の管
路側への流出を防止することができるようにしたもので
ある。

［作用コ 弾性膜の空孔群へ連通する管路内の空気圧を、管路圧制
御装置によって制御し、この空気圧を研磨圧力とバラン
スさせることにより、前記弾性膜に含浸していた水は、
管路側へ流出することはなく、該膜内に均一に貯えられ
る。

したがって、ウェハ保持精度の劣化を防止し、研磨圧力
が均一になり、ウェハを高い形状精度に研磨することが
できる。

［実施例］ 以下５本発明を実施例によって説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例に係る研磨装置を示す
略示構成図、第２図は、第１図における低圧空気圧設定
ユニットの詳細を示す断面図である。

この研磨装置の概要を、第１図を用いて説明すると、こ
れは、ウェハ加圧プレート１７（詳細後述）によりウェ
ハ２１を保持し、このウェハ２１をポリシ定盤（図示せ
ず）へ押圧するとともに。

該ウェハ２１と前記ポリシ定盤とを相対慴動させること
により、該ウェハ２１を研磨することができる研磨装置
であって、 前記ウェハ加圧プレート１７は、複数個の空孔２を穿設
した弾性膜１と、この弾性膜１の前記空孔２群へ連通す
る管路３とを有するものであり、このウェハ加圧プレー
ト１７の管路３を介して。

前記弾性膜１へ純水を供給することができる純水ユニッ
ト１６と。

前記ウェハ加圧プレート１７の管路３を介して。

ウェハ２１を前記弾性膜１の反響路側の面（第１図にお
いて下面）へ吸着保持することができる真空源ユニット
８と、 ウェハ加圧プレート１７の管路３内の空気圧を制御する
ことができる管路圧制御装置（詳細後述）とを具備して
なるものであり、 前記管路圧制御装置は、ウェハ加圧プレート１７の管路
３へ接続し、この管路３へ空気圧を供給することができ
る低圧空気圧設定ユニット１０と、前記管路３内の空気
圧が予め設定した設定圧になるように、前記低圧空気圧
設定ユニット１ｏを制御することができる低圧計測制御
装置１４とを有するものである。

以下、詳細に説明する。

弾性膜１の下面外周部には、ウェハ端面保持用のリング
６が接着されている。

空気圧制御装置！！４は、弁７を設けた真空源ユニット
８と、弁９を設けた低圧空気圧設定ユニット１０（詳細
後述）と゛、弁１１を設けた高圧空気源ユニット１２と
、弁１３を設けた低圧計測制御装置１４とからなるもの
であり、各ユニットは、それぞれ弁７，９，１１，１３
を介して管路３へ連通している。また、低圧計測制御装
置１４と低圧空気圧設定ユニット１０とは、信号線１４
ａで接続されている。

一方、純水供給装置５は、純水供給ユニット１６と弁１
５とからなり、純水供給ユニット１６は、弁１５を介し
て管路３へ連通している。

ウェハ加圧プレート１７は、図示していないポリシ定盤
の上方にあり、このポリシ定盤中心に。

図示していない研磨液供給機構が取付けられている。

前記低圧空気圧設定ユニット１０は、その詳細を第２図
に示すものである。この図において、１８は、ピストン
１９の上下動により、その容積が可変の空気室であり、
前記ピストン１９の駆動部２０が、低圧計測制御装置１
４と信号線１４０で接続している。

このように構成した研磨装置の動作を説明する。

低圧計測制御装置１４に、管路３の設定圧ＰＬを設定す
る（管路３の、容積はＶａｔ初期圧力はＰｏである）、
この設定圧Ｐ工は１弾性膜１内の含浸水に加えられる研
磨圧力とバランスする大きさ（−般に、　０　、０１〜
ｌ　、　Ｏｋｇ／ｃｊｇａｇｅの範囲）である。

ここで研磨装置をＯＮにすると、弁７，９，１１゜１３
が閉状態に、弁１５が開状態になり、純水供給ユニット
１６から管路３を経て弾性膜１へ純水が供給され、この
弾性膜１が純水を含浸する。次に、弁９，１１，１３．
１５が閉状態に、弁７が開状態になり、真空源ユニット
８によってウェハ２１を吸引し、弾性膜１上のリング６
内に該ウェハ２１が吸着保持される。次に、弁７，９，
１１゜１３．１５が閉状態になり、ウェハ加圧プレート
１７が下降して、ウェハ２１を前記ポリシ定盤上へ押し
つけ、該ウェハ２１に研磨圧力を付加する。

これと同時に、弁９，１３が開状態になり、低圧空気圧
設定ユニット１０が作動する。そして、空気室１８の容
積がＶ工からｖ２へ変化する。

温度一定状態を仮定した状態方程式により、Ｐ６（Ｖ、
＋Ｖ、）＝Ｐ　（Ｖ、＋Ｖ２）の関係が成立ち、ＶｇＩ
吟Ｖ・ Ｐ＝いヤＶｚ　”、となり、Ｖユ→ｖ２の空気室容積変
化がＰ、→Ｐの管路圧力変化をもたらす。この管路圧力
Ｐを計測制御装置１４で計測し、設定圧力Ｐ□との差分
を演算し、この差分が許容値を超えた場合には、駆動部
２０へ指令し、シリンダ１９を動作させて、■２を修正
する。

このようにして、管路３内の空気圧が常に設定圧Ｐ１に
なるように空気圧制御を行ないながら、前記研磨液供給
機構から前記ポリシ定盤上へ研磨液を滴下し、ウェハ２
１とポリシ定盤とを相対摺動させて、ウェハ２１を鏡面
研磨する。この研磨中、管路３の空気圧Ｐ□は研磨圧力
と常にバランスしているので、弾性膜１の含浸水が管路
３側へ流出することはない。

所定研磨時間終了後、弁９，１３が閉状態に、弁７が開
状態になり、真空源ユニット８が作動して、ウェハ２１
を弾性膜１に吸着保持する。そして、ウェハ加圧プレー
ト１７が上昇し、前記ポリシ定盤上から離脱する。弁７
が閉状態に、弁１１が開状態になり、高圧空気源ユニッ
ト１２から管路３へ高圧空気（１、０〜４　、０　ｋｇ
ｆ／ｊｇａｇｅ）を吹きだし、ウェハ２１が弾性膜１か
ら剥離してこの研磨プロセスを完了し、研磨装置がＯＦ
Ｆになる。

以上説明した実施例によれば、研磨中、弾性膜１の空孔
２へ連通する管路３の空気圧を設定圧Ｐｉに制御するこ
とにより、弾性膜１に含浸した水が管路３側へ流出する
ことを防止できるので１弾性膜１の含浸水量を均一化で
きる。したがって、ウェハ２１の保持精度が向上し、研
磨面内での研磨圧力分布が均一化して、ウェハ２１の形
状精度を向上することができるという効果がある。

なお、前記実施例は、研磨圧力を一定に維持して研磨す
る場合について説明したが、研磨圧力を、１次圧、２次
圧、・・・と可変にする研磨方式へ適用する場合には、
これに対応して、管路３の設定圧をＰ□、Ｐ２・・・と
可変にすればよい。

さらに、前記実施例は１弾性膜１内の含浸水が、管路３
側へ流出するのを防止する場合について説明したが、リ
ング６側への流出も防止することもでき、同様の効果を
奏するものである。

次に、第２の実施例を説明する。

ウェハ加圧プレート１７の管路３の圧力制御方法として
、前記第１の実施例は、低圧空気圧設定ユニット１０の
空気室１８の容積変化を利用したが、水弟２の実施例は
、管路３の周囲にヒータ（図示せず）を埋設し、このヒ
ータの加熱による管路３内空気の温度変化を利用するこ
とができるように構成したものである。

このように構成したものにおいて、管路３の設定圧Ｐ８
を設定する［管路３の、初期圧力Ｐ０．初期温度Ｔ、　
（’Ｋ）　］。

ここで研磨装置をＯＮにすると、前記ヒータもＯＮにな
り、管Ｎ３内の空気が加熱されて、その温度がＴ０→Ｔ
ｉに変化し、管路圧力がＰ、→−陀Ｐ。

＝Ｐに変化する。この管路圧力Ｐと設定圧Ｐ工との差分
が演算され、この差分が許容値を超えた場合には、前記
ヒータへ指令され、管路３内の空気圧が常に設定圧Ｐ、
になるように制御される。

この実施例によっても、弾性膜１の含浸水量を均一化す
ることができる。

［発明の効果コ 以上詳細に説明したように本発明によれば、弾性膜の空
孔へ連通している管路の空気圧を制御するようにしたの
で、前記弾性膜に金膜していた水が、該弾性膜から流出
することを防止でき、つエバ研磨面の圧力分布に影響す
る弾性膜の含水量を均一化することができる。これによ
り、ウェハの保持精度を１μｍ以内に確保でき、研磨し
たウェハの形状精度は２μｍ以内とすることができるの
で、高い平面度のウェハを製作できるという効果がある
。

これを要するに、ウェハ保持精度の劣化を防止し、ウェ
ハを高い形状精度に研磨することができる研磨装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係る研磨装置を示す
略示構成図、第２図は、第１図における低圧空気圧設定
ユニットの詳細を示す断面図である。 １・・・弾性膜、２・・・空孔、３・・・管路、８・・
・真空源ユニット、１０・・・低圧空気圧設定ユニット
、１４・・・低圧計測制御装置、１６・・・純水供給ユ
ニット、１７・・・ウェハ加圧プレート、２１・・・ウ
ェハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハ加圧プレートによりウェハを保持し、このウ
   ェハをポリシ定盤へ押圧するとともに、該ウェハと前記
   ポリシ定盤とを相対摺動させることにより、該ウェハを
   研磨することができるものであり、 前記ウェハ加圧プレートは、複数個の空孔を穿設した弾
   性膜と、この弾性膜の前記空孔群へ連通する管路とを有
   するものであり、 このウェハ加圧プレートの管路を介して、前記弾性膜へ
   純水を供給することができる純水供給ユニットと、 前記ウェハ加圧プレートの管路を介して、ウェハを前記
   弾性膜の反管路側の面へ吸着保持することができる真空
   源ユニットとを具備した研磨装置において、 ウェハ加圧プレートの管路内の空気圧を制御することが
   できる管路圧制御装置を設けた ことを特徴とする研磨装置。 ２、管路圧制御装置は、 ウェハ加圧プレートの管路へ接続し、この管路へ空気圧
   を供給することができる低圧空気圧設定ユニットと、 前記管路内の空気圧が予め設定した設定圧になるように
   、前記低圧空気圧設定ユニットを制御することができる
   低圧計測制御装置とを有する ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。