JPH10150009A - ウエハの研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドにウエハを吸着させた状態で研磨する
ウエハの研磨装置において、ウエハ吸着面に媒体を流通
する開口部を設けたヘッドでは、ウエハに凹凸が生じる
ため、研磨後のウエハの被研磨面を平坦にすることは困
難である。 【解決手段】 支軸５６に支えられたヘッド本体５１に
取り付けられたトッププレート５２を備えたヘッド５０
にウエハ６０を吸着させながら研磨するウエハの研磨装
置であって、トッププレート５２の平坦なウエハ吸着面
５２ａの外周縁に沿って媒体を流通する開口部５３を形
成したものである。また開口部５３はヘッド５０内部に
形成された媒体通路５５に連通している。さらに開口部
５３の外周に沿ってヘッド５０にガイドリング５４が備
えられている。このガイドリング５４は開口部５３に通
じる間隙５３ａを形成しつつ突起５４ａを内方に向かい
有していて吸着面５２ａとウエハ６０との間に媒体を流
通し易くしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハの研磨装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、ウエハの研磨装置は様々である。
以下、図５と図６とにより、通常用いられているウエハ
の研磨装置の例を示す。図５はウエハ吸着中の研磨装置
の主要部分破断面図であり、図６は研磨装置のヘッドの
見上げ図である。

【０００３】まず、例えば図５に示すように、通常ウエ
ハの研磨装置はヘッド１０を構成するものの一部である
トッププレート１１に、ウエハ２０を被研磨面の反対面
から吸着させた状態で研磨する。

【０００４】図示するようにトッププレート１１に吸着
されたウエハ２０は、その状態を保たれながら研磨され
る。まずヘッド１０を支えている支軸によりヘッド１０
は回動しながら、対向する研磨パッド３１に接近する。
それによりヘッド１０のトッププレート１１に吸着され
たウエハ２０も回動しながら研磨パッド３１に接近し、
ウエハ２０の被研磨面が研磨パッド３１に接したときに
研磨がはじまる。

【０００５】研磨中、ウエハ２０を吸着しているヘッド
１０は常に回動している。このためウエハ２０が回動に
よってトッププレート１１からずれることを防ぐため
に、ヘッド１０にはガイドリング１３が備えられてい
る。

【０００６】図６に一例を示すように、上記研磨装置の
ヘッド１１にはウエハ２０を吸着させるためのトッププ
レート１１の吸着面に開口部１２が形成されている。こ
のためトッププレート１１にウエハ２０が吸着されてい
る場合、ウエハ２０の被研磨面の反対面上に開口部１２
が存在する。

【０００７】上記研磨装置を用いて、ウエハ２０をトッ
ププレート１１に吸着させる場合は例えば通常真空チャ
ックが用いられる。真空チャックでは前記トッププレー
ト１１に設けられた開口部１２を負圧にしてウエハ２０
をヘッド１０側に吸引することにより、ウエハ２０をト
ッププレート１２に吸着する。

【０００８】上記研磨装置を用いた場合、ウエハ２０の
被研磨面の反対面にかかる応力は開口部１２下部に集中
的にかかる。そのため開口部１２により吸着されるウエ
ハ２０の部分はその他の部分と比較し強く吸着される。

【０００９】すなわちウエハ２０にはトッププレート１
１に比較的強く吸着される部分と比較的弱く吸着される
部分とができて、この各部分がウエハ２０に凹凸を生じ
させる。この凹凸が生じたままのウエハ２０を研磨して
も、研磨によるウエハ２０の被研磨面の平坦化は困難で
ある。

【００１０】そこで真空チャックとは異なり、開口部１
２を負圧にせずに、ウエハ２０をトッププレート１１に
吸着する例えばハイドロチャックも用いられている。ハ
イドロチャックではトッププレート１１の下面とウエハ
２０の被研磨面の反対面との間に液体を満たし、その液
体の表面張力によりトッププレート１１にウエハ２０を
吸着させている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしハイドロチャッ
クのように液体を用いて吸着させても、図６に示すトッ
ププレート１１に形成された各開口部１２によってウエ
ハ２０を吸着させるからには、この開口部１２に起因す
るウエハ２０の凹凸はなくならない。

【００１２】つまり真空チャックであろうともハイドロ
チャックであろうとも、いずれにせよ開口部がウエハ２
０上に存在するので、ウエハ２０にはトッププレート１
１に比較的強く吸着される部分と比較的弱く吸着される
部分とが生じる。このため凹凸の生じているウエハ２０
を研磨することによって、ウエハ２０の被研磨面を平坦
化することは困難である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたウエハの研磨装置である。

【００１４】すなわち支軸によって支持されているヘッ
ド本体と、そのヘッド本体に取り付けられているトップ
プレートと、そのトッププレートの下面の外周に沿って
形成されているガイドリングとからなるヘッドを備え、
前記トッププレートのウエハ吸着面の外周に媒体が流通
する開口部が形成され、前記開口部はトッププレートお
よびヘッド本体の媒体通路に連通しているとともに前記
ガイドリングの間隙にも連通し、前記ガイドリングは開
口部に通じる間隙を塞ぐことなく、下部が内方に向かい
突起していることを特徴とするウエハの研磨装置であ
る。

【００１５】また前記トッププレートの開口部はトップ
プレートのウエハ吸着面の外周縁に沿って、円環状に形
成されているか、または等間隔に開口した複数個の口に
形成されている。

【００１６】上記研磨装置では従来とは異なり、トップ
プレートにウエハが吸着された場合、トッププレートの
開口部はウエハの外方上に存在する。このことから、吸
着のための媒体はまず上記トッププレートに形成された
開口部からウエハの側周に流通し次第にウエハの被研磨
面の反対面とトッププレートのウエハ吸着面との間に流
通する。

【００１７】この結果、ウエハの被研磨面の反対面はト
ッププレートのウエハ吸着面に沿って、全面にわたり隙
間なく接するか、または全面にわたり等しい厚みの媒体
を介して接する。よってウエハ面に凹凸は生じず、この
ため研磨による被研磨面の平坦化が容易となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１から図
４によって説明する。図１は研磨装置のヘッドの概略構
成破断図であり、図２は研磨装置のヘッドの見上げ部分
断面図である。図３はウエハ吸着中の研磨装置の主要部
分破断図であり、図４はウエハ研磨中の研磨装置の主要
部分破断図である。

【００１９】まず図１に示すように、ウエハの研磨装置
はウエハ６０を保持するため円柱形状に形成されたヘッ
ド５０を備えている。このヘッド５０は上面中央部に形
成されている支軸５６に支えられていて、さらに支軸５
６はヘッド５０を回動するためのモーターの回動軸（不
図示）に連結されている。

【００２０】そしてヘッド５０はヘッド本体５１の下面
にセラミックス等からなるトッププレート５２が取り付
けられ、トッププレート５２に形成されているウエハ吸
着面５２ａでウエハ６０を吸着する。このウエハ吸着面
５２ａの外周縁に開口部５３が形成されている。

【００２１】さらに上記トッププレート５２には前記開
口部５３の外周に沿って円環形状のガイドリング５４が
設けられている。そしてトッププレート５２がウエハ６
０を吸着した場合、ガイドリング５４とウエハ６０とを
密着させるため、図示するようにガイドリング５４の下
部をウエハ６０の被研磨面と平行方向に内方へ向かって
突起させ、その突起５４ａとウエハ吸着面５２ａの間に
間隙５３ａを形成している。

【００２２】斯かる開口部５３の構成を図２(a) の見上
げ部分断面図により説明すれば、当該開口部５３はウエ
ハ吸着面５２ａの外周縁に沿って円環状に形成されてい
る。または開口部の別の例としては図２(b) に示すよう
に、ウエハ吸着面５２ａの外周縁に等間隔の複数個の開
口を持った状態で開口部５３を形成することも可能であ
る。

【００２３】いずれもウエハ吸着面５２ａはウエハ６０
の被研磨面を全面にわたって吸着するだけの形状を有す
る。すなわちガイドリング５４の突起５４ａが開口部５
３の一部を覆う状態で間隙５３ａが形成される。

【００２４】一方ウエハ６０は、その被研磨面を下向き
にして配置されている。そのウエハ６０にトッププレー
ト５２のウエハ吸着面５２ａを上方から接近させる。こ
のとき開口部５３から媒体の流通は行われない。

【００２５】さらにヘッド５０をウエハ６０に接近させ
る。このようにトッププレート５２がウエハ６０に接近
した状態で、開口部５３より媒体を流通させる。流通さ
せる媒体として例えば水の場合では毎分１０ｃｍ³ 程度
が媒体通路５５を経て開口部５３から流出される。

【００２６】上記によって開口部５３からウエハ６０の
側周に流通された媒体はトッププレート５２とウエハ６
０との間に流通され、その状態でトッププレート５２の
ウエハ吸着面５２ａはウエハ６０に接近される。

【００２７】その結果トッププレート５２の吸着面５２
ａにウエハ６０が隙間無く均一に接するかまたは均等な
厚みの媒体を介して接する。よってトッププレート５２
に吸着されたウエハ６０には凹凸が生じない。

【００２８】尚ガイドリング５３の突起５４ａを内方に
突起させており、吸着面５２ａに吸着されたウエハ６０
の外周に上記突起５４ａが存在する。この突起５４ａと
ウエハ吸着面５２ａとのの間に形成された間隙５３ａを
開口部５３より狭めておけば、媒体は開口部５３からウ
エハ６０の側周を通ってヘッド５０の外部に流通し辛く
なるかわりに、トッププレート５２とウエハ６０との間
に流通し易くなる。

【００２９】そのため吸着面５２ａ上に開口部５３が存
在せずとも、ウエハ６０はトッププレート５２の吸着面
５２ａ上に均一に吸着される。

【００３０】図３に示すようにウエハ６０は媒体によっ
てトッププレート５２に吸着されている状態のまま、配
置されている場所から、研磨定盤７２に載置されている
研磨パッド７１上に移動される。

【００３１】そして図４に示すように、研磨中もウエハ
６０は凹凸なくトッププレート５２に吸着され、研磨パ
ッド７１に対して押圧されながら研磨される。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ヘッドのトッププレートのウエハ吸着面の外周縁に沿っ
て媒体を流通するための開口部が設けられている。従来
トッププレートに吸着されたウエハに凹凸が生じること
が問題であったが、本発明ではトッププレートの平坦な
ウエハ吸着面に沿ってウエハは均一に吸着されるので、
ウエハに凹凸は生じない。その結果、平坦な状態でウエ
ハは研磨され、研磨後のウエハの被研磨面は均一に形成
することが容易である。上記により従来よりもウエハを
平坦に研磨できる。しかも、従来はトッププレート上の
開口部を覆う状態で、バッキングパッドと呼ばれるウエ
ハを吸着するための媒体をトッププレートに取り付け、
そのバッキングパッドを均一に形成することで、ウエハ
を均一に研磨する場合もあったが、本発明ではバッキン
グパッドを用いる必要はない。そこでバッキングパッド
にかかる保全管理も不要であり、従来よりも経済効率が
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明であるウエハの研磨装置におけるヘッド
の概略構成破断図である。

【図２】本発明であるウエハの研磨装置におけるヘッド
の見上げ部分断面図である。

【図３】本発明におけるウエハ吸着中の研磨装置の主要
部分破断図である。

【図４】本発明におけるウエハ研磨中の研磨装置の主要
部分破断図である。

【図５】従来例におけるウエハ吸着中の研磨装置の主要
部分破断図である。

【図６】従来例のウエハの研磨装置におけるヘッド見上
げ図である。

【符号の説明】

５０ ヘッド ５１ ヘッド本体 ５２ トッププ
レート ５２ａ ウエハ吸着面 ５３ 開口部 ５３ａ 間
隙 ５４ ガイドリング ５４ａ 突起 ５５ 媒体通
路 ５６ 支軸 ６０ ウエハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支軸によって支持されているヘッド本体
   と、 前記ヘッド本体に取り付けられているトッププレート
   と、 前記トッププレートの下面の外周に沿って形成されてい
   るガイドリングとからなるヘッドを備え、 前記トッププレートのウエハ吸着面の外周に媒体が流通
   する開口部が形成され、 前記開口部はトッププレートおよびヘッド本体の媒体通
   路に連通しているとともに前記ガイドリングの間隙とも
   連通し、 前記ガイドリングは開口部に通じる間隙を塞ぐことなく
   下部が内方に向かい突起していることを特徴とするウエ
   ハの研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のウエハの研磨装置におい
   て、 前記トッププレートの開口部はトッププレートのウエハ
   吸着面の外周縁に沿って円環状に形成されていることを
   特徴とするウエハの研磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のウエハの研磨装置におい
   て、 前記トッププレートの開口部はトッププレートのウエハ
   吸着面の外周縁に沿って等間隔に開口した複数個の口に
   形成されていることを特徴とするウエハの研磨装置。