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JP3158934B2 - ウェーハ研磨装置 - Google Patents

ウェーハ研磨装置

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Publication number
JP3158934B2
JP3158934B2 JP4107695A JP4107695A JP3158934B2 JP 3158934 B2 JP3158934 B2 JP 3158934B2 JP 4107695 A JP4107695 A JP 4107695A JP 4107695 A JP4107695 A JP 4107695A JP 3158934 B2 JP3158934 B2 JP 3158934B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
head
adjusting mechanism
pressure
diaphragm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4107695A
Other languages
English (en)
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JPH08229808A (ja
Inventor
弘之 小林
修 遠藤
広雄 宮入
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=12598374&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3158934(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP4107695A priority Critical patent/JP3158934B2/ja
Priority to US08/607,603 priority patent/US5584751A/en
Publication of JPH08229808A publication Critical patent/JPH08229808A/ja
Priority to JP2000159082A priority patent/JP3428566B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3158934B2 publication Critical patent/JP3158934B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B24B37/32—Retaining rings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はウェーハ研磨装置に関
し、特にウェーハ表面の研磨量均一性を向上するための
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のウェーハ研磨装置として、表面
に研磨パッドが貼付された円盤状のプラテンと、研磨す
べきウェーハの一面を保持して研磨パッドにウェーハの
他面を当接させる複数のウェーハ保持ヘッドと、これら
ウェーハ保持ヘッドをプラテンに対し相対回転させるヘ
ッド駆動機構とを具備し、研磨パッドとウェーハの間に
研磨砥粒を含むスラリーを供給することにより研磨を行
うものが広く知られている。
【０００３】この種の装置を改良したものとして、米国
特許５，２０５，０８２号では、図６に示すようなウェ
ーハ保持ヘッドが開示されている。このウェーハ保持ヘ
ッドは、中空のヘッド本体１と、ヘッド本体１内に水平
に張られたダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の下面に
固定されたキャリア４とを有し、ダイヤフラム２によっ
て形成された空気室６へ、シャフト８を通じて加圧空気
源１０から加圧空気を供給することにより、キャリア４
を下方へ押圧できるフローティングヘッド構造になって
いる。このようなフローティングヘッド構造は、研磨パ
ッドに対するウェーハの当接圧力が均一化できる利点を
有する。
【０００４】キャリア４の外周には同心状にリテーナリ
ング１２が配置され、このリテーナリング１２もダイヤ
フラム２に固定されている。リテーナリング１２の下端
はキャリア４よりも下方に突出し、これにより、キャリ
ア４の下面に付着されたウェーハの外周を保持する。こ
のようにウェーハ外周を保持することにより、研磨中の
ウェーハがキャリア４から外れる不具合が防止できる。
また、ウェーハをリテーナリング１２で囲み、このリテ
ーナリング１２の下端をウェーハ下面と同じ高さに位置
させ研磨することにより、ウェーハ外周部での研磨量が
ウェーハ中央部よりも大きくなる現象が防止できるとさ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来は、前述
のように、リテーナリング１２の下端面をウェーハの研
磨面とほぼ同一平面上に配置さえしておけば、ウェーハ
外周部の過研磨が防止できると考えられていた。
【０００６】しかし、本発明者らがこのウェーハ研磨装
置について子細に検討した結果、研磨パッドの材質によ
っては、図７に示すように、リテーナリング１２に当接
した箇所の内周縁に沿って研磨パッドＰが局部的に盛り
上がり（以下、便宜のため「波打ち変形」と称する）、
この盛り上がり部分ＴによってウェーハＷの外周部Ｇが
過剰に研磨され、ウェーハＷの研磨均一性が阻害される
という新規な現象が発見された。さらに、本発明者ら
は、この現象が生じた場合、リテーナリング１２の研磨
パッドＰに対する当接力を従来より弱い適切値にするこ
とによって、前記波打ち変形を防ぎ、ウェーハ外周部Ｇ
の過研磨をほぼ防止できることも見いだした。
【０００７】本発明は、上記発見に基づいてなされたも
ので、リテーナリングの当接圧力を最適値に調整するこ
とにより、研磨均一性が高められるウェーハ研磨装置を
提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るウェーハ研磨装置は、表面に研磨パッ
ドが貼付されたプラテンと、研磨すべきウェーハの一面
を保持して前記研磨パッドにウェーハの他面を当接させ
る１または２以上のウェーハ保持ヘッドと、これらウェ
ーハ保持ヘッドを前記プラテンに対し相対運動させるこ
とにより前記研磨パッドでウェーハ他面を研磨するヘッ
ド駆動機構とを具備し、前記ウェーハ保持ヘッドは、ヘ
ッド本体と、前記ヘッド本体内に設けられ、研磨すべき
ウェーハの前記一面を保持するための円盤状のキャリア
と、このキャリアの外周に同心状に配置され、研磨時に
研磨パッドに当接すると共にウェーハの外周を保持する
ためのリテーナリングと、前記キャリアを前記プラテン
側へ向けて圧力調整可能に押圧するためのキャリア圧調
整機構と、このキャリア圧調整機構とは独立して設けら
れ前記リテーナリングを前記プラテン側へ向けて圧力調
整可能に押圧するためのリング圧調整機構とを有するこ
とを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明に係るウェーハ研磨装置では、キャリア
圧調整機構とは別個に設けられたリング圧調整機構を操
作することにより、研磨パッドに対するウェーハの当接
圧力とは独立して、研磨パッドに対するリテーナリング
の当接圧力を調整することができ、これにより、研磨パ
ッドの波打ち変形を防いで、ウェーハ外周部の過研磨を
防止することが可能である。
【００１０】
【実施例】
［第１実施例］図１〜図４は、本発明に係るウェーハ研
磨装置の第１実施例を示している。始めに図１を参照し
て全体の構成を簡単に説明すると、図中符号２１は基台
であり、この基台２１の中央には円盤状のプラテン２２
が水平に設置されている。このプラテン２２は基台２１
内に設けられたプラテン駆動機構により軸線回りに回転
されるようになっており、その上面には全面に亙って研
磨パッド２４が貼付されている。
【００１１】プラテン２２の上方には、複数の支柱２６
を介して上側取付板２８が水平に固定されている。この
上側取付板２８の下面には円盤状のカルーセル（ヘッド
駆動機構）３０が固定され、このカルーセル３０にはプ
ラテン２２と対向する計６基のウェーハ保持ヘッド３２
が設けられている。これらウェーハ保持ヘッド３２は、
図２に示すようにカルーセル３０の中心から同一距離に
おいて、カルーセル３０の中心軸回りに６０゜毎に配置
され、カルーセル３０によりそれぞれ遊星回転される。
ただし、ウェーハ保持ヘッド３２の個数は６基に限定さ
れず、１〜５基または７基以上でもよい。
【００１２】次に、図３および図４を参照してウェーハ
保持ヘッド３２を説明する。ウェーハ保持ヘッド３２
は、図３に示すように、軸線垂直に配置され下端が開口
する中空のヘッド本体３４と、このヘッド本体３４の内
部に張られたダイヤフラム４４と、このダイヤフラム４
４の下面に固定されたキャリア４６と、このキャリア４
６の外周に同心に配置されたリテーナリング５０とを具
備するものである。
【００１３】ヘッド本体３４は円板状の天板部３６と、
この天板部３６の外周に固定された円筒状の周壁部３８
とから構成され、天板部３６はカルーセル３０のシャフ
ト４２に同軸に固定されている。周壁部３８の内周面に
は、全周に亙って半径方向内方へ突出する円環状の取付
部３８Ａが形成され、この取付部３８Ａに円板状のダイ
ヤフラム４４の外周が載せられ、固定リング４５で固定
されている。ダイヤフラム４４は、各種ゴム等の弾性材
料で形成されている。一方、シャフト４２には第１流路
５１が形成され、ヘッド本体３４とダイヤフラム４４と
により形成された流体室４９は、第１流路５１を通じて
第１圧力調整機構５３に接続されている。そして、第１
圧力調整機構５３で流体室４９内の流体圧力を調整する
ことにより、ダイヤフラム４４が上下に変位して研磨パ
ッド２４へのキャリア４６の押圧圧力が変化する。な
お、流体としては、一般に空気を使用すれば十分である
が、必要に応じては他種のガスや液体を使用してもよ
い。
【００１４】キャリア４６は、セラミック等の高い剛性
を有する材料で成形された一定厚さのものであり、弾性
変形はしない。キャリア４６は、ダイヤフラム４４の上
面に同軸に配置された固定リング４８に対して複数のボ
ルトで固定されている。固定リング４８の上端には外方
に広がるフランジ部が形成され、ヘッド上昇時には、図
示しない保持部材によりこのフランジ部が保持されて、
キャリア重量が支えられるようになっている。
【００１５】リテーナリング５０は、下端面が平坦な円
環状をなし、キャリア４６の外周面との間に僅かな透き
間を空けて同心状に配置され、キャリア４６とは独立し
て上下変位可能とされている。また、リテーナリング５
０の上端外周縁には、図４に示すように半径方向外方に
突出する保持部５０Ａが形成されており、ウェーハ保持
ヘッド３２をカルーセル３０と共にプラテン２２から引
き上げた場合には、この保持部５０Ａが周壁部３８の下
端に固定されたストッパ４０により保持されるようにな
っている。
【００１６】ヘッド本体３４の取付部３８Ａの下面およ
びリテーナリング５０の上面には、互いに対向する位置
に、ヘッド軸線と同心の円環状をなす断面円弧状の溝５
２が形成され、これら溝５２間に円環状のチューブ５４
が配置されている。チューブ５４は溝５２の内面に接着
されていてもよい。チューブ５４の材質は限定されない
が、具体的には各種ゴムやエラストマーなどの弾性材料
で形成され、内部が全周に亙って空洞であり、流体が充
填されると断面円形状に膨らみ、その内部圧力に応じて
断面の直径が変化する。チューブ５４に対する材質上の
制限はないが、少なくとも内圧５ｋｇ／ｃｍ2 に耐えら
れることが好ましい。チューブ５４の断面形状は円形に
限らず、楕円形等であってもよいし、２本以上のチュー
ブを同心円状に配置して互いに連通させてもよい。
【００１７】チューブ５４の一部には、固定リング４
５、ダイヤフラム４４および取付部３８Ａを貫通してパ
イプ５６が接続されている。このパイプ５６の上端には
第２流路５８が接続され、シャフト４２を通じて第２圧
力調整機構６０に接続されている。そして、この第２圧
力調整機構６０によりチューブ５４内の流体圧力を調整
することにより、研磨パッド２４に対するリテーナリン
グ５０の当接圧力が、その当接面全面に亙ってほぼ均一
に保たれつつ変化するようになっている。
【００１８】なお、研磨を行う場合には、キャリア４６
の下面に、ウェーハ付着シートＳを介してウェーハＷが
付着される。ウェーハ付着シートＳは、不織布等の吸水
性を有する材質で形成され、水分を吸収すると、表面張
力でウェーハを吸着する。このウェーハ付着シートＳの
具体的な材質としては各種不織布等が挙げられ、その好
ましい厚さは０．６〜０．８ｍｍである。ただし、本発
明は必ずしもウェーハ付着シートＳを使用しなくてもよ
く、例えばキャリア４６の下面にワックスを介してウェ
ーハＷを付着させる構成としてもよいし、他の付着手段
を使用してもよい。そして、ウェーハ保持ヘッド３２に
よってウェーハＷの一面を保持してその他面を研磨パッ
ド２４に当接させ、第１圧力調整機構５３によってキャ
リア４６をプラテン２２側へ向けて押圧し、第２圧力調
整機構６０によってリテーナリング５０をプラテン２２
側へ向けて押圧する。ここで、第２圧力調整機構６０が
リテーナリング５０を押圧する圧力は、第１圧力調整機
構５３がキャリア４６を押圧する圧力と同じかまたは異
なる圧力とし、この状態でウェーハ保持ヘッド３２と研
磨パッド２４とを相対運動させることにより、ウェーハ
Ｗの研磨を行う。
【００１９】上記構成からなるウェーハ研磨装置によれ
ば、第２圧力調整機構６０を制御することにより、チュ
ーブ５４の内部圧力を調整し、研磨パッド２４に対する
リテーナリング５０の当接圧力を調整することができる
から、研磨パッド２４のリテーナリング当接部分の周囲
に盛り上がりが生じる波打ち変形を防ぎ、これによりウ
ェーハ外周部の過研磨を防いで、研磨の均一性を高める
ことが可能である。なお、本発明者らによる実験では、
一般的な研磨パッド２４の場合、研磨パッド２４に対す
るリテーナリング５０の当接圧力が、研磨パッド２４に
対するウェーハＷの当接圧力（一般には６ｐｓｉ以上と
される）の０．７〜１．７倍の範囲の一定値であるとき
に、ウェーハ研磨均一性が極大となることが確かめられ
ている。また、６ｐｓｉ未満の時は、１．７〜２．４倍
の範囲が好ましい。
【００２０】また、チューブ５４は円環状かつ断面一定
のものであるから、リテーナリング５０と研磨パッド２
４との当接圧力は、当接面の全面に亙って一定となる。
したがって、局部的な当接圧力の過剰が生じず、局部的
にさえ波打ち変形が生じることを防ぐことが可能であ
る。
【００２１】また、取付部３８Ａおよびリテーナリング
５０にそれぞれ溝５２を形成し、これら溝５２間にチュ
ーブ５４をはめ込んでいるので、チューブ５４が膨らん
でもその位置が半径方向にずれることが無く、ずれによ
る圧力不均一の発生を防ぐことができる。
【００２２】なお、研磨パッド２４は、ウェーハＷに当
接する表面硬質層、および表面硬質層とプラテン２２と
の間に位置する弾性支持層の２層を有するものであって
もよい。このような２層型の研磨パッドは、後述するよ
うにウェーハ研磨精度を高める上で特別の効果を奏する
ものであるが、同時に、図７で説明した問題が１層型研
磨パッドよりも顕著に現れる傾向を有する。したがっ
て、本発明と組み合わせた場合に、両者の効果は相乗し
合い、ウェーハの研磨精度を高める上で特に良好な効果
を奏する。ただし、本発明はこのような２層型研磨パッ
ドにのみ限定されるものではないことは勿論である。以
下、２層型研磨パッドについて具体的に説明する。
【００２３】硬質表面層のショア硬度は好ましくは８０
〜１００、より好ましくは９０〜１００、弾性支持層の
ショア硬度は好ましくは５０〜７０、より好ましくは５
０〜６５とされる。また、硬質表面層の厚さは好ましく
は０．５〜１．５ｍｍ、より好ましくは０．８〜１．３
ｍｍ、弾性支持層の厚さは好ましくは０．５〜１．５ｍ
ｍ、より好ましくは１．０〜１．３ｍｍとされる。
【００２４】硬質表面層および弾性支持層としてはそれ
ぞれ発泡ポリウレタンまたは不織布が好適で、特に、硬
質表面層としては発泡ポリウレタン、弾性支持層として
はポリエステル等の不織布が好ましい。硬質表面層，弾
性支持層を不織布で形成する場合、ポリウレタン樹脂等
の含浸剤を含浸させてもよい。ただし前記硬度範囲を満
足すれば、前記以外の材質で研磨パッド２４を構成して
もよい。
【００２５】この種の２層型研磨パッドを使用した場
合、特に、絶縁膜分離技術におけるウェーハ研磨に優れ
た効果を発揮する。この種の絶縁膜分離技術は、例えば
ウェーハの鏡面に配線用のアルミニウム等を蒸着して回
路パターンを形成し、その上にＢＰＳＧ，ＰＴＥＯＳ、
またはＣＶＤ法等によるＳｉＯ2 等の絶縁膜を積層形成
した後、この絶縁膜を研磨により平坦化して、さらにそ
の上に素子の内部構造を形成するものである。
【００２６】上記絶縁膜研磨の場合、ウェーハ表面に回
路パターンなどに起因する初期凹凸が存在する場合があ
るが、２層型研磨パッドにおいては、パッド表面が相対
的に硬い表面硬質層により構成されているので、凹凸に
追従して研磨パッド２４の表面が弾性変形することが少
ない。したがって、初期凹凸に起因する研磨後の段差発
生が低減できる。
【００２７】また、ウェーハＷに直接当接する表面硬質
層は、弾性支持層により裏側から弾性的に支持されてい
るので、フローティング型ヘッド３２によるウェーハ当
接圧力の均一化作用、および弾性支持層によるクッショ
ン効果が相乗しあい、研磨パッド２４あるいはウェーハ
Ｗにうねりが生じている場合にも、表面硬質層をうねり
に沿って変形させウェーハＷの全面に亙って均一に当接
させる効果が得られる。これにより、研磨パッド２４に
よるウェーハＷの研磨速度がウェーハ全面に亙って均一
化されるから、研磨後のウェーハ厚さの不均一性が低減
でき、従来は両立しがたかった段差の低減および厚さ均
一性の向上が同時に達成できる。
【００２８】さらに、上記２層型研磨パッドでは、表面
硬質層が柔らかい弾性支持層で裏打ちされているので、
リテーナリング５０で表面硬質層を強く抑えると、その
押圧箇所の周囲が図７に示すように波打って盛り上がる
傾向が強い。したがって、チューブ５４によりリテーナ
リング５０の当接圧力を調整することにより、前記波打
ち変形を効果的に防ぎ、２層型研磨パッドの効果を十分
に発揮させることができるのである。
【００２９】［第２実施例］次に、図５は本発明に係る
ウェーハ研磨装置の第２実施例のウェーハ保持ヘッド３
２を示す断面図である。この実施例が第１実施例と異な
る点は、チューブ５４の代わりに第２ダイヤフラム６６
を使用したことにある。なお、先の実施例と同様の構成
要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】この実施例のヘッド本体３４は、上部６１
および下部６２から主構成されている。上部６１の下端
面には、ヘッド軸線と同心に円環状の第２流体室６４が
形成され、この第２流体室６４の下端には、その全周に
亙って、円環状の第２ダイヤフラム６６が水平に張ら
れ、これにより第２流体室６４が気密的に封止されてい
る。第２ダイヤフラム６６は、ダイヤフラム４４と同様
の材質で形成されたものでよく、具体的には各種ゴム、
エラストマーなどが例示できるが、これらの材質は限定
されない。一方、第２流体室６４内に開口する第２流路
６５が上部６１内に形成され、第２流路６５はさらに第
２流路５８を介し、シャフト４２を通じて、第２圧力調
整機構６０へ接続されている。
【００３１】キャリア４６の外周にはリテーナリング６
８が同心状かつ上下移動可能に配置され、その上端は第
２ダイヤフラム６６の中央部に当接され、第２ダイヤフ
ラム６６の上に同心状に配置された固定リング７０に対
して、複数のネジ等で固定されている。リテーナリング
６８の第２ダイヤフラム６６に固定されている上端部の
幅、および固定リング７０の幅は、いずれも第２ダイヤ
フラム６６の変形可能域の幅よりもある程度小さくさ
れ、かつそれぞれ全周に亙って一定である。第２ダイヤ
フラム６６によるリテーナリング６８の押圧力を、全周
に亙って一様に保ったまま、調整できるようにするため
である。
【００３２】また、リテーナリング６８の上端部には半
径方向外方に広がるフランジ部が形成され、プラテン２
２からウェーハ保持ヘッド３２を引き上げたときには、
このフランジ部が下部６２の下端に形成されたストッパ
部６２Ａにより保持されるようになっている。
【００３３】この実施例装置においても、第一実施例に
示したウェーハ研磨装置と同様にしてウェーハＷの研磨
が行われる。このような実施例によっても、第２圧力調
整機構６０を制御して第２流体室６４内の流体圧力を調
整することにより、研磨パッド２４に対するリテーナリ
ング６８の当接圧力を適正値に調整できるから、研磨パ
ッド２４のリテーナリング当接部分の周囲に盛り上がり
が生じる波打ち変形を防ぎ、これによりウェーハ外周部
の過研磨を防いで、研磨の均一性を高めることが可能で
ある。
【００３４】また、この実施例では、第２流体室６４お
よび第２ダイヤフラム６６を使用しているので、各部寸
法を変更することにより圧力調整の幅を広範に亙って設
定可能であるという利点も有する。
【００３５】なお、本発明は上記２種の実施例に限定さ
れるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例
えば、流体圧力を用いる代わりに、磁力や静電気力を用
いた押圧手段をリング圧調整機構として使用してもよ
い。また、キャリア圧調整機構もダイヤフラムを用いた
構成に限定されない。さらに、前記各実施例ではウェー
ハ保持ヘッド３２を上、プラテン２２を下とした構成で
あったが、これに限定されず、上下関係を逆にしてもよ
いし、横倒しした配置状態にしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るウェ
ーハ研磨装置では、キャリア圧調整機構とは別個に設け
られたリング圧調整機構を操作することにより、研磨パ
ッドに対するリテーナリングの当接圧力を調整すること
ができる。したがって、研磨パッドの波打ち変形を防い
で、ウェーハ外周部の過研磨を防止することが可能であ
る。
【００３７】また、チューブまたはダイヤフラムを使用
し、流体圧力を制御するようにした場合には、リテーナ
リングと研磨パッドとの当接圧力が当接面の全面に亙っ
て均一になる。したがって、局部的な当接圧力の過剰が
生じず、局部的にさえ波打ち変形が生じることを防ぐこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェーハ研磨装置の第１実施例を
示す正面図である。
【図２】同装置のウェーハ保持ヘッドとプラテンの配置
状態を示す平面図である。
【図３】第１実施例の装置のウェーハ保持ヘッドを示す
断面図である。
【図４】図３の要部の拡大図である。
【図５】本発明の第２実施例に使用されたウェーハ保持
ヘッドを示す断面図である。
【図６】従来のウェーハ研磨装置のウェーハ保持ヘッド
を示す断面図である。
【図７】従来の装置の問題点を示す概略図である。
【符号の説明】
２２ プラテン ２４ 研磨パッド ３０ カルーセル（ヘッド駆動機構） ３２ ウェーハ保持ヘッド ３４ ヘッド本体 ４４ ダイヤフラム（キャリア圧調整機構） ４６ キャリア ４９ 流体室 ５０，６８ リテーナリング ５１ 第１流路 ５２ 溝 ５３ 第１圧力調整機構 ５４ チューブ（リング圧調整機構） ５８，６５ 第２流路 ６０ 第２圧力調整機構 ６４ 第２流体室 ６６ 第２ダイヤフラム（リング圧調整機構） Ｗ ウェーハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−79618（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−90263（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−69314（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−91522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−52967（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−87559（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/00 B24B 37/04 H01L 21/304 622

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
    と、研磨すべきウェーハの一面を保持して前記研磨パッ
    ドにウェーハの他面を当接させる１または２以上のウェ
    ーハ保持ヘッドと、これらウェーハ保持ヘッドを前記プ
    ラテンに対し相対運動させることにより前記研磨パッド
    でウェーハ他面を研磨するヘッド駆動機構とを具備し、 前記ウェーハ保持ヘッドは、ヘッド本体と、 前記ヘッド本体内に設けられ、研磨すべきウェーハの前
    記一面を保持するための円盤状のキャリアと、 このキャリアの外周に同心状に配置され、研磨時に研磨
    パッドに当接すると共にウェーハの外周を保持するため
    のリテーナリングと、 前記キャリアを前記プラテン側へ向けて圧力調整可能に
    押圧するためのキャリア圧調整機構と、 このキャリア圧調整機構とは独立して設けられ前記リテ
    ーナリングを前記プラテン側へ向けて圧力調整可能に押
    圧するためのリング圧調整機構とを有することを特徴と
    するウェーハ研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記ウェーハ保持ヘッドはフローティン
    グ型ヘッドであり、前記キャリア圧調整機構は、前記ヘ
    ッド本体内にヘッド軸線に対し垂直に張られたダイヤフ
    ラムと、このダイヤフラムと前記ヘッド本体との間に形
    成される流体室に満たされた流体圧力を調整する圧力調
    整機構とを具備し、前記キャリアは前記ダイヤフラムに
    取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のウ
    ェーハ研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記リング圧調整機構は、前記ヘッド本
    体とリテーナリングとの間に介装された弾性体製で円環
    状のチューブと、このチューブ内に満たされた流体の圧
    力を調整する第２圧力調整機構とを具備することを特徴
    とする請求項１または２記載のウェーハ研磨装置。
  4. 【請求項４】 前記リング圧調整機構は、前記ヘッド本
    体内に形成された円環状の第２流体室と、この第２流体
    室の前記リテーナリング側の壁を構成する円環状の第２
    ダイヤフラムと、前記第２流体室内に満たされた流体の
    圧力を調整する第２圧力調整機構とを具備し、前記リテ
    ーナリングは、前記第２ダイヤフラムに取り付けられて
    いることを特徴とする請求項１または２記載のウェーハ
    研磨装置。
  5. 【請求項５】 前記チューブの断面形状は円形または楕
    円形であることを特徴とする請求項３記載のウェーハ研
    磨装置。
  6. 【請求項６】 前記第２ダイヤフラムは、ヘッド軸線に
    対し垂直に張られていることを特徴とする請求項４記載
    のウェーハ研磨装置。
  7. 【請求項７】 前記研磨パッドは、ウェーハに当接する
    ための相対的に硬質の硬質表面層と、この表面層よりも
    前記プラテン側に設けられた相対的に軟質の弾性支持層
    とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに
    記載のウェーハ研磨装置。
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