JPH09246218A - 研磨方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハなどの被研磨物の外れを防止
し、かつ被研磨物の被研磨面における研磨均一性を向上
させる。 【解決手段】 研磨パッド４が表面３ａに設けられかつ
研磨時に回転する研磨盤３と、半導体ウェハ１の裏面１
ｃを加圧する加圧面６ｂを備えたウェハキャリア６と、
半導体ウェハ１の外周部１ｂを案内する内周面５ａを備
えかつウェハキャリア６に取り付けられることによりウ
ェハキャリア６の加圧面６ｂと内周面５ａとからなるウ
ェハ収容空間１４を形成するガイドリング５と、研磨盤
３を回転させる研磨盤回転手段と、ウェハキャリア６を
回転させるキャリア回転手段とからなり、ウェハ収容空
間１４の深さ１４ａが半導体ウェハ１の厚さ１ｄとほぼ
等しいかまたはそれよりも深く形成され、半導体ウェハ
１の研磨時に、ガイドリング５の端面５ｅと半導体ウェ
ハ１の被研磨面１ａとがほぼ同一面を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
おいて、被研磨物である半導体ウェハ上に形成された被
処理膜の研磨技術に関し、特に、研磨時の半導体ウェハ
の保持能力を向上させる研磨方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】被研磨物である半導体ウェハの配線層間絶
縁膜の平坦化には、化学機械研磨装置いわゆるＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polish）装置が使われている。

【０００４】ここで、ＣＭＰ装置は、研磨盤の表面に設
けられた研磨パッドに研磨剤を滴下しながら、研磨パッ
ドに半導体ウェハを押し付けて研磨を行うものである。

【０００５】また、ＣＭＰ装置には、半導体ウェハを加
圧保持する加圧保持部材であるウェハキャリアが設けら
れ、加圧保持部材は半導体ウェハの外周部を案内するリ
ング状案内部材であるガイドリングを有している。

【０００６】さらに、ガイドリング内には、半導体ウェ
ハの被研磨面と反対側の裏面に接触する軟質の緩衝部材
であるバックパッドが設けられ、半導体ウェハを加圧す
る際には、バックパッドを介して加圧している。この
時、半導体ウェハへの加圧は、ウェハキャリアによって
メカ的に加圧しているが、メカ的加圧の補正として半導
体ウェハへの流体による加圧（補助圧力）を用いる場合
もある。

【０００７】なお、半導体ウェハの表面を研磨して平坦
にする方法およびその研磨装置であるＣＭＰ装置につい
ては、例えば、株式会社工業調査会、１９９３年６月１
日発行、「電子材料１９９３年６月号」、５８〜６２頁
に記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術における研磨装置では、研磨パッドをその硬さの違い
によって使い分けている。

【０００９】すなわち、軟質の研磨パッドにおいては、
研磨パッドが半導体ウェハの被研磨面の形状に追従する
ため、ウェハ面内の研磨量の均一性は良いが、被研磨面
の段差を除去する段差平坦性が悪い。

【００１０】これに対し、硬質の研磨パッドは、その反
対に、研磨パッドが半導体ウェハの被研磨面の形状に追
従しにくいため、研磨量の均一性は悪いが、段差平坦性
は良い。

【００１１】ここで、一般的に使われている研磨パッド
は、前記２種類の研磨パッドを組み合わせた中間的性能
を有したものである。

【００１２】なお、良好な段差平坦性と研磨量均一性と
を硬質の研磨パッドによって得るためには、ウェハキャ
リアによるメカ的な加圧だけでは研磨量均一性が良くな
いことにより、流体を用いて荷重の補正を行う。

【００１３】しかし、流体を用いて直接半導体ウェハに
加圧する際に、メカ的な加圧と流体の加圧とによる圧力
が同じかまたは流体の方が高い場合、半導体ウェハとバ
ックパッドとの微小隙間に入り込んだ流体が圧力のバラ
ンスを取るため、その反力としてウェハキャリアを押し
上げる。

【００１４】これにより、ウェハキャリアが押し上げら
れると、ガイドリングも研磨パッドから離れる方向に移
動する（上昇する）。

【００１５】ここで、半導体ウェハはその被研磨面がガ
イドリングの端面から１００〜１５０μｍ程度突出して
保持されているが、ガイドリングが上昇すると、さら
に、半導体ウェハの被研磨面が突出し、その結果、半導
体ウェハがガイドリングから外れて外部に飛び出すとい
う問題が発生する。

【００１６】また、研磨時に半導体ウェハによって掛け
られる荷重により研磨パッドが歪んで変形することによ
り、半導体ウェハの端部が局部的に高い応力を受け、そ
の結果、半導体ウェハの端部の研磨速度が速くなり、研
磨の均一性が劣化するという問題が発生する。

【００１７】本発明の目的は、半導体ウェハなどの被研
磨物の外れを防止し、かつ被研磨物の被研磨面における
研磨均一性を向上させる研磨方法および装置を提供する
ことにある。

【００１８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００２０】すなわち、本発明の研磨方法は、被研磨物
を加圧保持する加圧保持部材の加圧面と前記被研磨物の
外周部を案内するリング状案内部材の内周面とからなり
かつ深さが前記被研磨物の厚さとほぼ等しいかまたはそ
れよりも深く形成された被研磨物収容空間に前記被研磨
物を収容し、前記加圧保持部材によって前記被研磨物を
保持しながら前記被研磨物を研磨パッドに押さえ付け、
前記リング状案内部材の前記研磨パッドと対向した端面
と前記被研磨物の被研磨面とをほぼ同一面にして前記被
研磨物を研磨するものである。

【００２１】さらに、本発明の研磨方法は、前記リング
状案内部材によって前記研磨パッドに掛かる単位面積当
たりの力と前記被研磨物によって前記研磨パッドに掛か
る単位面積当たりの力とがほぼ等しくなるように前記リ
ング状案内部材および前記被研磨物を加圧するものであ
る。

【００２２】また、本発明の研磨装置は、研磨布などの
研磨パッドが表面に設けられかつ研磨時に回転する研磨
盤と、被研磨物の被研磨面と反対側の裏面を加圧する加
圧面を備えた加圧保持部材と、前記被研磨物の外周部を
案内する内周面を備えかつ前記加圧保持部材に取り付け
られることにより前記加圧保持部材の加圧面と前記内周
面とからなる被研磨物収容空間を形成するリング状案内
部材と、前記研磨盤を回転させる研磨盤回転手段と、前
記加圧保持部材を回転させる加圧保持部材回転手段とを
有し、前記被研磨物収容空間の深さが前記被研磨物の厚
さとほぼ等しいかまたはそれよりも深く形成され、前記
被研磨物を前記被研磨物収容空間に収容して研磨する際
に、前記リング状案内部材の前記研磨パッドと対向した
端面と前記被研磨物の被研磨面とがほぼ同一面を形成し
て研磨し得るものである。

【００２３】これにより、研磨時、被研磨物の外周部が
リング状案内部材の内周面によってほぼ完全に囲まれる
ため、流体による補助圧力から発生する反力が加圧保持
部材に作用して加圧保持部材が浮き上がっても、被研磨
物が外れてリング状案内部材の外部に飛び出すことを防
止できる。

【００２４】したがって、研磨装置を一度停止させ、被
研磨物を被研磨物収容空間に再収容する作業を行わなく
て済むため、研磨装置の稼働時間を増やすことができ、
その結果、研磨装置の稼働率を向上させることができ
る。

【００２５】また、本発明の研磨装置は、前記リング状
案内部材の端面に、前記リング状案内部材のほぼ中心に
向かって形成された複数個のスラリー供給溝が設けられ
ているものである。

【００２６】なお、本発明の研磨装置は、前記リング状
案内部材がその先端部に前記被研磨物の外周部を支持す
る爪部を有しているものである。

【００２７】さらに、本発明の研磨装置は、前記リング
状案内部材内に流体の供給によって変形するフィルム部
材などの薄膜部材が設けられ、前記薄膜部材の変形によ
って前記被研磨物への加圧が行われるものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２９】図１は本発明による研磨装置の構造の実施
の形態の一例を示す構成概念図、図２は本発明の研磨装
置における加圧保持部材の構造の実施の形態の一例を示
す部分断面図、図３は本発明の研磨装置におけるリング
状案内部材の構造の実施の形態の一例を示す拡大部分断
面図、図４は本発明の研磨装置におけるリング状案内部
材の端面の構造の実施の形態の一例を示す底面図であ
る。

【００３０】本実施の形態の研磨装置は、ＣＭＰ装置
（化学機械研磨装置）とも呼ばれ、円盤状の被研磨物で
ある半導体ウェハ１に形成された絶縁膜や金属膜などの
被処理膜を研磨するものである。

【００３１】前記研磨装置の構成について説明すると、
研磨布やポリウレタンなどからなる研磨パッド４が表面
３ａに設けられかつ研磨時に回転する定盤である研磨盤
３と、半導体ウェハ１の被研磨面１ａと反対側の裏面１
ｃを加圧する加圧面６ｂを備えた加圧保持部材であるウ
ェハキャリア６と、半導体ウェハ１の外周部１ｂを案内
する内周面５ａを備えかつウェハキャリア６に取り付け
られることによりウェハキャリア６の加圧面６ｂと内周
面５ａとからなるウェハ収容空間１４（被研磨物収容空
間）を形成するリング状案内部材であるガイドリング５
と、研磨盤３を回転させるモータなどの研磨盤回転手段
８と、ウェハキャリア６を回転させるモータなどのキャ
リア回転手段９（加圧保持部材回転手段）と、ノズル１
０を介して研磨剤を含んだスラリー２を研磨パッド４上
に供給するスラリー供給手段１１とからなる。

【００３２】なお、本実施の形態による研磨装置は、ウ
ェハ収容空間１４の深さ１４ａが半導体ウェハ１の厚さ
１ｄとほぼ等しいかまたはそれよりも深く形成されてお
り、これにより、半導体ウェハ１をウェハ収容空間１４
に収容して研磨する際に、ガイドリング５の研磨パッド
４と対向した端面５ｅと半導体ウェハ１の被研磨面１ａ
とがほぼ同一面を形成して研磨し得るものである。

【００３３】つまり、研磨前に半導体ウェハ１を真空吸
着などによって保持した際に、ガイドリング５の端面５
ｅと半導体ウェハ１の被研磨面１ａとがほぼ同一面とな
るか、もしくは、半導体ウェハ１の被研磨面１ａよりも
ガイドリング５の端面５ｅが突出するように、ガイドリ
ング５が形成され、かつウェハキャリア６の外周先端部
６ａに取り付けられている。

【００３４】これにより、例えば、配線パターンが形成
された後の半導体ウェハ１上の前記被処理膜を研磨する
際には、ガイドリング５の端面５ｅと半導体ウェハ１の
被研磨面１ａとがほぼ同一面になった状態で研磨が行わ
れる。

【００３５】ここで、本実施の形態によるガイドリング
５は、研磨中にウェハキャリア６から半導体ウェハ１が
外れないように半導体ウェハ１を案内するものであり、
汚染などの問題から、半導体ウェハ１に対して悪影響を
及ぼさない材料（例えば、エポキシ樹脂やデルリンな
ど）によって形成されている。

【００３６】なお、研磨中は、ガイドリング５の端面５
ｅと半導体ウェハ１の被研磨面１ａとがほぼ同一面にな
るため、ガイドリング５の端面５ｅも研磨パッド４に接
触し、かつ研磨パッド４の表面４ａを加圧している。

【００３７】したがって、本実施の形態によるガイドリ
ング５の端面５ｅには、図４に示すように、ガイドリン
グ５のほぼ中心５ｄに向かって直線的に形成された複数
個のスラリー供給溝５ｂが設けられており、このスラリ
ー供給溝５ｂを介してウェハ収容空間１４にスラリー２
を供給している。

【００３８】ただし、スラリー供給溝５ｂは、ガイドリ
ング５の端面５ｅにおいて、その円周方向５ｃに対して
ほぼ等間隔で形成されていることが好ましい。

【００３９】なお、本実施の形態のスラリー２は、研磨
剤を水などの溶媒に懸濁させた液体であり、スラリー供
給手段１１からノズル１０を通しかつスラリー供給口１
０ａから噴流させて研磨パッド４の表面４ａに供給す
る。

【００４０】つまり、スラリー２が研磨パッド４の表面
４ａに供給された際に、スラリー２に含まれる前記研磨
剤を研磨パッド４が保持し、半導体ウェハ１の被研磨面
１ａと研磨パッド４の表面４ａとが接触して擦れること
により、半導体ウェハ１の被研磨面１ａが前記研磨剤に
よって研磨される。

【００４１】ここで、本実施の形態によるウェハキャリ
ア６は、多孔質部材である通気性剛性板１２と緩衝部材
であるバックパッド７とを有しており、半導体ウェハ１
を加圧する際には、通気性剛性板１２とバックパッド７
とを介して半導体ウェハ１を加圧する。

【００４２】なお、通気性剛性板１２はその両面が研削
加工により平面仕上げされ、高剛性を有するセラミック
などによって形成された多孔質（メッシュ状）のもので
あり、ウェハキャリア６に取り付けられている。

【００４３】また、バックパッド７は低剛性を有した厚
さ６００μｍ程度のものであり、直径１ｍｍ程度の貫通
孔７ａが５ｍｍピッチ程度の間隔でその全面に渡って設
けられている。

【００４４】すなわち、本実施の形態によるウェハキャ
リア６の加圧面６ｂは、バックパッド７の半導体ウェハ
１の裏面１ｃと接触する側の面であり、これにより、ウ
ェハ収容空間１４は、ガイドリング５の内周面５ａとバ
ックパッド７の加圧面６ｂとから形成されている。

【００４５】ここで、ウェハ収容空間１４の深さ１４ａ
は、半導体ウェハ１の厚さ１ｄとほぼ等しいかまたはそ
れよりも深く形成されているため、本実施の形態による
ウェハキャリア６においては、各部材が図３に示すよう
な関係で形成かつ取り付けられている。

【００４６】つまり、ウェハキャリア６のガイドリング
５が取り付けられる接合面６ｃと通気性剛性板１２の露
出面１２ａとが同一面となるように両者を接合し、バッ
クパッド７は通気性剛性板１２の露出面１２ａと接触す
るように配置されている。

【００４７】したがって、ガイドリング５の厚さ５ｆと
バックパッド７の厚さ７ｂとが、ガイドリング５の厚さ
５ｆ≧バックパッド７の厚さ７ｂ＋半導体ウェハ１の厚
さ１ｄの関係で各々形成および設置されている。

【００４８】ただし、バックパッド７は、必ずしも設け
られていなくてもよく、この場合、ウェハキャリア６の
加圧面６ｂは通気性剛性板１２が有し、その露出面１２
ａが加圧面６ｂに相当する。

【００４９】なお、ガイドリング５の厚さ５ｆやバック
パッド７の厚さ７ｂは、この関係に限定されるものでは
なく、結果的に、ウェハキャリア６とガイドリング５と
によって形成されるウェハ収容空間１４の深さ１４ａ
が、半導体ウェハ１の厚さ１ｄとほぼ等しいかまたはそ
れよりも深く形成されていればよく、半導体ウェハ１を
ウェハ収容空間１４に収容して研磨する際に、ガイドリ
ング５の端面５ｅと半導体ウェハ１の被研磨面１ａとが
ほぼ同一面を形成して研磨できればよい。

【００５０】また、研磨時の主研磨圧力は、ウェハキャ
リア６が有する通気性剛性板１２およびバックパッド７
を介してメカ的に半導体ウェハ１に加えられるが、圧力
補正用の補助圧力は窒素ガスなどの流体１８によるもの
であり、ウェハキャリア６内に設けられた流体供給管１
３などに流体１８を供給し、流体１８が半導体ウェハ１
に補助圧力を掛ける。

【００５１】つまり、流体供給管１３を介して供給され
た流体１８は、通気性剛性板１２およびバックパッド７
の貫通孔７ａを介して半導体ウェハ１の裏面１ｃに到達
し、前記補助圧力として半導体ウェハ１の裏面１ｃに圧
力を加える。

【００５２】また、本実施の形態による研磨装置には、
研磨パッド４における研磨後の表面４ａを削って平坦化
するドレッサ１５と研磨盤３を覆うカバーである筐体１
７とが設置されている。

【００５３】このドレッサ１５は、研磨終了後などに、
モータなどのドレッサ回転手段２１によって回転して研
磨パッド４の表面４ａを慣らすものであり、自転および
揺動可能な部材である。

【００５４】なお、ドレッサ１５による研磨パッド４の
研磨は、半導体ウェハ１の研磨と同時に行ってもよく、
また、半導体ウェハ１の研磨終了後に行ってもよい。

【００５５】ここで、研磨盤３は、筐体１７によって覆
われるとともに研磨盤回転手段８によって回転させるこ
とができる。

【００５６】また、ウェハキャリア６もキャリア回転手
段９によって回転するものであるが、ドレッサ１５と同
様に、揺動することも可能である。

【００５７】これらにより、半導体ウェハ１を研磨する
際には、研磨盤３を回転させ、さらに、ウェハキャリア
６とドレッサ１５とを回転させるとともに、必要であれ
ば、ウェハキャリア６とドレッサ１５とをそれぞれ揺動
させる。

【００５８】また、流体供給管１３は、蛇腹状の防塵カ
バー２２によって覆われており、ウェハキャリア６の上
昇・下降によって発生する塵などが外部５ｇに出ないよ
うに防ぐものである。

【００５９】次に、本実施の形態による研磨方法につい
て説明する。

【００６０】まず、ウェハキャリア６の加圧面６ｂと半
導体ウェハ１の外周部１ｂを案内するガイドリング５の
内周面５ａとからなりかつ深さ１４ａが半導体ウェハ１
の厚さ１ｄとほぼ等しいかまたはそれよりも深く形成さ
れたウェハ収容空間１４に半導体ウェハ１を収容する。

【００６１】すなわち、所定箇所に載置された半導体ウ
ェハ１上にウェハキャリア６を移動させ、半導体ウェハ
１をウェハキャリア６のウェハ収容空間１４に真空吸着
などによって吸着保持する。

【００６２】なお、この時の半導体ウェハ１の真空吸着
は、例えば、流体供給管１３を用いて真空引きを行う。

【００６３】続いて、半導体ウェハ１を吸着保持したウ
ェハキャリア６を研磨盤３の所定箇所に移動させる。

【００６４】ここで、研磨盤３を２０ｒｐｍ程度の回転
速度で回転させるとともに、スラリー供給手段１１によ
ってノズル１０からスラリー２を研磨パッド４の表面４
ａに滴下することにより、研磨パッド４の表面４ａ全体
にスラリー２を供給する。

【００６５】さらに、ウェハキャリア６を研磨パッド４
上に下降させ、半導体ウェハ１の被研磨面１ａを研磨パ
ッド４の表面４ａに接触させる。

【００６６】この時、ウェハキャリア６も研磨盤３と同
様の回転速度で回転させる。

【００６７】その後、ウェハキャリア６によって半導体
ウェハ１を保持しながら半導体ウェハ１を研磨パッド４
に押さえ付ける。

【００６８】これにより、ガイドリング５の端面５ｅと
半導体ウェハ１の被研磨面１ａとをほぼ同一面にして被
研磨面１ａを研磨することができる。

【００６９】なお、研磨中、スラリー２を供給し続け
る。ここで、スラリー２は、図４に示すガイドリング５
の端面５ｅに形成されたスラリー供給溝５ｂを通過する
ため、常に、ウェハ収容空間１４内にスラリー２を供給
することができる。

【００７０】また、研磨中は、半導体ウェハ１の被研磨
面１ａを均一に研磨するように、ウェハキャリア６を回
転だけでなく、揺動もさせる。

【００７１】さらに、本実施の形態による研磨方法にお
いては、半導体ウェハ１の研磨を行う際に、ガイドリン
グ５によって研磨パッド４に掛かる単位面積当たりの力
と半導体ウェハ１によって研磨パッド４に掛かる単位面
積当たりの力とがほぼ等しくなるようにガイドリング５
すなわちウェハキャリア６と半導体ウェハ１とを加圧す
る。

【００７２】つまり、窒素ガスなどの流体１８による補
助圧力を用いて、ウェハキャリア６によって半導体ウェ
ハ１にメカ的に掛ける主研磨圧力と前記補助圧力とをそ
れぞれの所定圧力に制御することにより、研磨パッド４
に掛かるガイドリング５の単位面積当たりの力と半導体
ウェハ１によって掛かる単位面積当たりの力とを等しく
することが可能である。

【００７３】なお、研磨終了後、再び半導体ウェハ１を
ウェハキャリア６によって真空吸着させ、この状態で、
ウェハキャリア６を上昇させて半導体ウェハ１を研磨パ
ッド４から離脱させる。

【００７４】その後、ドレッサ１５を下降させて研磨パ
ッド４に接触させる。

【００７５】続いて、ドレッサ１５を回転および揺動さ
せて、研磨パッド４の表面４ａを慣らす（研磨後の表面
４ａを削って平坦化する）。

【００７６】なお、ドレッサ１５による研磨パッド４の
研磨は、半導体ウェハ１の研磨と同時に行ってもよい。

【００７７】本実施の形態の研磨方法および装置によれ
ば、以下のような作用効果が得られる。

【００７８】すなわち、ウェハキャリア６の加圧面６ｂ
とガイドリング５の内周面５ａとからなるウェハ収容空
間１４の深さ１４ａが、半導体ウェハ１の厚さ１ｄとほ
ぼ等しいかまたはそれよりも深く形成されていることに
より、半導体ウェハ１をウェハ収容空間１４に収容して
研磨する際に、ガイドリング５の端面５ｅと半導体ウェ
ハ１の被研磨面１ａとをほぼ同一面にして研磨すること
ができる。

【００７９】これにより、研磨時、半導体ウェハ１の外
周部１ｂがガイドリング５の内周面５ａによってほぼ完
全に囲まれるため、流体１８による補助圧力から発生す
る反力がウェハキャリア６に作用してウェハキャリア６
が浮き上がっても、半導体ウェハ１が外れてガイドリン
グ５の外部５ｇに飛び出すことを防止できる。

【００８０】その結果、本実施の形態による研磨装置を
一度停止させ、半導体ウェハ１をウェハ収容空間１４に
再収容する作業を行わなくて済むため、前記研磨装置の
稼働時間を増やすことができ、これにより、前記研磨装
置の稼働率を向上させることができる。

【００８１】さらに、半導体ウェハ１が外れてガイドリ
ング５の外部５ｇに飛び出すことを防止できるため、半
導体ウェハ１が損傷することを低減でき、その結果、半
導体ウェハ１の歩留りを向上させることができる。

【００８２】また、ガイドリング５によって研磨パッド
４に掛かる単位面積当たりの力と半導体ウェハ１によっ
て研磨パッド４に掛かる単位面積当たりの力とがほぼ等
しくなるようにガイドリング５および半導体ウェハ１を
加圧することにより、半導体ウェハ１の荷重によって形
成される研磨パッド４の表面４ａにおける歪み部４ｂ
（図３参照）の発生を防止することができる。

【００８３】これにより、半導体ウェハ１の端部１ｅの
研磨速度を半導体ウェハ１における他の箇所の研磨速度
とほぼ等しくすることができるため、半導体ウェハ１の
被研磨面１ａ内における研磨量の均一性を向上させるこ
とができる。

【００８４】その結果、高精度の研磨を実現することが
可能になる。

【００８５】なお、ガイドリング５の端面５ｅに、ガイ
ドリング５のほぼ中心５ｄに向かって形成された複数個
のスラリー供給溝５ｂが設けられていることにより、半
導体ウェハ１の被研磨面１ａ全体に対してスラリー２を
供給することができる。

【００８６】ここで、前記複数個のスラリー供給溝５ｂ
が、ガイドリング５の端面５ｅの円周方向５ｃに対して
ほぼ等間隔で形成されていることにより、半導体ウェハ
１の被研磨面１ａ全体に対してさらに均一にスラリー２
を供給することができ、その結果、半導体ウェハ１の被
研磨面１ａ内における研磨量の均一性を向上させること
ができる。

【００８７】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。

【００８８】例えば、前記実施の形態におけるガイドリ
ング５の端面５ｅに形成されたスラリー供給溝５ｂは、
ガイドリング５のほぼ中心５ｄに向かって直線的にかつ
その円周方向５ｃに対してほぼ等間隔で複数個形成され
ているものであったが、図５に示す他の実施の形態のガ
イドリング５のように、スラリー供給溝５ｂが、ガイド
リング５の円周外方１６に向かって放射状にかつ曲線的
に形成されていてもよい。

【００８９】つまり、図１に示すウェハキャリア６は回
転をしているため、スラリー供給溝５ｂを放射状にかつ
曲線的に形成することにより、スラリー２を円滑に供給
することが可能になる。

【００９０】なお、この場合も、スラリー供給溝５ｂ
は、ガイドリング５の円周方向５ｃに対してほぼ等間隔
で複数個形成されている。

【００９１】これにより、ウェハキャリア６が回転中で
あってもスラリー２を円滑にかつ半導体ウェハ１の被研
磨面１ａに対して均一に供給することができる。

【００９２】また、前記実施の形態によるガイドリング
５は、可動させることができない固定式のものであった
が、図６に示す他の実施の形態のガイドリング５のよう
に、ガイドリング５（リング状案内部材）がその円周方
向５ｃに複数個に分割可能であり、かつガイドリング５
の少なくとも１つがガイドリング５の円周外方１６に可
動する（移動可能な）部材であってもよい。

【００９３】つまり、ガイドリング５を分割かつ可動式
とするものである。

【００９４】なお、図６に示したガイドリング５は、４
分割式の場合であり、半導体ウェハ１を着脱し易いよう
に、ガイドリング５を円周外方１６に可動する機能を有
している。

【００９５】ここで、分割かつ可動式のガイドリング５
は、必ずしも半導体ウェハ１の全周を覆うものでなくて
もよい。

【００９６】すなわち、ガイドリング５が、半導体ウェ
ハ１の外周部１ｂ（図３参照）の所定箇所（例えば、４
箇所）を保持する可動式のピン部材であってもよい。

【００９７】なお、ガイドリング５を分割かつ可動式に
することにより、半導体ウェハ１などの被研磨物を着脱
する際には、容易に着脱することができる。

【００９８】また、ガイドリング５が分割かつ可動式で
ある場合、ガイドリング５がその先端部５ｈに図６
（ａ）に示すような爪部５ｉを有していてもよい。

【００９９】これにより、爪部５ｉが半導体ウェハ１の
外周部１ｂを確実に支持することができるため、半導体
ウェハ１が外れてガイドリング５の外部５ｇに飛び出す
ことを防止できる。

【０１００】その結果、前記実施の形態による研磨装置
の稼働時間を増やすことができ、前記研磨装置の稼働率
を向上させることができる。

【０１０１】また、前記研磨装置においては、図１に示
すようにドレッサ１５が、ウェハキャリア６とは別部材
として設けられているものであったが、図７に示す他の
実施の形態のウェハキャリア６のように、ガイドリング
５に前記ドレッサ１５と同様の機能を持たせてもよい。

【０１０２】すなわち、図７に示すガイドリング５は、
その端面５ｅ付近にダイヤモンドなどの硬質微粒子５ｊ
を埋め込むことにより、端面５ｅが硬質な歯状となるも
のであり、これにより、ガイドリング５に研磨パッド４
の倣い機能を持たせることができる。

【０１０３】ここで、例えば、研磨パッド４が不織布な
どの研磨布によって形成されている場合、研磨中に、ガ
イドリング５の端面５ｅが研磨パッド４に圧力をかける
ことによって研磨パッド４の前記研磨布を毛羽立たせる
ことができる。

【０１０４】これにより、研磨パッド４が研磨剤を常に
保持できるため、研磨速度を落とすことなく、半導体ウ
ェハ１（被研磨物）の被研磨面１ａ内における研磨量の
均一性を向上させることができる。

【０１０５】さらに、ガイドリング５が研磨パッド４に
対しての前記倣い機能を有することにより、別の部材
（例えば、図１に示すドレッサ１５のこと）に前記倣い
機能を持たせる必要がなくなるため、前記実施の形態に
よる研磨装置の構造を簡略化することができる。

【０１０６】また、前記研磨装置は、図８に示す他の実
施の形態のウェハキャリア６のように、ガイドリング５
内に流体１８の供給によって変形する薄膜部材であるフ
ィルム部材１９が設けられ、フィルム部材１９の変形
（ここでは膨張）によって半導体ウェハ１（被研磨物）
への加圧が行われるものであってもよい。

【０１０７】これは、半導体ウェハ１を加圧する際に、
窒素ガスなどの流体１８を用いてフィルム部材１９を加
圧し、フィルム部材１９の変形（膨張）によって半導体
ウェハ１を加圧するものである。

【０１０８】ここで、フィルム部材１９は、例えば、ポ
リエチレンなどによって形成され、そのフィルム厚さは
２５０μｍ程度である。

【０１０９】なお、フィルム部材１９を用いた加圧方法
としては、まず、図３に示す深さ１４ａが半導体ウェハ
１の厚さ１ｄよりも深く形成されたウェハ収容空間（被
研磨物収容空間）１４に半導体ウェハ１を収容する。

【０１１０】続いて、ウェハキャリア６内の加圧空間２
０に流体１８を供給して、フィルム部材１９を変形（膨
張）させる。

【０１１１】さらに、研磨時にフィルム部材１９の変形
（膨張）によって半導体ウェハ１を加圧することによ
り、半導体ウェハ１を前記ウェハ収容空間１４の開口方
向１４ｂ（図３参照）に移動させて半導体ウェハ１を研
磨パッド４に押さえ付けるものである。

【０１１２】これにより、半導体ウェハ１に直接流体１
８が供給されないため、流体１８の反力による半導体ウ
ェハ１のウェハキャリア６内における離脱（浮き）を防
止することができる。

【０１１３】その結果、半導体ウェハ１が外れてガイド
リング５の外部５ｇに飛び出すことを防止できる。

【０１１４】さらに、研磨時、半導体ウェハ１が離脱せ
ず、半導体ウェハ１とウェハキャリア６内に設けられた
バックパッド７（緩衝部材）とが常に接触しているた
め、半導体ウェハ１の被研磨面１ａ全体にほぼ均等な荷
重を掛けることができる。

【０１１５】その結果、半導体ウェハ１の被研磨面１ａ
内における研磨量の均一性を向上させることができる。

【０１１６】また、前記実施の形態による研磨装置にお
いては、加圧保持部材にリング状案内部材が取り付けら
れている場合を説明したが、リング状案内部材は加圧保
持部材から独立して設けられていてもよい。

【０１１７】これにより、それぞれを別々にメカ的な荷
重によって加圧することができ、さらに、被研磨物とも
別けてメカ的な荷重を加えることができる。

【０１１８】その結果、リング状案内部材に掛ける荷重
の大きさを調整する際に、被研磨物に掛ける荷重とは別
けて調整することができる。

【０１１９】なお、この場合においても、被研磨物を収
容する被研磨物収容空間は、前記加圧保持部材の加圧面
と前記リング状案内部材の内周面とから形成される。

【０１２０】また、前記実施の形態においては、被研磨
物が半導体ウェハ１の場合について説明したが、前記被
研磨物は、半導体ウェハ１に限らず円盤状の部材であれ
ば、他の部材であってもよい。

【０１２１】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０１２２】（１）．加圧保持部材の加圧面とリング状
案内部材の内周面とからなる被研磨物収容空間の深さが
被研磨物の厚さとほぼ等しいかまたはそれよりも深く形
成されていることにより、研磨時、被研磨物の外周部が
リング状案内部材の内周面によってほぼ完全に囲まれる
ため、被研磨物が外れてリング状案内部材の外部に飛び
出すことを防止できる。これにより、研磨装置の稼働時
間を増やすことができ、その結果、研磨装置の稼働率を
向上させることができる。

【０１２３】（２）．被研磨物が外れてリング状案内部
材の外部に飛び出すことを防止できるため、被研磨物が
損傷することを低減でき、その結果、被研磨物の歩留り
を向上させることができる。

【０１２４】（３）．リング状案内部材によって研磨パ
ッドに掛かる単位面積当たりの力と被研磨物によって研
磨パッドに掛かる単位面積当たりの力とがほぼ等しくな
るようにリング状案内部材および被研磨物を加圧するこ
とにより、被研磨物の端部の研磨速度を被研磨物におけ
る他の箇所の研磨速度とほぼ等しくすることができる。
これにより、被研磨物の被研磨面内における研磨量の均
一性を向上させることができ、その結果、高精度の研磨
を実現することが可能になる。

【０１２５】（４）．リング状案内部材の端面に、リン
グ状案内部材のほぼ中心に向かってかつ前記端面の円周
方向に対してほぼ等間隔で形成された複数個のスラリー
供給溝が設けられていることにより、被研磨物の被研磨
面全体に対してスラリーを供給することができ、その結
果、被研磨物の被研磨面内における研磨量の均一性を向
上させることができる。

【０１２６】（５）．リング状案内部材がその円周方向
に複数個に分割可能であり、かつリング状案内部材の少
なくとも１つがその円周外方に移動可能な部材であるこ
とにより、被研磨物を着脱する際には、容易に着脱する
ことができる。

【０１２７】（６）．リング状案内部材がその先端部に
被研磨物の外周部を支持する爪部を有していることによ
り、被研磨物が外れてリング状案内部材の外部に飛び出
すことを防止できる。これにより、研磨装置の稼働時間
を増やすことができ、研磨装置の稼働率を向上させるこ
とができる。

【０１２８】（７）．リング状案内部材内に流体の供給
によって変形するフィルム部材などの薄膜部材が設けら
れ、薄膜部材の変形によって被研磨物への加圧が行われ
ることにより、被研磨物に直接流体が供給されないた
め、流体の反力による被研磨物の離脱（浮き）を防止す
ることができる。これにより、被研磨物が外れてリング
状案内部材の外部に飛び出すことを防止できる。

【０１２９】（８）．研磨時、被研磨物が離脱せず、被
研磨物と加圧保持部材内に設けられた緩衝部材とが常に
接触しているため、被研磨物の被研磨面全体にほぼ均等
な荷重を掛けることができる。その結果、被研磨物の被
研磨面内における研磨量の均一性を向上させることがで
きる。

【０１３０】（９）．リング状案内部材の端面付近にダ
イヤモンドなどの硬質微粒子を埋め込むことにより、リ
ング状案内部材に研磨パッドの倣い機能を持たせること
ができる。つまり、研磨パッドが不織布などの研磨布に
よって形成されている場合、研磨中に、リング状案内部
材の端面が研磨パッドに圧力をかけることによって研磨
パッドの研磨布を毛羽立たせることができる。これによ
り、研磨パッドが研磨剤を常に保持できるため、研磨速
度を落とすことなく、被研磨物の被研磨面内における研
磨量の均一性を向上させることができる。

【０１３１】（１０）．リング状案内部材が研磨パッド
に対しての前記倣い機能を有することにより、別の部材
に前記倣い機能を持たせる必要がなくなるため、研磨装
置の構造を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研磨装置の構造の実施の形態の一
例を示す構成概念図である。

【図２】本発明の研磨装置における加圧保持部材の構造
の実施の形態の一例を示す部分断面図である。

【図３】本発明の研磨装置におけるリング状案内部材の
構造の実施の形態の一例を示す拡大部分断面図である。

【図４】本発明の研磨装置におけるリング状案内部材の
端面の構造の実施の形態の一例を示す底面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態である研磨装置におけ
るリング状案内部材の端面の構造を示す底面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態である研磨装置におけ
るリング状案内部材の構造を示す図であり、（ａ）は部
分断面図、（ｂ）は底面図である。

【図７】本発明の他の実施の形態である研磨装置におけ
るリング状案内部材の構造を示す部分断面図である。

【図８】本発明の他の実施の形態である研磨装置におけ
る加圧保持部材の構造を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ（被研磨物） １ａ 被研磨面 １ｂ 外周部 １ｃ 裏面 １ｄ 厚さ １ｅ 端部 ２ スラリー ３ 研磨盤 ３ａ 表面 ４ 研磨パッド ４ａ 表面 ４ｂ 歪み部 ５ ガイドリング（リング状案内部材） ５ａ 内周面 ５ｂ スラリー供給溝 ５ｃ 円周方向 ５ｄ 中心 ５ｅ 端面 ５ｆ 厚さ ５ｇ 外部 ５ｈ 先端部 ５ｉ 爪部 ５ｊ 硬質微粒子 ６ ウェハキャリア（加圧保持部材） ６ａ 外周先端部 ６ｂ 加圧面 ６ｃ 接合面 ７ バックパッド（緩衝部材） ７ａ 貫通孔 ７ｂ 厚さ ８ 研磨盤回転手段 ９ キャリア回転手段（加圧保持部材回転手段） １０ ノズル １０ａ スラリー供給口 １１ スラリー供給手段 １２ 通気性剛性板 １２ａ 露出面 １３ 流体供給管 １４ ウェハ収容空間（被研磨物収容空間） １４ａ 深さ １４ｂ 開口方向 １５ ドレッサ １６ 円周外方 １７ 筐体 １８ 流体 １９ フィルム部材（薄膜部材） ２０ 加圧空間 ２１ ドレッサ回転手段 ２２ 防塵カバー

フロントページの続き (72)発明者 小島 弘之 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円盤状の被研磨物を研磨する研磨方法で
   あって、 前記被研磨物を加圧保持する加圧保持部材の加圧面と前
   記被研磨物の外周部を案内するリング状案内部材の内周
   面とからなり、かつ深さが前記被研磨物の厚さとほぼ等
   しいかまたはそれよりも深く形成された被研磨物収容空
   間に前記被研磨物を収容し、 前記加圧保持部材によって前記被研磨物を保持しながら
   前記被研磨物を研磨パッドに押さえ付け、 前記リング状案内部材の前記研磨パッドと対向した端面
   と前記被研磨物の被研磨面とをほぼ同一面にして前記被
   研磨物を研磨することを特徴とする研磨方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の研磨方法であって、前記
   リング状案内部材によって前記研磨パッドに掛かる単位
   面積当たりの力と前記被研磨物によって前記研磨パッド
   に掛かる単位面積当たりの力とがほぼ等しくなるように
   前記リング状案内部材および前記被研磨物を加圧するこ
   とを特徴とする研磨方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の研磨方法であっ
   て、前記被研磨物を加圧する際に、流体を用いてフィル
   ム部材などの薄膜部材を加圧し、前記薄膜部材の変形に
   よって前記被研磨物を加圧することを特徴とする研磨方
   法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の研磨方法であって、深さ
   が前記被研磨物の厚さよりも深く形成された前記被研磨
   物収容空間に前記被研磨物を収容し、研磨時に前記薄膜
   部材の変形によって前記被研磨物を加圧することによ
   り、前記被研磨物を前記被研磨物収容空間の開口方向に
   移動させて前記被研磨物を前記研磨パッドに押さえ付け
   ることを特徴とする研磨方法。
5. 【請求項５】 円盤状の被研磨物の研磨を行う研磨装置
   であって、 研磨布などの研磨パッドが表面に設けられ、かつ研磨時
   に回転する研磨盤と、 前記被研磨物の被研磨面と反対側の裏面を加圧する加圧
   面を備えた加圧保持部材と、 前記被研磨物の外周部を案内する内周面を備え、かつ前
   記加圧保持部材に取り付けられることにより前記加圧保
   持部材の加圧面と前記内周面とからなる被研磨物収容空
   間を形成するリング状案内部材と、 前記研磨盤を回転させる研磨盤回転手段と、 前記加圧保持部材を回転させる加圧保持部材回転手段と
   を有し、 前記被研磨物収容空間の深さが前記被研磨物の厚さとほ
   ぼ等しいかまたはそれよりも深く形成され、前記被研磨
   物を前記被研磨物収容空間に収容して研磨する際に、前
   記リング状案内部材の前記研磨パッドと対向した端面と
   前記被研磨物の被研磨面とがほぼ同一面を形成して研磨
   し得ることを特徴とする研磨装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の研磨装置であって、前記
   リング状案内部材の端面に、前記リング状案内部材のほ
   ぼ中心に向かって形成された複数個のスラリー供給溝が
   設けられていることを特徴とする研磨装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の研磨装置であっ
   て、前記リング状案内部材がその円周方向に複数個に分
   割可能であり、かつ前記リング状案内部材の少なくとも
   １つが前記リング状案内部材の円周外方に移動可能な部
   材であることを特徴とする研磨装置。
8. 【請求項８】 請求項５，６または７記載の研磨装置で
   あって、前記リング状案内部材がその先端部に前記被研
   磨物の外周部を支持する爪部を有していることを特徴と
   する研磨装置。
9. 【請求項９】 請求項５，６，７または８記載の研磨装
   置であって、前記リング状案内部材内に流体の供給によ
   って変形するフィルム部材などの薄膜部材が設けられ、
   前記薄膜部材の変形によって前記被研磨物への加圧が行
   われることを特徴とする研磨装置。