(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な押圧部材に設けられた薄板保持部に薄板を保持し、この薄板を前記押圧部材により研磨手段に押し付けて研磨するように構成された、薄板の鏡面研磨装置において、前記薄板を保持する面を柔軟性のある弾性膜で構成すると共に、この弾性膜をスペーサと押さえ板で挟持した状態で前記押圧部材またはその取付部品に取り付けるように構成され、前記押圧部材またはその取付部品には厚さが異なる前記スペーサが取付可能となっており、前記スペーサとして前記弾性膜が所望の張りとなるような厚さのものを選択することによって前記弾性膜の張り具合を調整する一方で、前記弾性膜に流体供給手段によって背圧を加えることによって、前記弾性膜に保持された前記薄板の前記研磨手段への押付け圧を調整するように構成したことを特徴とする薄板の鏡面研磨装置。
【請求項２】
前記押圧部材は回転可能なシャフトと、このシャフトの下側に取り付けられたホルダとを備え、このホルダの外周面には前記研磨手段から離反する方向に向けて拡開するようにテーパが付けられており、このテーパ部の先には取付フランジが設けられ、一方、前記スペーサおよび前記押さえ板はリング状に構成されて前記取付フランジにボルト止めされるように構成されていると共に、前記取付フランジには、前記ホルダの外周面に前記弾性膜を圧接するためのリング状の押さえ部材が取り付けられるようになっていることを特徴とする請求項１記載の薄板の鏡面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板の研磨技術に係り、特に半導体ウェーハ（以下「ウェーハ」という）を高平坦度に鏡面研磨するのに用いる薄板の鏡面研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体集積回路製造プロセスにおいては、近年のデバイスの高集積化に伴い、デバイスのデザインルールは狭くなり、ホトリソグラフィ工程におけるステッパの焦点深度も浅くなってきている。このため、ウェーハの鏡面研磨工程でのウェーハに対する平坦性の要求も高くなってきている。
【０００３】
ところで、従来、ウェーハの鏡面研磨装置においては機械的研磨と化学的研磨とを組み合わせたメカノケミカルポリッシング法が用いられている。
このメカノケミカルポリッシング法においては、例えば、回転可能な押圧部材に設けられた保持部下面にワックスでウェーハを貼付け、このウェーハを、主面に研磨手段である研磨布（不織布）を貼付けた定盤面（研磨手段）に押しつけて摺擦することで研磨するワックス法が用いられている。しかし、このワックス法では、ワックスを保持部下面に均一に塗ることが難しい上に、ウェーハと保持面の間への異物の混入によりディンプルの発生がさけられず、ウェーハの平坦性の向上にも限界があった。
一方、前記保持部下面に、スポンジ状のバッキングパッドを介してウェーハを保持させ、前記ワックス法とほぼ同様な手法にて研磨するワックスレス法も用いられている。しかし、このワックスレス法では、スポンジ状に構成された保持面の孔部に研磨材等が詰まり、弾性率などが部分的に変化し、ウェーハの平坦度が著しく悪化してしまうという問題点を有していた。一方、このウェーハの平坦度の悪化を防止するためには、頻繁にバッキングパッドを交換することを余儀なくされる。
【０００４】
そこで、近年、かかる問題点を解消するため、特開平５−６９３１０号公報に示すように弾性膜保持法を用いた鏡面研磨装置が提案されている。この鏡面研磨装置は、図４に示すように、ウェーハＷの保持面に柔軟性のある弾性膜９１を用いている。この弾性膜９１の材質としては、シリコーンゴム等の合成ゴムや、繊維（布）で強化されたゴムまたはビニールのシート等が用いられる。そして、この鏡面研磨装置では、弾性膜９１をリング状のホルダ（胴部）９２に均一の張力で張り付け、前記弾性膜９１の、上記ウェーハＷを保持している面と反対側の面（背面）に対して、前記ウェーハＷの押しつけ圧調整用の流体を給排する流体給排装置（図示せず）を設けている。そしてまた、ホルダ９２の外周には、図５に示すように、リング９４が上下に移動自在に装着され、このリング９４に薄い弾性膜９１が接着または挟み付けることによって取り付けられ、このリング９４をねじ９５で昇降調整することによって、薄い弾性膜９１を均一な張力で張り付けるようにしている。なお、図４において符号９６は定盤の主面に貼付けた研磨布を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この鏡面研磨装置によれば、下記のような問題があった。
ウェーハＷの研磨代を一様にするためには、弾性膜９１の張り具合が重要である。前記弾性膜保持法を用いた鏡面研磨装置では、弾性膜９１の張り具合を調整できるように、リング９４をねじ９５で昇降調整するようにしているが、ねじ９５の締結具合によってリング９４の位置を適切に調整するのは難しい上に、ホルダ９２の外周に位置するねじ９５の締結具合を揃えるというのは至難の技である。そのため、ウェーハＷの保持面を構成する弾性膜９１の張り具合を均一にすることができなかった。また、前記鏡面研磨装置では、ホルダ９２の外周面とリング９４の内周面はそれぞれ直径が均一となっているため、ホルダ９２の外周面とリング９４の内周面との間に隙間が出来易く気密性（または水密性）が悪いという問題もあった。
かかる問題は、半導体ウェーハに限らず、薄板の鏡面研磨一般に生じる。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、弾性膜の張り具合を均一にでき、ひいては、薄板上における研磨圧力の分布を均一化し、これにより研磨代を一定にし、もって高平坦度の研磨を可能にする、薄板の鏡面研磨装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の鏡面研磨装置は、回転可能な押圧部材に設けられた薄板保持部に薄板を保持し、この薄板を前記押圧部材により研磨手段に押し付けて研磨するように構成された、薄板の鏡面研磨装置において、前記薄板を保持する面を柔軟性のある弾性膜で構成すると共に、この弾性膜をスペーサと押さえ板で挟持した状態で前記押圧部材またはその取付部品に取り付けるように構成され、前記押圧部材またはその取付部品には厚さが異なる前記スペーサが取付可能となっており、前記スペーサとして前記弾性膜が所望の張りとなるような厚さのものを選択することによって前記弾性膜の張り具合を調整する一方で、前記弾性膜に流体供給手段によって背圧を加えることによって、前記弾性膜に保持された前記薄板の前記研磨手段への押付け圧を調整するように構成したことを特徴とする。この鏡面研磨装置によれば、スペーサの厚さによって、弾性膜の張り具合を調整でき、しかも、弾性膜の張り具合を薄板保持面内で均一にすることができるので、薄板を均一に鏡面研磨することができる。
【０００８】
請求項２記載の鏡面研磨装置は、請求項１記載の鏡面研磨装置において、前記押圧部材は回転可能なシャフトと、このシャフトの下側に取り付けられたホルダとを備え、このホルダの外周面には前記研磨手段から離反する方向に向けて拡開するようにテーパが付けられており、このテーパ部の先には外向きの取付フランジが設けられ、一方、前記スペーサおよび前記押さえ板はリング状に構成されて前記取付フランジにボルト止めされるように構成されていると共に、前記取付フランジには、前記ホルダの外周面に前記弾性膜を圧接するためのリング状の押さえ部材が取り付けられるようになっていることを特徴とする。
この鏡面研磨装置によれば、ホルダの外周面に前記弾性膜を圧接するためのリング状の押さえ部材が取り付けられているので、当該部分で流体漏れが防止され、適切な圧力でもって薄板を研磨手段に押し付けることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る薄板の鏡面研磨装置の実施形態を説明する。図１は、この鏡面研磨装置の押圧部材およびその周辺部品の左半部を切り欠いて示す正面図、図２は押圧部材およびその周辺部品の分解斜視図である。
【００１０】
同図において、符号１は押圧部材を示しており、この押圧部材１は、鏡面研磨装置の本体（図示せず）に回転可能に支持されたシャフト２を有している。このシャフト２の下側には、皿型状のホルダ３がボルト止めされている。
【００１１】
ホルダ３の下面には凹部３ａが形成されている。そして、この凹部３ａを閉塞するように弾性膜１０が取り付けられ、その閉塞された空間が流体溜めとなっている。前記凹部３ａ内には、シャフト２およびホルダ３の中央に穿設した流体流路４が開口している。この流体流路４は流体給排装置（図示せず）に連通されており、この流体流路４を通じて凹部３ａに対して流体が給排されるようになっている。
【００１２】
ホルダ３の外周面には、下方から上方へ向けて拡開するようにテーパが付けられている。また、ホルダ３にはテーパ部の上に取付フランジ５が設けられている。そして、この取付フランジ５には、スペーサ６と、このスペーサ６との間で前記弾性膜１０の端部を挟持するための挟持板８とが、ボルトによって、取り付けられるようになっている。
【００１３】
ここで、スペーサ６は、ホルダ３の外周部に外側からゆるく嵌合できるようにリング状に構成されている。このスペーサ６は、弾性膜１０の張り具合を調整するためのものであり、張り具合を調整するため種々の厚さのものが用意される。一方、挟持板８もスペーサ６と同じようにリング状に構成され、ホルダ３の外周部に外側からゆるく嵌合できるようになっている。この挟持板８と前記スペーサ６とは、図３に示すように、弾性膜１０を挟んだ状態で、ボルト１５によって、ホルダ３の取付フランジ５に取り付けられる。このような構造とするため、スペーサ６および挟持板８の対応部分にねじ孔を設けると共に、弾性膜１０にも孔を設けている。なお、図１において符号１６はＯリングを示している。
【００１４】
また、ホルダ３の取付フランジ５には、押さえリング１１が取り付けられている。この押さえリング１１の内周面には、ホルダ３の外周面と同じ大きさのテーパが付けられている。また、押さえリング１１上面の外周部分には、その押さえリング１１の外周に沿って等間隔に起立部１１ａが計８個設けられている。そして、押さえリング１１は、この起立部１１ａの所で、ボルト１１ｂによって取付フランジ５に取り付けられる。
【００１５】
さらに、前記弾性膜１０の下側には、リング状のテンプレート１２が取り付けられる。このテンプレート１２は、ホルダ３の底の凹部３ａを画成する壁の下側に位置するように弾性膜１０に取り付けられる。このテンプレート１２は、研磨後のウェーハＷの厚さを規制するために用いられる。
【００１６】
次に、この鏡面研磨装置の使い方について説明する。
まず、スペーサ６と挟持板８とを、弾性膜１０を挟んだ状態で、ボルト１５によって、ホルダ３の取付フランジ５に取り付ける。この際、スペーサ６として、弾性膜１０が所望の張りとなるような厚さのものを選択する。次いで、ホルダ３の取付フランジ５に、ボルト１１ｂによって、押さえリング１１を取り付ける。さらに、所定の厚さのテンプレート１２を弾性膜１０の下側に接着する。
次に、弾性膜１０のテンプレート１２に区画される部分にウェーハＷを密着させる。このウェーハＷの密着は、例えばウェーハＷの上面を水で濡らしておき、その濡れた面を弾性膜１０に密着させることによって行われる。次いで、流体給排装置によって凹部３ａ内の圧力を所定の圧力とすると共に、シャフト２を下方に動作させて、ウェーハＷを定盤２０の研磨布２１に押し付ける。そして、研磨剤を供給しつつ定盤２０を回転させて、シャフト２の供回りによりウェーハＷを回転させることにより、ウェーハＷを鏡面研磨する。
【００１７】
このように構成された鏡面研磨装置によれば、スペーサ６の厚さによって、弾性膜１０の張り具合を調整でき、しかも、弾性膜１０の張り具合を均一にすることができるので、ウェーハＷを均一に鏡面研磨することができることになる。
また、ホルダ３の外周面に弾性膜１０を圧接するためのリング状の押さえ部材が取り付けられているので、当該部分で流体漏れが防止され、適切な圧力でもってウェーハＷを研磨布２１に押し付けることが可能となる。
【００１８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、回転可能な押圧部材に設けられた薄板保持部に薄板を保持し、この薄板を前記押圧部材により研磨手段に押し付けて研磨するように構成された、薄板の鏡面研磨装置において、前記薄板を保持する面を柔軟性のある弾性膜で構成すると共に、この弾性膜をスペーサと押さえ板で挟持した状態で前記押圧部材またはその取付部品に取り付けるように構成され、前記押圧部材またはその取付部品には厚さが異なる前記スペーサが取付可能となっており、前記スペーサとして前記弾性膜が所望の張りとなるような厚さのものを選択することによって前記弾性膜の張り具合を調整する一方で、前記弾性膜に流体供給手段によって背圧を加えることによって、前記弾性膜に保持された前記薄板の前記研磨手段への押付け圧を調整するように構成したので、スペーサの厚さによって、弾性膜の張り具合を調整でき、しかも、弾性膜の張り具合を均一にすることができるので、薄板を均一に鏡面研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による薄板の鏡面研磨装置の押圧部材およびその周辺を示す図である。
【図２】図１の押圧部材およびその周辺の分解斜視図である。
【図３】図１のスペーサおよび挟持板の端部を示す縦断面図である。
【図４】従来の鏡面研磨装置の押圧部材およびその周辺を示す図である。
【図５】図４の押圧部材の端部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  押圧部材
２  シャフト
３  ホルダ
５  取付フランジ
６  スペーサ
８  挟持板
１０  弾性膜
Ｗ  ウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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