(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
トッププレートの周囲を取り囲む様にトップブロックの周縁部に取り付けられ、被加工物を外周側からガイドするガイドリングとを備え、
被加工物を回転させながら研磨布に対して押し付けてポリッシングを行うポリッシング装置において、
前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周との間にリング状の空間部を設け、この空間部に、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動され、その先端面で前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストンを配置するとともに、このリング状のピストンの後端面と前記トップブロックの下面との間に、加圧流体が供給される圧力室を形成し、
前記トッププレートに、その下面側に外周面から径方向に張り出すフランジ部を設けるとともに、前記リング状のピストンの先端部に、その外周に沿って下向きに突出するリング状の突出部を設け、この突出部が、前記フランジ部の外周と前記ガイドリングの内周との間に挿入され、この突出部の先端面が前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に構成されていること、
を特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】
前記加圧流体は圧縮空気であって、この圧縮空気は、前記トップブロックの内部に形成された経路を介して前記圧力室へ供給されることを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項３】
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリング状のフレームと、
トッププレートの外周とフレームの内周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容され、上下方向に駆動されるリング状のピストンとを備え、
前記リング状のピストンの先端面の外周側には下方に突出するリング状の突出部が形成され、この突出部の内周側の側面で被加工物を外周側からガイドするとともに、この突出部よりも内周側に当たる先端面で、前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に構成されていることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項４】
前記リング状のピストンの後端面と前記トップブロックの下面との間に、加圧流体が供給される圧力室が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のポリッシング装置。
【請求項５】
前記リング状のピストンの先端部分には、前記トッププレートと前記フレームとの間から下方に突出するリング状の第一突出部が形成され、この第一突出部の先端面の外周側には下方に突出するリング状の第二突出部が形成され、第二突出部の内周側の側面で被加工物を外周側からガイドするとともに、第二突出部よりも内周側に当たる第一突出部の先端面で、前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に構成されていることを特徴とする請求項４に記載のポリッシング装置。
【請求項６】
前記加圧流体は圧縮空気であって、この圧縮空気は、前記トップブロックの内部に形成された経路を介して前記圧力室へ供給されることを特徴とする請求項４に記載のポリッシング装置。
【請求項７】
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリング状のフレームと、
前記フレームの内周側に配置され、前記フレームの内周面に沿って上下方向に駆動され、被加工物を外周側からガイドするとともに、被加工物の周囲で研磨布に対して加圧力を加えるガイドリングと、
前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容され、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動され、その先端面で前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストンと、
前記リング状のピストンの後端面と前記トップブロックの下面との間に形成され、加圧流体が供給される圧力室と、を備え、
前記トッププレートには、その下面側に外周面から径方向に張り出すフランジ部が設けられるとともに、前記リング状のピストンの先端部には、その外周に沿って下向きに突出するリング状の突出部が設けられ、この突出部が、前記フランジ部の外周と前記ガイドリングの内周との間に挿入され、この突出部の先端面が前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に構成されていることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項８】
前記加圧流体は圧縮空気であって、この圧縮空気は、前記トップブロックの内部に形成された経路を介して前記圧力室へ供給されることを特徴とする請求項７記載のポリッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハなどの板厚が薄い円板状の被加工材の表面を平坦に研磨する際に使用されるポリッシング装置に係り、特に、被加工材を吸着して保持するポリッシングヘッドの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積度化に伴い、配線の微細化、多層化が進み、パターン形成に使用される露光装置の露光ビームの波長が次第に短くなってきている。このため、フォトリソグラフィ工程において解像度の確保が可能な焦点深度が次第に浅くなり、浅い焦点深度での処理を確実にするため、ウエーハ表面の平坦度を高めることが要求されている。
【０００３】
図４に、ウエーハの表面の研磨に使用されるポリッシング装置の概略構成を示す。図中、１はウエーハ、２は研磨布、３はターンテーブル、４はポリッシングヘッド、６はトッププレート、８はバッキングパッドを表す。
【０００４】
研磨布２は、ターンテーブル３の上面に両面テープで貼り付けられる。トッププレート６は、ポリッシングヘッド４の先端に取り付けられ、ターンテーブル３の上方の、ターンテーブル３に対向する位置に配置される。研磨対象のウエーハ１は、トッププレート６の下面にバッキングパッド８を介して吸着されて保持される。研磨剤供給ノズル９から研磨布２上に研磨剤（砥粒を懸濁させたスラリ）を供給するとともに、ポリッシングヘッド４によって、ウエーハ１をターンテーブル３と同一方向に回転しながら研磨布２に対して押し付けることによって、ウエーハ１のポリッシングが行われる。
【０００５】
図５に、従来のポリッシングヘッドの構造の概要を示す。
【０００６】
駆動軸４ａの下端には、トップブロック５が取り付けられ、トップブロック５の下面には、トッププレート６が取り付けられている。トッププレート６の外周を取り囲む様に、トップブロック５の下面周縁部にガイドリング７が取り付けられている。ウエーハ１は、トッププレート６の下面にバッキングパッド８を介して吸着されて保持される。ウエーハ１は、その外周側をガイドリング７によってガイドされている。
【０００７】
トップブロック５及びトッププレート６の内部には、それぞれ、通気孔２５、２８が成形され、これらの通気孔２５、２８内を減圧することによって、ウエーハ１の吸着が行われる。一方、これらの通気孔２５、２８内を加圧することによって、ウエーハ１の解放が行われる。
【０００８】
（従来のポリッシング装置の問題点）
図５に示した様な、従来のポリッシングヘッドを用いてウエーハを研磨した場合、ウエーハの面内における押し付け圧力の分布、研磨布との間の相対速度の分布、あるいは、研磨剤の流入状態の相違などに起因して、ウエーハの面内における研磨量の分布が不均一になる。特に、径方向に沿った不均一性が大きくなり易く、その結果、研磨後のウエーハの平坦度が損なわれる。
【０００９】
研磨後のウエーハの平坦度を改善することを目的として、様々なポリッシングヘッドの構造が提案されている（特開平９−２２５８２１号公報、特開平９−２７４６７号公報など）。
【００１０】
この内、特開平９−２２５８２１号公報に記載されているポリッシングヘッドでは、トッププレートの内部に、複数の空洞部を同心円状に設けるとともに、これら各空洞部からトッププレートの下面に通ずる複数の貫通孔を設けている。各空洞部に供給する加圧流体の圧力をそれぞれ独立に調整することによって、ウエーハの裏面側に作用する上記加圧流体の圧力分布を調整し、研磨後のウエーハの平坦度の改善を図っている。
【００１１】
しかし、この方法の場合、トッププレートの下面とウエーハの裏面との間に加圧流体が介在することになるので、ウエーハに対する保持が不確実になって、研磨中に、ウエーハがトッププレートに対して相対的に移動してしまうことがある。このため、ウエーハとターンテーブルと間の相対速度が不均一になって、平坦度が低下する問題がある。
【００１２】
また、トッププレートの下面に開口している複数の貫通孔に関して、各貫通孔の影響が及ぶ範囲が各貫通孔を中心にして円形に形成されると考えられるので、平坦度の改善効果について限界がある。
【００１３】
一方、特開平９−２７４６７号公報に記載されているポリッシングヘッドでは、トッププレートの裏面中央部に当接する様にピストンを設け、このピストンからトッププレートの裏面中央部へ加える押付力を調整することによって、ウエーハの中央部における研磨後の平坦度の改善を図っている。しかし、同公報には、ウエーハの周縁部において平坦度を積極的にコントロールする方法については、特に記載されていない。
【００１４】
近年のウエーハの大口径化に伴ない、特に、ウエーハの周縁部の近傍から取られる製品チップの良品歩留まりを改善することが重要な課題となっている。このため、ウエーハの周縁部の近傍において研磨後の平坦度を改善することが強く要求されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の様な従来のポリッシング装置における問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、ウエーハの周縁部における研磨量の不均一性を減少させることによって、高い平坦度を実現することができるポリッシング装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
トッププレートの周囲を取り囲む様にトップブロックの周縁部に取り付けられ、被加工物を外周側からガイドするガイドリングとを備え、
被加工物を回転させながら研磨布に対して押し付けてポリッシングを行うポリッシング装置において、
前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周との間にリング状の空間部を設け、
この空間部に、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動され、その先端面で前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストンを配置したこと、
を特徴とする。
【００１７】
本発明のポリッシング装置によれば、前記リング状のピストンを用いて前記被加工物の周縁部に加える加圧力を制御することによって、被加工物の周縁部の近傍において、研磨布に対する押し付け力の分布を直接的に調整することができる。これによって、被加工物の周縁部の近傍における研磨速度の均一性を改善し、研磨後の平坦度を高めることができる。
【００１８】
好ましくは、前記リング状のピストンの後端面と前記トップブロックの下面との間に、加圧流体が供給される圧力室を形成する。
【００１９】
好ましくは、前記トッププレートの下面側に外周面から径方向に張り出すフランジ部を設けるとともに、前記リング状のピストンの先端部に、その外周に沿って下向きに突出するリング状の突出部を設け、この突出部を、前記フランジ部の外周と前記ガイドリングの内周との間に挿入し、この突出部の先端面が前記バッキングパッドの上面に接触する様に構成する。
【００２０】
この様に構成した場合、前記フランジ部は、前記ピストンの前進限界を決めるストッパとして機能する
好ましくは、前記加圧流体として圧縮空気を使用し、この圧縮空気を、前記トップブロックの内部に形成された経路を介して前記圧力室へ供給する。
【００２１】
なお、上記のリング状のピストンの先端面に段差部を設け、このピストンにガイドリングの機能を兼ねさせることもできる。
【００２２】
その場合、本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリング状のフレームと、
トッププレートの外周とフレームの内周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容され、上下方向に駆動されるリング状のピストンとを備え、
前記リング状のピストンの先端面の外周側には下方に突出するリング状の突出部が形成され、この突出部の内周側の側面で被加工物を外周側からガイドするとともに、この突出部よりも内周側に当たる先端面で、前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に構成されていることを特徴とする。
【００２３】
この場合、好ましくは、前記リング状のピストンの先端部分に、前記トッププレートと前記フレームとの間から下方に突出するリング状の第一突出部を形成するとともに、この第一突出部の先端面の外周側に、下方に突出するリング状の第二突出部を形成する。この様に構成することによって、第二突出部の内周側の側面で被加工物を外周側からガイドするとともに、第二突出部よりも内周側に当たる第一突出部の先端面で、前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える。
【００２４】
また、ガイドリングを上下方向に駆動可能な第二のリング状のピストンによって構成し、このガイドリングを用いて、被加工物の周囲において研磨布に対して加圧力を加えることもできる。
【００２５】
その場合、本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリング状のフレームと、
前記フレームの内周側に配置され、前記フレームの内周面に沿って上下方向に駆動され、被加工物を外周側からガイドするとともに、被加工物の周囲で研磨布に対して加圧力を加えるガイドリングと、
前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容され、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動され、その先端面で前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストンと、
を備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に基づくポリッシング装置の幾つかの例について、図面を用いて説明する。
【００２７】
（例１）
図１に、本発明に基づくポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの構造を示す。なお、ポリッシング装置の全体的な構成については、先に図４を用いて説明したものと同様なので、その説明は省略する。図１中、１はウエーハ、５はトップブロック、６はトッププレート、７はガイドリング、８はバッキングパッド、１１はリング状のピストン、１２は圧力室を表す。
【００２８】
トップブロック５は、駆動軸４ａの下端に取り付けられている。トップブロック５の上端部及び下端部には、それぞれフランジ部５ａ、５ｂが形成されている。上端側のフランジ部５ａは、駆動軸４ａの下端にボルトで固定されている。下端側のフランジ部５ｂの径は、研磨対象のウエーハ１よりも一回り大きい。
【００２９】
下端側のフランジ部５ｂの下面の中央部には、トッププレート６が取り付けられている。更に、下端側のフランジ部５ｂの下面の周縁部には、径方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む様に、ガイドリング７が取り付けられている。
【００３０】
トッププレート６は、その上面側の中央に、円形の窪み部２７が形成され、この窪み部２７の底面とトッププレート６の下面との間に複数の貫通孔２８が形成されている。なお、トッププレート６の上面には、窪み部２７の外周に沿ってＯリングが配置され、窪み部２７の内部がシールされている。
【００３１】
トッププレート６の下面には、バッキングパッド８が両面テープによって接着されている。バッキングパッド８には、トッププレート６に形成された上記の複数の貫通孔２８に対応する位置に、それぞれ貫通孔２９が形成されている。ウエーハ１は、バッキングパッド８を介してトッププレート６の下面に吸着される。ウエーハ１は、その外周側をガイドリング７によってガイドされる。
【００３２】
トッププレート６の外周面とガイドリング７の内周面との間には、リング状の空間部が形成され、この空間部に、リング状のピストン１１が収容されている。このピストン１１の上端面とトップブロック５の下面との間には、加圧流体が供給される圧力室１２が形成されている。なお、トッププレート６の上面には、外周に沿ってＯリングが配置され、ガイドリング７の上面には、内周に沿ってＯリングが配置され、更に、ピストン１１の上端部に近い内周面及び外周面にもＯリングが配置されている。これらのＯリングによって、圧力室１２の内部がシールされている。
【００３３】
トッププレート６には、その下面側に外周面から径方向に張り出す様にフランジ部６ａが設けられている。これに対応して、リング状のピストン１１の先端部には、その外周に沿って下向きに突出するリング状の突出部１１ａが設けられている。この突出部１１ａは、フランジ部６ａの外周とガイドリング７の内周との間に形成された隙間を貫通している。フランジ部６ａは、ピストン１１の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。なお、バッキングパッド８の上面の周縁部は、突出部１１ａの先端面に両面テープによって接着される。
【００３４】
駆動軸４ａの内部には、通気孔２３が形成されている。トップブロック５の上端側のフランジ部５ａの内部には通気孔２５ａ、下端側のフランジ部５ｂの内部には通気孔２５ｂが形成されている。通気孔２３は、回転継手（図示せず）を介して、真空源及び高圧空気源に接続されている。通気孔２３の先端は通気孔２５ａに連絡し、通気孔２５ａの先端は、チューブ２４を介して通気孔２５ｂに連絡している。通気孔２５ｂの先端は、トップブロック５の下面に開口し、窪み部２７に連絡している。
【００３５】
通気孔２３、通気孔２５ａ、チューブ２４及び通気孔２５ｂを介して、窪み部２７内を減圧することによって、ウエーハ１の吸着が行われ、一方、窪み部２７内を加圧することによって、ウエーハ１の解放が行われる。
【００３６】
駆動軸４ａの内部には、更に、通気孔３３が形成されている。トップブロック５の上端部のフランジ５ａの内部には通気孔３５ａ、下端側のフランジ５ｂの内部には通気孔３５ｂが形成されている。通気孔３３は、回転継手（図示せず）及び圧力調整装置３１を介して、高圧空気源に接続されている。通気孔３３の先端は通気孔３５ａに連絡し、通気孔３５ａの先端は、チューブ３４を介して通気孔３５ｂに連絡している。通気孔３５ｂの先端は、トップブロック５の下面に開口し、圧力室１２に連絡している。
【００３７】
通気孔３３、通気孔３５ａ、チューブ３４及び通気孔３５ｂを介して、圧力室１２内の圧力を制御することにより、リング状のピストン１１からバッキングパッド８の裏面に加えられる加圧力が調整される。これによって、ウエーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布を調整することができる。なお、ピストン１１による適正な加圧力の値は、研磨布の種類により異なるので、予め、実験を行って求めておく。
【００３８】
（例２）
図２に、本発明に基づくポリッシング装置の他の例を示す。
【００３９】
この装置は、図１に示した装置を一部変形したものであって、図１におけるリング状のピストン（１１）に、ガイドリング（７）の機能を兼用させている。図２中、４７はフレーム、４１はリング状のピストン、４１ａは第一突出部、４１ｂは第二突出部、４２は圧力室を表す。
【００４０】
トップブロック５の下面の中央部には、トッププレート６が取り付けられている。トップブロック５の下面の周縁部には、径方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む様に、リング状のフレーム４７が取り付けられている。これによって、トッププレート６の外周とフレーム４７の内周との間にリング状の空間部が形成されている。この空間部の中にリング状のピストン４１が収容されている。
【００４１】
このピストン４１の上端面とトップブロック５の下面との間には、加圧流体が供給される圧力室４２が形成されている。なお、トッププレート６の上面には、外周に沿ってＯリングが配置され、フレーム４７の上面には、内周に沿ってＯリングが配置され、更に、ピストン４１の上端部に近い内周面及び外周面にもＯリングが配置されている。これらのＯリングによって、図１に示した例と同様に、圧力室４２の内部がシールされている。
【００４２】
トッププレート６には、その下面側に外周面から径方向に張り出す様にフランジ部６ａが設けられている。これと向かい会う様に、フレーム４７には、その下面側に内周面から径方向に張り出す様に張出し部４７ａが設けられている。リング状のピストン４１の先端部には、その中央付近に下向きに突出するリング状の第一突出部４１ａが設けられている。この第一突出部４１ａは、フランジ部６ａの外周と張出し部４７ａの内周との間に形成された隙間を貫通し、フランジ部６ａ及び張出し部４７ａは、ピストン４１の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。
【００４３】
第一突出部４１ａの先端面には、更に、二段状に段差が形成され、外周側が下方に突出し、内周側が上方に後退している。外周側に形成された第二突出部４１ｂは、ガイドリングの役割を有し、その内周側の側面でウエーハ１を外周側からガイドしている。内周側に形成された後退部４１ｃは、ウエーハ１の周縁部に加圧力を加える加圧部の役割を有し、その下面がバッキングパッド８の上面に接触している。なお、バッキングパッド８の上面の周縁部は、後退部４１ｃの下面に両面テープによって接着される。
【００４４】
（例３）
図３に、本発明に基づくポリッシング装置の他の例を示す。
【００４５】
この装置は、図２に示した装置を更に変形したものであって、図２におけるリング状のピストン（４１）を、径方向に二つの部分に分割して構成し、内周側のピストン５１をウエーハ１の周縁部に対する加圧用のピストンとして使用し、外周側のピストン５２をガイドリング兼研磨布に対する加圧用のピストン（以下、ガイドリングと呼ぶ）として使用している。図３中、５７はフレーム、６１及び６２は圧力室を表す。
【００４６】
トップブロック５の下面の中央部には、トッププレート６が取り付けられている。トップブロック５の下面の周縁部には、径方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む様に、リング状のフレーム５７が取り付けられている。これによって、トッププレート６の外周とフレーム５７の内周との間にリング状の空間部が形成されている。この空間部の中に、リング状のピストン５１及びガイドリング５２が収容されている。
【００４７】
内周側のピストン５１は、外周側のガイドリング５２の内側に嵌合している。ピストン５１は、ガイドリング５２の内周面及びトッププレート６の外周面に沿って上下方向に摺動することができる。一方、ガイドリング５２は、ピストン５１の外周面及びフレーム５７の内周面に沿って上下方向に摺動することができる。外周側に配置されたガイドリング５２は、内周側に配置されたピストン５１と比べて、上下方向のサイズが大きく、ガイドリング５２の下端面はピストン５１の下端面よりも下方に位置し、ガイドリング５２の上端面はピストン５１の上端面よりも上方に位置している。
【００４８】
トップブロック５の下面の周縁部には、上方に後退する様に段差部５ｃが設けられ、この段差部５ｃの側面とフレーム５７の内周面との間にガイドリング５２の上端部分が収容されている。ガイドリング５２の上端面と段差部５ｃの下面との間には、加圧流体が供給される圧力室６２が形成されている。ガイドリング５２の上端部に近い外周面、及び段差部５ｃの側面にＯリングが配置され、これらのＯリングによって、圧力室６２の内部がシールされている。
【００４９】
一方、ピストン５１の上端部分は、ガイドリング５２の内周面とトッププレート６の外周面との間に収容され、ピストン５１の上端面とトップブロック５の下面との間に、加圧流体が供給される圧力室６１が形成されている。なお、トッププレート６の上面には外周に沿ってＯリングが配置され、トッププレート６の外周面及びピストン５１の上端部に近い外周面にもＯリングが配置されている。これらのＯリングによって、圧力室６１の内部がシールされている。
【００５０】
トッププレート６には、その下面側に外周面から径方向に張り出す様に、フランジ部６ａが設けられている。これと向かい会う様に、フレーム５７には、その下面側に内周面から径方向に張り出す様に、張出し部５７ａが設けられている。ピストン５１の先端部には、その外周側に下向きに突出するリング状の突出部５１ａが設けられている。ガイドリング５２の先端部には、その内周側に下向きに突出するリング状の突出部５２ａが設けられている。突出部５１ａは、突出部５２ａの内側に嵌合している。突出部５１ａ及び突出部５２ａは、フランジ部６ａの外周と張出し部５７ａの内周との間に形成された隙間を貫通している。フランジ部６ａは、ピストン５１の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。張出し部５７ａは、ガイドリング５２の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。
【００５１】
ガイドリング５２の突出部５２ａの先端面は、ピストン５１の突出部５１ａの先端面よりも下方に突出している。ガイドリング５２は、その先端に形成された突出部５２ａの内周側の側面でウエーハ１を外周側からガイドするとともに、突出部５２ａの下面で、被加工物の周囲において研磨布に対して圧力を加えることもできる。ピストン５１は、ウエーハ１の周縁部に加圧力を加える役割を有し、その先端に形成された突出部５１ａの下面がバッキングパッド８の上面に接触する。なお、バッキングパッド８の上面の周縁部は、突出部５１ａの下面に両面テープによって接着される。
【００５２】
このポリッシング装置の場合、高圧空気の供給経路が３系統必要になる。駆動軸４ａの内部には、通気孔２３及び通気孔３３に加えて、新たに通気孔７３が形成されている。トップブロック５の上端側のフランジ５ａの内部には、通気孔３５ａに加えて通気孔７５ａが形成され、下端側のフランジ５ｂの内部には、通気孔３５ｂに加えて通気孔７５ｂが形成されている。
【００５３】
通気孔２３は、回転継手（図示せず）を介して、真空源及び高圧空気源に接続されている。通気孔２３の先端は通気孔２５に連絡し、通気孔２５の先端は、トップブロック５の下面に開口し、窪み部２７に連絡している。通気孔２３及び通気孔２５を介して、窪み部２７内を減圧することによって、ウエーハ１の吸着が行われ、一方、窪み部２７内を加圧することによって、ウエーハ１の解放が行われる。
【００５４】
通気孔３３は、回転継手（図示せず）及び圧力調整装置３１を介して、高圧空気源に接続されている。通気孔３３の先端は通気孔３５ａに連絡し、通気孔３５ａの先端は、チューブ３４を介して通気孔３５ｂに連絡している。通気孔３５ｂの先端は、トップブロック５の下面に開口し、圧力室６１に連絡している。
【００５５】
通気孔３３、通気孔３５ａ、チューブ３４及び通気孔３５ｂを介して、圧力室６１内の圧力を制御することによって、内側のピストン５１からバッキングパッド８の裏面に加える加圧力を調整する。これにより、ウエーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布の調整を行う。なお、内側のピストン５１による適正な加圧力の値は、研磨布の種類により異なるので、予め、実験を行って求めておく。
【００５６】
通気孔７３は、回転継手（図示せず）及び圧力調整装置７１を介して高圧空気源に接続されている。通気孔７３の先端は通気孔７５ａに連絡し、通気孔７５ａの先端は、チューブ７４を介して通気孔７５ｂに連絡している。通気孔７５ｂの先端は、トップブロック５の周縁部に形成された段差部５ｃの下面に開口し、圧力室６２に連絡している。
【００５７】
通気孔７３、通気孔７５ａ、チューブ７４及び通気孔７５ｂを介して、圧力室６２内の圧力を制御することによって、外側のガイドリング５２による研磨布に対する加圧力を調整する。これによって、ウエーハ１を外周からガイドするための高さ調整、及びウエーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布の調整を行う。なお、ガイドリング５２による適正な加圧力の値も、研磨布の種類により異なるので、内側のピストン５１と同様に、予め、実験を行って求めておく。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のポリッシング装置によれば、リング状のピストンからバッキングパッドの裏面に加える加圧力を制御することにより、ウエーハの周縁部におけるウエーハの表面と研磨布との間の接触圧力分布を調整することができる。これによって、ウエーハの研磨量の面内均一性を改善し、研磨後の平坦度を向上させることができる。平坦度に優れたウエーハを使用することによって、そのウエーハから得られる半導体製品の歩留まりを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの一例を示す軸方向断面図。
【図２】本発明のポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。
【図３】本発明のポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。
【図４】ポリッシング装置の概略構成を示す図。
【図５】従来のポリッシングヘッドの構造の一例を示す軸方向断面図。
【符号の説明】
１・・・ウエーハ、２・・・研磨布、３・・・ターンテーブル、４・・・ポリッシングヘッド、５・・・トップブロック、５ａ、５ｂ・・・フランジ部、５ｃ・・・段差部、６・・・トッププレート、６ａ・・・フランジ部、７・・・ガイドリング、８・・・バッキングパッド、９・・・研磨剤供給ノズル、１１・・・リング状のピストン、１１ａ・・・突出部、１２・・・圧力室、２３・・・通気孔、２４・・・チューブ、２５ａ、２５ｂ・・・通気孔、２７・・・窪み部、２８・・・貫通孔、２９・・・貫通孔、３１・・・圧力制御装置、３３・・・通気孔、３４・・・チューブ、３５ａ、３５ｂ・・・通気孔、４１・・・ピストン、４１ａ・・・第一突出部、４１ｂ・・・第二突出部、４１ｃ・・・後退部、４２・・・圧力室、４７・・・フレーム、４７ａ・・・張出し部、５１・・・リング状のピストン（第一のピストン）、５１ａ・・・突出部、５２・・・ガイドリング（第二のピストン）、５２ａ・・・突出部、５７・・・フレーム、５７ａ・・・張出し部、６１・・・圧力室、６２・・・圧力室、７１・・・圧力制御装置、７３・・・通気孔、７４・・・チューブ、７５ａ、７５ｂ・・・通気孔。
【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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