(57)【要約】【課題】研磨パッドを容易かつ安定して保持させることが可能とされるとともに、研磨パッドと定盤本体の間から気泡を確実に除去することが可能な研磨パッド保持定盤、基板研磨装置及び研磨パッド保持方法を提供すること。【解決手段】研磨パッドＰに対してウェーハＷを摺接させて、前記ウェーハＷを研磨する基板研磨装置２００であって、三次元多孔質体により形成された定盤本体３２と、減圧ポンプ３４とを備え、前記減圧ポンプ３４が定盤本体３２を減圧することにより前記定盤本体３２の研磨側面３２Ｐに研磨パッドＰを吸着保持する研磨パッド保持定盤３０を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2018051702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドを保持可能とされ、前記研磨パッドに基板が押圧、相対移動されて前記基板の研磨に用いられる研磨パッド保持定盤であって、
三次元多孔質体により形成され前記研磨パッドを保持可能とされた研磨パッド保持面を有する定盤本体と、
減圧手段と、
を備え、
前記減圧手段が前記定盤本体を減圧することにより研磨パッド保持面に前記研磨パッドを吸着保持するように構成されていることを特徴とする研磨パッド保持定盤。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨パッド保持定盤であって、
前記三次元多孔質体は、
多孔質セラミックスであることを特徴とする研磨パッド保持定盤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の研磨パッド保持定盤であって、
前記定盤本体の前記研磨パッド保持面と反対側に位置される接続面に配置され前記定盤本体を支持する定盤支持台を備え、
前記減圧手段は、
前記定盤支持台に形成された減圧流体流路を介して前記定盤本体を減圧するように構成されていることを特徴とする研磨パッド保持定盤。
【請求項４】
請求項３に記載の研磨パッド保持定盤であって、
前記定盤本体を冷却する冷却水供給手段を備え、
前記定盤支持台は、
減圧空気流路が形成され前記減圧手段に接続される減圧部と、
冷却水流路が形成され前記冷却水供給手段に接続される定盤冷却部材とを備え、
前記減圧部、前記定盤冷却部材は、前記接続面からこの順に配置されていることを特徴とする研磨パッド保持定盤。
【請求項５】
請求項３に記載の研磨パッド保持定盤であって、
前記定盤本体を冷却する冷却水供給手段を備え、
前記定盤支持台は、
冷却水流路が形成され前記冷却水供給手段に接続される定盤冷却部材とを備え、
前記減圧手段は、
前記冷却水供給手段に設けられ前記冷却水流路内の冷却水を吸引することで前記定盤本体内を減圧する冷却水ポンプによって構成されていることを特徴とする研磨パッド保持定盤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨パッド保持定盤と、
前記基板を保持するとともに前記基板の被研磨面と直交する軸線回りに回転可能とされた基板保持定盤と、前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持定盤押圧部と、を有する研磨ユニットと、
を備えることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨パッド保持定盤を二つ備え、
前記研磨パッド保持定盤は、
互いの研磨パッド保持面が対向配置されて前記基板を押圧可能とされるとともに、少なくともいずれか一方が回転して前記研磨パッドと基板が相対移動可能に構成されていることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項８】
研磨パッドを保持した定盤と、前記研磨パッドに基板が押圧、相対移動可能な基板研磨装置における研磨パッド保持方法であって、
前記定盤は、
三次元多孔質体により形成され、前記研磨パッドを保持可能とされた研磨パッド保持面を有し、
前記定盤の三次元多孔質体部分を減圧手段により減圧することにより前記保持面に前記研磨パッドを吸着保持することを特徴とする研磨パッド保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ等の基板を研磨する際に研磨パッドを保持するための研磨パッド保持定盤、基板研磨装置及び研磨パッド保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ウェーハ等の基板を研磨する基板研磨装置においては、定盤に貼着した研磨パッドに対して基板を押圧、相対移動させることによって基板を研磨することが広く行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような研磨装置では、基板の研磨品質を確保するために、定盤本体に研磨パッドを平坦に配置して、研磨パッドに基板の研磨品質に応じた平面度を確保することが必要である。
また、定盤本体に研磨パッドを効率的に保持させるための種々の技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５５７２１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５９８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、研磨パッド保持定盤に研磨パッドを貼着する際には、研磨パッドと定盤本体の間に小さな気泡が入りこむ場合があり、研磨パッドと定盤の間に気泡が入り込むと、研磨パッドに凹凸が生じて基板の研磨品質が著しく低下して、充分な研磨品質を確保することが困難となる。
【０００６】
したがって、研磨パッド保持定盤に研磨パッドを貼着する際には細心の注意が払われている。
また、研磨パッドと定盤の間に気泡が入り込んだ場合には、多くの時間を費やして気泡除去が行われているが、研磨パッドと定盤の間に入り込んだ気泡を確実に除去することは容易ではない。
【０００７】
そこで、研磨パッド保持定盤に研磨パッドを容易かつ安定して保持させることが可能とされるとともに、研磨パッドと定盤本体の間から気泡を確実に除去することにより、研磨パッドに凹凸が生じるのを抑制して、充分な研磨品質を確保するため技術に対する要求がある。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ウェーハ等の基板を研磨する研磨装置に用いられ、研磨パッドを容易かつ安定して保持させることが可能とされるとともに、研磨パッドと定盤本体の間から気泡を確実に除去することが可能な研磨パッド保持定盤、基板研磨装置及び研磨パッド保持方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、研磨パッドを保持可能とされ、前記研磨パッドに基板が押圧、相対移動されて前記基板の研磨に用いられる研磨パッド保持定盤であって、三次元多孔質体により形成され前記研磨パッドを保持可能とされた研磨パッド保持面を有する定盤本体と、減圧手段と、を備え、前記減圧手段が前記定盤本体を減圧することにより研磨パッド保持面に前記研磨パッドを吸着保持するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る研磨パッド保持定盤によれば、三次元多孔質体により形成され研磨パッド保持面を有する定盤本体と、減圧手段と、を備えていて、減圧手段が定盤本体を減圧することにより研磨パッド保持面に研磨パッドを吸着保持するように構成されているので、研磨パッドを容易かつ安定して保持するとともに、研磨パッドと定盤本体の間から気泡を確実に除去することができ、研磨パッド表面に、気泡に起因する凹凸が発生するのを抑制して、研磨パッドに安定した平面度を確保することが可能となる。
その結果、基板の研磨品質を安定して確保するとともに、基板研磨に係る生産性を効率的に向上することができる。
【００１１】
この明細書において、三次元多孔質体とは、表面に多数の孔が開口し、内部に形成された空隙によって流体（空気等）が任意の方向に流通可能とされた３次元網目構造をいう。なお、３次元網目構造は、例えば、スポンジや海綿等のように空隙が不規則に形成されているもののほか、空隙又は３次元網目構造をなす基材が規則性を形成されていてもよい。
また、例えば、特定の部位に形成した吸引部から定盤本体内の流体（例えば、空気等）を吸引（減圧）した場合に、あらかじめ設定した部位（例えば、特定の面、又は吸引部を除く全表面）から流体が流入した場合であっても、定盤本体内部を減圧された状態に維持可能であることが好適である。
【００１２】
また、この明細書において定盤本体を減圧するとは、空気等の流体が定盤本体内を流動することによって研磨パッド保持面に吸着力が発生すること、及び定盤本体内の流体が負圧になって研磨パッド保持面に吸着力が発生することをいう。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨パッド保持定盤であって、前記三次元多孔質体は、多孔質セラミックスであることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る研磨パッド保持定盤によれば、三次元多孔質体が多孔質セラミックスであるので、研磨圧等により変形するのを抑制して、基板を安定して研磨することができる。
また、定盤本体が経年変化により摩耗、劣化するのを抑制して、長期間にわたって安定した研磨品質を確保することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の研磨パッド保持定盤であって、前記定盤本体の前記研磨パッド保持面と反対側に位置される接続面に配置され前記定盤本体を支持する定盤支持台を備え、前記減圧手段は、前記定盤支持台に形成された減圧流体流路を介して前記定盤本体を減圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る基板研磨装置によれば、定盤本体の接続面に配置される定盤支持台を備えていて、減圧手段が定盤支持台に形成された減圧流体流路を介して定盤本体を減圧するように構成されているので、簡単な構成により定盤本体を効率的に減圧することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の研磨パッド保持定盤であって、前記定盤本体を冷却する冷却水供給手段を備え、前記定盤支持台は、減圧空気流路が形成され前記減圧手段に接続される減圧部と、冷却水流路が形成され前記冷却水供給手段に接続される定盤冷却部材とを備え、前記減圧部、前記定盤冷却部材は、前記接続面からこの順に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る研磨パッド保持定盤によれば、定盤本体を冷却する冷却水供給手段を備え、定盤支持台は、減圧空気流路が形成され減圧手段に接続される減圧部と、冷却水流路が形成され冷却水供給手段に接続される定盤冷却部材とを備え、減圧部、定盤冷却部材は、接続面からこの順に配置されているので、定盤本体を冷却するとともに効率的に減圧することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の研磨パッド保持定盤であって、前記定盤本体を冷却する冷却水供給手段を備え、前記定盤支持台は、冷却水流路が形成され前記冷却水供給手段に接続される定盤冷却部材とを備え、前記減圧手段は、前記冷却水供給手段に設けられ前記冷却水流路内の冷却水を吸引することで前記定盤本体内を減圧する冷却水ポンプによって構成されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る研磨パッド保持定盤によれば、定盤本体を冷却する冷却水供給手段を備え、定盤支持台は、冷却水流路が形成され冷却水供給手段に接続される定盤冷却部材とを備え、減圧手段は、冷却水供給手段に設けられ冷却水流路内の冷却水を吸引することで定盤本体内を減圧する冷却水ポンプによって構成されているので、簡単な構成によって定盤本体を効率的に減圧及び冷却することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、基板研磨装置であって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨パッド保持定盤と、前記基板を保持するとともに前記基板の被研磨面と直交する軸線回りに回転可能とされた基板保持定盤と、前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持定盤押圧部と、を有する研磨ユニットと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係る基板研磨装置によれば、研磨パッドと定盤本体の間に気泡が残留するのを容易かつ効率的に除去して研磨パッドを安定して保持し、基板を回転させながら研磨パッドに押圧して研磨することができる。
その結果、基板の研磨品質を安定して確保するとともに、基板研磨に係る生産性を効率的に向上することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、基板研磨装置であって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨パッド保持定盤を二つ備え、前記研磨パッド保持定盤は、互いの研磨パッド保持面が対向配置されて前記基板を押圧可能とされるとともに、少なくともいずれか一方が回転して前記研磨パッドと基板が相対移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００２４】
この発明に係る基板研磨装置によれば、研磨パッドと定盤本体の間に気泡が残留するのを容易かつ効率的に除去して研磨パッドを安定して保持し、対向配置された研磨パッド間で基板の両面を効率的に研磨することができる。
その結果、基板の研磨品質を安定して確保するとともに、基板研磨に係る生産性を効率的に向上することができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、研磨パッドを保持した定盤と、前記研磨パッドに基板が押圧、相対移動可能な基板研磨装置における研磨パッド保持方法であって、前記定盤は、三次元多孔質体により形成され、前記研磨パッドを保持可能とされた研磨パッド保持面を有し、前記定盤の三次元多孔質体部分を減圧手段により減圧することにより前記保持面に前記研磨パッドを吸着保持することを特徴とする。
【００２６】
この発明に係る研磨パッド保持方法によれば、定盤は、三次元多孔質体により形成され、研磨パッドを保持可能とされた研磨パッド保持面を有し、定盤の三次元多孔質体部分を減圧手段により減圧することにより保持面に研磨パッドを吸着保持するので、研磨パッドを容易かつ安定して保持するとともに、研磨パッドと定盤本体の間から気泡を確実に除去することができる。また、研磨パッド表面に、気泡に起因する凹凸が発生するのを抑制して、研磨パッドに安定した平面度を確保することが可能となる。
その結果、基板の研磨品質を安定して確保するとともに、基板研磨に係る生産性を効率的に向上することができる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明に係る研磨パッド保持定盤、基板研磨装置及び研磨パッド保持方法によれば、定盤本体に研磨パッドが容易かつ安定して保持されるとともに、研磨パッドと定盤本体の間から気泡を確実に除去することができる。
その結果、基板の研磨品質を安定して確保するとともに、基板研磨に係る生産性を効率的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する部分縦断面図であり、図２に矢視I−Iで示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する図であり、図１に矢視II−IIで示す横断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する部分縦断面図であり、図４に矢視III−IIIで示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する図であり、図３に矢視Ｖ−Ｖで示す横断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する図であり、図３に矢視ＶI−ＶIで示す横断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する部分縦断面図であり、図４に矢視III−IIIで示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する図であり、図７に矢視ＶIII−ＶIIIで示す横断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１実施形態＞
以下、図１、図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る基板研磨装置及び研磨パッド保持方法の概略構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する部分縦断面図であり、図２は基板研磨装置の概略構成を説明する横断面図である。
図１、図２において、符号１００は基板研磨装置を、符号１０は研磨パッド保持定盤を、符号Ｗはウェーハ（基板）を、符号Ｐは研磨パッドを示している。
【００３０】
基板研磨装置１００は、例えば、図１に示すように、研磨パッド保持定盤１０と、研磨ユニット２０とを備えている。
そして、研磨ユニット２０と研磨パッド保持定盤１０を相対移動させながら、ウェーハ（基板）Ｗを研磨パッドＰに押圧、摺接させてウェーハＷを研磨するようになっている。
【００３１】
研磨パッド保持定盤１０は、図１に示すように、例えば、定盤支持台１１と、定盤本体１２と、冷却水供給装置１３と、減圧ポンプ（減圧手段）１４とを備えていて、定盤本体１２の上面に位置される研磨パッド保持面１２Ｐに研磨パッドＰを吸着、保持するように構成されている。
【００３２】
冷却水供給装置１３は、この実施形態では、冷却水ポンプ１３Ｐと、冷却装置１３Ｓとを備えていて、冷却水ポンプ１３Ｐは、吸引した冷却水Ｃを冷却装置１３Ｓに移送するようになっている。
また、減圧ポンプ１４は、真空ポンプ等、空気を吸引することができる種々の減圧手段を適用することが可能である。
【００３３】
定盤支持台１１は、定盤支持台本体１１Ａと、定盤支持台本体１１Ａの上側に配置され、定盤本体１２の下面に接続される定盤冷却部材１１Ｂとを備えている。
【００３４】
定盤支持台本体１１Ａは、例えば、直方体に形成されたステンレス鋼からなり、床面に設置されて上方に配置された定盤冷却部材１１Ｂを介して定盤本体１２を支持するようになっている。
【００３５】
定盤冷却部材１１Ｂは、図１、図２に示すように、例えば、平板状に形成されたステンレス鋼からなり、冷却水流路（冷却媒体流路）１１Ｕと、減圧用空気吸引孔１１Ｈが形成されている。
【００３６】
冷却水流路（冷却媒体流路）１１Ｕは、定盤冷却部材１１Ｂの上面に形成された二次元的に広がる凹部により構成され冷却水を流通させることで、研磨時に発生する熱を吸収して、研磨時に研磨パッドＰ及びウェーハＷの温度が上昇するのを抑制するようになっている。
【００３７】
この実施形態において、冷却水流路１１Ｕは、例えば、平面視矩形の定盤冷却部材１１Ｂの第１辺側（図２における下側）から第１辺と対向する第２辺側に向かって伸びるとともに第２辺に到達する前に第１辺側に折り返す二つの略Ｕ字型の溝と、この二つの溝の隣接する側を接続略Ｕ字型の接続部とを備え、二つの略Ｕ字型の溝は互いに離れた側が第１辺に開口して冷却水流入口１１１Ｕと冷却水流出口１１２Ｕを構成するようになっている。
【００３８】
冷却水流入口１１１Ｕは、冷却水供給路１３Ａを介して冷却水供給装置１３に接続され、冷却水供給路１３Ａを介して冷却水流入口１１１Ｕに冷却水が供給され、冷却水流路１１Ｕを流通するようになっている。
【００３９】
冷却水流出口１１２Ｕは、冷却水還流路１３Ｂを介して冷却水供給装置１３に接続され、冷却水流路１１Ｕを流通した冷却水が冷却水ポンプ１３Ｐによって冷却水流出口１１２Ｕから吸引され、冷却水還流路１３Ｂを介して冷却装置１３Ｓに還流するようになっている。
【００４０】
減圧用空気吸引孔１１Ｈは、例えば、定盤冷却部材１１Ｂ上面の冷却水流路１１Ｕを避ける位置に開口する吸引側開口部１１１Ｈから下面側に開口する減圧ポンプ接続口１１２Ｈに向かって形成されている。
【００４１】
そして、減圧ポンプ接続口１１２Ｈには、減圧空気吸引ライン１４Ｌを介して減圧ポンプ１４が接続され、減圧ポンプ１４を作動することにより、吸引側開口部１１１Ｈ側を真空状態にして定盤本体１２の内部を減圧するようになっている。
【００４２】
定盤本体１２は、例えば、多孔質セラミックスからなる３次元多孔質体により形成されている。
３次元多孔質体は、例えば、スポンジ状の３次元網目構造を有していて、この３次元網目構造に形成された空隙を通じて、定盤本体１２の内部を空気が任意の方向に流通可能とされている。なお、３次元網目構造が、規則性を有するか不規則とするかは任意に設定することができる。
【００４３】
また、この実施形態では、３次元多孔質体として、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系セラミックスからなる多孔質セラミックスが用いられている。
この多孔質セラミックスは、例えば、熱膨張率（線膨張率）：１〜５×１０−６／Ｋ、気孔率約４０％、平均気孔径：約２０μｍであることが好適である。
【００４４】
このような構成により、研磨パッド保持面１２Ｐに研磨パッドＰを吸着させた状態で、定盤冷却部材１１Ｂの上面に開口する吸引側開口部１１１Ｈを介して定盤本体１２を減圧した際に、定盤本体１２の下面を除く４つの側面から空気が吸引されたとしても、４つの側面を密閉しない状態で研磨パッドＰが保持可能な状態で定盤本体１２内部の減圧状態を維持することが可能とされ、研磨パッドＰを研磨パッド保持面１２Ｐに安定して保持することができるようになっている。
【００４５】
なお、冷却水供給装置１３に代えて、冷却水Ｃを還流させる形式、供給した冷却水Ｃが外部に排出される形式（例えば、水道水）等、周知の種々の冷却水供給手段を用いることが可能である。
【００４６】
研磨ユニット２０は、例えば、基板保持定盤２１と、基板保持定盤押圧部２２と、基板保持定盤駆動モータ（不図示）とを備えている。
【００４７】
基板保持定盤２１は、例えば、ウェーハ（基板）Ｗを吸着、保持して、ウェーハＷを研磨パッドＰに摺接することによりウェーハＷを研磨可能とされている。
また、基板保持定盤２１は、基板保持定盤駆動モータ（不図示）に接続されていて、基板保持定盤駆動モータによって、例えば、回転軸線Ｏ１周りに矢印Ｒ１方向に回転するようになっていて、研磨パッドＰに対してウェーハＷを回転するようになっている。
【００４８】
また、基板保持定盤２１は、この実施形態において、例えば、ＸＹ方向駆動手段（不図示）に接続されていて、基板保持定盤２１と研磨パッド保持定盤１０は、ＸＹ方向駆動手段(不図示)によって水平面に沿って矢印ＴＸ及び矢印ＴＹ方向に相対移動可能とされている。
【００４９】
基板保持定盤押圧部２２は、例えば、基板保持定盤２１を、矢印ＴＺで示す上下方向に移動させて、基板保持定盤２１を研磨パッドＰに対して接離するとともに、所定圧力で押圧するようになっている。
【００５０】
その結果、ウェーハＷを矢印Ｒ１方向に回転させながら研磨パッドＰと矢印ＴＸ及び矢印ＴＹ方向に相対移動させるとともに、研磨パッドＰに対して押圧して研磨するようになっている。
【００５１】
第１実施形態に係る基板研磨装置１００によれば、定盤本体１２が多孔質セラミックスにより形成されていて、定盤本体１２を減圧ポンプ１４により減圧することにより定盤本体１２の研磨パッド保持面１２Ｐに研磨パッドＰを吸着保持するので、研磨パッドＰを容易かつ安定して保持させることが可能とされるとともに、研磨パッドＰと定盤本体１２の間から気泡を確実に除去することができる。
その結果、ウェーハＷの研磨品質を安定して確保するとともに、ウェーハＷを研磨する際の生産性を向上することができる。
【００５２】
また、第１実施形態に係る基板研磨装置１００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤本体１２が多孔質セラミックスにより形成されていて、研磨パッドＰを全面にわたって均一に吸引して研磨パッドＰを吸着保持するので、研磨パッドＰを容易かつ安定して保持させることができる。
【００５３】
また、第１実施形態に係る基板研磨装置１００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤本体１２が多孔質セラミックスにより形成されているので、研磨する際の圧力等によって定盤本体１２が変形することが抑制される。
また、定盤本体１２が経年変化により変質、摩耗、劣化することが抑制され、長期間にわたって安定した研磨品質を確保することができる。
【００５４】
また、第１実施形態に係る基板研磨装置１００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤冷却部材１１Ｂの上面に開口する減圧用空気吸引孔１１Ｈを介して定盤本体１２を吸引するので、簡単な構成により定盤本体１２を減圧することができる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
次に、図３〜図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する部分縦断面図であり、図４は基板研磨装置の概略構成を説明する平面図である。
図３、図４において、符号２００は基板研磨装置を、符号３０は研磨パッド保持定盤を、符号Ｗはウェーハ（基板）を、符号Ｐは研磨パッドを示している。
【００５６】
基板研磨装置２００は、例えば、図３に示すように、研磨パッド保持定盤３０と、研磨ユニット４０とを備えている。
そして、研磨ユニット４０によってウェーハ（基板）Ｗと研磨パッド保持定盤３０を相対移動させながら、ウェーハＷを研磨パッドＰに押圧、摺接させてウェーハＷを研磨可能とされている。
【００５７】
研磨パッド保持定盤３０は、図３に示すように、例えば、定盤支持台３１と、定盤本体３２と、冷却水供給装置３３と、減圧ポンプ（減圧手段）３４と、駆動モータ３５とを備えていて、定盤本体３２は研磨パッド保持面３２Ｐに研磨パッドＰを保持して、駆動モータ３５によって回転軸線Ｏ２周りに矢印Ｒ２方向に回転可能とされている。
【００５８】
また、定盤支持台３１と冷却水供給装置３３及び定盤支持台３１と減圧ポンプ（減圧手段）３４は、例えば、ロータリージョイント（不図示）等により接続されていて、定盤支持台３１を回転させながら冷却水Ｃを流通させるとともに減圧空気を吸引することが可能とされている。
【００５９】
冷却水供給装置３３は、例えば、冷却水ポンプ３３Ｐと、冷却装置３３Ｓとを備えていて、冷却水ポンプ３３Ｐは、吸引した冷却水Ｃを冷却装置３３Ｓに移送するようになっている。
また、減圧ポンプ（減圧手段）３４は、例えば、空気等の基体を吸引可能な種々の真空ポンプ等によって構成されている。
【００６０】
定盤支持台３１は、外形が円形に形成されていて、定盤冷却部材３１１と、定盤減圧部材３１２とを備えている。
そして、定盤冷却部材３１１、定盤減圧部材３１２は、下方からこの順に配置されていて、定盤減圧部材３１２は定盤本体３２の下面に接続されていて、定盤本体３２を支持するようになっている。
【００６１】
以下、図５を参照して、定盤冷却部材３１１について説明する。図５は、第２実施形態に係る定盤冷却部材３１１の概略構成を説明する図であり、図３において矢視Ｖ−Ｖで示す横断面図である。
定盤冷却部材３１１は、図５に示すように、例えば、円板状に形成されたステンレス鋼により構成されていて、上側の面に凹部からなる冷却水流路（冷却媒体流路）３１１Ｕが二次元的に形成され、この冷却水流路３１１Ｕに冷却水を流通させて吸熱することにより、研磨時に研磨パッドＰ及びウェーハＷの温度が上昇するのを抑制するようになっている。
【００６２】
冷却水流路３１１Ｕは、この実施形態において、例えば、回転軸線Ｏ２を中心に６０°間隔で形成された６つのブロックにより構成されている。
また、冷却水流路３１１Ｕを構成するそれぞれのブロックは、図５に示すように、定盤冷却部材３１１の周方向に延在する複数の周方向凹部と、これら周方向凹部を外周側から内周側に向かって周方向の一端側と他端側で交互に径方向に接続する複数の径方向凹部とを備えている。
【００６３】
また、冷却水流入口３１１Ａは、冷却水供給路３３Ａを介して冷却水供給装置３３に接続され、冷却水供給路３３Ａを介して冷却水流路３１１Ｕに供給された冷却水Ｃが定盤冷却部材３１１の上面を二次元的に流通するようになっている。
【００６４】
また、冷却水流出口３１１Ｂは、冷却水還流路３３Ｂを介して冷却水供給装置３３に接続されていて、冷却水ポンプ３３Ｐによって冷却水流出口３１１Ｂから冷却水還流路３３Ｂを介して冷却水Ｃを吸引して冷却装置３３Ｓに還流するようになっている。
その結果、定盤冷却部材３１１の外周側に位置される冷却水流入口３１１Ａから流入した冷却水が、内周側に位置される冷却水流出口３１１Ｂに向かって周方向及び径方向にスムースに流れるようになっている。
【００６５】
次に、図６を参照して、定盤減圧部材３１２について説明する。図６は、第２実施形態に係る定盤減圧部材３１２の概略構成を説明する図であり、図３において矢視ＶI−ＶIで示す横断面図である。
【００６６】
定盤減圧部材３１２は、図６に示すように、例えば、円板状に形成されたステンレス鋼により構成されていて、上側の面に凹部からなる減圧空気流路（減圧流体流路）３１２Ｕが二次元的に形成されている。
【００６７】
減圧空気流路（減圧流体流路）３１２Ｕは、この実施形態において、例えば、回転軸線Ｏ２を中心に周方向に延在する凹部が径方向に間隔をあけて複数段に形成された周方向凹部と、外周側の周方向凹部と内周側の周方向凹部の間を回転軸線Ｏ２周りに９０°間隔で接続するとともに外周側から内周側に一段移行するごとに周方向に４５°ずれて配置された複数の径方向凹部とを備えている。
【００６８】
そして、減圧空気吸引口３１２Ｂは減圧ライン３４Ｌを介して減圧ポンプ（減圧手段）３４に接続され、減圧空気吸引口３１２Ｂを介して定盤本体３２の下面から減圧空気を吸引することによって定盤本体３２を減圧し、定盤本体３２の研磨パッド保持面３２Ｐを負圧にすることにより研磨パッド保持面３２Ｐに研磨パッドＰを吸着、保持するようになっている。
【００６９】
定盤本体３２は、例えば、外形が円形とされた多孔質セラミックスからなる３次元多孔質体と、この３次元多孔質の外周を囲むように形成された枠体３２Ａとを備えている。３次元多孔質体は、例えば、スポンジ状の３次元網目構造を有していて、この３次元網目構造に形成された空隙を通じて、定盤本体３２の内部を空気が任意の方向に流通可能とされている。なお、３次元網目構造が、規則性を有するか不規則とするかは任意に設定することができる。
【００７０】
また、この実施形態では、３次元多孔質体として、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系セラミックスからなる多孔質セラミックスが用いられている。
この多孔質セラミックスは、例えば、熱膨張率（線膨張率）：１〜５×１０−６／Ｋ、気孔率約４０％、平均気孔径：約２０μｍであることが好適である。
【００７１】
このような構成により、研磨パッド保持面３２Ｐに研磨パッドＰを吸着させた状態で、定盤本体３２の外周から定盤本体３２に空気が入り込むことがないので、研磨パッドＰが保持された状態で定盤本体３２内部の減圧状態を効率的に維持して、研磨パッドＰを研磨パッド保持面３２Ｐに効率的かつ安定して保持できるようになっている。
【００７２】
なお、冷却水供給装置３３に代えて、冷却水Ｃを還流させる形式、供給した冷却水Ｃが外部に排出される形式（例えば、水道水）等、周知の種々の冷却水供給手段を用いることが可能である。
【００７３】
研磨ユニット４０は、例えば、二つの研磨ユニット本体４１と、ユニット本体連結部材４４と、ユニット本体回動部材４５と、回動軸４６とを備えている。
また、研磨ユニット本体４１は、基板保持定盤４２と、基板保持定盤押圧部４３と、基板保持定盤駆動モータ（不図示）とを備えている。
【００７４】
基板保持定盤４２は、例えば、ウェーハ（基板）Ｗを吸着、保持して、ウェーハＷを研磨パッドＰに摺接することによりウェーハＷを研磨可能とされている。
また、基板保持定盤４２は、基板保持定盤駆動モータ（不図示）に接続されていて、基板保持定盤駆動モータによって、例えば、回転軸線Ｏ１周りに矢印Ｒ２と同方向の矢印Ｒ１方向に回転されるようになっている。
【００７５】
その結果、ウェーハＷが矢印Ｒ１に回転されながら矢印Ｒ２方向に回転する研磨パッドＰと摺接されるので、基板保持定盤４２の回転軸線Ｏ１よりも定盤本体３２の回転軸線Ｏ２側ではウェーハＷの回転と研磨パッドＰの回転が反対向きとなって、ウェーハＷと研磨パッドＰの相対速度は増加し、基板保持定盤４２の回転軸線Ｏ１よりも定盤本体３２の外周側ではウェーハＷの回転と研磨パッドＰの回転が相殺されて、ウェーハＷと研磨パッドＰの相対速度が減少する。
【００７６】
基板保持定盤押圧部４３は、例えば、基板保持定盤４２を、矢印ＴＺで示す上下方向に移動させて、基板保持定盤４２を研磨パッドＰに対して接離するとともに、所定圧力で押圧するようになっている。
【００７７】
ユニット本体連結部材４４は、上部に二つの研磨ユニット本体４１が設置されていて、ＴＸ方向駆動部（不図示）によって、二つの研磨ユニット本体４１を矢印ＴＸ方向に往復動するようになっている。
【００７８】
その結果、ウェーハＷは、矢印Ｒ１方向に回転しながら研磨パッドＰと矢印ＴＸ方向に相対移動されるとともに、研磨パッドＰに対して押圧されることにより研磨されるようになっている。
【００７９】
また、ユニット本体連結部材４４は、ユニット本体回動部材４５を介して回動軸４６と連結されていて、上下方向駆動部（不図示）によって矢印ＴＺ方向に上下動されるとともに、回動軸４６によって回動軸線Ｏ３周りに回動可能とされている。
【００８０】
その結果、例えば、ウェーハＷを交換する際に、図４において二点鎖線で示すように、ユニット本体連結部材４４及び二つの研磨ユニット本体４１を研磨パッド保持定盤３０の外方に移動させることができるようになっている。
【００８１】
第２実施形態に係る基板研磨装置２００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤本体３２が多孔質セラミックスにより形成され多孔質セラミックスの外周を囲むように枠体３２Ａが設けられていて、定盤本体３２を減圧ポンプ３４によって減圧して定盤本体３２の研磨パッド保持面３２Ｐに研磨パッドＰを吸着保持するので、研磨パッドＰを容易かつ安定して保持させることができる。また、研磨パッドＰと定盤本体３２の間から気泡を確実に除去することができる。
その結果、ウェーハＷの研磨品質を安定して確保するとともに、ウェーハＷを研磨する際の生産性を向上することができる。
【００８２】
また、第２実施形態に係る基板研磨装置２００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤本体３２が多孔質セラミックスにより形成されていて、研磨パッドＰを全面にわたって均一に吸引して研磨パッドＰを吸着保持するので、研磨パッドＰを容易かつ安定して保持させることができる。
【００８３】
また、第２実施形態に係る基板研磨装置２００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤本体３２が多孔質セラミックスにより形成されているので、研磨する際の圧力等に起因する定盤本体３２の変形が抑制されてウェーハＷを安定して研磨することができる。
また、定盤本体３２が経年変化により変質、摩耗、劣化することが抑制され、長期間にわたって安定した研磨品質を確保することができる。
【００８４】
また、第２実施形態に係る基板研磨装置２００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤減圧部材３１２に形成された減圧空気流路（減圧流体流路）３１２Ｕを介して定盤本体３２を吸引するので、簡単な構成により定盤本体３２の広い範囲にわたって均一に減圧することができる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
次に、図７、図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する部分縦断面図であり、図８は定盤支持台の概略構成を説明する図である。
図７、図８において、符号３００は基板研磨装置を、符号５０は研磨パッド保持定盤を示している。その他は、第２実施形態と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
基板研磨装置３００は、例えば、図７に示すように、研磨パッド保持定盤５０と、研磨ユニット４０とを備えている。
そして、研磨ユニット４０によってウェーハ（基板）Ｗと研磨パッド保持定盤５０を相対移動させながら、ウェーハＷを研磨パッドＰに押圧、摺接させてウェーハＷを研磨可能とされている。
【００８７】
研磨パッド保持定盤５０は、図７に示すように、例えば、定盤支持台（定盤冷却部材、定盤減圧部材）５１と、定盤本体３２と、冷却水供給装置（減圧手段）５３と、駆動モータ３５とを備えている。
そして、定盤本体３２は、研磨パッド保持面３２Ｐに研磨パッドＰを保持するとともに、駆動モータ３５によって回転軸線Ｏ２周りに矢印Ｒ２方向に回転可能とされている。
【００８８】
また、定盤支持台５１と冷却水供給装置（減圧手段）５３は、例えば、ロータリージョイント（不図示）等により接続されていて、定盤支持台５１を回転させながら冷却水Ｃの吸引及び流通をさせることが可能とされている。
【００８９】
冷却水供給装置５３は、この実施形態において、冷却水ポンプ（減圧手段）５３Ｐと、冷却装置５３Ｓとを備えていて、冷却水ポンプ５３Ｐは、定盤支持台（定盤冷却部材、定盤減圧部材）５１から冷却水Ｃを吸引して冷却装置５３Ｓに送り込むようになっている。
【００９０】
また、冷却装置５３Ｓは、冷却水ポンプ（減圧手段）５３Ｐから送り込まれた冷却水Ｃを減圧して、冷却水ポンプ５３Ｐの吸引力によって定盤支持台５１に供給するようになっている。冷却水ポンプ５３Ｐとしては、水を負圧にして移送する種々のポンプを適用することが可能である。
【００９１】
以下、図８を参照して、定盤支持部材５１について説明する。図８は、第３実施形態に係る定盤支持部材５１の概略構成を説明する図であり、図７において矢視Ｖ−Ｖで示す横断面図である。
【００９２】
定盤支持台（定盤冷却部材、定盤減圧部材）５１は、図８に示すように、例えば、円板状に形成されたステンレス鋼により構成されていて、上側の面に凹部からなる冷却水流路（冷却媒体流路、流体減圧流路）５１Ｕが二次元的に形成され、冷却水流路５１Ｕが定盤本体３２の下面に接続されて定盤本体３２を支持するようになっている。
【００９３】
冷却水流路（冷却媒体流路、流体減圧流路）５１Ｕは、この実施形態において、例えば、回転軸線Ｏ２を中心として６０°間隔で形成された６つのブロックによって構成されている。
また、冷却水流路５１Ｕを構成するそれぞれのブロックは、図８に示すように、定盤支持部材５１の周方向に延在する複数の周方向凹部と、これら周方向凹部を外周側から内周側に向かって周方向の一端側と他端側で交互に径方向に接続する複数の径方向凹部とを備えている。
【００９４】
また、冷却水流入口５１Ａは、冷却水供給路５３Ａを介して冷却水供給装置５３に接続され、冷却水供給路５３Ａを介して冷却水流路５１Ｕに供給された冷却水Ｃが定盤支持部材５１の上面を二次元的に流通するようになっている。
【００９５】
また、冷却水流出口５１Ｂは、冷却水還流路５３Ｂを介して冷却水供給装置５３に接続されていて、冷却水ポンプ５３Ｐによって冷却水流出口５１Ｂから冷却水還流路５３Ｂを介して冷却水Ｃを吸引して冷却装置５３Ｓに還流するようになっている。また、例えば、冷却水流出口５１Ｂは冷却水供給路５３Ａよりも小さく形成されていて、冷却水が効率的に負圧になるように構成されている。
【００９６】
そして、冷却水流路５１Ｕには外気に対して負圧に減圧された冷却水が流通されるので、定盤本体３２内にある冷却水が減圧されて負圧となり研磨パッド保持面３２Ｐに吸着力が形成されるとともに、定盤本体３２が冷却されて研磨時に研磨パッドＰ及びウェーハＷの温度上昇が抑制されるようになっている。
【００９７】
その結果、定盤支持部材５１の外周側に位置される冷却水流入口５１Ａから流入した冷却水が、内周側に位置される冷却水流出口５１Ｂに向かって周方向及び径方向にスムースに流れるとともに冷却水に負圧が生じるようになっている。
【００９８】
なお、定盤本体３２及び研磨ユニット４０については、第２実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００９９】
第３実施形態に係る基板研磨装置３００によれば、第２実施形態と同様の効果を得る頃が可能である。
また、第３実施形態に係る基板研磨装置３００及び研磨パッド保持方法によれば、定盤本体３２が多孔質セラミックスにより形成されているので、冷却水Ｃが接触しても錆等により劣化することないので、研磨による圧力等に起因して定盤本体３２が変形することなくウェーハＷを安定して研磨することができる。
【０１００】
また、第３実施形態に係る基板研磨装置３００及び研磨パッド保持方法によれば、冷却水流路５１Ｕに負圧の冷却水を流通させることにより、定盤本体３２を減圧するとともに、定５１Ｕに流通する冷却水Ｃを吸い出すことにより定盤本体３２を減圧するので、簡単な構成によって効率的に定盤本体３２を減圧及び冷却することができる。
また、構造が簡単であるので、初期投資費用を抑制しつつメンテナンス費用を削減することができる。
【０１０１】
＜第４実施形態＞
次に、図９を参照して、本発明の第４実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する。図９は、本発明の第４実施形態に係る基板研磨装置の概略構成を説明する概念図である。図９において、符号４００は基板研磨装置を示している。
【０１０２】
基板研磨装置４００は、図９に示すように、例えば、研磨パッド保持定盤３０が上下方向に対向配置されている。そして、対向配置される研磨パッド保持定盤３０の研磨パッド保持面３２Ｐに吸着、保持された研磨パッドＰの間にウェーハ（基板）Ｗを配置してウェーハＷを研磨するように構成されている。
第４実施形態において、研磨パッド保持定盤３０に代えて、研磨パッド保持定盤５０を用いてもよいし、研磨パッド保持定盤３０と研磨パッド保持定盤５０を組み合わせて用いてもよい。
【０１０３】
なお、図９において、第２実施形態に係る冷却水供給装置３３、減圧ポンプ３４及び第３実施形態に係る冷却水供給装置５３については図示を省略している。また、研磨パッド保持定盤３０、研磨パッド保持定盤５０については、第２実施形態、第３実施形態と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
【０１０５】
例えば、上記実施形態においては、定盤本体１２、３２が、熱膨張率（線膨張率）：１〜５×１０−６／Ｋ、気孔率約４０％、平均気孔径：約２０μｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系セラミックスからなる多孔質セラミックスにより形成されている場合について説明したが、上記以外の性質を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系セラミックスの他、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミをはじめとする他の種類の多孔質セラミックスを任意に設定することができる。
【０１０６】
また、３次元多孔質体は、多孔質セラミックスに限定されることなく、ステンレス鋼をはじめとする種々の金属材料やその他の材質からなる３次元多孔質体を用いることも可能である。
【０１０７】
また、第２実施形態、第３実施形態においては、定盤本体３２が枠体３２Ａを備える場合について説明したが、枠体３２Ａを備えるかどうかは任意に設定することができる。
【０１０８】
また、上記実施形態においては、研磨パッド保持定盤１０が基台１０Ａに固定され、定盤支持台３１、５１が回転駆動される場合について説明したが、定盤本体を回転駆動するかどうかは必要に応じて任意に設定することができる。
【０１０９】
また、上記実施形態においては、研磨パッド保持定盤１０、研磨パッド保持定盤３０、５０が下側に配置され、研磨パッドＰの上方に配置された基板研磨ユニット２０、４０がウェーハＷを保持して、ウェーハＷを押圧しながら研磨パッドＰと相対移動してウェーハＷを研磨する場合について説明したが、研磨パッド保持定盤１０、研磨パッド保持定盤３０、５０と基板研磨ユニット２０、４０のいずれを上方に配置するか、あるいは横方向（回転軸線を水平方向）に沿って配置するかについては任意に設定可能である。
【０１１０】
また、上記第１実施形態においては、定盤冷却部材１１Ｂの研磨パッド保持面１２Ｐに開口する減圧用空気吸引孔１１Ｈを介して定盤本体１２を下面から減圧する場合について説明したが、例えば、定盤本体１２の側面から定盤本体１２を減圧する構成としてもよく、定盤本体１２を減圧する場合の減圧空気流路の経路等については周知の技術範囲で任意に設定することが可能である。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、基板がウェーハＷである場合について説明したが、ウェーハＷに限定されず、ガラス基板やサファイヤ等のセラミックスからなる基板等と、研磨対象の基板は任意に設定することができる。
【０１１２】
また、上記実施形態においては、研磨パッド保持定盤１０、３０が定盤冷却部材１１Ｂ、３１２を備える場合について説明したが、研磨パッド保持定盤１０、３０が定盤冷却部材１１Ｂ、３１を備えるかどうかは任意に設定することができる。
【０１１３】
また、定盤冷却部材１１Ｂにおける冷却水流路１１Ｕ、定盤冷却部材３１１における冷却水流路３１１Ｕ、定盤減圧部材３１２における減圧空気流路３１２Ｕ、定盤支持台５１における冷却水流路５１Ｕの形式及び形状、配置等の構成については任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
この発明に係る研磨パッド保持定盤、基板研磨装置及び研磨パッド保持方法によれば、研磨パッドを容易かつ安定して保持させることが可能とされるとともに、研磨パッドと定盤本体の間から気泡を確実に除去することができるので産業上利用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
Ｏ１  回転軸線
Ｏ２  回転軸線
Ｗ  ウェーハ（基板）
Ｐ  研磨パッド
１０、３０、５０  研磨パッド保持定盤
１１、３１１  定盤冷却部材
１１Ｕ、３１１Ｕ  冷却水流路（冷却媒体流路）
１１Ｈ  減圧用空気吸引孔
１２、３２  定盤本体
１２Ｐ、３２Ｐ  研磨パッド保持面
１３、３３、５３  冷却水供給装置
１３Ｐ、３３Ｐ  冷却水ポンプ
１３Ｓ、３３Ｓ、５３Ｓ  冷却装置
１４、３４  減圧ポンプ（減圧手段）
１４Ｌ、３４Ｌ  減圧空気吸引ライン（減圧ライン）
２０、４０  研磨ユニット
２１、４２  基板保持定盤
５１  定盤支持台（定盤冷却部材、定盤減圧部材）
５１Ｕ  冷却水流路（冷却媒体流路、流体減圧流路）
５３Ｂ  冷却水還流路（減圧ライン）
５３Ｐ  冷却水ポンプ（減圧手段）
１００、２００、３００  基板研磨装置
【図１】
2018051702.tif 000003
【図２】
2018051702.tif 000004
【図３】
2018051702.tif 000005
【図４】
2018051702.tif 000006
【図５】
2018051702.tif 000007
【図６】
2018051702.tif 000008
【図７】
2018051702.tif 000009
【図８】
2018051702.tif 000010
【図９】
2018051702.tif 000011