(57)【要約】【課題】ウェハ全面を強固に吸着保持することができるウェハ吸着装置及びＣＭＰ装置を提供する。【解決手段】エアバッグ６２ｄが膨張して吸着部材６４の中央付近を下向きに押圧することにより、吸着部材６４が下に凸のクラウン状に弾性変形する。インテーブル７１が、弾性変形した吸着部材６４にウェハＷを接近させることにより、ウェハＷは中央付近から外周に向かって順次吸着部材６４に密着させる。【選択図】図１２
2018133512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着部材にウェハを密着させて前記ウェハを吸着するウェハ吸着装置と、前記吸着部材に保持された前記ウェハを研磨する研磨ヘッドと、を備えたＣＭＰ装置であって、
前記吸着部材を凸状に弾性変形させるクラウン形成手段と、
前記吸着部材に向けて前記ウェハを接近させて、前記ウェハの一部を他の部分に先行させて前記吸着部材に密着させるウェハ搬送手段と、
を備えていることを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項２】
前記クラウン形成手段は、前記研磨ヘッドに設けられて空気圧で膨張して前記弾性部材を押圧するエアバッグであることを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置。
【請求項３】
前記エアバッグは、前記吸着部材の略中央を下方に向けて押圧し、
前記ウェハ搬送手段は、前記ウェハを略中央から外周の順に前記吸着部材に密着させることを特徴とする請求項２記載のＣＭＰ装置。
【請求項４】
吸着部材にウェハを密着させて前記ウェハを吸着し、前記吸着部材に保持された前記ウェハを研磨するＣＭＰ方法であって、
前記吸着部材を凸状に弾性変形させるクラウン形成工程と、
前記吸着部材に向けて前記ウェハを接近させて、前記ウェハの一部を他の部分に先行させて前記吸着部材に密着させるウェハ搬送工程と、
を含むことを特徴とするＣＭＰ方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェハをＣＭＰ研磨するＣＭＰ装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）を平坦化するウェハ研磨装置が知られている。
【０００３】
特許文献１記載の研磨装置は、化学的機械的研磨、いわゆるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術を適用した研磨装置である。この研磨装置では、カセットからウェハを取り出されたウェハを搬送するロード・アンロード部とウェハを研磨する研磨ヘッドとの間をウェイティングユニットが中継している。
【０００４】
ウェイティングユニットは、上下２段構造のウェハ載置台であり、上段が研磨前のウェハを研磨ヘッドに受け渡すロード専用ウェハ載置台（インテーブル）であり、下段が研磨後のウェハを研磨ヘッドから受け取るアンロード専用ウェ配置台（アウトテーブル）である。インテーブルが、ウェハを研磨ヘッドに受け渡す所定位置（ロード位置）まで移動すると、研磨ヘッドが下降してウェハを吸着保持し、ウェハをプラテン上に運び、ウェハの研磨が行われる。
【０００５】
また、特許文献２には、ウェハの研磨圧力を部分的に変更可能なＣＭＰ装置が開示されている。このＣＭＰ装置の研磨ヘッドには、キャリアとバッキングフィルムとの間に形成されたエア室にエアが導入されると共に、キャリアの下面に配置された複数のエアバッグにエアがそれぞれ独立して導入される。エアバッグに供給されるエアの圧力に応じたエアバッグの膨張量により、バッキングフィルムがウェハを押圧する押圧力が局所的に調整され、ウェハを押圧するバッキングフィルム上にエアバッグの配置に応じた圧力分布を形成することができる。
【０００６】
このような研磨ヘッドでは、バッキングフィルムに穿設された吸着孔から導入されたＤＩＷ（脱イオン水）でバッキングフィルムとウェハとの間を満たし、脱イオン水ごとウェハを吸引することにより、ウェハをバッキングフィルムに吸着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５１０１７７号公報
【特許文献２】特許第３６８３１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような吸着孔が形成されていないバッキングフィルムにウェハを吸着させようとすると、ウェハの被吸着面が部分的にバッキングフィルムに貼り付かないおそれがあった。すなわち、ウェハをバッキングフィルムに接近させると、ウェハの外周からバッキングフィルムに接触し始めて、ウェハの中央部がバッキングフィルムに密着せず、ウェハの吸着力が低下するという問題があった。
【０００９】
そこで、ＣＭＰ研磨においてウェハ全面を強固に吸着保持するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、吸着部材にウェハを密着させて前記ウェハを吸着するウェハ吸着装置と、前記吸着部材に保持された前記ウェハを研磨する研磨ヘッドと、を備えたＣＭＰ装置であって、前記吸着部材を凸状に弾性変形させるクラウン形成手段と、前記吸着部材に向けて前記ウェハを接近させて、前記ウェハの一部を他の部分に先行させて前記吸着部材に密着させるウェハ搬送手段と、を備えているＣＭＰ装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、ウェハ搬送手段が、凸状に弾性変形した吸着部材にウェハを接近させて、ウェハの吸着部材に最も近い部分を他の部分に先行させて吸着部材に密着させることにより、ウェハ全面が吸着部材に密着されるため、ウェハを強固に吸着することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記クラウン形成手段は、前記研磨ヘッドに設けられて空気圧で膨張して前記弾性部材を押圧するエアバッグであるＣＭＰ装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、エアバッグは膨縮自在なため、必要に応じて弾性部材の弾性変形量を調整することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、前記エアバッグは、前記吸着部材の略中央を下方に向けて押圧し、前記ウェハ搬送手段は、前記ウェハを略中央から外周の順に前記吸着部材に密着させるＣＭＰ装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、ウェハが略中央から外周の順に吸着部材に密着することにより、ウェハ全面が吸着部材に均一に密着されるため、ウェハを安定して吸着することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、吸着部材にウェハを密着させて前記ウェハを吸着し、前記吸着部材に保持された前記ウェハを研磨するＣＭＰ方法であって、前記吸着部材を凸状に弾性変形させるクラウン形成工程と、前記吸着部材に向けて前記ウェハを接近させて、前記ウェハの一部を他の部分に先行させて前記吸着部材に密着させるウェハ搬送工程と、を含むＣＭＰ方法を提供する。
【００１７】
この構成によれば、凸状に弾性変形した吸着部材にウェハを接近させて、ウェハの吸着部材に最も近い部分を他の部分に先行させて吸着部材に密着させることにより、ウェハ全面が吸着部材に密着されるため、ウェハを強固に吸着することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、ウェハの吸着部材に最も近い部分を他の部分に先行させて吸着部材に密着させることにより、ウェハ全面が吸着部材に密着されるため、ウェハを強固に吸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係るウェハ吸着装置を適用したウェハ研磨装置を模式的に示す斜視図。
【図２】研磨ヘッドの要部を模式的に示す縦断面図。
【図３】研磨部を示す平面図。
【図４】研磨部を示す側面図。
【図５】２流体ノズルの構成を示す模式図。
【図６】２流体ノズルの噴霧領域内の流量分布と噴霧領域の形状を示す図。
【図７】従来のバッキングフィルムの構造を示す縦断面及び本発明で用いる吸着部材の構造を示す縦断面図。
【図８】密着液を介在させた状態で吸着部材とウェハとを密着させた様子を示す模式図。
【図９】多量な密着液を介在させた状態で吸着部材とウェハとを密着させた様子を示す模式図。
【図１０】密着液を介在させずに吸着部材とウェハとを密着させた様子を示す模式図。
【図１１】ウェハ研磨装置の研磨レートを示すグラフ。
【図１２】研磨ヘッドとウェハ載置台との間でウェハを受け渡す様子を示す模式図。
【図１３】吸着部材の吸着面を洗浄する様子を示す側面図。
【図１４】吸着部材の吸着面を乾燥する様子を示す側面図。
【図１５】研磨部及び洗浄ユニットの配置関係を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ＣＭＰ研磨においてウェハの被吸着面全面を強固に吸着保持するという目的を達成するために、吸着部材にウェハを密着させてウェハを吸着するウェハ吸着装置と、吸着部材に保持されたウェハを研磨する研磨ヘッドと、を備えたＣＭＰ装置であって、吸着部材を凸状に弾性変形させるクラウン形成手段と、吸着部材に向けてウェハを接近させて、ウェハの一部を他の部分に先行させて吸着部材に密着させるウェハ搬送手段と、を備えていることにより実現した。
【００２１】
また、本発明は、ＣＭＰ研磨においてウェハの被吸着面全面を強固に吸着保持するという目的を達成するために、吸着部材にウェハを密着させてウェハを吸着し、吸着部材に保持されたウェハを研磨するＣＭＰ方法であって、吸着部材を凸状に弾性変形させるクラウン形成工程と、吸着部材に向けてウェハを接近させて、ウェハの一部を他の部分に先行させて吸着部材に密着させるウェハ搬送工程と、を含むことにより実現した。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の一実施例に係るウェハ研磨装置１について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
【００２３】
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
【００２４】
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
【００２５】
また、以下の説明において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明の搬送保持装置の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例に係るウェハ研磨装置１を模式的に示す平面図である。ウェハ研磨装置１は、ＣＭＰ装置であり、ウェハＷを平坦に研磨する。ウェハ研磨装置１は、インデックス部２と、ロード・アンロード部３と、研磨部４と、洗浄部５と、を備えている。
【００２７】
インデックス部２には、ウェハＷを収容する複数のカセット２１が装填されており、ロード・アンロード部３へとウェハＷを移送するロボット２２が設けられている。また、ロボット２２は、研磨後のウェハＷを洗浄する洗浄部５から洗浄を終えたウェハＷを受け取り、カセット２１に戻すことも行う。
【００２８】
ロード・アンロード部３は、上下２つの搬送ロボット３１、３２を備えている。上段に配置された搬送ロボット３１は、研磨前のウェハＷを搬送するロード用である。搬送ロボット３１は、インデックス部２からウェハＷを受け取り、芯出しの後に研磨部４へとウェハＷを搬送する。下段に配置された搬送ロボット３２は、研磨後のウェハＷを搬送するアンロード用である。搬送ロボット３２は、研磨後のウェハＷを研磨部４から受け取り、洗浄部５へと搬送する。
【００２９】
研磨部４は、３つのプラテン４１と、２つの研磨ヘッド６と、２つのウェイティングユニット７と、を備えている。
【００３０】
プラテン４１は、円盤状に形成されており、プラテン４１の下方に配置された図示しない回転軸に連結されている。回転軸が回転することにより、プラテン４１は回転する。プラテン４１の上面には、研磨パッドが貼付されており、研磨パッド上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるＣＭＰスラリーが供給される。
【００３１】
研磨ヘッド６は、プラテン４１間を図１の紙面左右方向に沿って移動できるように構成されている。また、研磨ヘッド６は、垂直方向にも上下動可能に構成されている。研磨ヘッド６は、プラテン４１より小径の円盤状に形成されている。研磨ヘッド６は、ウェハＷを研磨する際に下降して研磨パッドにウェハＷを押圧する。
【００３２】
ウェイティングユニット７は、プラテン４１間に配置されている。ウェイティングユニット７は、上下２段のウェハ載置台を備えている。上段側に配置されたインテーブル７１は、研磨前のウェハＷを搬送するロード用である。インテーブル７１は、搬送ロボット３１から研磨前のウェハＷを受け取り、研磨パッド６にウェハＷを受け渡す。下段側に配置されたアウトテーブル７２は、研磨後のウェハＷを搬送するアンロード用である。アウトテーブル７２は、研磨ヘッド６から研磨後のウェハＷを受け取り、搬送ロボット３２にウェハＷを受け渡す。
【００３３】
ウェハ研磨装置１の動作は、図示しない制御手段によって制御される。制御手段は、ウェハ研磨装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御手段の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作するものにより実現されても良い。
【００３４】
次に、研磨部４について詳細に説明する。図２は、研磨ヘッド６を模式的に示す縦断面図。
【００３５】
研磨ヘッド６は、研磨ヘッド６の上方に配置された回転軸６ａに連結されている。回転軸６ａが図示しないモータの駆動によって回転することにより、研磨ヘッド６は回転する。研磨ヘッド６は、ヘッド本体６１と、キャリア６２と、リテーナリング６３と、吸着部材６４と、を備えている。
【００３６】
ヘッド本体６１は、回転軸６ａに接続されており、回転軸６ａと共に回転する。ヘッド本体６１は、回転部６１ａを介してヘッド本体６１の下方に配置されたキャリア６２に連結されており、ヘッド本体６１及びキャリア６２は連動して回転する。
【００３７】
キャリア６２には、キャリア６２の周縁に等間隔に離間して配置されたエアライン６２ａが設けられている。エアライン６２ａの下端は、キャリア６２の下面６２ｂと吸着部材６４との間に形成されたエア室Ａに開口している。エアライン６２ａは、図示しないエア供給手段としてのエア供給源に接続されており、エア室Ａには、エアライン６２ａを介してエアが導入される。エアライン６２ａに供給されるエアの圧力は、図示しないレギュレータによって調整される。
【００３８】
ヘッド本体６１とキャリア６２との間には、キャリア押圧手段６２ｃが設けられている。キャリア押圧手段６２ｃは、図示しないエア供給源から供給されるエアによって膨張するエアバッグ等である。エア供給源から供給されるエアの圧力は、図示しないレギュレータによって調整される。キャリア押圧手段６２ｃは、供給されるエアの圧力に応じて、キャリア６２を介してウェハＷをプラテン４１に押圧する。
【００３９】
キャリア６２の下面６２ｂには、同軸上に配置された後述するエアバッグ６２ｄが設けられている。エアバッグ６２ｄは、それぞれ径の異なる円環状に形成されている。エアバッグ６２ｄは、キャリア６２の下面６２ｂに固着されており、２液性エポキシ樹脂接着剤等でキャリア６２に着脱自在に貼着されている。エアバッグ６２ｄは、研磨ヘッド１０の回転軸と同軸上に配置されており、エア室Ａを区画する。
【００４０】
リテーナリング６３は、キャリア６２の周囲を囲むように配置されている。リテーナリング６３は、リテーナリングホルダ６３ａと図示しないボルトで固着されている。リテーナリングホルダ６３ａの内周に吸着部材６４の外周が接着されている。リテーナリングホルダ６３ａは、スナップリング６３ｂを介してリテーナ押圧部材６３ｃに取り付けられている。ヘッド本体６１とリテーナ押圧部材６３ｃとの間には、リテーナ押圧手段６３ｄが設けられている。なお、符号６３ｅは、スナップリング６３ｂの上方を覆うカバーである。
【００４１】
リテーナ押圧手段６３ｃは、図示しないエア供給源から供給されるエアによって膨張するエアバッグ等である。エア供給源から供給されるエアの圧力は、図示しないレギュレータによって調整される。リテーナ押圧手段６３ｃは、供給されるエアの圧力に応じて、リテーナ押圧部材６３ｃを介してリテーナリング６３をプラテン４１に押圧する。
【００４２】
吸着部材６４は、キャリア６２の下面６２ｂに対向するように配置されている。吸着部材６４は、吸着水を介してウェハＷを吸着保持する。吸着部材６４の詳細については後述する。
【００４３】
図３は、ウェイティングユニット７の平面図である。インテーブル７１及びアウトテーブル７２は、連結部材７ａを介して図示しないロッドレスシリンダに接続されている。ロッドレスシリンダが駆動すると、インテーブル７１及びアウトテーブル７２は、図３の紙面上下方向に移動することができる。
【００４４】
図４は、ウェイティングユニット７の側面図である。研磨ヘッド６は、インテーブル７１及びアウトテーブル７２の上方にスライド可能であり、インテーブル７１からウェハＷを受け取り、アウトテーブル７２にウェハＷを受け渡すようになっている。
【００４５】
また、ウェイティングユニット７は、２流体ノズル８と、洗浄ユニット９と、を備えている。図４に示すように、２流体ノズル８は、吸着部材６４の吸着面６４ａに純水と圧縮空気を含む２流体を噴霧する。２流体ノズル８は、吸着部材６４の下方から視て２流体の噴霧領域が吸着部材６４の少なくとも一部に重なるように２流体を噴霧する。本実施例では、２流体の噴霧領域の右側が吸着部材６４から外れるようになっている。また、２流体の噴霧領域は、吸着部材６４の中心を含むように設定されているため、研磨ヘッド１０を回転させることにより、吸着部材６４の全体に２流体を噴霧することができる。
【００４６】
図５（ａ）は、２流体ノズル８の構成を示す模式図である。図５（ｂ）は、２流体ノズル８の変形例を示す模式図である。図６（ａ）、（ｂ）は、２流体ノズル８の噴霧領域内の流量分布と噴霧領域の形状を示す図である。
【００４７】
２流体ノズル８は、図５（ａ）に示すように、レギュレータ８１で圧力調整した０．４Ｍｐａのクリーンエアー（ＣＤＡ）と０．１５Ｍｐａの脱イオン水（ＤＩＷ）を混合して成る２流体を噴霧する。また、図５（ｂ）に示すように、脱イオン水の一部をドレインに流して水圧を下げることによって、２流体の噴霧量を調整することができる。なお、図５（ｂ）中の符号８２は、ニードルバルブである。本実施例では、前者の噴霧量が８３ｍｇ／秒であるのに対して、後者の噴霧量は４０ｍｇ／秒まで低下させることができる。
【００４８】
２流体ノズル８は、図４に示すように、研磨ヘッド６の下方に配置されるとともに、吸着部材６４に対して斜めに２流体を噴霧するように配置されている。本実施例では、２流体ノズル８を傾き３５°、２流体ノズル８から吸着部材６４までの距離を３１５ｍｍに設定している。２流体ノズル８が吸着部材６４に対して垂直に２流体を噴霧する場合には、図６（ａ）に示すように、２流体の噴霧領域は円状に形成され、噴霧領域内の流量分布は中央でピークに達する。一方、２流体ノズル８が吸着部材６４に対して斜めに２流体を噴霧する場合には、図６（ｂ）に示すように、２流体の噴霧領域は楕円状に形成され、噴霧領域内の流量分布は緩やかになる。
【００４９】
すなわち、２流体ノズル８１に供給する脱イオン水の水圧及び吸着部材６４に対する２流体ノズル８１の噴霧角度を調整することにより、２流体の噴霧領域の大きさと噴霧量を増減することができる。
【００５０】
図６（ａ）は、従来のバッキングフィルムの構造を示す縦断面である。図６（ｂ）は、吸着部材６４の構造を示す縦断面図である。
【００５１】
吸着部材６４は、スキン層６４ｂを有するナップフィルムであり、例えばフジボウ愛媛株式会社製のバッキングフィルム（型番：ＢＰＸ２２2）等である。従来のバッキングフィルム１００は、図６（ａ）に示すように、スキン層が削られており、ボア１０１が露出している。これにより、バッキングフィルム１００とウェハＷとの接触面積が小さく、ウェハＷがバッキングフィルム１００に対して吸着しにくかった。一方、吸着部材６４は、図６（ｂ）に示すように、スキン層６４ｂ全面でウェハＷに接触するようになっている。
【００５２】
次に、２流体ノズル８によって供給された密着水を介してウェハＷを吸着部材６４に吸着させる様子について説明する。図７（ａ）は、適量の密着液を吸着部材６４の吸着面６４ａに塗付した状態を示す模式図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態で吸着部材６４とウェハＷとを密着させた様子を示す模式図である。図８（ａ）は、過剰な密着液を吸着部材６４の表面に塗付した状態を示す模式図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態で吸着部材６４とウェハＷとを密着させた様子を示す模式図である。図９（ａ）は、密着液が吸着部材６４の表面に塗付されない状態を示す模式図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）の状態で吸着部材６４とウェハＷとを密着させた様子を示す模式図である。
【００５３】
まず、図７（ａ）に示すように、吸着部材６４の吸着面６４ａに吸着水を散水する。吸着面６４ａにはうねりが存在するため、吸着面６４ａの全面に吸着水を散水した場合であっても、吸着水は、吸着部材６４のうねりの凹部に局在するようになっている。すなわち、吸着面６４ａの全面に亘って、吸着水が存在する領域と吸着水が存在しない領域とが一様に存在している。また、吸着面６４ａが下を向いた状態で吸着水が散水されることにより、余剰の吸着水が滴り落ちるようになっている。また、吸着部材６４が撥水性を有する樹脂シートであれば、吸着水は表面積が小さく蒸発速度が遅い水玉状に留まるため、安定した水分量を維持することができる。
【００５４】
次に、図７（ｂ）に示すように、吸着部材６４の吸着面６４ａとウェハＷの被吸着面Ｗａとを接近させると、吸着水が吸着面６４ａと被吸着面Ｗａとの間の隙間に拡散する。すなわち、吸着面６４ａと被吸着面Ｗａとの間に、吸着水が存在する領域と吸着水が存在しない領域とが混在した状態で、ウェハＷを吸着部材６４に接近させると、吸着水が吸着面６４ａと被吸着面Ｗａとの間に薄く拡散する。そして、吸着水の表面張力によって、吸着面６４ａと被吸着面Ｗａとの間が空気を押し出されて負圧になり、ウェハＷに比べて十分に柔らかい吸着部材６４が被吸着面Ｗａの凹凸にならうように弾性変形することにより、吸着面６４ａと被吸着面Ｗａとの接触面積が増し、ウェハＷが吸着部材６４に隙間なく強固に吸着される。
【００５５】
なお、図８（ａ）に示すように、吸着部材６４の吸着面６４ａに過剰な吸着水が存在すると、図８（ｂ）に示すように、吸着面６４ａのうねりや被吸着面Ｗａの凹凸に比べて十分に厚い吸着水の層が形成されるため、吸着面６４ａと被吸着面Ｗａとが直接接触しないため、ウェハＷと吸着部材６４とを接近させる表面張力が作用せず、ウェハＷが吸着部材６４に吸着されない。
【００５６】
また、図９（ａ）に示すように、吸着部材６４の吸着面６４ａに吸着水が存在しないと、図９（ｂ）に示すように、ウェハＷと吸着部材６４とを接近させても、ウェハＷと吸着部材６４とを接近させる吸着水の表面張力が作用せず、吸着部材６４が被吸着面Ｗａの凹凸にならうように弾性変形せず、ウェハＷが吸着部材６４に隙間なく密着されない。
【００５７】
吸着水の水量は、例えば４ｉｎｃｈのウェハＷであれば、好ましくは３０ｍｇ未満であり、さらに好ましくは、５〜１０ｍｇである。
【００５８】
なお、本実施例では、吸着部材６４の吸着面６４ａに吸着水を散水した場合を例に説明したが、ウェハの被吸着面Ｗａに吸着水を散水しても同様である。
【００５９】
次に、ウェハ吸着装置６０を適用したウェハ研磨装置１及び従来のウェハ研磨装置の各研磨レートを図１０に示す。図８は、脆性ウェハをＣＭＰ研磨した際の研磨レートを示すグラフである。ここでは、研磨パッドにはスウェードパッド、研磨剤にシリカスラリーを用いて、４ｉｎｃｈのタンタル酸リチウム基板（厚み：２００μｍ）にＣＭＰ研磨を行った。
【００６０】
従来のウェハ研磨装置において、研磨条件を研磨圧力３ｐｓｉ、プラテン回転数６０ｒｐｍ、キャリア回転数６３ｒｐｍ、スラリー流量１００ｃｃ／ｍｉｎでＣＭＰ研磨すると、研磨レート０．２６μｍ／ｍｉｎが限界であり、研磨レートをこれ以上大きくするとリテーナリングホルダと接触するウェハＷがスラスト方向の負荷に耐えられず割れてしまう。
【００６１】
一方、ウェハ研磨装置１において、研磨条件をプラテン回転数１１７ｒｐｍ、キャリア回転数１２０ｒｐｍ、スラリー流量１００ｃｃ／ｍｉｎに設定し、圧力で変えてＣＭＰ研磨を行ったところ、ウェハＷが吸着部材６４に吸着されることにより、３ｐｓｉ以上の高圧に研磨圧力を設定可能であり研磨レートを増大させることができる。本実施例では、研磨圧力１６ｐｓｉで研磨レート１．５μｍ／ｍｉｎを得ることができた。このようにして、吸着部材６４の吸着面６４ａとウェハＷの被吸着面Ｗａとの間に吸着水を適量介在させることにより、吸着部材６４とウェハＷとが強固に密着され、脆性のウェハでも高圧高速でＣＭＰ研磨を行うことができる。
【００６２】
次に、研磨ヘッド６にウェハＷをロードする手順について説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）は、インテーブル７１から研磨ヘッド６にウェハＷを受け渡す様子を示す模式図である。
【００６３】
まず、図１２（ａ）に示すように、ウェハＷを搭載したインテーブル７１が、研磨ヘッド６の下方に移動する。ウェハＷは、昇降テーブル７３上に載置されている。昇降テーブル７３は、インテーブル７１の略中央に昇降自在に設けられている。なお、吸着部材６４の吸着面６４ａには、２流体ノズル８によって密着水が予め塗布させている。
【００６４】
次に、図１２（ｂ）に示すように、０．３〜０．５ｐｓｉの弱い圧力でエアバッグ６２ｄを膨張させると、エアバッグ６２ｄが吸着部材６４の中央付近を下方に向かって押圧する。これにより、吸着部材６４は、中央から外周に向かって緩やかに傾斜する下に凸のクラウン状に弾性変形する。
【００６５】
インテーブル７１は、クラウン状に弾性変形した吸着部材６４にウェハＷを接近させて、ウェハＷの被吸着面Ｗａのうち中央付近を最初に吸着部材６４に密着させる。その後、図１２（ｃ）に示すように、昇降テーブル７３がウェハＷを更に上昇させることにより、被吸着面Ｗａ全面が吸着面６４ａに密着される。なお、エアバッグ６２ｄが吸着部材６４を弾性変形させる押圧位置は、吸着部材６４の略中央が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００６６】
なお、昇降テーブル７３は、ウェハＷより直径２０ｍｍ程度小さく形成されているため、ウェハＷの周縁（外周から内側に１０ｍｍ）は、ウェハＷの中央に比べて吸着力が弱くなっている。これにより、図１２（ｄ）に示すように、研磨ヘッド６からアウトテーブル７２の昇降テーブル７４にウェハＷを受け渡す際に、エアバッグ６２ｄが膨張すると、比較的弱い吸着力で保持されている部分を起点として、ウェハＷが吸着部材６４から引き剥がされる。
【００６７】
また、吸着部材６４から引き剥がされたウェハＷの周縁に脱イオン水等を供給することにより、その水流でウェハＷを吸着部材６４からスムーズに引き剥がすことができる。このようにウェハＷの周縁に脱イオン水を供給する構成としては、例えば、アウトテーブル７２に吸着部材６４に向かう複数の水路を等間隔に設け、この水路から所定圧力の脱イオン水を吐出させる等が考えられる。
【００６８】
次に、洗浄ユニット９の作用について説明する。図１３は、吸着部材６４の吸着面６４ａを洗浄する様子を示す側面図である。図１４は、吸着部材６４の吸着面６４ａを乾燥する様子を示す側面図である。図１５は、研磨部４及び洗浄ユニット９の配置関係を示す平面図である。
【００６９】
洗浄ユニット９は、円板状に形成されており、上面に複数のブラシ９１が立設されている。ブラシ９１は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の親水性を有する樹脂製である。研磨ヘッド６を洗浄する際には、ブラシ９１に吸着部材６４が接触するまで研磨ヘッド６が下降して、所定回転数（例えば、２０ｒｐｍ）で数〜数十秒程度ブラシ９１が吸着部材６４の吸着面６４ａを摺接することにより、吸着面６４ａを傷付けることなく研磨剤残渣を除去することができる。
【００７０】
また、洗浄ユニット９は、洗浄水供給ノズル９２と、乾燥ノズル９３と、を備えている。洗浄水供給ノズル９２は、研磨ヘッド６の洗浄の際に、ブラシ９１と吸着面６４ａとの界面に脱イオン水等の洗浄水を供給する。乾燥ノズル９３は、研磨ヘッド６の下端を乾燥させる。具体的には、洗浄水で洗浄された研磨ヘッド６は、ブラシ９１から離れるように上昇した後に、高速回転して洗浄水を遠心力で取り除く。乾燥ノズル９３は、高速回転する研磨ヘッド６の下端に向けてクリーンエアーを吐出することにより、残存する洗浄水を吹き飛ばす。
【００７１】
このようにして、本実施例に係るウェハ吸着装置６０は、昇降テーブル７３が、凸状に弾性変形した吸着部材６４にウェハＷを接近させて、ウェハＷの吸着部材６４に最も近い略中央を他の部分に先行させて吸着部材６４に密着させることにより、ウェハＷ全面が吸着部材６４に均一に密着されるため、ウェハＷを安定して吸着することができる。
【００７２】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００７３】
１  ・・・  ウェハ研磨装置
２  ・・・  インデックス部
３  ・・・  ロード・アンロード部
４  ・・・  研磨部
４１・・・  プラテン
５  ・・・  洗浄部
６  ・・・  研磨ヘッド
６２ｄ・・・エアバッグ（リテーナリングホルダ）
６３ａ・・・リテーナリングホルダ
６４・・・  吸着部材
６４ａ・・・吸着面
７  ・・・  ウェイティングユニット（ウェハ搬送手段）
７１・・・  インテーブル
７２・・・  アウトテーブル
８  ・・・  ２流体ノズル
９  ・・・  洗浄ユニット
９１・・・  ブラシ
９２・・・  洗浄水ノズル
９３・・・  乾燥ノズル
Ａ  ・・・  エア室
Ｖ  ・・・  垂直方向
Ｗ  ・・・  ウェハ
Ｗａ・・・  被吸着面 
【図１】
2018133512.tif 000003
【図２】
2018133512.tif 000004
【図３】
2018133512.tif 000005
【図４】
2018133512.tif 000006
【図５】
2018133512.tif 000007
【図６】
2018133512.tif 000008
【図７】
2018133512.tif 000009
【図８】
2018133512.tif 000010
【図９】
2018133512.tif 000011
【図１０】
2018133512.tif 000012
【図１１】
2018133512.tif 000013
【図１２】
2018133512.tif 000014
【図１３】
2018133512.tif 000015
【図１４】
2018133512.tif 000016
【図１５】
2018133512.tif 000017