(57)【要約】【課題】回転数偏差を与えることなく、半導体基板の空転を防止することが可能な基板保持装置、及び半導体基板の研磨方法を提供する。【解決手段】被研磨基板である半導体基板１を保持するトップリング２、半導体基板１の外周部に設けられたリテーナリング３、及びトップリング１内に設けられ、半導体基板１を弾性膜４を介して加圧することにより半導体基板１を研磨装置の研磨面に押圧する流体室６を備えた基板保持装置１０において、半導体基板１と接触する弾性膜４の表面に溝４ａを設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨基板である半導体基板を保持するトップリング、上記半導体基板の外周部に設けられたリテーナリング、及び上記トップリング内に設けられ、上記半導体基板を弾性膜を介して加圧することにより上記半導体基板を研磨装置の研磨面に押圧する加圧機構を備えた基板保持装置において、上記半導体基板と接触する弾性膜の表面に溝を設けたことを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
溝は放射状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
【請求項３】
溝は格子状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
【請求項４】
溝は螺旋状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
【請求項５】
基板保持装置における半導体基板設置面に設けた弾性膜表面が液体で濡れた状態で、上記弾性膜表面に半導体基板を吸着保持する工程、上記弾性膜を介して上記半導体基板を加圧することにより上記半導体基板を研磨装置の研磨面に押圧し、上記半導体基板を研磨する工程、及び研磨の際の遠心力により、上記弾性膜と上記半導体基板との間にある上記液体を、上記弾性膜の表面に設けられた溝を介して排出させる工程を施すことを特徴とする半導体基板の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板保持装置、特に半導体ウエハ等の半導体基板を研磨する研磨装置における基板保持装置に関するものである。また、この基板保持装置を用いて半導体基板を研磨する研磨方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置においては、半導体基板を自動で交換する必要があるために、半導体基板を基板保持装置に保持して研磨等の表面処理や加工を行う際に、半導体基板設置面と半導体基板とを接着して加工を行うことができない。従って、半導体基板表面を研磨するにあたって、半導体基板設置面に半導体基板を吸着保持する方法がとられていた。従来の研磨装置における基板保持装置は、トップリングと、このトップリングに設けられ、半導体基板外周部に設けられるリテーナリングと、トップリング内に設けられ、弾性膜で覆われると共に内部に流体が供給される流体室と、半導体基板を上記弾性膜に吸着させる吸着機構とを備えており、弾性膜の表面を洗浄後、半導体基板を吸着機構により弾性膜に吸着保持させて研磨装置の研磨面に移動し、その後、流体室内に加圧流体を供給することにより弾性膜を介して半導体基板に均一な荷重を加え、半導体基板を研磨装置の研磨面に押圧して半導体基板の研磨を行っていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、半導体基板を基板保持装置の弾性膜に吸着保持させる方法として、半導体基板と接触する弾性膜を例えば柔軟な発泡ポリウレタンフィルム等により構成し、この発泡ポリウレタンフィルムを湿潤させて、その水の表面張力によって半導体基板を発泡ポリウレタンフィルム面上に固定（水吸着）させる方法があった（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１３６５３号公報（第５−７頁、図１、図３）
【非特許文献１】
土肥　俊郎　編著「詳説　半導体ＣＭＰ技術」株式会社工業調査会、２００１年１月１０日、ｐ．６７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の基板保持装置では、半導体基板を加圧し、半導体基板に均一な荷重を与えて研磨を行うと、半導体基板が空転してしまい研磨量の不均一が生じる問題があった。これを防止するために、回転数に偏差を与えて空転分を補い、均一な研磨が可能となるようにしているが、半導体基板の研磨加工面の状態により摩擦係数が異なるため、半導体基板の加工表面に施した処理ごとに回転数補正値を変更しなければならなかった。更に多層に膜を積層した半導体基板の場合は、加工が進むに従って表面状態が変わるため均一な加工をすることが難しかった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、回転数偏差を与えることなく、半導体基板の空転を防止することが可能な基板保持装置を提供することを目的とする。
また、回転数偏差を与えることなく、半導体基板の空転を防止することが可能な半導体基板の研磨方法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】
本発明の基板保持装置は、被研磨基板である半導体基板を保持するトップリング、上記半導体基板の外周部に設けられたリテーナリング、及び上記トップリング内に設けられ、上記半導体基板を弾性膜を介して加圧することにより上記半導体基板を研磨装置の研磨面に押圧する加圧機構を備えた基板保持装置において、上記半導体基板と接触する弾性膜の表面に溝を設けたものである。
【０００８】
また、半導体基板の研磨方法としては、基板保持装置における半導体基板設置面に設けた弾性膜表面が液体で濡れた状態で、上記弾性膜表面に半導体基板を吸着保持する工程、上記弾性膜を介して上記半導体基板を加圧することにより上記半導体基板を研磨装置の研磨面に押圧し、上記半導体基板を研磨する工程、及び研磨の際の遠心力により、上記弾性膜と上記半導体基板との間にある上記液体を、上記弾性膜の表面に設けられた溝を介して排出させる工程を施すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による基板保持装置を示す断面構成図である。図１において、基板保持装置１０は被研磨基板である半導体基板１を保持するトップリング２と、半導体基板１の外周部に設けられたリテーナリング３と、トップリング内に設けられた流体室（加圧機構）６と、トップリング２の上方に設けられたトップリング駆動軸７とを備えている。リテーナリング３はトップリング２に固定されるかまたは一体に設けられている。トップリング２とリテーナリング３とで形成された空間内には弾性膜４と弾性膜支持部材５とが収容され、気密構造の流体室６が形成されている。流体室６には研磨時に加圧空気等の加圧流体が供給され、半導体基板１は弾性膜４を介して研磨装置の研磨面に押圧される。弾性膜４はゴム材等より構成されており、半導体基板１が接触する面には図２に示すような放射状の溝４ａが設けられている。また、流体室６内には吸着機構８及びストッパプレート９が設けられている。吸着機構８は半導体基板１を基板保持装置１０に着脱自在に吸着保持するものであり、研磨装置へ半導体基板１を移動する際等に機能する。吸着機構８は例えば図１に示すように、複数の貫通孔８ａと複数の球面状の凹部８ｂとを有し、流体室内を負圧にして弾性膜４を凹部８ｂに倣うように変形させることにより、凹部８ｂを吸盤として機能させて半導体基板１を弾性膜４に吸着させる。ストッパプレート９は、加圧時における弾性膜支持部材５の下方への移動が所定範囲となるように規制するものである。
【００１０】
次に、このような構成の基板保持装置を用いて半導体基板を研磨する方法を示す。
先ず、弾性膜４で構成された基板保持装置１０の半導体基板設置面を洗浄液を用いて洗浄する。その後、設置面が水に濡れた状態で半導体基板１を弾性膜４に接触させ、流体室６を負圧にして吸着機構８を機能させ、半導体基板１を設置面に吸着保持する。次に、半導体基板１が吸着保持された基板保持装置１０を研磨装置の研磨面上に移動する。次に、流体室６に加圧流体を供給して、半導体基板１を研磨装置の研磨面に押圧すると共に、研磨装置の研磨面上に研磨液を供給しながら研磨面を回転させ、半導体基板１を研磨する。この時、弾性膜４と半導体基板１との間には洗浄の際に用いた洗浄液が残っており、この状態のままで研磨面が回転すると、弾性膜４と半導体基板１との間に介在する洗浄液が原因で半導体基板が空転する。本実施の形態の基板保持装置１０は半導体基板１と接触する弾性膜４の表面に溝４ａを設けているので、弾性膜４と半導体基板１との間に介在する洗浄液は、研磨の際の遠心力により、弾性膜４の表面に設けられた溝４ａへ流れ込み、排出される。
【００１１】
これにより、半導体基板１と弾性膜４とが液体を介することなく直接接触するので、半導体基板の空転が防止でき、トップリング１の回転数に偏差を与えることなく研磨することが可能となる。
【００１２】
次に、弾性膜４の表面に設けられる溝４の寸法について具体的に説明する。半導体基板１と弾性膜４との間に介在する液体が、膜との研磨の際の遠心力により、溝４ａを通り効果的に排出され、かつ弾性膜４と半導体基板１とが密着された状態で効果的に研磨されるようにするためには、溝４ａの幅は２ｍｍ以下、深さは０．５ｍｍ以下、弾性膜表面の溝の全体積は６００ｍｍ３以上が好ましく、幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの放射状の溝４ａなら、４本以上の溝４ａが、幅２ｍｍ、深さ０．２ｍｍの放射状の溝４ａなら８本以上の溝４ａが必要である。
【００１３】
なお、上記実施の形態では溝４ａを放射状に設けたが、弾性膜４と半導体基板１との間に残っている洗浄液を、研磨の際の遠心力により排出させるものであれば、上記形状に限らない。
図３、図４は弾性膜４に設ける溝の他の例を示す図であり、図３は格子状の溝４ｂ、図４はらせん状の溝４ｃである。
このような形状の溝によっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
【００１４】
また、上記実施の形態において、吸着機構８は貫通穴８ａと凹部８ｂにより吸盤を構成して半導体基板１を吸着するものを示したが、他の吸着機構により半導体基板を保持するようにしてもよい。
また、このような吸着機構を設けず、弾性膜表面を液体で濡らし、この状態で半導体基板を弾性膜表面に水吸着させるようにするものであってもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、被研磨基板である半導体基板を保持するトップリング、上記半導体基板の外周部に設けられたリテーナリング、及び上記トップリング内に設けられ、上記半導体基板を弾性膜を介して加圧することにより上記半導体基板を研磨装置の研磨面に押圧する加圧機構を備えた基板保持装置において、上記半導体基板と接触する弾性膜の表面に溝を設けたので、溝により半導体基板と弾性膜との間に存在する液体を排水して、両者を密着させることが可能となるため、研磨加工時の半導体基板の空転を防止することができる。
【００１６】
また、基板保持装置における半導体基板設置面に設けた弾性膜表面が液体で濡れた状態で、上記弾性膜表面に半導体基板を吸着保持する工程、上記弾性膜を介して上記半導体基板を加圧することにより上記半導体基板を研磨装置の研磨面に押圧し、上記半導体基板を研磨する工程、及び研磨の際の遠心力により、上記弾性膜と上記半導体基板との間にある上記液体を、上記弾性膜の表面に設けられた溝を介して排出させる工程を施すことにより、研磨加工時の半導体基板の空転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による基板保持装置を示す断面構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わる溝の形状を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係わる溝の他の形状を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係わる溝の他の形状を示す図である。
【符号の説明】
１　半導体基板、２　トップリング、３　リテーナリング、４　弾性膜、４ａ，４ｂ，４ｃ　溝、５　弾性膜支持部材、６　流体室、７　トップリング駆動軸、８　吸着機構、８ａ　貫通孔、８ｂ　凹部、９　ストッパプレート、１０　基板保持装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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