(57)【要約】【課題】研磨時にウェーハが研磨パッドから受けるせん断応力によって、ウェーハとウェーハに接触する保護シートとがずれて擦れ合うことがなく、またウェーハを押圧するエアが保護シートに設けられたウェーハの吸着口から外に漏れ出すことのないウェーハの研磨装置を提供すること。【解決手段】ウェーハ研磨装置１０のウェーハキャリア２０を、ウェーハＷに押圧力を付与するバックプレート２２と、ウェーハＷの径方向の移動を規制するとともに研磨パッド１２を押圧するリテーナリング２３と、ウェーハ吸着用の吸着口２４Ｃを有するとともにウェーハＷに接触してバックプレート２２からの押圧力をウェーハＷに伝達する保護シート２４とで構成し、保護シート２４は、基材２４ＡとウェーハＷと密着性のよい表層部材２４Ｂとの２層構造とした。【選択図】          図３
2004214525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリを供給しながら、ウェーハキャリアに保持されたウェーハを回転する研磨パッドに当接させて研磨する研磨装置であって、
前記ウェーハキャリアは、ウェーハに押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに前記研磨パッドを押圧するリテーナリングと、ウェーハ吸着用の吸着口を有するとともにウェーハに接触して前記バックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、
研磨中に前記バックプレートから前記保護シートにエアを吹付けて研磨加工する研磨装置において、
前記保護シートのウェーハと接触する側の表面が、基材とは異なる表層部材でコーティングされているか、又は改質されていることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項２】
前記基材は、引張り強さ１００Ｋｇｆ／ｃｍ３  〜４０００Ｋｇｆ／ｃｍ３  のシートで形成され、
前記表層部材は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａによる硬さが１０〜９０の部材であることを特徴とする、請求項１に記載のウェーハ研磨装置。
【請求項３】
前記表層部材の表面が、任意の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域において高低差１０μｍ〜１０００μｍの凹凸形状を有していることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のウェーハ研磨装置。
【請求項４】
前記表層部材表面の凹凸形状が、前記表層部材の中心に対して対称形状であることを特徴とする、請求項３に記載のウェーハ研磨装置。
【請求項５】
前記表層部材の表面が、Ｒａ１μｍ〜２０μｍの表面粗さを有していることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のウェーハ研磨装置。
【請求項６】
前記保護シートの表面が、親水化処理されていることを特徴とする、請求項１に記載のウェーハ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハの研磨装置に関し、  特に化学的機械研磨（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ）によるウェーハの研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の発展により、デザインルールの微細化、多層配線化が進み、またコスト低減を進める上においてウェーハの大口径化も進行してきている。そのため、従来のようにパターンを形成した層の上にそのまま次の層のパターンを形成しようとした場合、前の層の凹凸のために次の層では良好なパターンを形成することが難しく、欠陥などが生じやすかった。
【０００３】
そこで、パターンを形成した層の表面を平坦化し、その後で次の層のパターンを形成することが行われている。この場合、ＣＭＰ法によるウェーハの研磨装置が用いられている。
【０００４】
このＣＭＰ法によるウェーハの研磨装置として、表面に研磨パッドが貼付された円盤状の研磨定盤と、ウェーハの一面を保持してウェーハの他面を研磨パッドに当接させるウェーハキャリアとを有し、研磨定盤を回転させるとともにウェーハキャリアを回転させながらウェーハを研磨パッドに当接させ、研磨パッドとウェーハとの間に研磨剤であるスラリを供給しながらウェーハの他面を研磨するＣＭＰ装置が、一般に広く知られている。
【０００５】
ウェーハを保持するウェーハキャリアには、ウェーハにエアによる押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに研磨パッドを押圧するリテーナリングと、ウェーハ吸着用の吸着口を有するとともにウェーハに接触してバックプレートからのエアの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、ウェーハの裏面がバックプレートの硬い面に直接接触して傷が付くのを防止したものが公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
このウェーハキャリアでは、バックプレートから噴射されるエアの圧力が保護シートを介してウェーハに伝えられ、ウェーハを研磨パッドに押圧する構造となっている。そのため、保護シートはウェーハを一様に押圧する必要があり、伸び難い性質を持ちながらも曲げやすい性質を持つ材質で形成されている。
【０００７】
保護シートにはウェーハ吸着用の吸着口が形成されており、ウェーハの搬送時にウェーハを吸着保持するために使用される。ウェーハを搬送する場合は、先ずウェーハをウェーハキャリアのリテーナリング内に相対的に位置付け、バックプレートのエアー吸引口からエアを吸引して保護シートの内側を減圧状態にする。
【０００８】
この保護シート内側の減圧雰囲気によりウェーハは保護シート表面に密着し、この状態で搬送される。研磨パッドの上面に搬送されたウェーハは、エアの吸引が解除され、バックプレートのエアー吸引口が今度はエアー噴射口に変わり、ウェーハは保護シートを介した押圧力を受けて研磨パッドに押圧され、研磨が開始される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３１７８１９
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
通常ウェーハの研磨時では、ウェーハは回転する研磨パッドに押付けられているので、研磨パッドの回転方向に対して大きな摩擦力を受けている。この状態で、仮にウェーハと保護シートとの間に異物が混入した場合、不具合が生じる。
【００１１】
通常は保護シート表面は研磨シーケンスの中で毎回十分に洗浄され、ウェーハと保護シートとの間に異物が混入することはない。しかし、装置が何らかのトラブルで小時間停止した際に、保護シート表面に飛び散ったスラリーがそのまま乾燥し、異物になるケースがある。このように何らかの悪条件が重なって、ウェーハと保護シートとの間に異物を挟みこんだ場合、ウェーハと保護シートとの密着性が悪くなってウェーハと保護シートが擦れ易くなり、異物を挟んだ状態で擦れることにより、ウェーハの裏面に傷が付くことがある。
【００１２】
また、ウェーハと保護シートとが擦れることにより、保護シートの表面が１部溶けてウェーハ裏面に溶着することもある。
【００１３】
また、特にこのようなキャリア構造においては、連続的に高圧エアを吹付けるので保護シートが微小に波打ち、特にウェーハを高速回転域で研磨処理する場合ではウェーハと保護シートとの間で断続的にずれを生じることがある。
【００１４】
更に、ウェーハと保護シートとの間に微小な異物が混入した場合、ウェーハと保護シートとの密着性が悪くなるため、研磨中にバックプレートから噴射されるエアが保護シートの吸着口から漏れ出て、ウェーハと保護シートとの間に形成された微小隙間を通ってウェーハの外へ抜けることがある。この漏れ出たエアがウェーハ裏面の外周部に触れているスラリーの乾燥を促進させ、ウェーハ裏面外周部付近にスラリーが固着し凝集するという問題を引き起こす。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、何らかの悪条件が重なってウェーハと保護シートとの間に異物が混入した時にウェーハが異物で擦られて、ウェーハ裏面に傷が生じたり、保護シートの１部がウェーハ裏面に溶着したりすることがなく、またウェーハとの密着性を向上させウェーハとの摩擦係数を大きくすることにより、ウェーハと保護シートとのずれが起こらないウェーハ研磨装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、ウェーハの研磨時に、ウェーハと保護シートとの密着性が悪化し、ウェーハを押圧するエアが保護シートに設けられたウェーハの吸着口から外に漏れ出して、ウェーハ裏面外周部付近にスラリーが固着凝集することがないように、ウェーハと保護シートとの間で完全にシールすることが可能なウェーハ研磨装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スラリを供給しながら、ウェーハキャリアに保持されたウェーハを回転する研磨パッドに当接させて研磨する研磨装置であって、前記ウェーハキャリアは、ウェーハに押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに前記研磨パッドを押圧するリテーナリングと、ウェーハ吸着用の吸着口を有するとともにウェーハに接触して前記バックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、研磨中に前記バックプレートから前記保護シートにエアを吹付けて研磨加工する研磨装置において、前記保護シートのウェーハと接触する側の表面が、基材とは異なる表層部材でコーティングされているか、又は改質されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項１の発明によれば、ウェーハに接触して前記バックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートは、表面がコーティングされているか、表面が改質されているため、基材は必要な引張り強度を有しながら表層をウェーハと密着性のよい材質とすることができる。これによってウェーハと保護シートとが擦れ合うことがなく、またウェーハと保護シートとの間に異物が混入することがない。更に、保護シートの吸着口からウェーハ押圧用のエアが漏れ出ることもない。
【００１９】
また、保護シートは全体として十分な引張り強度を有することから、研磨時にウェーハが受けるせん断応力に対し、保護シートは研磨パッド進行方向にしわが寄ることなく、ウェーハを均等に押圧することが可能になる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記基材は、引張り強さ１００Ｋｇｆ／ｃｍ３  〜４０００Ｋｇｆ／ｃｍ３  のシートで形成され、前記表層部材は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａによる硬さが１０〜９０の部材であることを特徴としている。
【００２１】
請求項２の発明によれば、保護シートの基材は引張り強度が強く、保護シートのコーティングされた表層部材は硬度の低い材質で形成されているので、保護シートは必要な引張り強度を有しながらもウェーハとの密着性が優れている。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記表層部材の表面が、任意の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域において高低差１０μｍ〜１０００μｍの凹凸形状を有していることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３の発明において、前記表層部材表面の凹凸形状が、前記表層部材の中心に対して対称形状であることを特徴としている。
【００２４】
更に、請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記表層部材の表面が、Ｒａ１μｍ〜２０μｍの表面粗さを有していることを特徴としている。
【００２５】
請求項３乃至請求項５の発明によれば、保護シートの表層部材の微小な凹凸がウェーハ押圧用のエアの圧力で押しつぶされ、ウェーハとの密着性が向上する。このため、ウェーハが保護シートに対して相対移動し難く、ウェーハと保護シートとが擦れ合うことがない。また、押圧エアが保護シートの吸着口から漏れ出ることもない。
【００２６】
更に、請求項４に記載の発明は、請求項１の発明において、前記保護シートの表面が、親水化処理されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項６の発明によれば、保護シートの表面が親水性を有しているので、保護シートの表面に付着する水分が、ウェーハ押圧用のエアが作用した際に、ウェーハと保護シートとの間を埋め合わせる形になり、ウェーハと保護シートとが擦れ合うことがなく、また水によって保護シートとウェーハ間がシールされることになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ研磨装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚各図において、同一の部材については同一の番号又は記号を付している。
【００２９】
図１は、  本発明に係るウェーハ研磨装置の一実施形態を示す断面図である。ウェーハ研磨装置１０では、同図に示すように、回転する研磨定盤１１の表面に研磨パッド１２が貼付されている。研磨パッド１２の上方にはウェーハキャリア２０が、ウェーハＷを保持しながら回転し、ウェーハＷを研磨パッド１２に当接させるように配置されている。
【００３０】
ウェーハキャリア２０は、キャリア本体２１、バックプレート２２、リテーナリング２３、保護シート２４（図２参照）、バックプレート用エアバッグ２８及びリテーナーリング用エアバッグ２９で構成されている。
【００３１】
バックプレート用エアバッグ２８は、ゴムシート２７とキャリア本体２１とで形成される空間で、エアーライン５０Ｃからエアが供給され、バックプレート２２を研磨パッド１２に向けて加圧する。また、リテーナーリング用エアバッグ２９は、ゴムシート２７とキャリア本体２１とで形成されるバックプレート用エアバッグ２８よりも外周側の空間で、エアーライン５０Ｄからエアが供給され、リテーナリング２３を研磨パッド１２に向けて押圧する。
【００３２】
図２は、ウェーハキャリア２０のウェーハＷの加圧機構部を表わす拡大断面図である。バックプレート２２の下面には外周部にエアー噴出口２２Ａ、２２Ａ、…が、中央部にはエアー噴出口２２Ｂ、２２Ｂ、…が形成されており、エアー噴出口２２Ａ、２２Ａ、…はレギュレータ５４を経由してメインエアー経路５５に、エアー噴出口２２Ｂ、２２Ｂ、…はレギュレータ５１を経由してサブエアー経路５２に接続されている。サブエアー経路５２は切替バルブ５６によって正圧ライン５３とレギュレータ５７を経由した負圧ライン５８又は大気開放ライン５９とに接続換えされる。
【００３３】
リテーナリング２３はウェーハＷの径方向の動きを規制すると共に、研磨パッド１２を押圧してその表面を安定させる役目を果たしている。
【００３４】
保護シート２４は、周縁部でリテーナリング２３に保持されており、ウェーハＷが硬いバックプレート２２に直接接触することを防止し、ウェーハＷに当接してバックプレート２２からのエアー圧をウェーハＷに伝達する。バックプレート２２から噴射されたエアはバックプレート２２とリテーナリング２３との隙間２３Ａから外部に排気される。メインエアー経路５５によるエアの圧力とサブエアー経路５２によるエアの圧力とを夫々調整することによって、ウェーハＷの研磨形状が制御される。
【００３５】
正圧ライン５３、負圧ライン５８又は大気開放ライン５９との切替えや、メインエアー経路５５によるエアの圧力とサブエアー経路５２によるエアの圧力、及び負圧ライン５８による吸引圧力は、ＣＰＵ６０によって夫々最適に制御される。
【００３６】
保護シート２４にはウェーハ吸着用の複数の吸着口２４Ｃ、２４Ｃ、…（図５参照）が形成されており、ウェーハＷの搬送時にウェーハＷを吸着保持するために使用される。即ち、ウェーハＷの吸着時は切替バルブ５６がサブエアー経路５２を負圧ライン５８に切替え、複数の吸着口を経由してウェーハＷに吸引力を伝達する。
【００３７】
ウェーハキャリア２０は以上のように構成され、このウェーハキャリア２０で保持したウェーハＷを研磨定盤１１上の研磨パッド１２に押し付けて、研磨定盤１１とウェーハキャリア２０とをそれぞれ回転させながら、研磨パッド１２上にスラリを供給することにより、ウェーハＷが研磨される。
【００３８】
図３は、保護シート２４の構造を説明する断面図である。保護シート２４は、図３に示すように、基材２４ＡとウェーハＷと接触する表層部材２４Ｂとの２層構造をなしている。表層部材２４Ｂは、ウェーハＷとの密着性に優れたシートで、基材２４Ａにコーティングされている。
【００３９】
保護シート２４は全体として、ウェーハＷのウェーハキャリア２０に保持される面を保護するとともに、バックプレート２２からのエアー圧を伝達してウェーハＷを一様に押圧する必要があるため、伸び難い性質を持ちながらも、曲げやすい性質を持つ薄い材料でできている。また、スラリに含まれる酸又はアルカリへの耐性も必要である。
【００４０】
保護シート２４の基材である基材２４Ａの材質は、例えば、テフロン（ｄｕ  Ｐｏｎｔ  社の商標、ポリ四ふっ化エチレン）フィルム、ＰＥТ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＦＡ（四ふっ化パーフルオロアルキルビニルエーテル）フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム、シリコンゴムフィルム等が好ましい。
【００４１】
また、保護シート２４の基材２４Ａは、ＡＳＴＭ（  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ）試験法Ｄ６３８における引張り強さ１００Ｋｇｆ／ｃｍ３  〜４０００Ｋｇｆ／ｃｍ３  の引張り強度を有するシートが用いられている。
【００４２】
基材２４Ａの引張り強さが１００Ｋｇｆ／ｃｍ３  より低い場合は、ウェーハＷを研磨する際に表層部材２４ＢとウェーハＷとの密着性がよいため、研磨時に連続的にウェーハＷが研磨パッド１２から受けるせん断応力に対して基材２４Ａが耐え切れず、断続的に伸縮し、ウェーハＷが表層部材２４Ｂとともにリテーナリング２３の内面に断続的に当たることになる。その結果、ウェーハＷのエッジ部分の研磨均一性が大きく損なわれる。
【００４３】
また、引張り強さが４０００Ｋｇｆ／ｃｍ３  よりも高い場合は、基材２４Ａの曲げ剛性が大きくなる。曲げ剛性は、一般に材料のヤング率Ｅと材料の厚み等による断面２次モーメントＩの積ＥＩで表わされる。ある程度の大きい引張り強さを持つシートであっても、厚みを薄くすることによって曲げ剛性の多少の調整は可能であるが、引張り強さが４０００Ｋｇｆ／ｃｍ３  よりも高くなると薄いシートを製作することが困難になる他、多少薄くしたとしても非常に撓み難くなるため、エアによる圧力分布形成をウェーハＷの裏面に伝達するすることが非常に困難になる。その結果、研磨の均一性の劣化を誘発する。
【００４４】
従って基材２４Ａは、ＡＳＴＭ試験法Ｄ６３８に規定する引張り強さ１００Ｋｇｆ／ｃｍ３  〜４０００Ｋｇｆ／ｃｍ３  のシートを用いるのが好ましい。
【００４５】
保護シート２４の表層部材２４Ｂの材質は、例えば、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ポリウレタンゴム、人工皮革やスウェード部材等でもよく、商品名ではロデール・ニッタ社バッキング材Ｒ２０１、Ｒ２０４やＳＵＰＲＥＭＥ  ＲＮ−Ｈなどが好適である。
【００４６】
また、保護シート２４の表層部材２４Ｂは、ウェーハＷとの密着性を良好にするため、ＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａにおける硬さ１０〜９０のゴム部材で形成されている。表層部材２４Ｂの硬度がＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａで規定する硬さ１０未満の場合、表層部材２４Ｂを基材２４Ａにコーティングした時に密着強度が著しく低下し、研磨のせん断応力を受けたときに、表層部材２４Ｂが基材２４Ａから剥がれることがある。また、表層部材２４Ｂの機械強度も低下し、表層部材２４Ｂだけが引きちぎられることもある。
【００４７】
表層部材２４Ｂの硬度がＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａで規定する硬さ９０を超える場合、表層部材２４Ｂ表面の変形が小さくなるため、表面の変形による摩擦係数が小さくなり、研磨のせん断応力に耐え切れず、ウェーハＷと保護シート２４の表層部材２４Ｂとの間でずれを生じる。
【００４８】
従って表層部材２４Ｂは、ＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａで規定する硬さ１０〜９０のゴム部材を用いるのが好ましい。
【００４９】
また、保護シート２４の表層部材２４Ｂは、ウェーハＷとの密着性を良好にするため、その表面に任意の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域において高低差１０μｍ〜１０００μｍの凹凸形状が形成されている。
【００５０】
前述の高低差が１０μｍよりも小さい場合、表層部材２４Ｂの表面はほとんど鏡面に近くなる。表層部材２４Ｂの凸部が微小に変形することによって摩擦係数を大きくし、ウェーハＷと表層部材２４Ｂとのずれをなくすのであるが、高低差が１０μｍよりも小さいと凸部の変形しろが小さく、ウェーハＷのずれを防止することができなくなる。これによって、ウェーハ研磨時に断続的にウェーハＷが表層部材２４Ｂに対してずれることで、ウェーハＷとリテーナリング２３との間隔の制御ができなくなり、ウェーハＷのエッジ部の研磨形状を悪化させる。
【００５１】
また、高低差が１０００μｍよりも大きい場合、ウェーハＷを裏面から押圧する際に、表層部材２４Ｂの凹凸によって表層部材２４Ｂの接触している部分内において無視することのできない圧力分布ムラが発生し、これがウェーハＷの研磨面に転写されるようになる。これにより、ウェーハＷ内に微小な研磨ムラが発生し、研磨の均一性を損なうことになる。
【００５２】
図３は、表層部材２４Ｂの凹凸の状態を概念的に説明するための部分断面図である。図３に示すように保護シート２４の基材２４Ａにコーティングされた表層部材２４ＢのウェーハＷと接する面には一面に凹凸が形成されている。図３（ａ）は矩形断面の凸部が形成された状態を表わし、図３（ｂ）は三角形断面の凸部が形成された状態を表わし、図３（ｃ）は逆台形断面の凸部が形成された状態を表わしている。
【００５３】
また、図４は、保護シート２４が押圧力を受けてウェーハＷに押付けられ、表面に形成された凸部が変形した状態を模式的に表わしている。図４（ａ）は三角形断面の凸部が変形してウェーハＷに密着した状態を表わし、図４（ｂ）は逆台形断面の凸部が変形してウェーハＷに密着した状態を表わしている。
【００５４】
図５は、本実施の形態の変形例で、保護シート２４の表層部材２４Ｂにリング状の凹凸が、保護シート２４の中心と同心円上に複数形成された状態を表わしている。
【００５５】
また、保護シート２４のウェーハＷと接する面に親水化処理を施し、保護シート２４の表面の親水性を向上させることによって、ウェーハとの密着性が一層向上する。親水化処理は、例えば、ウレタンやナイロン、ポリイミド、酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなどの加水分解する材料を保護シート２４の表面にコーティングする。
【００５６】
ウレタンは、結合−ＮＨＣＯ−が加水分解することにより、表面に水酸基−ＯＨが形成され、これが親水性を向上させる。ナイロンも同様に、結合−ＮＨＣＯ−が加水分解することにより、表面に水酸基−ＯＨが形成され、親水性を向上させる。
【００５７】
このように、本実施の形態では、２層構造をなす保護シート２４の基材はＡＳＴＭ試験法Ｄ６３８における引張り強さ１００Ｋｇｆ／ｃｍ３  〜４０００Ｋｇｆ／ｃｍ３  の引張り強度を有するシートが用いられているので、ウェーハＷが研磨パッド１２から受けるせん断応力に対して十分な引張り強度を有し、ウェーハＷと接触する表層部材２４Ｂは、ＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａにおける硬さ１０〜９０のゴム部材で形成され、  更に表面に任意の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域において高低差１０μｍ〜１０００μｍの凹凸形状が形成されているので、ウェーハＷとの密着性に優れるとともに十分な摩擦係数が得られ、研磨時にウェーハＷが研磨パッド１２から受けるせん断応力によってウェーハＷと表層部材２４Ｂとがずれることがない。
【００５８】
また、保護シート２４のウェーハＷと接する面に親水化処理を施し、保護シート２４の表面の親水性を向上させることによって、保護シートの表面に付着する水分が、ウェーハ押圧用のエアが作用した際に、ウェーハと保護シートとの間を埋め合わせる形になり、ウェーハと保護シートとが擦れ合うことがなく、また水によって保護シートとウェーハ間がシールされることになる。
【００５９】
このため、何らかの悪条件が重なってもウェーハと保護シートとの間に異物が混入することがなく、また仮に異物が混入したとしてもウェーハが異物で擦られることがないので、ウェーハ裏面に傷が生じたり、保護シートの１部がウェーハ裏面に溶着したりすることがない。
【００６０】
また、ウェーハの研磨時に、ウェーハと保護シートとの密着性がよいので、ウェーハを押圧するエアが保護シートに設けられたウェーハの吸着口から外に漏れ出すことがなく、ウェーハ裏面外周部付近にスラリーが固着凝集することがない。
【００６１】
なお、本実施の形態では、保護シート２４の表層部材２４Ｂに形成された凸部の断面形状が矩形、三角形、又は逆台形であったが、本発明はこれに限らず、任意の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域において高低差１０μｍ〜１０００μｍの凹凸形状なら種々の断面形状のものが使用できる。
【００６２】
図５は、本発明に係る実施形態の変形例を表わしている。図５（ａ）は平面図で、図５（ｂ）は断面図である。この変形例では、保護シート２４の基材２４Ａにコーティングされた表層部材２４ＢはＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａにおける硬さ１０〜９０のゴム部材で形成されるとともに、そのウェーハＷと接触する面に、表層部材の中心に対して対称形状をなすように表層部材２４Ｂの中心と同心円をなす複数のリング状凸部が形成されている。このリングの高さは１０μｍ〜１０００μｍに形成されている。
【００６３】
この場合、ウェーハＷと保護シート２４の表層部材２４Ｂとは複数の同心円上のリングで接触するので密着性が向上し、ウェーハＷが表層部材２４Ｂに対してずれることがないので、異物の混入やエアの漏れが生じることが防止できる。
【００６４】
また、本発明に係る実施形態の別の変形例として、保護シート２４はＪＩＳ−Ｋ６３０１Ａにおける硬さ１０〜９０のゴム部材で形成されるとともに、その表層部材２４Ｂの表面が、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に規定するＲａ１μｍ〜２０μｍの表面粗さを有したものが用いられている。
【００６５】
表層部材２４Ｂの表面粗さがＲａ１μｍよりも少ない場合、表層部材２４Ｂの表面はほとんど鏡面に近くなる。表層部材２４Ｂの凸部が微小に変形することによって摩擦係数を大きくし、ウェーハＷと表層部材２４Ｂとのずれをなくすのであるが、表面粗さがＲａ１μｍよりも小さいと凸部の変形しろが小さく、ウェーハＷのずれを防止することができなくなる。これによって、ウェーハ研磨時に断続的にウェーハＷが表層部材２４Ｂに対してずれることで、ウェーハＷとリテーナリング２３との間隔の制御ができなくなり、ウェーハＷのエッジ部の研磨形状を悪化させる。
【００６６】
また、表面粗さがＲａ２０μｍよりも粗い場合、ウェーハＷを裏面から押圧する際に、表層部材２４Ｂの凹凸によって表層部材２４Ｂの接触している部分内において無視することのできない圧力分布ムラが発生し、これがウェーハＷの研磨面に転写されるようになる。これにより、ウェーハＷ内に微小な研磨ムラが発生し、研磨の均一性を損なうことになる。
【００６７】
このため、表層部材２４Ｂの表面が、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に規定するＲａ１μｍ〜２０μｍの表面粗さを有したものが好適である。
【００６８】
なお、本実施の形態及びその変形例においては、保護シート２４は基材２４Ａに表層部材２４Ｂをコーティングした２層構造で説明されているが、本発明はコーティングに限るものではなく、基材２４Ａに表層部材２４Ｂを張り合わせする等、既知の多層化技術を用いることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ウェーハに接触してバックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートは、必要な引張り強度を有した基材とウェーハとの密着性のよい材質でできた表層部材との２層構造を有している。このため、保護シートは十分な引張り強度を有しながらもウェーハとの密着性が優れるとともに十分な摩擦係数が得られ、研磨時にウェーハが研磨パッドから受けるせん断応力によってウェーハと表層部材とがずれて擦れ合うことがない。
【００７０】
従って、何らかの悪条件が重なってもウェーハと保護シートとの間に異物が混入することがなく、また仮に異物が混入したとしてもウェーハが異物で擦られることがないので、ウェーハ裏面に傷が生じたり、保護シートの１部がウェーハ裏面に溶着したりすることがない。
【００７１】
また、保護シートは全体として十分な引張り強度を有することから、研磨時にウェーハが受けるせん断応力に対し、保護シートは研磨パッド進行方向にしわが寄ることなく、ウェーハを均等に押圧することが可能になる。
【００７２】
また、ウェーハの研磨時に、ウェーハと保護シートとの密着性がよいので、ウェーハを押圧するエアが保護シートに設けられたウェーハの吸着口から外に漏れ出すことがなく、ウェーハ裏面付近のスラリを乾燥させ、ウェーハ裏面外周部付近にスラリーが固着凝集することが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウェーハ研磨装置の断面図
【図２】ウェーハキャリアのウェーハ押圧機構部を表わす拡大断面図
【図３】保護シートの表層部材の凹凸形状を表わす概念断面図
【図４】保護シートの表層部材の凹凸形状がウェーハに押圧された状態を表わす概念断面図
【図５】本発明の実施形態の変形例を表わす平面図及び断面図
【符号の説明】
Ｗ…ウェーハ、１０…ウェーハ研磨装置、１１…研磨定盤、１２…研磨パッド、２０…ウェーハキャリア、２１…キャリア本体、２２…バックプレート、２２Ａ、２２Ｂ…エアー噴出口、２３…リテーナリング、２４…保護シート、２４Ａ…基材、２４Ｂ…表層部材、２４Ｃ…吸着口
【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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