(57)【要約】【課題】従来のＣＭＰ装置では、シンプル・安価な構造なものはウェハ全面を均一に研磨することができない。またウェハ全面を均一に研磨できるものは、構造が複雑で高価であり、メンテナンスの手間がかかる。【解決手段】本発明のウェハキャリアー１０においては分割された複数のリングウエイト１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを用いて吸着パッド１２に荷重をかける。これによって次のメリットが得られる。第一に研磨レートがウェハ１１全面で一様である。第二に構造がシンプルなため安価である。第三に凝った機構がないため故障しにくく、メンテナンスの手間がかからない。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリーを付着させた研磨パッドに、吸着パッドに吸着されたウェハをこすりつけて、前記ウェハを化学的・機械的に研磨するＣＭＰ装置のウェハキャリアーにおいて、分割された複数のリングウエイトにより前記吸着パッドに荷重をかけ、前記リングウエイトの数・分け方・各々の重さを適切に調整して、研磨レートが前記ウェハ全面で一様になるようにしたことを特徴とするウェハキャリアー。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、前記リングウエイトの分け方が同心円状であることを特徴とするウェハキャリアー。
【請求項３】
請求項１または２記載のウェハキャリアーを備えたＣＭＰ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ＣＭＰ装置、特にそのウェハキャリアー（ウェハ保持機構）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のＣＭＰ装置２０の主要部斜視図である。セラミック製の研磨テーブル２１の上に発泡ポリウレタン製の研磨パッド２２が貼り付けられている。研磨テーブル２１の上方にはスラリーノズル２３があり、そこからスラリー２４が研磨パッド２２に滴下している。ウェハキャリアー２５の下面には吸着パッド２６を介してウェハ２７が貼り付けられている。ウェハ２７は一定の荷重で研磨パッド２２に常時押し付けられている。研磨テーブル２１は一定の速さで回転している。一方ウェハキャリアー２５は一定の速さで回転しながら左右に往復運動もしている。このようにしてウェハ２７の下面は化学的（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）・機械的（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）に研磨（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）される。
【０００３】
次に従来のウェハキャリアーを図を用いて三種類説明する。図３は従来のウェハキャリアーの第一例３０の部分断面図である（特開２０００−１６７７６２号公報）。このウェハキャリアー３０においてはキャリアーベース３１に吸着パッド３２を介してウェハ３３が貼り付けられている。ウェハ３３の周囲はウェハ３３が外れないようにガイドリング３４で囲まれている。ウェハ３３はウェハキャリアー３０の荷重で研磨テーブル３５上の研磨パッド３６に押し付けられながら、回転および往復運動をする。ガイドリング３４の下端はウェハ３３より僅かに引込んでいる。
【０００４】
この第一例のウェハキャリアー３０は構造が簡単で安価であり、メンテナンスの手間もかからない。しかしウェハ３３に機械的に圧力をかけているため圧力分布が一様でない。そのためウェハ３３の中央部に比べて周辺部の研磨レートが高くなり、ウェハ３３全面が均一に研磨できないという大きな欠点がある。
【０００５】
図４は従来のウェハキャリアーの第二例４０の部分断面図である（特開２０００−１６７７６２号公報）。このウェハキャリアー４０においてはキャリアーベース４１と吸着パッド４２の間に圧力室４３が設けられている。この圧力室４３に大気圧より高い圧力の空気を供給する。するとパスカルの原理により吸着パッド４２のどの部分にも同じ圧力がかかる。それによりウェハ４４全面の圧力分布が一様になる。したがってウェハ４４全面が研磨パッド４５に一様に押しつけられ、むらなく研磨できるはずである。
【０００６】
ところが実際はウェハ４４外周付近では空気圧以外に吸着パッド４２の変形圧力が加わる。そのためウェハ４４外周付近は圧力が高くなり、その結果研磨レートが高くなる。そのため第一例３０ほどではないがウェハ４４全面が均一に研磨できないという欠点がある。また第二例４０は構造が複雑なので高価である。さらに圧力パイプ４６の途中に回転継手（図示せず）があるので、圧力漏れの恐れがあり、日常のメンテナンスの手間もかかる。
【０００７】
図５は従来のウェハキャリアーの第三例５０の部分断面図である（特開平１１−１５６６９７公報）。このウェハキャリアー５０においてもキャリアーベース５１と吸着パッド５２の間に圧力室（加圧または減圧）が設けられている。第二例４０では圧力室４３が一つであったが、第三例５０では圧力室が中心から同心円状に、第一圧力室５３、第二圧力室５４、第三圧力室５５と三つに分かれている。各圧力室は圧力が異なり、通常、中心部の第一圧力室５３が一番圧力が高く、外周部の第三圧力室５５が一番圧力が低くなるようにする。このようにするとウェハ５６にかかる圧力が実質的に一様になるので、ウェハ５６全面が均一に研磨できるようになる。
【０００８】
第三例５０は第二例４０以上に構造が複雑なためより高価である。さらに三本の圧力パイプ５７が一本の軸を中心に回転するという凝った機構であるから、圧力漏れの恐れが第二例４０以上に高く、日常のメンテナンスが大変である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１６７７６２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５６６９７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウェハキャリアーの第一例３０（図３）では、ウェハ３３に機械的に圧力をかけているため圧力分布が一様でない。そのためウェハ３３の中央部に比べて周辺部の研磨レートが高くなり、ウェハ３３全面が均一に研磨できないという大きな問題がある。
【００１１】
従来のウェハキャリアーの第二例４０（図４）では、ウェハ４４外周付近で空気圧以外に吸着パッド４２の変形圧力が加わる。そのためウェハ４４外周付近は圧力が高くなり、研磨レートが高くなる。そのため第一例３０ほどではないがウェハ４４全面が均一に研磨できないという問題がある。また第二例４０は構造が複雑なので高価である。さらに圧力パイプ４６の途中に回転継手があるので、日常のメンテナンスの手間がかかる。
【００１２】
従来のウェハキャリアーの第三例５０（図５）は第二例４０以上に構造が複雑なためより高価である。さらに三本の圧力パイプ５７が一本の軸を中心に回転するという凝った機構であるから、圧力漏れが第二例４０以上に心配で、日常のメンテナンスが大変である。
【００１３】
本発明は上記の諸問題を解決するために考えられたもので、シンプル・安価な構造でありながら、ウェハ全面に一様な圧力をかけることができ、ウェハ全面を均一に研磨することができるウェハキャリアーと、それを備えたＣＭＰ装置である。本発明のウェハキャリアーは構造がシンプルであるから、安価でメンテナンスの手間もかからない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のウェハキャリアーにおいては従来の一体型キャリアーベースの代りに、分割された複数のリングウエイトを用いて吸着パッドに荷重をかけるようにした。リングウエイトの数・分け方・各々の重さは実際に研磨すべきウェハを用いて、研磨レートがウェハ全面で一様になるように実験的に決める。こうすると実質的な圧力がウェハ全面で等しくなり、研磨レートがウェハ全面で一様になる。リングウエイトの分け方は通常同心円状が適当である。
【００１５】
本発明のウェハキャリアーとそれを用いたＣＭＰ装置は、構造がシンプルなため安価である。また凝った機構がないため故障しにくく、メンテナンスの手間がかからない。
【００１６】
請求項１記載の発明は、スラリーを付着させた研磨パッドに、吸着パッドに吸着されたウェハをこすりつけて、前記ウェハを化学的・機械的に研磨するＣＭＰ装置のウェハキャリアーにおいて、分割された複数のリングウエイトにより前記吸着パッドに荷重をかけ、前記リングウエイトの数・分け方・各々の重さを適切に調整して、研磨レートが前記ウェハ全面で一様になるようにしたことを特徴とするウェハキャリアーである。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記リングウエイトの分け方が同心円状であることを特徴とするウェハキャリアーである。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のウェハキャリアーを備えたＣＭＰ装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のウェハキャリアーの一例１０の部分断面図である。本発明のウェハキャリアー１０においてもウェハ１１は吸着パッド１２に貼り付けられている。従来のウェハキャリアー（第一例）との違いは吸着パッド１２への荷重のかけ方である。従来のウェハキャリアー（第一例）においてはキャリアーベースにより吸着パッドに荷重をかけていた。しかしキャリアーベースが一体品であるため、ウェハの中央部と周辺部で荷重を変えるようなことはできない。そのためウェハの周辺部の方が実質的に圧力が高くなって研磨レートが大きくなっていた。
【００２０】
本発明のウェハキャリアー１０においては従来の一体型キャリアーベースの代りに、同心円状に分割された複数のリングウエイトを用いて吸着パッドに荷重をかけるようにした。図１はリングウエイトが３個の例である。内側にある第一リングウエイト１３Ａによる圧力が最も高く、中ほどの第二リングウエイト１３Ｂによる圧力は中間で、外側の第三リングウエイト１３Ｃによる圧力が最も低い。こうすると実質的な圧力がウェハ１１全面で等しくなり、研磨レートがウェハ１１全面で一様になる。
【００２１】
リングウエイトの数・分け方・各々の重さは実際に研磨すべきウェハ１１を用いて、研磨レートがウェハ１１全面で一様になるように実験的に決めるのが良い。これはウェハのサイズが決まればチップパターンにほとんど関係しない。したがって一度適切に条件出しすれば、同じウェハサイズの多品種にそのまま通用する。
【００２２】
ウェハ１１の周囲は研磨中にウェハ１１が外れないようにガイドリング１４で囲まれている。ウェハ１１はウェハキャリアー１０の荷重で研磨テーブル１５上の研磨パッド１６に押し付けられながら、回転および往復運動をする。ガイドリング１４の下端はウェハ１１より僅かに引込んでいる。
【００２３】
本発明のウェハキャリアー１０のメリットは、第一に研磨レートがウェハ１１全面で一様なことである。このメリットは荷重を適切に分割してウェハにかけることにより得られた。第二に構造がシンプルなため安価なことである。第三に凝った機構がないため故障しにくく、メンテナンスの手間がかからないことである。
【００２４】
本発明のＣＭＰ装置の全体構成は従来のＣＭＰ装置（図２）と同じであるが、ウェハキャリアーに上記の特徴がある。したがって従来のＣＭＰ装置の中で最も研磨ばらつきの少ないものと同等以上の性能でありながら、それより安価で故障が少なく、メンテナンスの手間がかからない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のウェハキャリアーにおいては分割された複数のリングウエイトを用いて吸着パッドに荷重をかけるようにした。これによって次のメリットが得られた。第一に研磨レートがウェハ全面で一様である。第二に構造がシンプルなため安価である。第三に凝った機構がないため故障しにくく、メンテナンスの手間がかからない。
【００２６】
本発明のＣＭＰ装置は上記のウェハキャリアーを備えたので、従来のＣＭＰ装置の中で最も研磨ばらつきの少ないものと同等以上の性能でありながら、それより安価で故障が少なく、メンテナンスの手間がかからない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハキャリアーの一例の部分断面図
【図２】従来のＣＭＰ装置の主要部斜視図
【図３】従来のウェハキャリアーの第一例の部分断面図
【図４】従来のウェハキャリアーの第二例の部分断面図
【図５】従来のウェハキャリアーの第三例の部分断面図
【符号の説明】
１０　ウェハキャリアー
１１　ウェハ
１２　吸着パッド
１３Ａ　第一リングウエイト
１３Ｂ　第二リングウエイト
１３Ｃ　第三リングウエイト
１４　ガイドリング
１５　研磨テーブル
１６　研磨パッド
２１　研磨テーブル
２２　研磨パッド
２３　スラリーノズル
２４　スラリー
２５　ウェハキャリアー
２６　吸着パッド
２７　ウェハ
３０　ウェハキャリアー
３１　キャリアーベース
３２　吸着パッド
３３　ウェハ
３４　ガイドリング
３５　研磨テーブル
３６　研磨パッド
４０　ウェハキャリアー
４１　キャリアーベース
４２　吸着パッド
４３　圧力室
４４　ウェハ
４５　研磨パッド
４６　圧力パイプ
５０　ウェハキャリアー
５１　キャリアーベース
５２　吸着パッド
５３　第一圧力室
５４　第二圧力室
５５　第三圧力室
５６　ウェハ
５７　圧力パイプ
【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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