(57)【要約】      （修正有）【課題】チャックプレートによる被加工物の保持性能を良好に保持するとともに、加工圧力の制御を改善することができる片面研磨装置の被加工物保持機構を提供する。【解決手段】チャックプレート２に板状の被加工物１の第１面を吸着させて、被加工物を保持する。その被加工物の吸着させた第１面とは反対側の第２面を研磨布３に圧着させて、被加工物の第２面の研磨加工を行う。弾性膜１３を介してチャックプレートに液体で圧力をかけて、被加工物に加工圧力をかける。ケーシング１０の内側に弾性膜を張るように取りつける。ケーシングの内側と弾性膜の内側によって形成された空間に液体１４を入れる。弾性膜の外側にチャックプレートを装着する。空間内の液体の量を調節することにより、チャックプレートによる被加工物への加工圧力を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックプレートに板状の被加工物の第１面を真空吸着させて被加工物を保持するとともに、その被加工物の第１面とは反対側の第２面を研磨布に圧着させて被加工物の第２面を研磨加工する片面研磨装置において、弾性膜を介してチャックプレートに流体で圧力をかけて、被加工物への加工圧力を制御することを特徴とする片面研磨装置の被加工物保持機構。
【請求項２】
ケーシングの内側に弾性膜を取りつけ、ケーシングの内側と弾性膜の内側によって形成された空間に流体を入れ、弾性膜の外側にチャックプレートを装着し、空間内の流体の量を調節することにより、チャックプレートによる被加工物への加工圧力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【請求項３】
チャックプレートによる被加工物への加工圧力を制御するための流体が、比重０．９〜１．１の範囲内の液体であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【請求項４】
チャックプレートを保持する第１リテーナが弾性膜に取りつけられ、弾性膜が変形するとき、第１リテーナとチャックプレートが一緒に移動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【請求項５】
第１リテーナの外側に、被加工物を保持するための第２リテーナを取りつけ、弾性膜が変形するとき、第１リテーナとチャックプレートと第２リテーナが一緒に移動することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【請求項６】
空間内の流体を温度調節機構に接続して、流体の温度を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリコンウェーハのように高平坦度研磨加工等に使用される被加工物の片面を研磨する装置に使用する被加工物保持機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の代表的な片面研磨装置の被加工物保持機構は、例えば特開平７−２９０３５５号公報に示されている。
【０００３】
被加工物は、チャックプレートによって貫通穴、吸引穴、吸引溝などを介して真空吸着され、研磨布の研磨面に加圧される。加圧された状態で、被加工物は、スラリー供給装置から研磨布の研磨面に供給されるスラリーによって研磨加工される。
【０００４】
通常、スラリーは、研磨布の研磨面上に極く薄い水膜状に分布する。例えば、被加工物としてシリコンウェーハを用いる場合には、スラリーとしては、例えばコロイダルシリカのアンモニア水懸濁液を用いることが多い。
【０００５】
加工圧力は、プッシャーに適当な空気圧を掛けることによって調整することもあるが、単にプッシャーの重量のみによって加工圧力をかけることもある。
【０００６】
また、チャックプレートに使用する真空吸着機構は、被加工物の搬送時にのみ稼動させ、研磨加工中には稼動させないこともある。たとえば、研磨加工時には、被加工物は、リテーナを先端部に備えたフランジによって横方向の位置が規定され、被加工物保持機構全体は、揺動機構によって任意の方向に揺動されて、研磨加工が進行する。
【０００７】
特開平１１−１０４９５８号公報においては、被加工物保持機に使用される、多孔質材からなる吸着部材が提案されている。
【０００８】
特開平５−６９３１０号公報には、ウェーハを保持する平面に柔軟性のある薄膜を用い、この薄膜をリング状の胴部に均一の張力ではりつけ、さらに、その薄膜の、ウェーハを保持している面と反対側の面に、ウェーハ押しつけ圧調整用の流体を供給する流体供給手段を設けたウェーハ鏡面研磨装置が示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の被加工物保持機構には、以下のような問題点があった。
【００１０】
▲１▼加工中にスラリーの固形物（コロイドの凝集したもの）が、被加工物とチャックプレートの間に入り込むことが多く、被加工物のチャックプレート面側に研磨キズが生じる。
【００１１】
▲２▼加工圧力の伝達が、被加工物吸着面の部分部分によって不均一（片当たり）になりやすく、研磨仕上がり面の平坦度が悪くなりやすかった。
【００１２】
▲３▼保持機構の内部構造に空隙部が多く、構造全体の剛性が低いため、面精度に悪影響を及ぼしがちであった。
【００１３】
本発明の目的は、チャックプレートによる被加工物の保持性能を良好に保持するとともに、加工圧力の制御を改善することができる片面研磨装置の被加工物保持機構を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１５】
（１）チャックプレートに板状の被加工物の第１面を真空吸着させて被加工物を保持するとともに、その被加工物の第１面とは反対側の第２面を研磨布に圧着させて被加工物の第２面を研磨加工する片面研磨装置において、弾性膜を介してチャックプレートに流体（好適には液体）で圧力をかけて、被加工物への加工圧力を制御することを特徴とする片面研磨装置の被加工物保持機構。
【００１６】
（２）ケーシングの内側に弾性膜を取りつけ、ケーシングの内側と弾性膜の内側によって形成された空間に流体（好適には液体）を入れ、弾性膜の外側にチャックプレートを装着し、空間内の流体（好適には液体）の量を調節することにより、チャックプレートによる被加工物への加工圧力を制御することを特徴とする、前述の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【００１７】
（３）チャックプレートによる被加工物への加工圧力を制御するための流体が、比重０．９〜１．１の範囲内の液体であることを特徴とする、前述の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【００１８】
（４）チャックプレートを保持する第１リテーナが弾性膜に取りつけられ、弾性膜が変形するとき、第１リテーナとチャックプレートが一緒に移動することを特徴とする、前述の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【００１９】
（５）第１リテーナの外側に、被加工物を保持するための第２リテーナを取りつけ、弾性膜が変形するとき、第１リテーナとチャックプレートと第２リテーナが一緒に移動することを特徴とする、前述の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【００２０】
（６）空間内の液体を温度調節機構に接続して、液体の温度を制御することを特徴とする前述の片面研磨装置の被加工物保持機構。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の好適な実施例による片面研磨装置の被加工物保持機構を説明する。
【００２２】
板状の被加工物１（図示例では半導体ウェーハ）を搬送するときや、鏡面研磨するときに、被加工物１の第１面（図１では上側の片面）がチャックプレート２に真空吸着され、それによって、被加工物１はチャックプレート２に保持される。
【００２３】
研磨加工のとき、被加工物１の第２面（図１では下側の片面）は、研磨プレート５の上面に設けられた研磨布３の研磨面に圧着され、その被加工物１の第２面が鏡面研磨される。
【００２４】
ケーシング１０の内側に弾性膜１３を張る形で取りつける。弾性膜１３の外側（図１では下側）にチャックプレート２を装着する。ケーシング１０の内側と弾性膜１３の内側によって形成された空間に流体好ましくは液体１４を入れる。その空間内の液体１４の量を調節することにより、チャックプレート２による被加工物１への加工圧力を制御する。
【００２５】
ケーシング１０は、全体がほぼキャップ形状をしていて、内部にほぼ円筒状の空間を有する。ケーシング１０の下方部１０ａは開放形状になっている。ケーシング１０の中央上方部１０ｂは、管状に突き出ている。その管状の中央上方部１０ｂの内部にパイプ１５が同心に配置されている。そのパイプ１５は下方に延びており、そこに吸引穴１５ａが形成されている。パイプ１５の下方端は弾性膜１３の接続穴１３ａに接続されている。
【００２６】
弾性膜１３の接続穴１３ａは、弾性膜１３の中心に位置する。弾性膜１３の周辺領域には、薄い波形部分１３ｂが形成されている。弾性膜１３の外周エッジは、ケーシング１０の内側に固定されている。
【００２７】
ケーシング１０、弾性膜１３およびパイプ１５によって形成された空間は気密状態に構成されている。その気密状態の空間の中に、作動用の液体１４が充てんされているのである。
【００２８】
弾性膜１３の波形部分１３ｂの下側面にリング状又はフランジ状の第１リテーナ９が固定されている。その第１リテーナ９の内側にチャックプレート２が保持される。
【００２９】
チャックプレート２は、全体がほぼ円板状になっていて、下側の面が平坦な面になっており、上側の面には、放射方向に延びた吸引溝２ａが形成されている。吸引溝２ａは、吸引作用をよくするためのものであればよく、チャックプレート２の上面に放射方向に延びた形状のみでなく、他の形状（たとえば格子形状）に配置してもよい。
【００３０】
第１リテーナ９の下端にはリング状の第２リテーナ１６が着脱可能に取りつけられている。この第２リテーナ１６は、被加工物１を保持するためのものである。第２リテーナ１６は、内周面が被加工物１の外周面と対応した形になっていて、その内側に被加工物１を保持する。
【００３１】
チャックプレート２は、ポアの直径が約１０〜１００μｍのポーラスセラミックスで円板の形に作って、水も空気も通すことができるようにするのが好ましい。
【００３２】
弾性膜１３の材料として、ステンレスファイバー強化シリコンゴム等を使用することが好ましい。チャックプレート２の材料として、アルミナ系ファインセラミックス等を使用することが好ましい。第２リテーナ１６の材料として、ＰＴＦＥ等を使用することが好ましい。
【００３３】
搬送または加工のときに、被加工物１は、チャックプレート２によって吸着保持される。すなわち、真空ポンプ（図示せず）によって吸引が行なわれると、パイプ１５内の吸引穴１５ａ、弾性膜１３の接続穴１３ａ、チャックプレート２の吸引溝２ａを経て被加工物１の上面が、ポーラスセラミックス製のチャックプレート２によって吸着保持される。それとともに、被加工物１の外周側方部が、第１リテーナ９の先端部に取り付けられた第２リテーナ１６によって保持される。
【００３４】
このように、チャックプレート２として、ポーラスセラミックス製のプレートを使用し、被加工物１の片側全面を吸着すると、被加工物１の吸着による保持が確実にできる。さらに、搬送時のみでなく、加工中にも、被加工物１の片面（上面）の全面を吸着保持すれば、常に均一な保持力で、被加工物１の片面（上面）の全面がチャックプレート２に固着された状態で、研磨が行える。
【００３５】
ケーシング１０の内部に弾性膜１３が張り付けられ、作動用の液体１４が、それらとパイプ１５との間の空間に充填され、必要に応じて液体１４に圧力を印加して、加工圧力を微調整すると、液体による加工圧力は、あらゆる方向に均等に伝達されるので、被加工物１の吸着面に対して、弾性膜１３を介して均一に分布する力として作用する。
【００３６】
また、加工圧力の媒体としてケーシング１０の内部に液体１４を充填し、弾性膜１３を介して、印加圧力が、チャックプレート２の上面から被加工物１の全面に均一に付加される構造にすると、液体１４によって印加された加工圧力が被加工物１の加工面に均一に分布されるため、高い平坦度の研磨仕上り面を得ることができる。
【００３７】
また、内部構造に気体部分が少なく、固体と液体が大部分を占めるように構成すると、全体の剛性が高められ、加工精度の向上にもつながる。
【００３８】
本発明は、前述の実施例に限定されない。
【００３９】
たとえば、チャックプレートの下面を予め曲面形状にすることにより、意図した形状の研磨面が得られるようにすることができる。
【００４０】
また、空間の内部に充填した圧力伝達媒体（液体）を温度調節機構に接続することができる。たとえば、パイプ１５の上方端を温度調節機構（図示せず）に接続して、空間内の液体を所定の温度に制御する。その際、空間内の液体が循環しやすくなるように、パイプ１５を二重構造にして、その下端に穴をあけることも可能である。
【００４１】
また、ケーシング１０の外側に放熱ヒレを設けて、空間内の液体に対する放熱効率を向上させてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の被加工物保持機構を用いると、このように圧力伝達媒体として流体好ましくは液体を用いるので、加工面全面に均一な加工圧力を微調整して印加することができるので、平坦度の優れた研磨加工面を得ることができる。
【００４３】
また、被加工物の非研磨側の全面を均一に吸着保持することが容易になる。この場合、従来のように、加工中にスラリーの固形物が被加工物とチャックプレートの間に入り込む危険がなく、したがって、被加工物の研磨側の面に研磨キズが生じない。
【００４４】
さらに、本発明によれば、被加工物保持機構全体の剛性を高めやすく、加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例による片面研磨装置用の被加工物保持機構を説明するための縦断面図。
【符号の説明】
１  被加工物
２  チャックプレート
２ａ  吸引溝
５  研磨プレート
９  第１リテーナ
１０  ケーシング
１０ａ  下方部
１０ｂ  上方部
１３  弾性膜
１３ａ  接続穴
１４  液体
１５  パイプ
１５ａ  吸引穴
１６  第２リテーナ
【図１】
2004209613.tif 000003