(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨装置において、
バネ力によって前記研磨パッドに張力を与える複数のテンショナを備え、
前記テンショナは、
貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、
一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、
前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、
前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、
前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記テンショナは研磨台の周囲側方に固定してあり、
前記テンショナに前記研磨パッドの周縁部を係合させる係合手段を備える請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨装置において、
被着する前記研磨パッドにシワが生じないように張力を与える張力付与手段を備え、
前記張力付与手段は、
貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、
一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、
前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、
前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、
前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあることを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
研磨装置の研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨装置において、
前記研磨台に設けた複数のテンショナのバネ力によって前記研磨パッドに張力を与えて前記研磨パッドを前記研磨台に被着し、
複数のテンショナで前記研磨パッドに張力を与えながら前記研磨パッドで被研磨物を研磨し、
前記テンショナは、
貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、
一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、
前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、
前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、
前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあることを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
研磨装置の研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨方法において、
前記研磨台に設けた複数のテンショナのバネ力によって前記研磨パッドに張力を与えて前記研磨パッドを前記研磨台に被着し、
前記テンショナは、
貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、
一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、
前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、
前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、
前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあり、
複数のテンショナで前記研磨パッドに張力を与えながら前記研磨パッドで被研磨物を研磨することを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＬＳＩ又はＵＬＳＩ等の半導体装置の製造に主に用いられる研磨装置及び研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の化学機械的研磨装置を示す模式的側面図であり、図中、81は円柱状の試料台である。また、図６は図５に示した試料台81の平面図である。試料台81の下面中央には試料台軸82が垂下してあり、該試料台軸82によって試料台81は矢符方向へ回転駆動されると共に、昇降されるようになっている。試料台81の上面には円形の複数の凹部が試料台軸82と同心円上に設けてあり、各凹部には、ウェハＷ，Ｗ，…をそれぞれ載置する円板状の載置台83，83，…が回転自在に嵌合してある。
【０００３】
載置台83，83，…の下面中央には各載置台83，83，…を回転する載置台回転軸84，84，…が垂設してあり、各載置台回転軸84，84，…の回転駆動力によって各載置台83，83，…は、矢符で示した如く、試料台81の回転方向と同じ方向へ回転される。各載置台83，83，…の上縁部には環状のリテーナ85，85，…がそれぞれ設けてあり、該リテーナ85，85，…によって載置台83，83，…上に載置されたウェハＷ，Ｗ，…の周縁部が位置決めされ、載置台83，83，…に設けてある真空吸着装置（図示せず）によってウェハＷ，Ｗ，…は載置台83，83，…上に真空吸着される。
【０００４】
試料台81の上方には、定盤たる円形の研磨台61が試料台81と平行に配置してある。研磨台61の上面中央には研磨台回転軸70が立設してあり、矢符で示した如く、該研磨台回転軸70によって研磨台61は試料台81の回転方向と同じ方向へ回転される。研磨台61の下面は平坦になしてあり、そこにはウェハＷ，Ｗ，…を研磨する研磨パッド63が、接着剤又は両面粘着テープ等によって被着してある。研磨台回転軸70の中心軸上には、該研磨台回転軸70及び研磨台61を貫通する貫通孔71が開設してあり、研磨パッド63の貫通孔71に対向する部分に孔が開設してある。
【０００５】
このような装置によってウェハＷ，Ｗ，…の表面を研磨するには、研磨台回転軸70，試料台軸82及び載置台回転軸84，84，…によって、それぞれ研磨台61，試料台81及び載置台83，83，…を回転させると共に、例えばＫＯＨといったアルカリ性溶液に砥粒を懸濁したスラリを貫通孔71内に供給し、試料台軸82によって試料台81を上昇させて、ウェハＷ，Ｗ，…を研磨パッド63に摺接させることによって、ウェハＷ，Ｗ，…の表面を化学機械的に研磨する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような化学機械的研磨装置によってウェハの表面を高精度に研磨するには、研磨パッドが平坦であることが重要である。しかし、従来の装置では接着剤又は両面粘着テープ等によって研磨パッドを研磨台に被着するので、研磨パッドと研磨台との間に気泡が混入して研磨パッドにシワが生じ易い。そのため、シワが生じることなく、研磨パッドを研磨台に被着するのに熟練を要するという問題があった。
【０００７】
一方、ウェハの研磨によって研磨パッドが磨耗するため、適宜の間隔で研磨パッドを交換する。このとき、研磨台から研磨パッドを脱離するのに手間を要する。更に、研磨パッドを脱離した後、研磨台の下面に付着している接着剤又は両面粘着テープ等の残滓を取り除かなければならず、その作業に多大な手間及び長い時間を要するという問題もあった。
【０００８】
そのため、研磨台の直径と略同じ直径のリングに研磨パッドを展張固定し、該リングを研磨台に取り付けてなる研磨装置が提案されている。しかしながら、そのような従来の研磨装置にあっては、研磨操作によって研磨パッドが徐々に伸長してシワが発生するため、研磨台からリングを取り外して、研磨パッドを展張した後、再びリングを研磨台に取り付けるというメンテナンス作業を適宜の間隔で実施しなければならなかった。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところはバネ力によって前記研磨パッドに張力を与える複数のテンショナを備える構成にすることによって、研磨パッドを容易に装着することができると共に、メンテナンス作業を可及的に低減することができる研磨装置及び研磨方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る研磨装置は、研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨装置において、バネ力によって前記研磨パッドに張力を与える複数のテンショナを備え、前記テンショナは、貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあることを特徴とする。
【００１１】
研磨パッドには、複数のテンショナからそれぞれ張力が与えられるため、研磨パッドはシワを生じることなく研磨台に展張される。また、研磨操作によって研磨パッドが徐々に伸長した場合であっても、研磨パッドに与えられた張力がそれを吸収するため、研磨パッドにシワが生じない。一方、テンショナはバネ力によって研磨パッドに張力を与えるようになしてあり、その構成が比較的単純であるため、装置コストの上昇が抑制される。
【００１３】
ナットを回動して対向する板状部材の間の距離を変更し、コイルバネのバネ力を調整することによって、研磨パッドに与える張力を調整する。このように、張力を制御するために複雑な装置が不要であり、装置コストの上昇が更に抑制される。
【００１４】
本発明に係る研磨装置は、前記テンショナは研磨台の周囲側方に固定してあり、前記テンショナに前記研磨パッドの周縁部を係合させる係合手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
研磨パッドを交換する場合、環状部材に設けた係合部からテンショナのフックを離脱させて環状部材及び研磨パッドを研磨台から取り外し、環状部材から研磨パッドを取り除いた後、新しい研磨パッドを環状部材に取り付けた後、これらの操作とは逆の操作を行って、研磨パッドを研磨台に展張する。このように研磨パッドを容易に交換することができる。交換した研磨パッドは、複数のテンショナから与えられた張力によって研磨台に展張されるため、研磨パッドにシワを生じさせることなく、交換作業を実施することができる。
本発明に係る研磨装置は、研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨装置において、被着する前記研磨パッドにシワが生じないように張力を与える張力付与手段を備え、前記張力付与手段は、貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあることを特徴とする。
本発明に係る研磨装置は、研磨装置の研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨装置において、前記研磨台に設けた複数のテンショナのバネ力によって前記研磨パッドに張力を与えて前記研磨パッドを前記研磨台に被着し、複数のテンショナで前記研磨パッドに張力を与えながら前記研磨パッドで被研磨物を研磨し、前記テンショナは、貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあることを特徴とする。
本発明に係る研磨方法は、研磨装置の研磨台に被着した研磨パッドを被研磨物に摺接させて、該被研磨物を研磨する研磨方法において、前記研磨台に設けた複数のテンショナのバネ力によって前記研磨パッドに張力を与えて前記研磨パッドを前記研磨台に被着し、前記テンショナは、貫通孔がそれぞれ開設してあり、両貫通孔の中心軸が同軸上になるように間隔をあけて配置した一対の板状部材と、一端側にネジ部が形成してあり、両端が両板状部材からそれぞれ突出するように両貫通孔に両端が挿通したロッドと、前記一対の板状部材の間に配置してあるコイルバネと、前記ロッドの一方の板状部材より突出した一端側のネジ部に螺着したナットとを具備し、前記ロッドの他方の板状部材より突出した他端側が、前記研磨パッドに連結してあり、複数のテンショナで前記研磨パッドに張力を与えながら前記研磨パッドで被研磨物を研磨することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明に係る装置の要部構成を示す一部破断側面図であり、図中、31は円柱状の試料台、１は該試料台31上に配置されるウェハＷを研磨する円板状の研磨台である。また、図２は図１に示した研磨台１の背面図である。試料台31の下面中央には試料台軸32が垂下してあり、該試料台軸32によって試料台31は矢符方向へ回転駆動されると共に、昇降されるようになっている。試料台31の上面には円形の複数の凹部が試料台軸32と同心円上に設けてあり、各凹部には、ウェハＷ，Ｗ，…をそれぞれ載置する円板状の載置台33，33，…が回転自在に嵌合してある。
【００１７】
載置台33，33，…の下面中央には各載置台33，33，…を回転させる載置台回転軸34，34，…が垂設してあり、各載置台回転軸34，34，…の回転駆動力によって各載置台33，33，…は、矢符で示した如く、試料台31の回転方向と同じ方向へ回転される。各載置台33，33，…の上縁部には環状のリテーナ35，35，…がそれぞれ設けてあり、各リテーナ35，35，…によって載置台33，33，…上に載置されたウェハＷ，Ｗ，…の周縁部が位置決めされ、載置台33，33，…に設けてある真空吸着装置（図示せず）によってウェハＷ，Ｗ，…は載置台33，33，…上に真空吸着される。
【００１８】
試料台31の上方には、定盤たる研磨台１が試料台31と平行に配置してある。研磨台１の上面中央には研磨台回転軸10が前記試料台軸32と同軸上に立設してあり、該研磨台回転軸10によって研磨台１は試料台31の回転方向と同じ方向へ回転される。研磨台１の下面中央には円形の凹部1aが設けてあり、研磨台回転軸10の中心軸上には、該研磨台回転軸10及び研磨台１の凹部1aを貫通する貫通孔11が開設してある。
【００１９】
該研磨台１の下面には、前記貫通孔11と同じ直径の孔が中央に開設してあり、研磨台１の直径より大きい直径の円板状の研磨パッド３が配置してある。研磨パッド３の周縁部は上下一対の固定リング７，８で挟持してあり、両固定リング７，８はそれらを貫通する複数のボルト8a，8a，…によってネジ止めしてある。また、研磨パッド３の中央部分は、前記凹部1aの内径より小さい外径であり、前記貫通孔11と同じ直径の孔が中央に開設してある円板状の保持板５，６で挟持してある。両保持板５，６は、研磨パッド３を挟持した状態で凹部1a内に嵌合してあり、両保持板５，６を貫通する複数のボルト6a，6a，…によって研磨台１に固定してある。
【００２０】
研磨台１の周囲には、固定リング７，８を支持するフック28及び研磨パッド３に張力を与えるコイルバネ26をそれぞれ備える複数のテンショナ２，２，…が周方向へ適宜の間隔で配置してあり、各テンショナ２，２，…は、研磨台１の周面から放射状に延設してあり、先端がフォーク状になしてあるアーム４，４，…によって支持されている。上側の固定リング７のテンショナ２，２，…に対向する部分には、各テンショナ２，２，…のフック28，28，…が係合するフックプレート９，９，…が設けてある。各フック28，28，…は対応するフックプレート９，９，…に着脱自在に係止してある。
【００２１】
このような装置によってウェハＷ，Ｗ，…の表面を研磨するには、研磨台回転軸10，試料台軸32及び載置台回転軸34，34，…によって、それぞれ研磨台１，試料台31及び載置台33，33，…を回転させると共に、例えばＫＯＨといったアルカリ性溶液に砥粒を懸濁したスラリを貫通孔11内に供給し、試料台軸32によって試料台31を上昇させて、ウェハＷ，Ｗ，…を研磨パッド３に摺接させることによって、ウェハＷ，Ｗ，…の表面を化学機械的に研磨する。
【００２２】
図３は図１に示したテンショナ２の一部破断側面図であり、図中、21は四角筒部材の一開口を板状部材で閉塞してなるテンションボックスである。テンションボックス21の内部は仕切り壁22によって３つの円筒状の室に区分してあり、各室内にはその深さ寸法より大きい寸法のコイルバネ26，26，26が挿入してある。テンションボックス21の開口に対向して、該テンションボックス21の平断面の寸法と同じ寸法のプレート23が、テンションボックス21の開口から適宜距離を隔てて配置してある。該プレート23の下面であってプレート23の両端近傍には、テンションボックス21の深さ寸法より少し短い寸法のガイドシャフト24，24が垂設してあり、両ガイドシャフト24，24は、テンションボックス21の両端近傍に配置したコイルバネ26，26に内嵌してある。
【００２３】
テンションボックス21の中央に配置したコイルバネ26にはロッド25が挿入してあり、該ロッド25の両端は、テンションボックス21の底部中央及びプレート23の中央に開設した孔から摺動自在に突出させてある。該ロッド25のプレート23から突出した端部にはナット27が螺着してあり、該ナット27を回動してプレート23とテンションボックス21との間の距離を変更し、コイルバネ26，26，26を収縮させることによって、コイルバネ26，26，26の押し力を調整することができる。
【００２４】
また、ロッド25のテンションボックス21の底部から突出した端部には、テンションボックス21の底部中央に開設した穴の寸法より大きい寸法であり、ストッパたるフック28が揺動自在に垂下してある。フック28の両側には、一対の脚部29，29がテンションボックス21の底部から延設してあり、両脚部29，29には穴30，30が開設してある。そして、両穴30，30に図１に示したアーム４の先端部分を内嵌させて、テンションボックス21を固定する。
【００２５】
テンションボックス21が固定されたテンショナ２にあっては、コイルバネ26，26，26の押し力によってプレート23を押し、ロッド25及びフック28にテンションボックス21側への引力を加えることによって、図１に示した如く、フック28が係止してあるフックプレート９及び固定リング７，８を介して研磨パッド３に張力を与える。
【００２６】
研磨パッド３には、研磨台１の周囲に配置した複数のテンショナ２，２，…から前述した如く張力が与えられ、これによって研磨パッド３はシワを生じることなく研磨台１の下面に展張される。また、研磨操作によって研磨パッド３が徐々に伸長した場合であっても、研磨パッド３に与えられた張力がそれを吸収するため、研磨パッド３にシワが生じない。一方、テンショナ２，２，…はテンションボックス21，ロッド25，プレート23及びコイルバネ26，26，26等によって組み立てられており、その構成が比較的単純であるため、装置コストの上昇が抑制される。また、ナット27の回動によってコイルバネ26，26，26の押し力を調整することによって、研磨パッド３に与える張力を調整することができるため、前記張力を制御するための装置が不要であり、装置コストの上昇が更に抑制される。
【００２７】
ところで、研磨パッド３を交換する場合、ボルト6a，6a，…を螺脱して保持板６を研磨台１及び研磨パッド３から取り外し、フックプレート９，９，…からテンショナ２，２，…のフック28，28，…を離脱させて固定リング７，８及び研磨パッド３を研磨台１から取り外す。そして、ボルト8a，8a，…を螺脱し、固定リング７，８を割離して研磨パッド３を取り除いた後、新しい研磨パッド３を固定リング７，８で挟持し、前述した操作とは逆の操作を行って、研磨パッド３を研磨台１の下面に被着する。このようにして研磨パッド３を容易に交換することができる。また、研磨台１の下面に展張した研磨パッド３は、テンショナ２，２，…から与えられた張力によって展張されるため、研磨パッド３にシワを生じさせることなく、交換作業を実施することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、テンショナ２のテンションボックス21を研磨台１に固定し、コイルバネ26，26，26の押し力によって研磨パッド３に張力を与えるようになしてあるが、本発明はこれに限らず、テンショナ２のプレート23を研磨台１に固定し、コイルバネ26，26，26の引き力によって研磨パッド３に張力を与えるようになしてもよいことはいうまでもない。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２を示す模式的側面図であり、研磨台１を下側に、被研磨物を上側に配置した場合を示している。なお、図中、図１に示した部分に対応する部分には同じ番号を付してその説明を省略する。研磨台１の上面には研磨パッド３が展張してあり、該研磨パッド３は、研磨台１の周囲に配設した複数のテンショナ２，２，…から与えられた張力によって展張されている。
【００３０】
研磨台１上には、真空吸着装置を内蔵する円板状のチャック41が配設してあり、該チャック41の下面にはウェハＷが吸引固定されている。チャック41の下面周縁部にはリテーナ45が設けてあり、ウェハＷはリテーナ45によって位置決めされている。チャック41の上面中央には回転軸42が立設してあり、該回転軸42によってチャック41が回転駆動されると共に昇降されるようになっている。また、研磨台回転軸10の中心軸上には、前述したスラリを供給するスラリ供給管50が研磨台１から適宜距離を隔てて配設してあり、スラリ供給管50から研磨パッド３上にスラリが滴下される。
【００３１】
このような研磨装置にあっては、前同様、研磨台１の周囲に配置した複数のテンショナ２，２，…から研磨パッド３にそれぞれ張力が与えられており、これによって研磨パッド３はシワを生じることなく研磨台１の上面に展張される。また、研磨操作によって研磨パッド３が徐々に伸長した場合であっても、研磨パッド３に与えられた張力がそれを吸収するため、研磨パッド３にシワが生じない。一方、テンショナ２，２，…の構成が比較的単純であり、また、研磨パッド３に与える張力を制御するための複雑な装置が不要であるため装置コストの上昇を可及的に抑制することができる。更に、シワを生じることなく研磨パッド３を容易に交換することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係る研磨装置及び研磨方法にあっては、研磨パッドにシワを生じることなく研磨台に展張することができる。また、研磨操作によって研磨パッドが徐々に伸長した場合であっても、研磨パッドに与えられた張力がそれを吸収するため、研磨パッドにシワが生じない。一方、テンショナの構成が比較的単純であるため、装置コストの上昇が抑制される。
【００３３】
本発明に係る研磨装置にあっては、張力を制御するために複雑な装置が不要であり、装置コストの上昇が更に抑制される。
【００３４】
本発明に係る研磨装置にあっては、シワが生じることなく研磨パッドを容易に交換することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の要部構成を示す一部破断側面図である。
【図２】図１に示した研磨台の背面図である。
【図３】図１に示したテンショナの一部破断側面図である。
【図４】実施の形態２を示す模式的側面図である。
【図５】従来の化学機械的研磨装置を示す模式的側面図である。
【図６】図５に示した試料台の平面図である。
【符号の説明】
１    研磨台
２    テンショナ
３    研磨パッド
４    アーム
５    保持板
６    保持板
６ａ  ボルト
７    固定リング
８    固定リング
８ａ  ボルト
９    フックプレート
２１  テンションボックス
２３  プレート
２５  ロッド
２６  コイルバネ
２８  フック
【図１】
0003969851.tif 000002
【図２】
0003969851.tif 000003
【図３】
0003969851.tif 000004
【図４】
0003969851.tif 000005
【図５】
0003969851.tif 000006
【図６】
0003969851.tif 000007