テンプレート押圧ウェハ研磨方式
【課題】研磨時に外周部を含むウェハの全面を均一に加圧して該ウェハの特に外周部の変形を抑制し、この変形によるウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリング一体型のテンプレートとしてウェハの自動搬送の構築を可能とし、該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させ、さらには径、厚み等のサイズ違いのウェハも容易・確実に研磨可能とする。
【解決手段】底面部にウェハＷを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられてテンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレート１０を備え、該リテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１にウェハＷを嵌合させ、リテーナリング一体化テンプレート１０を介してウェハＷをプラテン２上の研磨パッド６に押し付けるとともに研磨ヘッドをプラテン２に対し相対回転させてウェハＷを研磨する。
【解決手段】底面部にウェハＷを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられてテンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレート１０を備え、該リテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１にウェハＷを嵌合させ、リテーナリング一体化テンプレート１０を介してウェハＷをプラテン２上の研磨パッド６に押し付けるとともに研磨ヘッドをプラテン２に対し相対回転させてウェハＷを研磨する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレート押圧ウェハ研磨方式に関するものであり、特に、研磨時にウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリングとテンプレートとを一体化してウェハの自動搬送の構築を可能とし、さらには該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させることが可能なテンプレート押圧ウェハ研磨方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のテンプレート押圧ウェハ研磨方式としては、例えば本出願人の特許出願に係る特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されているようなものがある。この先願に係る技術は、ウェハを、研磨ヘッドにおけるキャリアの下面部に設けられた圧力エア層でプラテン上の研磨パッドに押圧するとともに該研磨ヘッドに設けられたリテーナリングで周囲を包囲し、研磨ヘッドをプラテンに対し相対回転させてウェハを研磨するテンプレート押圧ウェハ研磨方式であって、前記圧力エア層は、前記キャリアの下面と周縁部が前記リテーナリングに保持された弾性シートと前記キャリアの下面に該下面の周縁に沿って環状に凸設されたエアシールとで囲まれたエア室に圧縮エアを供給することにより形成されている。キャリアの下面には、圧縮エアを供給するためのエア吹出し口と真空吸引用のバキューム孔及び該バキューム孔に通じる吸着溝とが形成されている。また前記リテーナリングの内径に対応した直径の円板状体の底面にウェハの外径とほぼ同径の嵌合用凹部が形成されたテンプレートが該リテーナリングとは別体の部材として備えられ、研磨の際に、ウェハは該テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されてテンプレートを介して前記圧力エア層でプラテン上の研磨パッドに押圧されるとともに当該テンプレートを介して前記リテーナリングで周囲が包囲されるように構成されている。前記弾性シートの適所には、複数の孔が開穿され、該孔はウェハの搬送時には真空吸着用の吸着用孔として機能し、研磨時には前記エア室を形成するためテンプレートの上面に密着して閉止される。
【０００３】
そして、圧力エア層となるエア室の周囲を形成しているエアシールの内径よりも小径の嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時に外周部を含めて、その全面に圧力エア層からの押圧力が均一にかかる。また、ウェハは、その周囲がテンプレートを介してリテーナリングで周囲を包囲されている。このため、研磨時にはリテーナリングの内周面にテンプレートの外側面の部分で接触し、リテーナリングの内周面に対する接触面積が拡大されている。したがって、リテーナリングとの接触面積が広くなって、リテーナリングの内周面に衝突するように接触する際のウェハに発生する応力、即ちウェハに作用する変形力は小さくなる。この結果、外周部を含めたウェハ全面の均一加圧とあいまって、研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生することがない。
【０００４】
上記のようなテンプレート押圧ウェハ研磨方式に関連する従来技術として、例えば、次のようなウェハ研磨装置が知られている。この従来技術は、ウェハの周囲を包囲し、研磨時にウェハと共にプラテン上の研磨パッドに接触して該研磨パッドにおける研磨面の盛り上がりを押さえるリテーナリングが備えられ、ウェハは、周縁部がリテーナリングに保持された保護シートに吸着されてプラテン上に運ばれる。この後、ウェハ裏面に研磨圧力を伝える圧力流体層が、キャリア下面に設けられたエア噴出し部材と前記保護シートとの間に形成され、ウェハは該圧力流体層により保護シートを介して研磨パッドに押圧される。そして、該ウェハの押圧状態においてプラテンの回転駆動部を起動してプラテンと共に研磨パッドを一方向に回転させ、これと同時に研磨ヘッドの回転駆動部を起動してウェハをプラテン側の回転に対し相対回転させることにより、ウェハを研磨するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来、例えば、次のようなウェハ変形抑制装置及びウェハ変形抑制方法が知られている。この従来技術は、リテーナリングで包囲されたウェハをキャリアの下面部に設けられた圧力エア層で研磨パッドに押し付けて研磨するＣＭＰ装置におけるウェハ変形抑制装置であって、ウェハの上面に該ウェハ径とほぼ同等の直径を有する平面視円形の補強部材が貼り付けられ、該補強部材をウェハに貼り付けたまま該ウェハを研磨するように構成されている。前記圧力エア層は、キャリアの下面と周縁部がリテーナリングに保持された弾性シート等との間に形成されるとともに、キャリアの下面には、圧縮エアを供給するためのエア吹出し口と真空吸引用のバキューム孔とが形成され、弾性シートの適所には、複数の孔が開穿され、該孔はウェハの搬送時には真空吸着用の吸着用孔として機能し、研磨時にはエア圧供給用孔として機能する。この圧力エア層の形成、キャリアの下面へのバキューム孔の形成及び弾性シートへの吸着用孔の開穿等の構成部分は、前記特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されている技術におけるものとほぼ同様である。そして、補強部材はウェハ径とほぼ同等の直径を有し、貼着材を介してウェハ上面に一体に貼り付けられている。したがって、研磨時にウェハが移動してリテーナリングに衝突しても該リテーナリングからウェハに作用する変形力は補強部材により緩和吸収される。その結果、ウェハに作用する衝撃力に対する耐性強度が実質的に増大する。研磨時にウェハが移動してリテーナリングに衝突した場合でもリテーナリングからウェハに作用する変形力が補強部材により吸収除去されるので、リテーナリングとの接触・衝撃によるウェハの研磨形状の変形、特に該ウェハの外周縁部の座屈変形を抑制することができると共に、該変形によるウェハ外周縁部の研磨不良を防止することができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０８５９４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１０２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先願である特願２０１０−１３２３３６号に係る技術においては、テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時に外周部を含めて、その全面に圧力エア層からの押圧力が均一にかかる。また、ウェハは、その周囲がテンプレートを介してリテーナリングで周囲を包囲され、研磨時にはリテーナリングの内周面にテンプレートの外側面の部分で接触し、リテーナリングの内周面に対する接触面積が拡大されている。この結果、外周部を含めたウェハ全面の均一加圧とあいまって、研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生しない。しかしながら、ウェハを嵌合する嵌合用凹部が形成されたテンプレートは、リテーナリングとは別体の部材として構成されて二重構造となっていたためウェハの自動搬送の構築が難しい。また、この自動搬送の際、ウェハは、テンプレートの嵌合用凹部に嵌合された状態で該テンプレートがキャリアの下面に形成された真空吸引用のバキューム孔に通じる吸着溝と弾性シートに開穿され真空吸着用の吸着用孔を介して真空吸引されることにより、研磨ヘッド側に真空吸着される。しかしながら、キャリア下面の吸着溝と弾性シートの吸着用孔との間には、何らの位置合わせ手段も講じられていなかったため、該吸着溝と吸着用孔とが合っていないと研磨ヘッド側へのウェハの真空吸着が不安定になる。
【０００８】
特許文献１に記載の従来技術においては、ウェハの周囲を包囲するリテーナリングは、ウェハを安定して内嵌させるために、その内径がウェハの外径よりも所要量大きく、余裕を持たせて作られている。このような寸法関係から、研磨をしていない状況下では、ウェハはリテーナリングの中央部側に位置しているが、一旦研磨が始まるとウェハはリテーナリング内を研磨パッドの回転方向に滑り動く。その結果、ウェハの外周部がリテーナリングの内周面に衝突するように接触する。この衝突時にウェハに発生する応力は、リテーナリングの単位面積当たりの反力（外力）の大きさに相当し、ウェハ中心部は、衝突時の外力を受ける部分から十分離れているため、外力と応力がほぼ等しくなり、また圧力流体層により加圧が行われているため変形が生じることは殆どない。しかし、接触面積が小さい外周縁の部分でリテーナリングの内周面に衝突するように接触するウェハの外周部は、リテーナリングからの反力（外力）が大きくなるとともに、圧力流体層による加圧も不十分になり易い。このため、ウェハの外周部には、リテーナリング内周面との衝突力により変形が発生する虞がある。そして、変形が発生した場合は、ウェハの研磨表面における圧力分布が不均等になり、特にウェハ外周部の研磨レートが増大して、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生する。また、本従来技術において研磨に供されるウェハは、その外径がリテーナリングの内径よりも所要量小さく、その周囲をリテーナリングに包囲されて該リテーナリングに安定して内嵌させ得るものに限られる。そのため、使用されているリテーナリングの内径に合った外径のウェハしか研磨することができない。
【０００９】
また、特許文献２に記載の従来技術においては、研磨時にウェハが移動してリテーナリングに衝突した場合でもリテーナリングからウェハに作用する変形力が補強部材により吸収除去されるので、ウェハの外周縁部の座屈変形を抑制することができると共に、該変形によるウェハ外周縁部の研磨不良を防止することができる。そして、自動搬送等の際、ウェハは、その上面に補強部材が貼り付けられた状態でキャリアの下面に形成された真空吸引用のバキューム孔と弾性シートに開穿され真空吸着用の吸着用孔を介して真空吸引されることにより、研磨ヘッド側に真空吸着される。しかしながら、前記特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されている技術におけるものとほぼ同様に、キャリア下面のバキューム孔と弾性シートの吸着用孔との間には、何らの位置合わせ手段も講じられていなかったため、該バキューム孔と吸着用孔とが合っていないと研磨ヘッド側へのウェハの真空吸着が不安定になる。
【００１０】
そこで、研磨時に外周部を含むウェハの全面を均一に加圧して該ウェハの特に外周部の変形を抑制し、この変形によるウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリング一体型のテンプレートとしてウェハの自動搬送の構築を可能とし、該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させ、さらには径、厚み等のサイズ違いのウェハも容易・確実に研磨可能とするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、底面部にウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられて前記テンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレートを備え、該リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に前記ウェハを嵌合させ、該リテーナリング一体化テンプレートを介して該ウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けるとともに前記研磨ヘッドを前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェハを研磨するテンプレート押圧ウェハ研磨方式を提供する。
【００１２】
この構成によれば、リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時にその外周部を含めた全面に該リテーナリング一体化テンプレート上に形成される圧力エア層等からの押圧力が均一にかかる。またウェハの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がなく、さらにはテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハに発生する応力、即ちウェハに作用する変形力は全く生じない。この結果、研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生しない。さらに、ウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されているテンプレート部分は、リテーナリングと一体化されて研磨ヘッド側に固定されていることで、自動搬送によるウェハの受け渡しが可能となって、ウェハの自動搬送の構築が可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、前記リテーナリング一体化テンプレートは前記リテーナリングホルダを介して上記研磨ヘッド側に取り付けられているテンプレート押圧ウェハ研磨方式を提供する。
【００１４】
この構成によれば、リテーナリング一体化テンプレートは、その外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、このリテーナリングホルダが固着された状態でスナップリングの嵌脱により研磨ヘッドに対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を可能な範囲で変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレートに、それぞれリテーナリングホルダを固着したものを予め準備しておくことで、リテーナリング一体化テンプレートは径、厚み等のサイズ違いのウェハにも対応可能となって、これらのウェハも確実に研磨することが可能となる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域に上記リテーナリングホルダを固着する際には、上記研磨ヘッドにおけるキャリアの下面部に形成された真空吸着溝と一定の位置関係にある上記リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標と、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部の天井部に開穿された吸着孔の位置に関連する該リテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせするように構成したテンプレート押圧ウェハ研磨方式を提供する。
【００１６】
この構成によれば、リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域に対しリテーナリングホルダは両面テープ等を用いて固着される。この固着の際、リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標とリテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせすることで、キャリアの下面部に形成された真空吸着溝の位置とリテーナリング一体化テンプレートに開穿された吸着孔の位置とが合って、自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明は、リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時にその外周部を含めた全面に圧力エア層等からの押圧力が均一にかかって外周部を含むウェハの全面を均一に加圧することができる。またウェハの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作及びテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハに作用する変形力は全く生じない。このため研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制されて、ウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止することができる。また、ウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されているテンプレート部分は研磨ヘッド側に固定されていることでウェハの自動搬送の構築が可能となるという利点がある。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えてさらに、リテーナリング一体化テンプレートは、外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、このリテーナリングホルダが固着された状態でスナップリングの嵌脱により研磨ヘッドに対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレートに、それぞれリテーナリングホルダを固着したものを予め準備しておくことで、径、厚み等のサイズ違いのウェハにも対応可能となって、これらのウェハも容易・確実に研磨することができるという利点がある。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えてさらに、リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダを両面テープ等を用いて固着する際に、リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標とリテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせすることで、キャリアの下面部に形成された真空吸着溝の位置とリテーナリング一体化テンプレートに開穿された吸着孔の位置とを合わせることができて、自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式に適用されるウェハ研磨装置の斜視図。
【図２】図１のウェハ研磨装置における要部断面図。
【図３】本発明の実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式の作用を先願に係る特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されている技術と比較して説明するための要部断面図であり、（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例の各作用を説明するための図、（ｄ）〜（ｆ）は前記（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに対応した前記先願に係る技術を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、研磨時に外周部を含むウェハの全面を均一に加圧して該ウェハの特に外周部の変形を抑制し、この変形によるウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリング一体型のテンプレートとしてウェハの自動搬送の構築を可能とし、該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させ、さらには径、厚み等のサイズ違いのウェハも容易・確実に研磨可能とするという目的を達成するために、底面部にウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられて前記テンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレートを備え、該リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に前記ウェハを嵌合させ、該リテーナリング一体化テンプレートを介して該ウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けるとともに前記研磨ヘッドを前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェハを研磨することにより実現した。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図３の（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。まず、本実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式に適用されるウェハ研磨装置の構成を図１及び図２を用いて説明する。
【００２３】
図１においてウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）１は、主としてプラテン２と、研磨ヘッド３とから構成されている。前記プラテン２は、円盤状に形成され、その下面中央には回転軸４が連結されており、モータ５の駆動によって矢印Ａ方向へ回転する。プラテン２の上面には研磨パッド６が貼付されており、該研磨パッド６上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるスラリーが供給される。
【００２４】
前記研磨ヘッド３は、前記プラテン２よりも小形の円盤状に形成されたヘッド本体の上面中央に回転軸７が連結され、該回転軸７に軸着された図示しないモータで駆動されて矢印Ｂ方向に回転する。研磨ヘッド３は、図示しない昇降装置によって上下移動自在に設けられており、後述するリテーナリング一体化テンプレートに研磨対象のウェハを嵌合させる際に上昇移動される。また、研磨ヘッド３は、ウェハを研磨する際には下降移動されて研磨パッド６に押圧当接される。
【００２５】
研磨ヘッド３には、図２に示すようにヘッド本体の中央部に、図示しないキャリア押圧手段を介して上下方向に所要量移動可能にキャリア８が配設されている。そして、該キャリア８の下方に、圧力エア層が形成されるエア室９となる空間領域を介して、前記先願に係る特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されているテンプレートとリテーナリングとを一体化した形のリテーナリング一体化テンプレート１０が設けられている。
【００２６】
該リテーナリング一体化テンプレート１０は、中央部にウェハＷの外径とほぼ同径の嵌合用凹部１１が形成された円環状のテンプレート本体１０ａと、該テンプレート本体１０ａ上に順に積層されたそれぞれ円形の緩衝材１２及び弾性基材１３とで構成されている。テンプレート本体１０ａは、機械的強度の優れたガラスエポキシ等のプラスチックで作製されている。天井面が緩衝材１２と弾性基材１３との積層体で形成された嵌合用凹部１１の深さは、該嵌合用凹部１１にウェハＷを嵌合させたとき、リテーナリング一体化テンプレート１０の下面とウェハＷの下面とが面一になるように形成されている。嵌合用凹部１１の天井面における緩衝材１２と弾性基材１３の積層体部分には、後述するキャリア８下面の複数個の吸着溝の形成態様に対応した複数位置に吸着孔１４が開穿されている。
【００２７】
リテーナリング一体化テンプレート１０における外周部のリテーナリング相当領域１０ｂには両面テープ等により環状のリテーナリングホルダ１５が固着され、該環状のリテーナリングホルダ１５は同様に環状のスナップリング１６等を介して研磨ヘッド３に設けられたリテーナリング押圧部材１７に連結されている。リテーナリング相当領域１０ｂは、リテーナリングホルダ１５及びリテーナリング押圧部材１７等を介して図示しないリテーナリング押圧手段からの押圧力が伝達されて研磨パッド６に押し付けられる。
【００２８】
前記キャリア８下方のエア室９は、該キャリア８の下面８ａと、リテーナリング一体化テンプレート１０上面部の弾性基材１３と、キャリア８の下面８ａに該下面の周縁に沿って環状に凸設されたエアシール８ｂとで囲まれた空間領域により形成されている。
【００２９】
前記キャリア８の下面８ａには、中心部から放射状に真空吸着用の複数個の吸着溝１８が形成され、該複数個の吸着溝１８内のキャリア下面８ａ部には、図示しないバキュームラインに通じるバキューム孔１９が適宜間隔をおいて複数個形成されている。該複数個のバキューム孔１９は前記複数個の吸着溝１８内以外のキャリア下面８ａ部に形成して該複数個の吸着溝１８に適宜に通じるようにしてもよい。
【００３０】
また、前記複数個のバキューム孔１９の形成に加えて、吸着溝１８内等のキャリア下面８ａ部の適宜の部位には、図示しないエアフロートラインに通じる複数個のエア噴出孔が形成されている。なお、前記複数個のバキューム孔１９をバルブ等により前記バキュームラインとエアフロートラインに切換え接続して、複数個のバキューム孔１９をエア噴出孔に兼用させるとともに複数個の吸着溝１８をエア溝に兼用させてもよい。キャリア下面８ａの真空吸着部もしくはエア噴出部を溝状に形成することで吸着対象もしくは加圧対象の均一吸引もしくは均一加圧が可能となる。バキュームラインからのバキューム作用及びエアフロートラインからの圧縮エアの供給等は図示しない制御部からの指令信号によって行われる。
【００３１】
前記環状のリテーナリングホルダ１５には、適宜の目印等によりスナップリング１６を介して前記キャリア８と所定の位置関係を以って取り付けられたとき、該キャリア８の下面８ａに形成された吸着溝１８と一定の位置関係を持つ第１の位置合わせ用指標としての第１の位置合わせ用孔２０が形成されている。これに対応してリテーナリング一体化テンプレート１０におけるリテーナリング相当領域１０ｂには嵌合用凹部１１の天井部に開穿された吸着孔１４の位置に関連する第２の位置合わせ用指標としての第２の位置合わせ用孔２１が形成されている。
【００３２】
前述のリテーナリング一体化テンプレート１０における外周部のリテーナリング相当領域１０ｂに、両面テープ等により環状のリテーナリングホルダ１５を固着する際にリテーナリングホルダ１５上の第１の位置合わせ用孔２０とリテーナリング一体化テンプレート１０上の第２の位置合わせ用孔２１とを位置合わせすることで、キャリア８の下面８ａに形成された吸着溝１８の位置とリテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１の天井部に開穿された吸着孔１４の位置とが合って、自動搬送等の際の研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着が安定化する。
【００３３】
次に、上述のように構成されたテンプレート押圧ウェハ研磨方式の作用を、図３の（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。図３（ａ）に示すように、リテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１に嵌合されているウェハＷには、研磨時にその外周部を含めた全面に該リテーナリング一体化テンプレート１０上のエア室９に形成される圧力エア層等からの押圧力が均一にかかる。またウェハＷの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がなく、さらにはテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハＷに発生する応力、即ちウェハＷに作用する変形力は全く生じない。この結果、研磨時におけるウェハＷの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハＷに過剰研磨等の欠陥が発生しない。そして、上記のようにウェハＷを嵌合させる嵌合用凹部１１は、研磨ヘッド３側に固定されたリテーナリング一体化テンプレート１０の中央部に形成されていることで、自動搬送によるウェハＷの受け渡しが可能となって、ウェハＷの自動搬送の構築が可能となる。
【００３４】
これに対し、図３（ｄ）に示すように、先願に係る技術においては、ウェハＷを嵌合する嵌合用凹部が形成されたテンプレート２２は、リテーナリング２３とは別体の部材として構成されて二重構造となっていたためウェハＷの自動搬送の構築は難しい。
【００３５】
リテーナリング一体化テンプレート１０は、外周部のリテーナリング相当領域１０ｂの部分に両面テープ等により環状のリテーナリングホルダ１５が固着されている。この固着の際に、図３（ｂ）に示すように、リテーナリングホルダ１５上の第１の位置合わせ用孔２０とリテーナリング一体化テンプレート１０上の第２の位置合わせ用孔２１とを位置合わせすることで、キャリア８の下面８ａに形成された吸着溝１８の位置とリテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１の天井部に開穿された吸着孔１４の位置とが合って、自動搬送等の際の研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着を安定化させることが可能となる。また、研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着の際、キャリア下面８ａのエアシール８ｂがリテーナリング一体化テンプレート１０における弾性基材１３に密接して真空シールされる。
【００３６】
これに対し、図３（ｅ）に示すように、先願に係る技術においては、バキューム孔１９に通じるキャリア８下面の吸着溝１８と弾性シート２４の吸着用孔２５との間には、何らの位置合わせ手段も講じられていなかったため、吸着溝１８と吸着用孔２５とが合っていないと搬送時等における研磨ヘッド側へのウェハＷの真空吸着が不安定になる虞がある。
【００３７】
リテーナリング一体化テンプレート１０は、図３（ｃ）に示すように、その外周部のリテーナリング相当領域１０ｂの部分に両面テープ等によりリテーナリングホルダ１５が固着されている。そして、リテーナリング一体化テンプレート１０は、このリテーナリングホルダ１５が固着された状態でスナップリング１６の嵌脱により研磨ヘッド３に対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を可能な範囲で変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレート１０に、それぞれリテーナリングホルダ１５を固着したものを予め準備しておくことで、リテーナリング一体化テンプレート１０は径、厚み等のサイズ違いのウェハＷにも対応可能となって、これらのウェハＷも確実に研磨することが可能となる。また、使用済みのリテーナリング一体化テンプレート１０から両面テープ等の部分でリテーナリングホルダ１５を剥がすことで該リテーナリングホルダ１５のみは再利用することが可能である。
【００３８】
この点では、図３（ｆ）に示すように、先願に係る技術においても、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を可能な範囲で変えた複数個のテンプレート２２を予め準備しておくことで、サイズ違いのウェハＷにも対応可能である。
【００３９】
上述したように、本実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式においては、リテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１に嵌合されているウェハＷには、研磨時にその外周部を含めた全面に圧力エア層等からの押圧力が均一にかかって外周部を含むウェハＷの全面を均一に加圧することができる。またウェハＷの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作及びテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハＷに作用する変形力は全く生じない。このため研磨時におけるウェハＷの変形、特に外周部の変形が抑制されて、ウェハＷの過剰研磨等の欠陥発生を防止することができる。
【００４０】
ウェハＷを嵌合させる嵌合用凹部１１が形成されているリテーナリング一体化テンプレート１０は研磨ヘッド３側に固定されていることでウェハＷの自動搬送の構築が可能になる。
【００４１】
リテーナリング一体化テンプレート１０は、外周部のリテーナリング相当領域１０ｂにリテーナリングホルダ１５が固着され、このリテーナリングホルダ１５が固着された状態でスナップリング１６の嵌脱により研磨ヘッド３に対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部１１の内径、嵌合深さ等を変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレート１０に、それぞれリテーナリングホルダ１５を固着したものを予め準備しておくことで、径、厚み等のサイズ違いのウェハＷにも対応可能となって、これらのウェハＷも容易・確実に研磨することができる。
【００４２】
リテーナリング一体化テンプレート１０における外周部のリテーナリング相当領域１０ｂにリテーナリングホルダ１５を両面テープ等を用いて固着する際に、リテーナリングホルダ１５上の第１の位置合わせ用孔２０とリテーナリング一体化テンプレート１０上の第２の位置合わせ用孔２１とを位置合わせすることで、キャリア８の下面部に形成された吸着溝１８の位置とリテーナリング一体化テンプレート１０に開穿された吸着孔１４の位置とを合わせることができて、自動搬送等の際の研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着を安定化させることができる。
【００４３】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
研磨時に外周部を含むウェハ等の全面を均一に加圧して該ウェハ等の特に外周部の変形を抑制し、この変形によるウェハ等の過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリング一体型のテンプレートとしてウェハ等の自動搬送の構築を可能とし、該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハ等の真空吸着を安定化させ、さらには径、厚み等のサイズ違いのウェハ等も容易・確実に研磨可能とすることが不可欠な半導体ウェハ以外のプレートの研磨装置にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ウェハ研磨装置
２ プラテン
３ 研磨ヘッド
４ 回転軸
５ モータ
６ 研磨パッド
７ 回転軸
８ キャリア
８ａ キャリアの下面
８ｂ エアシール
９ エア室
１０ リテーナリング一体化テンプレート
１０ａ テンプレート本体
１０ｂ リテーナリング相当領域
１１ 嵌合用凹部
１２ 緩衝材
１３ 弾性基材
１４ 吸着孔
１５ リテーナリングホルダ
１６ スナップリング
１７ リテーナリング押圧部材
１８ 吸着溝
１９ バキューム孔
２０ 第１の位置合わせ用孔（第１の位置合わせ用指標）
２１ 第２の位置合わせ用孔（第２の位置合わせ用指標）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレート押圧ウェハ研磨方式に関するものであり、特に、研磨時にウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリングとテンプレートとを一体化してウェハの自動搬送の構築を可能とし、さらには該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させることが可能なテンプレート押圧ウェハ研磨方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のテンプレート押圧ウェハ研磨方式としては、例えば本出願人の特許出願に係る特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されているようなものがある。この先願に係る技術は、ウェハを、研磨ヘッドにおけるキャリアの下面部に設けられた圧力エア層でプラテン上の研磨パッドに押圧するとともに該研磨ヘッドに設けられたリテーナリングで周囲を包囲し、研磨ヘッドをプラテンに対し相対回転させてウェハを研磨するテンプレート押圧ウェハ研磨方式であって、前記圧力エア層は、前記キャリアの下面と周縁部が前記リテーナリングに保持された弾性シートと前記キャリアの下面に該下面の周縁に沿って環状に凸設されたエアシールとで囲まれたエア室に圧縮エアを供給することにより形成されている。キャリアの下面には、圧縮エアを供給するためのエア吹出し口と真空吸引用のバキューム孔及び該バキューム孔に通じる吸着溝とが形成されている。また前記リテーナリングの内径に対応した直径の円板状体の底面にウェハの外径とほぼ同径の嵌合用凹部が形成されたテンプレートが該リテーナリングとは別体の部材として備えられ、研磨の際に、ウェハは該テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されてテンプレートを介して前記圧力エア層でプラテン上の研磨パッドに押圧されるとともに当該テンプレートを介して前記リテーナリングで周囲が包囲されるように構成されている。前記弾性シートの適所には、複数の孔が開穿され、該孔はウェハの搬送時には真空吸着用の吸着用孔として機能し、研磨時には前記エア室を形成するためテンプレートの上面に密着して閉止される。
【０００３】
そして、圧力エア層となるエア室の周囲を形成しているエアシールの内径よりも小径の嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時に外周部を含めて、その全面に圧力エア層からの押圧力が均一にかかる。また、ウェハは、その周囲がテンプレートを介してリテーナリングで周囲を包囲されている。このため、研磨時にはリテーナリングの内周面にテンプレートの外側面の部分で接触し、リテーナリングの内周面に対する接触面積が拡大されている。したがって、リテーナリングとの接触面積が広くなって、リテーナリングの内周面に衝突するように接触する際のウェハに発生する応力、即ちウェハに作用する変形力は小さくなる。この結果、外周部を含めたウェハ全面の均一加圧とあいまって、研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生することがない。
【０００４】
上記のようなテンプレート押圧ウェハ研磨方式に関連する従来技術として、例えば、次のようなウェハ研磨装置が知られている。この従来技術は、ウェハの周囲を包囲し、研磨時にウェハと共にプラテン上の研磨パッドに接触して該研磨パッドにおける研磨面の盛り上がりを押さえるリテーナリングが備えられ、ウェハは、周縁部がリテーナリングに保持された保護シートに吸着されてプラテン上に運ばれる。この後、ウェハ裏面に研磨圧力を伝える圧力流体層が、キャリア下面に設けられたエア噴出し部材と前記保護シートとの間に形成され、ウェハは該圧力流体層により保護シートを介して研磨パッドに押圧される。そして、該ウェハの押圧状態においてプラテンの回転駆動部を起動してプラテンと共に研磨パッドを一方向に回転させ、これと同時に研磨ヘッドの回転駆動部を起動してウェハをプラテン側の回転に対し相対回転させることにより、ウェハを研磨するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来、例えば、次のようなウェハ変形抑制装置及びウェハ変形抑制方法が知られている。この従来技術は、リテーナリングで包囲されたウェハをキャリアの下面部に設けられた圧力エア層で研磨パッドに押し付けて研磨するＣＭＰ装置におけるウェハ変形抑制装置であって、ウェハの上面に該ウェハ径とほぼ同等の直径を有する平面視円形の補強部材が貼り付けられ、該補強部材をウェハに貼り付けたまま該ウェハを研磨するように構成されている。前記圧力エア層は、キャリアの下面と周縁部がリテーナリングに保持された弾性シート等との間に形成されるとともに、キャリアの下面には、圧縮エアを供給するためのエア吹出し口と真空吸引用のバキューム孔とが形成され、弾性シートの適所には、複数の孔が開穿され、該孔はウェハの搬送時には真空吸着用の吸着用孔として機能し、研磨時にはエア圧供給用孔として機能する。この圧力エア層の形成、キャリアの下面へのバキューム孔の形成及び弾性シートへの吸着用孔の開穿等の構成部分は、前記特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されている技術におけるものとほぼ同様である。そして、補強部材はウェハ径とほぼ同等の直径を有し、貼着材を介してウェハ上面に一体に貼り付けられている。したがって、研磨時にウェハが移動してリテーナリングに衝突しても該リテーナリングからウェハに作用する変形力は補強部材により緩和吸収される。その結果、ウェハに作用する衝撃力に対する耐性強度が実質的に増大する。研磨時にウェハが移動してリテーナリングに衝突した場合でもリテーナリングからウェハに作用する変形力が補強部材により吸収除去されるので、リテーナリングとの接触・衝撃によるウェハの研磨形状の変形、特に該ウェハの外周縁部の座屈変形を抑制することができると共に、該変形によるウェハ外周縁部の研磨不良を防止することができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０８５９４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１０２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先願である特願２０１０−１３２３３６号に係る技術においては、テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時に外周部を含めて、その全面に圧力エア層からの押圧力が均一にかかる。また、ウェハは、その周囲がテンプレートを介してリテーナリングで周囲を包囲され、研磨時にはリテーナリングの内周面にテンプレートの外側面の部分で接触し、リテーナリングの内周面に対する接触面積が拡大されている。この結果、外周部を含めたウェハ全面の均一加圧とあいまって、研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生しない。しかしながら、ウェハを嵌合する嵌合用凹部が形成されたテンプレートは、リテーナリングとは別体の部材として構成されて二重構造となっていたためウェハの自動搬送の構築が難しい。また、この自動搬送の際、ウェハは、テンプレートの嵌合用凹部に嵌合された状態で該テンプレートがキャリアの下面に形成された真空吸引用のバキューム孔に通じる吸着溝と弾性シートに開穿され真空吸着用の吸着用孔を介して真空吸引されることにより、研磨ヘッド側に真空吸着される。しかしながら、キャリア下面の吸着溝と弾性シートの吸着用孔との間には、何らの位置合わせ手段も講じられていなかったため、該吸着溝と吸着用孔とが合っていないと研磨ヘッド側へのウェハの真空吸着が不安定になる。
【０００８】
特許文献１に記載の従来技術においては、ウェハの周囲を包囲するリテーナリングは、ウェハを安定して内嵌させるために、その内径がウェハの外径よりも所要量大きく、余裕を持たせて作られている。このような寸法関係から、研磨をしていない状況下では、ウェハはリテーナリングの中央部側に位置しているが、一旦研磨が始まるとウェハはリテーナリング内を研磨パッドの回転方向に滑り動く。その結果、ウェハの外周部がリテーナリングの内周面に衝突するように接触する。この衝突時にウェハに発生する応力は、リテーナリングの単位面積当たりの反力（外力）の大きさに相当し、ウェハ中心部は、衝突時の外力を受ける部分から十分離れているため、外力と応力がほぼ等しくなり、また圧力流体層により加圧が行われているため変形が生じることは殆どない。しかし、接触面積が小さい外周縁の部分でリテーナリングの内周面に衝突するように接触するウェハの外周部は、リテーナリングからの反力（外力）が大きくなるとともに、圧力流体層による加圧も不十分になり易い。このため、ウェハの外周部には、リテーナリング内周面との衝突力により変形が発生する虞がある。そして、変形が発生した場合は、ウェハの研磨表面における圧力分布が不均等になり、特にウェハ外周部の研磨レートが増大して、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生する。また、本従来技術において研磨に供されるウェハは、その外径がリテーナリングの内径よりも所要量小さく、その周囲をリテーナリングに包囲されて該リテーナリングに安定して内嵌させ得るものに限られる。そのため、使用されているリテーナリングの内径に合った外径のウェハしか研磨することができない。
【０００９】
また、特許文献２に記載の従来技術においては、研磨時にウェハが移動してリテーナリングに衝突した場合でもリテーナリングからウェハに作用する変形力が補強部材により吸収除去されるので、ウェハの外周縁部の座屈変形を抑制することができると共に、該変形によるウェハ外周縁部の研磨不良を防止することができる。そして、自動搬送等の際、ウェハは、その上面に補強部材が貼り付けられた状態でキャリアの下面に形成された真空吸引用のバキューム孔と弾性シートに開穿され真空吸着用の吸着用孔を介して真空吸引されることにより、研磨ヘッド側に真空吸着される。しかしながら、前記特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されている技術におけるものとほぼ同様に、キャリア下面のバキューム孔と弾性シートの吸着用孔との間には、何らの位置合わせ手段も講じられていなかったため、該バキューム孔と吸着用孔とが合っていないと研磨ヘッド側へのウェハの真空吸着が不安定になる。
【００１０】
そこで、研磨時に外周部を含むウェハの全面を均一に加圧して該ウェハの特に外周部の変形を抑制し、この変形によるウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリング一体型のテンプレートとしてウェハの自動搬送の構築を可能とし、該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させ、さらには径、厚み等のサイズ違いのウェハも容易・確実に研磨可能とするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、底面部にウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられて前記テンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレートを備え、該リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に前記ウェハを嵌合させ、該リテーナリング一体化テンプレートを介して該ウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けるとともに前記研磨ヘッドを前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェハを研磨するテンプレート押圧ウェハ研磨方式を提供する。
【００１２】
この構成によれば、リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時にその外周部を含めた全面に該リテーナリング一体化テンプレート上に形成される圧力エア層等からの押圧力が均一にかかる。またウェハの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がなく、さらにはテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハに発生する応力、即ちウェハに作用する変形力は全く生じない。この結果、研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハに過剰研磨等の欠陥が発生しない。さらに、ウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されているテンプレート部分は、リテーナリングと一体化されて研磨ヘッド側に固定されていることで、自動搬送によるウェハの受け渡しが可能となって、ウェハの自動搬送の構築が可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、前記リテーナリング一体化テンプレートは前記リテーナリングホルダを介して上記研磨ヘッド側に取り付けられているテンプレート押圧ウェハ研磨方式を提供する。
【００１４】
この構成によれば、リテーナリング一体化テンプレートは、その外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、このリテーナリングホルダが固着された状態でスナップリングの嵌脱により研磨ヘッドに対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を可能な範囲で変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレートに、それぞれリテーナリングホルダを固着したものを予め準備しておくことで、リテーナリング一体化テンプレートは径、厚み等のサイズ違いのウェハにも対応可能となって、これらのウェハも確実に研磨することが可能となる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域に上記リテーナリングホルダを固着する際には、上記研磨ヘッドにおけるキャリアの下面部に形成された真空吸着溝と一定の位置関係にある上記リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標と、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部の天井部に開穿された吸着孔の位置に関連する該リテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせするように構成したテンプレート押圧ウェハ研磨方式を提供する。
【００１６】
この構成によれば、リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域に対しリテーナリングホルダは両面テープ等を用いて固着される。この固着の際、リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標とリテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせすることで、キャリアの下面部に形成された真空吸着溝の位置とリテーナリング一体化テンプレートに開穿された吸着孔の位置とが合って、自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明は、リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に嵌合されているウェハには、研磨時にその外周部を含めた全面に圧力エア層等からの押圧力が均一にかかって外周部を含むウェハの全面を均一に加圧することができる。またウェハの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作及びテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハに作用する変形力は全く生じない。このため研磨時におけるウェハの変形、特に外周部の変形が抑制されて、ウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止することができる。また、ウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されているテンプレート部分は研磨ヘッド側に固定されていることでウェハの自動搬送の構築が可能となるという利点がある。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えてさらに、リテーナリング一体化テンプレートは、外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、このリテーナリングホルダが固着された状態でスナップリングの嵌脱により研磨ヘッドに対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレートに、それぞれリテーナリングホルダを固着したものを予め準備しておくことで、径、厚み等のサイズ違いのウェハにも対応可能となって、これらのウェハも容易・確実に研磨することができるという利点がある。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えてさらに、リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダを両面テープ等を用いて固着する際に、リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標とリテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせすることで、キャリアの下面部に形成された真空吸着溝の位置とリテーナリング一体化テンプレートに開穿された吸着孔の位置とを合わせることができて、自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式に適用されるウェハ研磨装置の斜視図。
【図２】図１のウェハ研磨装置における要部断面図。
【図３】本発明の実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式の作用を先願に係る特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されている技術と比較して説明するための要部断面図であり、（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例の各作用を説明するための図、（ｄ）〜（ｆ）は前記（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに対応した前記先願に係る技術を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、研磨時に外周部を含むウェハの全面を均一に加圧して該ウェハの特に外周部の変形を抑制し、この変形によるウェハの過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリング一体型のテンプレートとしてウェハの自動搬送の構築を可能とし、該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハの真空吸着を安定化させ、さらには径、厚み等のサイズ違いのウェハも容易・確実に研磨可能とするという目的を達成するために、底面部にウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられて前記テンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレートを備え、該リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に前記ウェハを嵌合させ、該リテーナリング一体化テンプレートを介して該ウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けるとともに前記研磨ヘッドを前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェハを研磨することにより実現した。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図３の（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。まず、本実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式に適用されるウェハ研磨装置の構成を図１及び図２を用いて説明する。
【００２３】
図１においてウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）１は、主としてプラテン２と、研磨ヘッド３とから構成されている。前記プラテン２は、円盤状に形成され、その下面中央には回転軸４が連結されており、モータ５の駆動によって矢印Ａ方向へ回転する。プラテン２の上面には研磨パッド６が貼付されており、該研磨パッド６上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるスラリーが供給される。
【００２４】
前記研磨ヘッド３は、前記プラテン２よりも小形の円盤状に形成されたヘッド本体の上面中央に回転軸７が連結され、該回転軸７に軸着された図示しないモータで駆動されて矢印Ｂ方向に回転する。研磨ヘッド３は、図示しない昇降装置によって上下移動自在に設けられており、後述するリテーナリング一体化テンプレートに研磨対象のウェハを嵌合させる際に上昇移動される。また、研磨ヘッド３は、ウェハを研磨する際には下降移動されて研磨パッド６に押圧当接される。
【００２５】
研磨ヘッド３には、図２に示すようにヘッド本体の中央部に、図示しないキャリア押圧手段を介して上下方向に所要量移動可能にキャリア８が配設されている。そして、該キャリア８の下方に、圧力エア層が形成されるエア室９となる空間領域を介して、前記先願に係る特願２０１０−１３２３３６号の願書に添付した明細書及び図面に開示されているテンプレートとリテーナリングとを一体化した形のリテーナリング一体化テンプレート１０が設けられている。
【００２６】
該リテーナリング一体化テンプレート１０は、中央部にウェハＷの外径とほぼ同径の嵌合用凹部１１が形成された円環状のテンプレート本体１０ａと、該テンプレート本体１０ａ上に順に積層されたそれぞれ円形の緩衝材１２及び弾性基材１３とで構成されている。テンプレート本体１０ａは、機械的強度の優れたガラスエポキシ等のプラスチックで作製されている。天井面が緩衝材１２と弾性基材１３との積層体で形成された嵌合用凹部１１の深さは、該嵌合用凹部１１にウェハＷを嵌合させたとき、リテーナリング一体化テンプレート１０の下面とウェハＷの下面とが面一になるように形成されている。嵌合用凹部１１の天井面における緩衝材１２と弾性基材１３の積層体部分には、後述するキャリア８下面の複数個の吸着溝の形成態様に対応した複数位置に吸着孔１４が開穿されている。
【００２７】
リテーナリング一体化テンプレート１０における外周部のリテーナリング相当領域１０ｂには両面テープ等により環状のリテーナリングホルダ１５が固着され、該環状のリテーナリングホルダ１５は同様に環状のスナップリング１６等を介して研磨ヘッド３に設けられたリテーナリング押圧部材１７に連結されている。リテーナリング相当領域１０ｂは、リテーナリングホルダ１５及びリテーナリング押圧部材１７等を介して図示しないリテーナリング押圧手段からの押圧力が伝達されて研磨パッド６に押し付けられる。
【００２８】
前記キャリア８下方のエア室９は、該キャリア８の下面８ａと、リテーナリング一体化テンプレート１０上面部の弾性基材１３と、キャリア８の下面８ａに該下面の周縁に沿って環状に凸設されたエアシール８ｂとで囲まれた空間領域により形成されている。
【００２９】
前記キャリア８の下面８ａには、中心部から放射状に真空吸着用の複数個の吸着溝１８が形成され、該複数個の吸着溝１８内のキャリア下面８ａ部には、図示しないバキュームラインに通じるバキューム孔１９が適宜間隔をおいて複数個形成されている。該複数個のバキューム孔１９は前記複数個の吸着溝１８内以外のキャリア下面８ａ部に形成して該複数個の吸着溝１８に適宜に通じるようにしてもよい。
【００３０】
また、前記複数個のバキューム孔１９の形成に加えて、吸着溝１８内等のキャリア下面８ａ部の適宜の部位には、図示しないエアフロートラインに通じる複数個のエア噴出孔が形成されている。なお、前記複数個のバキューム孔１９をバルブ等により前記バキュームラインとエアフロートラインに切換え接続して、複数個のバキューム孔１９をエア噴出孔に兼用させるとともに複数個の吸着溝１８をエア溝に兼用させてもよい。キャリア下面８ａの真空吸着部もしくはエア噴出部を溝状に形成することで吸着対象もしくは加圧対象の均一吸引もしくは均一加圧が可能となる。バキュームラインからのバキューム作用及びエアフロートラインからの圧縮エアの供給等は図示しない制御部からの指令信号によって行われる。
【００３１】
前記環状のリテーナリングホルダ１５には、適宜の目印等によりスナップリング１６を介して前記キャリア８と所定の位置関係を以って取り付けられたとき、該キャリア８の下面８ａに形成された吸着溝１８と一定の位置関係を持つ第１の位置合わせ用指標としての第１の位置合わせ用孔２０が形成されている。これに対応してリテーナリング一体化テンプレート１０におけるリテーナリング相当領域１０ｂには嵌合用凹部１１の天井部に開穿された吸着孔１４の位置に関連する第２の位置合わせ用指標としての第２の位置合わせ用孔２１が形成されている。
【００３２】
前述のリテーナリング一体化テンプレート１０における外周部のリテーナリング相当領域１０ｂに、両面テープ等により環状のリテーナリングホルダ１５を固着する際にリテーナリングホルダ１５上の第１の位置合わせ用孔２０とリテーナリング一体化テンプレート１０上の第２の位置合わせ用孔２１とを位置合わせすることで、キャリア８の下面８ａに形成された吸着溝１８の位置とリテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１の天井部に開穿された吸着孔１４の位置とが合って、自動搬送等の際の研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着が安定化する。
【００３３】
次に、上述のように構成されたテンプレート押圧ウェハ研磨方式の作用を、図３の（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。図３（ａ）に示すように、リテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１に嵌合されているウェハＷには、研磨時にその外周部を含めた全面に該リテーナリング一体化テンプレート１０上のエア室９に形成される圧力エア層等からの押圧力が均一にかかる。またウェハＷの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がなく、さらにはテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハＷに発生する応力、即ちウェハＷに作用する変形力は全く生じない。この結果、研磨時におけるウェハＷの変形、特に外周部の変形が抑制され、研磨後のウェハＷに過剰研磨等の欠陥が発生しない。そして、上記のようにウェハＷを嵌合させる嵌合用凹部１１は、研磨ヘッド３側に固定されたリテーナリング一体化テンプレート１０の中央部に形成されていることで、自動搬送によるウェハＷの受け渡しが可能となって、ウェハＷの自動搬送の構築が可能となる。
【００３４】
これに対し、図３（ｄ）に示すように、先願に係る技術においては、ウェハＷを嵌合する嵌合用凹部が形成されたテンプレート２２は、リテーナリング２３とは別体の部材として構成されて二重構造となっていたためウェハＷの自動搬送の構築は難しい。
【００３５】
リテーナリング一体化テンプレート１０は、外周部のリテーナリング相当領域１０ｂの部分に両面テープ等により環状のリテーナリングホルダ１５が固着されている。この固着の際に、図３（ｂ）に示すように、リテーナリングホルダ１５上の第１の位置合わせ用孔２０とリテーナリング一体化テンプレート１０上の第２の位置合わせ用孔２１とを位置合わせすることで、キャリア８の下面８ａに形成された吸着溝１８の位置とリテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１の天井部に開穿された吸着孔１４の位置とが合って、自動搬送等の際の研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着を安定化させることが可能となる。また、研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着の際、キャリア下面８ａのエアシール８ｂがリテーナリング一体化テンプレート１０における弾性基材１３に密接して真空シールされる。
【００３６】
これに対し、図３（ｅ）に示すように、先願に係る技術においては、バキューム孔１９に通じるキャリア８下面の吸着溝１８と弾性シート２４の吸着用孔２５との間には、何らの位置合わせ手段も講じられていなかったため、吸着溝１８と吸着用孔２５とが合っていないと搬送時等における研磨ヘッド側へのウェハＷの真空吸着が不安定になる虞がある。
【００３７】
リテーナリング一体化テンプレート１０は、図３（ｃ）に示すように、その外周部のリテーナリング相当領域１０ｂの部分に両面テープ等によりリテーナリングホルダ１５が固着されている。そして、リテーナリング一体化テンプレート１０は、このリテーナリングホルダ１５が固着された状態でスナップリング１６の嵌脱により研磨ヘッド３に対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を可能な範囲で変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレート１０に、それぞれリテーナリングホルダ１５を固着したものを予め準備しておくことで、リテーナリング一体化テンプレート１０は径、厚み等のサイズ違いのウェハＷにも対応可能となって、これらのウェハＷも確実に研磨することが可能となる。また、使用済みのリテーナリング一体化テンプレート１０から両面テープ等の部分でリテーナリングホルダ１５を剥がすことで該リテーナリングホルダ１５のみは再利用することが可能である。
【００３８】
この点では、図３（ｆ）に示すように、先願に係る技術においても、嵌合用凹部の内径、嵌合深さ等を可能な範囲で変えた複数個のテンプレート２２を予め準備しておくことで、サイズ違いのウェハＷにも対応可能である。
【００３９】
上述したように、本実施例に係るテンプレート押圧ウェハ研磨方式においては、リテーナリング一体化テンプレート１０における嵌合用凹部１１に嵌合されているウェハＷには、研磨時にその外周部を含めた全面に圧力エア層等からの押圧力が均一にかかって外周部を含むウェハＷの全面を均一に加圧することができる。またウェハＷの外周部が直接リテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作及びテンプレートの外側面がリテーナリングの内周面に衝突するように接触するという動作がないことから、これらの動作が生じるときのウェハＷに作用する変形力は全く生じない。このため研磨時におけるウェハＷの変形、特に外周部の変形が抑制されて、ウェハＷの過剰研磨等の欠陥発生を防止することができる。
【００４０】
ウェハＷを嵌合させる嵌合用凹部１１が形成されているリテーナリング一体化テンプレート１０は研磨ヘッド３側に固定されていることでウェハＷの自動搬送の構築が可能になる。
【００４１】
リテーナリング一体化テンプレート１０は、外周部のリテーナリング相当領域１０ｂにリテーナリングホルダ１５が固着され、このリテーナリングホルダ１５が固着された状態でスナップリング１６の嵌脱により研磨ヘッド３に対し取付け、取外しが可能となっている。したがって、嵌合用凹部１１の内径、嵌合深さ等を変えた複数個のリテーナリング一体化テンプレート１０に、それぞれリテーナリングホルダ１５を固着したものを予め準備しておくことで、径、厚み等のサイズ違いのウェハＷにも対応可能となって、これらのウェハＷも容易・確実に研磨することができる。
【００４２】
リテーナリング一体化テンプレート１０における外周部のリテーナリング相当領域１０ｂにリテーナリングホルダ１５を両面テープ等を用いて固着する際に、リテーナリングホルダ１５上の第１の位置合わせ用孔２０とリテーナリング一体化テンプレート１０上の第２の位置合わせ用孔２１とを位置合わせすることで、キャリア８の下面部に形成された吸着溝１８の位置とリテーナリング一体化テンプレート１０に開穿された吸着孔１４の位置とを合わせることができて、自動搬送等の際の研磨ヘッド３へのウェハＷの真空吸着を安定化させることができる。
【００４３】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
研磨時に外周部を含むウェハ等の全面を均一に加圧して該ウェハ等の特に外周部の変形を抑制し、この変形によるウェハ等の過剰研磨等の欠陥発生を防止し、リテーナリング一体型のテンプレートとしてウェハ等の自動搬送の構築を可能とし、該自動搬送等の際の研磨ヘッドへのウェハ等の真空吸着を安定化させ、さらには径、厚み等のサイズ違いのウェハ等も容易・確実に研磨可能とすることが不可欠な半導体ウェハ以外のプレートの研磨装置にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ウェハ研磨装置
２ プラテン
３ 研磨ヘッド
４ 回転軸
５ モータ
６ 研磨パッド
７ 回転軸
８ キャリア
８ａ キャリアの下面
８ｂ エアシール
９ エア室
１０ リテーナリング一体化テンプレート
１０ａ テンプレート本体
１０ｂ リテーナリング相当領域
１１ 嵌合用凹部
１２ 緩衝材
１３ 弾性基材
１４ 吸着孔
１５ リテーナリングホルダ
１６ スナップリング
１７ リテーナリング押圧部材
１８ 吸着溝
１９ バキューム孔
２０ 第１の位置合わせ用孔（第１の位置合わせ用指標）
２１ 第２の位置合わせ用孔（第２の位置合わせ用指標）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部にウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられて前記テンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレートを備え、該リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に前記ウェハを嵌合させ、該リテーナリング一体化テンプレートを介して該ウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けるとともに前記研磨ヘッドを前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェハを研磨することを特徴とするテンプレート押圧ウェハ研磨方式。
【請求項２】
上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、前記リテーナリング一体化テンプレートは前記リテーナリングホルダを介して上記研磨ヘッド側に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のテンプレート押圧ウェハ研磨方式。
【請求項３】
上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域に上記リテーナリングホルダを固着する際には、上記研磨ヘッドにおけるキャリアの下面部に形成された真空吸着溝と一定の位置関係にある上記リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標と、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部の天井部に開穿された吸着孔の位置に関連する該リテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせするように構成したことを特徴とする請求項２記載のテンプレート押圧ウェハ研磨方式。
【請求項１】
底面部にウェハを嵌合させる嵌合用凹部が形成されたテンプレートと研磨ヘッド側に取り付けられて前記テンプレートの周囲を包囲する円環状のリテーナリングとを一体化したリテーナリング一体化テンプレートを備え、該リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部に前記ウェハを嵌合させ、該リテーナリング一体化テンプレートを介して該ウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けるとともに前記研磨ヘッドを前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェハを研磨することを特徴とするテンプレート押圧ウェハ研磨方式。
【請求項２】
上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域にリテーナリングホルダが固着され、前記リテーナリング一体化テンプレートは前記リテーナリングホルダを介して上記研磨ヘッド側に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のテンプレート押圧ウェハ研磨方式。
【請求項３】
上記リテーナリング一体化テンプレートにおける外周部のリテーナリング相当領域に上記リテーナリングホルダを固着する際には、上記研磨ヘッドにおけるキャリアの下面部に形成された真空吸着溝と一定の位置関係にある上記リテーナリングホルダ上の第１の位置合わせ用指標と、上記リテーナリング一体化テンプレートにおける嵌合用凹部の天井部に開穿された吸着孔の位置に関連する該リテーナリング一体化テンプレート上の第２の位置合わせ用指標とを位置合わせするように構成したことを特徴とする請求項２記載のテンプレート押圧ウェハ研磨方式。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９４９１８（Ｐ２０１３−９４９１８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１５１３（Ｐ２０１１−２４１５１３）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]