金属コンタミレス研磨ヘッド
【課題】研磨されるウェーハに対し金属の曝露を防いで、スラリー等の中に該金属から溶出する金属イオンが金属汚れとしてウェーハに付着するのを防止し、またウェーハ押圧用のエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定して、研磨されるウェーハの品質を向上させうる金属コンタミレス研磨ヘッドを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は上記目的を達成するために、ヘッド下面部の構成部材であるバックプレート８における少なくともウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、ウェーハに押圧力を付与するエアーバック１５をバックプレート８下面に取付けるためのＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂ及びＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂを該エアーバック１５内に収納した金属コンタミレス研磨ヘッドを提供するものである。
【解決手段】本発明は上記目的を達成するために、ヘッド下面部の構成部材であるバックプレート８における少なくともウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、ウェーハに押圧力を付与するエアーバック１５をバックプレート８下面に取付けるためのＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂ及びＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂを該エアーバック１５内に収納した金属コンタミレス研磨ヘッドを提供するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属コンタミレス研磨ヘッドに関するものであり、特に、化学機械研磨加工（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等において研磨されるウェーハに対し金属イオンの付着等を防止して該ウェーハの品質を向上させるようにした金属コンタミレス研磨ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の研磨ヘッドにおけるバックプレート２５部分の構成例を図５を用いて説明する。同図において、バックプレート２５はＳＵＳ材で円盤状に形成され、研磨ヘッドの中央下方部に配設されている。該バックプレート２５の下面には、リング状の外側ゾーンエアーバック２６Ａとその内側に連設された内側ゾーンエアーバック２６Ｂとからなるウェーハ押圧用のエアーバック２６が設けられている。該エアーバック２６はシリコーンゴム等で作製されており、外側ゾーンエアーバック２６Ａと内側ゾーンエアーバック２６Ｂとはそれぞれ次のようにしてバックプレート２５の下面に取付けられている。即ち、外側ゾーンエアーバック２６Ａの外周縁がＳＵＳ製押え金具２７ａとＳＵＳねじ２８ａとで取付けられ、外側ゾーンエアーバック２６Ａの内周縁と内側ゾーンエアーバック２６Ｂの外周縁が共通のＳＵＳ製押え金具２７ｂとＳＵＳねじ２８ｂとで取付けられ、内側ゾーンエアーバック２６Ｂの内周縁がＳＵＳ製押え金具２７ｃとＳＵＳねじ２８ｃとで取付けられている。ＳＵＳ製押え金具２７ａ，２７ｂ，２７ｃとＳＵＳねじ２８ａ，２８ｂ，２８ｃとによる各取付け箇所は、円周方向に十数箇所設けられている。これらのＳＵＳ製押え金具２７ａ，２７ｂ，２７ｃとＳＵＳねじ２８ａ，２８ｂ，２８ｃのうち、ＳＵＳ製押え金具２７ａとＳＵＳねじ２８ａ及びＳＵＳ製押え金具２７ｃとＳＵＳねじ２８ｃは、それぞれ一部がバックプレート２５の下面側に曝露されている。
【０００３】
前記外側ゾーンエアーバック２６Ａには、エアーを供給するための図示しない外側ゾーン加圧ラインが連結され、内側ゾーンエアーバック２６Ｂには、エアーを供給するための図示しない内側ゾーン加圧ラインが連結されている。外側ゾーンエアーバック２６Ａ及び内側ゾーンエアーバック２６Ｂはエアーが供給されることにより膨らんで、ウェーハを所定の圧力でプラテン上の研磨パッドに押し付ける。
【０００４】
また、上記のように、構成部材としてＳＵＳ等の金属部材が多用されている研磨装置に対し樹脂材を関連させた従来技術として、例えば、次のような平面研磨装置の樹脂コーティングが知られている。この従来技術は、平面研磨装置における下定盤側及び上定盤側に対し、それぞれ次のように、樹脂コーティングが施されている。即ち、下定盤側に関しては、下定盤とそのベースが、両者の当接部を除いた全周囲に樹脂コーティングが施されている。また、上定盤側に関しては、上定盤とそのベースが、両者の当接部を除いた全周囲に樹脂コーティングが施されている。そして、このように樹脂コーティングを施すことで、研磨剤等による錆の発生を防止して装置の耐久性を良好にしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、他の従来技術として、例えば、次のようなＣＭＰ装置が知られている。この従来技術は、ＣＭＰ装置におけるヘッド部表面、アーム部表面、スラリー供給管表面及び装置本体内壁よりなる群から選択される少なくとも１つの被覆対象をフッソ樹脂により被覆して、これらへのスラリー付着を低減し、また固着スラリーの洗浄を容易にし、さらには耐薬品性に優れたＣＭＰ装置となるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−７９５５６号公報。
【特許文献２】特開２００７−２４５２６６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に示した従来の研磨ヘッドにおけるバックプレート部分の構成においては、ＳＵＳ材製のバックプレート自身及びエアーバック取付け用のそれぞれ複数のＳＵＳ製押え金具及びＳＵＳねじの一部により、バックプレートの下面に金属部材が暴露されていたため、この金属部材からスラリー等の中に溶出する金属イオンが金属汚れとして研磨されるウェーハに付着し、この研磨されるウェーハの品質を劣化させるおそれがあるという問題があった。これに対し、エアーバック取付け用の押え金具及びねじを金属以外の樹脂材製のものに変更すると、取付けの際の締付けトルクが不十分となってバックプレート下面部へのエアーバックの固定が不確実となり、この点で研磨されるウェーハの品質を劣化させてしまうという問題があった。
【０００７】
特許文献１に記載の従来技術においては、下定盤側及び上定盤側の全周囲に樹脂コーティングを施して、この全周囲部に対する錆の発生を防止するようにしたものであり、研磨されるウェーハに対して金属の曝露を防ぐという技術に関しては何等の開示もない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来技術においては、ＣＭＰ装置におけるヘッド部表面及びスラリー供給管表面等をフッソ樹脂により被覆して、これらの部位に対するスラリーの付着低減及び洗浄容易性を図ったものであり、前記と同様に、研磨されるウェーハに対し金属の曝露防止を図ったものではない。
【０００９】
そこで、研磨されるウェーハに対し金属の曝露を防いで、スラリー等の中に該金属から溶出する金属イオンが金属汚れとしてウェーハに付着するのを防止し、またウェーハ押圧用のエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定して、研磨されるウェーハの品質を向上させ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】
【００１０】
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、ウェーハをプラテン上の研磨パッドに押し付け、前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェーハを研磨する金属コンタミレス研磨ヘッドであって、ヘッド下面部の構成部材における少なくとも前記ウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、前記ウェーハに押圧力を付与するエアーバックを前記ヘッド下面部の構成部材に取付けるための金属材製のねじを含む取付用部品を前記エアーバック内に収納した金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１１】
この構成によれば、ヘッド下面部の構成部材を樹脂材により形成したことで、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部からの金属曝露がなくなる。また、ねじ及び押え金具等のヘッド下面部へのエアーバック取付用の部品は、取付けのための締付けトルク確保のためＳＵＳ等の金属材製のものが使用されるが、このエアーバック取付用の部品を該エアーバック内に収納したことで、研磨されるウェーハに対し、該エアーバック取付用の部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記ヘッド下面部の構成部材は、バックプレートである金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１３】
この構成によれば、ヘッド下面部の大半の面積を占めるバックプレートにおける少なくともウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成することで、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部からの金属曝露がなくなる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記エアーバックは、連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとで構成されている金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１５】
この構成によれば、エアーバックとして連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとが適用されていることで、これをヘッド下面部に取付けるための金属材製の取付用部品の部品数が増加する。これに対し、増加したこれらの取付用部品の全てを外側ゾーンエアーバック及び内側ゾーンエアーバック内に収納したことで、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記エアーバックは、同心上に複数のゾーンエアーバックが連設されている金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１７】
この構成によれば、各ゾーンエアーバックの押圧力を適宜に調整することで、研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることが可能となる。そして複数のゾーンエアーバックをヘッド下面部に取付けるため金属材製の取付用部品の部品数が増加してもこれらの取付用部品の全てを複数のゾーンエアーバック内に適宜に収納したことで、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明は、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部からの金属曝露がなく、また、エアーバック取付用の部品に用いられている金属材の曝露がない。このため、研磨の際に使用されるスラリー等の中に、これらの金属からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。また、エアーバック取付用のねじを含む部品は、金属材製のものを使用することで、取付けのための締付けトルクが確保されて、エアーバックをヘッド下面部へ確実に固定することができる。したがって、研磨されるウェーハの品質を向上させることができるという利点がある。
【００１９】
請求項２記載の発明は、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部の大半の面積を占めるバックプレートからの金属曝露がなくなる。このため、スラリー等の中に、バックプレートからの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。したがって、研磨されるウェーハの品質を一層向上させることができるという利点がある。
【００２０】
請求項３記載の発明は、連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとをヘッド下面部に取付けるための金属材製の取付用部品の部品数が増加しても、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露をなくすことができる。また、ウェーハ押圧用の連設された外側ゾーンエアーバック及び内側ゾーンエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定することができて、ウェーハをより一層適正に研磨することができる。したがって、研磨されるウェーハの品質を一層向上させることができるという利点がある。
【００２１】
請求項４記載の発明は、複数のゾーンエアーバックをヘッド下面部に取付けるため金属材製の取付用部品の部品数が増加しても、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露をなくすことができる。また、複数のゾーンエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定することができ、さらには、各ゾーンエアーバックの押圧力を適宜に調整することで研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることができる。したがって、金属汚れがなく高品質で且つ、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得ることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
研磨されるウェーハに対し金属の曝露を防いで、スラリー等の中に該金属から溶出する金属イオンが金属汚れとしてウェーハに付着するのを防止し、またウェーハ押圧用のエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定して、研磨されるウェーハの品質を向上させるという目的を達成するために、ウェーハをプラテン上の研磨パッドに押し付け、前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェーハを研磨する金属コンタミレス研磨ヘッドであって、ヘッド下面部の構成部材における少なくとも前記ウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、前記ウェーハに押圧力を付与するエアーバックを前記ヘッド下面部の構成部材に取付けるための金属材製のねじを含む取付用部品を前記エアーバック内に収納することにより実現した。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドを図面に従って詳述する。図１は金属コンタミレス研磨ヘッドを備えたウェーハ研磨装置の斜視図、図２は金属コンタミレス研磨ヘッドの概略拡大縦断面図である。
【００２４】
まず、金属コンタミレス研磨ヘッドを備えたウェーハ研磨装置の構成を説明する。図１においてウェーハ研磨装置（ＣＭＰ装置）１は、主としてプラテン２と、金属コンタミレス研磨ヘッド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。
【００２５】
金属コンタミレス研磨ヘッド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、研磨対象のウェーハを金属コンタミレス研磨ヘッド３にセットする際に上昇移動される。また、金属コンタミレス研磨ヘッド３は、ウェーハを研磨する際には下降移動されて研磨パッド６に当接される。
【００２６】
前記金属コンタミレス研磨ヘッド３は、図２に示すように、主としてヘッド本体７、樹脂製のバックプレート８、リング状のバックプレート用エアーバック９、リテーナリング１０、リング状のリテーナリング用エアーバック１１及びエアー等の制御手段で構成されている。前記バックプレート用エアーバック９及びリテーナリング用エアーバック１１には、それぞれエアーを供給するための図示しない空気供給機構が連結されている。なお、前記バックプレート８は、少なくとも研磨されるウェーハに対して曝露される下面側が樹脂材で形成されていればよい。
【００２７】
前記ヘッド本体７は前記プラテン２よりも小形の円盤状に形成され、その上面中央に回転軸１２（図１参照）が連結されている。該ヘッド本体７は前記回転軸１２に軸着されて図示しないモータで駆動され図１の矢印Ｂ方向に回転する。
【００２８】
前記樹脂製のバックプレート８は円盤状に形成され、ヘッド本体７の中央下方に配設されている。該バックプレート８の上面中央部とヘッド本体７の中央下部との間にはドライプレート１３が設けられており、ヘッド本体７から回転が伝達される。前記ドライプレート１３の中央下部と前記バックプレート８の中央上部との間には図示しない作動トランスが配設されており、該作動トランスは図示しない制御部に連結されてウェーハ上に形成された導電性膜の研磨状態信号を該制御部に出力する。
【００２９】
前記バックプレート８の上面周縁部にはリング状のバックプレート押圧部材１４が設けられており、バックプレート８は該バックプレート押圧部材１４を介してバックプレート用エアーバック９から押圧力が伝達される。また、バックプレート８の下面には、リング状の外側ゾーンエアーバック１５Ａとその内側に連設された内側ゾーンエアーバック１５Ｂとからなるウェーハ押圧用のエアーバック１５が設けられている。
【００３０】
該エアーバック１５はシリコーンゴム等で作製されており、外側ゾーンエアーバック１５Ａと内側ゾーンエアーバック１５Ｂがそれぞれ次のようにしてバックプレート８の下面に取付けられている。即ち、外側ゾーンエアーバック１５ＡがＳＵＳ製押え金具１６ａと該ＳＵＳ製押え金具１６ａにバックプレート８の裏側から螺合されたＳＵＳねじ１７ａとで取付けられ、内側ゾーンエアーバック１５Ｂは、その外周縁が前記ＳＵＳ製押え金具１６ａで共通に取付けられるとともに内周縁がＳＵＳ製押え金具１６ｂとＳＵＳねじ１７ｂとで取付けられている。ＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂとＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂによる各取付け箇所は、円周方向に十数箇所設けられている。
【００３１】
上記バックプレート８下面への外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂの取付け順序を図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。エアーバック１５全体をめくるようにして内側ゾーンエアーバック１５Ｂの内周縁をＳＵＳ製押え金具１６ｂとＳＵＳねじ１７ｂで取付ける。このとき、ＳＵＳねじ１７ｂの螺合部位８ａにはヘリサート等を予め埋め込んでおくことで該ＳＵＳねじ１７ｂの螺合を強固に行うことができる（図３（ａ））。外側ゾーンエアーバック１５ＡをＳＵＳ製押え金具１６ａにバックプレート８裏側に設けた止めねじ穴８ｂからＳＵＳねじ１７ａを螺合することで取付ける（図３（ｂ））。止めねじ穴８ｂに樹脂製止めねじ１８を螺合して該止めねじ穴８ｂに蓋をする（図３（ｃ））。このような取付け法により、ＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂとＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂは、全てエアーバック１５内に収納されて、研磨されるウェーハに対して非曝露状態となる。
【００３２】
前記外側ゾーンエアーバック１５Ａには、エアーを供給するための外側ゾーン加圧ライン１９が連結され、内側ゾーンエアーバック１５Ｂには、エアーを供給するための内側ゾーン加圧ライン２０が連結されている。外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂはエアーが供給されることにより膨らんで、ウェーハを所定の圧力でプラテン２上の研磨パッド６に押し付ける。
【００３３】
前記バックプレート８における中央側下面（エアーバック１５の非配設部位）には、該バックプレート８下面とウェーハとの間に圧縮エアーを噴射するための図示しないエアー吹出し口が設けられ、これとともに図示しないバキュームラインに通じるバキューム孔が設けられている。バックプレート８中央側下面空間への圧縮エアーの送給及びバキュームラインからのバキューム作用等は制御部からの指令信号によって実行される。
【００３４】
前記リテーナリング１０は、リング状に形成され、バックプレート８の外周に配置されている。このリテーナリング１０は金属コンタミレス研磨ヘッド３に設けられたリテーナリングホルダ２１に取付けられ、該リテーナリングホルダ２１にはスナップリング２２を介してリテーナリング押圧部材２３が連結されている。また、スナップリング２２の外周にはスナップリングカバー２４が取付けられている。リテーナリング１０は、前記リテーナリング押圧部材２３等を介してリテーナリング用エアーバック１１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。
【００３５】
次に、上述のように構成された金属コンタミレス研磨ヘッドの作用を説明する。外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂは、ＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂ及びＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂの金属材製の部品を用いてバックプレート８の下面へ取付けられていることで、取付けの際の締付けトルクが十分に確保されて、バックプレート８下面へ確実に固定されている。
【００３６】
まず、このような金属コンタミレス研磨ヘッド３を図示しない移動機構により所定箇所に待機中のウェーハ上に載置する。そして、金属コンタミレス研磨ヘッド３のバキュームライン側を作動状態とし、バックプレート８中央側下面のバキューム孔を介してバックプレート８の下面にウェーハを吸着する。そして、前記移動機構により、ウェーハを吸着保持した金属コンタミレス研磨ヘッド３をプラテン２上に運び、該ウェーハを、研磨対象である導電性膜が研磨パッド６に対接するようにプラテン２上に載置する。
【００３７】
次いで、バキュームライン側の作動を解除し、図示しない空気供給機構からバックプレート用エアーバック９及びリテーナリング用エアーバック１１にエアーを供給して該両エアーバック９，１１を膨らませる。これと同時に外側ゾーン加圧ライン１９及び内側ゾーン加圧ライン２０から外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂにエアーを供給して該外側及び内側のゾーンエアーバック１５Ａ，１５Ｂを膨らませる。さらに、バックプレート８の中央側下面空間へはエアー吹出し口から圧縮エアーを供給して該バックプレート８の中央側下面空間に圧力エア層を形成する。
【００３８】
これにより、リテーナリング用エアーバック１１の膨らみによって、リテーナリング１０を研磨パッド６に押し付け、また、バックプレート用エアーバック９の膨らみによるバックプレート８の押圧力並びに外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂの膨らみによって、ウェーハ上の導電性膜を所定の圧力で研磨パッド６に押し付ける。この状態でプラテン２を図１の矢印Ａ方向に回転させるとともに研磨ヘッド３を図１の矢印Ｂ方向に回転させ、回転する研磨パッド６上に図示しないノズルからスラリーを供給して研磨対象であるウェーハ上の導電性膜を研磨する。
【００３９】
このとき、バックプレート８は樹脂材で作製されていることで、研磨されるウェーハに対し、バックプレート８下面からの金属曝露がなくなる。また、取付けの際の締付けトルク確保のため、いずれもＳＵＳ製のものが用いられていた押え金具１６ａ，１６ｂ及びねじ１７ａ，１７ｂは、全てエアーバック１５内に収納されて、研磨されるウェーハに対して非曝露状態となっている。このため、スラリーの中に、これらの金属からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。
【００４０】
次に、図４を用いて、金属コンタミレス研磨ヘッドにおけるバックプレート８の下面へ同心上に複数（同図の例では４個）のゾーンエアーバックを連設した構成例を説明する。この構成例では、前記図２に示した内側ゾーンエアーバック１５Ｂの内側に円形のゾーンエアーバック１５Ｄが連設され、外側ゾーンエアーバック１５Ａのさらに外側にリング状のゾーンエアーバック１５Ｃが連設されている。このように、バックプレート８の下面には、同心上に連設された４個のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄからなるエアーバック１５が設けられている。
【００４１】
前記円形のゾーンエアーバック１５Ｄは、その外周縁がＳＵＳ製押え金具１６ｂとＳＵＳねじ１７ｂで共通に取付けられ、前記リング状のゾーンエアーバック１５ＣはＳＵＳ製押え金具１６ｃと該ＳＵＳ製押え金具１６ｃにバックプレート８の裏側から螺合されたＳＵＳねじ１７ｃとで取付けられている。そして、４個のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄには、それぞれエアーを供給するための図示しないゾーン加圧ラインが各別に連結されている。
【００４２】
この構成例に示すように、ゾーンエアーバックが１５Ａ〜１５Ｄの４個に増えて、これを取付けるためのＳＵＳ製押え金具１６ａ〜１６ｃ及びＳＵＳねじ１７ａ〜１７ｃの数が増加しても、これらの取付用部品の全てが複数のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄ内に収納されており、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。このため、スラリーの中に、これらの金属材からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。
【００４３】
また、ゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄの配設個数が増加したことで、各ゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄの押圧力を適宜に調整することにより、研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることができる。したがって、金属汚れがなく高品質で且つ、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得ることができる。
【００４４】
なお、円形のゾーンエアーバック１５Ｄは、内側ゾーンエアーバック１５Ｂに連設させることなく、適宜の間隔をおいて配設してもよく、複数のゾーンエアーバックは、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得る上で、その配設位置及び個数を適宜に変更することが可能である。
【００４５】
上述したように、本実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドにおいては、研磨されるウェーハに対し、バックプレート８下面部からの金属曝露がなく、また、エアーバック１５取付用のＳＵＳ製押え金具１６ａ〜１６ｃ及びＳＵＳねじ１７ａ〜１７ｃに用いられている金属材の曝露がない。このため、スラリー等の中に、これらの金属からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。また、エアーバック１５取付用のＳＵＳ製押え金具１６ａ〜１６ｃ及びＳＵＳねじ１７ａ〜１７ｃは、全て金属材製のものを使用していることで、取付けのための締付けトルクが確保されて、ウェーハ押圧用のエアーバック１５をバックプレート８下面へ確実に固定することができる。したがって、研磨されるウェーハの品質を向上させることができる。
【００４６】
内側ゾーンエアーバック１５Ｂの内周縁を取付けるためのＳＵＳねじ１７ｂの螺合部位８ａにはヘリサートを予め埋め込んでおいたことで、バックプレート８が樹脂材で作製されていても、該ＳＵＳねじ１７ｂを強固に螺合することができて、エアーバック１５をバックプレート８下面へ一層確実に固定することができる。
【００４７】
４個のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄを設けた場合において、各ゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄの押圧力を適宜に調整することで研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることができて、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得ることができる。
【００４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドを備えたウェーハ研磨装置の斜視図。
【図２】図１における金属コンタミレス研磨ヘッドの概略拡大縦断面図。
【図３】図２の金属コンタミレス研磨ヘッドにおけるバックプレート下面へ外側と内側の２個のゾーンエアバックの取付け順序を説明するための縦断面図であり、（ａ）は内側ゾーンエアバックの押え金具をエアバック全体をめくるようにしてねじ止めする様子を示す図、（ｂ）は外側ゾーンエアバックの押え金具を裏側からねじ止めする様子を示す図、（ｃ）は止めねじ穴を裏側から樹脂製止めねじで蓋をする様子を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドにおいて、バックプレート下面へ同心上に４個のゾーンエアーバックを連設した構成例を示す縦断面図。
【図５】従来の研磨ヘッドにおけるバックプレート部分の縦断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１ ウェーハ研磨装置
２ プラテン
３ 金属コンタミレス研磨ヘッド
４ 回転軸
５ モータ
６ 研磨パッド
７ ヘッド本体
８ バックプレート
９ バックプレート用エアーバック
１０ リテーナリング
１１ リテーナリング用エアーバック
１２ 回転軸
１３ ドライプレート
１４ バックプレート押圧部材
１５ エアーバック
１５Ａ〜１５Ｄ ゾーンエアーバック
１６ａ〜１６ｃ ＳＵＳ製押え金具
１７ａ〜１７ｃ ＳＵＳねじ
１８ 樹脂製止めねじ
１９ 外側ゾーン加圧ライン
２０ 内側ゾーン加圧ライン
２１ リテーナリングホルダ
２２ スナップリング
２３ リテーナリング押圧部材
２４ スナップリングカバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属コンタミレス研磨ヘッドに関するものであり、特に、化学機械研磨加工（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等において研磨されるウェーハに対し金属イオンの付着等を防止して該ウェーハの品質を向上させるようにした金属コンタミレス研磨ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の研磨ヘッドにおけるバックプレート２５部分の構成例を図５を用いて説明する。同図において、バックプレート２５はＳＵＳ材で円盤状に形成され、研磨ヘッドの中央下方部に配設されている。該バックプレート２５の下面には、リング状の外側ゾーンエアーバック２６Ａとその内側に連設された内側ゾーンエアーバック２６Ｂとからなるウェーハ押圧用のエアーバック２６が設けられている。該エアーバック２６はシリコーンゴム等で作製されており、外側ゾーンエアーバック２６Ａと内側ゾーンエアーバック２６Ｂとはそれぞれ次のようにしてバックプレート２５の下面に取付けられている。即ち、外側ゾーンエアーバック２６Ａの外周縁がＳＵＳ製押え金具２７ａとＳＵＳねじ２８ａとで取付けられ、外側ゾーンエアーバック２６Ａの内周縁と内側ゾーンエアーバック２６Ｂの外周縁が共通のＳＵＳ製押え金具２７ｂとＳＵＳねじ２８ｂとで取付けられ、内側ゾーンエアーバック２６Ｂの内周縁がＳＵＳ製押え金具２７ｃとＳＵＳねじ２８ｃとで取付けられている。ＳＵＳ製押え金具２７ａ，２７ｂ，２７ｃとＳＵＳねじ２８ａ，２８ｂ，２８ｃとによる各取付け箇所は、円周方向に十数箇所設けられている。これらのＳＵＳ製押え金具２７ａ，２７ｂ，２７ｃとＳＵＳねじ２８ａ，２８ｂ，２８ｃのうち、ＳＵＳ製押え金具２７ａとＳＵＳねじ２８ａ及びＳＵＳ製押え金具２７ｃとＳＵＳねじ２８ｃは、それぞれ一部がバックプレート２５の下面側に曝露されている。
【０００３】
前記外側ゾーンエアーバック２６Ａには、エアーを供給するための図示しない外側ゾーン加圧ラインが連結され、内側ゾーンエアーバック２６Ｂには、エアーを供給するための図示しない内側ゾーン加圧ラインが連結されている。外側ゾーンエアーバック２６Ａ及び内側ゾーンエアーバック２６Ｂはエアーが供給されることにより膨らんで、ウェーハを所定の圧力でプラテン上の研磨パッドに押し付ける。
【０００４】
また、上記のように、構成部材としてＳＵＳ等の金属部材が多用されている研磨装置に対し樹脂材を関連させた従来技術として、例えば、次のような平面研磨装置の樹脂コーティングが知られている。この従来技術は、平面研磨装置における下定盤側及び上定盤側に対し、それぞれ次のように、樹脂コーティングが施されている。即ち、下定盤側に関しては、下定盤とそのベースが、両者の当接部を除いた全周囲に樹脂コーティングが施されている。また、上定盤側に関しては、上定盤とそのベースが、両者の当接部を除いた全周囲に樹脂コーティングが施されている。そして、このように樹脂コーティングを施すことで、研磨剤等による錆の発生を防止して装置の耐久性を良好にしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、他の従来技術として、例えば、次のようなＣＭＰ装置が知られている。この従来技術は、ＣＭＰ装置におけるヘッド部表面、アーム部表面、スラリー供給管表面及び装置本体内壁よりなる群から選択される少なくとも１つの被覆対象をフッソ樹脂により被覆して、これらへのスラリー付着を低減し、また固着スラリーの洗浄を容易にし、さらには耐薬品性に優れたＣＭＰ装置となるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−７９５５６号公報。
【特許文献２】特開２００７−２４５２６６号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に示した従来の研磨ヘッドにおけるバックプレート部分の構成においては、ＳＵＳ材製のバックプレート自身及びエアーバック取付け用のそれぞれ複数のＳＵＳ製押え金具及びＳＵＳねじの一部により、バックプレートの下面に金属部材が暴露されていたため、この金属部材からスラリー等の中に溶出する金属イオンが金属汚れとして研磨されるウェーハに付着し、この研磨されるウェーハの品質を劣化させるおそれがあるという問題があった。これに対し、エアーバック取付け用の押え金具及びねじを金属以外の樹脂材製のものに変更すると、取付けの際の締付けトルクが不十分となってバックプレート下面部へのエアーバックの固定が不確実となり、この点で研磨されるウェーハの品質を劣化させてしまうという問題があった。
【０００７】
特許文献１に記載の従来技術においては、下定盤側及び上定盤側の全周囲に樹脂コーティングを施して、この全周囲部に対する錆の発生を防止するようにしたものであり、研磨されるウェーハに対して金属の曝露を防ぐという技術に関しては何等の開示もない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来技術においては、ＣＭＰ装置におけるヘッド部表面及びスラリー供給管表面等をフッソ樹脂により被覆して、これらの部位に対するスラリーの付着低減及び洗浄容易性を図ったものであり、前記と同様に、研磨されるウェーハに対し金属の曝露防止を図ったものではない。
【０００９】
そこで、研磨されるウェーハに対し金属の曝露を防いで、スラリー等の中に該金属から溶出する金属イオンが金属汚れとしてウェーハに付着するのを防止し、またウェーハ押圧用のエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定して、研磨されるウェーハの品質を向上させ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】
【００１０】
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、ウェーハをプラテン上の研磨パッドに押し付け、前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェーハを研磨する金属コンタミレス研磨ヘッドであって、ヘッド下面部の構成部材における少なくとも前記ウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、前記ウェーハに押圧力を付与するエアーバックを前記ヘッド下面部の構成部材に取付けるための金属材製のねじを含む取付用部品を前記エアーバック内に収納した金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１１】
この構成によれば、ヘッド下面部の構成部材を樹脂材により形成したことで、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部からの金属曝露がなくなる。また、ねじ及び押え金具等のヘッド下面部へのエアーバック取付用の部品は、取付けのための締付けトルク確保のためＳＵＳ等の金属材製のものが使用されるが、このエアーバック取付用の部品を該エアーバック内に収納したことで、研磨されるウェーハに対し、該エアーバック取付用の部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記ヘッド下面部の構成部材は、バックプレートである金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１３】
この構成によれば、ヘッド下面部の大半の面積を占めるバックプレートにおける少なくともウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成することで、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部からの金属曝露がなくなる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記エアーバックは、連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとで構成されている金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１５】
この構成によれば、エアーバックとして連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとが適用されていることで、これをヘッド下面部に取付けるための金属材製の取付用部品の部品数が増加する。これに対し、増加したこれらの取付用部品の全てを外側ゾーンエアーバック及び内側ゾーンエアーバック内に収納したことで、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記エアーバックは、同心上に複数のゾーンエアーバックが連設されている金属コンタミレス研磨ヘッドを提供する。
【００１７】
この構成によれば、各ゾーンエアーバックの押圧力を適宜に調整することで、研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることが可能となる。そして複数のゾーンエアーバックをヘッド下面部に取付けるため金属材製の取付用部品の部品数が増加してもこれらの取付用部品の全てを複数のゾーンエアーバック内に適宜に収納したことで、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明は、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部からの金属曝露がなく、また、エアーバック取付用の部品に用いられている金属材の曝露がない。このため、研磨の際に使用されるスラリー等の中に、これらの金属からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。また、エアーバック取付用のねじを含む部品は、金属材製のものを使用することで、取付けのための締付けトルクが確保されて、エアーバックをヘッド下面部へ確実に固定することができる。したがって、研磨されるウェーハの品質を向上させることができるという利点がある。
【００１９】
請求項２記載の発明は、研磨されるウェーハに対し、ヘッド下面部の大半の面積を占めるバックプレートからの金属曝露がなくなる。このため、スラリー等の中に、バックプレートからの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。したがって、研磨されるウェーハの品質を一層向上させることができるという利点がある。
【００２０】
請求項３記載の発明は、連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとをヘッド下面部に取付けるための金属材製の取付用部品の部品数が増加しても、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露をなくすことができる。また、ウェーハ押圧用の連設された外側ゾーンエアーバック及び内側ゾーンエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定することができて、ウェーハをより一層適正に研磨することができる。したがって、研磨されるウェーハの品質を一層向上させることができるという利点がある。
【００２１】
請求項４記載の発明は、複数のゾーンエアーバックをヘッド下面部に取付けるため金属材製の取付用部品の部品数が増加しても、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露をなくすことができる。また、複数のゾーンエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定することができ、さらには、各ゾーンエアーバックの押圧力を適宜に調整することで研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることができる。したがって、金属汚れがなく高品質で且つ、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得ることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
研磨されるウェーハに対し金属の曝露を防いで、スラリー等の中に該金属から溶出する金属イオンが金属汚れとしてウェーハに付着するのを防止し、またウェーハ押圧用のエアーバックをヘッド下面部へ確実に固定して、研磨されるウェーハの品質を向上させるという目的を達成するために、ウェーハをプラテン上の研磨パッドに押し付け、前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェーハを研磨する金属コンタミレス研磨ヘッドであって、ヘッド下面部の構成部材における少なくとも前記ウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、前記ウェーハに押圧力を付与するエアーバックを前記ヘッド下面部の構成部材に取付けるための金属材製のねじを含む取付用部品を前記エアーバック内に収納することにより実現した。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドを図面に従って詳述する。図１は金属コンタミレス研磨ヘッドを備えたウェーハ研磨装置の斜視図、図２は金属コンタミレス研磨ヘッドの概略拡大縦断面図である。
【００２４】
まず、金属コンタミレス研磨ヘッドを備えたウェーハ研磨装置の構成を説明する。図１においてウェーハ研磨装置（ＣＭＰ装置）１は、主としてプラテン２と、金属コンタミレス研磨ヘッド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。
【００２５】
金属コンタミレス研磨ヘッド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、研磨対象のウェーハを金属コンタミレス研磨ヘッド３にセットする際に上昇移動される。また、金属コンタミレス研磨ヘッド３は、ウェーハを研磨する際には下降移動されて研磨パッド６に当接される。
【００２６】
前記金属コンタミレス研磨ヘッド３は、図２に示すように、主としてヘッド本体７、樹脂製のバックプレート８、リング状のバックプレート用エアーバック９、リテーナリング１０、リング状のリテーナリング用エアーバック１１及びエアー等の制御手段で構成されている。前記バックプレート用エアーバック９及びリテーナリング用エアーバック１１には、それぞれエアーを供給するための図示しない空気供給機構が連結されている。なお、前記バックプレート８は、少なくとも研磨されるウェーハに対して曝露される下面側が樹脂材で形成されていればよい。
【００２７】
前記ヘッド本体７は前記プラテン２よりも小形の円盤状に形成され、その上面中央に回転軸１２（図１参照）が連結されている。該ヘッド本体７は前記回転軸１２に軸着されて図示しないモータで駆動され図１の矢印Ｂ方向に回転する。
【００２８】
前記樹脂製のバックプレート８は円盤状に形成され、ヘッド本体７の中央下方に配設されている。該バックプレート８の上面中央部とヘッド本体７の中央下部との間にはドライプレート１３が設けられており、ヘッド本体７から回転が伝達される。前記ドライプレート１３の中央下部と前記バックプレート８の中央上部との間には図示しない作動トランスが配設されており、該作動トランスは図示しない制御部に連結されてウェーハ上に形成された導電性膜の研磨状態信号を該制御部に出力する。
【００２９】
前記バックプレート８の上面周縁部にはリング状のバックプレート押圧部材１４が設けられており、バックプレート８は該バックプレート押圧部材１４を介してバックプレート用エアーバック９から押圧力が伝達される。また、バックプレート８の下面には、リング状の外側ゾーンエアーバック１５Ａとその内側に連設された内側ゾーンエアーバック１５Ｂとからなるウェーハ押圧用のエアーバック１５が設けられている。
【００３０】
該エアーバック１５はシリコーンゴム等で作製されており、外側ゾーンエアーバック１５Ａと内側ゾーンエアーバック１５Ｂがそれぞれ次のようにしてバックプレート８の下面に取付けられている。即ち、外側ゾーンエアーバック１５ＡがＳＵＳ製押え金具１６ａと該ＳＵＳ製押え金具１６ａにバックプレート８の裏側から螺合されたＳＵＳねじ１７ａとで取付けられ、内側ゾーンエアーバック１５Ｂは、その外周縁が前記ＳＵＳ製押え金具１６ａで共通に取付けられるとともに内周縁がＳＵＳ製押え金具１６ｂとＳＵＳねじ１７ｂとで取付けられている。ＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂとＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂによる各取付け箇所は、円周方向に十数箇所設けられている。
【００３１】
上記バックプレート８下面への外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂの取付け順序を図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。エアーバック１５全体をめくるようにして内側ゾーンエアーバック１５Ｂの内周縁をＳＵＳ製押え金具１６ｂとＳＵＳねじ１７ｂで取付ける。このとき、ＳＵＳねじ１７ｂの螺合部位８ａにはヘリサート等を予め埋め込んでおくことで該ＳＵＳねじ１７ｂの螺合を強固に行うことができる（図３（ａ））。外側ゾーンエアーバック１５ＡをＳＵＳ製押え金具１６ａにバックプレート８裏側に設けた止めねじ穴８ｂからＳＵＳねじ１７ａを螺合することで取付ける（図３（ｂ））。止めねじ穴８ｂに樹脂製止めねじ１８を螺合して該止めねじ穴８ｂに蓋をする（図３（ｃ））。このような取付け法により、ＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂとＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂは、全てエアーバック１５内に収納されて、研磨されるウェーハに対して非曝露状態となる。
【００３２】
前記外側ゾーンエアーバック１５Ａには、エアーを供給するための外側ゾーン加圧ライン１９が連結され、内側ゾーンエアーバック１５Ｂには、エアーを供給するための内側ゾーン加圧ライン２０が連結されている。外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂはエアーが供給されることにより膨らんで、ウェーハを所定の圧力でプラテン２上の研磨パッド６に押し付ける。
【００３３】
前記バックプレート８における中央側下面（エアーバック１５の非配設部位）には、該バックプレート８下面とウェーハとの間に圧縮エアーを噴射するための図示しないエアー吹出し口が設けられ、これとともに図示しないバキュームラインに通じるバキューム孔が設けられている。バックプレート８中央側下面空間への圧縮エアーの送給及びバキュームラインからのバキューム作用等は制御部からの指令信号によって実行される。
【００３４】
前記リテーナリング１０は、リング状に形成され、バックプレート８の外周に配置されている。このリテーナリング１０は金属コンタミレス研磨ヘッド３に設けられたリテーナリングホルダ２１に取付けられ、該リテーナリングホルダ２１にはスナップリング２２を介してリテーナリング押圧部材２３が連結されている。また、スナップリング２２の外周にはスナップリングカバー２４が取付けられている。リテーナリング１０は、前記リテーナリング押圧部材２３等を介してリテーナリング用エアーバック１１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。
【００３５】
次に、上述のように構成された金属コンタミレス研磨ヘッドの作用を説明する。外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂは、ＳＵＳ製押え金具１６ａ，１６ｂ及びＳＵＳねじ１７ａ，１７ｂの金属材製の部品を用いてバックプレート８の下面へ取付けられていることで、取付けの際の締付けトルクが十分に確保されて、バックプレート８下面へ確実に固定されている。
【００３６】
まず、このような金属コンタミレス研磨ヘッド３を図示しない移動機構により所定箇所に待機中のウェーハ上に載置する。そして、金属コンタミレス研磨ヘッド３のバキュームライン側を作動状態とし、バックプレート８中央側下面のバキューム孔を介してバックプレート８の下面にウェーハを吸着する。そして、前記移動機構により、ウェーハを吸着保持した金属コンタミレス研磨ヘッド３をプラテン２上に運び、該ウェーハを、研磨対象である導電性膜が研磨パッド６に対接するようにプラテン２上に載置する。
【００３７】
次いで、バキュームライン側の作動を解除し、図示しない空気供給機構からバックプレート用エアーバック９及びリテーナリング用エアーバック１１にエアーを供給して該両エアーバック９，１１を膨らませる。これと同時に外側ゾーン加圧ライン１９及び内側ゾーン加圧ライン２０から外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂにエアーを供給して該外側及び内側のゾーンエアーバック１５Ａ，１５Ｂを膨らませる。さらに、バックプレート８の中央側下面空間へはエアー吹出し口から圧縮エアーを供給して該バックプレート８の中央側下面空間に圧力エア層を形成する。
【００３８】
これにより、リテーナリング用エアーバック１１の膨らみによって、リテーナリング１０を研磨パッド６に押し付け、また、バックプレート用エアーバック９の膨らみによるバックプレート８の押圧力並びに外側ゾーンエアーバック１５Ａ及び内側ゾーンエアーバック１５Ｂの膨らみによって、ウェーハ上の導電性膜を所定の圧力で研磨パッド６に押し付ける。この状態でプラテン２を図１の矢印Ａ方向に回転させるとともに研磨ヘッド３を図１の矢印Ｂ方向に回転させ、回転する研磨パッド６上に図示しないノズルからスラリーを供給して研磨対象であるウェーハ上の導電性膜を研磨する。
【００３９】
このとき、バックプレート８は樹脂材で作製されていることで、研磨されるウェーハに対し、バックプレート８下面からの金属曝露がなくなる。また、取付けの際の締付けトルク確保のため、いずれもＳＵＳ製のものが用いられていた押え金具１６ａ，１６ｂ及びねじ１７ａ，１７ｂは、全てエアーバック１５内に収納されて、研磨されるウェーハに対して非曝露状態となっている。このため、スラリーの中に、これらの金属からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。
【００４０】
次に、図４を用いて、金属コンタミレス研磨ヘッドにおけるバックプレート８の下面へ同心上に複数（同図の例では４個）のゾーンエアーバックを連設した構成例を説明する。この構成例では、前記図２に示した内側ゾーンエアーバック１５Ｂの内側に円形のゾーンエアーバック１５Ｄが連設され、外側ゾーンエアーバック１５Ａのさらに外側にリング状のゾーンエアーバック１５Ｃが連設されている。このように、バックプレート８の下面には、同心上に連設された４個のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄからなるエアーバック１５が設けられている。
【００４１】
前記円形のゾーンエアーバック１５Ｄは、その外周縁がＳＵＳ製押え金具１６ｂとＳＵＳねじ１７ｂで共通に取付けられ、前記リング状のゾーンエアーバック１５ＣはＳＵＳ製押え金具１６ｃと該ＳＵＳ製押え金具１６ｃにバックプレート８の裏側から螺合されたＳＵＳねじ１７ｃとで取付けられている。そして、４個のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄには、それぞれエアーを供給するための図示しないゾーン加圧ラインが各別に連結されている。
【００４２】
この構成例に示すように、ゾーンエアーバックが１５Ａ〜１５Ｄの４個に増えて、これを取付けるためのＳＵＳ製押え金具１６ａ〜１６ｃ及びＳＵＳねじ１７ａ〜１７ｃの数が増加しても、これらの取付用部品の全てが複数のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄ内に収納されており、研磨されるウェーハに対し、これら全ての取付用部品に用いられている金属材の曝露がなくなる。このため、スラリーの中に、これらの金属材からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。
【００４３】
また、ゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄの配設個数が増加したことで、各ゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄの押圧力を適宜に調整することにより、研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることができる。したがって、金属汚れがなく高品質で且つ、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得ることができる。
【００４４】
なお、円形のゾーンエアーバック１５Ｄは、内側ゾーンエアーバック１５Ｂに連設させることなく、適宜の間隔をおいて配設してもよく、複数のゾーンエアーバックは、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得る上で、その配設位置及び個数を適宜に変更することが可能である。
【００４５】
上述したように、本実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドにおいては、研磨されるウェーハに対し、バックプレート８下面部からの金属曝露がなく、また、エアーバック１５取付用のＳＵＳ製押え金具１６ａ〜１６ｃ及びＳＵＳねじ１７ａ〜１７ｃに用いられている金属材の曝露がない。このため、スラリー等の中に、これらの金属からの金属イオンの溶出がなく、研磨されるウェーハに対し、このような金属イオンが金属汚れとして付着することがない。また、エアーバック１５取付用のＳＵＳ製押え金具１６ａ〜１６ｃ及びＳＵＳねじ１７ａ〜１７ｃは、全て金属材製のものを使用していることで、取付けのための締付けトルクが確保されて、ウェーハ押圧用のエアーバック１５をバックプレート８下面へ確実に固定することができる。したがって、研磨されるウェーハの品質を向上させることができる。
【００４６】
内側ゾーンエアーバック１５Ｂの内周縁を取付けるためのＳＵＳねじ１７ｂの螺合部位８ａにはヘリサートを予め埋め込んでおいたことで、バックプレート８が樹脂材で作製されていても、該ＳＵＳねじ１７ｂを強固に螺合することができて、エアーバック１５をバックプレート８下面へ一層確実に固定することができる。
【００４７】
４個のゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄを設けた場合において、各ゾーンエアーバック１５Ａ〜１５Ｄの押圧力を適宜に調整することで研磨されるウェーハに対し所望の押圧力分布を持たせることができて、所望の研磨プロファイルを有するウェーハを得ることができる。
【００４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドを備えたウェーハ研磨装置の斜視図。
【図２】図１における金属コンタミレス研磨ヘッドの概略拡大縦断面図。
【図３】図２の金属コンタミレス研磨ヘッドにおけるバックプレート下面へ外側と内側の２個のゾーンエアバックの取付け順序を説明するための縦断面図であり、（ａ）は内側ゾーンエアバックの押え金具をエアバック全体をめくるようにしてねじ止めする様子を示す図、（ｂ）は外側ゾーンエアバックの押え金具を裏側からねじ止めする様子を示す図、（ｃ）は止めねじ穴を裏側から樹脂製止めねじで蓋をする様子を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る金属コンタミレス研磨ヘッドにおいて、バックプレート下面へ同心上に４個のゾーンエアーバックを連設した構成例を示す縦断面図。
【図５】従来の研磨ヘッドにおけるバックプレート部分の縦断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１ ウェーハ研磨装置
２ プラテン
３ 金属コンタミレス研磨ヘッド
４ 回転軸
５ モータ
６ 研磨パッド
７ ヘッド本体
８ バックプレート
９ バックプレート用エアーバック
１０ リテーナリング
１１ リテーナリング用エアーバック
１２ 回転軸
１３ ドライプレート
１４ バックプレート押圧部材
１５ エアーバック
１５Ａ〜１５Ｄ ゾーンエアーバック
１６ａ〜１６ｃ ＳＵＳ製押え金具
１７ａ〜１７ｃ ＳＵＳねじ
１８ 樹脂製止めねじ
１９ 外側ゾーン加圧ライン
２０ 内側ゾーン加圧ライン
２１ リテーナリングホルダ
２２ スナップリング
２３ リテーナリング押圧部材
２４ スナップリングカバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハをプラテン上の研磨パッドに押し付け、前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェーハを研磨する金属コンタミレス研磨ヘッドであって、
ヘッド下面部の構成部材における少なくとも前記ウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、前記ウェーハに押圧力を付与するエアーバックを前記ヘッド下面部の構成部材に取付けるための金属材製のねじを含む取付用部品を前記エアーバック内に収納したことを特徴とする金属コンタミレス研磨ヘッド。
【請求項２】
上記ヘッド下面部の構成部材は、バックプレートであることを特徴とする請求項１記載の金属コンタミレス研磨ヘッド。
【請求項３】
上記エアーバックは、連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の金属コンタミレス研磨ヘッド。
【請求項４】
上記エアーバックは、同心上に複数のゾーンエアーバックが連設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の金属コンタミレス研磨ヘッド。
【請求項１】
ウェーハをプラテン上の研磨パッドに押し付け、前記プラテンに対し相対回転させて前記ウェーハを研磨する金属コンタミレス研磨ヘッドであって、
ヘッド下面部の構成部材における少なくとも前記ウェーハに対し曝露される部分を樹脂材により形成するとともに、前記ウェーハに押圧力を付与するエアーバックを前記ヘッド下面部の構成部材に取付けるための金属材製のねじを含む取付用部品を前記エアーバック内に収納したことを特徴とする金属コンタミレス研磨ヘッド。
【請求項２】
上記ヘッド下面部の構成部材は、バックプレートであることを特徴とする請求項１記載の金属コンタミレス研磨ヘッド。
【請求項３】
上記エアーバックは、連設された外側ゾーンエアーバックと内側ゾーンエアーバックとで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の金属コンタミレス研磨ヘッド。
【請求項４】
上記エアーバックは、同心上に複数のゾーンエアーバックが連設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の金属コンタミレス研磨ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−３６２８４（Ｐ２０１０−３６２８４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０００３０（Ｐ２００８−２０００３０）
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]