JP2002231670A - ポリッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエーハの周縁部における研磨量の不均一性
を減少させることによって、高い平坦度を実現すること
ができるポリッシング装置を提供する。 【解決手段】 トップブロック５の下面にはトッププレ
ート６が固定され、周縁部にはガイドリング７が固定さ
れている。ウエーハ１は、バッキングパッド８を介して
トッププレート６の下面に吸着される。トッププレート
６とガイドリング７の間に形成されたリング状の空間部
には、リング状のピストン１１が収容されている。ピス
トン１１の先端部にはリング状の突出部１１ａが設けら
れ、この突出部１１ａは、トッププレート６とガイドリ
ング７の間の隙間を貫通している。突出部１１ａの先端
には、リング状のバッキングパッド１５が接着されてい
る。圧力室１２内の圧力を制御してピストン１２による
加圧力を調整することにより、周縁部におけるウエーハ
１と研磨布との間の接触圧力分布の調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエーハ
などの板厚が薄い円板状の被加工材の表面を平坦に研磨
する際に使用されるポリッシング装置に係り、特に、被
加工材を吸着して保持するポリッシングヘッドの構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に、ウエーハの表面の研磨に使用さ
れるポリッシング装置の概略構成を示す。図中、１はウ
エーハ、２は研磨布、３はターンテーブル、４はポリッ
シングヘッド、６はトッププレート、８はバッキングパ
ッドを表す。

【０００３】研磨布２は、ターンテーブル３の上面に両
面テープで貼り付けられる。トッププレート６は、ポリ
ッシングヘッド４の先端に取り付けられ、ターンテーブ
ル３の上方の、ターンテーブル３に対向する位置に配置
される。研磨対象のウエーハ１は、トッププレート６の
下面にバッキングパッド８を介して吸着されて保持され
る。研磨剤供給ノズル９から研磨布２上に研磨剤（砥粒
を懸濁させたスラリ）を供給するとともに、ポリッシン
グヘッド４によって、ウエーハ１をターンテーブル３と
同一方向に回転しながら研磨布２に対して押し付けるこ
とによって、ウエーハ１のポリッシングが行われる。

【０００４】図８に、従来のポリッシングヘッドの構造
の概要を示す。

【０００５】駆動軸４ａの下端には、トップブロック５
が取り付けられ、トップブロック５の下面には、トップ
プレート６が取り付けられている。トッププレート６の
外周を取り囲む様に、トップブロック５の下面周縁部に
ガイドリング７が取り付けられている。ウエーハ１は、
トッププレート６の下面にバッキングパッド８を介して
吸着されて保持される。ウエーハ１は、その外周側をガ
イドリング７によってガイドされている。

【０００６】トップブロック５及びトッププレート６の
内部には、それぞれ、通気孔２５、２８が成形され、こ
れらの通気孔２５、２８内を減圧することによって、ウ
エーハ１の吸着が行われる。一方、これらの通気孔２
５、２８内を加圧することによって、ウエーハ１の解放
が行われる。

【０００７】（従来のポリッシング装置の問題点）図８
に示した様な、従来のポリッシングヘッドを用いてウエ
ーハを研磨した場合、ウエーハの面内における押し付け
圧力の分布、研磨布との間の相対速度の分布、あるい
は、研磨剤の流入状態の相違などに起因して、ウエーハ
の面内における研磨量の分布が不均一になる。特に、径
方向に沿った不均一性が大きくなり易く、その結果、研
磨後のウエーハの平坦度が損なわれる。

【０００８】従来は、トッププレート６に形成されたウ
エーハの吸着兼押圧用の通気孔２８の数、配置、及び吸
着力／押圧力を変化させることにより、被加工物である
ウエーハ自体を変形させて、その加工形状をコントロー
ルしていた。従って、ウエーハの全体的な加工形状のコ
ントロールは可能であったが、特に、周縁部の加工形状
のみを積極的にコントロールすることはできなかった。
このため、ウエーハの周縁部に異常研磨領域が現れ、そ
れが、ウエーハから得られる良品チップの歩留まりを低
下させる要因となっていた。近年のウエーハの大口径化
に伴い、良品チップの歩留まりを更に高めるため、ウエ
ーハの周縁部の加工形状を向上させることが要請されて
いる。

【０００９】また、従来は、ウエーハの加工形状のコン
トロール及びウエーハの吸着／解放に、共通の加圧兼減
圧経路を用いていた。この場合、ウエーハの解放の際の
加圧空気によって、通気孔の周囲で、バッキングパッド
に局所的な剥離や水分含有率の変化に起因する機械的性
質の変化が生ずる場合がある。その結果、ウエーハから
得られる良品チップの歩留まりが低下したり、ウエーハ
を解放する際にトラブルが発生すると言う問題があっ
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来のポリッシング装置における問題点に鑑み成された
もので、本発明の目的は、ウエーハの中央部と周縁部の
加工形状を独立してコントロールすることを可能にする
ことによって、高い平坦度を実現することができるポリ
ッシング装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のポリッシング装
置は、上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、タ
ーンテーブルに対向してその上方に配置され、下面に第
一のバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着
されるトッププレートと、トッププレートの上面側に配
置され、トッププレートを保持するトップブロックと、
トッププレートの周囲を取り囲む様にトップブロックの
周縁部に取り付けられ、被加工物を外周側からガイドす
るガイドリングとを備え、被加工物を回転させながら研
磨布に対して押し付けてポリッシングを行うポリッシン
グ装置において、前記トッププレートの外周と前記ガイ
ドリングの内周との間にリング状の空間部を設け、この
空間部に、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向
に駆動され、その先端面にリング状の第二のバッキング
パッドが接着され、この第二のバッキングパッドを介し
て前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピ
ストンを配置したことを特徴とする。

【００１２】本発明のポリッシング装置によれば、前記
リング状のピストンを用いて前記被加工物の周縁部に加
える加圧力を制御することによって、被加工物の周縁部
の近傍において、研磨布に対する押し付け力の分布を直
接的に調整することが可能である。従って、被加工物の
周縁部の近傍における研磨速度の均一性を改善し、研磨
後の平坦度を高めることができる。

【００１３】また、本発明のポリッシング装置によれ
ば、前記リング状のピストンをトッププレートに対して
独立に動かすことが可能である。従って、ウエーハを解
放する際に、前記リング状のピストンを下方へ突き出す
ことによって、トッププレートの下面からウエーハを引
き離すことができる。この様に、ウエーハを解放する
際、バッキングパッドに設けられた貫通孔を介して加圧
空気を吐出する必要がないので、バッキングパッドの局
所的な剥離や変形などの問題が生じにくい。

【００１４】好ましくは、前記リング状のピストンの後
端面と前記トップブロックの下面との間に、加圧流体が
供給される圧力室を形成する。

【００１５】好ましくは、前記トッププレートの下面側
に外周面から径方向に張り出すフランジ部を設けるとと
もに、前記リング状のピストンの先端部に、その外周に
沿って下向きに突出するリング状の突出部を設け、この
突出部を、前記フランジ部の外周と前記ガイドリングの
内周との間に挿入し、この突出部の先端面が前記第二の
バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧
力を加える様に構成する。

【００１６】この様に構成した場合、前記フランジ部
は、前記ピストンの前進限界を決めるストッパとして機
能する好ましくは、前記加圧流体として加圧空気を使用
し、この加圧空気を、前記トップブロックの内部に形成
された経路を介して前記圧力室へ供給する。

【００１７】なお、上記のリング状のピストンの先端面
に段差部を設け、このピストンにガイドリングの機能を
兼ねさせることもできる。

【００１８】その場合、本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、ターンテ
ーブルに対向してその上方に配置され、下面に第一のバ
ッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着される
トッププレートと、トッププレートの上面側に配置さ
れ、トッププレートを保持するトップブロックと、径方
向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に
配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリ
ング状のフレームと、トッププレートの外周とフレーム
の内周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容
され、上下方向に駆動されるリング状のピストンとを備
え、前記リング状のピストンの先端面の外周側には下方
に突出するリング状の突出部が形成され、この突出部よ
りも内周側に当たる先端面にはリング状の第二のバッキ
ングパッドが接着され、前記突出部の内周側の側面で被
加工物を外周側からガイドするとともに、前記突出部よ
りも内周側に当たる先端面で前記第二のバッキングパッ
ドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に
構成されていることを特徴とする。

【００１９】この場合、好ましくは、前記リング状のピ
ストンの先端部分に、前記トッププレートと前記フレー
ムとの間から下方に突出するリング状の第一突出部を形
成するとともに、この第一突出部の先端面の外周側に、
下方に突出するリング状の第二突出部を形成する。この
様に構成することによって、第二突出部の内周側の側面
で被加工物を外周側からガイドするとともに、第二突出
部よりも内周側に当たる第一突出部の先端面で、前記第
二のバッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に
加圧力を加える。

【００２０】また、ガイドリングを上下方向に駆動可能
な第二のリング状のピストンによって構成し、このガイ
ドリングを用いて、被加工物の周囲において研磨布に対
して加圧力を加えることもできる。

【００２１】その場合、本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、ターンテ
ーブルに対向してその上方に配置され、下面に第一のバ
ッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着される
トッププレートと、トッププレートの上面側に配置さ
れ、トッププレートを保持するトップブロックと、径方
向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に
配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリ
ング状のフレームと、前記フレームの内周側に配置さ
れ、前記フレームの内周面に沿って上下方向に駆動さ
れ、被加工物を外周側からガイドするとともに、被加工
物の周囲で研磨布に対して加圧力を加えるガイドリング
と、前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内
周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容さ
れ、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動
され、その先端面にリング状の第二のバッキングパッド
が接着され、この第二のバッキングパッドを介して前記
被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストン
と、を備えたことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に基づくポリッシン
グ装置の幾つかの例について、図面を用いて説明する。

【００２３】（例１）図１に本発明に基づくポリッシン
グ装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの構造を
示す。なお、ポリッシング装置の全体的な構成について
は、先に図７を用いて説明したものと同様なので、その
説明は省略する。図１中、１はウエーハ、５はトップブ
ロック、６はトッププレート、７はガイドリング、８は
バッキングパッド（第一のバッキングパッド）、１１は
リング状のピストン、１２は圧力室、１５はリング状の
バッキングパッド（第二のバッキングパッド）を表す。

【００２４】トップブロック５は、駆動軸４ａの下端に
取り付けられている。トップブロック５の上端部及び下
端部には、それぞれフランジ部５ａ、５ｂが形成されて
いる。上端側のフランジ部５ａは、駆動軸４ａの下端に
固定されている。下端側のフランジ部５ｂの径は、研磨
対象のウエーハ１よりも大きい。下端側のフランジ部５
ｂの下面に、トッププレート６が固定されている。トッ
ププレート６の径は、ウエーハ１の径よりも僅かに小さ
い。更に、この下端側のフランジ部５ｂの下面の周縁部
には、径方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を
取り囲む様に、ガイドリング７が固定されている。

【００２５】トッププレート６は、その上面側の中央
に、円形の窪み部２７が形成され、この窪み部２７の底
面とトッププレート６の下面との間に複数の貫通孔２８
が形成されている。なお、トッププレート６の上面に
は、窪み部２７の外周に沿ってＯリングが配置され、窪
み部２７の内部がシールされている。

【００２６】トッププレート６の下面には、バッキング
パッド８が両面テープで接着されている。バッキングパ
ッド８には、トッププレート６に形成された上記の複数
の貫通孔２８に対応する位置に、それぞれ貫通孔２９が
形成されている。ウエーハ１は、バッキングパッド８を
介してトッププレート６の下面に吸着される。ウエーハ
１は、その外周側をガイドリング７によってガイドされ
る。

【００２７】トッププレート６の外周面とガイドリング
７の内周面の間には、リング状の空間部が形成され、こ
の空間部に、リング状のピストン１１が挿入されてい
る。このピストン１１の上端面とトップブロック５の下
面との間に、加圧流体が供給される圧力室１２が形成さ
れている。なお、トッププレート６の上面には外周に沿
ってＯリングが配置され、ガイドリング７の上面には内
周に沿ってＯリングが配置され、更に、ピストン１１の
上端部に近い内周面及び外周面にもＯリングが配置され
ている。これらのＯリングによって、圧力室１２の内部
がシールされている。

【００２８】なお、シール部には、Ｏリングの他にウェ
アリングを使用することもできる。

【００２９】トッププレート６には、その下面側に外周
面から径方向に張り出す様にフランジ部６ａが設けられ
ている。これに対応して、リング状のピストン１１の先
端部には、その外周に沿って下向きに突出するリング状
の突出部１１ａが設けられている。この突出部１１ａ
は、フランジ部６ａの外周とガイドリング７の内周との
間に形成された隙間を貫通している。フランジ部６ａ
は、ピストン１１の前進限界を決めるストッパの役割を
果たしている。ピストン１１の突出部１１ａの先端面に
は、リング状のバッキングパッド１５が両面テープで接
着されている。なお、ピストン１１側のバッキングパッ
ド１５は、トッププレート６側のバッキングパッド８か
ら切り離されている。

【００３０】駆動軸４ａの内部には、通気孔２３が形成
されている。トップブロック５の上端側のフランジ部５
ａの内部には通気孔２５ａ、下端側のフランジ部５ｂの
内部には通気孔２５ｂが形成されている。通気孔２３
は、回転継手（図示せず）及びを圧力調整装置３２を介
して、真空源及び高圧空気源に接続されている。通気孔
２３の先端は通気孔２５ａに連絡し、通気孔２５ａの先
端は、チューブ２４を介して通気孔２５ｂに連絡してい
る。通気孔２５ｂの先端は、トップブロック５の下面に
開口し、窪み部２７に連絡している。

【００３１】通気孔２３、通気孔２５ａ、チューブ２４
及び通気孔２５ｂを介して、窪み部２７内を減圧するこ
とにより、ウエーハ１を吸着する。また、ウエーハの加
工中、窪み部２７内を加圧することによって、ウエーハ
１の内周部におけるウエーハ１の表面と研磨布２（図
７）との間の接触圧力分布を調整する。なお、適正な加
圧力の値は、研磨布の種類及びウエーハ１により異なる
ので、予め実験を行って求めておく。

【００３２】駆動軸４ａの内部には、更に、通気孔３３
が形成されている。トップブロック５の上端部のフラン
ジ５ａの内部には通気孔３５ａ、下端側のフランジ５ｂ
の内部には通気孔３５ｂが形成されている。通気孔３３
は、回転継手（図示せず）及び圧力調整装置３１を介し
て、高圧空気源に接続されている。通気孔３３の先端は
通気孔３５ａに連絡し、通気孔３５ａの先端は、チュー
ブ３４を介して通気孔３５ｂに連絡している。通気孔３
５ｂの先端は、トップブロック５の下面に開口し、圧力
室１２に連絡している。

【００３３】通気孔３３、通気孔３５ａ、チューブ３４
及び通気孔３５ｂを介して、圧力室１２内を加圧するこ
とにより、リング状のピストン１１が駆動される。ウエ
ーハの加工中、圧力室１２内の圧力を制御することによ
り、リング状のピストン１１からバッキングパッド１５
を介してウエーハ１の周縁部に加えられる加圧力を調整
する。これによって、ウエーハ１の周縁部におけるウエ
ーハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布を調整する
ことができる。なお、ピストン１１による適正な加圧力
の値は、研磨布の種類及びウエーハ１により異なるの
で、予め実験を行って求めておく。

【００３４】また、ウエーハ１を解放する際には、圧力
室１２内を加圧してピストン１１を下限位置まで移動
し、ウエーハ１をバッキングパッド８から引き離す。な
お、従来と同様に、バッキングパッド８に設けられた貫
通孔から加圧空気を吹き出して、ウエーハ１を解放する
ことも可能である。

【００３５】（例２）図２に、本発明に基づくポリッシ
ング装置の他の例を示す。

【００３６】この装置は、図１に示した装置を一部変形
したものであって、図１におけるリング状のピストン
（１１）に、ガイドリング（７）の機能を兼用させてい
る。図２中、４７はフレーム、４１はリング状のピスト
ン、４１ａは第一突出部、４１ｂは第二突出部、４２は
圧力室を表す。

【００３７】トップブロック５の下面の中央部には、ト
ッププレート６が取り付けられている。ウエーハ１は、
バッキングパッド８を介してトッププレート６の下面に
吸着される。トップブロック５の下面の周縁部には、径
方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む
様に、リング状のフレーム４７が取り付けられている。
これによって、トッププレート６の外周とフレーム４７
の内周との間にリング状の空間部が形成されている。こ
の空間部の中にリング状のピストン４１が収容されてい
る。

【００３８】このピストン４１の上端面とトップブロッ
ク５の下面との間には、加圧流体が供給される圧力室４
２が形成されている。なお、トッププレート６の上面に
は、外周に沿ってＯリングが配置され、フレーム４７の
上面には、内周に沿ってＯリングが配置され、更に、ピ
ストン４１の上端部に近い内周面及び外周面にもＯリン
グが配置されている。これらのＯリングによって、図１
に示した例と同様に、圧力室４２の内部がシールされて
いる。

【００３９】トッププレート６には、その下面側に外周
面から径方向に張り出す様にフランジ部６ａが設けられ
ている。これと向かい会う様に、フレーム４７には、そ
の下面側に内周面から径方向に張り出す様に張出し部４
７ａが設けられている。リング状のピストン４１の先端
部には、その中央付近に下向きに突出するリング状の第
一突出部４１ａが設けられている。この第一突出部４１
ａは、フランジ部６ａの外周と張出し部４７ａの内周と
の間に形成された隙間を貫通し、フランジ部６ａ及び張
出し部４７ａは、ピストン４１の前進限界を決めるスト
ッパの役割を果たしている。

【００４０】第一突出部４１ａの先端面には、更に、二
段状に段差が形成され、外周側が下方に突出し、内周側
が上方に後退している。外周側に形成された第二突出部
４１ｂは、ガイドリングの役割を有し、その内周側の側
面でウエーハ１を外周側からガイドしている。内周側に
形成された後退部４１ｃは、ウエーハ１の周縁部に加圧
力を加える役割を有し、その下面には、リング状のバッ
キングパッド１５が両面テープで接着されている。この
バッキングパッド１５は、先の例と同様に、トッププレ
ート６側のバッキングパッド８から切り離されている。

【００４１】通気孔２３、通気孔２５ａ、チューブ２４
及び通気孔２５ｂを介して、窪み部２７内を減圧するこ
とにより、ウエーハ１を吸着する。また、ウエーハの加
工中、窪み部２７内を加圧することによって、ウエーハ
１の内周部におけるウエーハ１の表面と研磨布２（図
７）との間の接触圧力分布を調整する。

【００４２】通気孔３３、通気孔３５ａ、チューブ３４
及び通気孔３５ｂを介して、圧力室４２内を加圧するこ
とにより、リング状のピストン４１が駆動される。ウエ
ーハの加工中、圧力室４２内の圧力を制御することによ
り、後退部４１ｃからバッキングパッド１５を介してウ
エーハ１の周縁部に加えられる加圧力を調整する。これ
によって、ウエーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表
面と研磨布との間の接触圧力分布を調整することができ
る。また、ウエーハ１を解放する際には、圧力室４２内
を加圧してピストン４１を下限位置まで移動し、ウエー
ハ１をバッキングパッド８から引き離す。

【００４３】（例３）図３に、本発明に基づくポリッシ
ング装置の他の例を示す。

【００４４】この装置は、図２に示した装置を更に変形
したものであって、図２におけるリング状のピストン
（４１）を、径方向に二つの部分に分割して構成し、内
周側のピストン５１をウエーハ１の周縁部に対する加圧
用のピストンとして使用し、外周側のピストン５２をガ
イドリング兼研磨布に対する加圧用のピストン（以下、
可動式ガイドリングと呼ぶ）として使用している。図３
中、５７、５８はフレーム、６１及び６２は圧力室を表
す。

【００４５】トップブロック５の下面の中央部には、ト
ッププレート６が取り付けられている。ウエーハ１は、
バッキングパッド８を介してトッププレート６の下面に
吸着される。トップブロック５の下面の周縁部には、径
方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む
様に、リング状のフレーム５７、５８が取り付けられて
いる。これによって、トッププレート６の外周とフレー
ム５７、５８の内周との間にリング状の空間部が形成さ
れている。この空間部の中に、リング状のピストン５１
及び可動式ガイドリング５２が収容されている。

【００４６】内周側のピストン５１は、その外周側の可
動式ガイドリング５２の内側に嵌合している。ピストン
５１は、可動式ガイドリング５２の内周面及びトッププ
レート６の外周面に沿って上下方向に摺動することがで
きる。一方、可動式ガイドリング５２は、ピストン５１
の外周面及びフレーム５７、５８の内周面に沿って上下
方向に摺動することができる。外周側に配置された可動
式ガイドリング５２は、内周側に配置されたピストン５
１と比べて、上下方向のサイズが大きく、可動式ガイド
リング５２の下端面はピストン５１の下端面よりも下方
に位置し、可動式ガイドリング５２の上端面はピストン
５１の上端面よりも上方に位置している。

【００４７】トップブロック５の下面の周縁部には、上
方に後退する様に段差部５ｃが設けられ、この段差部５
ｃの側面とフレーム５７、５８の内周面との間に可動式
ガイドリング５２の上端部分が収容されている。可動式
ガイドリング５２の上端面と段差部５ｃの下面との間に
は、加圧流体が供給される圧力室６２が形成されてい
る。可動式ガイドリング５２の上端部に近い外周面、及
びトップブロック５の段差部５ｃの側面にＯリングが配
置され、これらのＯリングによって、圧力室６２の内部
がシールされている。

【００４８】一方、ピストン５１の上端部分は、可動式
ガイドリング５２の内周面とトッププレート６の外周面
との間に収容され、ピストン５１の上端面とトップブロ
ック５の下面との間に、加圧流体が供給される圧力室６
１が形成されている。なお、トッププレート６の上面に
は外周に沿ってＯリングが配置され、トッププレート６
の外周面及びピストン５１の上端部に近い外周面にもＯ
リングが配置されている。これらのＯリングによって、
圧力室６１の内部がシールされている。

【００４９】トッププレート６には、その下面側に外周
面から径方向に張り出す様に、フランジ部６ａが設けら
れている。これと向かい会う様に、フレーム５７には、
その下面側に内周面から径方向に張り出す様に、張出し
部５７ａが設けられている。ピストン５１の先端部に
は、その外周側に下向きに突出するリング状の突出部５
１ａが設けられている。可動式ガイドリング５２の先端
部には、その内周側に下向きに突出するリング状の突出
部５２ａが設けられている。突出部５１ａは、突出部５
２ａの内側に嵌合している。突出部５１ａ及び突出部５
２ａは、フランジ部６ａの外周と張出し部５７ａの内周
との間に形成された隙間を貫通している。フランジ部６
ａは、ピストン５１の前進限界を決めるストッパの役割
を果たしている。張出し部５７ａは、可動式ガイドリン
グ５２の前進限界を決めるストッパの役割を果たしてい
る。

【００５０】可動式ガイドリング５２の突出部５２ａの
先端面は、ピストン５１の突出部５１ａの先端面よりも
下方に突出している。可動式ガイドリング５２は、その
先端に形成された突出部５２ａの内周側の側面でウエー
ハ１を外周側からガイドするとともに、突出部５２ａの
下面で、被加工物の周囲において研磨布に対して圧力を
加えることもできる。ピストン５１は、ウエーハ１の周
縁部に加圧力を加える役割を有し、その先端に形成され
た突出部５１ａの下面に、リング状のバッキングパッド
１５が両面テープで接着されている。このバッキングパ
ッド１５は、先の各例と同様に、トッププレート６側の
バッキングパッド８から切り離されている。

【００５１】このポリッシング装置の場合、高圧空気の
供給経路が３系統必要になる。駆動軸４ａの内部には、
通気孔２３及び通気孔３３に加えて、新たに通気孔７３
が形成されている。トップブロック５の上端側のフラン
ジ５ａの内部には、通気孔３５ａに加えて通気孔７５ａ
が形成され、下端側のフランジ５ｂの内部には、通気孔
３５ｂに加えて通気孔７５ｂが形成されている。

【００５２】通気孔２３は、回転継手（図示せず）及び
圧力調整装置３２を介して、真空源及び高圧空気源に接
続されている。通気孔２３の先端は通気孔２５に連絡
し、通気孔２５の先端は、トップブロック５の下面に開
口し、窪み部２７に連絡している。通気孔２３及び通気
孔２５を介して、窪み部２７内を減圧することにより、
ウエーハ１を吸着する。また、ウエーハの加工中、窪み
部２７内を加圧することによって、ウエーハ１の内周部
におけるウエーハ１の表面と研磨布２（図７）との間の
接触圧力分布を調整する。

【００５３】通気孔３３は、回転継手（図示せず）及び
圧力調整装置３１を介して、高圧空気源に接続されてい
る。通気孔３３の先端は通気孔３５ａに連絡し、通気孔
３５ａの先端は、チューブ３４を介して通気孔３５ｂに
連絡している。通気孔３５ｂの先端は、トップブロック
５の下面に開口し、圧力室６１に連絡している。

【００５４】通気孔３３、通気孔３５ａ、チューブ３４
及び通気孔３５ｂを介して、圧力室６１内を加圧するこ
とにより、リング状のピストン５１が駆動される。ウエ
ーハの加工中、圧力室６１内の圧力を制御することによ
り、内側のピストン５１からバッキングパッド１５を介
してウエーハ１の周縁部に加えられる加圧力を調整す
る。これによって、ウエーハ１の周縁部におけるウエー
ハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布を調整するこ
とができる。また、ウエーハ１を解放する際には、圧力
室６１内を加圧してピストン５１を下限位置まで移動
し、ウエーハ１をバッキングパッド８から引き離す。

【００５５】通気孔７３は、回転継手（図示せず）及び
圧力調整装置７１を介して高圧空気源に接続されてい
る。通気孔７３の先端は通気孔７５ａに連絡し、通気孔
７５ａの先端は、チューブ７４を介して通気孔７５ｂに
連絡している。通気孔７５ｂの先端は、トップブロック
５の周縁部に形成された段差部５ｃの下面に開口し、圧
力室６２に連絡している。

【００５６】通気孔７３、通気孔７５ａ、チューブ７４
及び通気孔７５ｂを介して、圧力室６２内の圧力を制御
することによって、外側の可動式ガイドリング５２によ
る研磨布に対する加圧力を調整する。これによって、ウ
エーハ１を外周からガイドするための高さ調整、及びウ
エーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布と
の間の接触圧力分布の調整を行う。なお、可動式ガイド
リング５２による適正な加圧力の値も、研磨布の種類に
より異なるので、内側のピストン５１と同様に、予め、
実験を行って求めておく。

【００５７】（例４）図４に、本発明に基づくポリッシ
ング装置の他の例を示す。

【００５８】この装置は、図１に示した構成を一部変形
したものであって、バッキングパッドの保持方法及びト
ッププレートの形状が、図１に示した構成と異なってい
る。その他の部分の構成は、図１に示したものと基本的
に同一である。図中、８０はバッキングパッド、８１は
トッププレートを表す。

【００５９】トッププレート８１には、その下面側に外
周面から径方向に張り出す様にフランジ部８１ａが設け
られている。これに対応して、リング状のピストン１１
の先端部には、その外周に沿って下向きに突出するリン
グ状の突出部１１ａが設けられている。この突出部１１
ａは、フランジ部８１ａの外周とガイドリング７の内周
との間に形成された隙間を貫通している。

【００６０】フランジ部８１ａの下面には、その外周に
沿って下向きに突出するリング状の縁部８１ｂが設けら
れている。この縁部８１ｂの内側は、円形の窪み部８４
となっている。この窪み部８４の上面とトッププレート
８１の上面との間に貫通孔８５が形成されている。な
お、トッププレート８１の上面には、貫通孔８５の周囲
に沿ってＯリングが配置され、貫通孔８５の内部がシー
ルされている。

【００６１】バッキングパッド８０は、トッププレート
８１の下面を包み込む様な形で、トッププレート８１の
下面に取り付けられている。即ち、バッキングパッド８
０は、その外周部分でフランジ部８１ａに沿って折り曲
げられ、フランジ部８１ａの裏面とリング状オサエ８２
との間に挟み込まれて固定されている。このリング状オ
サエ８２は、ボルト８３によってフランジ部８１ａの裏
面に固定されている。トッププレート８１の下面に設け
られた上記窪み部８４の内部は、バッキングパッド８０
によってシールされている。

【００６２】ピストン１１の突出部１１ａの先端面に
は、リング状のバッキングパッド１５が両面テープで接
着されている。なお、先の各例と同様に、ピストン１１
側のバッキングパッド１５は、トッププレート８１側の
バッキングパッド８０から切り離されている。

【００６３】ウエーハ１は、バッキングパッド８０を介
して、トッププレート８１の下側に水ばり吸着される。
ウエーハ１は、その外周側をガイドリング７によってガ
イドされる。

【００６４】ウエーハの加工中、窪み部８４内の圧力を
制御することによって、ウエーハ１に対する外周部と中
央部の圧力比を調整する。これにより、ウエーハ１の内
周部におけるウエーハ１の表面と研磨布との間の接触圧
分分布を調整する。また、ウエーハの加工中、圧力室１
２内の圧力を制御することにより、リング状のピストン
１１からバッキングパッド１５を介してウエーハ１の周
縁部に加えられる加圧力を調整する。これによって、ウ
エーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布と
の間の接触圧力分布を調整することができる。

【００６５】同様に、図２及び図３に示した構成に対し
て、トッププレート（６）のみを、図４に示したトップ
プレート（８１）で置き換えたものを、それぞれ、図５
及び図６に示す。

【００６６】

【発明の効果】本発明のポリッシング装置によれば、ト
ッププレートの外周に沿って設けられたリング状のピス
トンによる加圧力を制御することによって、被加工物の
周縁部の近傍において、研磨布に対する押し付け力の分
布を直接的に調整することができる。これによって、被
加工物の周縁部の近傍における研磨速度の均一性を改善
し、被研磨面の平坦度を高めることができる。その結
果、研磨後のウエーハから得られるチップの良品歩留ま
りを向上させることができる。

【００６７】また、上記のリング状のピストンを使用し
て、被加工物をトッププレートの下面から引き離すこと
もできる。この様に、トッププレートから被加工物を解
放する際、バッキングパッドに設けられた貫通孔を介し
て加圧空気を吐出する必要がないので、バッキングパッ
ドの局所的な剥離や変形などの問題が生じにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリッシング装置の主要部を構成する
ポリッシングヘッドの一例を示す軸方向断面図。

【図２】本発明のポリッシング装置の主要部を構成する
ポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。

【図３】本発明のポリッシング装置の主要部を構成する
ポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。

【図４】本発明のポリッシング装置の主要部を構成する
ポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。

【図５】本発明のポリッシング装置の主要部を構成する
ポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。

【図６】本発明のポリッシング装置の主要部を構成する
ポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。

【図７】ポリッシング装置の概略構成を示す図。

【図８】従来のポリッシングヘッドの構造の一例を示す
軸方向断面図。

【符号の説明】

１・・・ウエーハ、２・・・研磨布、３・・・ターンテ
ーブル、４・・・ポリッシングヘッド、４ａ・・・駆動
軸、５・・・トップブロック、５ａ、５ｂ・・・フラン
ジ部、５ｃ・・・段差部、６・・・トッププレート、６
ａ・・・フランジ部、７・・・ガイドリング、８・・・
バッキングパッド、９・・・研磨剤供給ノズル、１１・
・・リング状のピストン、１１ａ・・・突出部、１２・
・・圧力室、１５・・・リング状のバッキングパッド、
２３・・・通気孔、２４・・・チューブ、２５ａ、２５
ｂ・・・通気孔、２７・・・窪み部、２８・・・貫通
孔、２９・・・貫通孔、３１、３２・・・圧力調整装
置、３３・・・通気孔、３４・・・チューブ、３５ａ、
３５ｂ・・・通気孔、４１・・・ピストン、４１ａ・・
・第一突出部、４１ｂ・・・第二突出部、４１ｃ・・・
後退部、４２・・・圧力室、４７・・・フレーム、４７
ａ・・・張出し部、５１・・・リング状のピストン（第
一のピストン）、５１ａ・・・突出部、５２・・・可動
式ガイドリング（第二のピストン）、５２ａ・・・突出
部、５７、５８・・・フレーム、５７ａ・・・張出し
部、６１・・・圧力室、６２・・・圧力室、７１・・・
圧力調整装置、７３・・・通気孔、７４・・・チュー
ブ、７５ａ、７５ｂ・・・通気孔、８０・・・・バッキ
ングパッド、８１・・・トッププレート、８１ａ・・・
フランジ部、８１ｂ・・・縁部、８２・・・リング状オ
サエ、８３・・・ボルト、８４・・・窪み部、８５・・
・貫通孔。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に研磨布が装着されるターンテーブ
   ルと、 ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面に
   第一のバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸
   着されるトッププレートと、 トッププレートの上面側に配置され、トッププレートを
   保持するトップブロックと、 トッププレートの周囲を取り囲む様にトップブロックの
   周縁部に取り付けられ、被加工物を外周側からガイドす
   るガイドリングとを備え、 被加工物を回転させながら研磨布に対して押し付けてポ
   リッシングを行うポリッシング装置において、 前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周と
   の間にリング状の空間部を設け、 この空間部に、前記ガイドリングの内周面に沿って上下
   方向に駆動され、その先端面にリング状の第二のバッキ
   ングパッドが接着され、この第二のバッキングパッドを
   介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状
   のピストンを配置したこと、 を特徴とするポリッシング装置。
2. 【請求項２】 前記リング状のピストンの後端面と前記
   トップブロックの下面との間に、加圧流体が供給される
   圧力室が形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載のポリッシング装置。
3. 【請求項３】 前記トッププレートには、その下面側に
   外周面から径方向に張り出すフランジ部が設けられ、 前記リング状のピストンの先端部には、その外周に沿っ
   て下向きに突出するリング状の突出部が設けられ、 この突出部が、前記フランジ部の外周と前記ガイドリン
   グの内周との間に挿入され、この突出部の先端面が前記
   第二のバッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部
   に加圧力を加える様に構成されていることを特徴とする
   請求項２に記載のポリッシング装置。
4. 【請求項４】 前記加圧流体は加圧空気であって、この
   加圧空気は、前記トップブロックの内部に形成された経
   路を介して前記圧力室へ供給されることを特徴とする請
   求項２に記載のポリッシング装置。
5. 【請求項５】 上面に研磨布が装着されるターンテーブ
   ルと、 ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面に
   第一のバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸
   着されるトッププレートと、 トッププレートの上面側に配置され、トッププレートを
   保持するトップブロックと、 径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む
   様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられ
   たリング状のフレームと、 トッププレートの外周とフレームの内周との間に形成さ
   れたリング状の空間部の中に収容され、上下方向に駆動
   されるリング状のピストンとを備え、 前記リング状のピストンの先端面の外周側には下方に突
   出するリング状の突出部が形成され、この突出部よりも
   内周側に当たる先端面にはリング状の第二のバッキング
   パッドが接着され、前記突出部の内周側の側面で被加工
   物を外周側からガイドするとともに、前記突出部よりも
   内周側に当たる先端面で前記第二のバッキングパッドを
   介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に構成
   されていることを特徴とするポリッシング装置。
6. 【請求項６】 前記リング状のピストンの後端面と前記
   トップブロックの下面との間に、加圧流体が供給される
   圧力室が形成されていることを特徴とする請求項５に記
   載のポリッシング装置。
7. 【請求項７】 前記リング状のピストンの先端部分に
   は、前記トッププレートと前記フレームとの間から下方
   に突出するリング状の第一突出部が形成され、この第一
   突出部の先端面の外周側には下方に突出するリング状の
   第二突出部が形成され、第二突出部の内周側の側面で被
   加工物を外周側からガイドするとともに、第二突出部よ
   りも内周側に当たる第一突出部の先端面で、前記第二の
   バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧
   力を加える様に構成されていることを特徴とする請求項
   ６に記載のポリッシング装置。
8. 【請求項８】 前記加圧流体は加圧空気であって、この
   加圧空気は、前記トップブロックの内部に形成された経
   路を介して前記圧力室へ供給されることを特徴とする請
   求項６に記載のポリッシング装置。
9. 【請求項９】 上面に研磨布が装着されるターンテーブ
   ルと、 ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面に
   第一のバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸
   着されるトッププレートと、 トッププレートの上面側に配置され、トッププレートを
   保持するトップブロックと、 径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む
   様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられ
   たリング状のフレームと、 前記フレームの内周側に配置され、前記フレームの内周
   面に沿って上下方向に駆動され、被加工物を外周側から
   ガイドするとともに、被加工物の周囲で研磨布に対して
   加圧力を加えるガイドリングと、 前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周と
   の間に形成されたリング状の空間部の中に収容され、前
   記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動され、
   その先端面にリング状の第二のバッキングパッドが接着
   され、この第二のバッキングパッドを介して前記被加工
   物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストンと、 を備えたことを特徴とするポリッシング装置。
10. 【請求項１０】 前記リング状のピストンの後端面と前
    記トップブロックの下面との間に、加圧流体が供給され
    る圧力室が形成されていることを特徴とする請求項９に
    記載のポリッシング装置。
11. 【請求項１１】 前記トッププレートには、その下面側
    に外周面から径方向に張り出すフランジ部が設けられ、 前記リング状のピストンの先端部には、その外周に沿っ
    て下向きに突出するリング状の突出部が設けられ、 この突出部が、前記フランジ部の外周と前記ガイドリン
    グの内周との間に挿入され、この突出部の先端面が前記
    第二のバッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部
    に加圧力を加える様に構成されていることを特徴とする
    請求項１０に記載のポリッシング装置。
12. 【請求項１２】 前記加圧流体は加圧空気であって、こ
    の加圧空気は、前記トップブロックの内部に形成された
    経路を介して前記圧力室へ供給されることを特徴とする
    請求項１０に記載のポリッシング装置。