JP2000015569A - ウェーハ研磨ヘッド - Google Patents
ウェーハ研磨ヘッドInfo
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- JP2000015569A JP2000015569A JP18531498A JP18531498A JP2000015569A JP 2000015569 A JP2000015569 A JP 2000015569A JP 18531498 A JP18531498 A JP 18531498A JP 18531498 A JP18531498 A JP 18531498A JP 2000015569 A JP2000015569 A JP 2000015569A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リテーナリングの可動範囲が阻害されること
なく、リテーナリングと周壁部との干渉を防ぎ、安定し
た研磨を行うことができるウェーハ研磨ヘッドを提供す
ることを目的としている。 【解決手段】 ウェーハ研磨ヘッド１は、天板部３及び
周壁部４からなるヘッド本体２と、ヘッド本体２の内部
に張られたダイヤフラム５と、ダイヤフラム５下方に固
定されたキャリア６及びリテーナリング７と、周壁部４
とリテーナリング７とを相互可動自在に接続するリンク
手段８とを備えており、該接続部分は高次対偶をなして
いる。このため、リテーナリング７は周壁部４と干渉す
ることなくフローティングされるため、安定した研磨を
行うことができる。
なく、リテーナリングと周壁部との干渉を防ぎ、安定し
た研磨を行うことができるウェーハ研磨ヘッドを提供す
ることを目的としている。 【解決手段】 ウェーハ研磨ヘッド１は、天板部３及び
周壁部４からなるヘッド本体２と、ヘッド本体２の内部
に張られたダイヤフラム５と、ダイヤフラム５下方に固
定されたキャリア６及びリテーナリング７と、周壁部４
とリテーナリング７とを相互可動自在に接続するリンク
手段８とを備えており、該接続部分は高次対偶をなして
いる。このため、リテーナリング７は周壁部４と干渉す
ることなくフローティングされるため、安定した研磨を
行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スにおける、半導体ウェーハ表面を研磨する装置に用い
られるウェーハ研磨ヘッドに関するものである。
スにおける、半導体ウェーハ表面を研磨する装置に用い
られるウェーハ研磨ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 近
年、半導体製造装置の高集積化に伴うパターンの微細化
が進んでおり、特に多層構造の微細なパターンの形成が
容易かつ確実に行われるために、製造工程中における半
導体ウェーハの表面を極力平坦化させることが重要とな
ってきている。その場合、表面の膜を研磨するために平
坦化の度合いが高く、凹部への膜の埋め込みも可能とな
る、という観点から、化学機械的研磨法（ＣＭＰ法）が
脚光を浴びている。
年、半導体製造装置の高集積化に伴うパターンの微細化
が進んでおり、特に多層構造の微細なパターンの形成が
容易かつ確実に行われるために、製造工程中における半
導体ウェーハの表面を極力平坦化させることが重要とな
ってきている。その場合、表面の膜を研磨するために平
坦化の度合いが高く、凹部への膜の埋め込みも可能とな
る、という観点から、化学機械的研磨法（ＣＭＰ法）が
脚光を浴びている。
【０００３】ＣＭＰ法とは、アルカリ溶液、砥粒剤等を
用いて化学的・機械的にウェーハ表面を研磨し、平坦化
する方法であるが、この方法に用いられるウェーハ研磨
ヘッドの一例として、特開平８−２２９８０４号に、図
８に示されるものが記載されている。
用いて化学的・機械的にウェーハ表面を研磨し、平坦化
する方法であるが、この方法に用いられるウェーハ研磨
ヘッドの一例として、特開平８−２２９８０４号に、図
８に示されるものが記載されている。
【０００４】図８において、ウェーハ研磨ヘッド５０
は、天板部５１と天板部５１の外周に固定された筒状の
周壁部５２とからなるヘッド本体５３と、ヘッド本体５
３の内部に張られた、ゴムなどの弾性材料からなるダイ
ヤフラム５４と、流体室５８内の圧力を調整する圧力調
整機構５６と、ダイヤフラム５４の下面に固定された円
盤状のキャリア５５と、このキャリア５５の外周に同心
に配置された円環状のリテーナリング５７とを備えてい
る。
は、天板部５１と天板部５１の外周に固定された筒状の
周壁部５２とからなるヘッド本体５３と、ヘッド本体５
３の内部に張られた、ゴムなどの弾性材料からなるダイ
ヤフラム５４と、流体室５８内の圧力を調整する圧力調
整機構５６と、ダイヤフラム５４の下面に固定された円
盤状のキャリア５５と、このキャリア５５の外周に同心
に配置された円環状のリテーナリング５７とを備えてい
る。
【０００５】キャリア５５及びリテーナリング５７は、
ダイヤフラム５４の上面に設けられたキャリア固定リン
グ５９及びリテーナリング固定リング６２にそれぞれ固
定されており、リテーナリング５７は、キャリア５５の
外周面及び周壁部５２との間に僅かな隙間を空けて同心
状に配置されている。ここで、僅かな隙間を空けて配置
されているのは、ダイヤフラム５４の弾性変形により、
リテーナリング５７の可動範囲が大きくなりすぎる事を
抑えるためである。
ダイヤフラム５４の上面に設けられたキャリア固定リン
グ５９及びリテーナリング固定リング６２にそれぞれ固
定されており、リテーナリング５７は、キャリア５５の
外周面及び周壁部５２との間に僅かな隙間を空けて同心
状に配置されている。ここで、僅かな隙間を空けて配置
されているのは、ダイヤフラム５４の弾性変形により、
リテーナリング５７の可動範囲が大きくなりすぎる事を
抑えるためである。
【０００６】ウェーハ研磨時には、ウェーハＷは、リテ
ーナリング５７によって外周を係止されながら、キャリ
ア５５の下面に設けられたウェーハ付着シートＳに付着
される。そして、ウェーハＷの表面は、プラテン６１上
面に貼付された研磨パッド６３に当接され、研磨砥粒剤
を含むスラリーが供給されながら、ウェーハ研磨ヘッド
５０が回転されることにより研磨される。
ーナリング５７によって外周を係止されながら、キャリ
ア５５の下面に設けられたウェーハ付着シートＳに付着
される。そして、ウェーハＷの表面は、プラテン６１上
面に貼付された研磨パッド６３に当接され、研磨砥粒剤
を含むスラリーが供給されながら、ウェーハ研磨ヘッド
５０が回転されることにより研磨される。
【０００７】このとき、キャリア５５とリテーナリング
５７とは、ダイヤフラム５４の弾性変形によって、それ
ぞれ独立して上下方向に変位されるフローティング構造
となっており、キャリア５５及びリテーナリング５７の
研磨パッド６３への押圧圧力は、圧力調整機構５６によ
って調整された流体室５８内部の圧力に応じて変化され
るようになっている。
５７とは、ダイヤフラム５４の弾性変形によって、それ
ぞれ独立して上下方向に変位されるフローティング構造
となっており、キャリア５５及びリテーナリング５７の
研磨パッド６３への押圧圧力は、圧力調整機構５６によ
って調整された流体室５８内部の圧力に応じて変化され
るようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようなウェーハ研
磨ヘッドは、キャリア５５及びリテーナリング５７がダ
イヤフラム５４に支持されたフローティング構造のた
め、キャリア５５及びリテーナリング５７の可動範囲に
よって、研磨パッド６３の傾斜や各要素の軸傾斜などが
吸収される構造となっているが、研磨パッド６３の傾斜
が大きい場合や各要素の軸傾斜が蓄積されて全体として
大きな傾斜となった場合、リテーナリング５７の可動範
囲は小さくなり、つまり、周壁部５２とリテーナリング
５７とのクリアランスは小さくなり、周壁部５２と干渉
する場合がある。このとき、リテーナリング５７の円滑
な変位は妨げられ、各要素の傾斜が十分に吸収されず、
その結果、ウェーハＷの研磨状態にムラが生じてしまう
場合がある。
磨ヘッドは、キャリア５５及びリテーナリング５７がダ
イヤフラム５４に支持されたフローティング構造のた
め、キャリア５５及びリテーナリング５７の可動範囲に
よって、研磨パッド６３の傾斜や各要素の軸傾斜などが
吸収される構造となっているが、研磨パッド６３の傾斜
が大きい場合や各要素の軸傾斜が蓄積されて全体として
大きな傾斜となった場合、リテーナリング５７の可動範
囲は小さくなり、つまり、周壁部５２とリテーナリング
５７とのクリアランスは小さくなり、周壁部５２と干渉
する場合がある。このとき、リテーナリング５７の円滑
な変位は妨げられ、各要素の傾斜が十分に吸収されず、
その結果、ウェーハＷの研磨状態にムラが生じてしまう
場合がある。
【０００９】また、ウェーハ研磨ヘッド５０の各部分の
加工仕上がり精度が不十分だったり、組み立て時にズレ
が生じた場合なども、周壁部５２とリテーナリング５７
とのクリアランスが安定して保持されないため同様の干
渉による問題が生じる。
加工仕上がり精度が不十分だったり、組み立て時にズレ
が生じた場合なども、周壁部５２とリテーナリング５７
とのクリアランスが安定して保持されないため同様の干
渉による問題が生じる。
【００１０】一方、周壁部５２とリテーナリング５７と
のクリアランスを大きく空けすぎると、リテーナリング
５７の可動範囲が大きくなりすぎてしまい、ウェーハＷ
はリテーナリング５７に安定して係止されなくなる。
のクリアランスを大きく空けすぎると、リテーナリング
５７の可動範囲が大きくなりすぎてしまい、ウェーハＷ
はリテーナリング５７に安定して係止されなくなる。
【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、リテーナリングと周壁部との干渉を防ぎ、リ
テーナリングの円滑な変位が阻害されることなく、安定
した研磨を行うことができるウェーハ研磨ヘッドを提供
することを目的としている。
たもので、リテーナリングと周壁部との干渉を防ぎ、リ
テーナリングの円滑な変位が阻害されることなく、安定
した研磨を行うことができるウェーハ研磨ヘッドを提供
することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、天板部と該天板部の外周下方に設けられ
た筒状の周壁部とからなるヘッド本体と、前記ヘッド本
体内にヘッド軸線に対し垂直に張られたダイヤフラム
と、前記ダイヤフラムと前記ヘッド本体との間に形成さ
れる流体室に満たされた流体圧力を調整する圧力調整機
構と、前記ダイヤフラムに固定されてダイヤフラムとと
もにヘッド軸線方向に変位可能に設けられ、研磨すべき
ウェーハの一面を保持するためのキャリアと、前記周壁
部の内壁と前記キャリアの外周との間に同心状に配置さ
れるとともに、前記ダイヤフラムに固定され前記ダイヤ
フラムとともにヘッド軸線方向に変位可能に設けられ、
研磨時には研磨パッドに当接するリテーナリングとを具
備したウェーハ研磨ヘッドにおいて、前記リテーナリン
グと前記周壁部とを離間した位置で接続させるリンク手
段が設けられ、該リンク手段の両接続部分は少なくとも
接線を中心とする回り対偶をなしていることを特徴とす
る。
め、本発明は、天板部と該天板部の外周下方に設けられ
た筒状の周壁部とからなるヘッド本体と、前記ヘッド本
体内にヘッド軸線に対し垂直に張られたダイヤフラム
と、前記ダイヤフラムと前記ヘッド本体との間に形成さ
れる流体室に満たされた流体圧力を調整する圧力調整機
構と、前記ダイヤフラムに固定されてダイヤフラムとと
もにヘッド軸線方向に変位可能に設けられ、研磨すべき
ウェーハの一面を保持するためのキャリアと、前記周壁
部の内壁と前記キャリアの外周との間に同心状に配置さ
れるとともに、前記ダイヤフラムに固定され前記ダイヤ
フラムとともにヘッド軸線方向に変位可能に設けられ、
研磨時には研磨パッドに当接するリテーナリングとを具
備したウェーハ研磨ヘッドにおいて、前記リテーナリン
グと前記周壁部とを離間した位置で接続させるリンク手
段が設けられ、該リンク手段の両接続部分は少なくとも
接線を中心とする回り対偶をなしていることを特徴とす
る。
【００１３】本発明によれば、リテーナリングとヘッド
本体の周壁部とは、リンク手段によって離間した位置で
接続されたことにより、各要素の軸傾斜に起因するリテ
ーナリングの可動範囲の縮小があった場合にも、リテー
ナリングと周壁部との干渉を防ぐことができる。このと
き、リテーナリングの円滑な変位は妨げられないので、
ウェーハは安定して係止される。
本体の周壁部とは、リンク手段によって離間した位置で
接続されたことにより、各要素の軸傾斜に起因するリテ
ーナリングの可動範囲の縮小があった場合にも、リテー
ナリングと周壁部との干渉を防ぐことができる。このと
き、リテーナリングの円滑な変位は妨げられないので、
ウェーハは安定して係止される。
【００１４】また、前記リンク手段は、その両接続部分
であるリテーナリング及び周壁部の少なくとも接線を中
心とする回り対偶をなしたリンク機構を形成しているこ
とにより、リテーナリング及び周壁部は相互可動自在に
支持されている。そのため、リテーナリングは周壁部と
干渉することなくフローティング構造の効果を得ること
ができ、各要素の軸傾斜を吸収してウェーハの研磨を安
定して行うことができる。
であるリテーナリング及び周壁部の少なくとも接線を中
心とする回り対偶をなしたリンク機構を形成しているこ
とにより、リテーナリング及び周壁部は相互可動自在に
支持されている。そのため、リテーナリングは周壁部と
干渉することなくフローティング構造の効果を得ること
ができ、各要素の軸傾斜を吸収してウェーハの研磨を安
定して行うことができる。
【００１５】前記リンク手段は、リテーナリングもしく
は周壁部のいずれか一方と対偶をなす部分が球面対偶を
なしていることにより、該対偶部分を中心としてあらゆ
る方向に回転自在となる。そのため、リンク手段はリテ
ーナリングの上下方向の移動だけでなく、ねじり運動も
吸収することが可能となり、ウェーハ研磨を安定して行
うことができる。
は周壁部のいずれか一方と対偶をなす部分が球面対偶を
なしていることにより、該対偶部分を中心としてあらゆ
る方向に回転自在となる。そのため、リンク手段はリテ
ーナリングの上下方向の移動だけでなく、ねじり運動も
吸収することが可能となり、ウェーハ研磨を安定して行
うことができる。
【００１６】また、前記リンク手段のうち、他方の対偶
部分が、接線を中心とする回り対偶に加え、接線方向に
沿うすべり対偶をもなしていることにより、リテーナリ
ングの上下方向の移動が吸収されるとともに、対偶をな
す部分どうしは接線方向に対してスライド可能になって
いるため、周壁部とリテーナリングとのクリアランスは
安定して保持されるととともに、すべり対偶による自由
度の高い相対運動が実現される。
部分が、接線を中心とする回り対偶に加え、接線方向に
沿うすべり対偶をもなしていることにより、リテーナリ
ングの上下方向の移動が吸収されるとともに、対偶をな
す部分どうしは接線方向に対してスライド可能になって
いるため、周壁部とリテーナリングとのクリアランスは
安定して保持されるととともに、すべり対偶による自由
度の高い相対運動が実現される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
ウェーハ研磨ヘッドを図面を参照して説明する。図１は
本発明のウェーハ研磨ヘッドの一実施形態を示す断面図
であり、図２は図１のリンク手段近傍の拡大断面図であ
る。
ウェーハ研磨ヘッドを図面を参照して説明する。図１は
本発明のウェーハ研磨ヘッドの一実施形態を示す断面図
であり、図２は図１のリンク手段近傍の拡大断面図であ
る。
【００１８】なお、図１に示すウェーハ研磨ヘッド１
は、図７に示すウェーハ研磨装置全体図のうち、ヘッド
駆動機構であるカルーセル３０下部に複数設けられてお
り、プラテン２４上に設けられた研磨パッド２３上で遊
星回転されるようになっている。
は、図７に示すウェーハ研磨装置全体図のうち、ヘッド
駆動機構であるカルーセル３０下部に複数設けられてお
り、プラテン２４上に設けられた研磨パッド２３上で遊
星回転されるようになっている。
【００１９】図１において、ウェーハ研磨ヘッド１は、
天板部３及び筒状に形成された周壁部４からなるヘッド
本体２と、ヘッド本体２の内部に張られたダイヤフラム
５と、ダイヤフラム５の下面に固定された円盤状のキャ
リア６と、周壁部４の内壁とキャリア６の外周面に同心
状に設けられた円環状のリテーナリング７と、周壁部４
とリテーナリング７とを連結するリンク手段８とを備え
ている。
天板部３及び筒状に形成された周壁部４からなるヘッド
本体２と、ヘッド本体２の内部に張られたダイヤフラム
５と、ダイヤフラム５の下面に固定された円盤状のキャ
リア６と、周壁部４の内壁とキャリア６の外周面に同心
状に設けられた円環状のリテーナリング７と、周壁部４
とリテーナリング７とを連結するリンク手段８とを備え
ている。
【００２０】ヘッド本体２は、円板状の天板部３と天板
部３の外周下方に固定された筒状の周壁部４とから構成
され、ヘッド本体２の下端部は開口されて中空になって
いる。天板部３は、カルーセル３０に連結されたシャフ
ト９に同軸に固定されており、シャフト９には、圧力調
整機構２０に連通された流路１５が鉛直方向に形成され
ている。また、周壁部４の下端部には、全周にわたって
段部４ａ及び半径方向内方に突出された円環状の係止部
１０が形成されており、さらにその下方にはリンク手段
８が係合される部分であるリンク手段第１係合部１６が
形成されている。
部３の外周下方に固定された筒状の周壁部４とから構成
され、ヘッド本体２の下端部は開口されて中空になって
いる。天板部３は、カルーセル３０に連結されたシャフ
ト９に同軸に固定されており、シャフト９には、圧力調
整機構２０に連通された流路１５が鉛直方向に形成され
ている。また、周壁部４の下端部には、全周にわたって
段部４ａ及び半径方向内方に突出された円環状の係止部
１０が形成されており、さらにその下方にはリンク手段
８が係合される部分であるリンク手段第１係合部１６が
形成されている。
【００２１】繊維補強ゴムなどの弾性材料からなるダイ
ヤフラム５は円板状に形成されており、ダイヤフラム固
定リング１１によって周壁部４の内壁に形成された段部
４ａ上に固定されている。
ヤフラム５は円板状に形成されており、ダイヤフラム固
定リング１１によって周壁部４の内壁に形成された段部
４ａ上に固定されている。
【００２２】ダイヤフラム５上方には流体室１４が形成
されており、シャフト９に形成された流路１５によって
連通されている。そして、流体室１４内部に、圧力調整
機構２０から流路１５を通して、空気をはじめとする流
体が供給されることによって、流体室１４内部の圧力は
調整される。
されており、シャフト９に形成された流路１５によって
連通されている。そして、流体室１４内部に、圧力調整
機構２０から流路１５を通して、空気をはじめとする流
体が供給されることによって、流体室１４内部の圧力は
調整される。
【００２３】セラミック等の高剛性材料からなるキャリ
ア６は、円盤状に一定の厚さで形成されており、ダイヤ
フラム５の上面に設けられたキャリア固定リング１２に
よって固定されている。
ア６は、円盤状に一定の厚さで形成されており、ダイヤ
フラム５の上面に設けられたキャリア固定リング１２に
よって固定されている。
【００２４】リテーナリング７は、周壁部４の内壁とキ
ャリア６の外周面との間に円環状に形成されており、周
壁部４の内壁との間及びキャリア６の外周面との間に僅
かな隙間を空けて、周壁部４及びキャリア６と同心状に
配置されている。また、リテーナリング７は、ダイヤフ
ラム５の上面に設けられたリテーナリング固定リング１
３によって固定されている。リテーナリング７の上端面
及び下端面は水平かつ平坦に形成されており、周壁部４
と対面する部分には、リンク手段８が係合される部分で
あるリンク手段第２係合部１７が形成されている。
ャリア６の外周面との間に円環状に形成されており、周
壁部４の内壁との間及びキャリア６の外周面との間に僅
かな隙間を空けて、周壁部４及びキャリア６と同心状に
配置されている。また、リテーナリング７は、ダイヤフ
ラム５の上面に設けられたリテーナリング固定リング１
３によって固定されている。リテーナリング７の上端面
及び下端面は水平かつ平坦に形成されており、周壁部４
と対面する部分には、リンク手段８が係合される部分で
あるリンク手段第２係合部１７が形成されている。
【００２５】周壁部４下端に形成された第１係合部１６
と、リテーナリング７に形成された第２係合部１７との
間にはリンク手段８が設けられている。このリンク手段
８は、リテーナリング７を安定して支持するために、少
なくともリテーナリング７の周囲３箇所以上の複数箇所
設けられるようになっている。
と、リテーナリング７に形成された第２係合部１７との
間にはリンク手段８が設けられている。このリンク手段
８は、リテーナリング７を安定して支持するために、少
なくともリテーナリング７の周囲３箇所以上の複数箇所
設けられるようになっている。
【００２６】このリンク手段８は、図２、図３に示すよ
うに、ほぼ一定の厚さで、平面ほぼ三角形状に形成され
ており、リンク手段８先端の、第１係合部１６と係合さ
れる部分である第１端部８ａは球面状に形成されてい
る。一方、第２係合部１７と対偶をなす第２端部８ｂ
は、長手方向に沿ってコロ状に形成されている。
うに、ほぼ一定の厚さで、平面ほぼ三角形状に形成され
ており、リンク手段８先端の、第１係合部１６と係合さ
れる部分である第１端部８ａは球面状に形成されてい
る。一方、第２係合部１７と対偶をなす第２端部８ｂ
は、長手方向に沿ってコロ状に形成されている。
【００２７】周壁部４側の第１係合部１６には、リンク
手段８の形状に沿うように、同一厚さで平面ほぼ三角形
状に、図２、３中周壁部４の右方から中空になるように
形成された支持部１６ａが設けられており、リンク手段
８は、支持部１６ａに僅かな隙間を空けて係合される。
また、支持部１６ａの、第１端部８ａが係合される部分
である接面部１６ｂは内壁が球面状になるように形成さ
れ、該球面状の接面部１６ｂとリンク手段８の第１端部
８ａとは球面接触されて、回り対偶をなすように形成さ
れている。そしてリンク手段８は、第１端部８ａを中心
に全ての方向に回転自在に支持されている。
手段８の形状に沿うように、同一厚さで平面ほぼ三角形
状に、図２、３中周壁部４の右方から中空になるように
形成された支持部１６ａが設けられており、リンク手段
８は、支持部１６ａに僅かな隙間を空けて係合される。
また、支持部１６ａの、第１端部８ａが係合される部分
である接面部１６ｂは内壁が球面状になるように形成さ
れ、該球面状の接面部１６ｂとリンク手段８の第１端部
８ａとは球面接触されて、回り対偶をなすように形成さ
れている。そしてリンク手段８は、第１端部８ａを中心
に全ての方向に回転自在に支持されている。
【００２８】第２係合部１７は、第２端部８ｂのコロ形
状に沿うように、断面半円筒状に形成されており、第２
端部８ｂと第２係合部１７とは線接触されるようになっ
ている。また、第２係合部１７の半円筒状に形成される
部分は、第２端部８ｂのコロ状部分の長手方向の長さよ
り長く形成されている。そして、リテーナリング７は、
第２係合部１７を中心に回転可能であると同時に、第２
端部８ｂは第２係合部１７内部を長手方向にスライド可
能となっており、第２端部８ｂと第２係合部１７とは回
り対偶をなしていると同時に、第２端部８ｂのコロ状部
分の長手方向に沿ってすべり対偶をなしている。
状に沿うように、断面半円筒状に形成されており、第２
端部８ｂと第２係合部１７とは線接触されるようになっ
ている。また、第２係合部１７の半円筒状に形成される
部分は、第２端部８ｂのコロ状部分の長手方向の長さよ
り長く形成されている。そして、リテーナリング７は、
第２係合部１７を中心に回転可能であると同時に、第２
端部８ｂは第２係合部１７内部を長手方向にスライド可
能となっており、第２端部８ｂと第２係合部１７とは回
り対偶をなしていると同時に、第２端部８ｂのコロ状部
分の長手方向に沿ってすべり対偶をなしている。
【００２９】そして、本実施形態の場合、リンク手段８
は、図４に示すように、円環状に形成されたリテーナリ
ング７の周囲６箇所に設けられている。
は、図４に示すように、円環状に形成されたリテーナリ
ング７の周囲６箇所に設けられている。
【００３０】このようなウェーハ研磨ヘッドを用いてウ
ェーハの研磨を行う場合、まず、ウェーハ２２は、キャ
リア６の下面に設けられたウェーハ付着シート２１に付
着される。そして、ウェーハ２２はリテーナリング７に
よって係止されつつ、その表面をプラテン２４上面に設
けられた研磨パッド２３に当接される。このとき、リテ
ーナリング７の下端面も研磨パッド２３に当接される。
ェーハの研磨を行う場合、まず、ウェーハ２２は、キャ
リア６の下面に設けられたウェーハ付着シート２１に付
着される。そして、ウェーハ２２はリテーナリング７に
よって係止されつつ、その表面をプラテン２４上面に設
けられた研磨パッド２３に当接される。このとき、リテ
ーナリング７の下端面も研磨パッド２３に当接される。
【００３１】次に、流路１５から流体室１４に空気など
の流体を流入させることによって、流体室１４内の圧力
を調節し、キャリア６及びリテーナリング７の研磨パッ
ド２３への押圧圧力を調節する。キャリア６及びリテー
ナリング７はダイヤフラム５に支持された、それぞれ独
立して上下方向に変位可能なフローティング構造となっ
ており、流体室１４内部の圧力によって研磨パッド２３
への押圧圧力が調節可能となっている。
の流体を流入させることによって、流体室１４内の圧力
を調節し、キャリア６及びリテーナリング７の研磨パッ
ド２３への押圧圧力を調節する。キャリア６及びリテー
ナリング７はダイヤフラム５に支持された、それぞれ独
立して上下方向に変位可能なフローティング構造となっ
ており、流体室１４内部の圧力によって研磨パッド２３
への押圧圧力が調節可能となっている。
【００３２】そして、キャリア６及びリテーナリング７
の押圧圧力を調節しつつ、プラテン２４を回転させると
ともに、ウェーハ研磨ヘッド１を遊星回転させるように
なっている。
の押圧圧力を調節しつつ、プラテン２４を回転させると
ともに、ウェーハ研磨ヘッド１を遊星回転させるように
なっている。
【００３３】このとき、研磨パッド２３をはじめとする
各要素の軸傾斜が大きすぎると、リテーナリング７の可
動範囲は小さくなり、つまり、リテーナリング７と周壁
部４とのクリアランスは小さくなり、リテーナリング７
は周壁部４と干渉する場合がある。この場合、リテーナ
リング７の円滑な変位は妨げられてしまい、キャリア６
及びリテーナリング７の、フローティングによる軸傾斜
を吸収する効果を十分に得ることができなくなり、その
結果、ウェーハを均一に研磨することができなくなる。
各要素の軸傾斜が大きすぎると、リテーナリング７の可
動範囲は小さくなり、つまり、リテーナリング７と周壁
部４とのクリアランスは小さくなり、リテーナリング７
は周壁部４と干渉する場合がある。この場合、リテーナ
リング７の円滑な変位は妨げられてしまい、キャリア６
及びリテーナリング７の、フローティングによる軸傾斜
を吸収する効果を十分に得ることができなくなり、その
結果、ウェーハを均一に研磨することができなくなる。
【００３４】しかし、リテーナリング７とヘッド本体２
の周壁部４とを、リンク手段８によって離間した位置で
接続させたことにより、各要素の軸傾斜に起因するリテ
ーナリング７の可動範囲の縮小があった場合にも、リテ
ーナリング７と周壁部４との干渉を防ぐことができる。
また、リンク手段８とリテーナリング７と周壁部４とは
リンク機構を形成して、相互可動自在になっているた
め、フローティング構造の効果を得ることができ、各要
素の軸傾斜を吸収してウェーハの研磨を安定して行うこ
とができる。
の周壁部４とを、リンク手段８によって離間した位置で
接続させたことにより、各要素の軸傾斜に起因するリテ
ーナリング７の可動範囲の縮小があった場合にも、リテ
ーナリング７と周壁部４との干渉を防ぐことができる。
また、リンク手段８とリテーナリング７と周壁部４とは
リンク機構を形成して、相互可動自在になっているた
め、フローティング構造の効果を得ることができ、各要
素の軸傾斜を吸収してウェーハの研磨を安定して行うこ
とができる。
【００３５】リンク手段８の第１端部８ａが球面状に形
成され、周壁部４の第１係合部１６と球面対偶をなして
いることにより、リンク手段８は第１端部８ａを中心と
してあらゆる方向に回転自在となる。そのため、リンク
手段８はリテーナリング７の上下方向の移動だけでな
く、ねじり運動も吸収することが可能となり、ウェーハ
２２の研磨を安定して行うことができる。
成され、周壁部４の第１係合部１６と球面対偶をなして
いることにより、リンク手段８は第１端部８ａを中心と
してあらゆる方向に回転自在となる。そのため、リンク
手段８はリテーナリング７の上下方向の移動だけでな
く、ねじり運動も吸収することが可能となり、ウェーハ
２２の研磨を安定して行うことができる。
【００３６】また、リンク手段８の第２端部８ｂがコロ
状に形成され、リテーナリング７の第２係合部１７と対
偶をなす部分が、第２端部８ｂのコロ状部分の接線を中
心とする回り対偶をなすとともに接線方向に沿うすべり
対偶をなしていることにより、リテーナリング７の上下
方向の移動を吸収するとともに、対偶をなす部分どうし
は接線方向に対してスライド可能になっているため、周
壁部４とリテーナリング７とのクリアランスは安定して
保持されるととともに、すべり対偶による自由度の高い
相対運動が実現される。
状に形成され、リテーナリング７の第２係合部１７と対
偶をなす部分が、第２端部８ｂのコロ状部分の接線を中
心とする回り対偶をなすとともに接線方向に沿うすべり
対偶をなしていることにより、リテーナリング７の上下
方向の移動を吸収するとともに、対偶をなす部分どうし
は接線方向に対してスライド可能になっているため、周
壁部４とリテーナリング７とのクリアランスは安定して
保持されるととともに、すべり対偶による自由度の高い
相対運動が実現される。
【００３７】なお、リンク手段は、図５に示すように、
リンク手段４０の周壁部４と対偶をなす部分である第１
端部４０ａがコロ状に形成され、リテーナリング７と対
偶をなす部分である第２端部４０ｂが球形状に形成され
ても所望の効果を得ることができる。さらに、図６に示
すように、リンク手段４１の第１、第２端部４１ａ、４
１ｂを球面状に形成することも可能である。
リンク手段４０の周壁部４と対偶をなす部分である第１
端部４０ａがコロ状に形成され、リテーナリング７と対
偶をなす部分である第２端部４０ｂが球形状に形成され
ても所望の効果を得ることができる。さらに、図６に示
すように、リンク手段４１の第１、第２端部４１ａ、４
１ｂを球面状に形成することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】本発明のウェーハ研磨ヘッドは、以下の
ような効果を有するものである。 （１）リテーナリングとヘッド本体の周壁部とは、リン
ク手段によって離間した位置で接続されたことにより、
各要素の軸傾斜に起因するリテーナリングの可動範囲の
縮小があった場合にも、リテーナリングと周壁部との干
渉を防ぐことができる。このとき、リテーナリングの円
滑な変位は妨げられないので、ウェーハは安定して係止
される。 （２）前記リンク手段は、その両接続部分であるリテー
ナリング及び周壁部の少なくとも接線を中心とする回り
対偶をなしたリンク機構を形成していることにより、リ
テーナリング及び周壁部は相互可動自在に支持されてい
る。そのため、リテーナリングは周壁部と干渉すること
なくフローティング構造の効果を得ることができ、各要
素の軸傾斜を吸収してウェーハの研磨を安定して行うこ
とができる。 （３）前記リンク手段は、リテーナリングもしくは周壁
部のいずれか一方と対偶をなす部分が球面対偶をなして
いることにより、該対偶部分を中心としてあらゆる方向
に回転自在となる。そのため、リンク手段はリテーナリ
ングの上下方向の移動だけでなく、ねじり運動も吸収す
ることが可能となり、ウェーハ研磨を安定して行うこと
ができる。 （４）前記リンク手段のうち、他方の対偶部分が、接線
を中心とする回り対偶に加え、接線方向に沿うすべり対
偶をもなしていることにより、リテーナリングの上下方
向の移動が吸収されるとともに、対偶をなす部分どうし
は接線方向に対してスライド可能になっているため、周
壁部とリテーナリングとのクリアランスは安定して保持
されるととともに、すべり対偶による自由度の高い相対
運動が実現される。
ような効果を有するものである。 （１）リテーナリングとヘッド本体の周壁部とは、リン
ク手段によって離間した位置で接続されたことにより、
各要素の軸傾斜に起因するリテーナリングの可動範囲の
縮小があった場合にも、リテーナリングと周壁部との干
渉を防ぐことができる。このとき、リテーナリングの円
滑な変位は妨げられないので、ウェーハは安定して係止
される。 （２）前記リンク手段は、その両接続部分であるリテー
ナリング及び周壁部の少なくとも接線を中心とする回り
対偶をなしたリンク機構を形成していることにより、リ
テーナリング及び周壁部は相互可動自在に支持されてい
る。そのため、リテーナリングは周壁部と干渉すること
なくフローティング構造の効果を得ることができ、各要
素の軸傾斜を吸収してウェーハの研磨を安定して行うこ
とができる。 （３）前記リンク手段は、リテーナリングもしくは周壁
部のいずれか一方と対偶をなす部分が球面対偶をなして
いることにより、該対偶部分を中心としてあらゆる方向
に回転自在となる。そのため、リンク手段はリテーナリ
ングの上下方向の移動だけでなく、ねじり運動も吸収す
ることが可能となり、ウェーハ研磨を安定して行うこと
ができる。 （４）前記リンク手段のうち、他方の対偶部分が、接線
を中心とする回り対偶に加え、接線方向に沿うすべり対
偶をもなしていることにより、リテーナリングの上下方
向の移動が吸収されるとともに、対偶をなす部分どうし
は接線方向に対してスライド可能になっているため、周
壁部とリテーナリングとのクリアランスは安定して保持
されるととともに、すべり対偶による自由度の高い相対
運動が実現される。
【図１】本発明のウェーハ研磨ヘッドの実施形態の一例
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図２】図１のリンク手段近傍の拡大断面図である。
【図３】図２の上方から見た平面図である。
【図４】本発明のウェーハ研磨ヘッドの実施形態の一例
を示す上方から見た平面図である。
を示す上方から見た平面図である。
【図５】本発明のウェーハ研磨ヘッドの実施形態の一例
を示すリンク手段近傍の上方から見た平面図である。
を示すリンク手段近傍の上方から見た平面図である。
【図６】本発明のウェーハ研磨ヘッドの実施形態の一例
を示すリンク手段近傍の上方から見た平面図である。
を示すリンク手段近傍の上方から見た平面図である。
【図７】本発明のウェーハ研磨ヘッドを用いたウェーハ
研磨装置の全体図である。
研磨装置の全体図である。
【図８】従来のウェーハ研磨ヘッドを示す縦断面図であ
る。
る。
１ ウェーハ研磨ヘッド ２ ヘッド本体 ３ 天板部 ４ 周壁部 ４ａ 周壁部段部 ５ ダイヤフラム ６ キャリア ７ リテーナリング ８ リンク手段 ８ａ リンク手段第１端部 ８ｂ リンク手段第２端部 ９ シャフト １０ 係止部 １１ ダイヤフラム固定リング １２ キャリア固定リング １３ リテーナリング固定リング １４ 流体室 １５ 流路 １６ リンク手段第１係合部 １７ リンク手段第２係合部 ２０ 圧力調整機構 ２１ ウェーハ付着シート ２２ ウェーハ ２３ 研磨パッド ２４ プラテン ３０ カルーセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 駒崎 雅人 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AB04
Claims (2)
- 【請求項１】 天板部と該天板部の外周下方に設けられ
た筒状の周壁部とからなるヘッド本体と、前記ヘッド本
体内にヘッド軸線に対し垂直に張られたダイヤフラム
と、前記ダイヤフラムと前記ヘッド本体との間に形成さ
れる流体室に満たされた流体圧力を調整する圧力調整機
構と、前記ダイヤフラムに固定されてダイヤフラムとと
もにヘッド軸線方向に変位可能に設けられ、研磨すべき
ウェーハの一面を保持するためのキャリアと、前記周壁
部の内壁と前記キャリアの外周との間に同心状に配置さ
れるとともに、前記ダイヤフラムに固定され前記ダイヤ
フラムとともにヘッド軸線方向に変位可能に設けられ、
研磨時には研磨パッドに当接するリテーナリングとを具
備したウェーハ研磨ヘッドにおいて、前記リテーナリン
グと前記周壁部とを離間した位置で接続させるリンク手
段が設けられ、該リンク手段の両接続部分は少なくとも
接線を中心とする回り対偶をなしていることを特徴とす
るウェーハ研磨ヘッド。 - 【請求項２】 前記リンク手段は、リテーナリングもし
くは周壁部のいずれか一方と対偶をなす部分が球面対偶
をなし、他方が前記回り対偶に加え接線方向に沿うすべ
り対偶をもなしていることを特徴とする請求項１に記載
のウェーハ研磨ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18531498A JP3614666B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | ウェーハ研磨ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18531498A JP3614666B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | ウェーハ研磨ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000015569A true JP2000015569A (ja) | 2000-01-18 |
| JP3614666B2 JP3614666B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=16168686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18531498A Expired - Fee Related JP3614666B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | ウェーハ研磨ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3614666B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002120150A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-04-23 | Applied Materials Inc | 化学機械ポリッシャ用の改善されたダイヤフラム |
| CN111015503A (zh) * | 2014-10-30 | 2020-04-17 | 应用材料公司 | 运用于化学机械抛光工艺中的保持环的轮廓及表面制备的方法和设备 |
| CN111266993A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 凯斯科技股份有限公司 | 化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614662A (ja) * | 1984-06-18 | 1986-01-10 | Nec Corp | 平面研摩装置の被加工物保持機構 |
| JPH08229804A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-10 | Mitsubishi Materials Corp | ウェーハ研磨装置および研磨方法 |
| JPH10128656A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-19 | Toshiba Mach Co Ltd | 研磨装置の加工ヘッド |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP18531498A patent/JP3614666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614662A (ja) * | 1984-06-18 | 1986-01-10 | Nec Corp | 平面研摩装置の被加工物保持機構 |
| JPH08229804A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-10 | Mitsubishi Materials Corp | ウェーハ研磨装置および研磨方法 |
| JPH10128656A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-19 | Toshiba Mach Co Ltd | 研磨装置の加工ヘッド |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002120150A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-04-23 | Applied Materials Inc | 化学機械ポリッシャ用の改善されたダイヤフラム |
| CN111015503A (zh) * | 2014-10-30 | 2020-04-17 | 应用材料公司 | 运用于化学机械抛光工艺中的保持环的轮廓及表面制备的方法和设备 |
| CN111266993A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 凯斯科技股份有限公司 | 化学机械式研磨装置用承载头的卡环及具备其的承载头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3614666B2 (ja) | 2005-01-26 |
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