JP2000061824A - Carrier and polishing device - Google Patents

Carrier and polishing device

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JP2000061824A
JP2000061824A JP10237763A JP23776398A JP2000061824A JP 2000061824 A JP2000061824 A JP 2000061824A JP 10237763 A JP10237763 A JP 10237763A JP 23776398 A JP23776398 A JP 23776398A JP 2000061824 A JP2000061824 A JP 2000061824A
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Japan
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carrier
movable body
pressure chamber
retainer ring
workpiece
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JP10237763A
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Japanese (ja)
Inventor
Joshin O
序進 王
Misuo Sugiyama
美寿男 杉山
Shigeto Izumi
重人 泉
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SpeedFam-IPEC Co Ltd
Original Assignee
SpeedFam-IPEC Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carrier and a polishing device which can control each of forces applied to a retainer ring, applied to the outer peripheral part of a workpiece, and to the center part of the latter, so as to uniformly polish the entire surface of the workpiece and to automatically regulate the degree of projection of the workpiece. SOLUTION: A carrier 1 is composed of a carrier body 2, a retainer ring 3 projected from the outer periphery of the lower surface of the carrier body 2, a movable element 4 fitted in the carrier boy 2 so as to be vertically movable, and a rotation transmitting mechanism for rotating the movable element 4 together with the carrier body 2. A pressure chamber 5 is formed above the movable element 4, and an wafer outer periphery pressing part 40 for pressing the outer peripheral part Wa of a wafer W with a pressure corresponding to a pneumatic pressure in the pressure chamber 5, is formed in a presser 44 in the movable element 4. Further, a pressure chamber 41 for pressing the center part of the wafer W through the intermediary of a flexible sheet 45 is defined in the presser 44.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、空気等の流体で
ワークピース裏面を均一に加圧することにより、ワーク
ピース表面を平坦に研磨するキャリア及び研磨装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carrier and a polishing device for uniformly polishing the surface of a workpiece by uniformly pressing the back surface of the workpiece with a fluid such as air.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は、従来の空気加圧式キャリアの
一例を示す断面図である。このキャリア200の下面に
は、空間部201が形成されており、この空間部201
がシート202で覆われて、圧力室Rが画成されてい
る。そして、圧力室Rと連通する空気供給路203がキ
ャリア200の中央部に設けられ、ウエハWを保持する
ためのリテーナリング204がシート202の下面外周
部に取り付けられている。かかる構成により、ウエハW
をリテーナリング204内側に収納し、このウエハWを
回転する下定盤100の研磨パッド101上に接触させ
た状態でキャリア200を回転させることができる。こ
のとき、空気供給路203から圧力室R内に空気を供給
することで、空気によってウエハWの裏面を均一に加圧
し、ウエハWの表面を下定盤100によって平坦に研磨
するようにしている。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a sectional view showing an example of a conventional pneumatic carrier. A space 201 is formed on the lower surface of the carrier 200.
Is covered with a sheet 202 to define a pressure chamber R. An air supply passage 203 communicating with the pressure chamber R is provided in the center of the carrier 200, and a retainer ring 204 for holding the wafer W is attached to the outer peripheral portion of the lower surface of the sheet 202. With this configuration, the wafer W
Can be stored inside the retainer ring 204, and the carrier 200 can be rotated while the wafer W is in contact with the polishing pad 101 of the rotating lower platen 100. At this time, by supplying air into the pressure chamber R from the air supply path 203, the back surface of the wafer W is uniformly pressed by the air, and the front surface of the wafer W is flatly polished by the lower surface plate 100.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術では、次のような問題がある。キャリア2
00では、図13に示すように、ウエハWの研磨作業時
に、シート202の外周部が下方に引っ張られるので、
ウエハWの外周部には、空気の圧力の他にこの張力Tの
垂直成分T1が加わる。このため、ウエハWの外周部の
研磨レートが他の部分の研磨レートに比べて高くなって
しまう。この結果、ウエハWの外周部の過研磨が生じ、
歩留りが悪くなる。ところで、ウエハWの外周部の研磨
レートは、リテーナリング204からのウエハWの突出
量Δで決まる。したがって、所望の研磨レートを達成す
るための突出量Δを予め調整しておく必要がある。しか
しながら、研磨作業をある程度の時間行うと、研磨パッ
ド101に接触しているリテーナリング204が摩耗
し、突出量Δが初期と大きく異なってくる。このため、
その都度研磨装置の稼働を止め、リテーナリング204
を交換しなければならず、装置稼働率の低下を招いてい
た。
However, the above-mentioned conventional techniques have the following problems. Carrier 2
In 00, as shown in FIG. 13, since the outer peripheral portion of the sheet 202 is pulled downward during the polishing operation of the wafer W,
A vertical component T1 of the tension T is applied to the outer peripheral portion of the wafer W in addition to the pressure of air. Therefore, the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer W becomes higher than the polishing rates of the other portions. As a result, overpolishing of the outer peripheral portion of the wafer W occurs,
Yield deteriorates. By the way, the polishing rate of the outer peripheral portion of the wafer W is determined by the protrusion amount Δ of the wafer W from the retainer ring 204. Therefore, it is necessary to previously adjust the protrusion amount Δ for achieving the desired polishing rate. However, if the polishing operation is performed for a certain period of time, the retainer ring 204 in contact with the polishing pad 101 is worn, and the protrusion amount Δ greatly differs from the initial amount. For this reason,
The polishing device is stopped each time, and the retainer ring 204
Had to be replaced, leading to a decrease in equipment availability.

【0004】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、リテーナリングに加える力,ワークピ
ースの外周部に加える力及びワークピースの中央部分に
加える力をそれぞれ制御することができるようにして、
ワークピース全面の均一な研磨とワークピースの突出量
の自動調整とを可能にしたキャリア及び研磨装置を提供
することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to control the force applied to the retainer ring, the force applied to the outer peripheral portion of the workpiece, and the force applied to the central portion of the workpiece. And then
It is an object of the present invention to provide a carrier and a polishing device that enable uniform polishing of the entire surface of a workpiece and automatic adjustment of the protrusion amount of the workpiece.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、キャリア本体の下面外周に突設
され且つワークピースを外側から囲んで保持可能なリテ
ーナリングと、リテーナリングの内側に上下動自在に取
り付けられ且つその下面部がワークピースの上面の略全
体に接触可能な可動体と、可動体をキャリア本体と一体
に回転させる回転伝達機構とを具備するキャリアであっ
て、可動体の上面とキャリア本体の下面との間隙を用い
て、気密な第1の圧力室を形成し、ワークピースの上面
外周部を押圧可能なワークピース外周押圧部を可動体の
下面部に突設し、ワークピース外周押圧部の内側に形成
された空間部を可撓性シートで下側から気密に覆うこと
により第2の圧力室を形成した構成としてある。かかる
構成により、キャリア本体の下面外周に突設されたリテ
ーナリングにより、下定盤上のワークピースを外側から
囲んで保持すると、リテーナリングの内側に上下動自在
に取り付けられた可動体の下面部がワークピースの上面
の略全体に接触する。この状態で、キャリア本体を回転
させると、回転伝達機構の作用によって、可動体がキャ
リア本体と一体に回転する。これと略同時に、キャリア
本体を所定の力で押下すると、リテーナリングが下定盤
に接触している場合には、リテーナリングが当該押下力
に対応した圧力で押圧される。また、所定圧力の流体
を、可動体の上面とキャリア本体の下面との間隙を用い
て形成された気密な第1の圧力室内に供給すると、第1
の圧力室内の流体圧が可動体のワークピース外周押圧部
に伝わり、ワークピースの上面外周部が第1の圧力室内
の流体圧に対応した圧力で押圧される。さらに、所定圧
力の流体を、第2の圧力室内に供給すると、ワークピー
スの上記上面外周部以外の部分が第2の圧力室内の流体
圧に対応した圧力で押圧されることとなる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a retainer ring projecting from the outer periphery of the lower surface of a carrier body and capable of surrounding and holding a workpiece, and a retainer ring. A carrier provided with a movable body, which is vertically movable inside and is capable of contacting substantially the entire upper surface of a work piece, and a rotation transmission mechanism for rotating the movable body integrally with a carrier body. , A gap between the upper surface of the movable body and the lower surface of the carrier body is used to form an airtight first pressure chamber, and a workpiece outer peripheral pressing portion capable of pressing the outer peripheral surface of the upper surface of the workpiece is provided on the lower surface portion of the movable body. A second pressure chamber is formed by projectingly and airtightly covering a space formed inside the workpiece outer peripheral pressing portion from below with a flexible sheet. With such a configuration, when the retainer ring protruding from the outer periphery of the lower surface of the carrier body surrounds and holds the workpiece on the lower surface plate from the outside, the lower surface portion of the movable body that is vertically movable inside the retainer ring is Contact almost the entire top surface of the workpiece. When the carrier body is rotated in this state, the movable body rotates integrally with the carrier body due to the action of the rotation transmission mechanism. Almost at the same time, when the carrier body is pressed down with a predetermined force, if the retainer ring is in contact with the lower surface plate, the retainer ring is pressed with a pressure corresponding to the pressing force. Further, when a fluid having a predetermined pressure is supplied into the airtight first pressure chamber formed by using the gap between the upper surface of the movable body and the lower surface of the carrier body,
The fluid pressure in the pressure chamber is transmitted to the workpiece outer peripheral pressing portion of the movable body, and the upper surface outer peripheral portion of the workpiece is pressed at a pressure corresponding to the fluid pressure in the first pressure chamber. Further, when the fluid having a predetermined pressure is supplied into the second pressure chamber, the portion of the workpiece other than the outer peripheral portion of the upper surface is pressed by the pressure corresponding to the fluid pressure in the second pressure chamber.

【0006】また、回転伝達機構の好例として、請求項
2の発明は、請求項1に記載のキャリアにおいて、回転
伝達機構は、キャリア本体の中央部に設けられ且つ可動
体側に開口した穴と、可動体の上面中央部に突設され且
つ穴に嵌合されたフランジとで構成され、フランジは、
その周面に突設された複数の突起部を有して成り、穴
は、フランジの複数の突起部が上下動可能に係合された
複数の縦状溝部と、これら複数の縦状溝部の最下位に位
置してフランジの突起部を受けるストッパ部とを有して
成る構成とした。かかる構成により、キャリア本体を回
転させると、キャリア本体の穴内の縦状溝部とフランジ
の突起部との係合によって、穴に嵌合されたフランジが
回転し、可動体がキャリア本体と一体に回転する。ま
た、第1の圧力室内の流体圧によって、可動体が下方に
押圧されると、可動体と共に、フランジの突起部が縦状
溝部内を下方に移動する。そして、突起部が縦状溝部の
最下位に達すると、ストッパ部で受けられ、可動体のそ
れ以上の下方移動が阻止される。また、リテーナリング
の下面が摩耗すると、キャリア本体に加えられている押
圧力によって、リテーナリングが下定盤と接触した状態
を維持し、可動体が、キャリア本体に加えられている押
圧力の影響を受けることなく、リテーナリングの摩耗量
分だけ相対的に上昇するので、ワークピースのリテーナ
リングからの突出量が初期の突出量に維持される。
Further, as a preferable example of the rotation transmission mechanism, the invention of claim 2 is the carrier according to claim 1, wherein the rotation transmission mechanism is provided in a central portion of the carrier body and has a hole opened to the movable body side. The movable body is provided with a flange protruding from the center of the upper surface and fitted in a hole.
The hole is made up of a plurality of protrusions projectingly provided on the circumferential surface, and the hole has a plurality of vertical groove portions to which the plurality of flange protrusions are vertically movably engaged, and the plurality of vertical groove portions. It is configured to have a stopper portion which is located at the lowest position and receives the protrusion portion of the flange. With this configuration, when the carrier body is rotated, the flange fitted in the hole is rotated by the engagement between the vertical groove portion in the hole of the carrier body and the protrusion of the flange, and the movable body is rotated integrally with the carrier body. To do. Further, when the movable body is pressed downward by the fluid pressure in the first pressure chamber, the protrusion of the flange moves downward in the vertical groove together with the movable body. When the protrusion reaches the bottom of the vertical groove, the protrusion is received by the stopper, and further downward movement of the movable body is prevented. Also, when the lower surface of the retainer ring is worn, the retainer ring is kept in contact with the lower surface plate due to the pressing force applied to the carrier body, and the movable body is affected by the pressing force applied to the carrier body. The amount of protrusion of the workpiece from the retainer ring is maintained at the initial amount of protrusion because the amount of wear of the retainer ring relatively increases without being received.

【0007】ところで、上記請求項1及び請求項2のキ
ャリアを利用した研磨装置も物の発明として成立する。
そこで、請求項3の発明は、回転可能な下定盤と、キャ
リア本体の下面外周に突設され且つ下定盤上のワークピ
ースを外側から囲んで保持可能なリテーナリング,この
リテーナリングの内側に上下動自在に取り付けられ且つ
その下面部がワークピースの上面の略全体に接触可能な
可動体,及びこの可動体をキャリア本体と一体に回転さ
せる回転伝達機構を有するキャリアと、キャリアを押圧
しながら回転させる回転駆動手段とを具備する研磨装置
であって、キャリアの可動体の上面と上記キャリア本体
の下面との間隙を用いて、気密な第1の圧力室を形成
し、ワークピースの上面外周部を押圧可能なワークピー
ス外周押圧部を可動体の下面部に突設し、このワークピ
ース外周押圧部の内側に形成された空間部を可撓性シー
トで下側から気密に覆うことにより第2の圧力室を形成
し、キャリアの第1の圧力室に流体を供給可能な第1の
流体供給手段と第2の圧力室に流体を供給可能な第2の
流体供給手段とを設けた構成としてある。また、請求項
4の発明は、請求項3に記載の研磨装置において、キャ
リアの回転伝達機構は、キャリア本体の中央部に設けら
れ且つ可動体側に開口した穴と、可動体の上面中央部に
突設され且つ穴に嵌合されたフランジとで構成され、回
転伝達機構のフランジは、その周面に突設された複数の
突起部を有して成り、回転伝達機構の穴は、フランジの
複数の突起部が上下動可能に係合された複数の縦状溝部
と、これら複数の縦状溝部の最下位に位置してフランジ
の突起部を受けるストッパ部とを有して成る構成とし
た。
By the way, a polishing apparatus using the carrier according to the above-mentioned claim 1 and claim 2 is also realized as a product invention.
Therefore, the invention of claim 3 is such that a rotatable lower platen and a retainer ring projectingly provided on the outer periphery of the lower surface of the carrier body and capable of surrounding and holding a work piece on the lower platen from the outside, and a retainer ring inside the retainer ring A movable body that is movably mounted and whose lower surface can contact almost the entire upper surface of the workpiece, and a carrier that has a rotation transmission mechanism that rotates this movable body integrally with the carrier body, and rotates while pressing the carrier. And a rotary drive means for rotating the workpiece, wherein an airtight first pressure chamber is formed by using a gap between an upper surface of a movable body of a carrier and a lower surface of the carrier body, and a peripheral portion of an upper surface of a workpiece. A workpiece outer peripheral pressing portion that can press is projected on the lower surface of the movable body, and the space formed inside the workpiece outer peripheral pressing portion is airtight from the lower side with a flexible sheet. And a second fluid supply means capable of supplying a fluid to the first pressure chamber of the carrier, and a second fluid supply means capable of supplying a fluid to the second pressure chamber. Is provided. Further, the invention of claim 4 is the polishing apparatus according to claim 3, wherein the rotation transmission mechanism of the carrier is provided in a central portion of the carrier main body, and a hole opened to the movable body side and a central portion of the upper surface of the movable body. The flange of the rotation transmission mechanism has a plurality of protrusions provided on its peripheral surface, and the hole of the rotation transmission mechanism has a flange A plurality of vertical groove portions in which a plurality of protrusion portions are vertically movably engaged, and a stopper portion located at the lowest position of the plurality of vertical groove portions for receiving the protrusion portion of the flange are adopted. .

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実
施形態に係る研磨装置を一部破断して示す正面図であ
る。図1に示す研磨装置はCMP装置であり、研磨パッ
ド101が表面に張り付けられた下定盤100と、キャ
リア1と、回転駆動手段としての回転駆動機構8と、第
1及び第2の流体供給手段としてのエアポンプ9−1,
9−2とを具備している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. The polishing apparatus shown in FIG. 1 is a CMP apparatus, and includes a lower surface plate 100 having a polishing pad 101 attached to its surface, a carrier 1, a rotary drive mechanism 8 as a rotary drive unit, and first and second fluid supply units. Air pump 9-1,
9-2 and.

【0009】下定盤100は、装置筐体内部のメインモ
ータ112によって回転駆動されるようになっている。
すなわち、ベルト118が、メインモータ112に取り
付けられたプーリ114と変速機115の入力回転軸1
19に取り付けられたプーリ117とに巻き付けられ、
下定盤100が変速機115の出力回転軸119に取り
付けられている。これにより、メインモータ112の回
転がプーリ117に伝達され、プーリ117の回転が変
速機115で変速されて出力回転軸119に伝達され、
下定盤100が所定の速度で回転する。
The lower surface plate 100 is driven to rotate by a main motor 112 inside the apparatus casing.
That is, the belt 118 includes the pulley 114 attached to the main motor 112 and the input rotary shaft 1 of the transmission 115.
It is wound around the pulley 117 attached to 19,
The lower turn table 100 is attached to the output rotary shaft 119 of the transmission 115. As a result, the rotation of the main motor 112 is transmitted to the pulley 117, the rotation of the pulley 117 is changed by the transmission 115, and is transmitted to the output rotation shaft 119.
The lower surface plate 100 rotates at a predetermined speed.

【0010】回転駆動機構8は、キャリア1を押圧しな
がら回転させるための機構であり、シリンダ80とモー
タ84とを備えている。図2は回転駆動機構8を示す断
面図である。図2に示すように、シリンダ80は、シリ
ンダ本体81を貫通するピストンロッド82と、ピスト
ンロッド82の外側に固着された状態でシリンダ本体8
1内に気密に嵌められたピストン83とで構成されてい
る。これにより、シリンダ本体81内の空気圧を調整す
ることで、ピストンロッド82をピストン83と一体に
上下動させ、キャリア1への押圧力を調整することがで
きる。一方、モータ84はシリンダ80のピストンロッ
ド82に組み付けられている。すなわち、モータ84の
回転軸のギア85が、ピストンロッド82の上部にベア
リング86を介して取り付けられたギア87に噛み合わ
されている。そして、ギア87の上面に固設された支持
部材88に、筒状のインナーロッド89の上端が固着さ
れている。これにより、モータ84を駆動すると、その
回転がギア85,87と支持部材88とを介してインナ
ーロッド89に伝達され、インナーロッド89がピスト
ンロッド82内で所定の速度で回転する。
The rotary drive mechanism 8 is a mechanism for rotating the carrier 1 while pressing it, and includes a cylinder 80 and a motor 84. FIG. 2 is a sectional view showing the rotary drive mechanism 8. As shown in FIG. 2, the cylinder 80 includes a piston rod 82 penetrating the cylinder body 81 and the cylinder body 8 fixed to the outside of the piston rod 82.
1 and a piston 83 fitted in an airtight manner. Accordingly, by adjusting the air pressure in the cylinder body 81, the piston rod 82 can be moved up and down integrally with the piston 83, and the pressing force on the carrier 1 can be adjusted. On the other hand, the motor 84 is attached to the piston rod 82 of the cylinder 80. That is, the gear 85 of the rotating shaft of the motor 84 is meshed with the gear 87 attached to the upper portion of the piston rod 82 via the bearing 86. Then, the upper end of a cylindrical inner rod 89 is fixed to a supporting member 88 fixed to the upper surface of the gear 87. As a result, when the motor 84 is driven, its rotation is transmitted to the inner rod 89 via the gears 85 and 87 and the support member 88, and the inner rod 89 rotates within the piston rod 82 at a predetermined speed.

【0011】キャリア1は、下定盤100の研磨パッド
101(図1参照)上のウエハWを保持した状態で回転
することができる構造になっており、上記ピストンロッ
ド82の下端部に組み付けられている。図3はこのキャ
リア1の構造を示す断面図であり、図4はその分解斜視
図である。図3及び図4に示すように、キャリア1は、
キャリア本体2と、キャリア本体2に組み付けられたリ
テーナリング3と、リテーナリング3の内側に上下動自
在に取り付けられた可動体4と、可動体4用の圧力室5
(第1の圧力室)と、可動体4をキャリア本体2と一体
に回転させる回転伝達機構6とを具備している。
The carrier 1 has a structure capable of rotating while holding the wafer W on the polishing pad 101 (see FIG. 1) of the lower surface plate 100, and is attached to the lower end of the piston rod 82. There is. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the carrier 1, and FIG. 4 is an exploded perspective view thereof. As shown in FIGS. 3 and 4, the carrier 1 is
Carrier body 2, retainer ring 3 assembled to carrier body 2, movable body 4 mounted inside retainer ring 3 so as to be vertically movable, and pressure chamber 5 for movable body 4.
It is provided with a (first pressure chamber) and a rotation transmission mechanism 6 for rotating the movable body 4 integrally with the carrier body 2.

【0012】キャリア本体2は、ハウジング10とキャ
リアベース11とで構成されている。具体的には、ハウ
ジング10は、図3に示すように、中央部に回転自在の
連結部材10aを有し、この連結部材10aにピストン
ロッド82の下端部が連結されている。また、このハウ
ジング10は、連結部材10aの下側に内歯ギア10b
を有しており、この内歯ギア10bが、連結部材10a
の中心孔を貫通したインナーロッド89の下端部に形成
された外歯ギア89aに噛み合っている。キャリアベー
ス11は、このようなハウジング10の下面にネジ2a
で固定されている。これにより、インナーロッド89が
モータ84(図1及び図2参照)の駆動で回転すると、
内歯ギア10bと外歯ギア89aとの噛み合いによっ
て、モータ84の回転力がハウジング10に加わり、キ
ャリア本体2全体が回転する。
The carrier body 2 is composed of a housing 10 and a carrier base 11. Specifically, as shown in FIG. 3, the housing 10 has a rotatable connecting member 10a at the center, and the lower end of the piston rod 82 is connected to the connecting member 10a. The housing 10 has an internal gear 10b on the lower side of the connecting member 10a.
The internal gear 10b has a connecting member 10a.
Is meshed with an external gear 89a formed at the lower end of the inner rod 89 that penetrates through the center hole. The carrier base 11 is provided with a screw 2a on the lower surface of the housing 10.
It is fixed at. As a result, when the inner rod 89 is rotated by the drive of the motor 84 (see FIGS. 1 and 2),
Due to the meshing of the internal gear 10b and the external gear 89a, the rotational force of the motor 84 is applied to the housing 10, and the entire carrier body 2 rotates.

【0013】リテーナリング3は、ウエハWを外側から
囲んで保持するための部材であり、キャリア本体2の下
面外周に突設されている。具体的には、キャリアベース
11の外周部下面にリテーナリング3と同幅の切り欠き
部11cが切り欠き形成され、この切り欠き部11c内
にリテーナリング3の上部が嵌め込まれた状態でネジ2
bにて固定されている。これにより、シリンダ80によ
ってキャリア1を押圧することで、その押圧力をリテー
ナリング3に伝達することができる。
The retainer ring 3 is a member for enclosing and holding the wafer W from the outside, and is provided so as to project on the outer periphery of the lower surface of the carrier body 2. Specifically, a notch 11c having the same width as the retainer ring 3 is formed on the lower surface of the outer periphery of the carrier base 11, and the screw 2 is inserted in the notch 11c while the upper portion of the retainer ring 3 is fitted.
It is fixed at b. Thus, by pressing the carrier 1 with the cylinder 80, the pressing force can be transmitted to the retainer ring 3.

【0014】可動体4は、ウエハ外周押圧部40(ワー
クピース外周押圧部)と圧力室41(第2の圧力室)と
を有している。具体的には、可動体4は上盤43とこの
上盤43の下面に固着された押圧盤44とで構成されて
おり、上盤43の上面中央部に突設された圧力受け部4
2が、キャリアベース11の下面中央部に凹設された凹
部50内に嵌合されている。一方、押圧盤44は、ウエ
ハWの上面全体に接触可能な大きさに形成されており、
この押圧盤44に、上記ウエハ外周押圧部40と圧力室
41とが形成されている。ウエハ外周押圧部40は、押
圧盤44の下面部のうちウエハWの上面外周部Waを押
圧可能な部分を残すように凹部41a(空間部)を凹設
することで形成されている。すなわち、ウエハ外周押圧
部40は、押圧盤44の外周部を形成し、その厚さはウ
エハWの外周部Waに等しい。圧力室41は、ウエハ外
周押圧部40の内側に形成されている凹部41aを二層
の可撓性シート45で下側から気密に覆うことにより画
成されている。この可撓性シート45には、ウエハW吸
着用の複数の孔45aが穿設されている。これにより、
圧力室41内に所定圧力の空気を供給することで、外周
部Waを除くウエハWの上面部分(中央部分)を圧力室
41内の空気圧によって可撓性シート45を介して均一
に押圧することができる。
The movable body 4 has a wafer outer peripheral pressing portion 40 (workpiece outer peripheral pressing portion) and a pressure chamber 41 (second pressure chamber). Specifically, the movable body 4 is composed of an upper board 43 and a pressing board 44 fixed to the lower surface of the upper board 43, and the pressure receiving portion 4 provided in the central portion of the upper surface of the upper board 43 in a protruding manner.
2 is fitted in a recess 50 formed in the center of the lower surface of the carrier base 11. On the other hand, the pressing plate 44 is formed to have a size capable of contacting the entire upper surface of the wafer W,
The wafer outer peripheral pressing portion 40 and the pressure chamber 41 are formed on the pressing plate 44. The wafer outer peripheral pressing portion 40 is formed by forming a concave portion 41a (space portion) so as to leave a portion of the lower surface portion of the pressing plate 44 capable of pressing the upper peripheral portion Wa of the wafer W. That is, the wafer outer peripheral pressing portion 40 forms the outer peripheral portion of the pressing plate 44, and the thickness thereof is equal to the outer peripheral portion Wa of the wafer W. The pressure chamber 41 is defined by airtightly covering a recess 41 a formed inside the wafer outer peripheral pressing portion 40 from below with a two-layer flexible sheet 45. The flexible sheet 45 has a plurality of holes 45a for adsorbing the wafer W. This allows
By supplying air of a predetermined pressure into the pressure chamber 41, the upper surface portion (center portion) of the wafer W except the outer peripheral portion Wa is uniformly pressed by the air pressure in the pressure chamber 41 via the flexible sheet 45. You can

【0015】圧力室5は、上記可動体4に押圧力を加え
るための空間部であり、可動体4の圧力受け部42の上
面42a(図4参照)とキャリアベース11の凹部50
の下面50a(図4参照)との間隙である。そして、シ
ール部材51が圧力受け部42の外周面と凹部50の内
周面との間に介設され、シール部材52が後述する軸6
0の外周面と穴62の内周面との間に介設されて、圧力
室5の気密性が保持されている。これにより、圧力室5
内に所定圧力の空気を供給して、可動体4の圧力受け部
42を圧力室5内の空気圧で押圧することにより、ウエ
ハ外周押圧部40によって、ウエハWの外周部Waを圧
力受け部42が受ける押圧力に対応した押圧力で押圧す
ることができる。
The pressure chamber 5 is a space portion for applying a pressing force to the movable body 4, and the upper surface 42a of the pressure receiving portion 42 of the movable body 4 (see FIG. 4) and the recess 50 of the carrier base 11.
Of the lower surface 50a (see FIG. 4). Then, the seal member 51 is provided between the outer peripheral surface of the pressure receiving portion 42 and the inner peripheral surface of the recess 50, and the seal member 52 includes the shaft 6 described later.
The airtightness of the pressure chamber 5 is maintained by being interposed between the outer peripheral surface of 0 and the inner peripheral surface of the hole 62. As a result, the pressure chamber 5
By supplying air of a predetermined pressure into the inside of the movable body 4 and pressing the pressure receiving portion 42 of the movable body 4 with the air pressure in the pressure chamber 5, the wafer outer peripheral pressing portion 40 presses the outer peripheral portion Wa of the wafer W into the pressure receiving portion 42. It is possible to press with a pressing force corresponding to the pressing force received by.

【0016】図5は、回転伝達機構6の構造を示す部分
拡大図であり、図6はフランジ61を示す斜視図であ
り、図7は穴62の構造を一部破断して示す斜視図であ
る。回転伝達機構6は、図5に示すように、可動体4の
圧力受け部42の上面42a中央部に突設された軸60
の上端に取り付けられたフランジ61と、キャリアベー
ス11の凹部50の上側中央部に凹部50と連通するよ
うに穿設された穴62とで構成されている。
FIG. 5 is a partially enlarged view showing the structure of the rotation transmission mechanism 6, FIG. 6 is a perspective view showing the flange 61, and FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the hole 62 partially broken away. is there. As shown in FIG. 5, the rotation transmission mechanism 6 has a shaft 60 protruding from the center of the upper surface 42a of the pressure receiving portion 42 of the movable body 4.
A flange 61 attached to the upper end of the carrier base 11, and a hole 62 formed in the center of the upper side of the recess 50 of the carrier base 11 so as to communicate with the recess 50.

【0017】フランジ61は、穴62に嵌合するための
部材であり、その外径は穴62の内径と略等しく設定さ
れている。また、図6に示すように、このフランジ61
の外周面61bには、外周面61bから半径方向に突出
した4つの突起部61aが設けられている。一方、穴6
2は、図7に示すように、その内周面62bに、フラン
ジ61の4つの突起部61aが係合可能な4つの縦状溝
部62aを有している。これらの縦状溝部62aの長さ
は突起部61aの高さよりも長く設定され、図5に示す
ように、これらの縦状溝部62aに係合された突起部6
1aが縦状溝部62a内で上下にスライドするようにな
っている。このような縦状溝部62aは、穴62の上方
で開口しているが、穴62の下部において閉じている。
すなわち、縦状溝部62aの底面が、突起部61aを受
けるストッパ部62cを形成している。これにより、可
動体4が圧力室5の空気圧の大きさに応じて昇降する
と、フランジ61が穴62内で上下に移動する。そし
て、フランジ61の突起部61aが縦状溝部62aのス
トッパ部62cに当接したときに、可動体4の下降動作
が阻止され、圧力受け部42の上面42aが凹部50の
下面50aに当接したときに、可動体4の上昇動作が阻
止される。また、穴62の縦状溝部62aとフランジ6
1の突起部61aとが係合しているので、キャリア本体
2が回転すると、この回転力が可動体4に伝達され、可
動体4がキャリア本体2と一体に回転する。
The flange 61 is a member for fitting in the hole 62, and its outer diameter is set to be substantially equal to the inner diameter of the hole 62. In addition, as shown in FIG.
The outer peripheral surface 61b is provided with four protrusions 61a protruding in the radial direction from the outer peripheral surface 61b. On the other hand, hole 6
As shown in FIG. 7, the No. 2 has four vertical groove portions 62a on its inner peripheral surface 62b with which four protrusion portions 61a of the flange 61 can be engaged. The lengths of the vertical groove portions 62a are set to be longer than the height of the protrusion portions 61a, and as shown in FIG. 5, the protrusion portions 6 engaged with the vertical groove portions 62a.
1a slides up and down in the vertical groove 62a. Such a vertical groove portion 62 a is open above the hole 62, but is closed below the hole 62.
That is, the bottom surface of the vertical groove portion 62a forms the stopper portion 62c that receives the protrusion 61a. Accordingly, when the movable body 4 moves up and down according to the magnitude of the air pressure in the pressure chamber 5, the flange 61 moves up and down in the hole 62. When the protrusion 61a of the flange 61 contacts the stopper 62c of the vertical groove 62a, the lowering operation of the movable body 4 is blocked, and the upper surface 42a of the pressure receiving portion 42 contacts the lower surface 50a of the recess 50. When this happens, the upward movement of the movable body 4 is blocked. Also, the vertical groove portion 62a of the hole 62 and the flange 6
When the carrier body 2 rotates, this rotational force is transmitted to the movable body 4 so that the movable body 4 rotates integrally with the carrier body 2.

【0018】図1に示すエアポンプ9−1は、エアホー
ス90−1を用いて、所望圧力の空気を圧力室5に供給
するための機器である。エアポンプ9−1から延出され
たエアホース90−1は、インナーロッド89内に挿入
されている。そして、図3に示すように、その先端部が
キャリアベース11に穿設された通気孔91−1内に引
き込まれ、通気孔91−1内に装着されたシール部材9
2−1によって保持されている。このようにエアホース
90−1が引き込まれている通気孔91−1は、圧力室
5と連通しており、エアポンプ9−1からの空気がエア
ホース90−1を通じて圧力室5に供給されるようにな
っている。これにより、エアポンプ9−1によって空気
の圧力を調整することで、圧力室5内の空気圧を自由に
制御することができる。一方、図1に示すエアポンプ9
−2は、エアホース90−2を用いて、所望圧力の空気
を可動体4の圧力室41に供給するための機器である。
エアポンプ9−2から延出されたエアホース90−2
は、エアポンプ9−1と一緒にインナーロッド89内に
挿入されている。ここで、エアホース90−2からの空
気を圧力室41に導くために可動体4に形成されている
空気通路について説明する。図8は可動体4の圧力室4
1への空気通路を明示するための可動体4の分解斜視図
である。図3,図5及び図8に示すように、フランジ6
1の上面中央で開口すると共に上盤43の下面中央で開
口する1本の通気孔91−2が設けられている。また、
図8に示すように、上盤43の下面には通気孔91−2
と連通した複数の溝92−2が放射状に形成されてい
る。そして、押圧盤44に、複数の溝92−2と圧力室
41とに連通する複数の通気孔93−2が穿設されてい
る。上記ようにエアホース90−1と一緒にインナーロ
ッド89に挿入されたエアホース90−2の先端部は、
図3に示すように、上記通気孔91−2内に引き込ま
れ、通気孔91−2内に装着されたシール部材94−2
によって保持されている。これにより、通気孔91−2
内のエアホース90−2からの空気は、複数の溝92−
2を通って通気孔93−2内を流れ、圧力室41に供給
される。このため、エアポンプ9−2によって空気の圧
力を調整することで、圧力室41内の空気圧を自由に制
御することができる。
The air pump 9-1 shown in FIG. 1 is a device for supplying air of a desired pressure to the pressure chamber 5 by using an air hose 90-1. The air hose 90-1 extended from the air pump 9-1 is inserted into the inner rod 89. Then, as shown in FIG. 3, the tip end thereof is drawn into the ventilation hole 91-1 formed in the carrier base 11, and the sealing member 9 mounted in the ventilation hole 91-1 is installed.
It is held by 2-1. The vent hole 91-1 into which the air hose 90-1 is drawn is connected to the pressure chamber 5 so that the air from the air pump 9-1 is supplied to the pressure chamber 5 through the air hose 90-1. Has become. Thereby, the air pressure in the pressure chamber 5 can be freely controlled by adjusting the air pressure by the air pump 9-1. On the other hand, the air pump 9 shown in FIG.
Reference numeral -2 is a device for supplying air of a desired pressure to the pressure chamber 41 of the movable body 4 by using the air hose 90-2.
Air hose 90-2 extended from the air pump 9-2
Are inserted into the inner rod 89 together with the air pump 9-1. Here, the air passage formed in the movable body 4 for guiding the air from the air hose 90-2 to the pressure chamber 41 will be described. FIG. 8 shows the pressure chamber 4 of the movable body 4.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a movable body 4 for clearly showing an air passage to 1. As shown in FIGS. 3, 5 and 8, the flange 6
One vent hole 91-2 is provided which opens at the center of the upper surface of 1 and opens at the center of the lower surface of the upper plate 43. Also,
As shown in FIG. 8, ventilation holes 91-2 are formed on the lower surface of the upper board 43.
A plurality of grooves 92-2 communicating with the above are radially formed. A plurality of vent holes 93-2 communicating with the plurality of grooves 92-2 and the pressure chamber 41 are formed in the pressing plate 44. As described above, the tip end portion of the air hose 90-2 inserted into the inner rod 89 together with the air hose 90-1 is
As shown in FIG. 3, the seal member 94-2 is drawn into the vent hole 91-2 and mounted in the vent hole 91-2.
Is held by. Thereby, the vent hole 91-2
The air from the air hose 90-2 inside the plurality of grooves 92-
It flows through the ventilation hole 93-2 through 2 and is supplied to the pressure chamber 41. Therefore, the air pressure in the pressure chamber 41 can be freely controlled by adjusting the air pressure with the air pump 9-2.

【0019】次に、この実施形態の研磨装置が示す動作
について説明する。図9は、キャリア1のリテーナリン
グ3,ウエハ外周押圧部40及び可撓性シート45に加
わる圧力を示す概略断面図である。ウエハWの研磨作業
時には、図9に示すように、キャリア1のリテーナリン
グ3と可動体4の可撓性シート45とをウエハWの裏面
に接触させた状態で、図1に示すメインモータ112を
駆動させて下定盤100を所定の速度で回転させる。こ
の動作と並行して、回転駆動機構8のシリンダ80によ
り、ウエハWを保持したキャリア1を下定盤100の研
磨パッド101上に押圧しながら、モータ84によって
キャリア1を回転させる。すると、回転伝達機構6のフ
ランジ61と穴62との係合作用によって、可動体4が
キャリア本体2と一体に回転する。この状態で、所定圧
力の空気をエアポンプ9−1から圧力室5内に供給する
と、圧力室5内の空気圧が可動体4のウエハ外周押圧部
40の伝達され、また、所定圧力の空気をエアポンプ9
−2から可動体4の圧力室41内に供給すると、圧力室
41内の空気圧が可撓性シート45を下方に押圧する。
ここで、各部における力の釣合いを具体的に述べる。シ
リンダ80によってキャリア1に加える下方力Fd、リ
テーナリング3に加わる圧力をPr、圧力室5内の空気
圧をP5、ウエハ外周押圧部40に加わる圧力をPe、圧
力室41内の空気圧をP4とし、リテーナリング3と研
磨パッド101との接触面積をSr、圧力受け部42の
上面42aの面積をS5、ウエハ外周押圧部40の下面
の面積をSe、可撓性シート45の圧力室41内の面積
をS4とする。すると、下方力Fdがリテーナリング3へ
の分力と圧力室5への分力とに分かれることから、下記
(1)式が成立する。 Fd=Pr・Sr+P5・S5 ・・・・・・(1) また、圧力室5への分力が圧力室41内の圧力によって
膨張しようとする可撓性シート45をウエハWの上面に
押さえ付けることから、下記(2)式が成立する。 P5・S5=P4・S4+Pe・Se ・・・・(2) 上記(1)及び(2)式を変形すると、下記(3)及び
(4)式が得られる。 Pr=(Fd−P5・S5)/Sr ・・・・(3) Pe=(P5・S5−P4・S4)/Se ・・(4) したがって、可動体4のウエハ外周押圧部40に加わる
圧力Peが可撓性シート45に加わる圧力P4よりも大き
い場合には、エアポンプ9−1から圧力室5に供給して
いる空気の圧力を減少させることで、すなわち、上記
(4)式に示すように、圧力室5内の空気圧P5を減少
させることで、圧力Peを空気圧P4と等しくすることが
でき、この結果、ウエハWの全表面の研磨レートを均一
にすることができる。また、ウエハ外周押圧部40に加
わる圧力Peが可撓性シート45に加わる圧力P4よりも
小さい場合には、圧力室5内の空気圧P5を増加させる
ことで、圧力Peを空気圧P4と等しくすることができ
る。
Next, the operation of the polishing apparatus of this embodiment will be described. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the pressure applied to the retainer ring 3, the wafer outer peripheral pressing portion 40 and the flexible sheet 45 of the carrier 1. At the time of polishing the wafer W, as shown in FIG. 9, the retainer ring 3 of the carrier 1 and the flexible sheet 45 of the movable body 4 are brought into contact with the back surface of the wafer W, and the main motor 112 shown in FIG. Is driven to rotate the lower surface plate 100 at a predetermined speed. In parallel with this operation, while the carrier 1 holding the wafer W is pressed onto the polishing pad 101 of the lower surface plate 100 by the cylinder 80 of the rotary drive mechanism 8, the carrier 1 is rotated by the motor 84. Then, the movable body 4 rotates integrally with the carrier body 2 by the engaging action of the flange 61 of the rotation transmission mechanism 6 and the hole 62. In this state, when air having a predetermined pressure is supplied from the air pump 9-1 into the pressure chamber 5, the air pressure in the pressure chamber 5 is transmitted to the wafer outer peripheral pressing portion 40 of the movable body 4, and the air having the predetermined pressure is supplied to the air pump. 9
When supplied from -2 into the pressure chamber 41 of the movable body 4, the air pressure in the pressure chamber 41 presses the flexible sheet 45 downward.
Here, the force balance in each part will be specifically described. The downward force Fd applied to the carrier 1 by the cylinder 80, the pressure applied to the retainer ring 3 is Pr, the air pressure in the pressure chamber 5 is P5, the pressure applied to the wafer outer peripheral pressing portion 40 is Pe, and the air pressure in the pressure chamber 41 is P4, The contact area between the retainer ring 3 and the polishing pad 101 is Sr, the area of the upper surface 42a of the pressure receiving portion 42 is S5, the area of the lower surface of the wafer outer peripheral pressing portion 40 is Se, and the area of the flexible sheet 45 inside the pressure chamber 41. Is S4. Then, since the downward force Fd is divided into a component force on the retainer ring 3 and a component force on the pressure chamber 5, the following formula (1) is established. Fd = Pr.Sr + P5.S5 (1) Further, the component force to the pressure chamber 5 is pressed against the upper surface of the wafer W by the flexible sheet 45 which tends to expand due to the pressure in the pressure chamber 41. Therefore, the following equation (2) is established. P5 * S5 = P4 * S4 + Pe * Se ... (2) When the above expressions (1) and (2) are modified, the following expressions (3) and (4) are obtained. Pr = (Fd-P5.S5) / Sr ... (3) Pe = (P5.S5-P4.S4) / Se .. (4) Therefore, the pressure applied to the wafer outer peripheral pressing portion 40 of the movable body 4. When Pe is larger than the pressure P4 applied to the flexible sheet 45, the pressure of the air supplied from the air pump 9-1 to the pressure chamber 5 is reduced, that is, as shown in the above formula (4). Moreover, by reducing the air pressure P5 in the pressure chamber 5, the pressure Pe can be made equal to the air pressure P4, and as a result, the polishing rate of the entire surface of the wafer W can be made uniform. When the pressure Pe applied to the wafer outer peripheral pressing portion 40 is smaller than the pressure P4 applied to the flexible sheet 45, the air pressure P5 in the pressure chamber 5 is increased to make the pressure Pe equal to the air pressure P4. You can

【0020】ところで、硬い表層と柔らかい裏層からな
る二層構造の可撓性シート45(例えば、ロデール社製
のIC1000/SUBA400)を用いると、ウエハ
外周押圧部40の押圧力Peを圧力室41内の空気圧P4
と等しく設定しているにも拘わらず、ウエハWの外周部
Wa内のエッジ部分Weが過研磨されたり、研磨不足にな
ったりすることがある。このような場合には、リテーナ
リング3の押圧力Prを調整することで、エッジ部分We
の過研磨や研磨不足を防止することができる。すなわ
ち、上記(3)式が成立していることから、圧力室5内
の力P5・S5を一定に保持した状態で、キャリア1への
下方力Fdを増加または減少させることにより、エッジ
部分Weの研磨レートを増加または減少させることがで
きる。
By the way, when a flexible sheet 45 having a two-layer structure consisting of a hard surface layer and a soft back layer (for example, IC1000 / SUBA400 manufactured by Rodel Co.) is used, the pressing force Pe of the wafer outer peripheral pressing portion 40 is changed to the pressure chamber 41. Inner air pressure P4
However, the edge portion We in the outer peripheral portion Wa of the wafer W may be excessively polished or insufficiently polished. In such a case, the edge portion We is adjusted by adjusting the pressing force Pr of the retainer ring 3.
It is possible to prevent excessive polishing or insufficient polishing. That is, since the above expression (3) is established, the edge portion We is increased by increasing or decreasing the downward force Fd to the carrier 1 while keeping the forces P5 and S5 in the pressure chamber 5 constant. Polishing rate can be increased or decreased.

【0021】上記のようなウエハWの研磨を長時間行う
と、研磨パッド101に押圧された状態で接触している
リテーナリング3の下面3aが摩耗する。図10は、ウ
エハWの突出量の自動調整作用を示すための概略断面図
である。図9に示すように、リテーナリング3からのウ
エハWの突出量を初期状態において所望値Δに設定した
ところ、研磨作業を長時間行ったことによって、図10
に示すように、リテーナリング3の下面3aがδだけ摩
耗したとする。このような場合に、図12に示した従来
のキャリア200では、ウエハWを押圧するシート20
2がキャリア200に一体に取り付けられているので、
リテーナリング204が研磨パッド101側に下降する
ことなく、リテーナリング204からのウエハWの突出
量が初期値よりもδだけ増加することととなる。この結
果、ウエハWの研磨レートが初期状態の研磨レートから
大きくずれてしまうので、摩耗したリテーナリング20
4を交換する必要があった。しかし、この実施形態の研
磨装置に係るキャリア1では、回転伝達機構6の作用に
よって、可動体4がキャリア本体2に対して自由に上下
動することができるようになっている。したがって、図
10に示すように、キャリア本体2を介して下方力が加
えられているリテーナリング3がδだけ摩耗すると、可
動体4がキャリア本体2に対して相対的にδだけ上昇
し、ウエハWの突出量が初期値Δに維持されることとな
る。
When the wafer W is polished for a long time as described above, the lower surface 3a of the retainer ring 3 which is in contact with the polishing pad 101 in a pressed state is worn. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the automatic adjusting action of the protrusion amount of the wafer W. As shown in FIG. 9, when the amount of protrusion of the wafer W from the retainer ring 3 was set to a desired value Δ in the initial state, the polishing operation was performed for a long time, and as a result, as shown in FIG.
As shown in, it is assumed that the lower surface 3a of the retainer ring 3 is worn by δ. In such a case, in the conventional carrier 200 shown in FIG. 12, the sheet 20 for pressing the wafer W is used.
Since 2 is integrally attached to the carrier 200,
The protrusion amount of the wafer W from the retainer ring 204 increases by δ from the initial value without the retainer ring 204 descending to the polishing pad 101 side. As a result, the polishing rate of the wafer W largely deviates from the polishing rate in the initial state.
I had to replace the 4. However, in the carrier 1 according to the polishing apparatus of this embodiment, the movable body 4 can freely move up and down with respect to the carrier body 2 by the action of the rotation transmission mechanism 6. Therefore, as shown in FIG. 10, when the retainer ring 3 to which a downward force is applied via the carrier body 2 is worn by δ, the movable body 4 rises relative to the carrier body 2 by δ, The amount of protrusion of W will be maintained at the initial value Δ.

【0022】このようにこの実施形態の研磨装置によれ
ば、キャリア1のリテーナリング3に加える圧力Pr
と、ウエハWの外周部Waに加える圧力Peと、ウエハ
Wの中央部に加える圧力P4とをそれぞれ制御すること
ができるので、ウエハWの全面の研磨レートを均一にす
ることができ、この結果、ウエハWの歩留まりの向上を
図ることができる。さらに、ウエハWが摩耗すると、可
動体4がその摩耗量だけ上昇して、ウエハWの突出量を
自動的に初期値Δに維持するので、摩耗によるリテーナ
リング3の交換頻度を激減させることができ、この結
果、研磨装置の稼働率の向上を図ることができる。な
お、上記実施形態では、流体として空気を用いたが、油
などの流体を用いても同様の作用効果を生じることは勿
論である。また、第1の圧力室としての圧力室5を、凹
部50の下面50aと圧力受け部42の上面42aとの
間隙をシール部材51,52で気密に保持することで形
成したが、図11に示すように、キャリアベース11に
凹部50を設けず、可動体4の上面4aとキャリアベー
ス11の下面11dとの間隙をシール部材51,52で
気密に保持することにより、第1の圧力室としての圧力
室5′を形成することもできる。さらに、上記実施形態
では、硬い表層と柔らかい裏層からなる二層構造の可撓
性シート45(例えば、ロデール社製のIC1000/
SUBA400)を用いたので、ウエハWのエッジ部分
Weの過研磨等を防止するため、リテーナリング3を研
磨パッド101に接触させ、その押圧力Prを調整する
ようにした。しかし、一層の軟らかい可撓性シートを用
いた場合には、ウエハWのエッジ部分Weに過研磨や研
磨不足等の現象は生じない。したがって、この場合に
は、リテーナリング3を研磨パッド101に接触する必
要がない。このときには、上記(3)式において、Pr
=0であるので、下方力Fdは全て圧力室5側に加わる
こととなる。したがって、圧力室5内の空気圧P5を調
整するだけで、ウエハW全面の均一研磨が可能となる。
As described above, according to the polishing apparatus of this embodiment, the pressure Pr applied to the retainer ring 3 of the carrier 1 is increased.
Since the pressure Pe applied to the outer peripheral portion Wa of the wafer W and the pressure P4 applied to the central portion of the wafer W can be respectively controlled, the polishing rate on the entire surface of the wafer W can be made uniform, and as a result, Therefore, the yield of the wafer W can be improved. Further, when the wafer W wears, the movable body 4 rises by the wear amount and automatically maintains the protrusion amount of the wafer W at the initial value Δ, so that the frequency of replacement of the retainer ring 3 due to wear can be drastically reduced. As a result, the operating rate of the polishing apparatus can be improved. Although air is used as the fluid in the above embodiment, it is needless to say that similar effects can be obtained by using a fluid such as oil. Further, the pressure chamber 5 as the first pressure chamber is formed by hermetically maintaining the gap between the lower surface 50a of the recess 50 and the upper surface 42a of the pressure receiving portion 42 by the seal members 51 and 52. As shown, the recess 50 is not provided in the carrier base 11, and the gap between the upper surface 4a of the movable body 4 and the lower surface 11d of the carrier base 11 is airtightly held by the seal members 51 and 52, thereby forming a first pressure chamber. It is also possible to form the pressure chamber 5'of. Furthermore, in the above-described embodiment, the flexible sheet 45 having a two-layer structure including a hard surface layer and a soft back layer (for example, IC1000 /
Since SUBA400) is used, in order to prevent overpolishing of the edge portion We of the wafer W, the retainer ring 3 is brought into contact with the polishing pad 101 and the pressing force Pr thereof is adjusted. However, when a softer and flexible sheet is used, the edge portion We of the wafer W does not suffer from overpolishing or underpolishing. Therefore, in this case, it is not necessary to contact the retainer ring 3 with the polishing pad 101. At this time, in the above formula (3), Pr
Since = 0, all the downward force Fd is applied to the pressure chamber 5 side. Therefore, only by adjusting the air pressure P5 in the pressure chamber 5, the entire surface of the wafer W can be uniformly polished.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
よれば、キャリア本体を所定の力で押下することで、テ
ーナリングを当該所定の力で押圧することができ、ま
た、所定圧力の流体を第1の圧力室内に供給すること
で、ワークピースの外周部を当該流体圧に対応した圧力
で押圧することができ、さらに、所定圧力の流体を第2
の圧力室内に供給することで、ワークピースの上記外周
部以外の部分を当該流体圧に対応した圧力で押圧するこ
とができる。すなわち、リテーナリングに加える力,ワ
ークピースの外周部に加える力及びワークピースの中央
部分に加える力をそれぞれ制御することができるので、
ワークピース全面を均一な研磨レートで研磨することが
でき、この結果、歩留まりの良いワークピースを提供す
ることができるという優れた効果がある。また、リテー
ナリングの下面が摩耗すると、可動体がリテーナリング
の摩耗量分だけ相対的に上昇して、ワークピースのリテ
ーナリングからの突出量を初期の突出量に維持するの
で、すなわち、リテーナリングの摩耗時には、ワークピ
ースの突出量の自動調整が行われるので、研磨装置を止
めてリテーナリングを調整したり交換したりする必要が
無く、その分研磨装置の稼働率を向上させることができ
るという効果もある。
As described above in detail, according to the present invention, by pressing the carrier body with a predetermined force, the retainer ring can be pressed with the predetermined force, and the fluid of a predetermined pressure can be pressed. Is supplied to the first pressure chamber, the outer peripheral portion of the workpiece can be pressed at a pressure corresponding to the fluid pressure, and further, the fluid having a predetermined pressure is supplied to the second pressure chamber.
By supplying the fluid into the pressure chamber, the portion of the workpiece other than the outer peripheral portion can be pressed with a pressure corresponding to the fluid pressure. That is, the force applied to the retainer ring, the force applied to the outer peripheral portion of the workpiece, and the force applied to the central portion of the workpiece can be controlled respectively,
The entire surface of the work piece can be polished at a uniform polishing rate, and as a result, a work piece having a good yield can be provided, which is an excellent effect. When the lower surface of the retainer ring wears, the movable body relatively rises by the amount of wear of the retainer ring and maintains the amount of protrusion of the workpiece from the retainer ring at the initial amount of protrusion, that is, the retainer ring. Since the amount of protrusion of the workpiece is automatically adjusted during wear, it is not necessary to stop the polishing device and adjust or replace the retainer ring, which can improve the operating rate of the polishing device. There is also an effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施形態に係る研磨装置を一部破
断して示す正面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】回転駆動機構を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a rotary drive mechanism.

【図3】キャリアの構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a carrier.

【図4】キャリアの分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of a carrier.

【図5】回転伝達機構の構造を示す部分拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view showing the structure of the rotation transmission mechanism.

【図6】フランジを示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a flange.

【図7】穴の構造を一部破断して示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a partially broken structure of a hole.

【図8】可動体の圧力室への空気通路を明示するための
可動体の分解斜視図である。
FIG. 8 is an exploded perspective view of a movable body for clearly showing an air passage to the pressure chamber of the movable body.

【図9】キャリアのリテーナリング,ウエハ外周押圧部
及び可撓性シートに加わる圧力を示す概略断面図であ
る。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing pressure applied to a retainer ring of a carrier, a wafer outer peripheral pressing portion and a flexible sheet.

【図10】ウエハ突出量の自動調整作用を示すための概
略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an automatic adjustment operation of a wafer protrusion amount.

【図11】キャリアの一変形例を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of the carrier.

【図12】従来の空気加圧式キャリアの一例を示す断面
図である。
FIG. 12 is a sectional view showing an example of a conventional pneumatic carrier.

【図13】ウエハ外周部の過研磨状態を示す部分拡大図
である。
FIG. 13 is a partial enlarged view showing an over-polished state of the outer peripheral portion of the wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…キャリア、 2…キャリア本体、 3…リテーナ
リング、 4…可動体、 5…圧力室、 6…回転伝達
機構、 9−1,9−2…エアポンプ、 10…ハウジ
ング、 11…キャリアベース、 40…ウエハ外周押
圧部、 41…圧力室、 42…圧力受け部、 42a
…上面、 43…上盤、 50…凹部、50a…下面、
61…フランジ、 61a…突起部、 62…穴、
62a…縦状溝部、 90−1,90−2…エアホー
ス、 91−1,91−2,93−2…通気孔、 92
−2…溝、 100…下定盤、 101…研磨パッド、
W…ウエハ、 Wa…外周部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carrier, 2 ... Carrier main body, 3 ... Retainer ring, 4 ... Movable body, 5 ... Pressure chamber, 6 ... Rotation transmission mechanism, 9-1, 9-2 ... Air pump, 10 ... Housing, 11 ... Carrier base, 40 ... Wafer outer peripheral pressing portion, 41 ... Pressure chamber, 42 ... Pressure receiving portion, 42a
... upper surface, 43 ... upper plate, 50 ... recessed portion, 50a ... lower surface,
61 ... Flange, 61a ... Projection, 62 ... Hole,
62a ... Vertical groove part, 90-1, 90-2 ... Air hose, 91-1, 91-2, 93-2 ... Vent hole, 92
-2 ... Groove, 100 ... Lower surface plate, 101 ... Polishing pad,
W ... Wafer, Wa ... Peripheral part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉 重人 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AA12 AB04 CB01 DA06 DA17    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shigeto Izumi             2647 Hayakawa, Ayase, Kanagawa Prefecture Speed Fam             Within the corporation F term (reference) 3C058 AA07 AA12 AB04 CB01 DA06                       DA17

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 キャリア本体の下面外周に突設され且つ
ワークピースを外側から囲んで保持可能なリテーナリン
グと、 上記リテーナリングの内側に上下動自在に取り付けられ
且つその下面部が上記ワークピースの上面の略全体に接
触可能な可動体と、 上記可動体を上記キャリア本体と一体に回転させる回転
伝達機構とを具備するキャリアであって、 上記可動体の上面と上記キャリア本体の下面との間隙を
用いて、気密な第1の圧力室を形成し、 上記ワークピースの上面外周部を押圧可能なワークピー
ス外周押圧部を上記可動体の下面部に突設し、上記ワー
クピース外周押圧部の内側に形成された空間部を可撓性
シートで下側から気密に覆うことにより第2の圧力室を
形成した、 ことを特徴とするキャリア。
1. A retainer ring projecting from the outer periphery of the lower surface of a carrier body and capable of surrounding and holding a workpiece, and a retainer ring attached to the inside of said retainer ring so as to be vertically movable, and the lower surface portion of said retainer ring. A carrier comprising a movable body capable of contacting substantially the entire upper surface and a rotation transmission mechanism for rotating the movable body integrally with the carrier body, wherein a gap between the upper surface of the movable body and the lower surface of the carrier body is provided. Is used to form an airtight first pressure chamber, and a workpiece outer peripheral pressing portion capable of pressing the upper peripheral portion of the workpiece is projectingly provided on the lower surface portion of the movable body. A carrier characterized in that a second pressure chamber is formed by airtightly covering a space portion formed inside from below with a flexible sheet.
【請求項2】 請求項1に記載のキャリアにおいて、 上記回転伝達機構は、上記キャリア本体の中央部に設け
られ且つ上記可動体側に開口した穴と、上記可動体の上
面中央部に突設され且つ上記穴に嵌合されたフランジと
で構成され、 上記フランジは、その周面に突設された複数の突起部を
有して成り、 上記穴は、上記フランジの複数の突起部が上下動可能に
係合された複数の縦状溝部と、これら複数の縦状溝部の
最下位に位置して上記フランジの突起部を受けるストッ
パ部とを有して成る、ことを特徴とするキャリア。
2. The carrier according to claim 1, wherein the rotation transmission mechanism is provided in a central portion of the carrier body and is provided in a central portion of an upper surface of the movable body and a hole opened toward the movable body. And a flange fitted in the hole, wherein the flange has a plurality of protrusions projectingly provided on its peripheral surface, and the hole has a plurality of protrusions of the flange that move up and down. A carrier comprising: a plurality of vertical groove portions that are engageable with each other; and a stopper portion that is located at the lowest position of the plurality of vertical groove portions and that receives the protrusion of the flange.
【請求項3】 回転可能な下定盤と、 キャリア本体の下面外周に突設され且つ上記下定盤上の
ワークピースを外側から囲んで保持可能なリテーナリン
グ,このリテーナリングの内側に上下動自在に取り付け
られ且つその下面部が上記ワークピースの上面の略全体
に接触可能な可動体,及びこの可動体を上記キャリア本
体と一体に回転させる回転伝達機構を有するキャリア
と、 上記キャリアを押圧しながら回転させる回転駆動手段と
を具備する研磨装置であって、 上記キャリアの可動体の上面と上記キャリア本体の下面
との間隙を用いて、気密な第1の圧力室を形成し、上記
ワークピースの上面外周部を押圧可能なワークピース外
周押圧部を上記可動体の下面部に突設し、このワークピ
ース外周押圧部の内側に形成された空間部を可撓性シー
トで下側から気密に覆うことにより第2の圧力室を形成
し、 上記キャリアの第1の圧力室に流体を供給可能な第1の
流体供給手段と上記第2の圧力室に流体を供給可能な第
2の流体供給手段とを設けた、 ことを特徴とする研磨装置。
3. A rotatable lower surface plate, a retainer ring projecting from the outer periphery of the lower surface of the carrier body and capable of surrounding and holding a work piece on the lower surface plate from the outside, and vertically movable inside the retainer ring. A movable body which is attached and whose lower surface can contact substantially the entire upper surface of the workpiece, and a carrier having a rotation transmission mechanism for rotating the movable body integrally with the carrier body, and rotating while pressing the carrier. And a rotation drive means for rotating the carrier, wherein an airtight first pressure chamber is formed by using a gap between the upper surface of the movable body of the carrier and the lower surface of the carrier body, and the upper surface of the workpiece. A workpiece outer peripheral pressing portion capable of pressing the outer peripheral portion is provided on the lower surface of the movable body so as to project, and a space formed inside the workpiece outer peripheral pressing portion has a flexible sheet. A second pressure chamber is formed by airtightly covering it from below with a first fluid supply means capable of supplying a fluid to the first pressure chamber of the carrier and a fluid can be supplied to the second pressure chamber. And a second fluid supply means.
【請求項4】 請求項3に記載の研磨装置において、 上記キャリアの回転伝達機構は、上記キャリア本体の中
央部に設けられ且つ上記可動体側に開口した穴と、上記
可動体の上面中央部に突設され且つ上記穴に嵌合された
フランジとで構成され、 上記回転伝達機構のフランジは、その周面に突設された
複数の突起部を有して成り、 上記回転伝達機構の穴は、上記フランジの複数の突起部
が上下動可能に係合された複数の縦状溝部と、これら複
数の縦状溝部の最下位に位置して上記フランジの突起部
を受けるストッパ部とを有して成る、 ことを特徴とする研磨装置。
4. The polishing apparatus according to claim 3, wherein the rotation transmission mechanism of the carrier is provided in a central portion of the carrier main body, and has a hole opened to the movable body side and a central portion of an upper surface of the movable body. And a flange fitted in the hole, wherein the flange of the rotation transmitting mechanism has a plurality of protrusions protruding on its peripheral surface, and the hole of the rotation transmitting mechanism is A plurality of vertical groove portions in which the plurality of protrusion portions of the flange are vertically movably engaged, and a stopper portion that is located at the lowest position of the plurality of vertical groove portions and receives the protrusion portion of the flange. A polishing apparatus characterized by comprising:
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