JP2000225557A - ウェーハ研磨ヘッド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法 - Google Patents
ウェーハ研磨ヘッド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法Info
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- JP2000225557A JP2000225557A JP2938999A JP2938999A JP2000225557A JP 2000225557 A JP2000225557 A JP 2000225557A JP 2938999 A JP2938999 A JP 2938999A JP 2938999 A JP2938999 A JP 2938999A JP 2000225557 A JP2000225557 A JP 2000225557A
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- B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨パッドに発生する波打ち変形を防止して
ウェーハ表面における研磨の均一性を向上させる。 【解決手段】 天板部１ａと周壁部１ｂとからなるヘッ
ド本体１と、ヘッド本体１内に張設されたダイヤフラム
２と、ダイヤフラム２の変形に伴ってウェーハＷを変位
させるキャリア３と、ダイヤフラム２の下面に固定さ
れ、その変形に伴って変位可能に設けられたリテーナリ
ング４と、ダイヤフラム２をヘッド軸線Ｌ方向に変形さ
せる圧力調整機構５とを具備するウェーハ研磨ヘッドＨ
において、ヘッド本体１とダイヤフラム２との間に介装
されてフランジ部１０ａをなす着脱可能なスペーサ１０
を設けることで、リテーナリングを介して研磨パッドＰ
に作用する押圧力を低減させ、研磨パッドＰに発生する
波打ち変形を防止する。
ウェーハ表面における研磨の均一性を向上させる。 【解決手段】 天板部１ａと周壁部１ｂとからなるヘッ
ド本体１と、ヘッド本体１内に張設されたダイヤフラム
２と、ダイヤフラム２の変形に伴ってウェーハＷを変位
させるキャリア３と、ダイヤフラム２の下面に固定さ
れ、その変形に伴って変位可能に設けられたリテーナリ
ング４と、ダイヤフラム２をヘッド軸線Ｌ方向に変形さ
せる圧力調整機構５とを具備するウェーハ研磨ヘッドＨ
において、ヘッド本体１とダイヤフラム２との間に介装
されてフランジ部１０ａをなす着脱可能なスペーサ１０
を設けることで、リテーナリングを介して研磨パッドＰ
に作用する押圧力を低減させ、研磨パッドＰに発生する
波打ち変形を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スにおいて半導体ウェーハの表面を研磨する研磨装置に
用いられるウェーハ研磨ヘッドに関し、特にウェーハ表
面における研磨量の均一性を高めるための改良に関す
る。
スにおいて半導体ウェーハの表面を研磨する研磨装置に
用いられるウェーハ研磨ヘッドに関し、特にウェーハ表
面における研磨量の均一性を高めるための改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造装置の高集積化に伴う
転写パターンの微細化が進んでおり、特に多層構造の微
細な転写パターンの形成を容易にかつ確実に行うため
に、製造工程中において半導体ウェーハ（以下、ウェー
ハ）の表面をより平坦化させることが重要となってい
る。そこで、平坦化の度合いが高く、凹部への膜の埋め
込みが可能であるとの観点から、化学的機械研磨法（以
下、ＣＭＰ法）が脚光を浴びている。
転写パターンの微細化が進んでおり、特に多層構造の微
細な転写パターンの形成を容易にかつ確実に行うため
に、製造工程中において半導体ウェーハ（以下、ウェー
ハ）の表面をより平坦化させることが重要となってい
る。そこで、平坦化の度合いが高く、凹部への膜の埋め
込みが可能であるとの観点から、化学的機械研磨法（以
下、ＣＭＰ法）が脚光を浴びている。
【０００３】ＣＭＰ法とは、アルカリ性または酸性の溶
液、砥粒剤等を用いて化学的・機械的にウェーハの表面
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８−２２
９８０４号に記載されるものがある。
液、砥粒剤等を用いて化学的・機械的にウェーハの表面
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８−２２
９８０４号に記載されるものがある。
【０００４】上記ウェーハ研磨ヘッドを図５に示す。図
において、ウェーハ研磨ヘッドは、天板部２１ａとその
外周に固定された筒状の周壁部２１ｂとからなるヘッド
本体２１と、ヘッド本体２１の内部に張設されたゴム等
の弾性材料からなるダイヤフラム２２と、ダイヤフラム
２２の下面に固定された円盤状のキャリア２３と、キャ
リア２３の外周および周壁部２１ｂとの間に僅かな隙間
を空けて同心状に配置された円環状のリテーナリング２
４と、ヘッド本体２１とダイヤフラム２２との間に形成
された流体室Ｒ内の圧力を調整する圧力調整機構２５と
を備えている。
において、ウェーハ研磨ヘッドは、天板部２１ａとその
外周に固定された筒状の周壁部２１ｂとからなるヘッド
本体２１と、ヘッド本体２１の内部に張設されたゴム等
の弾性材料からなるダイヤフラム２２と、ダイヤフラム
２２の下面に固定された円盤状のキャリア２３と、キャ
リア２３の外周および周壁部２１ｂとの間に僅かな隙間
を空けて同心状に配置された円環状のリテーナリング２
４と、ヘッド本体２１とダイヤフラム２２との間に形成
された流体室Ｒ内の圧力を調整する圧力調整機構２５と
を備えている。
【０００５】ダイヤフラム２２は、周壁部２１ｂとダイ
ヤフラム固定リング２７との間に挟まれ、ダイヤフラム
固定リング２７側からネジ２７ａを螺入されることによ
りヘッド本体２１に固定されている。
ヤフラム固定リング２７との間に挟まれ、ダイヤフラム
固定リング２７側からネジ２７ａを螺入されることによ
りヘッド本体２１に固定されている。
【０００６】キャリア２３は、ダイヤフラム２２の下面
側配置され、ダイヤフラム２２の上面側にダイヤフラム
２２を挟むようにして配置されたキャリア固定リング２
８側からネジ２８ａを螺入されることによりダイヤフラ
ム２２に固定されている。
側配置され、ダイヤフラム２２の上面側にダイヤフラム
２２を挟むようにして配置されたキャリア固定リング２
８側からネジ２８ａを螺入されることによりダイヤフラ
ム２２に固定されている。
【０００７】リテーナリング２４は円環状に形成されて
周壁部２１ｂとキャリア２３の外周面との間に形成され
る円形の溝に填め込まれ、周壁部２１ｂの内壁との間な
らびにキャリア２３の外周面との間に僅かな隙間を空け
て周壁部２１ｂ、キャリア２３と同心状に配置されてい
る。さらに、リテーナリング２４は、ダイヤフラム２２
の上面側にダイヤフラム２２を挟むようにして配置され
たリテーナリング固定リング２９側からネジ２９ａを螺
入されることによりダイヤフラム２２に固定されてい
る。リテーナリング２４には、ネジ２９ａが螺着される
上部が金属により形成され、研磨パッドＰに当接される
下部が樹脂により形成された２ピース構造が採用されて
いる。
周壁部２１ｂとキャリア２３の外周面との間に形成され
る円形の溝に填め込まれ、周壁部２１ｂの内壁との間な
らびにキャリア２３の外周面との間に僅かな隙間を空け
て周壁部２１ｂ、キャリア２３と同心状に配置されてい
る。さらに、リテーナリング２４は、ダイヤフラム２２
の上面側にダイヤフラム２２を挟むようにして配置され
たリテーナリング固定リング２９側からネジ２９ａを螺
入されることによりダイヤフラム２２に固定されてい
る。リテーナリング２４には、ネジ２９ａが螺着される
上部が金属により形成され、研磨パッドＰに当接される
下部が樹脂により形成された２ピース構造が採用されて
いる。
【０００８】上記ウェーハ研磨ヘッドを備える研磨装置
によりウェーハＷの研磨を行う場合、まず、ウェーハＷ
はリテーナリング２４の内側に填め込まれるようにして
キャリア２３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、下方に向けて露出されるウェー
ハＷの表面が、プラテンＢの上面に貼付された研磨パッ
ドＰに当接され、研磨砥粒剤を含むスラリーの供給を受
けながら、ウェーハ研磨ヘッドの回転により研磨され
る。
によりウェーハＷの研磨を行う場合、まず、ウェーハＷ
はリテーナリング２４の内側に填め込まれるようにして
キャリア２３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、下方に向けて露出されるウェー
ハＷの表面が、プラテンＢの上面に貼付された研磨パッ
ドＰに当接され、研磨砥粒剤を含むスラリーの供給を受
けながら、ウェーハ研磨ヘッドの回転により研磨され
る。
【０００９】このとき、キャリア２３ならびにリテーナ
リング２４は、ダイヤフラム２２の弾性変形によりそれ
ぞれ独立して上下方向に変位するフローティング構造と
なっており、キャリア２３およびリテーナリング２４の
研磨パッドＰへの押圧力は、圧力調整機構２５によって
調整された流体室Ｒ内部の圧力に応じて変化するように
なっている。
リング２４は、ダイヤフラム２２の弾性変形によりそれ
ぞれ独立して上下方向に変位するフローティング構造と
なっており、キャリア２３およびリテーナリング２４の
研磨パッドＰへの押圧力は、圧力調整機構２５によって
調整された流体室Ｒ内部の圧力に応じて変化するように
なっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】リテーナリング２４の
下端はキャリア２３よりも下方に突出しており、キャリ
ア２３の下面に付着されたウェーハＷの外周を保持する
ようになっている。これは、研磨加工中のウェーハＷが
キャリア２３から外れるといった不具合を防止すること
に加え、ウェーハＷをリテーナリング２４で囲み、この
リテーナリング２４の下端面をウェーハＷの下面（研磨
面）と同じ高さに位置させることでウェーハＷの外周部
における研磨量がウェーハＷの中央部よりも大きくなる
現象を防止するためである。
下端はキャリア２３よりも下方に突出しており、キャリ
ア２３の下面に付着されたウェーハＷの外周を保持する
ようになっている。これは、研磨加工中のウェーハＷが
キャリア２３から外れるといった不具合を防止すること
に加え、ウェーハＷをリテーナリング２４で囲み、この
リテーナリング２４の下端面をウェーハＷの下面（研磨
面）と同じ高さに位置させることでウェーハＷの外周部
における研磨量がウェーハＷの中央部よりも大きくなる
現象を防止するためである。
【００１１】しかしながら、研磨パッドＰの材質によっ
ては、図６に示すように、リテーナリング２４に当接し
た箇所の内側部分に沿って研磨パッドＰが局部的に盛り
上がり（以下、これを「波打ち変形」と称する）、この
盛り上がり部分ＴによってウェーハＷの外周縁Ｇが過剰
に研磨され、ウェーハＷ表面における研磨の均一性が阻
害されるといった問題がある。
ては、図６に示すように、リテーナリング２４に当接し
た箇所の内側部分に沿って研磨パッドＰが局部的に盛り
上がり（以下、これを「波打ち変形」と称する）、この
盛り上がり部分ＴによってウェーハＷの外周縁Ｇが過剰
に研磨され、ウェーハＷ表面における研磨の均一性が阻
害されるといった問題がある。
【００１２】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、研磨パッドに発生する波打ち変形を防止してウ
ェーハ表面における研磨の均一性を向上させることを目
的としている。
であり、研磨パッドに発生する波打ち変形を防止してウ
ェーハ表面における研磨の均一性を向上させることを目
的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては次のような構成を有するウェーハ
研磨ヘッドを採用する。すなわち、本発明に係るウェー
ハ研磨ヘッドは、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、該ヘッド本
体内にヘッド軸線に対し垂直に張設されて弾性変形可能
なダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下面側に固定され
るとともに研磨すべきウェーハを下部に保持可能に設け
られ、下部に保持した該ウェーハをダイヤフラムの変形
に伴ってヘッド軸線方向に変位させるキャリアと、該キ
ャリアの外周と前記周壁部の内壁との間に該周壁部と同
心状に配置されて前記ダイヤフラムの下面に固定され、
該ダイヤフラムの変形に伴って前記ヘッド軸線方向に変
位可能に設けられたリテーナリングと、前記ヘッド本体
と前記ダイヤフラムとの間に形成された流体室に満たさ
れる流体の圧力を調整することによりダイヤフラムを前
記ヘッド軸線方向に変形させて前記キャリアならびにリ
テーナリングを下方に押圧する圧力調整機構とを具備す
るウェーハ研磨ヘッドであって、前記ヘッド本体に、前
記ダイヤフラムの下面あるいは上下両面に沿って張出
し、ダイヤフラムの上下方向の変形を規制することによ
りダイヤフラムからリテーナリングに作用する押圧力を
低減させるフランジ部が設けられていることを特徴とす
るものである。
め、本発明においては次のような構成を有するウェーハ
研磨ヘッドを採用する。すなわち、本発明に係るウェー
ハ研磨ヘッドは、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、該ヘッド本
体内にヘッド軸線に対し垂直に張設されて弾性変形可能
なダイヤフラムと、該ダイヤフラムの下面側に固定され
るとともに研磨すべきウェーハを下部に保持可能に設け
られ、下部に保持した該ウェーハをダイヤフラムの変形
に伴ってヘッド軸線方向に変位させるキャリアと、該キ
ャリアの外周と前記周壁部の内壁との間に該周壁部と同
心状に配置されて前記ダイヤフラムの下面に固定され、
該ダイヤフラムの変形に伴って前記ヘッド軸線方向に変
位可能に設けられたリテーナリングと、前記ヘッド本体
と前記ダイヤフラムとの間に形成された流体室に満たさ
れる流体の圧力を調整することによりダイヤフラムを前
記ヘッド軸線方向に変形させて前記キャリアならびにリ
テーナリングを下方に押圧する圧力調整機構とを具備す
るウェーハ研磨ヘッドであって、前記ヘッド本体に、前
記ダイヤフラムの下面あるいは上下両面に沿って張出
し、ダイヤフラムの上下方向の変形を規制することによ
りダイヤフラムからリテーナリングに作用する押圧力を
低減させるフランジ部が設けられていることを特徴とす
るものである。
【００１４】このウェーハ研磨ヘッドにおいては、リテ
ーナリングに作用する押圧力を低減させることで、リテ
ーナリングから研磨パッドに作用する押圧力を低減させ
ることが可能となる。そこで、例えば研磨パッドの材質
が柔らかく、波打ち変形を起こし易い場合には、ヘッド
本体にフランジ部を設けることで波打ち変形を防止し、
ウェーハ表面の外周縁の過剰な研磨を防止することがで
きる。
ーナリングに作用する押圧力を低減させることで、リテ
ーナリングから研磨パッドに作用する押圧力を低減させ
ることが可能となる。そこで、例えば研磨パッドの材質
が柔らかく、波打ち変形を起こし易い場合には、ヘッド
本体にフランジ部を設けることで波打ち変形を防止し、
ウェーハ表面の外周縁の過剰な研磨を防止することがで
きる。
【００１５】本発明においては、ヘッド本体とダイヤフ
ラムとの間に介装されてフランジ部を構成する着脱可能
なスペーサを採用することが望ましい。これにより、研
磨パッドの材質に応じてスペーサを装着し、対象となる
研磨パッドに最適な押圧力を作用させることで、ウェー
ハ研磨量の均一化が図れる。さらに、引き出し幅の異な
るスペーサを研磨パッドの材質に対応して用意しておけ
ば、ウェーハ研磨ヘッドの汎用性が高まる。
ラムとの間に介装されてフランジ部を構成する着脱可能
なスペーサを採用することが望ましい。これにより、研
磨パッドの材質に応じてスペーサを装着し、対象となる
研磨パッドに最適な押圧力を作用させることで、ウェー
ハ研磨量の均一化が図れる。さらに、引き出し幅の異な
るスペーサを研磨パッドの材質に対応して用意しておけ
ば、ウェーハ研磨ヘッドの汎用性が高まる。
【００１６】本発明に係るウェーハ研磨装置において
は、上記のように構成されたウェーハ研磨ヘッドにより
研磨すべきウェーハを保持することで、研磨パッドの波
打ち変形が防止されてウェーハの外周縁の過剰な研磨が
防止されるので、ウェーハの加工精度ならびに生産性の
向上が図れる。
は、上記のように構成されたウェーハ研磨ヘッドにより
研磨すべきウェーハを保持することで、研磨パッドの波
打ち変形が防止されてウェーハの外周縁の過剰な研磨が
防止されるので、ウェーハの加工精度ならびに生産性の
向上が図れる。
【００１７】本発明に係るウェーハの製造方法において
は、前記ウェーハ研磨ヘッドにより研磨すべきウェーハ
を保持し、研磨パッドに押圧しながら研磨することで、
研磨パッドの波打ち変形が防止されてウェーハの外周縁
の過剰な研磨が防止されるので、加工精度の高いウェー
ハを製造可能となる。
は、前記ウェーハ研磨ヘッドにより研磨すべきウェーハ
を保持し、研磨パッドに押圧しながら研磨することで、
研磨パッドの波打ち変形が防止されてウェーハの外周縁
の過剰な研磨が防止されるので、加工精度の高いウェー
ハを製造可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明に係るウェーハ研磨ヘッ
ド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法の実
施形態を図１ないし図４に示して説明する。図３に示す
ように、ウェーハ研磨装置には、ヘッド駆動機構である
カルーセルＣの下部に複数のウェーハ研磨ヘッドＨが設
けられており、これらウェーハ研磨ヘッドＨが、プラテ
ンＢに設けられた研磨パッドＰの上で遊星回転されるよ
うになっている。
ド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法の実
施形態を図１ないし図４に示して説明する。図３に示す
ように、ウェーハ研磨装置には、ヘッド駆動機構である
カルーセルＣの下部に複数のウェーハ研磨ヘッドＨが設
けられており、これらウェーハ研磨ヘッドＨが、プラテ
ンＢに設けられた研磨パッドＰの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Ｈは、
天板部１ａと筒状の周壁部１ｂとからなるヘッド本体１
と、ヘッド本体１内にヘッド軸線Ｌに対し垂直に張設さ
れたダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の下面側に固定
されて研磨すべきウェーハＷを下部に保持可能に設けら
れたキャリア３と、キャリア３の外周と周壁部１ｂの内
壁との間に周壁部１ｂと同心状に配置されたリテーナリ
ング４とを備えている。
天板部１ａと筒状の周壁部１ｂとからなるヘッド本体１
と、ヘッド本体１内にヘッド軸線Ｌに対し垂直に張設さ
れたダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の下面側に固定
されて研磨すべきウェーハＷを下部に保持可能に設けら
れたキャリア３と、キャリア３の外周と周壁部１ｂの内
壁との間に周壁部１ｂと同心状に配置されたリテーナリ
ング４とを備えている。
【００２０】また、ヘッド本体１とダイヤフラム２との
間には流体室Ｒが形成され、流体室Ｒには空気（流体）
を加圧供給しさらにその圧力を調整することによりダイ
ヤフラム２をヘッド軸線Ｌ方向に変形させる圧力調整機
構５が接続されている。
間には流体室Ｒが形成され、流体室Ｒには空気（流体）
を加圧供給しさらにその圧力を調整することによりダイ
ヤフラム２をヘッド軸線Ｌ方向に変形させる圧力調整機
構５が接続されている。
【００２１】ヘッド本体１は、円盤状の天板部１ａと天
板部１ａの外周下方に固定された筒状の周壁部１ｂとか
ら構成されており、天板部１ａの下面側には円形の開口
を有する凹部１ｃが形成されている。天板部１ａは、カ
ルーセルＣに連結されたシャフト６に同軸に固定されて
おり、シャフト６には圧力調整機構５に連通する流路６
ａが形成されている。また、周壁部１ｂの下端には、全
周にわたって半径方向内方に突出する段部１ｄが形成さ
れ、さらにその下方には円環状の張出し部１ｅが形成さ
れている。
板部１ａの外周下方に固定された筒状の周壁部１ｂとか
ら構成されており、天板部１ａの下面側には円形の開口
を有する凹部１ｃが形成されている。天板部１ａは、カ
ルーセルＣに連結されたシャフト６に同軸に固定されて
おり、シャフト６には圧力調整機構５に連通する流路６
ａが形成されている。また、周壁部１ｂの下端には、全
周にわたって半径方向内方に突出する段部１ｄが形成さ
れ、さらにその下方には円環状の張出し部１ｅが形成さ
れている。
【００２２】ダイヤフラム２は、繊維補強ゴム等の弾性
材料を円板状に形成したもので、周壁部１ｂの内壁に形
成された段部１ｄ上に配置されるとともに段部１ｄとダ
イヤフラム固定リング７との間に挟まれ、ダイヤフラム
固定リング７側からネジ７ａを螺入されることによりヘ
ッド本体１に固定され、凹部１ｃを塞ぐように張設され
ている。
材料を円板状に形成したもので、周壁部１ｂの内壁に形
成された段部１ｄ上に配置されるとともに段部１ｄとダ
イヤフラム固定リング７との間に挟まれ、ダイヤフラム
固定リング７側からネジ７ａを螺入されることによりヘ
ッド本体１に固定され、凹部１ｃを塞ぐように張設され
ている。
【００２３】キャリア３は、セラミック等の高剛性材料
を一定の厚さとなるように円盤状に形成したもので、ダ
イヤフラム２の下面に接してヘッド本体１と同心状に配
置され、ダイヤフラムの上面側にダイヤフラム２を挟む
ようにして配置されたキャリア固定リング８側からネジ
８ａを螺入されることによりダイヤフラム２に固定され
ている。キャリア３の下部には、研磨すべきウェーハＷ
を付着保持するウェーハ付着シートＳが貼設けられてい
る。ウェーハ付着シートＳは、不織布等の吸水性を有す
る材質で形成され、水分を吸収すると表面張力によりウ
ェーハを吸着するようになっている。
を一定の厚さとなるように円盤状に形成したもので、ダ
イヤフラム２の下面に接してヘッド本体１と同心状に配
置され、ダイヤフラムの上面側にダイヤフラム２を挟む
ようにして配置されたキャリア固定リング８側からネジ
８ａを螺入されることによりダイヤフラム２に固定され
ている。キャリア３の下部には、研磨すべきウェーハＷ
を付着保持するウェーハ付着シートＳが貼設けられてい
る。ウェーハ付着シートＳは、不織布等の吸水性を有す
る材質で形成され、水分を吸収すると表面張力によりウ
ェーハを吸着するようになっている。
【００２４】リテーナリング４は、図２に示すように、
円環状に形成された周壁部１ｂとキャリア３の外周面と
の間に形成される円形の溝に填め込まれ、周壁部１ｂの
内壁との間ならびにキャリア３の外周面との間に僅かな
隙間を空けて周壁部１ｂ、キャリア３と同心状に配置さ
れたうえで、ダイヤフラム２の上面側にダイヤフラム２
を挟むようにして配置されたリテーナリング固定リング
９側からネジ９ａを螺入されることによりダイヤフラム
２に固定されている。
円環状に形成された周壁部１ｂとキャリア３の外周面と
の間に形成される円形の溝に填め込まれ、周壁部１ｂの
内壁との間ならびにキャリア３の外周面との間に僅かな
隙間を空けて周壁部１ｂ、キャリア３と同心状に配置さ
れたうえで、ダイヤフラム２の上面側にダイヤフラム２
を挟むようにして配置されたリテーナリング固定リング
９側からネジ９ａを螺入されることによりダイヤフラム
２に固定されている。
【００２５】リテーナリング４には、ネジ９ａが螺着さ
れる上部が金属により形成され、研磨パッドＰに当接さ
れる下部が樹脂により形成された２ピース構造が採用さ
れており、リテーナリング固定リング９との間でダイヤ
フラム２を挟む上端面４ａ、ならびに研磨パッドＰに当
接される下端面４ｂは、ウェーハ研磨ヘッドＨに取付ら
れた状態でヘッド軸線Ｌに垂直となるように平坦に形成
されている。
れる上部が金属により形成され、研磨パッドＰに当接さ
れる下部が樹脂により形成された２ピース構造が採用さ
れており、リテーナリング固定リング９との間でダイヤ
フラム２を挟む上端面４ａ、ならびに研磨パッドＰに当
接される下端面４ｂは、ウェーハ研磨ヘッドＨに取付ら
れた状態でヘッド軸線Ｌに垂直となるように平坦に形成
されている。
【００２６】周壁部１ｂに形成された段部１ｄと段部１
ｄ上に載置されるダイヤフラム２との間には、周壁部１
ｂと同心状に配置された円環状のスペーサ１０が介装さ
れ、ダイヤフラム２とともにネジ止めされている。スペ
ーサ１０の内周縁は、ダイヤフラム２の下面に沿って段
部１ｄよりも周壁部１ｂの半径方向内方に張出してフラ
ンジ部１０ａを形成しており、ダイヤフラム２はスペー
サ１０が介装されない場合と比較して変形可能な面積が
狭められている。
ｄ上に載置されるダイヤフラム２との間には、周壁部１
ｂと同心状に配置された円環状のスペーサ１０が介装さ
れ、ダイヤフラム２とともにネジ止めされている。スペ
ーサ１０の内周縁は、ダイヤフラム２の下面に沿って段
部１ｄよりも周壁部１ｂの半径方向内方に張出してフラ
ンジ部１０ａを形成しており、ダイヤフラム２はスペー
サ１０が介装されない場合と比較して変形可能な面積が
狭められている。
【００２７】リテーナリング４とダイヤフラム２との間
にも周壁部１ｂと同心状に配置された円環状のスペーサ
１１が介装され、リテーナリング２とともにダイヤフラ
ム２にネジ止めされている。さらに、キャリア３とダイ
ヤフラム２との間には、周壁部１ｂと同心状に配置され
た円盤状のスペーサ１２が介装され、キャリア３ととも
にダイヤフラム２にネジ止めされている。
にも周壁部１ｂと同心状に配置された円環状のスペーサ
１１が介装され、リテーナリング２とともにダイヤフラ
ム２にネジ止めされている。さらに、キャリア３とダイ
ヤフラム２との間には、周壁部１ｂと同心状に配置され
た円盤状のスペーサ１２が介装され、キャリア３ととも
にダイヤフラム２にネジ止めされている。
【００２８】ウェーハの製造に際し、上記のように構成
されたウェーハ研磨ヘッドＨを備える研磨装置によって
ウェーハＷの研磨を行う場合、ウェーハＷはリテーナリ
ング４の内側に填め込まれるようにしてウェーハ付着シ
ートＳに吸着される。そして、下方に向けて露出される
ウェーハＷの表面が、プラテンＢの上面に貼付された研
磨パッドＰに当接され、研磨砥粒剤を含むスラリーの供
給を受けながら、ウェーハ研磨ヘッドＨの回転により研
磨される。
されたウェーハ研磨ヘッドＨを備える研磨装置によって
ウェーハＷの研磨を行う場合、ウェーハＷはリテーナリ
ング４の内側に填め込まれるようにしてウェーハ付着シ
ートＳに吸着される。そして、下方に向けて露出される
ウェーハＷの表面が、プラテンＢの上面に貼付された研
磨パッドＰに当接され、研磨砥粒剤を含むスラリーの供
給を受けながら、ウェーハ研磨ヘッドＨの回転により研
磨される。
【００２９】このとき、フローティング構造が採用され
たキャリア３ならびにリテーナリング４は、ダイヤフラ
ム２の弾性変形によりそれぞれ独立して上下方向に変位
して研磨パッドＰに向けて押圧される。ここで、キャリ
ア３、リテーナリング４に作用する押圧力は、流体の圧
力により弾性変形されるダイヤフラム２の受圧面積に比
例するが、弾性変形可能なダイヤフラム２はヘッド本体
１内部に張設された部分であり、キャリア３、リテーナ
リング４それぞれの受圧面積はダイヤフラム２に対する
固定部の面積に準じて振り分けられる。
たキャリア３ならびにリテーナリング４は、ダイヤフラ
ム２の弾性変形によりそれぞれ独立して上下方向に変位
して研磨パッドＰに向けて押圧される。ここで、キャリ
ア３、リテーナリング４に作用する押圧力は、流体の圧
力により弾性変形されるダイヤフラム２の受圧面積に比
例するが、弾性変形可能なダイヤフラム２はヘッド本体
１内部に張設された部分であり、キャリア３、リテーナ
リング４それぞれの受圧面積はダイヤフラム２に対する
固定部の面積に準じて振り分けられる。
【００３０】すなわち、図４（ａ）に示すようにスペー
サ１０を装着しない状態では、ヘッド軸線Ｌから段部１
ｄまでの距離をＸ、ヘッド軸線Ｌからキャリア３とリテ
ーナリング４の間隙までの距離をＹ、流体室Ｒ内部の圧
力をＰとすると、圧力Ｐによりリテーナリング４に作用
する下方押圧力に寄与するダイヤフラム２の受圧面は、
Ｘ−Ｙの領域幅に含まれる面となる。
サ１０を装着しない状態では、ヘッド軸線Ｌから段部１
ｄまでの距離をＸ、ヘッド軸線Ｌからキャリア３とリテ
ーナリング４の間隙までの距離をＹ、流体室Ｒ内部の圧
力をＰとすると、圧力Ｐによりリテーナリング４に作用
する下方押圧力に寄与するダイヤフラム２の受圧面は、
Ｘ−Ｙの領域幅に含まれる面となる。
【００３１】次に、図４（ｂ）に示すようにスペーサ１
０を装着した状態では、段部１ｄからのフランジ部１０
ａの半径方向内方への張出し幅をＫとすると、圧力Ｐに
よりリテーナリング４に作用する下方押圧力に寄与する
ダイヤフラム２の受圧面は、（Ｘ−Ｋ）−Ｙの領域幅に
含まれる面となる。よって、スペーサ１０を装着するこ
とで、リテーナリング４の下方押圧力に寄与する受圧面
が張り出し幅Ｋ分だけ減少することがわかる。
０を装着した状態では、段部１ｄからのフランジ部１０
ａの半径方向内方への張出し幅をＫとすると、圧力Ｐに
よりリテーナリング４に作用する下方押圧力に寄与する
ダイヤフラム２の受圧面は、（Ｘ−Ｋ）−Ｙの領域幅に
含まれる面となる。よって、スペーサ１０を装着するこ
とで、リテーナリング４の下方押圧力に寄与する受圧面
が張り出し幅Ｋ分だけ減少することがわかる。
【００３２】なお、通常はリテーナリング４と段部１ｄ
との高さをリテーナリング４側が低くなるように調整し
ており、また、ダイヤフラム２には常に下方押圧力が加
わっているため、ダイヤフラム２の下方への変形を規制
するのみで受圧面積を減少させる効果が得られるが、ダ
イヤフラム２の上面にも下面と同様の張り出し幅を有す
るスペーサを装着し、上下両方向への変形を規制すれ
ば、不測の上方変位が加わった場合でも、リテーナリン
グ４の下方押圧力を低減する効果が安定して得られる。
との高さをリテーナリング４側が低くなるように調整し
ており、また、ダイヤフラム２には常に下方押圧力が加
わっているため、ダイヤフラム２の下方への変形を規制
するのみで受圧面積を減少させる効果が得られるが、ダ
イヤフラム２の上面にも下面と同様の張り出し幅を有す
るスペーサを装着し、上下両方向への変形を規制すれ
ば、不測の上方変位が加わった場合でも、リテーナリン
グ４の下方押圧力を低減する効果が安定して得られる。
【００３３】このように、スペーサ１０を装着すれば、
キャリア３の受圧面積はそのままに、リテーナリング４
の受圧面積だけを減少させることが可能となり、リテー
ナリング４から研磨パッドＰに作用する押圧力のみを低
減させることができる。これにより、研磨パッドＰの波
打ち変形を防止してウェーハＷの外周縁の過剰な研磨を
防止することができる。さらに、張り出し幅Ｋの異なる
スペーサ１０を数種類用意しておき、研磨パッドＰの材
質その他の条件に応じてこれらを使い分ければ、ウェー
ハ研磨ヘッドＨの汎用性を高めることができる。
キャリア３の受圧面積はそのままに、リテーナリング４
の受圧面積だけを減少させることが可能となり、リテー
ナリング４から研磨パッドＰに作用する押圧力のみを低
減させることができる。これにより、研磨パッドＰの波
打ち変形を防止してウェーハＷの外周縁の過剰な研磨を
防止することができる。さらに、張り出し幅Ｋの異なる
スペーサ１０を数種類用意しておき、研磨パッドＰの材
質その他の条件に応じてこれらを使い分ければ、ウェー
ハ研磨ヘッドＨの汎用性を高めることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るウェ
ーハ研磨ヘッドによれば、ヘッド本体に、ダイヤフラム
の上下方向の変形を規制するフランジ部を設けることに
より、リテーナリングから研磨パッドに作用する押圧力
を低減させることが可能となる。これにより、研磨パッ
ドの波打ち変形を防止してウェーハの外周縁の過剰な研
磨を防止することができる。
ーハ研磨ヘッドによれば、ヘッド本体に、ダイヤフラム
の上下方向の変形を規制するフランジ部を設けることに
より、リテーナリングから研磨パッドに作用する押圧力
を低減させることが可能となる。これにより、研磨パッ
ドの波打ち変形を防止してウェーハの外周縁の過剰な研
磨を防止することができる。
【００３５】また、ヘッド本体とダイヤフラムとの間に
介装されてフランジ部を構成する着脱可能なスペーサを
採用し、研磨パッドの材質に応じて当該スペーサを装着
し、対象となる研磨パッドに最適な押圧力を作用させる
ことで、ウェーハ研磨量の均一化が図れる。さらに、張
り出し幅の異なるスペーサを研磨パッドの材質に対応し
て用意しておけば、ウェーハ研磨ヘッドの汎用性が高ま
る。
介装されてフランジ部を構成する着脱可能なスペーサを
採用し、研磨パッドの材質に応じて当該スペーサを装着
し、対象となる研磨パッドに最適な押圧力を作用させる
ことで、ウェーハ研磨量の均一化が図れる。さらに、張
り出し幅の異なるスペーサを研磨パッドの材質に対応し
て用意しておけば、ウェーハ研磨ヘッドの汎用性が高ま
る。
【００３６】本発明に係るウェーハ研磨装置によれば、
前記ウェーハ研磨ヘッドにより研磨すべきウェーハを保
持することで、研磨パッドの波打ち変形を防止してウェ
ーハの外周縁の過剰な研磨を防止することができ、これ
によってウェーハの加工精度を高めるとともに生産性の
向上を図ることができる。
前記ウェーハ研磨ヘッドにより研磨すべきウェーハを保
持することで、研磨パッドの波打ち変形を防止してウェ
ーハの外周縁の過剰な研磨を防止することができ、これ
によってウェーハの加工精度を高めるとともに生産性の
向上を図ることができる。
【００３７】本発明に係るウェーハの製造方法によれ
ば、前記ウェーハ研磨ヘッドにより研磨すべきウェーハ
を保持し、研磨パッドに押圧しながら研磨することで、
研磨パッドの波打ち変形を防止してウェーハの外周縁の
過剰な研磨を防止することができ、これによって加工精
度の高いウェーハを製造することができる。
ば、前記ウェーハ研磨ヘッドにより研磨すべきウェーハ
を保持し、研磨パッドに押圧しながら研磨することで、
研磨パッドの波打ち変形を防止してウェーハの外周縁の
過剰な研磨を防止することができ、これによって加工精
度の高いウェーハを製造することができる。
【図１】 本発明に係るウェーハ研磨ヘッドの実施形態
を示す側断面図である。
を示す側断面図である。
【図２】 図１におけるリテーナリングの拡大図であ
る。
る。
【図３】 図１に示すウェーハ研磨ヘッドを備えるウェ
ーハ研磨装置の側面図である。
ーハ研磨装置の側面図である。
【図４】 リテーナリングの変位を示す状態説明図であ
って、（ａ）は従来のウェーハ研磨ヘッドにおけるリテ
ーナリングの変位の状態を示す側断面図、（ｂ）は本実
施形態のウェーハ研磨ヘッドにおけるリテーナリングの
変位の状態を示す側断面図である。
って、（ａ）は従来のウェーハ研磨ヘッドにおけるリテ
ーナリングの変位の状態を示す側断面図、（ｂ）は本実
施形態のウェーハ研磨ヘッドにおけるリテーナリングの
変位の状態を示す側断面図である。
【図５】 従来のウェーハ研磨ヘッドを示す側断面図で
ある。
ある。
【図６】 従来のウェーハ研磨装置の問題点を示す概略
図である。
図である。
１ ヘッド本体 １ａ 天板部 １ｂ 周壁部 ２ ダイヤフラム ３ キャリア ４ リテーナリング ５ 圧力調整機構 ７ ダイヤフラム固定リング ８ キャリア固定リング ９ リテーナリング固定リング １０ スペーサ １０ａ フランジ部 Ｌ ヘッド軸線 Ｒ 流体室 Ｓ ウェーハ付着シート Ｗ ウェーハ
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 (72)発明者 佐野 仁朗 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 AA12 AB04 CB01 CB03 CB07 DA17
Claims (4)
- 【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、 該ヘッド本体内にヘッド軸線に対し垂直に張設されて弾
性変形可能なダイヤフラムと、 該ダイヤフラムの下面側に固定されるとともに研磨すべ
きウェーハを下部に保持可能に設けられ、下部に保持し
た該ウェーハをダイヤフラムの変形に伴ってヘッド軸線
方向に変位させるキャリアと、 該キャリアの外周と前記周壁部の内壁との間に該周壁部
と同心状に配置されて前記ダイヤフラムの下面に固定さ
れ、該ダイヤフラムの変形に伴って前記ヘッド軸線方向
に変位可能に設けられたリテーナリングと、 前記ヘッド本体と前記ダイヤフラムとの間に形成された
流体室に満たされる流体の圧力を調整することによりダ
イヤフラムを前記ヘッド軸線方向に変形させて前記キャ
リアならびにリテーナリングを下方に押圧する圧力調整
機構とを具備するウェーハ研磨ヘッドであって、 前記ヘッド本体に、前記ダイヤフラムの下面あるいは上
下両面に沿って張出し、ダイヤフラムの上下方向の変形
を規制することによりダイヤフラムを介して前記リテー
ナリングに作用する押圧力を低減させるフランジ部が設
けられていることを特徴とするウェーハ研磨ヘッド。 - 【請求項２】 前記フランジ部が、前記ヘッド本体と前
記ダイヤフラムとの間に着脱可能に介装されるスペーサ
から構成されることを特徴とする請求項１記載のウェー
ハ研磨ヘッド。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のウェーハ研磨ヘ
ッドを備えることを特徴とするウェーハ研磨装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のウェーハ研磨装置に具備
されるウェーハ研磨ヘッドにより研磨すべきウェーハを
保持し、研磨パッドに押圧しながら研磨することで研磨
済ウェーハを製造することを特徴とするウェーハの製造
方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2938999A JP3623383B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | ウェーハ研磨ヘッド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法 |
| TW089101677A TW436378B (en) | 1999-02-05 | 2000-02-01 | Wafer polishing apparatus and method for making a wafer |
| FR0001303A FR2789338B1 (fr) | 1999-02-05 | 2000-02-02 | Appareil de polissage de tranches et procede de fabrication de tranches |
| KR1020000005338A KR100638291B1 (ko) | 1999-02-05 | 2000-02-03 | 웨이퍼 보유 지지 헤드 및 웨이퍼 제조 방법 |
| DE10004595A DE10004595A1 (de) | 1999-02-05 | 2000-02-03 | Waferpoliervorrichtung und Waferherstellungsverfahren |
| US09/497,854 US6280306B1 (en) | 1999-02-05 | 2000-02-04 | Wafer polishing apparatus and wafer manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2938999A JP3623383B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | ウェーハ研磨ヘッド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000225557A true JP2000225557A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3623383B2 JP3623383B2 (ja) | 2005-02-23 |
Family
ID=12274797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2938999A Expired - Fee Related JP3623383B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | ウェーハ研磨ヘッド、ウェーハ研磨装置ならびにウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3623383B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005161504A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Toshiba Corp | 研磨ヘッドおよび研磨装置 |
| KR100814068B1 (ko) | 2007-03-30 | 2008-03-17 | 티아이씨덕흥 주식회사 | Ｃｍｐ 장비의 웨이퍼 연마 헤드 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012192470A (ja) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Asahi Glass Co Ltd | 板状体の研磨装置 |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP2938999A patent/JP3623383B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005161504A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Toshiba Corp | 研磨ヘッドおよび研磨装置 |
| KR100814068B1 (ko) | 2007-03-30 | 2008-03-17 | 티아이씨덕흥 주식회사 | Ｃｍｐ 장비의 웨이퍼 연마 헤드 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3623383B2 (ja) | 2005-02-23 |
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