【発明の名称】ポリッシング装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、
前記トップリングのポリッシング対象基板保持面に直接又は所定の部材を介して少なくとも外周部に所定量突出した外周段差部を形成し、該ポリッシング対象基板保持面に該ポリッシング対象基板を保持した状態で該ポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部が形成されるようにし、
前記トップリングを前記ターンテーブルの研磨布面に押圧した状態で前記空間部に加圧流体を供給し、該空間部内を加圧する加圧手段を設け、
前記ターンテーブル上面に貼付た研磨布の上面に溝を設けたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】請求項１に記載のポリッシング装置において、
前記トップリングをターンテーブルに押圧する加圧手段と、前記の空間部に加圧流体を供給する加圧手段は互いに独立した構成であることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項３】上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、
前記トップリングのポリッシング対象基板保持面に直接又は所定の部材を介して少なくとも外周部に幅１０〜２０ｍｍで所定量突出した外周段差部を形成し、該ポリッシング対象基板保持面に該ポリッシング対象基板を保持した状態で該ポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部が形成されるようにし、
前記トップリングを前記ターンテーブルの研磨布面に押圧した状態で前記空間部に加圧流体を供給し、該空間部内を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項４】上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、
前記トップリングのポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に緩衝帯が形成されるようにし、前記ターンテーブル上面に貼付た研磨布の上面に溝を設けたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項５】請求項４に記載のポリッシング装置において、
前記緩衝帯はバッキング部材によりシールされていることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項６】上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、
前記トップリングのポリッシング対象基板保持面に所定量突出した外周段差部を形成し、該ポリッシング対象基板保持面に該ポリッシング対象基板を保持した状態で該ポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部が形成されるようにしたこと を特徴とするポリッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハのポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間隔もより狭くなりつつある。特に、線幅が０．５μｍ以下の溝を半導体ウエハ面上に光リソグラフィで形成する場合は、許容される焦点深度が浅くなるため、ステッパーの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を高精度で平坦化する必要がある。この平坦化の１手段としてポリッシング装置による研磨が行われている。
【０００３】
従来、この種のポリッシング装置は、ターンテーブルとトップリングを具備し、該トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させ、砥液を供給しつつ該ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨している。
【０００４】
上記ポリッシング装置において、ポリッシング対象物の保持面に弾性を有する、例えばポリウレタン等の弾性マット（バッキング部材）を貼り付け、トップリングからポリッシング対象物に印加する押圧力を均一にしようとする試みがなされている。これは押圧力を均一化することでポリッシング対象物が局部的に研磨されることを緩和し、ポリッシング対象物の平坦度を向上させることを目的としている。
【０００５】
図１は従来のポリッシング装置の主要部を示す図である。ポリッシング装置は、上面に研磨布１０２を貼った回転するターンテーブル１０１と、回転及び押圧可能にポリッシング対象物である半導体ウエハ１０３を保持するトップリング１０５と、研磨布１０２に砥液Ｑを供給する砥液供給ノズル１０８を備えている。トップリング１０５はトップリングシャフト１０９に連結されており、またトップリング１０５はその下面にポリウレタン等の弾性を有するバッキング部材１０７を備えており、該バッキング部材１０７に接触させて半導体ウエハ１０３を保持する。
【０００６】
更に、トップリング１０５は、研磨中に半導体ウエハ１０３がトップリング１０５の下面から外れないようにするため、円筒状のガイドリング１０６を外周部に備えている。ここでガイドリング１０６はトップリング１０５に対して固定されており、その下端面はトップリング１０５の保持面から突出するように形成されている。これによりポリッシング対象物である半導体ウエハ１０３が研磨中に研磨布１０２との摩擦力によって保持面から離脱して、トップリング１０５の外へ飛び出さないようにしている。
【０００７】
半導体ウエハ１０３をトップリング１０５の下面のバッキング部材１０７の下部に保持し、ターンテーブル１０１上の研磨布１０２に半導体ウエハ１０３をトップリング１０５によって押圧するとともに、ターンテーブル１０１及びトップリング１０５を回転させて研磨布１０２と半導体ウエハ１０３を相対運動させて研磨する。このとき、砥液供給ノズル１０８から研磨布１０２上に砥液Ｑを供給する。該砥液は、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウエハ１０３を研磨する。
【０００８】
上記従来のポリッシング装置では、トップリング１０５の下面にバッキング部材１０７を貼り付け、その下面に半導体ウエハ１０３を接触させながら保持し、ポリッシングを行なっているため、その研磨量にはバッキング部材１０７の弾性の影響を受け易く、そのためこれら弾性体の面内の剛性の違いが半導体ウエハ１０３の研磨（ポリッシング）むらとなって現れる。
【０００９】
また、ターンテーブル１０１上の研磨布も、例えばロデールニッタ製のＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００（ＩＣ１０００の研磨面にパンチ孔が形成されたもの）等はポリウレタンからなる弾性体であるため、ポリッシング中に半導体ウエハ１０３の端部により圧縮されたものが回復したときには半導体ウエハに強く接触するため、この部分の研磨が他の部分に比べて速く進むため、図２に示すように、半導体ウエハ１０３の端部が過剰に研磨され平坦でなくなる（縁垂れが起こる）。
【００１０】
図３は表面に酸化被膜を形成した６インチの半導体ウエハについて、上記ポリッシング装置でポリッシングした場合の半径方向位置に対する膜厚の測定値と、有限要素法で求めた半径方向位置に対する圧力の計算値を示す図である。図３において、Ａは膜厚の測定値、Ｂは圧力の計算値を示す。図３から明らかなように、有限要素法で求めた半径方向位置に対する圧力の計算値と半径方向位置に対する膜厚の測定値は略一致する。なお、この傾向は８インチの半導体ウエハについても同じであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ポリッシング対象基板の研磨面を全面に渡り均等に研磨し、高精度の平坦度を実現できるポリッシング装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板をターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、トップリングのポリッシング対象基板保持面に直接又は所定の部材を介して少なくとも外周部に所定量突出した外周段差部を形成し、該ポリッシング対象基板保持面に該ポリッシング対象基板を保持した状態で該ポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部が形成されるようにし、トップリングをターンテーブルの研磨布面に押圧した状態で空間部に加圧流体を供給し、該空間内を加圧する加圧手段を設け、ターンテーブル上面に貼付た研磨布の上面に溝を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上述のように従来のポリッシング装置では、ポリッシング対象基板の端部により圧縮した研磨布が回復して強く該ポリッシング対象基板に接触する部分がバッキング部材により固定されているため、その位置の研磨量が大きくなったが、ここでは上記のように、トップリングのポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部に加圧流体を供給して加圧し、更にターンテーブル上面に貼付た研磨布上面に溝を設けるので、この空間部が緩衝帯となり、且つ加圧を均一にすることにより、均一な研磨を実現できる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポリッシング装置において、トップリングをターンテーブルに押圧する加圧手段と、該空間部に加圧流体を供給する加圧手段は互いに独立した構成であることを特徴とする。
【００１５】
上記のように、トップリングをターンテーブルに押圧する加圧手段と、空間部に加圧流体を供給する加圧手段を互いに独立した構成とすることにより、トップリングをターンテーブルに押圧する力と空間部を加圧する力を均衡させることにより、ポリッシング対象物のより高精度の平坦度を得ることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板をターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、トップリングのポリッシング対象基板保持面に直接又は所定の部材を介して少なくとも外周部に幅１０〜２０ｍｍで所定量突出した外周段差部を形成し、該ポリッシング対象基板保持面に該ポリッシング対象基板を保持した状態で該ポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部が形成されるようにし、トップリングをターンテーブルの研磨布面に押圧した状態で空間部に加圧流体を供給し、該空間部内を加圧する加圧手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板をターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、トップリングのポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に緩衝帯が形成されるようにし、ターンテーブル上面に貼付た研磨布の上面に溝を設けたことを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のポリッシング装置において、緩衝帯はバッキング部材によりシールされていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、上面に研磨布を貼ったターンテーブルと、ポリッシング対象基板を保持するトップリングとを具備し、該トップリングに所定の圧力を加えて該ポリッシング対象基板を前記ターンテーブルの研磨布面に押圧すると共に、該トップリングとターンテーブルとの相対運動により該ポリッシング対象基板を研磨し平坦化するポリッシング装置において、トップリングのポリッシング対象基板保持面に所定量突出した外周段差部を形成し、該ポリッシング対象基板保持面に該ポリッシング対象基板を保持した状態で該ポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図４は本発明に係るポリッシング装置に用いるトップリングの構成例を示す図で、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は底面図である。トップリング１はフランジ２、通気板３、バッキング部材４、ガイドリング５を具備する。
【００２１】
フランジ２の下面外周にはガイドリング５が固定され、フランジ２の下面でガイドリング５の内周側には通気板３が固定され、該通気板３の下面の外周部に円環状のバッキング部材４が固定されている。トップリング１の下面にはターンテーブル１０が位置し、該ターンテーブル１０の上面に研磨布１１が貼り付けられている。トップリング１のバッキング部材４とターンテーブル１０の研磨布１１の間に半導体ウエハ６を介在させ、トップリング１をターンテーブル１０に押し付け、且つ該トップリング１と該ターンテーブル１０とを互いに回転させることにより、半導体ウエハ６の下面（研磨布１１との接触面）を研磨する。
【００２２】
ガイドリング５は研磨中に半導体ウエハ６がトップリング１の下面から離脱し、外に飛び出すのを防止するためのものであるから、ガイドリング５の下面は半導体ウエハ６を保持する保持面から所定寸法突出している。また、ガイドリング５の下面と研磨布１１の間には所定の隙間ができるようになっている。トップリング１に半導体ウエハ６を保持した状態で、半導体ウエハ６の上面と通気板３の下面の間には該半導体ウエハ６の上面と通気板３の下面とバッキング部材４に囲まれた空間部９ａが形成される。
【００２３】
また、通気板３には該通気板３とフランジ２で囲まれた空間部９ｂと上記空間部９ａを連通する多数の通気孔３ａが設けられている。また、フランジ２には空間部９ｂに圧縮空気を供給したり、空間部９ｂ内を真空排気するための通気口２ａが設けられている。該通気口２ａにより空間部９ｂ内を真空排気することにより、通気孔３ａを介して空間部９ａも真空排気されるから、半導体ウエハ６は真空吸着される。また、トップリング１とターンテーブル１０の間に半導体ウエハ６を介在させトップリング１をターンテーブル１０に押し付けた状態で、通気口２ａから圧縮空気を導入すると、空間部９ｂ内は加圧されるようになっている。
【００２４】
通気口２ａはバッキング部材４に近い位置で環状に配列して複数個設けることが望ましい。これは中心部にのみ設けた場合は図２に示す半導体ウエハ１０３の端部が過剰に研磨されるという縁垂れが生じるためで、通気口２ａをバッキング部材４に近い位置に設けた場合はこれが無くなる。また、通気口２ａはバッキング部材４に近い位置に複数列環状に配列しても良い。
【００２５】
研磨の均一性はバッキング部材４のリング幅、トップリング１の押圧力、空間部９ａ内の流体圧力等の研磨パラメータにより変化するが、その一例としてリング幅の依存性を様々な条件で実験を行いその結果を図１１に示す。本実験に使用した半導体ウエハは８インチで、研磨量の測定は半導体ウエハ面内で均等に６９点測定してウエハの研磨の均一性（研磨量のバラツキの程度）を図示した。なお、ウエハの周辺部３ｍｍは除外してある。
【００２６】
図１１より、バッキング部材４のリング幅が１０〜２０ｍｍの時、リング幅の依存性が少なくなり、５％を切る良好な半導体ウエハ面内研磨の均一性が得られた。よってこの範囲を最適なバッキング部材４のリング幅とした。なお、この時のトップリング１の押圧力は、従来の半導体ウエハと同形状のバッキング部材で半導体ウエハの上側全面をトップリングシャフトにより押し付けた場合の全荷重を、リング状のバッキング部材４の面積に換算すると０．８〜２ｋｇ／ｃｍ2である。
【００２７】
図５はターンテーブルの上面に貼付た研磨布の構成例を示す図であり、図５（ａ）は研磨布の全外観図、図５（ｂ）は研磨布の一部外観図である。図示するように、本実施形態例に用いた研磨布１１の表面には格子状に、例えば幅１ｍｍ、ピッチ５ｍｍ、深さ約１ｍｍの溝１１ａを設けている。また、この溝のサイズは幅０．３〜２ｍｍ、ピッチ３〜１５ｍｍ、深さ０．１ｍｍ以上の範囲とすることが望ましい。また、溝１１ａの形状についても本実施形態例では格子状としたが、例えば円周状の溝等、他の形状であっても良い。
【００２８】
図６はトップリングに図４に示す構成のトップリングを用い、研磨布に図５に示す構成の研磨布を用いたポリッシング装置の構成例を示す図である。トップリングシャフト８はトップリングヘッド１２に固定されトップリング用エアシリンダ１３に連結されており、このトップリング用エアシリンダ１３によってトップリングシャフト８は上下動し、トップリング１の下端面に保持された半導体ウエハ６をターンテーブル１０の研磨布１１に押圧するようになっている。また、トップリング１の上面とトップリングシャフト８の下面にはボール７を収容するボール軸受を形成しており、トップリング１はボール７を介して研磨布１１の面に対してボール７を中心に傾動可能になっている。
【００２９】
また、トップリングシャフト８はキー（図示せず）を介して回転筒１４に連結されており、この回転筒１４はその外周にタイミングプーリー１５を備えている。そして、該タイミングプーリー１５は、タイミングベルト１６を介して、トップリングヘッド１２に固定されたトップリング用モータ１７に設けられたタイミングプーリー１５に接続されている。従って、トップリング用モータ１７を回転駆動することによってタイミングプーリー１８、タイミングベルト１６及びタイミングプーリー１８を介して回転筒１４及びトップリングシャフト８が一体に回転し、トップリング１が回転する。トップリングヘッド１２は、フレーム（図示せず）に揺動（旋回）自在に支持されたトップリングヘッドシャフト１９によって支持されている。
【００３０】
トップリング用エアシリンダ１３はパイプ２０、バルブＶ1及びレギュレータＲ１を介して圧縮空気源２２に接続され、トップリング１のフランジ２の通気口２ａはパイプ２１、バルブＶ2及びレギュレータＲ２を介して圧縮空気源２２に接続され、更にパイプ２１及びバルブＶ0を介して真空排気源２６に接続している。そして、レギュレータＲ１によってトップリング用エアシリンダ１３へ供給する空気圧を調整することにより、トップリング１が半導体ウエハ６を研磨布１１に押圧する押圧力を調整することができる。また、レギュレータＲ２によって上記通気板３と半導体ウエハ６の間にある空間部９ａに供給される空気圧を制御することにより、該半導体ウエハ６を押圧する押圧力を調整することができるようになっている。
【００３１】
レギュレータＲ１及びＲ２は図示しないコントローラによって独立に制御されるようになっている。また、ターンテーブル１０の上方には砥液供給ノズル２３が設置されており、該砥液供給ノズル２３によってターンテーブル１０上の研磨布１１上に砥液Ｑが供給されるようになっている。
【００３２】
上記構成のポリッシング装置において、トップリング１の下面に半導体ウエハ６を保持させトップリング用モータ１７によって回転させると共に、トップリング用エアシリンダ１３を作動させて該トップリング１を回転しているターンテーブル１０の研磨布１１に押圧する。一方、砥液供給ノズル２３から研磨布１１上面に砥液Ｑを流すことにより、該研磨布１１に砥液Ｑが保持され、半導体ウエハ６はその研磨面と研磨布１１の間に砥液が残存した状態で研磨される。
【００３３】
この時、トップリング１は上記のようにトップリング用エアシリンダ１３によって、ターンテーブル１０の上面に押圧されると同時にトップリング１の上記空間部９ａには、圧縮空気源２２からレギュレータＲ２を介して圧縮空気が供給されている。この空間部９ａの流体圧力をトップリング１の押圧力（即ち、半導体ウエハと同形の円板状バッキング材を介して半導体ウエハトップリングシャフト８により機械的に押圧した時の半導体ウエハの付与圧力）に対して１割少ない値〜２倍の範囲内で決定する。また、空間部９ａに供給された圧縮空気はバッキング部材４によりシールされ、更に連続して圧縮空気を供給することにより略設定値が確保される。
【００３４】
図７乃至図１０は８インチの半導体ウエハの表面に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果を示す図である。図７はトップリングに図４に示す本発明のトップリングを用い研磨布に表面にパンチ孔が形成されたものを用いたポリッシング装置で研磨した場合を示し、図８はトップリングに従来のものを用い研磨布に図５に示すような表面に格子状の溝が形成されたものを用いたポリッシング装置で研磨した場合を示し、図９はトップリングに図４に示す本発明のトップリングを用い研磨布に図５に示すような表面に格子状の溝が形成されたものを用いたポリッシング装置で研磨した場合を示し、図１０は図１の従来のポリッシング装置で研磨した場合を示す。
【００３５】
図７乃至図１０において、縦軸は研磨（ポリッシング）後の酸化被膜の厚さ（Å）を示し、横軸は半導体ウエハの中心（０）からの距離を示す。ここでは砥液としてシリカ系研磨材を含んだアルカリ溶液を用いている。図９に示すように、トップリングに図４に示す本発明のトップリングを用い研磨布に図５に示すような表面に格子状の溝が形成されたものを用いた場合は、他の図７及び図８に比べて、中心から端部まで高い平坦度で研磨され、且つ研磨むらが少なく研磨されることが明らかである。特に、図１０の従来のポリッシング装置に比べて平坦度及び研磨が著しく改善される。
【００３６】
これは上述のように、研磨時に半導体ウエハ６の端部により圧縮した研磨布１１が回復して強く半導体ウエハ６に接触する部分が従来はバッキング部材により固定されているためその位置の研磨量が大きかった。これに対して、本発明では半導体ウエハ６の上面（研磨面の反対側）が空間部９ａに圧縮空気を供給しているため、半導体ウエハ６の上面を均一に加圧した状態としているため、この空間部９ａが緩衝帯となり、研磨むらが無く均一に研磨することが可能となった。
【００３７】
また、研磨布１１の表面に格子状の溝１１ａを形成しているため、砥液供給ノズル２３から流れ出た砥液Ｑの内余剰の砥液Ｑはこの溝１１ａに流れ込んで、半導体ウエハ６の研磨面（下面）と研磨布１１の上面の間に均一に砥液Ｑが行き渡り、上記トップリングの作用と協調し均一な研磨が可能となる。
【００３８】
ターンテーブル１０上の研磨布１１は、その材質等は特に限定しない。また、バッキング部材４の材質についてもポリウレタンやゴム等の軟質な物からテフロン、プラスチック等の硬質な物まで使用が可能である。また、トップリング１の下面自身をバッキング部材４のような形状、即ち外周部にバッキング部材４のように所定量突出した外周段差部を形成しても良い。要は、半導体ウエハ６をトップリング１の保持面に保持した状態で該保持面と半導体ウエハ６との間に空間部が形成されるように構成されていれば良い。
【００３９】
なお、上記実施の形態例では、ポリッシング対象基板として半導体ウエハを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高精度の平坦度を要求される基板の研磨に利用できることは当然である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００４１】
トップリングのポリッシング対象基板保持面と該ポリッシング対象基板の間に空間部に加圧流体を供給して加圧し、更にターンテーブル上面に貼付た研磨布上面に溝を設けるので、この空間部が緩衝帯となり、且つ加圧を均一にすることにより、均一な研磨を実現できる。
【００４２】
また、請求項２に記載の発明によれば、トップリングをターンテーブルに押圧する加圧手段と、空間部に加圧流体を供給する加圧手段を互いに独立した構成とすることにより、トップリングをターンテーブルに押圧する力と空間部を加圧する力を均衡させることにより、ポリッシング対象物のより高精度の平坦度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のポリッシング装置の主要部を示す図である。
【図２】従来のポリッシング装置で半導体ウエハを研磨した場合の端部の研磨状態を説明するための図である。
【図３】従来のポリッシング装置で半導体ウエハを研磨した場合の膜厚の測定値と半径径方向位置に対する圧力の計算値を示す図である。
【図４】本発明に係るポリッシング装置に用いるトップリングの構成例を示す図で、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は底面図である。
【図５】本発明に係るポリッシング装置のターンテーブル上面に貼付る研磨布の構成例を示す図で、図５（ａ）は研磨布の全外観図、図５（ｂ）は研磨布の一部外観図である。
【図６】本発明に係るポリッシング装置の構成例を示す図である。
【図７】ポリッシング装置で半導体ウエハの表面に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果例を示す図である。
【図８】ポリッシング装置で半導体ウエハの表面に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果例を示す図である。
【図９】本発明に係るポリッシング装置で半導体ウエハの表面に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果例を示す図である。
【図１０】従来のポリッシング装置で半導体ウエハの表面に形成した酸化被膜を研磨した場合の研磨結果例を示す図である。
【図１１】バッキング部材のリング幅と研磨結果を示す図である。
【符号の説明】
１ トップリング
２ フランジ
３ 通気板
４ バッキング部材
５ ガイドリング
６ 半導体ウエハ
７ ボール
８ トップリングシャフト
９ａ，ｂ 空間部
１０ ターンテーブル
１１ 研磨布
１２ トップリングヘッド
１３ トップリング用エアシリンダ
１４ 回転筒
１５ タイミングプーリー
１６ タイミングベルト
１７ トップリング用モータ
１８ タイミングプーリー
１９ トップリングヘッドシャフト
２０ パイプ
２１ パイプ
２２ 圧縮空気源
２３ 砥液供給ノズル
２６ 真空排気源
Ｒ１ レギュレータ
Ｒ２ レギュレータ
Ｖ0 バルブ
Ｖ1 バルブ
Ｖ2 バルブPatent application title: Polishing apparatus
[Claim of claim]
1. A turntable having a polishing cloth adhered on the upper surface thereof, and a top ring for holding a substrate to be polished, wherein a predetermined pressure is applied to the top ring to polish the substrate to be polished. A polishing apparatus for pressing and pressing on a surface, and polishing and planarizing a substrate to be polished by relative movement of the top ring and the turntable.
An outer peripheral step portion projecting a predetermined amount at least in an outer peripheral portion directly or through a predetermined member on the polishing target substrate holding surface of the top ring is formed, and the polishing target substrate is held on the polishing target substrate holding surface. Forming a space between the polishing target substrate holding surface and the polishing target substrate;
In the state where the top ring is pressed against the polishing cloth surface of the turntable, pressurized fluid is supplied to the space portion, and a pressurizing means for pressurizing the inside of the space portion is provided.
A polishing apparatus characterized in that a groove is provided on the upper surface of the polishing pad attached to the upper surface of the turntable.
2. A polishing apparatus according to claim 1, wherein
A polishing apparatus comprising: pressing means for pressing the top ring against a turntable; and pressing means for supplying pressurized fluid to the space portion.
3. A turntable having a polishing cloth adhered on the upper surface thereof, and a top ring for holding a substrate to be polished, wherein a predetermined pressure is applied to the top ring to polish the substrate to be polished. A polishing apparatus for pressing and pressing on a surface, and polishing and planarizing a substrate to be polished by relative movement of the top ring and the turntable.
An outer peripheral step portion is formed at a width of 10 to 20 mm at least in the outer peripheral portion directly or through a predetermined member on the polishing target substrate holding surface of the top ring, and a polishing target substrate is formed on the polishing target substrate holding surface. A space is formed between the polishing target substrate holding surface and the polishing target substrate while being held,
A polishing apparatus is provided with a pressurizing means for supplying pressurized fluid to the space while pressing the top ring against the polishing cloth surface of the turntable and pressurizing the space.
[Claim 4]A turntable having a polishing cloth adhered on the top surface and a top ring for holding a substrate to be polished is provided, and a predetermined pressure is applied to the top ring to press the substrate to be polished against the polishing cloth surface of the turntable. A polishing apparatus for polishing and planarizing a substrate to be polished by relative movement of the top ring and a turntable.
A polishing apparatus is characterized in that a buffer band is formed between the polishing target substrate holding surface of the top ring and the polishing target substrate, and a groove is provided on the upper surface of the polishing pad attached to the upper surface of the turntable.
[Claim 5]In the polishing apparatus according to claim 4,
The polishing apparatus is characterized in that the buffer band is sealed by a backing member.
[6]A turntable having a polishing cloth adhered on the top surface and a top ring for holding a substrate to be polished is provided, and a predetermined pressure is applied to the top ring to press the substrate to be polished against the polishing cloth surface of the turntable. A polishing apparatus for polishing and planarizing a substrate to be polished by relative movement of the top ring and a turntable.
An outer peripheral step portion projecting a predetermined amount is formed on the polishing target substrate holding surface of the top ring, and the polishing target substrate holding surface is held between the polishing target substrate holding surface and the polishing target substrate while holding the polishing target substrate on the polishing target substrate holding surface. Space part was formed in Polishing device characterized by
Detailed Description of the Invention
[0001]
Field of the Invention
The present invention relates to a polishing apparatus for polishing and planarizing a polishing target substrate of a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior Art]
In recent years, with the progress of high integration of semiconductor devices, the wiring of circuits has been miniaturized, and the wiring interval has also become narrower. In particular, in the case where a groove with a line width of 0.5 μm or less is formed by photolithography on a semiconductor wafer surface, flatness of the imaging surface of the stepper is required because the allowable depth of focus becomes shallow. Therefore, it is necessary to flatten the surface of the semiconductor wafer with high accuracy. Polishing with a polishing apparatus is performed as one means of this planarization.
[0003]
Conventionally, this type of polishing apparatus has a turntable and a top ring, which applies a constant pressure to the turntable, interposes a polishing target between the turntable and the top ring, and mixes the abrasive fluid. The surface of the object to be polished is polished to a flat and mirror surface while being supplied.
[0004]
In the above-mentioned polishing apparatus, an attempt is made to attach an elastic mat (backing member) such as polyurethane having elasticity to the holding surface of the object to be polished, and to make uniform the pressing force applied from the top ring to the object to be polished ing. This aims to reduce the local polishing of the object to be polished by equalizing the pressing force and to improve the flatness of the object to be polished.
[0005]
FIG. 1 is a view showing the main part of a conventional polishing apparatus. The polishing apparatus supplies a polishing solution Q to a rotating turntable 101 with a polishing pad 102 adhered on the upper surface, a top ring 105 for holding a semiconductor wafer 103 which is a polishing target object so as to be able to rotate and press, and a polishing pad 102. An abrasive liquid supply nozzle 108 is provided. The top ring 105 is connected to the top ring shaft 109, and the top ring 105 is provided at its lower surface with a backing member 107 having elasticity such as polyurethane, and held in contact with the backing member 107 to hold the semiconductor wafer 103. .
[0006]
Further, the top ring 105 is provided with a cylindrical guide ring 106 on the outer peripheral portion so that the semiconductor wafer 103 does not come off the lower surface of the top ring 105 during polishing. Here, the guide ring 106 is fixed to the top ring 105, and the lower end surface thereof is formed to project from the holding surface of the top ring 105. As a result, the semiconductor wafer 103, which is an object to be polished, is separated from the holding surface by the frictional force with the polishing pad 102 during polishing and is prevented from jumping out of the top ring 105.
[0007]
The semiconductor wafer 103 is held under the backing member 107 on the lower surface of the top ring 105, the semiconductor wafer 103 is pressed by the top ring 105 against the polishing cloth 102 on the turntable 101, and the turntable 101 and the top ring 105 are rotated. The polishing pad 102 and the semiconductor wafer 103 are moved relative to each other for polishing. At this time, the abrasive fluid Q is supplied onto the polishing pad 102 from the abrasive fluid supply nozzle 108. The polishing liquid is, for example, an alkaline solution in which abrasive grains composed of fine particles are suspended, and the semiconductor wafer 103 is polished by the combined action of the chemical polishing action by alkali and the mechanical polishing action by the abrasive grains.
[0008]
In the above-described conventional polishing apparatus, the backing member 107 is attached to the lower surface of the top ring 105, and the semiconductor wafer 103 is held while being in contact with the lower surface, and polishing is performed. Therefore, the difference in in-plane rigidity of these elastic bodies appears as unevenness in the polishing (polishing) of the semiconductor wafer 103.
[0009]
In addition, since the polishing cloth on the turntable 101 is also an elastic body made of, for example, IC 1000 / SUBA 400 (a punched surface is formed on the polished surface of the IC 1000) made of Rodel Nitta, for example, the semiconductor wafer 103 is polished during polishing. Since the portion compressed by the end portion comes in strong contact with the semiconductor wafer when it is recovered, the polishing of this portion proceeds faster than other portions, so the end portion of the semiconductor wafer 103 is excessive as shown in FIG. Polished and not flat (feathering occurs).
[0010]
FIG. 3 shows measured values of film thickness with respect to the radial position in the case of polishing with the above-mentioned polishing apparatus and calculated values of pressure with respect to the radial position obtained by the finite element method for a 6 inch semiconductor wafer having an oxide film formed on the surface. FIG. In FIG. 3, A indicates a measured value of film thickness, and B indicates a calculated value of pressure. As apparent from FIG. 3, the calculated value of the pressure with respect to the radial position determined by the finite element method and the measured value of the film thickness with respect to the radial position substantially coincide with each other. This tendency was also the same for the 8-inch semiconductor wafer.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned point, and an object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of polishing the polishing surface of a substrate to be polished uniformly over the entire surface and realizing high-precision flatness.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a turntable having a polishing cloth attached on the upper surface thereof and a top ring for holding a substrate to be polished, and applying a predetermined pressure to the top ring. In a polishing apparatus for pressing the polishing target substrate against the polishing cloth surface of the turntable and polishing and planarizing the polishing target substrate by the relative motion of the top ring and the turntable, the polishing target substrate holding surface of the top ring An outer peripheral step portion projecting a predetermined amount at least in the outer peripheral portion directly or through a predetermined member is formed, and the polishing target substrate holding surface and the polishing target substrate are held with the polishing target substrate held on the polishing target substrate holding surface. The top ring on the polishing cloth surface of the turntable. Supplying pressurized fluid to the space portion while pressing the pressurizing means for pressurizing the inside of the space provided, characterized in that a groove on the upper surface of the polishing pad was affixed to the turntable upper surface.
[0013]
As described above, in the conventional polishing apparatus, the polishing cloth compressed by the end portion of the polishing target substrate is recovered and the portion strongly in contact with the polishing target substrate is fixed by the backing member. Here, as described above, the polishing fluid is supplied with pressurized fluid and pressurized in the space between the polishing target substrate holding surface of the top ring and the polishing target substrate, and the polishing cloth attached to the upper surface of the turntable. Since the groove is provided on the upper surface, this space serves as a buffer zone, and uniform pressure can be achieved to achieve uniform polishing.
[0014]
The invention according to claim 2 is the polishing apparatus according to claim 1, wherein pressing means for pressing the top ring against the turntable and pressing means for supplying pressurized fluid to the space are independent of each other. It is characterized in that
[0015]
As described above, the pressing means for pressing the top ring against the turntable and the pressing means for supplying pressurized fluid to the space are independent from each other, and the force for pressing the top ring against the turntable By balancing the forces that press the space, it is possible to obtain a more accurate flatness of the object being polished.
[0016]
The invention according to claim 3 comprises a turntable having a polishing cloth attached on the upper surface thereof and a top ring for holding a substrate to be polished, and applying a predetermined pressure to the top ring to carry out the substrate to be polished In a polishing apparatus that presses against a polishing cloth surface of a turntable and polishes and planarizes the polishing target substrate by the relative movement of the top ring and the turntable, a member directly or predetermined member on the polishing target substrate holding surface of the top ring An outer peripheral step portion projecting a predetermined amount with a width of 10 to 20 mm is formed at least in the outer peripheral portion through the surface, and the polishing target substrate holding surface and the polishing target substrate are held with the polishing target substrate held on the polishing target substrate holding surface. The top ring on the polishing cloth surface of the turntable. Supplying pressurized fluid to the space portion while pressing, characterized in that a pressurizing means for pressurizing the space portion.
[0017]
The invention according to claim 4 comprises a turntable having a polishing cloth attached on the upper surface thereof and a top ring for holding a substrate to be polished, and applying a predetermined pressure to the top ring to carry out the substrate to be polished In a polishing apparatus that presses against a polishing cloth surface of a turntable and polishes and planarizes the polishing target substrate by relative movement of the top ring and the turntable, the polishing target substrate holding surface of the top ring and the polishing target substrate A buffer band is formed between the grooves, and a groove is provided on the upper surface of the polishing pad attached to the upper surface of the turntable.
[0018]
The invention described in claim 5 is characterized in that, in the polishing apparatus according to claim 4, the buffer band is sealed by the backing member.
[0019]
The invention according to claim 6 comprises a turntable having a polishing cloth attached on the upper surface, and a top ring for holding a substrate to be polished, and applying a predetermined pressure to the top ring to turn the substrate to be polished to the turn. In a polishing apparatus that presses against a polishing pad surface of a table and polishes and planarizes the polishing target substrate by relative movement of the top ring and the turntable, an outer peripheral step protruding a predetermined amount on the polishing target substrate holding surface of the top ring A space is formed between the polishing target substrate holding surface and the polishing target substrate while holding the polishing target substrate on the polishing target substrate holding surface.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 4 is a view showing a configuration example of a top ring used in the polishing apparatus according to the present invention, FIG. 4 (a) is a sectional view, and FIG. 4 (b) is a bottom view. The top ring 1 includes a flange 2, a ventilation plate 3, a backing member 4, and a guide ring 5.
[0021]
The guide ring 5 is fixed to the outer periphery of the lower surface of the flange 2, and the ventilation plate 3 is fixed to the inner periphery of the guide ring 5 at the lower surface of the flange 2. 4 is fixed. The turntable 10 is located on the lower surface of the top ring 1, and the polishing pad 11 is attached to the upper surface of the turntable 10. A semiconductor wafer 6 is interposed between the backing member 4 of the top ring 1 and the polishing pad 11 of the turntable 10, the top ring 1 is pressed against the turntable 10, and the top ring 1 and the turntable 10 are rotated relative to each other. Thus, the lower surface (the contact surface with the polishing pad 11) of the semiconductor wafer 6 is polished.
[0022]
Since the guide ring 5 is for preventing the semiconductor wafer 6 from being detached from the lower surface of the top ring 1 during polishing and jumping out, the lower surface of the guide ring 5 is determined from the holding surface for holding the semiconductor wafer 6. Protrusive dimensions. Further, a predetermined gap is formed between the lower surface of the guide ring 5 and the polishing pad 11. With the semiconductor wafer 6 held by the top ring 1, a space surrounded by the upper surface of the semiconductor wafer 6, the lower surface of the ventilation plate 3, and the backing member 4 between the upper surface of the semiconductor wafer 6 and the lower surface of the ventilation plate 3 9a is formed.
[0023]
Further, the ventilation plate 3 is provided with a space portion 9 b surrounded by the ventilation plate 3 and the flange 2 and a large number of ventilation holes 3 a communicating the space portion 9 a. Further, the flange 2 is provided with a vent 2a for supplying compressed air to the space 9b or for evacuating the space 9b. By vacuum evacuating the space 9 b with the vent 2 a, the space 9 a is also evacuated via the vent 3 a, so the semiconductor wafer 6 is vacuum-sucked. In the state where the semiconductor wafer 6 is interposed between the top ring 1 and the turn table 10 and the top ring 1 is pressed against the turn table 10, when the compressed air is introduced from the vent 2a, the space 9b is pressurized. It is supposed to be.
[0024]
It is desirable that a plurality of vents 2 a be arranged in a ring at a position close to the backing member 4. This is because the edge drooping occurs that the end of the semiconductor wafer 103 shown in FIG. 2 is excessively polished when it is provided only at the center, and when the vent 2a is provided at a position near the backing member 4, this is It disappears. In addition, the vents 2 a may be arranged in a plurality of rows in a ring shape at a position close to the backing member 4.
[0025]
The uniformity of polishing changes depending on the polishing parameters such as the ring width of backing member 4, the pressing force of top ring 1, and the fluid pressure in space 9a. As an example, the experiment is conducted under various conditions depending on the ring width. The results are shown in FIG. The semiconductor wafer used in this experiment was 8 inches, and the measurement of the polishing amount was uniformly measured at 69 points on the surface of the semiconductor wafer to illustrate the uniformity of the polishing of the wafer (the degree of variation of the polishing amount). The peripheral portion 3 mm of the wafer is excluded.
[0026]
From FIG. 11, when the ring width of the backing member 4 is 10 to 20 mm, the dependence of the ring width is reduced, and good in-plane polishing uniformity of the semiconductor wafer less than 5% is obtained. Therefore, this range is set as the optimum ring width of the backing member 4. The pressing force of the top ring 1 at this time is the entire load when the entire upper surface of the semiconductor wafer is pressed by the top ring shaft with a backing member having the same shape as the conventional semiconductor wafer, the area of the ring-shaped backing member 4 Converted to 0.8 to 2 kg / cm2It is.
[0027]
FIG. 5 is a view showing an example of the constitution of the polishing pad attached to the upper surface of the turntable, FIG. 5 (a) is a total external view of the polishing pad, and FIG. 5 (b) is a partial external view of the polishing pad. As shown in the drawing, grooves 11a having a width of 1 mm, a pitch of 5 mm, and a depth of about 1 mm, for example, are provided on the surface of the polishing pad 11 used in this embodiment. Moreover, as for the size of this groove | channel, it is desirable to make it the range of 0.3-2 mm in width | variety, 3-15 mm in pitch, and 0.1 mm or more in depth. In addition, although the shape of the groove 11a is also in the form of a lattice in the present embodiment, it may be another shape such as a circumferential groove, for example.
[0028]
6 is a view showing a configuration example of a polishing apparatus using the top ring having the configuration shown in FIG. 4 for the top ring and using the polishing pad having the configuration shown in FIG. 5 for the polishing pad. The top ring shaft 8 is fixed to the top ring head 12 and connected to the top ring air cylinder 13. The top ring shaft 8 is moved up and down by the top ring air cylinder 13 and held on the lower end surface of the top ring 1. The semiconductor wafer 6 is pressed against the polishing pad 11 of the turntable 10. Further, a ball bearing for accommodating the ball 7 is formed on the upper surface of the top ring 1 and the lower surface of the top ring shaft 8, and the top ring 1 centers the ball 7 with respect to the surface of the polishing pad 11 via the ball 7. It is possible to tilt.
[0029]
Further, the top ring shaft 8 is connected to the rotary cylinder 14 via a key (not shown), and the rotary cylinder 14 is provided with a timing pulley 15 on the outer periphery thereof. The timing pulley 15 is connected to a timing pulley 15 provided on a top ring motor 17 fixed to the top ring head 12 via a timing belt 16. Therefore, by driving the top ring motor 17 to rotate, the rotary cylinder 14 and the top ring shaft 8 integrally rotate via the timing pulley 18, the timing belt 16 and the timing pulley 18, and the top ring 1 is rotated. The top ring head 12 is supported by a top ring head shaft 19 which is pivotally supported on a frame (not shown).
[0030]
Air cylinder 13 for top ring is pipe 20, valve V1And the regulator R 1 are connected to the compressed air source 22, and the vent 2 a of the flange 2 of the top ring 1 is a pipe 21, a valve V2And a regulator R2 connected to the compressed air source 22 and further to the pipe 21 and the valve V0Is connected to the vacuum exhaust source 26 via Then, by adjusting the air pressure supplied to the top ring air cylinder 13 by the regulator R 1, the pressing force with which the top ring 1 presses the semiconductor wafer 6 against the polishing pad 11 can be adjusted. Further, by controlling the air pressure supplied to the space portion 9a between the ventilation plate 3 and the semiconductor wafer 6 by the regulator R2, the pressing force for pressing the semiconductor wafer 6 can be adjusted. There is.
[0031]
The regulators R1 and R2 are controlled independently by a controller (not shown). Further, an abrasive liquid supply nozzle 23 is installed above the turntable 10, and the abrasive liquid Q is supplied onto the abrasive cloth 11 on the turntable 10 by the abrasive liquid supply nozzle 23.
[0032]
In the polishing apparatus configured as described above, the semiconductor wafer 6 is held on the lower surface of the top ring 1 and rotated by the top ring motor 17, and the top ring air cylinder 13 is operated to rotate the top ring 1 The polishing pad 10 is pressed. On the other hand, when the abrasive fluid Q is flowed from the abrasive fluid supply nozzle 23 to the upper surface of the abrasive cloth 11, the abrasive fluid Q is held on the abrasive cloth 11, and the semiconductor wafer 6 has the abrasive fluid between the abrasive surface and the abrasive cloth 11. It is polished in the remaining state.
[0033]
At this time, the top ring 1 is pressed against the upper surface of the turntable 10 by the top ring air cylinder 13 as described above, and at the same time, the compressed air source 22 passes through the regulator R2 to the space 9a of the top ring 1 Compressed air is supplied. The pressing force of the fluid pressure of the space portion 9a is a pressing force of the top ring 1 (that is, a pressure applied to the semiconductor wafer when the semiconductor wafer top ring shaft 8 mechanically presses the disc-like backing material having the same shape as the semiconductor wafer) Is determined within the range of 10% less to 2 times the Further, the compressed air supplied to the space 9 a is sealed by the backing member 4, and the compressed air is supplied continuously to ensure a substantially set value.
[0034]
FIGS. 7 to 10 are views showing the result of polishing when the oxide film formed on the surface of the 8-inch semiconductor wafer is polished. FIG. 7 shows the case where the top ring according to the present invention shown in FIG. 4 is used for the top ring and the polishing pad is polished with a polishing apparatus using punched holes formed on the surface, and FIG. Shows the case where polishing is performed with a polishing apparatus using a polishing cloth having a grid-like groove formed on the surface as shown in FIG. 5, and FIG. 9 shows the top ring of the present invention shown in FIG. The polishing pad used is shown to be polished with a polishing apparatus using a grating-like groove formed on the surface as shown in FIG. 5, and FIG. 10 shows the polishing with the conventional polishing apparatus shown in FIG.
[0035]
In FIGS. 7 to 10, the vertical axis represents the thickness (.ANG.) Of the oxide film after polishing, and the horizontal axis represents the distance from the center (0) of the semiconductor wafer. Here, an alkaline solution containing a silica-based abrasive is used as the abrasive fluid. As shown in FIG. 9, when the top ring of the present invention shown in FIG. 4 is used for the top ring and a grid-like groove is formed on the surface as shown in FIG. It is apparent that the polishing is performed with a high degree of flatness from the center to the edge and less uneven in polishing than in 7 and 8. In particular, the flatness and polishing are significantly improved as compared to the conventional polishing apparatus of FIG.
[0036]
This is because, as described above, the portion of the polishing pad 11 compressed by the end of the semiconductor wafer 6 is recovered during polishing and the portion strongly contacting the semiconductor wafer 6 is fixed by the backing member in the prior art. It was great. On the other hand, in the present invention, since the upper surface (the opposite side of the polishing surface) of the semiconductor wafer 6 supplies compressed air to the space 9a, the upper surface of the semiconductor wafer 6 is uniformly pressurized. This space portion 9a serves as a buffer zone, which makes it possible to polish uniformly without polishing unevenness.
[0037]
Further, since the grid-like grooves 11 a are formed on the surface of the polishing pad 11, the excess abrasive fluid Q in the abrasive fluid Q flowing out of the abrasive fluid supply nozzle 23 flows into the grooves 11 a, and Abrasive fluid Q spreads uniformly between the polishing surface (lower surface) and the upper surface of the polishing pad 11, and it becomes possible to perform uniform polishing in coordination with the action of the top ring.
[0038]
The material and the like of the polishing pad 11 on the turntable 10 are not particularly limited. Also, as to the material of the backing member 4, it is possible to use from a soft material such as polyurethane or rubber to a hard material such as Teflon or plastic. Further, the lower surface itself of the top ring 1 may be shaped like the backing member 4, that is, an outer peripheral step portion may be formed on the outer peripheral portion by projecting a predetermined amount like the backing member 4. The point is that the space portion may be formed between the holding surface and the semiconductor wafer 6 while holding the semiconductor wafer 6 on the holding surface of the top ring 1.
[0039]
Although the semiconductor wafer is described as an example of the polishing target substrate in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and it can be used for polishing a substrate requiring high-precision flatness. It is natural.
[0040]
【Effect of the invention】
As described above, according to the invention described in each claim, the following excellent effects can be obtained.
[0041]
A pressurized fluid is supplied and pressurized to the space between the polishing target substrate holding surface of the top ring and the polishing target substrate, and furthermore, a groove is provided on the upper surface of the polishing pad attached to the upper surface of the turntable. The uniform polishing can be realized by forming a band and making the pressure uniform.
[0042]
Also,According to the second aspect of the present invention, the top ring is turned by making the pressing means for pressing the top ring against the turntable and the pressing means for supplying the pressurized fluid to the space portion independent of each other. By balancing the pressing force on the table and the pressing force on the space portion, it is possible to obtain a more accurate flatness of the object to be polished.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is a view showing the main part of a conventional polishing apparatus.
FIG. 2 is a view for explaining a polished state of an end portion when a semiconductor wafer is polished by a conventional polishing apparatus.
FIG. 3 is a view showing measured values of film thickness and calculated values of pressure with respect to radial position when a semiconductor wafer is polished by a conventional polishing apparatus.
4A and 4B are diagrams showing an example of the configuration of a top ring used in the polishing apparatus according to the present invention, FIG. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a bottom view.
5 is a view showing an example of the construction of an abrasive cloth to be attached to the upper surface of the turntable of the polishing apparatus according to the present invention, FIG. 5 (a) is an overall appearance view of the abrasive cloth, and FIG. FIG.
FIG. 6 is a view showing a configuration example of a polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing an example of a polishing result in the case where the oxide film formed on the surface of the semiconductor wafer is polished by the polishing apparatus.
FIG. 8 is a view showing an example of a polishing result when the oxide film formed on the surface of the semiconductor wafer is polished by the polishing apparatus.
FIG. 9 is a view showing an example of the result of polishing when the oxide film formed on the surface of the semiconductor wafer is polished by the polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a view showing an example of the result of polishing when the oxide film formed on the surface of the semiconductor wafer is polished by the conventional polishing apparatus.
FIG. 11 is a view showing a ring width and a polishing result of a backing member.
[Description of the code]
1 Top ring
2 flange
3 ventilation board
4 Backing member
5 Guide ring
6 Semiconductor wafer
7 ball
8 Top ring shaft
9a, b Space
10 turntable
11 Polishing cloth
12 Top ring head
13 Air cylinder for top ring
14 rotary cylinder
15 timing pulley
16 timing belt
17 Motor for top ring
18 timing pulley
19 Top ring head shaft
20 pipes
21 pipes
22 Compressed air source
23 Abrasive fluid supply nozzle
26 Vacuum exhaust source
R1 regulator
R2 regulator
V0 valve
V1 valve
V2 valve