JP2000271861A - サブキャリア及びこれを具備した研磨装置並びにこの装置を用いてウェ−ハを製造する方法 - Google Patents
サブキャリア及びこれを具備した研磨装置並びにこの装置を用いてウェ−ハを製造する方法Info
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- JP2000271861A JP2000271861A JP7946699A JP7946699A JP2000271861A JP 2000271861 A JP2000271861 A JP 2000271861A JP 7946699 A JP7946699 A JP 7946699A JP 7946699 A JP7946699 A JP 7946699A JP 2000271861 A JP2000271861 A JP 2000271861A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】サブキャリア及びこれを具備した研磨装置並び
にこの装置を用いてウェ−ハを製造する方法を提供す
る。 【解決手段】研磨パッドが貼付されたプラテンと、研磨
すべきウェ−ハの一面を保持して、ウェ−ハの他面を当
接させるウェ−ハ保持ヘッドと、ウェ−ハ他面を研磨す
るヘッド駆動機構とを具備し、前記ウェ−ハ保持ヘッド
は、ヘッド本体と、ヘッド軸線に対し垂直に張られたダ
イヤフラムと、流体室と、流体圧力を調整する圧力調整
機構と、ダイヤフラムとともにヘッド軸線方向に変位
し、ウェ−ハの一面を保持する円盤状のキャリアと、ウ
ェ−ハを保持するサブキャリアで、ウェ−ハ保持の反対
側に流体またはゲル状の物質などで静水圧を受けるサブ
キャリアにおいて、ウェ−ハ側の表面の外周側に僅かな
テ−パ−を持たせたことを特徴とする。
にこの装置を用いてウェ−ハを製造する方法を提供す
る。 【解決手段】研磨パッドが貼付されたプラテンと、研磨
すべきウェ−ハの一面を保持して、ウェ−ハの他面を当
接させるウェ−ハ保持ヘッドと、ウェ−ハ他面を研磨す
るヘッド駆動機構とを具備し、前記ウェ−ハ保持ヘッド
は、ヘッド本体と、ヘッド軸線に対し垂直に張られたダ
イヤフラムと、流体室と、流体圧力を調整する圧力調整
機構と、ダイヤフラムとともにヘッド軸線方向に変位
し、ウェ−ハの一面を保持する円盤状のキャリアと、ウ
ェ−ハを保持するサブキャリアで、ウェ−ハ保持の反対
側に流体またはゲル状の物質などで静水圧を受けるサブ
キャリアにおいて、ウェ−ハ側の表面の外周側に僅かな
テ−パ−を持たせたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェ−ハ研
磨装置およびウェ−ハ製造方法に係わり、特に被研磨ウ
ェ−ハをフロ−ティング保持し、ＣＭＰ（化学機械的研
磨法）等に、例えば大口経の半導体ウェ−ハ等でもウェ
−ハの全体に亘って平坦かつ鏡面状に研磨することが出
来き、研磨面均一性向上や生産性向上が可能なポリッシ
ング装置に用いるサブキャリア及びこれを具備した研磨
装置並びにこの装置を用いたウェ−ハを製造する方法に
関するものである。
磨装置およびウェ−ハ製造方法に係わり、特に被研磨ウ
ェ−ハをフロ−ティング保持し、ＣＭＰ（化学機械的研
磨法）等に、例えば大口経の半導体ウェ−ハ等でもウェ
−ハの全体に亘って平坦かつ鏡面状に研磨することが出
来き、研磨面均一性向上や生産性向上が可能なポリッシ
ング装置に用いるサブキャリア及びこれを具備した研磨
装置並びにこの装置を用いたウェ−ハを製造する方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の高集積化、それによる
パタ−ンの微細化に伴い、基板となるウェ−ハの面精度
向上の要求が近年ますます高まって入る。このような要
求に応じるウェ−ハ研磨装置として、表面に研磨パッド
が貼付された円盤状のプラテンと、研磨すべきウェ−ハ
の一面を保持して研磨パッドにウェ−ハの他面を当接さ
せる複数のウェ−ハ保持ヘッドと、これらウェ−ハ保持
ヘッドをプラテンに対し相対回転させるヘッド駆動機構
とを具備し、研磨パッドとウェ−ハとの間に研磨砥粒を
含むスラリ−を供給することにより研磨を行う装置が知
られている。
パタ−ンの微細化に伴い、基板となるウェ−ハの面精度
向上の要求が近年ますます高まって入る。このような要
求に応じるウェ−ハ研磨装置として、表面に研磨パッド
が貼付された円盤状のプラテンと、研磨すべきウェ−ハ
の一面を保持して研磨パッドにウェ−ハの他面を当接さ
せる複数のウェ−ハ保持ヘッドと、これらウェ−ハ保持
ヘッドをプラテンに対し相対回転させるヘッド駆動機構
とを具備し、研磨パッドとウェ−ハとの間に研磨砥粒を
含むスラリ−を供給することにより研磨を行う装置が知
られている。
【０００３】この種の研磨装置を改良したものとして、
米国特許５，２０５，０８２号では、図１に示すような
ウェ−ハ保持ヘッドが開示されている。このウェ−ハ保
持ヘッドは、中空のヘッド本体１と、ヘッド本体１内に
水平に張られたダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の下
面に固定されたサブキャリア４とを有する。サブキャリ
ア４の外周には同心状にわずかな隙間をもってリテ−ナ
リング１２が配置され、このリテ−ナリング１２もダイ
ヤフラム２に固定されている。更にリテ−ナリング１２
の外周には同心状にわずかな隙間をもってヘッド本体１
のストッパ−３が配置されている。このようにしてサブ
キャリア４とリテ−ナリング１２は、ヘッド本体１にフ
ロ−ティング支持されている。また、ダイヤフラム２の
上側には、ヘッド本体１とダイヤフラム２とによって、
例えば、空気室６が形成され、ここに、シャフト８の内
部を通じて加圧空気を供給できるようになっている。
米国特許５，２０５，０８２号では、図１に示すような
ウェ−ハ保持ヘッドが開示されている。このウェ−ハ保
持ヘッドは、中空のヘッド本体１と、ヘッド本体１内に
水平に張られたダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の下
面に固定されたサブキャリア４とを有する。サブキャリ
ア４の外周には同心状にわずかな隙間をもってリテ−ナ
リング１２が配置され、このリテ−ナリング１２もダイ
ヤフラム２に固定されている。更にリテ−ナリング１２
の外周には同心状にわずかな隙間をもってヘッド本体１
のストッパ−３が配置されている。このようにしてサブ
キャリア４とリテ−ナリング１２は、ヘッド本体１にフ
ロ−ティング支持されている。また、ダイヤフラム２の
上側には、ヘッド本体１とダイヤフラム２とによって、
例えば、空気室６が形成され、ここに、シャフト８の内
部を通じて加圧空気を供給できるようになっている。
【０００４】研磨作業は、インサ−トＳを介してサブキ
ャリア４に付着固定されたウェ−ハＷを、研磨パッド１
４に当接させ間にスラリ−を供給しながら相対運動をさ
せて行う。この当接圧力は、空気室６に供給する空気の
圧力を変化させることで調整可能となっている。このよ
うにして上記従来のウェ−ハ研磨装置は、ウェ−ハＷの
当接圧力の均一化を図ることが出来、ウェ−ハ研磨面の
均一性を向上できるという利点を有する。なお、ここで
使用されるダイヤフラム２は通常、ゴム材や極薄金属板
等の弾性材で形成され、サブキャリア４の軸線方向の動
きを阻害しない程度の面直剛性を有するものである。
ャリア４に付着固定されたウェ−ハＷを、研磨パッド１
４に当接させ間にスラリ−を供給しながら相対運動をさ
せて行う。この当接圧力は、空気室６に供給する空気の
圧力を変化させることで調整可能となっている。このよ
うにして上記従来のウェ−ハ研磨装置は、ウェ−ハＷの
当接圧力の均一化を図ることが出来、ウェ−ハ研磨面の
均一性を向上できるという利点を有する。なお、ここで
使用されるダイヤフラム２は通常、ゴム材や極薄金属板
等の弾性材で形成され、サブキャリア４の軸線方向の動
きを阻害しない程度の面直剛性を有するものである。
【０００５】従来の技術では、サブキャリアは、すべて
基準面であるため、基本的に平坦に仕上げていた。（加
工技術の上で、数μｍの凸傾向にしたり、凹傾向にした
りしている。）従来、この様なサブキャリアからなる研
磨装置並びにこの様な装置を用いてのウェ−ハの製造方
法が知られている。（特開８−２５７９０１号公報，特
開８−１２６９５６号公報，特開１０−２３５５５２号
公報）
基準面であるため、基本的に平坦に仕上げていた。（加
工技術の上で、数μｍの凸傾向にしたり、凹傾向にした
りしている。）従来、この様なサブキャリアからなる研
磨装置並びにこの様な装置を用いてのウェ−ハの製造方
法が知られている。（特開８−２５７９０１号公報，特
開８−１２６９５６号公報，特開１０−２３５５５２号
公報）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、サブキ
ャリアに取り付けたウェ−ハがパッドに押し付けられる
と、２面接触によりパッドが沈み込む事と、ウェ−ハ周
辺に大きな接触圧がかかることにより（図２参照）、周
辺の研磨効果が高くなり周辺にダレが発生していた。こ
の問題を解決するためのウェハの外側にリング状の部品
（リテ−ナ−リング）を配置し、このリングを押し付け
ることによりパッドの沈みを抑えて、研磨の均一性を保
持していた（図２参照）。しかし、このリングでは沈み
込み問題の改善はできたが、接触圧に対しての改善効果
は小さく、均一性の更なる改善が得られず問題であっ
た。
ャリアに取り付けたウェ−ハがパッドに押し付けられる
と、２面接触によりパッドが沈み込む事と、ウェ−ハ周
辺に大きな接触圧がかかることにより（図２参照）、周
辺の研磨効果が高くなり周辺にダレが発生していた。こ
の問題を解決するためのウェハの外側にリング状の部品
（リテ−ナ−リング）を配置し、このリングを押し付け
ることによりパッドの沈みを抑えて、研磨の均一性を保
持していた（図２参照）。しかし、このリングでは沈み
込み問題の改善はできたが、接触圧に対しての改善効果
は小さく、均一性の更なる改善が得られず問題であっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、上述の問題点を
解決すべく鋭意開発を進めたところ、ウェ−ハの外周側
に僅かなテ−パ−を持たせることにより、上記問題点を
解決し得るとの知見を得たのである。
解決すべく鋭意開発を進めたところ、ウェ−ハの外周側
に僅かなテ−パ−を持たせることにより、上記問題点を
解決し得るとの知見を得たのである。
【０００８】本発明は、上記知見に基づいて得られたも
のであって、（１）表面に研磨パッドが貼付されたプラ
テンと、研磨すべきウェ−ハの一面を保持して、前記研
磨パッドにウェ−ハの他面を当接させるウェ−ハ保持ヘ
ッドと、該ウェ−ハ保持ヘッドを駆動することにより前
記研磨パッドでウェ−ハ他面を研磨するヘッド駆動機構
とを具備し、前記ウェ−ハ保持ヘッドは、ヘッド本体
と、前記ヘッド本体内にヘッド軸線に対し垂直に張られ
たダイヤフラムと、このダイタフラムと前記ヘッド本体
との間に形成される流体室と、この流体室に満たされた
流体圧力を調整する圧力調整機構と、前記ダイヤフラム
に固定されてダイヤフラムとともにヘッド軸線方向に変
位し、研磨すべきウェ−ハの一面を保持する円盤状のキ
ャリアと、このキャリアの外周に同心状に配置され、前
記ダイヤフラムに固定され前記ダイヤフラムとともにヘ
ッド軸線方向に変位し、研磨時に研磨パッドに当接する
リテ−ナリングとを具備した研磨ヘッドにおいて、ウェ
−ハを保持するサブキャリアで、ウェ−ハ保持の反対側
に空気などの流体またはゲル状の物質などで静水圧を受
けるサブキャリアにおいて、ウェ−ハ側の表面の外周側
に僅かなテ−パ−を持たせたことを特徴とする研磨装置
に用いるサブキャリア、（２）上記テ−パ−が、幅：２
ｍｍ〜１０ｍｍで、高さ：０．００３ｍｍ〜０．０３０
ｍｍである（１）記載のサブキャリア、（３）（１）ま
たは（２）記載のサブキャリアを具備した研磨装置、
（４）（３）記載のサブキャリアを具備した研磨装置を
用いたウェハを製造する方法、に特徴を有するものであ
る。
のであって、（１）表面に研磨パッドが貼付されたプラ
テンと、研磨すべきウェ−ハの一面を保持して、前記研
磨パッドにウェ−ハの他面を当接させるウェ−ハ保持ヘ
ッドと、該ウェ−ハ保持ヘッドを駆動することにより前
記研磨パッドでウェ−ハ他面を研磨するヘッド駆動機構
とを具備し、前記ウェ−ハ保持ヘッドは、ヘッド本体
と、前記ヘッド本体内にヘッド軸線に対し垂直に張られ
たダイヤフラムと、このダイタフラムと前記ヘッド本体
との間に形成される流体室と、この流体室に満たされた
流体圧力を調整する圧力調整機構と、前記ダイヤフラム
に固定されてダイヤフラムとともにヘッド軸線方向に変
位し、研磨すべきウェ−ハの一面を保持する円盤状のキ
ャリアと、このキャリアの外周に同心状に配置され、前
記ダイヤフラムに固定され前記ダイヤフラムとともにヘ
ッド軸線方向に変位し、研磨時に研磨パッドに当接する
リテ−ナリングとを具備した研磨ヘッドにおいて、ウェ
−ハを保持するサブキャリアで、ウェ−ハ保持の反対側
に空気などの流体またはゲル状の物質などで静水圧を受
けるサブキャリアにおいて、ウェ−ハ側の表面の外周側
に僅かなテ−パ−を持たせたことを特徴とする研磨装置
に用いるサブキャリア、（２）上記テ−パ−が、幅：２
ｍｍ〜１０ｍｍで、高さ：０．００３ｍｍ〜０．０３０
ｍｍである（１）記載のサブキャリア、（３）（１）ま
たは（２）記載のサブキャリアを具備した研磨装置、
（４）（３）記載のサブキャリアを具備した研磨装置を
用いたウェハを製造する方法、に特徴を有するものであ
る。
【０００９】本発明においては、図３に示した様に、ウ
ェ−ハの外周側に僅かなテ−パ−を持たせることによ
り、テ−パ−部がない場合に較べ、外周部での高い接触
圧が緩和され、内周部との圧力が均一化するため、上記
構成からなる研磨装置を用いてウェ−ハを研磨すれば、
ウェ−ハ全体の研磨が平均化し、高い平坦度が得られ
る。
ェ−ハの外周側に僅かなテ−パ−を持たせることによ
り、テ−パ−部がない場合に較べ、外周部での高い接触
圧が緩和され、内周部との圧力が均一化するため、上記
構成からなる研磨装置を用いてウェ−ハを研磨すれば、
ウェ−ハ全体の研磨が平均化し、高い平坦度が得られ
る。
【００１０】本発明の実施の形態によると、テ−パ−
は、幅が２ｍｍ〜１０ｍｍで、高さが０．００３ｍｍ〜
０．０３０ｍｍで構成されていることが好ましい。更に
好ましくは、幅が３ｍｍ〜７ｍｍで、高さが０．００５
ｍｍ〜０．０１５ｍｍである。これは、幅が２ｍｍ未満
では半導体素子を形成しないので必要ない。その値が１
０ｍｍを越えると、エッジ改善効果が内部の平坦部に影
響し、逆に平坦性が悪化するからである。また高さが
０．００３ｍｍ未満では、所定の効果が得られにくくな
り、０．０３０ｍｍを越えると、逆にエッジ部に削り残
しが発生し、平坦性が悪化するからである。
は、幅が２ｍｍ〜１０ｍｍで、高さが０．００３ｍｍ〜
０．０３０ｍｍで構成されていることが好ましい。更に
好ましくは、幅が３ｍｍ〜７ｍｍで、高さが０．００５
ｍｍ〜０．０１５ｍｍである。これは、幅が２ｍｍ未満
では半導体素子を形成しないので必要ない。その値が１
０ｍｍを越えると、エッジ改善効果が内部の平坦部に影
響し、逆に平坦性が悪化するからである。また高さが
０．００３ｍｍ未満では、所定の効果が得られにくくな
り、０．０３０ｍｍを越えると、逆にエッジ部に削り残
しが発生し、平坦性が悪化するからである。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。前述せる如く、本発明に係わるポリッシング装置
は、上面に研磨布（パッド）を貼った回転するプラテン
（タ−ンテ−ブル）と、回転しつつ研磨布に向けて押圧
可能にポリッシング対象物であるウェ−ハを保持するサ
ブキャリアとから構成されている。サブキャリアは、研
磨中にウェ−ハがサブキャリアの下面から外れない様に
するため、円筒状のリテ−ナリング（ガイドリング）を
外周縁部に備えている。プラテン（タ−ンテ−ブル）の
ウェ−ハをヘッド（トップリング）によって押圧すると
ともに、プラテン及びヘッドを夫々独立した回転数で回
転させて、研磨布とウェ−ハを相対運動させて研磨す
る。この時、砥液供給ノズルから研磨布上に砥液を供給
する。
する。前述せる如く、本発明に係わるポリッシング装置
は、上面に研磨布（パッド）を貼った回転するプラテン
（タ−ンテ−ブル）と、回転しつつ研磨布に向けて押圧
可能にポリッシング対象物であるウェ−ハを保持するサ
ブキャリアとから構成されている。サブキャリアは、研
磨中にウェ−ハがサブキャリアの下面から外れない様に
するため、円筒状のリテ−ナリング（ガイドリング）を
外周縁部に備えている。プラテン（タ−ンテ−ブル）の
ウェ−ハをヘッド（トップリング）によって押圧すると
ともに、プラテン及びヘッドを夫々独立した回転数で回
転させて、研磨布とウェ−ハを相対運動させて研磨す
る。この時、砥液供給ノズルから研磨布上に砥液を供給
する。
【００１２】本発明の一実施例では、図３に示す様に、
ウェ−ハ側の表面の外周側に、幅６ｍｍで、高さ０．０
１０ｍｍのテ−パ−部が形成される様にサブキャリアの
外周部を加工した。この様な構成にすることにより、図
３に示す様に、圧力分布が外周で緩和され、結果として
高い平坦度を有するウェ−ハを得ることが出来た。
ウェ−ハ側の表面の外周側に、幅６ｍｍで、高さ０．０
１０ｍｍのテ−パ−部が形成される様にサブキャリアの
外周部を加工した。この様な構成にすることにより、図
３に示す様に、圧力分布が外周で緩和され、結果として
高い平坦度を有するウェ−ハを得ることが出来た。
【００１３】尚、以上の実施例は、ポリッシング対象物
として半導体ウェ−ハを用いた例について説明したが、
ポリッシング対象物としては、ガラス製品、セラミック
製品、或いはＡｌのハ−ドディスクなどの金属製品等に
も適用可能であることは勿論のことである。
として半導体ウェ−ハを用いた例について説明したが、
ポリッシング対象物としては、ガラス製品、セラミック
製品、或いはＡｌのハ−ドディスクなどの金属製品等に
も適用可能であることは勿論のことである。
【００１４】
【発明の効果】本発明においては、周辺をテ−パ−に仕
上げることにより、パッド変形のみならず、接触圧の均
一化にも効果があるため、この様な構成からなる研磨装
置を用いてウェ−ハを研磨すれば、ウェ−ハ全体の研磨
能率の平均化が実現出来る。
上げることにより、パッド変形のみならず、接触圧の均
一化にも効果があるため、この様な構成からなる研磨装
置を用いてウェ−ハを研磨すれば、ウェ−ハ全体の研磨
能率の平均化が実現出来る。
【図１】サブキャリアをフロ−ティング保持する従来の
研磨装置のヘッツド本体断面図である。
研磨装置のヘッツド本体断面図である。
【図２】従来のウェ−ハの接触状態と面圧分布（リテ−
ナ−リングがある場合）。
ナ−リングがある場合）。
【図３】本発明でのテ−パ−部の概略断面図と接触圧力
分布。
分布。
１ ヘッド本体 ２ ダイヤフラム ３ ストッパ− ４ サブキャリア ６ 空気室 ８ 回転軸 １０ 回転制御部 １２ リテ−ナリング １４ 研磨パッド Ｗ ウェ−ハ
Claims (4)
- 【請求項１】表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
と、研磨すべきウェ−ハの一面を保持して、前記研磨パ
ッドにウェ−ハの他面を当接させるウェ−ハ保持ヘッド
と、該ウェ−ハ保持ヘッドを駆動することによりウェ−
ハ他面を研磨するヘッド駆動機構とを具備し、 前記ウェ−ハ保持ヘッドは、ヘッド本体と、 前記ヘッド本体内にヘッド軸線に対し垂直に張られたダ
イヤフラムと、 このダイタフラムと前記ヘッド本体との間に形成される
流体室と、 この流体室に満たされた流体圧力を調整する圧力調整機
構と、 前記ダイヤフラムに固定されてダイヤフラムとともにヘ
ッド軸線方向に変位し、研磨すべきウェ−ハの一面を保
持する円盤状のキャリアと、 このキャリアの外周に同心状に配置され、前記ダイヤフ
ラムに固定され前記ダイヤフラムとともにヘッド軸線方
向に変位し、研磨時に研磨パッドに当接するリテ−ナリ
ングとを具備した研磨ヘッドにおいて、 ウェ−ハを保持するサブキャリアで、ウェ−ハ保持の反
対側に空気などの流体またはゲル状の物質などで静水圧
を受けるサブキャリアにおいて、ウェ−ハ側の表面の外
周側に僅かなテ−パ−を持たせたことを特徴とする研磨
装置に用いるサブキャリア。 - 【請求項２】上記テ−パ−が、幅：２ｍｍ〜１０ｍｍ
で、高さ：０．００３ｍｍ〜０．０３０ｍｍであること
を特徴とする請求項１記載の研磨装置に用いるサブキャ
リア。 - 【請求項３】請求項１または２記載のサブキャリアを具
備することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項４】請求項３記載の研磨装置を用いたことを特
徴とするウェ−ハを製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7946699A JP2000271861A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | サブキャリア及びこれを具備した研磨装置並びにこの装置を用いてウェ−ハを製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7946699A JP2000271861A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | サブキャリア及びこれを具備した研磨装置並びにこの装置を用いてウェ−ハを製造する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000271861A true JP2000271861A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13690673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7946699A Pending JP2000271861A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | サブキャリア及びこれを具備した研磨装置並びにこの装置を用いてウェ−ハを製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000271861A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008284634A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Lapmaster Sft Corp | ワークスピンドル |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP7946699A patent/JP2000271861A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008284634A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Lapmaster Sft Corp | ワークスピンドル |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040127 |