JP2001047356A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

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JP2001047356A
JP2001047356A JP22686199A JP22686199A JP2001047356A JP 2001047356 A JP2001047356 A JP 2001047356A JP 22686199 A JP22686199 A JP 22686199A JP 22686199 A JP22686199 A JP 22686199A JP 2001047356 A JP2001047356 A JP 2001047356A
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Japan
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polishing
polishing pad
pad
wafer
polished
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JP22686199A
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Eiji Masaoka
英二 正岡
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NEC Kyushu Ltd
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NEC Kyushu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被研磨物であるウェハ26を研磨装置におい
て、研磨レ−トが高くウェハ26の面を均一に研磨す
る。 【解決手段】半径方向における研磨パッド1の中央部の
摩耗度の大きさを予め推測し、研磨パッド1の中央部を
円弧状に膨らみを予め持たせることによって、研磨が進
むにつれて研磨パッドが平坦化し、ウェハ26を研磨す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板など円
板状の被研磨物の表面を平坦化処理するための化学機械
研磨を行う研磨装置及び研磨方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の研磨装置は、平坦な表面
に研磨パッドが貼り付けられ回転する剛性の高い研磨テ
−ブルと、被研磨物である半導体基板(以下ウェハと記
す)を保持し回転する研磨ヘッドとを備えている。そし
て、回転しながら研磨テ−ブルの研磨パッドにウェハを
押し付け研磨ヘッドも回転させ、研磨パッドに研磨剤を
供給しウェハを研磨していた。
【0003】また、研磨パッドは、通常、発泡ポリウレ
タン材等の弾性材料を使用している。しかし、この発泡
ポリウレタン材は弾性変形速度は研磨テ−ブルの回転速
度に比べ非常に遅い。このため、研磨パッドの弾性変形
量は、研磨パッドが押されている時間の長さによって異
なる。すなわち、ウェハの中心部と接触する研磨パッド
の中央部は接触時間が長く、弾性材が回復する時間が短
い。一方、ウェハの周辺部と接触する研磨パッドの内側
部及び外側部は接触時間が短く回復時間が長い。
【0004】その結果、図5に示すように、研磨時間の
経過に伴って研磨パッド19の摩耗が進み、研磨テ−ブ
ル18の半径方向における研磨パッド19の断面形状が
研磨パッド19の中央部20が薄くなり内側部17と外
側部16が厚くなる。このような状態で研磨を行うと、
ウェハ面に凹凸が生じウェハ面を均一に研磨できない。
【0005】この問題を解消する研磨装置が、例えば、
特開平10−58316号公報に開示されている。この
研磨装置は、図6に示すように、定盤を構成するパッド
載置部21aに貼り付けられた研磨パッド22と、開口
部25にウェハ26を入れウェハ26を保持するガイド
部材23と、支持軸24bに取り付けられガイド部材2
3のウェハ26を研磨パッド22に押し付ける基板保持
部24aとを備えている。
【0006】また、ガイド部材23は、厚みがウェハ2
6とほぼ同じの樹脂板から製作している。そして、この
研磨装置は、回転軸21bにより研磨パッド22を回転
させるとき、ガイド部材23及びウェハ26とは定盤の
回転に連動して回転することがないので、ガイド部材2
3及びウェハ26と研磨パッド22とは相対回転する。
言い換えれば、ウェハ26とガイド部材23は共に研磨
される。
【0007】このように、ウェハ26及びガイド部材2
3は、常に等しい圧力で押圧されるとともに圧力に応じ
た量だけ常に等しく研磨パッド22の研磨布を弾性変形
させている。このことにより、研磨パッド22における
ウェハ26と接する全領域が均一に弾性変形した状態に
なるため、研磨パッドにおけるウェハ26と接する面が
平坦になると同時にウェハ26の面は均一に研磨され
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した研磨装置で
は、ウェハを回転させないで回転テ−ブルの回転でウェ
ハを研磨するので、研磨レ−トが低いという欠点があ
る。また、ガイド部材も研磨されるので、樹脂製のガイ
ド部材の研磨屑が研磨布である発泡ポリウレタン材の小
穴に入り込み、再びウェハに付着し、軟質の樹脂屑は除
去されずウェハを汚染する恐れがある。
【0009】また、ウェハの周囲はガイド部材の開口部
の壁に囲まれているので、ウェハに研磨剤が供給され難
く、研磨能力が劣化するという問題も含んでいる。
【0010】従って、本発明の目的は、研磨レ−トが高
く被研磨物の表面を均一に研磨できる研磨装置を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴は、
研磨すべき面を下にして一枚の円板状の被研磨物を保持
し回転する研磨ヘッドと、所定の幅をもつリング状の研
磨パッドが貼付けられ回転する円盤状の研磨テ−ブル
と、前記研磨パッドに研磨剤を供給するノズルとを備え
る研磨装置において、前記研磨パッドの幅がほぼ前記被
研磨物の直径に等しいとともに該幅の中央部が円弧状に
膨らんでいる研磨装置である。 また、前記研磨パッド
の幅方向の両側に配置されるとともに前記研磨パッドに
押し付けられた前記被研磨物が前記研磨ヘッドから抜け
出すのを阻止する側壁を有することが望ましい。さら
に、好ましくは、前記研磨パッドが前記側壁と前記中央
部の膨らみとを一体化されていることである。そして、
必要ならば、前記研磨テ−ブルを回転させながら前記研
磨パッドの幅方向にツ−ルを走行させ前記中央部の膨ら
みを修正するドレッシング装置を備えることである。
【0012】本発明の第2の特徴は、前記中央部の膨ら
みを油圧力で形成することである。また、第3の特徴
は、前記被研磨物とほぼ等しい直径を有するとともに外
周囲に複数の方形状のチップが入る複数の切欠きが形成
され前記研磨ヘッドに取付けられる保持板を備えること
である。前記保持板の材料が前記チップの材料と同じで
あることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0014】図1は本発明の一実施の形態における研磨
装置を説明するための図である。この研磨装置における
研磨パッド1は、図1に示すように、リング状であっ
て、研磨ヘッド3が入れる幅をもつ溝1aを有するとと
もに溝1aの幅方向の中央部の底部が円弧状に膨らんで
いる。この円弧状に膨らみをもたせたことは、従来の技
術の項で説明したように、図5の研磨パッドの摩耗状態
を予測し、予め研磨パッド1に膨らみをもたせ研磨経過
に伴って平坦化することを図ったことである。
【0015】また、ウェハ26を真空吸着する研磨ヘッ
ド3の回転方向は研磨テ−ブル2の回転方向と同じであ
る。そして、ノズル4から研磨パッド1に滴下される研
磨剤は、ウェハ26と研磨パッド1に入り込み研磨パッ
ド1の外縁の側壁1bにある排出口(図示せず)から排
出される。このことにより研磨剤の供給排出を極めて円
滑に行うことができた。
【0016】研磨パッド1の側壁1bは、研磨中にウェ
ハ26が飛び出さないように設けられた障壁である。従
来は、この種の障壁は研磨ヘッドの外形の一部を垂下さ
せていたが研磨剤のウェハ26と研磨パッド1の隙間へ
の進入の障害となり円滑な供給ができなかった。そこ
で、この研磨装置では、研磨パッド1側に側壁1bを設
けることによりウェハ26と研磨パッド1との間に障壁
が無くなり容易に研磨剤が進入することができた。ま
た、側壁1bと膨らみとが一体化された研磨パッド1
は、発泡ポリウレタン材を金型で成形したものである。
【0017】図2は図1の研磨パッドをドレッシングす
るドレッシング装置を示す図である。通常、この種の研
磨装置では、研磨の準備作業の一つとして研磨パッドの
ドレッシング作業がある。しかし、膨らみをもつ研磨パ
ッド1は、従来からあるドレッシング装置ではドレッシ
ングすることはできない。
【0018】そこで、本発明では、図2に示すドレッシ
ング装置を準備した。このドレッシング装置は、図2に
示すように、研磨パッド1を跨るように設置されたフレ
−ムに取付けられるとともに円弧状の膨らみ形状の輪郭
をもつ倣い面をもつテンプレ−ト6と、このテンプレ−
ト6と接触するカムフォロア7と、カムフォロア7と一
体となるばね内蔵のドレッサ−5と、ドレッサ−を研磨
パッド1上を走行させる送りねじ8及びモ−タ10とを
備えている。
【0019】このドレッシング装置を使用して研磨パッ
ド1をドレッシングするには、まず、ドレッサ−5の先
端のツ−ルを研磨パッド1の表面に接触するようにフレ
−ムを下降させる。次に、図示してないところの微動送
りでツ−ルに切り込み与える。そして、研磨テ−ブル2
を回転するとともにモ−タ10を回転させる。このこと
によりカムフォロア7はテンプレ−ト6の倣い面を走行
しドレッサ−5は研磨パッド1の幅方向に揺動しながら
走行する。そして、研磨パッドの表面は削られテンプレ
−ト6のプロファイルに修正される。
【0020】また、正転反転が可能なモ−タ10である
から、ドレッサ−5を複数回往復させ研磨パッド1の表
面を精密に修正することが望ましい。なお、研磨テ−ブ
ル2の回転速度などの研磨条件を変えるときは、研磨パ
ッド1の摩耗状態が変わるので、それに適用する膨らみ
をもつテンプレ−ト6に交換しドレッシングすることが
望ましい。
【0021】図3は本発明の他の実施の形態における研
磨装置を示す断面図である。この研磨装置は、図3に示
すように、研磨テ−ブル2aに水密に取付けれたパッド
載置部12の載置面13を円弧状に盛り上げる手段とし
て、研磨テ−ブル2aの上面とパッド載置部12の載置
面13の裏面とでなす室12aに油を圧送する油圧装置
14を設けている。そして、この円弧状に盛り上がった
載置面13に平板状の研磨パッド11を貼り付けてい
る。
【0022】このパッド載置部は、例えば、ステンレス
鋼から製作され、載置面13をもつ壁の厚みは他の部分
より薄くしている。そして、その壁部は、油圧装置14
の油圧により弾性変形限界内で撓むように厚さが設計さ
れている。従って、前述の実施の形態における研磨パッ
ドの盛り上がり度の設定とは異なり、油圧装置14の圧
力設定を任意に変えることにより所望の盛り上がり度に
することができる。
【0023】次に、この研磨装置の動作を説明する。ま
ず、室12aの油を排出し、載置面13を平坦の状態に
する。次に、従来から備えているドレッシング装置によ
り研磨パッド11をドレッシングする。次に、油圧装置
14を動作させ油圧を調節し載置面13の研磨パッド1
1の盛り上がりを所望の円弧度に設定する。設定が完了
したら、研磨ヘッド3を下降させウェハ26を研磨パッ
ド11に押し付け、研磨ヘッド3が回転すると同時に研
磨テ−ブルが回転する。
【0024】一方、ノズル4より滴下された研磨材はウ
ェハ26と研磨パッド11との隙間から入り化学研磨作
用しウェハ26を研磨する。研磨屑は研磨剤とともに排
出口13aからドレ−ンに排出される。また、ウェハ2
6の研磨中にウェハ26が飛び出すことがないようにパ
ッド載置部12に側壁13bが設けられている。
【0025】図4は方形状のチップを保持する保持板を
示す平面図である。これまで説明したのはウェハのよう
な円板状の被研磨物であったが、ウェハから方形状のチ
ップを研磨する場合がある。このような場合に上述した
研磨装置を使用するための治具として、図4の保持板1
5を用いることが望ましい。
【0026】この保持板15は、図4に示すように、前
述したウェハ26とほぼ外形が同じの円盤の外周囲にチ
ップ26aが入り得る複数の切欠き15aを設けてい
る。そして、この切欠き15aにチップ26aを入れ、
その隙間に接着剤を付け仮止めし、従来のウェハ26と
同様に研磨ヘッドに取付ければ良い。
【0027】また、保持板15は、チップと同じ材料で
あるシリコン基板が望ましい。同じ材料であれば、保持
板15とチップ26aと研磨レ−トが一様になるので、
研磨されたチップの面も均一に研磨される。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半径方向
における研磨パッドの中央部の摩耗度の大きさを予め推
測し研磨パッドの中央部を円弧状に膨らみを予め持たせ
ることによって、研磨が進むにつれて研磨パッドが平坦
化し、ウェハの面を均一に研磨することができる。ま
た、研磨テ−ブルの回転に加え研磨ヘッドも回転させる
ので、特開平10−58316号公報に開示された従来
の研磨装置より高い研磨レ−トが得られ、生産性を高め
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における研磨装置を説明
するための図である。
【図2】図1の研磨パッドをドレッシングするドレッシ
ング装置を示す図である。
【図3】本発明の他の実施の形態における研磨装置を示
す断面図である。
【図4】方形状のチップを保持する保持板を示す平面図
である。
【図5】研磨パッドの摩耗状態を示す断面図である。
【図6】特開平10−58316号公報に開示された研
磨装置を示す図である。
【符号の説明】
1,11 研磨パッド 2,2a 研磨テ−ブル 3 研磨ヘッド 4 ノズル 5 ドレッサ− 6 テンプレ−ト 7 カムフォロア 8 送りねじ 10 モ−タ 12 パッド載置部 13 載置面 14 油圧装置 15 保持板

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研磨すべき面を下にして一枚の円板状の
    被研磨物を保持し回転する研磨ヘッドと、所定の幅をも
    つリング状の研磨パッドが貼付けられ回転する円盤状の
    研磨テ−ブルと、前記研磨パッドに研磨剤を供給するノ
    ズルとを備える研磨装置において、前記研磨パッドの幅
    がほぼ前記被研磨物の直径に等しいとともに該幅の中央
    部が円弧状に膨らんでいることを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項2】 前記研磨パッドの幅方向の両側に配置さ
    れるとともに前記研磨パッドに押し付けられた前記被研
    磨物が前記研磨ヘッドから抜け出すのを阻止する側壁を
    有することを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
  3. 【請求項3】 前記研磨パッドが、前記側壁と前記中央
    部の膨らみとを一体化されていることを特徴とする請求
    項2記載の研磨装置。
  4. 【請求項4】 前記研磨テ−ブルを回転させながら前記
    研磨パッドの幅方向にツ−ルを走行させ前記中央部の膨
    らみを修正するドレッシング装置を備えることを特徴と
    する請求項3記載の研磨装置。
  5. 【請求項5】 前記中央部の膨らみを油圧力で形成する
    ことを特徴とする請求項1または2記載の研磨装置。
  6. 【請求項6】 前記被研磨物とほぼ等しい直径を有する
    とともに外周囲に複数の方形状のチップが入る複数の切
    欠きが形成され前記研磨ヘッドに取付けられる保持板を
    備えることを特徴とする請求項1、2または5記載の研
    磨装置。
  7. 【請求項7】 前記保持板の材料が前記チップの材料と
    同じであることを特徴とする請求項6記載の研磨装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160115378A (ko) * 2015-03-27 2016-10-06 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 장치
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CN112497089A (zh) * 2020-12-15 2021-03-16 蚌埠中光电科技有限公司 一种研磨垫加工面边缘的处理方法

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