JP2001105305A - Head structure of substrate carrier in polishing device - Google Patents

Head structure of substrate carrier in polishing device

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JP2001105305A
JP2001105305A JP28366699A JP28366699A JP2001105305A JP 2001105305 A JP2001105305 A JP 2001105305A JP 28366699 A JP28366699 A JP 28366699A JP 28366699 A JP28366699 A JP 28366699A JP 2001105305 A JP2001105305 A JP 2001105305A
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Japan
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substrate
flexible film
rubber
substrate carrier
head structure
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Japanese (ja)
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Yoriyuki Mochimaru
順行 持丸
Sumuto Abe
澄人 安部
Tomio Kubo
富美夫 久保
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Okamoto Machine Tool Works Ltd
Original Assignee
Okamoto Machine Tool Works Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate carrier head structure of a polishing device, in which the substrate is easily held and which can provide a substrate which is excellent in surface-flatness. SOLUTION: The head structure is provided with a bowl-shaped core part 104 journalled to a hollow spindle shaft 105, a diaphragm 5 made of flexible material, which is horizontally fixed to the lower end part of the bowl-shaped core part, a rigid supporting plate 8 in which a gas passage 8a is provided vertically at the center part fixed to the diaphragm and which has a recessed part formed to be connected to the gas passage part of the undersurface, a means capable of supplying and discharging gas of the gas passage, a means for supplying gas to a pressurizing chamber 17 formed by the inside of the bowl-shaped core part and the upper face side of the diaphragm, a substrate carrier part 4 which is equipped with a flexible film 19 at the undersurface of the rigid supporting plate by the rigid supporting plate and the flexible film so that a highly air tight space with a clearance of 0.1 to 0.3 mm is formed by the rigid supporting plate and the flexible film, a circular holding ring which is projected from the undersurface of the flexible film to be installed to the lower outside peripheral edge of the rigid supporting plate, and a substrate accommodating pocket part formed by the side wall of the circular holding ring 22 and the undersurface of the flexible film.

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】本発明は、ベアシリコンウエ
ハ、デバイスウエハ、液晶ガラス基板、磁気ヘッド基板
等の表面を研磨する(CMP研磨も含む)装置における
基板をキャリアするヘッド構造に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a head structure for carrying a substrate in an apparatus for polishing (including CMP polishing) the surface of a bare silicon wafer, a device wafer, a liquid crystal glass substrate, a magnetic head substrate and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】回転する駆動軸に軸承されたプラテンに
貼付されている研磨布表面に、キャリアヘッドに保持さ
れた基板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を擦
動させて基板の表面を研磨する装置は知られており、ま
た、実用化されている。
2. Description of the Related Art A substrate held by a carrier head is pressed against the surface of a polishing cloth adhered to a platen supported on a rotating drive shaft from above the polishing cloth, and the substrate and the polishing cloth are rubbed to each other. Devices for polishing a surface are known and are in practical use.

【0003】キャリアに基板を保持する方法としては、
基板取付板にワックスなどの粘着剤で固着する方法、
ポ−ラスセラミックス取付板を減圧して基板をバキュ
−ムチャックする方法、図4に示すように発泡ウレタ
ンシ−ト100を支持板101に貼付し、これをリテ−
ナリング102で囲み、支持板の後にエアバック103
を独立して設け、フィルム面に基板と取り付け、回転軸
2に軸承されたプラテン3の研磨布3aに基板を押し当
て、エアバッグにより加圧圧力を制御しつつ基板と研磨
布を擦動させて基板の表面を研磨するバッキングフィル
ム方法、が一般である(「砥粒加工学会誌」 Vol.
43 No.1 1999年1月号の24−27頁)。
[0003] As a method of holding a substrate on a carrier,
A method of fixing to the board mounting plate with an adhesive such as wax,
A method of vacuum-chucking a substrate by depressurizing a porous ceramics mounting plate. As shown in FIG. 4, a urethane foam 100 is adhered to a support plate 101, and this is retained.
It is surrounded by a nulling 102, and an airbag 103 is provided after the support plate.
Are independently provided, the substrate is attached to the film surface, the substrate is pressed against the polishing cloth 3a of the platen 3 supported by the rotating shaft 2, and the substrate and the polishing cloth are rubbed while controlling the pressure by the airbag. Backing film method of polishing the surface of the substrate by using a polishing method ("Journal of the Japan Society of Abrasive Processing" Vol.
43 No. 1 January 1999, pp. 24-27).

【0004】の方法は、研磨終了後、キャリアより基
板を引き剥がす装置(特許第2855177号)が必要
であり、また、研磨された基板および取付板より粘着剤
を落とす作業などが必要であり、利用されなくなってき
ている。のバキュ−ムチャック基板裏面側が基準とな
るもので、チャック面が剛体であるため、ポ−ラスセラ
ミックの表面を極度に平坦化する必要があることと、チ
ャックと基板間にゴミが付着する欠点がある。
The method (1) requires an apparatus (Patent No. 2855177) for peeling the substrate from the carrier after the polishing is completed, and also requires an operation of removing the adhesive from the polished substrate and the mounting plate. It is no longer being used. The back side of the vacuum chuck substrate is used as a reference, and the chuck surface is rigid, so the surface of the porous ceramic must be extremely flattened, and there is a disadvantage that dust adheres between the chuck and the substrate. is there.

【0005】のバッキングフィルム方法は、基板の大
きなうねりや、厚みむらを吸収する点で、現在、半導体
デバイスのCMP研磨に一番多く用いられている。とこ
ろで、現在、半導体デバイスの高集積化により光リソグ
ラフィの焦点深度は0.15〜0.18μmが要求さ
れ、研磨された基板の表面平坦性もかかる値を満足する
ものでなければならない。
The backing film method is most often used for CMP polishing of a semiconductor device at present because it absorbs large undulations and uneven thickness of a substrate. At present, the depth of focus of optical lithography is required to be 0.15 to 0.18 μm due to the high integration of semiconductor devices, and the surface flatness of a polished substrate must also satisfy such a value.

【0006】前記のバッキングフィルム方法は、静圧
的な加圧方法でないので、完全均一圧力を得ることは困
難であり、上記平坦性を基板に付与することはできな
い。前記「砥粒加工学会誌」および特開平9−7075
0号公報は、ポ−ラスセラミック取付板と、基板の間
に空気室を設けるダイレクトエアバック方式がかかる平
坦性を満足させうる手段であると提案する。しかし、チ
ャックと基板間にゴミが付着する問題点を解決するもの
ではない。
Since the above-mentioned backing film method is not a static pressure method, it is difficult to obtain a completely uniform pressure, and the flatness cannot be imparted to a substrate. The above-mentioned "Journal of the Japan Society for Abrasive Processing" and JP-A-9-7075
No. 0 proposes that a direct airbag system in which an air chamber is provided between a porous ceramic mounting plate and a substrate is a means that can satisfy such flatness. However, this does not solve the problem that dust adheres between the chuck and the substrate.

【0007】上記平坦性を満足する手段として、種々の
基板キャリアヘッド構造が提案されている(特開平6−
79618号、同9−19863号、同9−70750
号、同10−180626号、同11−48136号な
ど)。例えば、特開平10−180626号公報は、
のバッキングフィルム方法の変形として図5に示す研磨
装置を提案する。すなわち、円筒状ハウジング104を
中空回転軸105に軸承させ、支持板101をハウジン
グ104内面の天井より蛇腹状アセンブリ106で吊る
してエアバック室103を形成し、この支持板下面に可
撓性フィルム製袋100a内に再分散性粘弾性材料10
0を中空軸105内に設けた再分散性粘弾性材料供給管
107より供給充填し、上下方向に伸縮自在に設けられ
た保持リング102と前記支持板下面に設けられた可撓
性フィルムとで基板収納ポケット部を形成し、かつ、前
記エアバック室103に圧空を供給またはエアバック室
103を減圧する気体供排管108を備えた研磨装置で
ある。図中、109は再分散性粘弾性材料供給タンク、
110はロ−タリ−ジョイントである。
As means for satisfying the above flatness, various substrate carrier head structures have been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-1994).
No. 79618, No. 9-19863, No. 9-70750
No. 10-180626 and No. 11-48136). For example, JP-A-10-180626 discloses that
As a modification of the backing film method, a polishing apparatus shown in FIG. 5 is proposed. That is, the cylindrical housing 104 is supported by the hollow rotary shaft 105, and the support plate 101 is suspended from the ceiling of the inner surface of the housing 104 by the bellows-like assembly 106 to form the airbag chamber 103. Redispersible viscoelastic material 10 in bag 100a
0 is supplied and filled from a redispersible viscoelastic material supply pipe 107 provided in the hollow shaft 105, and a holding ring 102 provided to be vertically expandable and contractible and a flexible film provided on the lower surface of the support plate. The polishing apparatus is provided with a gas supply / discharge pipe 108 for forming a substrate storage pocket portion and supplying compressed air to the airbag chamber 103 or depressurizing the airbag chamber 103. In the figure, 109 is a redispersible viscoelastic material supply tank,
110 is a rotary joint.

【0008】この研磨装置は、再分散性粘弾性材料の使
用によりCMP研磨された基板はかなり平坦性の優れる
もの(σ=1で3.0〜3.2%)である。しかしなが
ら、再分散性粘弾性材料を用いることから装置の構造が
複雑であり、また、基板の研磨に当っては袋100a内
への再分散性粘弾性材料供給口を閉じなければならず、
その閉じ方が記載されていない。また、圧力の伝達も再
分散性粘弾性材料のゲル体が再分散することで伝達され
るので、のダイレクトエアバック方式の瞬時に均一圧
力で伝達される方式を活かしてない。
In this polishing apparatus, a substrate polished by CMP by using a redispersible viscoelastic material has a considerably excellent flatness (3.0 to 3.2% at σ = 1). However, the use of the redispersible viscoelastic material complicates the structure of the apparatus. In addition, when polishing the substrate, the redispersible viscoelastic material supply port into the bag 100a must be closed.
The closing method is not described. In addition, since the pressure is also transmitted by redispersing the gel of the redispersible viscoelastic material, the method of instantaneously transmitting with a uniform pressure of the direct airbag method is not utilized.

【0009】特開平9−19863号公報は、該公報の
第3図に示すようにお椀状ハウジングを中空回転軸に軸
承させ、支持板をハウジング内面の天井より蛇腹状アセ
ンブリで吊るしてエアバック室を形成し、下面に基板と
リセス(隙間)を形成する凹部を有するとともに下面の
凸部にエラストマ−製シ−ル部材を有する基板バッキン
グ材を前記支持板下面に固定し、基板バッキング材の中
央部に鉛直方向に設けられかつリセスに連通する流体通
路を介して気体が給排できる手段、上下方向に伸縮自在
に設けられた保持リングと前記基板バッキング材とで形
成された基板収納ポケット部、および、前記エアバック
室に圧空を供給する手段を備えた研磨装置の基板キャリ
アヘッド構造を提案する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-198163 discloses an airbag chamber in which a bowl-shaped housing is supported on a hollow rotary shaft and a support plate is suspended from a ceiling on the inner surface of the housing by a bellows-like assembly as shown in FIG. And a substrate backing material having a recess formed on the lower surface and forming a recess (gap) with the substrate and having a sealing member made of an elastomer on the lower surface thereof is fixed to the lower surface of the support plate, and the center of the substrate backing material is formed. Means for supplying and discharging gas through a fluid passage provided in a vertical direction and communicating with the recess, a substrate storage pocket portion formed by a holding ring and a substrate backing material provided to be vertically expandable and contractible, Also, a substrate carrier head structure of a polishing apparatus provided with means for supplying compressed air to the air bag chamber is proposed.

【0010】この研磨装置では、基板はリセス部を減圧
することにより基板バッキング材のエラストマ−製シ−
ルリングに密接して吸着され、研磨定盤に基板を押し当
て、基板を研磨する時は前記リセスに加圧気体を供給し
て研磨定盤の表面形状に基板を直接変形追従させるもの
である。このキャリアヘッド構造では、基板の吸着時お
よび加圧時にリセス部分に位置する基板部分にはバッキ
ング部材が密着していないので基板が破損し易い欠点が
ある。
In this polishing apparatus, the substrate is depressurized in the recessed portion so that the substrate backing material is made of an elastomeric sheet.
When the substrate is pressed against the polishing platen and is polished, the pressurized gas is supplied to the recess to directly follow the surface shape of the polishing platen. This carrier head structure has a disadvantage that the substrate is easily damaged because the backing member does not adhere to the substrate portion located at the recessed portion when the substrate is sucked and pressed.

【0011】また、特開平6−79618号(EP54
8846)公報は、図6に示すように中空スピンドル軸
105にカプラ111で軸承されたお椀状主体部10
4、該お椀状主体部の下端部に水平方向に固定された可
撓性材よりなるダイヤフラム112、該ダイヤフラムに
固定され、表面が微多孔性の弾力シ−トよりなるインサ
−ト113で被覆された剛体製支持板100、前記ダイ
ヤフラムに固定されたリテイナ102、お椀状主体部の
内側とダイヤフラムの上面側とで形成される加圧室10
3に気体を供給する手段108、前記リテイナ102の
側壁とインサ−トで被覆された剛体製支持板100の下
面とで形成された基板収納ポケット部114、ダイヤフ
ラムの中央上面部に固定して設けられた外向きのフラン
ジ部115aを有するフランジリング115、及び、お
椀状主体部の上方部に設けられた前記フランジ部115
aに係合する固定用円板116aを上下方向に昇降可能
な高さ位置調整機構116を備える研磨装置における基
板キャリアのヘッド構造を開示する。
[0011] Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-79618 (EP54)
8846) discloses a bowl-shaped main body 10 supported on a hollow spindle shaft 105 by a coupler 111 as shown in FIG.
4. A diaphragm 112 made of a flexible material fixed horizontally to the lower end of the bowl-shaped main body, and an insert 113 fixed to the diaphragm and having a surface made of a microporous elastic sheet. Rigid support plate 100, retainer 102 fixed to the diaphragm, pressurizing chamber 10 formed by the inside of the bowl-shaped main body and the upper surface of the diaphragm
Means 108 for supplying gas to the substrate 3, a substrate storage pocket 114 formed by the side wall of the retainer 102 and the lower surface of the rigid support plate 100 covered with an insert, and fixedly provided on the central upper surface of the diaphragm. Flange ring 115 having an outwardly directed flange portion 115a, and the flange portion 115 provided above the bowl-shaped main portion.
A head structure of a substrate carrier in a polishing apparatus provided with a height position adjusting mechanism 116 capable of vertically moving a fixing disk 116a engaged with a fixing disc 116a is disclosed.

【0012】この基板キャリアのヘッド構造は、基板が
インサ−トで被覆された剛体製支持板100でバックさ
れるため研磨定盤の表面形状に基板を直接変形追従させ
る機能が前述の基板キャリアヘッド構造のものより劣
り、CMP研磨された基板ウエハの平坦性が若干劣る
(σ=1で4.5〜5.0%)。
The head structure of the substrate carrier has the function of directly deforming and following the surface shape of the polishing platen because the substrate is backed by the rigid support plate 100 covered with an insert. It is inferior to that of the structure and slightly inferior in flatness of the substrate wafer polished by CMP (4.5 to 5.0% at σ = 1).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の基板
キャリアヘッド構造の各々の長所を取り入れ、これらを
組み合わせ、更に構造を簡略化し、CMP研磨された基
板ウエハの平坦性がσ=1で2.8〜3.2%のものを
与えることができる基板キャリアヘッド構造を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention incorporates the advantages of each of the aforementioned substrate carrier head structures, combines them, further simplifies the structure, and provides a CMP polished substrate wafer with a flatness of σ = 1. It is an object of the present invention to provide a substrate carrier head structure capable of providing 2.8 to 3.2%.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1は、回
転する駆動軸に軸承された定盤に貼付されている研磨布
表面に、キャリアに保持された基板を研磨布上方より押
し当てて基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨す
る研磨装置の基板キャリアヘッド構造であって、前記キ
ャリアヘッド構造は中空スピンドル軸に軸承されたお椀
状主体部、該お椀状主体部の下端部に水平方向に固定さ
れた可撓性材よりなるダイヤフラム、該ダイヤフラムに
固定された中央部に鉛直方向に気体通路が設けられ、下
面の前記気体通路部に通じて形成された凹部を有する剛
体製支持板、前記気体通路の気体を給供排出できる手
段、お椀状主体部の内側とダイヤフラムの上面側とで形
成される加圧室に気体を供給する手段、該剛体製支持板
の下面に可撓性膜を該剛体製支持板と該可撓性膜で隙間
が0.1〜0.3mmの機密性の高い空間が形成される
ように可撓性膜を取り付けた基板キャリア部、該可撓性
膜の下面よりは突出して前記剛体製支持板の下部外周縁
に取り付けられた環状保持リング、および、前記環状保
持リングの側壁と該可撓性膜の下面とで形成された基板
収納ポケット部、とを備えることを特徴とする、研磨装
置における基板キャリアのヘッド構造を提供するもので
ある。
According to a first aspect of the present invention, a substrate held by a carrier is pressed from above a polishing cloth onto a surface of a polishing cloth adhered to a platen supported on a rotating drive shaft. A substrate carrier head structure of a polishing apparatus for polishing the surface of the substrate by rubbing the substrate and the polishing cloth, wherein the carrier head structure comprises a bowl-shaped main part supported by a hollow spindle shaft, and a bowl-shaped main part. A diaphragm made of a flexible material fixed horizontally at a lower end portion, a gas passage is provided vertically in a central portion fixed to the diaphragm, and has a concave portion formed to communicate with the gas passage portion on the lower surface. Rigid support plate, means for supplying and discharging gas from the gas passage, means for supplying gas to the pressurized chamber formed by the inside of the bowl-shaped main body and the upper surface side of the diaphragm, lower surface of the rigid support plate Flexible membrane Substrate carrier portion with flexible film attached so that a highly confidential space with a gap of 0.1 to 0.3 mm is formed between the rigid support plate and the flexible film, and the lower surface of the flexible film An annular holding ring protruding from the lower end of the rigid support plate and a substrate storage pocket formed by a side wall of the annular holding ring and a lower surface of the flexible film. It is another object of the present invention to provide a substrate carrier head structure in a polishing apparatus.

【0015】剛体製支持板の底部と可撓性膜で形成され
る機密性の高い空間を減圧することにより基板と可撓性
膜間が負圧となり、基盤が可撓性膜に保持される。ま
た、基板のチャック時、および基板の研磨時、基板の裏
面は常に可撓性膜でバッキングされているので基板の破
損がない。さらに、研磨時、剛体製支持板と可撓性膜で
形成される隙間(リセス)に供給された加圧気体により
可撓性膜が風船のように膨張して基板裏面に密着し、可
撓性膜が密着した基板裏面と剛体製支持板の下面間には
気体室が形成されるので、定盤の研磨布の表面状態のう
ねりに応じた均一な圧力が基板に瞬時に伝達され、定盤
表面形状への基板の追従が容易となり、平坦性の優れた
加工基板を与えることができる。
By reducing the pressure in the highly confidential space formed by the bottom of the rigid support plate and the flexible film, a negative pressure is created between the substrate and the flexible film, and the base is held by the flexible film. . Further, when the substrate is chucked and polished, the back surface of the substrate is always backed with a flexible film, so that the substrate is not damaged. Further, at the time of polishing, the flexible film expands like a balloon by the pressurized gas supplied to the gap (recess) formed by the rigid support plate and the flexible film, and adheres to the back surface of the substrate, and the flexible film becomes flexible. A gas chamber is formed between the back surface of the substrate and the lower surface of the rigid support plate, so that a uniform pressure corresponding to the undulation of the surface of the polishing pad on the surface plate is instantaneously transmitted to the substrate, The follow-up of the board to the board surface shape becomes easy, and a processed board having excellent flatness can be provided.

【0016】本発明の請求項2は、前記基板キャリアヘ
ッド構造において、剛体製支持板の下面は、可撓性膜と
機密性の高い空間が形成されるように剛体製支持板の外
周縁部の高さが中央部より高いことを特徴とする。可撓
性膜と剛体製支持板とで気体通路用の空間が形成され
る。
According to a second aspect of the present invention, in the substrate carrier head structure, the lower surface of the rigid support plate has an outer peripheral edge of the rigid support plate so that a flexible film and a highly airtight space are formed. Is higher than the center. A space for a gas passage is formed by the flexible membrane and the rigid support plate.

【0017】本発明の請求項3は、上記可撓性膜として
硬さが10〜100、引張強度が30〜200kgf/
cm2、引張伸度が50〜1000%、厚み 0.2〜
3mmの物性を有するもので、ゴム物質を素材として用
いる。ゴム物質は伸ばしても元に戻る性質を有し、加圧
気体による延展性が優れる。また、可撓性膜の基板への
密着性が良好である。
According to a third aspect of the present invention, the flexible film has a hardness of 10 to 100 and a tensile strength of 30 to 200 kgf /.
cm 2 , tensile elongation 50-1000%, thickness 0.2-
It has physical properties of 3 mm and uses a rubber substance as a material. The rubber substance has the property of returning to its original state even when stretched, and has excellent spreadability by pressurized gas. In addition, the adhesion of the flexible film to the substrate is good.

【0018】本発明の請求項4は、上記可撓性膜の素材
のゴム物質として、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ウ
レタンゴム、シリコンゴム、スチレン・ブタジエン・ス
チレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・ブタ
ジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・ブ
タジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加
物、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック
共重合体ゴムの水素添加物、スチレン・イソプレン・ス
チレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・イソ
プレン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・イ
ソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加
物、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック
共重合体ゴムの水素添加物、エチレン・プロピレン共重
合体ゴムおよびエチレン・プロピレン・エチリデンノル
ボルネン共重合体ゴムより選ばれた1種または2種以上
の混合物を用いる。
According to a fourth aspect of the present invention, the rubber material of the flexible film is butyl rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, silicon rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene.・ Styrene block copolymer rubber, hydrogenated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber , Chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, ethylene / propylene copolymer Polymer rubber and ethylene -Propylene-ethylidenenorbornene copolymer one selected from rubber or a mixture of two or more is used.

【0019】これらは耐酸性、耐アルカリ性、延展性に
優れるのでCMPの金属層研磨、シリコンベアウエハ研
磨に用いる可撓性膜の素材として適している。
Since these are excellent in acid resistance, alkali resistance and spreadability, they are suitable as a material for a flexible film used for polishing a metal layer of CMP and polishing of a silicon bare wafer.

【0020】本発明の請求項5は、前記可撓性膜の素材
として導電性充填剤を1〜15重量%含有するゴム物質
を使用し、該可撓性膜の表面固有抵抗値が1x1013Ω
/□以下であることを特徴とする。可撓性膜の表面固有
抵抗値を1x1013Ω/□以下とすることにより、可撓
性膜への不純物の付着が防止される。特に、導電性充填
剤として、ケッチエンブラックを用いたときは可撓性膜
の伸びが向上し、かつ、基板へのフィット性も向上し、
導電性に優れる。
According to a fifth aspect of the present invention, a rubber material containing 1 to 15% by weight of a conductive filler is used as a material of the flexible film, and the flexible film has a surface resistivity of 1 × 10 13. Ω
/ □ or less. By setting the surface specific resistance of the flexible film to 1 × 10 13 Ω / □ or less, adhesion of impurities to the flexible film is prevented. In particular, when ketchen black is used as the conductive filler, the elongation of the flexible film is improved, and the fit to the substrate is also improved,
Excellent conductivity.

【0021】本発明の請求項6は、前記基板キャリアヘ
ッド構造において、ダイヤフラムの中央上面部には外向
きのフランジ部を有するフランジリングが固定され、お
椀状主体部の上方部には前記フランジ部に係合する固定
用円板を上下方向に昇降可能な高さ位置調整機構が設け
られていることを特徴とする。外向きのフランジ部に高
さ位置調整機構の固定用円板を昇降させて係合すること
により環状保持リングに対する剛体製支持板の高さ位置
を調整できる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the substrate carrier head structure, a flange ring having an outwardly directed flange portion is fixed to a central upper surface portion of the diaphragm, and the flange portion is provided above a bowl-shaped main portion. And a height position adjusting mechanism capable of vertically moving the fixing disk engaging with the fixing disk. The height position of the rigid support plate with respect to the annular holding ring can be adjusted by raising and lowering and engaging the fixing disk of the height position adjusting mechanism with the outward flange portion.

【0022】本発明の請求項7は、前記キャリアヘッド
構造において、環状保持リングはポリ(テトラフルオロ
エチレン)、ポリ(ジフロロジクロロエチレン)、ポリ
アセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂より選ばれた
樹脂を素材とするものであることを特徴とする。これら
樹脂を素材とする環状保持リングは滑り性に優れ、定盤
の研磨布の磨耗程度が低いので、定盤の研磨布の寿命が
長くなる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the carrier head structure, the annular retaining ring is made of a resin selected from poly (tetrafluoroethylene), poly (difluorodichloroethylene), polyacetal, and glass fiber reinforced epoxy resin. It is characterized by being a material. The annular retaining ring made of such a resin is excellent in slipperiness, and abrasion of the polishing pad of the surface plate is low, so that the life of the polishing pad of the surface plate is prolonged.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を更に
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

【実施例】図1は、研磨装置の基板キャリアヘッド構造
の要部を示す一部を切り欠いた正面図、図2は該基板キ
ャリアヘッド構造の底面図、図3は基板キャリアヘッド
構造のお椀状主体部と環状保持リングと剛体製支持板と
可撓性膜の高さ関係を説明するために用いた一部を切り
欠いた断面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a main part of a substrate carrier head structure of a polishing apparatus, FIG. 2 is a bottom view of the substrate carrier head structure, and FIG. 3 is a bowl of the substrate carrier head structure. FIG. 4 is a partially cutaway sectional view used to explain the height relationship among a main body, an annular retaining ring, a rigid support plate, and a flexible film.

【0024】図中、4は研磨装置における基板キャリア
のヘッド構造、105は中空スピンドル軸、104はお
椀状主体部、105aはカプラでお椀状主体部をスピン
ドル軸下部に軸承する。5は可撓性材よりなるダイヤフ
ラムで、前記お椀状主体部の環状側壁3a下端部に水平
方向に環状のフランジ6で挟持され、ボルト7締めされ
る。8は剛体製支持板で、中央部に鉛直方向に気体通路
8aが設けられ、下面の前記気体通路部に通じて形成さ
れた凹部8bを有する。9は外向きのフランジ部9aを
有するフランジリングで、これはダイヤフラムの中央上
面部にボルト10で固定されている。また、剛体製支持
板8もこのボルト10によりダイヤフラム8の下面に固
定される。剛体製支持板8は図1では2つの部材8,8
で示されているが、一体化したものであってもよい。
In the figure, 4 is the head structure of the substrate carrier in the polishing apparatus, 105 is a hollow spindle shaft, 104 is a bowl-shaped main part, and 105a is a coupler which supports the bowl-shaped main part below the spindle shaft. Reference numeral 5 denotes a diaphragm made of a flexible material. The diaphragm 5 is horizontally held at the lower end of the annular side wall 3a of the bowl-shaped main portion by an annular flange 6, and is tightened by bolts 7. Reference numeral 8 denotes a rigid support plate having a gas passage 8a provided in the center in a vertical direction, and a concave portion 8b formed to communicate with the gas passage on the lower surface. Reference numeral 9 denotes a flange ring having an outward flange portion 9a, which is fixed to a central upper surface of the diaphragm with a bolt 10. The rigid support plate 8 is also fixed to the lower surface of the diaphragm 8 by the bolt 10. The rigid support plate 8 is shown in FIG.
, But may be integrated.

【0025】11は固定用円板11aを上下方向に昇降
可能な高さ位置調整機構で、上部がネジ切られた棒状部
材11bの下端部に固定用円板11aが設けられる。1
2はインサ−トでお椀状主体部の上方部に設けられ、棒
状部材11bが螺合する。棒状部材11bを上昇するこ
とにより前記フランジ部9aに固定用円板11aが係合
する。16は気体供給・排気兼用の管で中空スピンドル
軸105内に設けられ、この管の一方の端は図示されて
いない真空・圧力気体切替弁を有する管に接続され、他
方の端は剛体製支持板の中央部の気体通路8aにジョイ
ント16aを介して連通している。
Reference numeral 11 denotes a height position adjusting mechanism capable of moving the fixing disk 11a up and down in the vertical direction. The fixing disk 11a is provided at the lower end of a rod-shaped member 11b whose upper part is threaded. 1
Reference numeral 2 denotes an insert, which is provided above the bowl-shaped main part, and into which the rod-shaped member 11b is screwed. By raising the rod-shaped member 11b, the fixing disk 11a is engaged with the flange portion 9a. Reference numeral 16 denotes a gas supply / exhaust tube provided in the hollow spindle shaft 105. One end of this tube is connected to a tube having a vacuum / pressure gas switching valve (not shown), and the other end is a rigid support. It communicates with a gas passage 8a at the center of the plate via a joint 16a.

【0026】17はお椀状主体部104の内側とダイヤ
フラム5の上面側とで形成される加圧室、18はこの加
圧室17に気体を供給する気体通路で矢印で示されるよ
うにスピンドル軸105の内部を経由して加圧気体が供
給される。供給された加圧気体はダイヤフラム5上面を
加圧する。
Reference numeral 17 denotes a pressurizing chamber formed between the inside of the bowl-shaped main body 104 and the upper surface of the diaphragm 5, and reference numeral 18 denotes a gas passage for supplying gas to the pressurizing chamber 17, as indicated by an arrow. A pressurized gas is supplied via the inside of 105. The supplied pressurized gas presses the upper surface of the diaphragm 5.

【0027】19は厚みが0.2〜3mmの可撓性膜
で、前記剛体製支持板8の下面の外周縁部の凸部8cに
複数のボルト20で固定され、該可撓性膜と剛体製支持
板の下面凹部8dとで隙間の高さlが0.1〜0.3m
mの機密性の高い空間21を形成する。22は環状保持
リングで、剛体製支持板8に取り付けた可撓性膜19の
下面よりは突出して剛体製支持板の下部外周縁に取り付
けられる。図1では環状インサ−ト部材8eを介してボ
ルト23で剛体製支持板8に取り付けられる。24はゴ
ムシ−ルリングである。
Reference numeral 19 denotes a flexible film having a thickness of 0.2 to 3 mm, which is fixed to the convex portion 8c on the outer peripheral edge of the lower surface of the rigid support plate 8 with a plurality of bolts 20. The height l of the gap between the lower surface recess 8d of the rigid support plate and the lower surface 8d is 0.1 to 0.3 m.
m, a highly confidential space 21 is formed. Reference numeral 22 denotes an annular holding ring, which protrudes from the lower surface of the flexible film 19 attached to the rigid support plate 8 and is attached to the lower outer peripheral edge of the rigid support plate. In FIG. 1, it is attached to the rigid support plate 8 with bolts 23 via an annular insert member 8e. Reference numeral 24 denotes a rubber seal ring.

【0028】25は基板収納ポケット部で、前記環状保
持リング22の側壁と該可撓性膜19の下面とで形成さ
れる。
Reference numeral 25 denotes a substrate storage pocket formed by the side wall of the annular holding ring 22 and the lower surface of the flexible film 19.

【0029】前記可撓性膜19の素材は、ゴム物質、ゴ
ム物質と熱可塑性樹脂の混合物が挙げられる。ゴム物質
としては、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴ
ム、シリコンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブ
ロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・ブタジエン・
スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・ブタジエン
・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル
化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴ
ムの水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロ
ック共重合体ゴム、クロル化スチレン・イソプレン・ス
チレンブロック共重合体ゴム、スチレン・イソプレン・
スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化
スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム
の水素添加物、エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよ
びエチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重
合体ゴムが挙げられる。これらは架橋されていてもよ
い。
Examples of the material of the flexible film 19 include a rubber substance and a mixture of a rubber substance and a thermoplastic resin. Rubber materials include butyl rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, silicone rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene
Styrene block copolymer rubber, hydrogenated product of styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated product of chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, Chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, styrene / isoprene /
Examples include hydrogenated styrene block copolymer rubber, hydrogenated chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, ethylene / propylene copolymer rubber, and ethylene / propylene / ethylidene norbornene copolymer rubber. These may be crosslinked.

【0030】熱可塑性樹脂としては、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖線状ポリエチ
レン、軟質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、クロ
ロ・スルホン化ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共
重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレ
ン・アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、エチ
レン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ブ
テン−1共重合体、ポリブテン等が挙げられる。
Examples of the thermoplastic resin include ethylene-vinyl acetate copolymer, low density polyethylene, linear linear polyethylene, soft polyvinyl chloride, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene -Methyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-butene-1 copolymer, polybutene and the like.

【0031】混合物の場合、ゴム物質は両者中の10〜
97重量%、好ましくは30〜85重量%、熱可塑性樹
脂は90〜3重量%、好ましくは70〜15重量%の割
合で用いられる。ゴム物質は、可撓性膜の延展性と、伸
びに対する戻りの目的で、熱可塑性樹脂は可撓性膜の強
度、硬度、耐熱性向上の目的で使用される。
In the case of a mixture, the rubber material is 10 to 10
97% by weight, preferably 30 to 85% by weight, and the thermoplastic resin is used in a proportion of 90 to 3% by weight, preferably 70 to 15% by weight. The rubber substance is used for the purpose of the extensibility of the flexible film and the return to the elongation, and the thermoplastic resin is used for the purpose of improving the strength, hardness and heat resistance of the flexible film.

【0032】可撓性膜19の物性としては、硬さ(JI
S K−6301)が10〜100、好ましくは35〜
85、引張強度(JIS K−6301)が30〜20
0kgf/cm2、好ましくは50〜150kgf/c
2、引張伸度(JIS K−6301)が50〜10
00%、200〜800%、厚み 0.03〜3mm、
好ましくは、0.05〜1.5mmである。
The physical properties of the flexible film 19 include hardness (JI
SK-6301) is 10 to 100, preferably 35 to 100.
85, tensile strength (JIS K-6301) is 30 to 20
0 kgf / cm 2 , preferably 50 to 150 kgf / c
m 2 , tensile elongation (JIS K-6301) 50 to 10
00%, 200-800%, thickness 0.03-3mm,
Preferably, it is 0.05 to 1.5 mm.

【0033】可撓性膜は、導電性充填剤を1〜15重量
%、好ましくは3〜10重量%含有していて、可撓性膜
の表面固有抵抗値(ベックマン・インダストリアル社:
Beckman Industrial)のデジタル・
マルチメ−タ−表面固有抵抗測定機器 4410型で測
定)が1x1013Ω/□以下、好ましくは5x1012
1x109Ω/□とすることにより、可撓性膜への不純
物の付着が防止される。特に、導電性充填剤として、金
属粉末や金属酸化物ではなく、導電性カ−ボンブラック
を用いたときは可撓性膜の伸びが向上し、かつ、基板へ
のフィット性も向上する。
The flexible membrane contains 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, of a conductive filler, and has a surface resistivity of the flexible membrane (Beckman Industrial:
Beckman Industrial)
Multimeter surface resistivity measurement device 4410) is 1 × 10 13 Ω / □ or less, preferably 5 × 10 12 to
By setting it to 1 × 10 9 Ω / □, adhesion of impurities to the flexible film is prevented. In particular, when conductive carbon black is used as the conductive filler instead of metal powder or metal oxide, the elongation of the flexible film is improved, and the fit to the substrate is also improved.

【0034】導電性カ−ボンブラックとしては、ファ−
ネスグラック、チャンネルブラックなどの導電性フィラ
−も使用できるが、揮発分含有量が2重量%以下、表面
積が800〜2000m2、ジブチルフタレ−ト吸収量
が200〜600ml/100g、平均粒度が10〜5
0nmのケッチエンブラックと呼ばれる微粒子が導電性
に優れ、ゴム物質、樹脂への分散性に優れ、膜の可撓性
を他の導電性充填剤より向上させるので好ましい。かか
るカ−ボンブラックは、独国のデグッサ(Deguss
a)社よりPRINTEX XEの商品名で、三菱化学
株式会社よりケッチエンブラックの商品名で入手でき
る。
As the conductive carbon black, far carbon
Conductive fillers such as Nesgrac and Channel Black can also be used, but have a volatile content of 2% by weight or less, a surface area of 800-2000 m 2 , a dibutyl phthalate absorption of 200-600 ml / 100 g, and an average particle size of 10-5.
Fine particles called ketchen black having a thickness of 0 nm are preferable because they have excellent conductivity, are excellent in dispersibility in rubber substances and resins, and improve the flexibility of the film as compared with other conductive fillers. Such carbon black is available from Deguss of Germany.
a) Available under the trade name PRINTEX XE from the company and under the trade name Ketchenblack from Mitsubishi Chemical Corporation.

【0035】剛体製支持板の素材は、アルミニウム、ス
テンレスが使用できる。また、環状保持リング22はポ
リ(テトラフルオロエチレン)、ポリ(ジフロロジクロ
ロエチレン)、ポリアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキ
シ樹脂等、滑り性の良好な樹脂が使用される。図1に示
す環状保持リングの厚みは0.3〜2mmである。定盤
の研磨布3aと環状保持リングの動摩擦係数は0.30
以上が好ましい。
Aluminum or stainless steel can be used as the material of the rigid support plate. The annular retaining ring 22 is made of a resin having a good slipperiness, such as poly (tetrafluoroethylene), poly (difluorodichloroethylene), polyacetal, and glass fiber reinforced epoxy resin. The thickness of the annular retaining ring shown in FIG. 1 is 0.3-2 mm. The coefficient of kinetic friction between the polishing cloth 3a of the surface plate and the annular retaining ring is 0.30.
The above is preferred.

【0036】基板の研磨は次ぎのように行なわれる。 予め仮置台に搬送されてきた基板w上に基板キャリア
ヘッド4を移動させ、基板キャリアヘッド4を下降させ
て基板上に当接させ、ついで加圧室18に加圧気体を供
給して基板キャリアヘッド4を押圧し、管16を減圧し
て基板キャリアヘッド4の可撓性膜19を剛体製支持板
8に密着させることにより生じた基板と可撓性膜19と
の間の隙間の減圧により基板をヘッド4に固定(保持)
する。 ついで、基板を固定したヘッド4を定盤3上に移動さ
せた後、ヘッドを下降させ基板をスピンドル軸2に軸承
されている定盤3の研磨布3aに当接する。 基板キャリアヘッド4の管16の減圧を止め、加圧気
体に切り替え、可撓性膜19を膨張させ、加圧室18に
供給された加圧気体と膨張した可撓性膜19にかかる圧
力とにより基板キャリアヘッド4は基盤を定盤3上に押
圧する。 加圧室18および管16に加圧気体を供給しつつ、基
板wを保持しているヘッド4のスピンドル軸105およ
び定盤3のスピンドル軸2を回転させることにより基板
と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨する。この際、
研磨剤スラリ−が研磨布3a表面に供給されつつ、研磨
が行なわれる。定盤3の回転数は、10〜150rp
m、基板キャリアヘッド4の回転数は10〜150rp
m、キャリアの可撓性膜19に保持された基板が研磨布
に当てられる圧力は0.05〜0.3kg/cm2、好
ましくは加圧室18に供給される気体圧力は100〜3
00g/cm2、管16より可撓性膜19に加えられる
気体圧力は100〜200g/cm2である。
The polishing of the substrate is performed as follows. The substrate carrier head 4 is moved onto the substrate w which has been conveyed to the temporary mounting table in advance, and the substrate carrier head 4 is lowered to abut on the substrate. The head 4 is pressed, the tube 16 is depressurized, and the flexible film 19 of the substrate carrier head 4 is brought into close contact with the rigid support plate 8. Fixing (holding) substrate to head 4
I do. Next, after moving the head 4 on which the substrate is fixed onto the surface plate 3, the head is lowered and the substrate is brought into contact with the polishing pad 3 a of the surface plate 3 which is supported by the spindle 2. The depressurization of the tube 16 of the substrate carrier head 4 is stopped, the pressure is switched to a pressurized gas, the flexible film 19 is expanded, the pressurized gas supplied to the pressurizing chamber 18 and the pressure applied to the expanded flexible film 19 are reduced. As a result, the substrate carrier head 4 presses the substrate onto the surface plate 3. The substrate and the polishing pad are rubbed by rotating the spindle shaft 105 of the head 4 holding the substrate w and the spindle shaft 2 of the surface plate 3 while supplying a pressurized gas to the pressurizing chamber 18 and the pipe 16. To polish the surface of the substrate. On this occasion,
The polishing is performed while the abrasive slurry is supplied to the surface of the polishing pad 3a. The rotation speed of the platen 3 is 10 to 150 rpm
m, the rotation speed of the substrate carrier head 4 is 10 to 150 rpm
m, the pressure at which the substrate held by the flexible film 19 of the carrier is applied to the polishing cloth is 0.05 to 0.3 kg / cm 2 , preferably the gas pressure supplied to the pressurizing chamber 18 is 100 to 3
00g / cm 2, the gas pressure applied to the flexible film 19 from the tube 16 is 100 to 200 g / cm 2.

【0037】研磨剤スラリ−としては、コロイダルシリ
カ、酸化セリウム、アルミナ、ベ−マイト、二酸化マン
ガンなどの砥粒を純水に分散したスラリ−が用いられ
る。必要によりスラリ−には界面活性剤、キレ−ト剤、
pH調整剤、酸化剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラ
リ−は50〜1500cc/分の割合で研磨布面に供給
される。
As the abrasive slurry, a slurry in which abrasive grains such as colloidal silica, cerium oxide, alumina, boehmite, and manganese dioxide are dispersed in pure water is used. If necessary, the slurry contains a surfactant, a chelating agent,
A pH adjuster, an oxidizing agent, and a preservative are blended. The abrasive slurry is supplied to the polishing cloth at a rate of 50 to 1500 cc / min.

【0038】基板の研磨の際、研磨布表面の不規則なウ
ネリにより圧変化を基板は受けるが、基板裏面の可撓性
膜19と剛体性支持板8間の空間21に存在する加圧気
体により基板裏面の各部分にかかる圧力はパスカルの原
理通り均一な圧力となるので、研磨布の表面形状のうね
りに基板が容易に追従できる。
When the substrate is polished, the substrate receives a pressure change due to irregular undulations on the surface of the polishing pad, but the pressurized gas existing in the space 21 between the flexible film 19 and the rigid support plate 8 on the back surface of the substrate. As a result, the pressure applied to each portion on the back surface of the substrate becomes uniform according to the principle of Pascal, so that the substrate can easily follow the undulation of the surface shape of the polishing pad.

【0039】研磨終了後は、加圧室18への加圧気体の
供給を止め、キャリアヘッド4のスピンドル軸105を
研磨布3aより若干上昇させることにより、管16内に
供給されている加圧空気により可撓性膜19が膨張して
いるので研磨された基板wはキャリアの可撓性膜19よ
り容易に剥がすことができる。
After the polishing is completed, the supply of the pressurized gas to the pressurizing chamber 18 is stopped, and the spindle shaft 105 of the carrier head 4 is slightly raised from the polishing pad 3a. Since the flexible film 19 is expanded by air, the polished substrate w can be easily peeled off from the flexible film 19 of the carrier.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によると、基板Wのキャリアヘッ
ド4への取り付けが容易であり、表面平坦性に優れる加
工基板が得られる。また、導電性を備えた可撓性膜5を
用いることによりキャリアへの研磨屑、不純物などの付
着が防止される。
According to the present invention, the substrate W can be easily mounted on the carrier head 4 and a processed substrate having excellent surface flatness can be obtained. Further, the use of the conductive flexible film 5 prevents polishing dust and impurities from adhering to the carrier.

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

【図1】 基板キャリアヘッドの一部を切り欠いた正
面図である。
FIG. 1 is a front view in which a part of a substrate carrier head is cut away.

【図2】 基板キャリアヘッドの底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the substrate carrier head.

【図3】 キャリアヘッドの部分を拡大した断面図で
ある。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a portion of a carrier head.

【図4】 従来の基板キャリア方式を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional substrate carrier method.

【図5】 公知の研磨装置のキャリアヘッド構造を示
す一部を切り欠いた断面図である。
FIG. 5 is a partially cutaway sectional view showing a carrier head structure of a known polishing apparatus.

【図6】 公知の研磨装置のキャリアヘッド構造を示す
一部を切り欠いた断面図である。
FIG. 6 is a partially cutaway sectional view showing a carrier head structure of a known polishing apparatus.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転する駆動軸に軸承された定盤に貼付
されている研磨布表面に、キャリアに保持された基板を
研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を擦動させて基
板の表面を研磨する研磨装置の基板キャリアヘッド構造
であって、前記キャリアヘッド構造は中空スピンドル軸
に軸承されたお椀状主体部、該お椀状主体部の下端部に
水平方向に固定された可撓性材よりなるダイヤフラム、
該ダイヤフラムに固定された中央部に鉛直方向に気体通
路が設けられ、下面の前記気体通路部に通じて形成され
た凹部を有する剛体製支持板、前記気体通路の気体を給
排出できる手段、お椀状主体部の内側とダイヤフラムの
上面側とで形成される加圧室に気体を供給する手段、該
剛体製支持板の下面に可撓性膜を該剛体製支持板と該可
撓性膜で隙間が0.1〜0.3mmの機密性の高い空間
が形成されるように可撓性膜を取り付けた基板キャリア
部、該可撓性膜の下面よりは突出して前記剛体製支持板
の下部外周縁に取り付けられた環状保持リング、およ
び、前記環状保持リングの側壁と該可撓性膜の下面とで
形成された基板収納ポケット部、とを備えることを特徴
とする、研磨装置における基板キャリアのヘッド構造。
1. A substrate held by a carrier is pressed from above a polishing cloth onto a surface of a polishing cloth attached to a surface plate supported on a rotating drive shaft, and the substrate and the polishing cloth are rubbed to each other. A substrate carrier head structure of a polishing apparatus for polishing a surface, wherein the carrier head structure is a bowl-shaped main body supported on a hollow spindle shaft, and a flexible horizontally fixed to a lower end of the bowl-shaped main body. Diaphragm made of wood,
A gas passage is provided in a vertical direction in a central portion fixed to the diaphragm, a rigid support plate having a concave portion formed to communicate with the gas passage portion on the lower surface, means for supplying and discharging gas from the gas passage, a bowl Means for supplying gas to a pressurizing chamber formed between the inside of the main body and the upper surface of the diaphragm, and a flexible film provided on the lower surface of the rigid support plate by the rigid support plate and the flexible film. A substrate carrier portion on which a flexible film is attached so as to form a highly confidential space with a gap of 0.1 to 0.3 mm, a lower portion of the rigid support plate protruding from a lower surface of the flexible film; A substrate carrier in a polishing apparatus, comprising: an annular holding ring attached to an outer peripheral edge; and a substrate storage pocket portion formed by a side wall of the annular holding ring and a lower surface of the flexible film. Head structure.
【請求項2】 剛体製支持板の下面は、可撓性膜と機密
性の高い空間が形成されるように剛体製支持板の外周縁
部の高さが中央部より高いことを特徴とする、請求項1
に記載の研磨装置における基板キャリアのヘッド構造。
2. The lower surface of the rigid support plate is characterized in that the height of the outer peripheral edge of the rigid support plate is higher than the central portion so that a space with high airtightness and a flexible film are formed. , Claim 1
A head structure of a substrate carrier in the polishing apparatus according to 1.
【請求項3】 可撓性膜は、硬さが10〜100、引張
強度が30〜200kgf/cm2、引張伸度が50〜
1000%、厚み 0.2〜3mmの物性を示すもので
あり、ゴム物質を素材とするものである、請求項1に記
載の研磨装置における基板キャリアのヘッド構造。
3. The flexible film has a hardness of 10 to 100, a tensile strength of 30 to 200 kgf / cm 2 , and a tensile elongation of 50 to 200 .
The head structure of a substrate carrier in a polishing apparatus according to claim 1, wherein the substrate carrier has physical properties of 1000% and a thickness of 0.2 to 3 mm and is made of a rubber material.
【請求項4】 可撓性膜の素材のゴム物質は、ブチルゴ
ム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、
スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴ
ム、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック
共重合体ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロッ
ク共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・ブタ
ジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、
スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴ
ム、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック
共重合体ゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロッ
ク共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・イソ
プレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、
エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよびエチレン・プ
ロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴムより選
ばれた1種または2種以上の混合物である、請求項3に
記載の研磨装置における基板キャリアヘッド構造。
4. The rubber material of the material of the flexible membrane is butyl rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, silicon rubber,
Styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer Hydrogenated rubber,
Styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer Hydrogenated rubber,
4. The substrate carrier head structure in the polishing apparatus according to claim 3, wherein the substrate carrier head is one or a mixture of two or more selected from ethylene / propylene copolymer rubber and ethylene / propylene / ethylidene norbornene copolymer rubber.
【請求項5】 可撓性膜の素材のゴム物質は導電性充填
剤を1〜15重量%含有し、可撓性膜の表面固有抵抗値
は1x1013Ω/□以下であることを特徴とする、請求
項3に記載の研磨装置における基板キャリアヘッド構
造。
5. The rubber material of the flexible film contains 1 to 15% by weight of a conductive filler, and the flexible film has a surface specific resistance of 1 × 10 13 Ω / □ or less. A substrate carrier head structure in the polishing apparatus according to claim 3.
【請求項6】 ダイヤフラムの中央上面部には外向きの
フランジ部を有するフランジリングが固定され、お椀状
主体部の上方部には前記フランジ部に係合する固定用円
板を上下方向に昇降可能な高さ位置調整機構が設けられ
ていることを特徴とする、請求項1に記載の研磨装置に
おける基板キャリアヘッド構造。
6. A flange ring having an outward flange portion is fixed to a central upper surface portion of the diaphragm, and a fixing disk engaging with the flange portion is vertically moved above and below the bowl-shaped main portion in a vertical direction. The substrate carrier head structure in the polishing apparatus according to claim 1, wherein a possible height position adjusting mechanism is provided.
【請求項7】 環状保持リングは、ポリ(テトラフルオ
ロエチレン)、ポリ(ジフロロジクロロエチレン)、ポ
リアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂より選ばれ
た樹脂を素材とするものである、請求項1に記載の研磨
装置における基板キャリアヘッド構造。
7. The annular retaining ring according to claim 1, wherein the ring is made of a resin selected from the group consisting of poly (tetrafluoroethylene), poly (difluorodichloroethylene), polyacetal and glass fiber reinforced epoxy resin. A substrate carrier head structure in the polishing apparatus described in the above.
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