JP2001150330A - Polishing device - Google Patents

Polishing device

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JP2001150330A
JP2001150330A JP33487199A JP33487199A JP2001150330A JP 2001150330 A JP2001150330 A JP 2001150330A JP 33487199 A JP33487199 A JP 33487199A JP 33487199 A JP33487199 A JP 33487199A JP 2001150330 A JP2001150330 A JP 2001150330A
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piston
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pressure chamber
ring
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靖彦 長倉
Fumitaka Itou
史隆 伊藤
Takahiro Kawamo
貴裕 川面
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Toshiba Machine Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device capable of realizing a high flatness by reducing nonuniformity of the polishing amount on the peripheral edge of a wafer. SOLUTION: The wafer 1 is absorbed to the lower surface of a top plate 6 through a backing pad 8 and guided from the periphery by a guide ring 7. A ring-shaped piston 10 is housed between the top plate 6 and the guide ring 7, a ring-shaped protrusion part 10c provided on the tip extends to the lower surface side of the top plate 6 through a clearance between the top plate 6 and the guide ring 7. Pressure chambers 11, 12 are formed on the upper surface and the lower surface of the protrusion part 10a of the piston 10, and O-rings 16, 17 are respectively mounted on the outer peripheral sides of the pressure chambers 11, 12. The position in the vertical direction of the piston 10 is adjusted by controlling pressure in the pressure chambers 11, 12, and the contact pressure distribution between the wafer 1 on the peripheral edge part and an abrasive cloth is adjusted.

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、シリコンウエーハ
などの板厚が薄い円板状の被加工材の表面を平坦に研磨
する際に使用されるポリッシング装置に係り、特に、被
加工材を吸着して保持するポリッシングヘッドの構造に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus used for flatly polishing the surface of a thin disk-shaped workpiece such as a silicon wafer. The present invention relates to a structure of a polishing head for holding the polishing head.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積度化に伴
い、配線の微細化、多層化が進み、パターン形成に使用
される露光装置の露光ビームの波長が次第に短くなって
きている。このため、フォトリソグラフィ工程において
解像度の確保が可能な焦点深度が次第に浅くなり、浅い
焦点深度での処理を確実にするため、ウエーハ表面の平
坦度を高めることが要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices has increased, the wiring has become finer and more multilayered, and the wavelength of an exposure beam of an exposure apparatus used for pattern formation has been gradually reduced. For this reason, the depth of focus at which resolution can be ensured in the photolithography process becomes gradually smaller, and it is required to increase the flatness of the wafer surface in order to ensure processing at a shallower depth of focus.

【0003】図3に、従来のポリッシングヘッドの一例
として、特開平11−207602号公報に記載されて
いる「基板保持装置」の構造を示す。図中、60はター
ンテーブル、61は研磨パッド(研磨布)、65は基板
保持装置(ポリッシングヘッド)、62は基板(ウエー
ハ)を表す。
FIG. 3 shows the structure of a "substrate holding device" described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-207602 as an example of a conventional polishing head. In the drawing, 60 is a turntable, 61 is a polishing pad (polishing cloth), 65 is a substrate holding device (polishing head), and 62 is a substrate (wafer).

【0004】基板保持装置65は、回転軸66と、回転
軸66と一体的に設けられた基板保持ヘッド67と、基
板保持ヘッド67の下面の周縁部に固定されたガイド部
材69とを備えている。更に、基板保持ヘッド77の下
面には、ガイド部材69の内周に沿って、シール部材7
0が上下動可能に設けられている。基板保持ヘッド6
7、シール部材70及び基板62によって第一の空間部
71が形成されるとともに、基板保持ヘッド67及びシ
ール部材70によって第二の空間部72が形成されてい
る。
The substrate holding device 65 includes a rotating shaft 66, a substrate holding head 67 provided integrally with the rotating shaft 66, and a guide member 69 fixed to a peripheral portion of a lower surface of the substrate holding head 67. I have. Further, a sealing member 7 is provided on the lower surface of the substrate holding head 77 along the inner periphery of the guide member 69.
0 is provided to be able to move up and down. Substrate holding head 6
7, a first space 71 is formed by the seal member 70 and the substrate 62, and a second space 72 is formed by the substrate holding head 67 and the seal member 70.

【0005】基板62の中央部は、第一の空間部71内
に供給される加圧流体によって、研磨パッド61に対し
て加圧される。基板62の周縁部は、シール部材70
(第二の空間部72内に供給される加圧流体で加圧され
る)によって、研磨パッド61に対して加圧される。
The central portion of the substrate 62 is pressed against the polishing pad 61 by a pressurized fluid supplied into the first space 71. The periphery of the substrate 62 is
(Pressurized by the pressurized fluid supplied into the second space 72), the pressure is applied to the polishing pad 61.

【0006】上記の基板保持装置には、次の様な問題点
がある。
The above-described substrate holding device has the following problems.

【0007】(イ)ウエーハ(基板62)を研磨する圧
力が最大65kPaと小さいので、同程度の圧力である
シール部材70への圧力の制御は、事実上困難である。
(A) Since the pressure for polishing the wafer (substrate 62) is as small as 65 kPa at the maximum, it is practically difficult to control the pressure on the seal member 70, which is the same level of pressure.

【0008】(ロ)シール部材70には摺動抵抗がある
ので、シール部材70への圧力を小さな値で正確に制御
をすることは困難である。また、シール部材70への圧
力を正確に制御するためには、シール性を高めることが
必要であるが、シール性を高めると摺動抵抗が増加し、
制御がますます困難になる。
(B) Since the seal member 70 has sliding resistance, it is difficult to accurately control the pressure on the seal member 70 with a small value. Further, in order to accurately control the pressure on the seal member 70, it is necessary to enhance the sealing performance. However, when the sealing performance is enhanced, the sliding resistance increases,
Control becomes increasingly difficult.

【0009】(ハ)一方、シール性が低いと、加圧流体
が第二の空間72から第一の空間71へ漏れ、ウエーハ
の中心部における研磨速度の制御が困難となる。
(C) On the other hand, if the sealing performance is low, the pressurized fluid leaks from the second space 72 to the first space 71, making it difficult to control the polishing rate at the center of the wafer.

【0010】(ニ)シール部材70は、直径に比べて長
さが短いので、シール部材70と隣接する基板保持ヘッ
ド67との摺動面でかじりが生じ易く、シール部材70
が正確に動作しない恐れがある。
(D) Since the length of the sealing member 70 is shorter than the diameter, the sliding surface between the sealing member 70 and the adjacent substrate holding head 67 is apt to be galled.
May not work correctly.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来のポリッシングヘッドの問題点に鑑み成されたもの
で、本発明の目的は、ウエーハの周縁部において面圧分
布の調整を正確に行うことを可能にし、これによって、
ウエーハの面内における研磨量の分布の均一性を高め、
ウエーハの平坦性を向上させることができるポリッシン
グ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional polishing head, and an object of the present invention is to accurately adjust the surface pressure distribution at the peripheral portion of the wafer. To be able to do
Improve the uniformity of the distribution of the polishing amount in the plane of the wafer,
An object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of improving the flatness of a wafer.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のポリッシング装
置は、上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、タ
ーンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバ
ッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着される
トッププレートと、トッププレートの上面側に配置さ
れ、下面にトッププレートを保持するトップブロック
と、前記トッププレートの周囲を取り囲む様にトップブ
ロックの周縁部に取り付けられ、被加工物を外周側から
ガイドするガイドリングと、トッププレートの外周面と
ガイドリングの内周面との間に配置され、ガイドリング
の内周面に沿って上下方向に駆動され、その先端部で前
記バッキングパッドを介して被加工物の周縁部に加圧力
を加えるリング状のピストンとを備え、被加工物を回転
させながら研磨布に対して押し付けてポリッシングを行
うポリッシング装置において、前記ピストンの胴部に径
方向に突出する突出部を設け、この突出部の上面側と下
面側に第一と第二の圧力室を設けるとともに、突出部の
上面及び下面とこれらに対向する第一及び第二の圧力室
の内壁面との間に上下方向に伸縮するリング状の第一及
び第二の弾性シール体を装着し、これらの第一及び第二
の弾性シール体により前記第一と第二の圧力室の水平方
向の断面積を区画すると同時に、第一の圧力室より第二
の圧力室の水平方向の断面積が小さくなるよう設定し、
前記ピストンの突出部に、第一の圧力室と第二の圧力室
を互いに連通させる貫通孔を形成し、第一の圧力室及び
第二の圧力室の内部に供給される加圧流体の圧力を制御
することによって、前記ピストンの上下方向の位置を調
整する様に構成したことを特徴とする。
A polishing apparatus according to the present invention comprises a turntable on which an abrasive cloth is mounted on an upper surface, and a disk-shaped polishing device which is disposed above and opposed to the turntable and has a lower surface with a backing pad interposed therebetween. A top plate on which the workpiece is adsorbed, a top block arranged on the upper surface side of the top plate and holding the top plate on the lower surface, and attached to a peripheral portion of the top block so as to surround the periphery of the top plate, A guide ring that guides the workpiece from the outer peripheral side, and is disposed between the outer peripheral surface of the top plate and the inner peripheral surface of the guide ring, and is driven vertically along the inner peripheral surface of the guide ring, and its tip portion A ring-shaped piston for applying a pressing force to a peripheral portion of the workpiece via the backing pad, and rotating the workpiece to face the polishing cloth. In a polishing apparatus for performing polishing by pressing against the outside, a protrusion protruding in a radial direction is provided on a body of the piston, and first and second pressure chambers are provided on an upper surface side and a lower surface side of the protrusion. First and second ring-shaped elastic seals that expand and contract in the vertical direction are mounted between the upper and lower surfaces of the first and second inner surfaces of the first and second pressure chambers facing the first and second pressure chambers. At the same time, the horizontal cross-sectional area of the first and second pressure chambers is defined by the second elastic seal body, and the horizontal cross-sectional area of the second pressure chamber is set to be smaller than that of the first pressure chamber. ,
A through-hole is formed in the protrusion of the piston to allow the first pressure chamber and the second pressure chamber to communicate with each other, and the pressure of the pressurized fluid supplied to the inside of the first pressure chamber and the second pressure chamber is formed. , Whereby the vertical position of the piston is adjusted.

【0013】本発明のポリッシング装置によれば、第一
の圧力室及び第二の圧力室の内部に加圧流体を供給する
と、これら二つの圧力室の水平方向の断面積の相違に基
づいて、前記ピストンに下向きの力が作用する。この力
によって、前記ピストンが下方へ移動すると、前記第一
の弾性シール体が伸びるとともに前記第二の弾性シール
体が縮み、これによって、前記ピストンを上方に押し上
げる力が発生する。その結果、両者の力が釣り合う位置
で、前記ピストンが停止する。
According to the polishing apparatus of the present invention, when the pressurized fluid is supplied to the inside of the first pressure chamber and the second pressure chamber, based on the difference in the horizontal sectional area between the two pressure chambers, A downward force acts on the piston. When the piston moves downward by this force, the first elastic seal body expands and the second elastic seal body contracts, thereby generating a force for pushing the piston upward. As a result, the piston stops at a position where both forces balance.

【0014】これによって、前記ピストンから前記バッ
キングパッドを介して被加工物の周縁部に作用する加圧
力を精密に調整することが可能になる。
This makes it possible to precisely adjust the pressing force acting on the peripheral edge of the workpiece from the piston via the backing pad.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づくポリッシ
ング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの構造
を示す。図1中、1はウエーハ、5はトップブロック、
6はトッププレート、6aはフランジ部、7はガイドリ
ング、8はバッキングパッド、10はリング状のピスト
ン、10bは突出部、11は第一の圧力室、12は第二
の圧力室、15は貫通孔、16はOリング(第一の弾性
シール体)、17はOリング(第二の弾性シール体)を
表す。
FIG. 1 shows the structure of a polishing head constituting a main part of a polishing apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a wafer, 5 is a top block,
6 is a top plate, 6a is a flange portion, 7 is a guide ring, 8 is a backing pad, 10 is a ring-shaped piston, 10b is a protrusion, 11 is a first pressure chamber, 12 is a second pressure chamber, and 15 is The through hole, 16 indicates an O-ring (first elastic seal), and 17 indicates an O-ring (second elastic seal).

【0016】トップブロック5は、駆動軸4aの下端に
取り付けられている。トップブロック5の上端部及び下
端部には、それぞれフランジ部5a、5bが形成されて
いる。上端側のフランジ部5aは、駆動軸4aの下端に
ボルトで固定されている。下端側のフランジ部5bの径
は、研磨対象のウエーハ1よりも一回り大きい。
The top block 5 is attached to the lower end of the drive shaft 4a. Flanges 5a and 5b are formed at the upper end and the lower end of the top block 5, respectively. The upper flange portion 5a is fixed to the lower end of the drive shaft 4a with bolts. The diameter of the lower flange portion 5b is slightly larger than the wafer 1 to be polished.

【0017】下端側のフランジ部5bの下面の中央部に
は、トッププレート6が取り付けられている。下端側の
フランジ部5bの下面の周縁部には、径方向に間隔を開
けてトッププレート6の外周を取り囲む様に、ガイドリ
ング7が取り付けられている。ウエーハ1は、その外周
側をガイドリング7によってガイドされる。
A top plate 6 is attached to the center of the lower surface of the lower flange portion 5b. A guide ring 7 is attached to the peripheral edge of the lower surface of the lower flange portion 5b so as to surround the outer periphery of the top plate 6 at intervals in the radial direction. The outer peripheral side of the wafer 1 is guided by a guide ring 7.

【0018】トッププレート6は、その上面側の中央に
円形の窪み部が形成され、この窪み部とトップブロック
5の下面とによって取り囲まれた部分が空洞部27とな
っている。この空洞部27の底面とトッププレート6の
下面との間に複数の貫通孔28が形成されている。な
お、トッププレート6の上面には、空洞部27の外周に
沿ってOリングが配置され、空洞部27の内部がシール
されている。
The top plate 6 has a circular concave portion formed in the center on the upper surface side, and a portion surrounded by the concave portion and the lower surface of the top block 5 is a hollow portion 27. A plurality of through holes 28 are formed between the bottom surface of the cavity 27 and the lower surface of the top plate 6. An O-ring is arranged on the upper surface of the top plate 6 along the outer periphery of the hollow portion 27, and the inside of the hollow portion 27 is sealed.

【0019】トッププレート6の下面には、バッキング
パッド8が両面テープによって接着されている。バッキ
ングパッド8には、トッププレート6に形成された上記
の複数の貫通孔28に対応する位置に、それぞれ貫通孔
29が形成されている。ウエーハ1は、バッキングパッ
ド8を介してトッププレート6の下面に吸着される。
A backing pad 8 is adhered to the lower surface of the top plate 6 with a double-sided tape. Through holes 29 are formed in the backing pad 8 at positions corresponding to the plurality of through holes 28 formed in the top plate 6. The wafer 1 is attracted to the lower surface of the top plate 6 via the backing pad 8.

【0020】トッププレート6には、その下面側に外周
面から径方向に張り出す様にフランジ部6aが設けられ
ている。このフランジ部6aの上面側には、トッププレ
ート6の外周面とガイドリング7の内周面との間で、リ
ング状の空間部が形成され、この空間部に、リング状の
ピストン10の胴部が収容されている。ピストン10の
胴部は径方向内側に突出する突出部10aを有し、この
胴部の外周側には、胴部の上面から上方に突出する突起
部10b、及び胴部の下面から下方に突出する突起部1
0cが形成されている。
The top plate 6 is provided with a flange 6a on the lower surface thereof so as to project radially from the outer peripheral surface. A ring-shaped space is formed on the upper surface side of the flange 6a between the outer peripheral surface of the top plate 6 and the inner peripheral surface of the guide ring 7, and the body of the ring-shaped piston 10 is formed in this space. Department is housed. The body of the piston 10 has a protrusion 10a projecting radially inward, and a protrusion 10b projecting upward from the upper surface of the body and projecting downward from the lower surface of the body on the outer peripheral side of the body. Projection 1
0c is formed.

【0021】上面側の突起部10bの内周側には、Oリ
ング16(第一の弾性シール体)が装着されている。こ
のOリング16の内周側には、ピストン10の突出部1
0aの上面とトップブロック5の下面との間で、加圧流
体が供給される第一の圧力室11が形成されている。な
お、トッププレート6の上面にも、外周に沿ってOリン
グが配置され、これらのOリングによって、第一の圧力
室11の内部がシールされている。
An O-ring 16 (first elastic seal) is mounted on the inner peripheral side of the protrusion 10b on the upper surface side. The protruding portion 1 of the piston 10 is
A first pressure chamber 11 to which a pressurized fluid is supplied is formed between the upper surface of Oa and the lower surface of the top block 5. O-rings are also arranged on the upper surface of the top plate 6 along the outer periphery, and the inside of the first pressure chamber 11 is sealed by these O-rings.

【0022】突出部10aの下面側の内周側には、下方
に僅かに突出する様に段部10dが形成され、この段部
10dの内周側にOリング17(第二の弾性シール体)
が装着されている。このOリング17の内周側には、ピ
ストン10の突出部10aの下面とフランジ部6aの上
面との間で、加圧流体が供給される第二の圧力室12が
形成されている。なお、Oリング17が装着された状態
において、段部10dの下面とフランジ部6aの上面と
の間に僅かな隙間が形成される。
A step portion 10d is formed on the inner peripheral side on the lower surface side of the projecting portion 10a so as to slightly project downward, and an O-ring 17 (a second elastic seal body) is formed on the inner peripheral side of the step portion 10d. )
Is installed. On the inner peripheral side of the O-ring 17, a second pressure chamber 12 to which a pressurized fluid is supplied is formed between the lower surface of the protrusion 10a of the piston 10 and the upper surface of the flange 6a. When the O-ring 17 is mounted, a slight gap is formed between the lower surface of the step 10d and the upper surface of the flange 6a.

【0023】第一の圧力室11と第二の圧力室12は、
ピストン10の突出部10aを上下方向に貫通する複数
の貫通孔15によって互いに連通している。ここで、O
リング16の内径はOリング17の内径と比べて大き
く、従って、第一の圧力室11の水平方向の断面積は、
第二の圧力室12の水平方向の断面積と比べて大きい。
The first pressure chamber 11 and the second pressure chamber 12 are
The plurality of through-holes 15 penetrate the protrusion 10a of the piston 10 in the up-down direction and communicate with each other. Where O
The inner diameter of the ring 16 is larger than the inner diameter of the O-ring 17, so that the horizontal cross-sectional area of the first pressure chamber 11 is
It is larger than the horizontal cross-sectional area of the second pressure chamber 12.

【0024】ピストン10の胴部の下面側の突起部10
bは、フランジ部6aの外周とガイドリング7の間に形
成された隙間を貫通して、トッププレート6の下面側に
達している。バッキングパッド8の上面の周縁部は、突
起部10cの下端面に両面テープによって接着される。
The protrusion 10 on the lower surface side of the body of the piston 10
“b” penetrates a gap formed between the outer circumference of the flange portion 6 a and the guide ring 7 and reaches the lower surface side of the top plate 6. The periphery of the upper surface of the backing pad 8 is adhered to the lower end surface of the projection 10c with a double-sided tape.

【0025】ガイドリング7の内周面には、板状の摺動
部材19が装着されている。この摺動部材19によっ
て、ガイドリング7の内周面とピストン10の外周面と
の間でのカジリの発生が防止される。
A plate-shaped sliding member 19 is mounted on the inner peripheral surface of the guide ring 7. The sliding member 19 prevents galling between the inner peripheral surface of the guide ring 7 and the outer peripheral surface of the piston 10.

【0026】駆動軸4aの内部には、通気孔23が形成
されている。トップブロック5の上端側のフランジ部5
aの内部には通気孔25a、下端側のフランジ部5bの
内部には通気孔25bが形成されている。通気孔23
は、回転継手(図示せず)を介して、真空源及び高圧空
気源に接続されている。通気孔23の先端は通気孔25
aに連絡し、通気孔25aの先端は、チューブ24を介
して通気孔25bに連絡している。通気孔25bの先端
は、トップブロック5の下面に開口し、空洞部27に連
絡している。
A ventilation hole 23 is formed inside the drive shaft 4a. Flange part 5 on the upper end side of top block 5
A ventilation hole 25a is formed inside a, and a ventilation hole 25b is formed inside the lower flange portion 5b. Vent 23
Is connected to a vacuum source and a high-pressure air source via a rotary joint (not shown). The tip of the ventilation hole 23 is the ventilation hole 25
a, and the tip of the ventilation hole 25a communicates with the ventilation hole 25b via the tube 24. The distal end of the ventilation hole 25 b opens to the lower surface of the top block 5 and communicates with the cavity 27.

【0027】通気孔23、通気孔25a、チューブ24
及び通気孔25bを介して、空洞部27内を減圧するこ
とによって、ウエーハ1の吸着が行われ、一方、空洞部
27内を加圧することによって、ウエーハ1の解放が行
われる。
Vent hole 23, vent hole 25a, tube 24
By reducing the pressure in the cavity 27 through the ventilation holes 25b, the wafer 1 is adsorbed, and by pressurizing the cavity 27, the wafer 1 is released.

【0028】駆動軸4aの内部には、更に、通気孔33
が形成されている。トップブロック5の上端部のフラン
ジ5aの内部には通気孔35a、下端側のフランジ5b
の内部には通気孔35bが形成されている。通気孔33
は、回転継手(図示せず)及び圧力調整装置31を介し
て、高圧空気源に接続されている。通気孔33の先端は
通気孔35aに連絡し、通気孔35aの先端は、チュー
ブ34を介して通気孔35bに連絡している。通気孔3
5bの先端は、トップブロック5の下面に開口し、第一
の圧力室11に連絡している。なお、前述の様に、第一
の圧力室11は、貫通孔15を介して第二の圧力室12
に連通している。
Inside the drive shaft 4a, a ventilation hole 33 is further provided.
Are formed. A vent hole 35a is provided inside the upper end flange 5a of the top block 5, and a lower end flange 5b is provided.
Is formed with a ventilation hole 35b. Vent 33
Is connected to a high-pressure air source via a rotary joint (not shown) and a pressure adjusting device 31. The tip of the ventilation hole 33 communicates with the ventilation hole 35a, and the tip of the ventilation hole 35a communicates with the ventilation hole 35b via the tube 34. Vent 3
The tip of 5 b is opened on the lower surface of the top block 5 and communicates with the first pressure chamber 11. As described above, the first pressure chamber 11 is connected to the second pressure chamber 12 through the through hole 15.
Is in communication with

【0029】通気孔33、通気孔35a、チューブ34
及び通気孔35bを介して、第一の圧力室11及び第二
の圧力室12の内部に高圧空気を供給すると、これら二
つの圧力室の水平方向の断面積の差に基づいて、ピスト
ン10に下向きの力が作用する。この力によって、ピス
トン10が下方へ移動すると、上面側のOリング16が
厚さを増す様に変形する(戻る)とともに、下面側のO
リング17が厚さ方向に圧縮され、これによって、ピス
トン10を上方に押し上げる力が発生する。その結果、
高圧空気による力とOリング16、17の弾性力とが釣
り合う位置で、ピストン10が停止する。
Vent 33, vent 35a, tube 34
When high-pressure air is supplied to the inside of the first pressure chamber 11 and the second pressure chamber 12 through the ventilation hole 35b, the piston 10 is supplied to the piston 10 based on the difference between the horizontal sectional areas of the two pressure chambers. A downward force acts. When the piston 10 moves downward by this force, the O-ring 16 on the upper surface is deformed (returns) so as to increase the thickness, and the O-ring 16 on the lower surface is
The ring 17 is compressed in the thickness direction, thereby generating a force that pushes the piston 10 upward. as a result,
The piston 10 stops at a position where the force of the high-pressure air and the elastic force of the O-rings 16 and 17 are balanced.

【0030】ピストン10の突出部10aの上下に、こ
の様な圧力室11、12を構成することによって、ピス
トン10からバッキングパッド8を介してウエーハ1の
周縁部に作用する加圧力を、精密に制御することが可能
になる。その結果、ウエーハ1の周縁部におけるウエー
ハ1の表面と研磨布との間の接触圧力分布を精密に調整
することができる。
By forming such pressure chambers 11 and 12 above and below the projecting portion 10a of the piston 10, the pressing force acting on the peripheral edge of the wafer 1 from the piston 10 via the backing pad 8 can be precisely controlled. It becomes possible to control. As a result, the contact pressure distribution between the surface of the wafer 1 and the polishing pad at the peripheral portion of the wafer 1 can be adjusted precisely.

【0031】図2に、高圧空気の圧力とピストン10の
移動量との関係を測定した結果の一例を示す。この例に
おいて、Oリング16のリング径は190mm、Oリン
グ17のリング径は180mm、フランジ部6aよりも
上部におけるトッププレート6の外径は、160mmで
あった。高圧空気の圧力とピストン10の移動量が比例
していることが分かる。なお、図2において、プラス方
向の移動量は、ピストン10がトッププレート6の下面
よりも下側に突出していることを意味している。
FIG. 2 shows an example of the result of measuring the relationship between the pressure of the high-pressure air and the amount of movement of the piston 10. In this example, the ring diameter of the O-ring 16 was 190 mm, the ring diameter of the O-ring 17 was 180 mm, and the outer diameter of the top plate 6 above the flange portion 6a was 160 mm. It can be seen that the pressure of the high-pressure air and the amount of movement of the piston 10 are proportional. In FIG. 2, the movement amount in the plus direction means that the piston 10 protrudes below the lower surface of the top plate 6.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明のポリッシング装置によれば、ピ
ストンからバッキングパッドを介してウエーハの周縁部
に作用する加圧力を、精密に制御することができる。こ
れによって、ウエーハの周縁部におけるウエーハの表面
と研磨布との間の接触圧力分布を精密に調整することが
可能になり、ウエーハの平坦性を向上させることができ
る。
According to the polishing apparatus of the present invention, the pressing force acting on the peripheral portion of the wafer from the piston via the backing pad can be precisely controlled. This makes it possible to precisely adjust the contact pressure distribution between the surface of the wafer and the polishing cloth at the peripheral portion of the wafer, and to improve the flatness of the wafer.

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

【図1】本発明に基づくポリッシング装置の主要部を構
成するポリッシングヘッドの構造を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a polishing head constituting a main part of a polishing apparatus according to the present invention.

【図2】高圧空気の圧力とピストンの移動量との関係を
測定した結果の一例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a result obtained by measuring a relationship between a pressure of high-pressure air and a movement amount of a piston.

【図3】従来のポリッシングヘッドの構造の一例を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of a conventional polishing head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ウエーハ、 5・・・トップブロック、 5a、5b・・・フランジ部、 6・・・トッププレート、 6a・・・フランジ部、 7・・・ガイドリング、 8・・・バッキングパッド、 10・・・リング状のピストン、 10a・・・突出部 10b、10c・・・突起部、 10d・・・段差部、 11・・・第一の圧力室、 12・・・第二の圧力室、 15・・・貫通孔、 16・・・Oリング(第一の弾性シール体)、 17・・・Oリング(第二の弾性シール体)、 23・・・通気孔、 24・・・チューブ、 25a、25b・・・通気孔、 27・・・空洞部、 28、29・・・貫通孔、 31・・・圧力制御装置、 33・・・通気孔、 34・・・チューブ、 35a、35b・・・通気孔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer, 5 ... Top block, 5a, 5b ... Flange part, 6 ... Top plate, 6a ... Flange part, 7 ... Guide ring, 8 ... Backing pad, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ring-shaped piston 10a ... Protrusion 10b, 10c ... Protrusion, 10d ... Step, 11 ... First pressure chamber, 12 ... Second pressure chamber , 15 ... through-hole, 16 ... O-ring (first elastic seal), 17 ... O-ring (second elastic seal), 23 ... vent, 24 ... tube , 25a, 25b ... vent, 27 ... cavity, 28, 29 ... through-hole, 31 ... pressure control device, 33 ... vent, 34 ... tube, 35a, 35b ... Vent holes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川面 貴裕 静岡県沼津市大岡2068の3 東芝機械株式 会社内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AA09 AA12 AB04 BA05 BA07 BB04 CB01 DA17  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takahiro Kawamo 2068-3 Ooka, Numazu-shi, Shizuoka F-term within Toshiba Machine Co., Ltd. (reference) 3C058 AA07 AA09 AA12 AB04 BA05 BA07 BB04 CB01 DA17

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上面に研磨布が装着されるターンテーブ
ルと、 ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面に
バッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着され
るトッププレートと、 トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレ
ートを保持するトップブロックと、 前記トッププレートの周囲を取り囲む様にトップブロッ
クの周縁部に取り付けられ、被加工物を外周側からガイ
ドするガイドリングと、 トッププレートの外周面とガイドリングの内周面との間
に配置され、ガイドリングの内周面に沿って上下方向に
駆動され、その先端部で前記バッキングパッドを介して
被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストン
とを備え、 被加工物を回転させながら研磨布に対して押し付けてポ
リッシングを行うポリッシング装置において、 前記ピストンの胴部に径方向に突出する突出部を設け、 この突出部の上面側と下面側に第一と第二の圧力室を設
けるとともに、突出部の上面及び下面とこれらに対向す
る第一及び第二の圧力室の内壁面との間に上下方向に伸
縮するリング状の第一及び第二の弾性シール体を装着
し、これらの第一及び第二の弾性シール体により前記第
一と第二の圧力室の水平方向の断面積を区画すると同時
に、第一の圧力室より第二の圧力室の水平方向の断面積
が小さくなるよう設定し、 前記ピストンの突出部に、第一の圧力室と第二の圧力室
を互いに連通させる貫通孔を形成し、 第一の圧力室及び第二の圧力室の内部に供給される加圧
流体の圧力を制御することによって、前記ピストンの上
下方向の位置を調整する様に構成したことを特徴とする
ポリッシング装置。
1. A turntable on which an abrasive cloth is mounted on an upper surface, and a top plate disposed above and opposed to the turntable, and a lower surface on which a disk-shaped workpiece is sucked via a backing pad. A top block arranged on the upper surface side of the top plate and holding the top plate on the lower surface; and a guide ring attached to a peripheral portion of the top block so as to surround the top plate and guide the workpiece from the outer peripheral side. And disposed between the outer peripheral surface of the top plate and the inner peripheral surface of the guide ring, driven vertically along the inner peripheral surface of the guide ring, and at the tip end of the workpiece through the backing pad. A ring-shaped piston that applies pressure to the periphery, and performs polishing by pressing against the polishing cloth while rotating the workpiece In the piston device, a protrusion protruding in the radial direction is provided on the body of the piston, and first and second pressure chambers are provided on an upper surface side and a lower surface side of the protrusion. Ring-shaped first and second elastic seals which expand and contract in the vertical direction between inner wall surfaces of the first and second pressure chambers facing the first and second pressure chambers, and these first and second elastic seals At the same time, the horizontal sectional area of the first and second pressure chambers is defined, and at the same time, the horizontal sectional area of the second pressure chamber is set to be smaller than that of the first pressure chamber; Forming a through-hole communicating the first pressure chamber and the second pressure chamber with each other, and controlling the pressure of the pressurized fluid supplied to the inside of the first pressure chamber and the second pressure chamber. The vertical position of the piston is adjusted. Polishing apparatus and butterflies.
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