JP2001212754A - 研磨装置の研磨ヘッドの構造 - Google Patents
研磨装置の研磨ヘッドの構造Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨時にウェハが研磨ヘッドから飛び出すこ
とがなく、かつキャリア面精度やパッキング材の厚さム
ラ及び押し付け面等のゴミの影響を受けずに高精度の平
坦加工を行えるウェハ研磨装置の研磨ヘッドを提供す
る。 【解決手段】 本発明の研磨ヘッドの構造は、キャリア
２０の下面にエア吹出口を設けると共に、キャリアの上
方外周縁部２４を径方向に突出して形成し、リテーナリ
ング３０にこの上方外周縁部を載置することでシール部
２５を形成している。またリテーナリングはキャリアを
覆うような形でゴムシート６０の周縁を挟持している。
これにより、キャリア下面とゴムシートとの間にエア室
６１が形成され、このエア室圧力でウェハＷを研磨布２
に押し付けている。
とがなく、かつキャリア面精度やパッキング材の厚さム
ラ及び押し付け面等のゴミの影響を受けずに高精度の平
坦加工を行えるウェハ研磨装置の研磨ヘッドを提供す
る。 【解決手段】 本発明の研磨ヘッドの構造は、キャリア
２０の下面にエア吹出口を設けると共に、キャリアの上
方外周縁部２４を径方向に突出して形成し、リテーナリ
ング３０にこの上方外周縁部を載置することでシール部
２５を形成している。またリテーナリングはキャリアを
覆うような形でゴムシート６０の周縁を挟持している。
これにより、キャリア下面とゴムシートとの間にエア室
６１が形成され、このエア室圧力でウェハＷを研磨布２
に押し付けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学的機械研磨法(C
MP : Chemical Mechanical Polishing）による半導体ウ
ェハの研磨装置の研磨ヘッドの構造に関するものであ
り、特に研磨作業中エアフローティングする研磨ヘッド
の構造に関する。
MP : Chemical Mechanical Polishing）による半導体ウ
ェハの研磨装置の研磨ヘッドの構造に関するものであ
り、特に研磨作業中エアフローティングする研磨ヘッド
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣの微細加工が進んでおり、多
層に渡ってＩＣパターンを形成することが行われてい
る。パターンを形成した層の表面にはある程度の凹凸が
生じるのが避けられない。従来は、そのまま次の層のパ
ターンを形成していたが層数が増加すると共に線やホー
ルの幅が小さくなるほど良好なパターンを形成するのが
難しく、欠陥などが生じ易くなっていた。そこで、パタ
ーンを形成した層の表面を研磨して表面を平坦にした
後、次の層のパターンを形成することが行われている。
このようなＩＣパターンを形成する途中でウェハを研磨
するには、ＣＭＰ法によるウェハ研磨装置（ＣＭＰ装
置）が使用される。
層に渡ってＩＣパターンを形成することが行われてい
る。パターンを形成した層の表面にはある程度の凹凸が
生じるのが避けられない。従来は、そのまま次の層のパ
ターンを形成していたが層数が増加すると共に線やホー
ルの幅が小さくなるほど良好なパターンを形成するのが
難しく、欠陥などが生じ易くなっていた。そこで、パタ
ーンを形成した層の表面を研磨して表面を平坦にした
後、次の層のパターンを形成することが行われている。
このようなＩＣパターンを形成する途中でウェハを研磨
するには、ＣＭＰ法によるウェハ研磨装置（ＣＭＰ装
置）が使用される。
【０００３】このようなウェハ研磨装置として、表面に
研磨布が貼付された円盤状の研磨定盤と、研磨すべきウ
ェハの一面を保持して研磨布にウェハの他面を当接させ
る複数のウェハ研磨ヘッドと、これらウェハ研磨ヘッド
を研磨定盤に対し相対回転させるヘッド駆動機構とを具
備し、研磨布とウェハとの間に研磨材であるスラリを供
給することによりウェハの研磨を行うものが、一般に広
く知られている。
研磨布が貼付された円盤状の研磨定盤と、研磨すべきウ
ェハの一面を保持して研磨布にウェハの他面を当接させ
る複数のウェハ研磨ヘッドと、これらウェハ研磨ヘッド
を研磨定盤に対し相対回転させるヘッド駆動機構とを具
備し、研磨布とウェハとの間に研磨材であるスラリを供
給することによりウェハの研磨を行うものが、一般に広
く知られている。
【０００４】このウェハ研磨ヘッドのウェハ保持機構と
して、ウェハを保持するキャリアにパッキング材（ウェ
ハ付着シート）等を、押圧するキャリア面側に貼付し、
ウェハの一面をこのパッキング材に付着して保持してい
るもの（特開平８−２２９８０８号公報）、或いはキャ
リアに弾力性のある極微孔性のインサートを接着し、こ
れにウェハを接着して保持するもの（特開平６−７９６
１８号公報）等が、従来公知である。しかしながら、上
記従来のウェハ保持機構は、いわゆるパッキングシート
をキャリアの表面に貼る必要があり、このパッキングシ
ートを貼着する際に気泡が出来て貼着に技術を必要とし
たり、キャリアのパッキングシート貼付面の平面度及び
パッキング材の厚さムラがウェハ加工面に影響したり、
パッキングシートを貼る為に、ウェハ研磨ヘッドを取り
外す必要がある等の種々の問題があった。
して、ウェハを保持するキャリアにパッキング材（ウェ
ハ付着シート）等を、押圧するキャリア面側に貼付し、
ウェハの一面をこのパッキング材に付着して保持してい
るもの（特開平８−２２９８０８号公報）、或いはキャ
リアに弾力性のある極微孔性のインサートを接着し、こ
れにウェハを接着して保持するもの（特開平６−７９６
１８号公報）等が、従来公知である。しかしながら、上
記従来のウェハ保持機構は、いわゆるパッキングシート
をキャリアの表面に貼る必要があり、このパッキングシ
ートを貼着する際に気泡が出来て貼着に技術を必要とし
たり、キャリアのパッキングシート貼付面の平面度及び
パッキング材の厚さムラがウェハ加工面に影響したり、
パッキングシートを貼る為に、ウェハ研磨ヘッドを取り
外す必要がある等の種々の問題があった。
【０００５】そこで本出願人は、特願平１０−９２０３
０号として先に出願したように、ウェハ保持ヘッド本体
内に上下方向移動自在に遊嵌支持されたキャリアの下面
に、ウェハの裏面に向けてエアを吹き出すことにより、
キャリアとウェハとの間に圧力流体層を形成するエア吹
出部材を設け、この圧力流体層を介してウェハを研磨定
盤に押圧し、保持するようにしたウェハ研磨装置を提案
している。しかしながら、上記ウェハ研磨装置のウェハ
保持機構においても、ウェハを吸着により受け渡しする
とき及び研磨中において、ウェハの裏面がキャリアの硬
い面に直接接触し傷が付く恐れがあった。
０号として先に出願したように、ウェハ保持ヘッド本体
内に上下方向移動自在に遊嵌支持されたキャリアの下面
に、ウェハの裏面に向けてエアを吹き出すことにより、
キャリアとウェハとの間に圧力流体層を形成するエア吹
出部材を設け、この圧力流体層を介してウェハを研磨定
盤に押圧し、保持するようにしたウェハ研磨装置を提案
している。しかしながら、上記ウェハ研磨装置のウェハ
保持機構においても、ウェハを吸着により受け渡しする
とき及び研磨中において、ウェハの裏面がキャリアの硬
い面に直接接触し傷が付く恐れがあった。
【０００６】このため本出願人は、上記の問題点を解決
するものとして、更に特願平１１−１２８５５８号とし
て、キャリア下面のエア吹出部材の外面に保護シートを
設け、この保護シートをエアバックとして使用してエア
吹出部材からのエアで保護シートを膨らませてウェハを
研磨布に押し付けるようにしたウェハ研磨装置を提案し
ている。しかしながら、このようなエアバック方式にお
いても、エアの排出口が一定であるため、キャリアとリ
テーナリングを押圧する押圧力よりも保護シート内のエ
ア圧力が高くなると、加工時の横方向力を受ける点が研
磨布面より上方にある場合は、キャリアを傾ける力が生
じ、加工精度に影響することと、シートの表面形状の厚
さムラが加工精度に影響する等の問題があった。
するものとして、更に特願平１１−１２８５５８号とし
て、キャリア下面のエア吹出部材の外面に保護シートを
設け、この保護シートをエアバックとして使用してエア
吹出部材からのエアで保護シートを膨らませてウェハを
研磨布に押し付けるようにしたウェハ研磨装置を提案し
ている。しかしながら、このようなエアバック方式にお
いても、エアの排出口が一定であるため、キャリアとリ
テーナリングを押圧する押圧力よりも保護シート内のエ
ア圧力が高くなると、加工時の横方向力を受ける点が研
磨布面より上方にある場合は、キャリアを傾ける力が生
じ、加工精度に影響することと、シートの表面形状の厚
さムラが加工精度に影響する等の問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題に鑑み、ウェハが研磨中に研磨ヘッド内から決して
飛び出すことがなく、研磨布のウネリやパッキング材
（ゴムシート）の厚さムラに対しても平坦な加工精度に
影響を及ぼすことのないウェハ研磨装置の研磨ヘッドの
構造を提供することである。
問題に鑑み、ウェハが研磨中に研磨ヘッド内から決して
飛び出すことがなく、研磨布のウネリやパッキング材
（ゴムシート）の厚さムラに対しても平坦な加工精度に
影響を及ぼすことのないウェハ研磨装置の研磨ヘッドの
構造を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載のウェハ研磨装置の研磨ヘッドの構造を提供する。
請求項１に記載の研磨ヘッドの構造は、リテーナリング
の内面にゴムシートを張設して、キャリアのエア吹出口
からのエアによってエアバックを形成すると共に、キャ
リアの突出した上方外周縁部をリテーナリング上に載置
することでエアのシール部を形成している。これによっ
て、リテーナリングを研磨布に押圧するリテーナ圧を低
く設定して、ウェハを加圧するエアバック圧を高くして
も、該シール部がレギュレータの弁の役目をしてキャリ
アがウェハをリテーナリングの外に押し出すようなこと
はない。またウェハ加工時の横方向の力に対してもウェ
ハの加圧力が変化しない。更には、キャリアの硬い面に
接触してウェハを傷付けることもない。
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載のウェハ研磨装置の研磨ヘッドの構造を提供する。
請求項１に記載の研磨ヘッドの構造は、リテーナリング
の内面にゴムシートを張設して、キャリアのエア吹出口
からのエアによってエアバックを形成すると共に、キャ
リアの突出した上方外周縁部をリテーナリング上に載置
することでエアのシール部を形成している。これによっ
て、リテーナリングを研磨布に押圧するリテーナ圧を低
く設定して、ウェハを加圧するエアバック圧を高くして
も、該シール部がレギュレータの弁の役目をしてキャリ
アがウェハをリテーナリングの外に押し出すようなこと
はない。またウェハ加工時の横方向の力に対してもウェ
ハの加圧力が変化しない。更には、キャリアの硬い面に
接触してウェハを傷付けることもない。
【０００９】請求項２に記載の研磨ヘッドの構造は、ゴ
ムシートに複数の穴を設けたもので、これによってウェ
ハ搬送時の研磨ヘッドのウェハの吸着保持効果を高める
と共に、研磨時においては、このゴムシートの穴から出
るエアでウェハを研磨布に対して押し付けるので、ゴム
シートの厚さムラ及び研磨布のウネリ等によるウェハの
加工精度に影響を及ぼすことはない。また、ウェハとゴ
ムシート間の隙間から出るエア量は非常に少ないのでス
ラリーの凝集がない。請求項３に記載の研磨ヘッドの構
造は、リテーナリングを構成している連結部とリテーナ
本体とをリングで連結することにより、分解組立を容易
にしたものである。
ムシートに複数の穴を設けたもので、これによってウェ
ハ搬送時の研磨ヘッドのウェハの吸着保持効果を高める
と共に、研磨時においては、このゴムシートの穴から出
るエアでウェハを研磨布に対して押し付けるので、ゴム
シートの厚さムラ及び研磨布のウネリ等によるウェハの
加工精度に影響を及ぼすことはない。また、ウェハとゴ
ムシート間の隙間から出るエア量は非常に少ないのでス
ラリーの凝集がない。請求項３に記載の研磨ヘッドの構
造は、リテーナリングを構成している連結部とリテーナ
本体とをリングで連結することにより、分解組立を容易
にしたものである。
【００１０】請求項４に記載の研磨ヘッドの構造は、リ
テーナリングを構成している交換部をリテーナ本体に対
し取り外し自在に装着し、かつゴムシートを交換部とリ
テーナ本体間で挟持することにより、摩耗の激しい交換
部を頻繁に交換することができ、またゴムシートの交換
も容易に行えるものである。請求項５に記載の研磨ヘッ
ドの構造は、キャリア下面を複数の領域に分け、それぞ
れの領域でエアバックが形成されるように第２のゴムシ
ートを更に設けたもので、これによってウェハの加工量
を領域によって変化をつけることを可能としたものであ
る。
テーナリングを構成している交換部をリテーナ本体に対
し取り外し自在に装着し、かつゴムシートを交換部とリ
テーナ本体間で挟持することにより、摩耗の激しい交換
部を頻繁に交換することができ、またゴムシートの交換
も容易に行えるものである。請求項５に記載の研磨ヘッ
ドの構造は、キャリア下面を複数の領域に分け、それぞ
れの領域でエアバックが形成されるように第２のゴムシ
ートを更に設けたもので、これによってウェハの加工量
を領域によって変化をつけることを可能としたものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態のウェ
ハ研磨装置の研磨ヘッドの構造を図面によって説明す
る。図１は、本発明のウェハ研磨装置の研磨ヘッド１の
縦断面図である。ウェハ研磨装置は、ウェハＷを研磨す
る研磨布２を上面に張設した研磨定盤３と、ウェハＷを
保持して研磨定盤３上に搬送し、研磨時に保持を解放し
てウェハＷを研磨布２にエアによって所望の研磨圧力で
押圧すると共に回転する研磨ヘッド１とを備えている。
この研磨定盤３は、研磨ヘッド１に対し相対的に、水平
な研磨方向に回転させる図示されていない回転駆動部を
備えている。
ハ研磨装置の研磨ヘッドの構造を図面によって説明す
る。図１は、本発明のウェハ研磨装置の研磨ヘッド１の
縦断面図である。ウェハ研磨装置は、ウェハＷを研磨す
る研磨布２を上面に張設した研磨定盤３と、ウェハＷを
保持して研磨定盤３上に搬送し、研磨時に保持を解放し
てウェハＷを研磨布２にエアによって所望の研磨圧力で
押圧すると共に回転する研磨ヘッド１とを備えている。
この研磨定盤３は、研磨ヘッド１に対し相対的に、水平
な研磨方向に回転させる図示されていない回転駆動部を
備えている。
【００１２】研磨ヘッド１は、基本的には、ウェハＷを
研磨布２に対して押圧するキャリア２０と、筒状に形成
されてキャリア２０の周囲を包囲するように設けられ、
ウェハＷの周囲において研磨布２を押圧するリテーナリ
ング３０と、キャリア２０とリテーナリング３０の上方
に設けられたヘッド本体４と、ヘッド本体４を回転駆動
する駆動部５と、ヘッド本体４とキャリア２０との間に
設けられ、キャリア２０に与えられる研磨圧力を調整す
るキャリア押圧手段４０と、ヘッド本体４とリテーナリ
ング３０との間に設けられ、リテーナリング３０に研磨
布２を押圧する押圧力を与えると共に押圧力を調整する
リテーナ押圧手段５０とを備えている。
研磨布２に対して押圧するキャリア２０と、筒状に形成
されてキャリア２０の周囲を包囲するように設けられ、
ウェハＷの周囲において研磨布２を押圧するリテーナリ
ング３０と、キャリア２０とリテーナリング３０の上方
に設けられたヘッド本体４と、ヘッド本体４を回転駆動
する駆動部５と、ヘッド本体４とキャリア２０との間に
設けられ、キャリア２０に与えられる研磨圧力を調整す
るキャリア押圧手段４０と、ヘッド本体４とリテーナリ
ング３０との間に設けられ、リテーナリング３０に研磨
布２を押圧する押圧力を与えると共に押圧力を調整する
リテーナ押圧手段５０とを備えている。
【００１３】キャリア２０には、キャリア押圧手段４０
からの押圧力をキャリア２０に伝えるキャリア押圧部材
２１が取り付けられている。またリテーナリング３０に
は、同様にリテーナ押圧手段５０からの押圧力をリテー
ナリング３０に伝えるリテーナ押圧部材３１が取り付け
られている。図１においては、これらの押圧部材２１，
３１は互いに交差して設けられているが、押圧手段の配
置によって交差させずに設けることも当然に可能であ
る。
からの押圧力をキャリア２０に伝えるキャリア押圧部材
２１が取り付けられている。またリテーナリング３０に
は、同様にリテーナ押圧手段５０からの押圧力をリテー
ナリング３０に伝えるリテーナ押圧部材３１が取り付け
られている。図１においては、これらの押圧部材２１，
３１は互いに交差して設けられているが、押圧手段の配
置によって交差させずに設けることも当然に可能であ
る。
【００１４】キャリア押圧手段４０は、ヘッド本体４の
下面の外周部に配置され、キャリア押圧部材２１に押圧
力を与えることで、これに結合しているキャリア２０に
伝達されて、後述するようにしてキャリア２０を介して
ウェハＷを研磨布２に押し付ける。このキャリア押圧手
段４０は、好ましくは、エアの導入排出により膨張収縮
するゴムシート製のエアバック４１よりなり、このエア
バックにエアを供給する空気供給機構４２が連結して設
けられる。この空気供給機構４２は、ポンプから圧送さ
れるエアの圧力を調整するレギュレータ（図示しない）
を備えている。
下面の外周部に配置され、キャリア押圧部材２１に押圧
力を与えることで、これに結合しているキャリア２０に
伝達されて、後述するようにしてキャリア２０を介して
ウェハＷを研磨布２に押し付ける。このキャリア押圧手
段４０は、好ましくは、エアの導入排出により膨張収縮
するゴムシート製のエアバック４１よりなり、このエア
バックにエアを供給する空気供給機構４２が連結して設
けられる。この空気供給機構４２は、ポンプから圧送さ
れるエアの圧力を調整するレギュレータ（図示しない）
を備えている。
【００１５】リテーナ押圧手段５０は、ヘッド本体４の
下面の中央部に配置され、リテーナ押圧部材３１に押圧
力を与えることで、これに結合しているリテーナリング
３０に伝達されて、リテーナリング３０を研磨布２に押
し付ける。このリテーナ押圧手段５０も、好ましくキャ
リア押圧手段４０と同様にゴムシート製のエアバック５
１よりなり、このエアバック５１にエアを供給する空気
供給機構５２が連結して設けられる。この空気供給機構
５２にも、ポンプから圧送されるエアの圧力を調整する
レギュレータ（図示しない）を備えている。
下面の中央部に配置され、リテーナ押圧部材３１に押圧
力を与えることで、これに結合しているリテーナリング
３０に伝達されて、リテーナリング３０を研磨布２に押
し付ける。このリテーナ押圧手段５０も、好ましくキャ
リア押圧手段４０と同様にゴムシート製のエアバック５
１よりなり、このエアバック５１にエアを供給する空気
供給機構５２が連結して設けられる。この空気供給機構
５２にも、ポンプから圧送されるエアの圧力を調整する
レギュレータ（図示しない）を備えている。
【００１６】キャリア２０の上面中央部には、円筒状の
凹部２２が設けられており、ヘッド本体４の軸部がこの
キャリアの凹部２２にピン２３で嵌着されている。この
ためキャリア２０は上下動及び多少の傾動が可能となっ
ている。またキャリア２０の上方外周縁部２４は、半径
方向にフランジ状に突出しており、この上方外周縁部２
４をリテーナリング３０の上面に載置することでエアの
シール部２５を形成している。更にキャリア２０の下面
には、エアの吸引及び吹出用の孔又は溝２６が設けら
れ、これに連通してエア通路２７が作られている。エア
の吸引・吹出は、エア通路２７に接続している図示され
ない吸引ポンプ及び給気ポンプを切換え使用することに
よって行われる。なお、エアの吸引は、ウェハＷを保持
搬送する際に行われ、ウェハＷの研磨時は、エアの吹出
により保持が解放される。
凹部２２が設けられており、ヘッド本体４の軸部がこの
キャリアの凹部２２にピン２３で嵌着されている。この
ためキャリア２０は上下動及び多少の傾動が可能となっ
ている。またキャリア２０の上方外周縁部２４は、半径
方向にフランジ状に突出しており、この上方外周縁部２
４をリテーナリング３０の上面に載置することでエアの
シール部２５を形成している。更にキャリア２０の下面
には、エアの吸引及び吹出用の孔又は溝２６が設けら
れ、これに連通してエア通路２７が作られている。エア
の吸引・吹出は、エア通路２７に接続している図示され
ない吸引ポンプ及び給気ポンプを切換え使用することに
よって行われる。なお、エアの吸引は、ウェハＷを保持
搬送する際に行われ、ウェハＷの研磨時は、エアの吹出
により保持が解放される。
【００１７】リテーナリング３０は、連結部３２、リテ
ーナ本体３３及び交換部３４とから構成され、リテーナ
押圧部材３１には連結部３２でボルト等により連結され
ている。連結部３２とリテーナ本体３３は、一部が切り
欠かれたリング３５によって分解組立が容易なように結
合されている。更にリテーナ本体３３と交換部３４と
は、ボルト等により結合されている。このリテーナ本体
３３と交換部３４とによって、キャリア２０を覆うよう
にゴムシート６０がその周縁をそれらの間に挟持されて
設けられる。これにより、キャリア２０の下面とゴムシ
ート６０との隙間にエア室６１が形成される。この隙間
は、最適には０．５〜２mm程度である。したがって、リ
ング３５を取り外し、リテーナ本体３３、交換部３４及
びゴムシート６０を研磨ヘッド１から外して、ボルトを
緩めることによって簡単に交換部３４及びゴムシート６
０の交換・洗浄及び修復が行える。
ーナ本体３３及び交換部３４とから構成され、リテーナ
押圧部材３１には連結部３２でボルト等により連結され
ている。連結部３２とリテーナ本体３３は、一部が切り
欠かれたリング３５によって分解組立が容易なように結
合されている。更にリテーナ本体３３と交換部３４と
は、ボルト等により結合されている。このリテーナ本体
３３と交換部３４とによって、キャリア２０を覆うよう
にゴムシート６０がその周縁をそれらの間に挟持されて
設けられる。これにより、キャリア２０の下面とゴムシ
ート６０との隙間にエア室６１が形成される。この隙間
は、最適には０．５〜２mm程度である。したがって、リ
ング３５を取り外し、リテーナ本体３３、交換部３４及
びゴムシート６０を研磨ヘッド１から外して、ボルトを
緩めることによって簡単に交換部３４及びゴムシート６
０の交換・洗浄及び修復が行える。
【００１８】図３に別の実施例として示されるように、
ゴムシート６０には、複数の穴６２が明けられていても
よい。これによりウェハＷを研磨ヘッド１に保持して搬
送する際には、吸着用の穴として作用し、研磨時には、
エアの噴き出し用の穴として作用して、ゴムシート６０
とウェハＷとの間にエアが入りエアでウェハＷを研磨布
２に押すようになる。またゴムシート６０のウェハＷと
接する面には、溝等を入れエアでウェハＷを押し易くし
てもよい。更には、ゴムシート６０のウェハＷと接する
面にリング状の凸部を形成し、ゴムシート６０の押しつ
け面を凹面にすることも可能である。なお、ゴムシート
６０に穴６２がないものにおいても、研磨ヘッド１をウ
ェハＷに押し付けることによってウェハＷをゴムシート
６０の面に保持できるものであり、この場合において
は、エアの吸引は必要ない。
ゴムシート６０には、複数の穴６２が明けられていても
よい。これによりウェハＷを研磨ヘッド１に保持して搬
送する際には、吸着用の穴として作用し、研磨時には、
エアの噴き出し用の穴として作用して、ゴムシート６０
とウェハＷとの間にエアが入りエアでウェハＷを研磨布
２に押すようになる。またゴムシート６０のウェハＷと
接する面には、溝等を入れエアでウェハＷを押し易くし
てもよい。更には、ゴムシート６０のウェハＷと接する
面にリング状の凸部を形成し、ゴムシート６０の押しつ
け面を凹面にすることも可能である。なお、ゴムシート
６０に穴６２がないものにおいても、研磨ヘッド１をウ
ェハＷに押し付けることによってウェハＷをゴムシート
６０の面に保持できるものであり、この場合において
は、エアの吸引は必要ない。
【００１９】図２に部分拡大図で示されるように、上記
した構造の研磨ヘッド１を用いてウェハＷを研磨する
と、キャリア２０の上方外周縁部２４がリテーナリング
３０上に完全に載置されているとき、ウェハＷを研磨布
２に押し付ける力は、エア室６１内のエア圧である。こ
のエア圧が上昇してキャリア２０を持ち上げると、シー
ル部２４からエア室６１内のエアが排出されエア圧が低
下するようになる。このように、このシール部２５が一
種のレギュレータの弁の役目をしており、エア室６１内
のエア圧を過度に上昇させることがないので、従来のよ
うにリテーナリング３０の押圧力がキャリア２０の押圧
力より低下することに起因するウェハＷの研磨ヘッド１
外への飛び出しを防止できる。
した構造の研磨ヘッド１を用いてウェハＷを研磨する
と、キャリア２０の上方外周縁部２４がリテーナリング
３０上に完全に載置されているとき、ウェハＷを研磨布
２に押し付ける力は、エア室６１内のエア圧である。こ
のエア圧が上昇してキャリア２０を持ち上げると、シー
ル部２４からエア室６１内のエアが排出されエア圧が低
下するようになる。このように、このシール部２５が一
種のレギュレータの弁の役目をしており、エア室６１内
のエア圧を過度に上昇させることがないので、従来のよ
うにリテーナリング３０の押圧力がキャリア２０の押圧
力より低下することに起因するウェハＷの研磨ヘッド１
外への飛び出しを防止できる。
【００２０】図３に示されるように、本発明の別の実施
例であるゴムシート６０に複数の穴６２を設けている場
合には、エア室６１のエアがゴムシート６０とウェハＷ
の間に入り薄いエア層を作りエアで直接ウェハＷを研磨
布２に押し付けているので、ゴムシート６０の厚さムラ
がウェハＷの面加工精度に影響を及ぼすことがない。こ
のエア層の隙間から出るエア量は非常に少ないのでスラ
リーの凝集が起らない。またこの場合においても上記と
同様にエア室６１内のエア圧を過度に上昇させることが
ないので、ウェハＷの飛び出しを防止できる。更に研磨
ヘッド１が横方向の力を受けても、横方向の力をリテー
ナリング３０で受けているため、リテーナリング３０を
上げる力（傾ける力）になるがウェハＷには影響を及ぼ
さない。
例であるゴムシート６０に複数の穴６２を設けている場
合には、エア室６１のエアがゴムシート６０とウェハＷ
の間に入り薄いエア層を作りエアで直接ウェハＷを研磨
布２に押し付けているので、ゴムシート６０の厚さムラ
がウェハＷの面加工精度に影響を及ぼすことがない。こ
のエア層の隙間から出るエア量は非常に少ないのでスラ
リーの凝集が起らない。またこの場合においても上記と
同様にエア室６１内のエア圧を過度に上昇させることが
ないので、ウェハＷの飛び出しを防止できる。更に研磨
ヘッド１が横方向の力を受けても、横方向の力をリテー
ナリング３０で受けているため、リテーナリング３０を
上げる力（傾ける力）になるがウェハＷには影響を及ぼ
さない。
【００２１】なお、上記の実施形態では、ウェハＷの面
の加工量に変化をつけることができないが、図４に示さ
れるように、本発明の別の実施形態では、キャリア２０
の下面の領域を複数の領域、例えば中央部と外周部、に
区分し、それぞれの領域でエアバックが形成されるよう
に第２のゴムシート６３を設けることによって、加工量
に変化をつけることも可能である。この場合は、当然、
それぞれの領域のエアバックは、それぞれ独立したエア
供給路を有しているものである。
の加工量に変化をつけることができないが、図４に示さ
れるように、本発明の別の実施形態では、キャリア２０
の下面の領域を複数の領域、例えば中央部と外周部、に
区分し、それぞれの領域でエアバックが形成されるよう
に第２のゴムシート６３を設けることによって、加工量
に変化をつけることも可能である。この場合は、当然、
それぞれの領域のエアバックは、それぞれ独立したエア
供給路を有しているものである。
【００２２】以上のように本発明のウェハ研磨装置の研
磨ヘッドの構造においては、リテーナリングの押圧力が
低い時にウェハ加圧力を高く設定しても、ウェハが研磨
ヘッド外に飛び出すことがなく、また研磨加工時の横方
向応力に対してもウェハ加圧力は変化しない。またキャ
リア面精度や、ゴムシート材の厚さムラ及び押し付け面
のゴミ等の影響を受けることなく、高精度の平坦化研磨
加工が行えると共に、ゴムシート材や交換部の交換が容
易であり、更にウェハの加工量の変化を可能にする等の
顕著な作用効果を奏するものである。
磨ヘッドの構造においては、リテーナリングの押圧力が
低い時にウェハ加圧力を高く設定しても、ウェハが研磨
ヘッド外に飛び出すことがなく、また研磨加工時の横方
向応力に対してもウェハ加圧力は変化しない。またキャ
リア面精度や、ゴムシート材の厚さムラ及び押し付け面
のゴミ等の影響を受けることなく、高精度の平坦化研磨
加工が行えると共に、ゴムシート材や交換部の交換が容
易であり、更にウェハの加工量の変化を可能にする等の
顕著な作用効果を奏するものである。
【図１】本発明の実施の形態のウェハ研磨装置の研磨ヘ
ッドの縦断面図である。
ッドの縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例であるゴムシートに穴がない
場合の研磨ヘッドの部分拡大断面図である。
場合の研磨ヘッドの部分拡大断面図である。
【図３】本発明の別の実施例であるゴムシートに複数の
穴を設けた場合の研磨ヘッドの部分拡大断面図である。
穴を設けた場合の研磨ヘッドの部分拡大断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態である第２のゴムシー
トを更に設けた場合の研磨ヘッドの部分拡大断面図であ
る。
トを更に設けた場合の研磨ヘッドの部分拡大断面図であ
る。
１…研磨ヘッド ２…研磨布 ４…ヘッド本体 ２０…キャリア ２１…キャリア押圧部材 ２２…凹部 ２３…ピン ２４…上方外周縁部 ２５…シール部 ２６…孔 ３０…リテーナリング ３１…リテーナ押圧部材 ３２…連結部 ３３…リテーナ本体 ３４…交換部 ３５…リング ４０…キャリア押圧手段 ５０…リテーナ押圧手段 ６０…ゴムシート ６１…エア室 ６２…穴 ６３…第２のゴムシート
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月２４日（２００１．１．２
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載のウェハ研磨装置の研磨ヘッドの構造を提供する。
請求項１に記載の研磨ヘッドの構造は、リテーナリング
の内面に弾性シートを張設して、キャリアのエア吹出口
からのエアによってエアバックを形成すると共に、キャ
リアの突出した上方外周縁部をリテーナリング上に載置
することでエアのシール部を形成している。これによっ
て、リテーナリングを研磨布に押圧するリテーナ圧を低
く設定して、ウェハを加圧するエアバック圧を高くして
も、該シール部がレギュレータの弁の役目をしてキャリ
アがウェハをリテーナリングの外に押し出すようなこと
はない。またウェハ加工時の横方向の力に対してもウェ
ハの加圧力が変化しない。更には、キャリアの硬い面に
接触してウェハを傷付けることもない。
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載のウェハ研磨装置の研磨ヘッドの構造を提供する。
請求項１に記載の研磨ヘッドの構造は、リテーナリング
の内面に弾性シートを張設して、キャリアのエア吹出口
からのエアによってエアバックを形成すると共に、キャ
リアの突出した上方外周縁部をリテーナリング上に載置
することでエアのシール部を形成している。これによっ
て、リテーナリングを研磨布に押圧するリテーナ圧を低
く設定して、ウェハを加圧するエアバック圧を高くして
も、該シール部がレギュレータの弁の役目をしてキャリ
アがウェハをリテーナリングの外に押し出すようなこと
はない。またウェハ加工時の横方向の力に対してもウェ
ハの加圧力が変化しない。更には、キャリアの硬い面に
接触してウェハを傷付けることもない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】請求項２に記載の研磨ヘッドの構造は、弾
性シートに複数の穴を設けたもので、これによってウェ
ハ搬送時の研磨ヘッドのウェハの吸着保持効果を高める
と共に、研磨時においては、この弾性シートの穴から出
るエアでウェハを研磨布に対して押し付けるので、弾性
シートの厚さムラ及び研磨布のウネリ等によるウェハの
加工精度に影響を及ぼすことはない。また、ウェハと弾
性シート間の隙間から出るエア量は非常に少ないのでス
ラリーの凝集がない。請求項３に記載の研磨ヘッドの構
造は、リテーナリングを構成している連結部とリテーナ
本体とをリングで連結することにより、分解組立を容易
にしたものである。
性シートに複数の穴を設けたもので、これによってウェ
ハ搬送時の研磨ヘッドのウェハの吸着保持効果を高める
と共に、研磨時においては、この弾性シートの穴から出
るエアでウェハを研磨布に対して押し付けるので、弾性
シートの厚さムラ及び研磨布のウネリ等によるウェハの
加工精度に影響を及ぼすことはない。また、ウェハと弾
性シート間の隙間から出るエア量は非常に少ないのでス
ラリーの凝集がない。請求項３に記載の研磨ヘッドの構
造は、リテーナリングを構成している連結部とリテーナ
本体とをリングで連結することにより、分解組立を容易
にしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】請求項４に記載の研磨ヘッドの構造は、リ
テーナリングを構成している交換部をリテーナ本体に対
し取り外し自在に装着し、かつ弾性シートを交換部とリ
テーナ本体間で挟持することにより、摩耗の激しい交換
部を頻繁に交換することができ、また弾性シートの交換
も容易に行えるものである。請求項５に記載の研磨ヘッ
ドの構造は、キャリア下面を複数の領域に分け、それぞ
れの領域でエアバックが形成されるように第２の弾性シ
ートを更に設けたもので、これによってウェハの加工量
を領域によって変化をつけることを可能としたものであ
る。
テーナリングを構成している交換部をリテーナ本体に対
し取り外し自在に装着し、かつ弾性シートを交換部とリ
テーナ本体間で挟持することにより、摩耗の激しい交換
部を頻繁に交換することができ、また弾性シートの交換
も容易に行えるものである。請求項５に記載の研磨ヘッ
ドの構造は、キャリア下面を複数の領域に分け、それぞ
れの領域でエアバックが形成されるように第２の弾性シ
ートを更に設けたもので、これによってウェハの加工量
を領域によって変化をつけることを可能としたものであ
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】リテーナリング３０は、連結部３２、リテ
ーナ本体３３及び交換部３４とから構成され、リテーナ
押圧部材３１には連結部３２でボルト等により連結され
ている。連結部３２とリテーナ本体３３は、一部が切り
欠かれたリング３５によって分解組立が容易なように結
合されている。更にリテーナ本体３３と交換部３４と
は、ボルト等により結合されている。このリテーナ本体
３３と交換部３４とによって、キャリア２０を覆うよう
に弾性シートであるゴムシート６０がその周縁をそれら
の間に挟持されて設けられる。これにより、キャリア２
０の下面とゴムシート６０との隙間にエア室６１が形成
される。この隙間は、最適には０．５〜２mm程度であ
る。したがって、リング３５を取り外し、リテーナ本体
３３、交換部３４及びゴムシート６０を研磨ヘッド１か
ら外して、ボルトを緩めることによって簡単に交換部３
４及びゴムシート６０の交換・洗浄及び修復が行える。
ーナ本体３３及び交換部３４とから構成され、リテーナ
押圧部材３１には連結部３２でボルト等により連結され
ている。連結部３２とリテーナ本体３３は、一部が切り
欠かれたリング３５によって分解組立が容易なように結
合されている。更にリテーナ本体３３と交換部３４と
は、ボルト等により結合されている。このリテーナ本体
３３と交換部３４とによって、キャリア２０を覆うよう
に弾性シートであるゴムシート６０がその周縁をそれら
の間に挟持されて設けられる。これにより、キャリア２
０の下面とゴムシート６０との隙間にエア室６１が形成
される。この隙間は、最適には０．５〜２mm程度であ
る。したがって、リング３５を取り外し、リテーナ本体
３３、交換部３４及びゴムシート６０を研磨ヘッド１か
ら外して、ボルトを緩めることによって簡単に交換部３
４及びゴムシート６０の交換・洗浄及び修復が行える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】なお、上記の実施形態では、ウェハＷの面
の加工量に変化をつけることができないが、図４に示さ
れるように、本発明の別の実施形態では、キャリア２０
の下面の領域を複数の領域、例えば中央部と外周部、に
区分し、それぞれの領域でエアバックが形成されるよう
に弾性シートとして第２のゴムシート６３を設けること
によって、加工量に変化をつけることも可能である。こ
の場合は、当然、それぞれの領域のエアバックは、それ
ぞれ独立したエア供給路を有しているものである。
の加工量に変化をつけることができないが、図４に示さ
れるように、本発明の別の実施形態では、キャリア２０
の下面の領域を複数の領域、例えば中央部と外周部、に
区分し、それぞれの領域でエアバックが形成されるよう
に弾性シートとして第２のゴムシート６３を設けること
によって、加工量に変化をつけることも可能である。こ
の場合は、当然、それぞれの領域のエアバックは、それ
ぞれ独立したエア供給路を有しているものである。
Claims (5)
- 【請求項１】 研磨ヘッドで被加工物を研磨定盤上の研
磨布に押し付けながら相対運動させる研磨装置の研磨ヘ
ッドにおいて、 前記研磨ヘッドが、 回転すると共に前記研磨定盤に対向配置されるヘッド本
体と、 前記ヘッド本体に上下方向移動自在に遊嵌支持されたキ
ャリアと、 前記ヘッド本体に上下方向移動自在に遊嵌支持され、研
磨時に被加工物の周囲を包囲して前記研磨布に接触する
リテーナリングと、 前記リテーナリングの内部を覆うように前記リテーナリ
ングで周縁を保持された弾性シートと、を備えていて、 前記キャリアの径方向に突出した外周縁部を、前記リテ
ーナリング上に載置することによってエアのシール部を
形成すると共に、前記キャリアの下面に設けられたエア
吹出口からのエアによって、前記弾性シートが膨れて研
磨時に被加工物を前記研磨布に押圧することを特徴とす
る研磨装置の研磨ヘッドの構造。 - 【請求項２】 前記弾性シートに複数の穴を設けること
を特徴とする請求項１に記載の研磨装置の研磨ヘッドの
構造。 - 【請求項３】 前記リテーナリングが、連結部、リテー
ナ本体及び交換部とから構成され、該連結部とリテーナ
本体とがリングによって結合されていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の研磨装置の研磨ヘッドの構
造。 - 【請求項４】 前記交換部が前記リテーナ本体に対し取
り外し自在に装着されると共に、前記弾性シートの周縁
が、前記リテーナ本体と前記交換部との間で挟持される
ことを特徴とする請求項３に記載の研磨装置の研磨ヘッ
ドの構造。 - 【請求項５】 前記キャリアの下面を複数の領域に分
け、それぞれの領域でエアバックが形成されるように第
２の弾性シートを更に設けていることを特徴とする請求
項１に記載の研磨装置の研磨ヘッドの構造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000024082A JP3683149B2 (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 研磨装置の研磨ヘッドの構造 |
| US09/771,413 US6572438B2 (en) | 2000-02-01 | 2001-01-26 | Structure of polishing head of polishing apparatus |
| KR10-2001-0004677A KR100440627B1 (ko) | 2000-02-01 | 2001-01-31 | 연마 장치의 연마 헤드 구조 |
| TW090101898A TWI234504B (en) | 2000-02-01 | 2001-01-31 | Structure of polishing head of polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000024082A JP3683149B2 (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 研磨装置の研磨ヘッドの構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001212754A true JP2001212754A (ja) | 2001-08-07 |
| JP3683149B2 JP3683149B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=18550147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000024082A Expired - Fee Related JP3683149B2 (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 研磨装置の研磨ヘッドの構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6572438B2 (ja) |
| JP (1) | JP3683149B2 (ja) |
| KR (1) | KR100440627B1 (ja) |
| TW (1) | TWI234504B (ja) |
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| JP2007250908A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Ｃｍｐ研磨装置における研磨ヘッド |
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| JP2010240767A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Fujikoshi Mach Corp | 研磨装置 |
| JP2013094918A (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | テンプレート押圧ウェハ研磨方式 |
| WO2015025852A1 (ja) * | 2013-08-22 | 2015-02-26 | ミクロ技研株式会社 | 研磨ヘッド及び研磨処理装置 |
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| JP2023517454A (ja) * | 2020-06-24 | 2023-04-26 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 圧電圧力制御によるキャリアヘッドの研磨 |
| US12030156B2 (en) | 2021-06-22 | 2024-07-09 | Applied Materials, Inc. | Polishing carrier head with piezoelectric pressure control |
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|---|---|---|---|---|
| KR101607099B1 (ko) * | 2008-08-29 | 2016-03-29 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 연마 헤드 및 연마 장치 |
| JP5648954B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2015-01-07 | 不二越機械工業株式会社 | 研磨装置 |
| DE112012002493T8 (de) * | 2011-06-29 | 2014-06-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Polierkopf und Poliervorrichtung |
| US8998678B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-04-07 | Wayne O. Duescher | Spider arm driven flexible chamber abrading workholder |
| US9011207B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-04-21 | Wayne O. Duescher | Flexible diaphragm combination floating and rigid abrading workholder |
| US9039488B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-05-26 | Wayne O. Duescher | Pin driven flexible chamber abrading workholder |
| US8845394B2 (en) * | 2012-10-29 | 2014-09-30 | Wayne O. Duescher | Bellows driven air floatation abrading workholder |
| US8998677B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-04-07 | Wayne O. Duescher | Bellows driven floatation-type abrading workholder |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5205082A (en) | 1991-12-20 | 1993-04-27 | Cybeq Systems, Inc. | Wafer polisher head having floating retainer ring |
| US5449316A (en) * | 1994-01-05 | 1995-09-12 | Strasbaugh; Alan | Wafer carrier for film planarization |
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