JP2002018700A - Wafer polisher - Google Patents

Wafer polisher

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JP2002018700A
JP2002018700A JP2000203521A JP2000203521A JP2002018700A JP 2002018700 A JP2002018700 A JP 2002018700A JP 2000203521 A JP2000203521 A JP 2000203521A JP 2000203521 A JP2000203521 A JP 2000203521A JP 2002018700 A JP2002018700 A JP 2002018700A
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JP
Japan
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wafer
polishing
polishing pad
carrier
retainer ring
Prior art date
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Application number
JP2000203521A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuuzofu Michael
ツーゾフ ミハイル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Seimitsu Co Ltd filed Critical Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer polisher capable of uniformly polishing the whole surface of a wafer by preventing excessive polishing for the outer peripheral edge of the wafer. SOLUTION: In this polisher, a retainer ring 28 is supported on a head main body to be freely rotated around an axis P2 eccentric from an axis P1 of rotation of a carrier 24. The retainer ring 28 is also rotatably supported on the head main body 22 so that the axis P2 thereof is positioned on the downstream side in the rotating direction of a polishing pad 16 to the axis P1 of rotation of the carrier 24. Thus, the inner peripheral edge 28A of the retainer ring 28 positioned on the downstream side in the rotating direction of the polishing pad 16 is kept apart from the outer peripheral edge 50A of the wafer 50, and a raised part 16C caused on the downstream side in the rotating direction of the polishing pad 16 is caused between the inner peripheral edge 28 of the separated retainer ring 28 and the outer peripheral part 50A of the wafer 50.

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、化学的機械研磨法
(CMP:Chemical Mechanical Polishing )によるウ
ェーハ研磨装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for polishing a wafer by chemical mechanical polishing (CMP).

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平8-229808号公報等に開示されたウ
ェーハ研磨装置は、図5の如くキャリア1及びリテーナ
リング2を備えた保持ヘッド3と、研磨パッド4が貼付
されたプラテン5とを主な構成としており、キャリア1
によってウェーハ6を、回転中の研磨パッド4に押し付
けて研磨するとともに、キャリア1の外周にキャリア1
と同軸上に配置されたリテーナリング2を研磨パッド4
に押し付けてウェーハ6の周囲を包囲している。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, a wafer polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-229808 includes a holding head 3 having a carrier 1 and a retainer ring 2 and a platen 5 on which a polishing pad 4 is attached. The main configuration is, carrier 1
The wafer 6 is pressed against the rotating polishing pad 4 and polished, and the carrier 1 is
The retainer ring 2 arranged coaxially with the polishing pad 4
To surround the periphery of the wafer 6.

【0003】研磨パッド4は、ウェーハの研磨層(絶縁
膜)の材質(例えばSi O2 )に応じて硬質のもの、又
は軟質のものが選択されて使用されるが、軟質の研磨パ
ッド4を使用した場合には、リテーナリング2に当接し
た箇所の周縁に沿って研磨パッド4が局部的に盛り上が
る、という所謂波打ち現象が研磨パッド4に生じる。こ
のような現象が研磨パッド4に生じると、研磨パッド4
の盛り上がり部4Cによってウェーハ6の外周部6Aが
過剰に研磨され、ウェーハ6の研磨均一性が阻害される
という問題が生じる。
As the polishing pad 4, a hard or soft polishing pad is selected and used depending on the material (eg, SiO 2 ) of a polishing layer (insulating film) of a wafer. When the polishing pad 4 is used, a so-called waving phenomenon occurs in which the polishing pad 4 locally rises along the periphery of the portion in contact with the retainer ring 2. When such a phenomenon occurs in the polishing pad 4, the polishing pad 4
The raised portion 4C causes the outer peripheral portion 6A of the wafer 6 to be excessively polished, thereby causing a problem that polishing uniformity of the wafer 6 is hindered.

【0004】波打ち現象による盛り上がり部は、研磨パ
ッド4の回転方向上流側に位置するリテーナリング2の
外周縁2A及び内周縁2Bに対応する部分4A、4B
と、研磨パッド4の回転方向下流側に位置するリテーナ
リング2の内周縁2Cに対応する部分4Cに発生する。
ここで、前者で発生する盛り上がり部4A、4Bは、ウ
ェーハ6の外周部6Aから離れた位置に発生するので加
工上問題はないが、後者で発生する盛り上がり部4Cに
は、ウェーハ6の外周部6Aが接触するため、ここでウ
ェーハ6の外周縁6Aが過剰に研磨される。
[0004] The bulging portion caused by the waving phenomenon has portions 4A and 4B corresponding to the outer peripheral edge 2A and the inner peripheral edge 2B of the retainer ring 2 located on the upstream side in the rotation direction of the polishing pad 4.
Occurs in a portion 4C corresponding to the inner peripheral edge 2C of the retainer ring 2 located on the downstream side in the rotation direction of the polishing pad 4.
Here, the raised portions 4A, 4B generated in the former are generated at a position away from the outer peripheral portion 6A of the wafer 6, so that there is no problem in processing, but the raised portions 4C generated in the latter are included in the outer peripheral portion of the wafer 6. Since 6A contacts, the outer peripheral edge 6A of the wafer 6 is excessively polished here.

【0005】そこで、特開平8-229808号公報のウェーハ
研磨装置は、研磨パッド4に対するリテーナリング2の
当接力を弱い適切値に設定することで、波打ち現象の発
生を防止し、ウェーハ外周縁6Aの過剰研磨を防止して
いる。
Therefore, the wafer polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-229808 prevents the occurrence of the waving phenomenon by setting the contact force of the retainer ring 2 to the polishing pad 4 to a weak appropriate value, and prevents the wafer outer peripheral edge 6A. Overpolishing is prevented.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のウェーハ研磨装置のように、研磨パッド4に対する
リテーナリング2の当接力を弱い適切値に設定しても、
波打ち現象を完全に解消することができず、期待した効
果を得ることができなかった。
However, even if the contact force of the retainer ring 2 with respect to the polishing pad 4 is set to a weak appropriate value as in the conventional wafer polishing apparatus,
The ripple effect could not be completely eliminated, and the expected effect could not be obtained.

【0007】ところで、研磨パッドは、リテーナリング
に押し付けられて弾性変形されることにより、リテーナ
リングで包囲される研磨パッドの平面性が確保されてい
る。即ち、リテーナリングの当接力は、研磨パッドの復
元力に打ち勝つ力に設定されている。このような力のバ
ランス関係において、リテーナリングの当接力を弱くす
ると、研磨パッドの復元力が勝ってしまうので、ウェー
ハの外周縁に沿って研磨パッドが盛り上がり、ウェーハ
の外周縁が過剰に研磨される、という新たな問題が発生
した。
Incidentally, the polishing pad is pressed against the retainer ring and elastically deformed, so that the flatness of the polishing pad surrounded by the retainer ring is ensured. That is, the contact force of the retainer ring is set to a force that overcomes the restoring force of the polishing pad. In such a force balance relationship, if the contact force of the retainer ring is weakened, the restoring force of the polishing pad will prevail, so the polishing pad will rise along the outer peripheral edge of the wafer, and the outer peripheral edge of the wafer will be excessively polished. New problem has arisen.

【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウェーハ外周縁の過剰研磨を防止することに
よりウェーハ全面を均一に研磨することができるウェー
ハ研磨装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a wafer polishing apparatus capable of uniformly polishing the entire surface of a wafer by preventing excessive polishing of the outer peripheral edge of the wafer. I do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、ウェーハを保持ヘッドに保持し回転する
研磨パッドに押し付けて、ウェーハの表面を研磨するウ
ェーハ研磨装置において、前記保持ヘッドは、回転され
るとともに前記研磨パッドに対向配置されたヘッド本体
と、前記ヘッド本体に設けられ、ウェーハを保持してウ
ェーハの表面を前記研磨パッドに押し付けるキャリア
と、前記キャリアの外周に配置されて前記研磨パッドに
当接されるとともに、キャリアの回転軸に対して偏心し
た軸を中心に前記ヘッド本体に回転自在に支持されたリ
テーナリングと、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a wafer polishing apparatus for holding a wafer on a holding head and pressing the wafer against a rotating polishing pad to polish the surface of the wafer. A head body that is rotated and disposed opposite to the polishing pad, a carrier provided on the head body, for holding a wafer and pressing the surface of the wafer against the polishing pad, and disposed on an outer periphery of the carrier. A retainer ring which is in contact with the polishing pad and is rotatably supported by the head body about an axis eccentric to the rotation axis of the carrier.

【0010】また、本発明は、前記目的を達成するため
に、ウェーハを保持ヘッドに保持し回転する研磨パッド
に押し付けて、ウェーハの表面を研磨するウェーハ研磨
装置において、前記保持ヘッドは、回転されるとともに
前記研磨パッドに対向配置されたヘッド本体と、前記ヘ
ッド本体に設けられ、前記ウェーハを保持するキャリア
と、前記キャリアを前記研磨パッドに向けて押圧する第
1押圧手段と、前記キャリアと前記ウェーハとの間に圧
力エア層を形成し、前記第1押圧手段からの押圧力を前
記圧力エア層を介してウェーハに伝達させる圧力エア層
形成手段と、前記キャリアの外周に配置されて前記研磨
パッドに当接されるとともに、キャリアの回転軸に対し
て偏心した軸を中心に前記ヘッド本体に回転自在に支持
されたリテーナリングと、前記リテーナリングを前記研
磨パッドに押圧する第2押圧手段と、を備えたことを特
徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a wafer polishing apparatus for polishing a wafer surface by holding a wafer on a holding head and pressing the wafer against a rotating polishing pad to achieve the above object. A head body disposed opposite to the polishing pad, a carrier provided on the head body, for holding the wafer, a first pressing unit for pressing the carrier toward the polishing pad, A pressure air layer forming means for forming a pressure air layer between the wafer and the pressing force from the first pressing means to the wafer via the pressure air layer; and A retainer abutted on the pad and rotatably supported by the head body about an axis eccentric to the rotation axis of the carrier; And grayed, characterized in that the retainer ring provided with a second pressing means for pressing the polishing pad.

【0011】請求項1に記載の発明は、キャリアでウェ
ーハを研磨パッドに押し付けて研磨するウェーハ研磨装
置を対象としている。また、請求項2に記載の発明は、
圧力エア層形成手段によってキャリアとウェーハとの間
に圧力エア層を形成し、この圧力エア層を介して押圧力
をウェーハに伝達することにより、ウェーハを研磨パッ
ドに押し付けて研磨するウェーハ研磨装置を対象として
いる。そして、本発明は、このようなウェーハ研磨装置
のリテーナリングを、キャリアの回転軸に対して偏心し
た軸を中心にヘッド本体に回転自在に支持するととも
に、リテーナリングの軸がキャリアの回転軸に対して研
磨パッドの回転方向下流側に位置するように、ヘッド本
体に回転自在に支持した。
The first aspect of the present invention is directed to a wafer polishing apparatus for polishing a wafer by pressing the wafer against a polishing pad with a carrier. The invention according to claim 2 is
A wafer polishing apparatus for forming a pressurized air layer between a carrier and a wafer by a pressurized air layer forming means, transmitting a pressing force to the wafer through the pressurized air layer, and pressing the wafer against a polishing pad for polishing. It is targeted. The present invention supports the retainer ring of such a wafer polishing apparatus rotatably on the head main body around an axis eccentric with respect to the rotation axis of the carrier, and the axis of the retainer ring corresponds to the rotation axis of the carrier. The head was rotatably supported by the head body so as to be located on the downstream side in the rotation direction of the polishing pad.

【0012】これにより、研磨パッドの回転方向下流側
に位置するリテーナリングの内周縁は、ウェーハの外周
縁から離れ、そして、研磨パッドの回転方向下流側に発
生する盛り上がり部は、離間したリテーナリングの内周
縁とウェーハの外周部との間に発生する。よって、ウェ
ーハの外周縁は、前記盛り上がり部に接触しないので、
ウェーハ外周縁の過剰研磨を防止できる。
Thus, the inner peripheral edge of the retainer ring located on the downstream side in the rotational direction of the polishing pad is separated from the outer peripheral edge of the wafer, and the raised portion generated on the downstream side in the rotational direction of the polishing pad is separated from the retainer ring. Occurs between the inner peripheral edge of the wafer and the outer peripheral portion of the wafer. Therefore, since the outer peripheral edge of the wafer does not contact the raised portion,
Excessive polishing of the outer peripheral edge of the wafer can be prevented.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ研磨装置の好ましい実施の形態について詳説
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a wafer polishing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0014】図1は、実施の形態のウェーハ研磨装置1
0の全体構成図であり、このウェーハ研磨装置10は、
主としてプラテン12と保持ヘッド14とから構成され
る。プラテン12は円盤状に形成され、その上面には研
磨パッド16が貼付されている。研磨パッド16として
は、スエードタイプ、不織布、発泡ウレタンタイプ等が
あり、ウェーハの研磨層の材質によって適宜選択されて
プラテン12に貼付されている。
FIG. 1 shows a wafer polishing apparatus 1 according to an embodiment.
0 is an overall configuration diagram of the wafer polishing apparatus 10.
It mainly comprises a platen 12 and a holding head 14. The platen 12 is formed in a disk shape, and a polishing pad 16 is attached to an upper surface thereof. The polishing pad 16 includes a suede type, a nonwoven fabric, a urethane foam type, and the like. The polishing pad 16 is appropriately selected according to the material of the polishing layer of the wafer and is attached to the platen 12.

【0015】プラテン12の下部には、スピンドル18
が連結され、スピンドル18はモータ20の図示しない
出力軸に連結されている。このモータ20を駆動するこ
とにより、プラテン12は矢印A方向に回転され、その
回転するプラテン12の研磨パッド16上に、図示しな
いノズルからメカノケミカル研磨剤(スラリ)が供給さ
れる。メカノケミカル研磨剤としては、例えば、研磨層
がシリコンの場合には、BaCO3 微粉末をKOH水溶
液に懸濁したものが使用される。
A spindle 18 is provided below the platen 12.
And the spindle 18 is connected to an output shaft (not shown) of the motor 20. By driving the motor 20, the platen 12 is rotated in the direction of arrow A, and a mechanochemical abrasive (slurry) is supplied from a nozzle (not shown) onto the polishing pad 16 of the rotating platen 12. As the mechanochemical polishing agent, for example, when the polishing layer is silicon, a suspension of BaCO 3 fine powder in a KOH aqueous solution is used.

【0016】保持ヘッド14は、図示しない昇降装置に
よって上下移動自在に設けられ、研磨対象のウェーハを
保持ヘッド14にセットする際に上昇移動される。ま
た、保持ヘッド14は、ウェーハを研磨する際に下降移
動されてウェーハとともに研磨パッド16に押圧当接さ
れる。なお、図1では、1台の保持ヘッド14のみ示し
たが、保持ヘッド14の台数は1台に限定されるもので
はなく、例えばスピンドル18を中心とする円周上に複
数台等間隔に設置することが加工効率上好ましい。
The holding head 14 is provided to be vertically movable by an elevating device (not shown), and is moved up when a wafer to be polished is set on the holding head 14. When polishing the wafer, the holding head 14 is moved down and pressed against the polishing pad 16 together with the wafer. In FIG. 1, only one holding head 14 is shown, but the number of holding heads 14 is not limited to one. For example, a plurality of holding heads 14 are installed on a circumference around a spindle 18 at equal intervals. Is preferable in terms of processing efficiency.

【0017】図2は、保持ヘッド14の縦断面図であ
る。この保持ヘッド14は、ヘッド本体22、キャリア
24、ガイドリング26、リテーナリング28、及びゴ
ムシート30等から構成される。ヘッド本体22は、円
盤状に形成され、回転軸32に連結された図示しないモ
ータによって図2上矢印B方向に回転される。また、ヘ
ッド本体22にはエア供給路34、36が形成されてい
る。エア供給路34は、図2上二点鎖線で示すように保
持ヘッド14の外部に延設され、レギュレータ(R:re
gulator )38Aを介してエアポンプ(AP:air pum
p)40に接続される。また、エア供給路36は、レギ
ュレータ38Bを介してエアポンプ40に接続される。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the holding head 14. The holding head 14 includes a head body 22, a carrier 24, a guide ring 26, a retainer ring 28, a rubber sheet 30, and the like. The head main body 22 is formed in a disk shape, and is rotated in a direction indicated by an arrow B in FIG. 2 by a motor (not shown) connected to the rotation shaft 32. Further, air supply paths 34 and 36 are formed in the head main body 22. The air supply passage 34 extends outside the holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG.
gulator) 38A through an air pump (AP)
p) Connected to 40. The air supply path 36 is connected to an air pump 40 via a regulator 38B.

【0018】キャリア24は、略円柱状に形成されてヘ
ッド本体22の下部にヘッド本体22と同軸上に配置さ
れている。したがって、キャリア24は、回転軸32の
軸芯P1を中心に図2上矢印B方向に回転される。
The carrier 24 is formed in a substantially columnar shape, and is disposed coaxially with the head main body 22 below the head main body 22. Accordingly, the carrier 24 is rotated about the axis P1 of the rotating shaft 32 in the direction of the arrow B in FIG.

【0019】キャリア24は、略円柱状に形成されてヘ
ッド本体22の下部にヘッド本体22と同軸上に配置さ
れている。また、キャリア24には、キャリア24の下
面外周部に噴出口が形成された多数のエア供給路48、
48…(図2では2ヵ所のみ図示)とキャリア24の下
面内周部に噴出口が形成された多数のエア供給路52、
52…(図2では2ヵ所のみ図示)とが形成されてい
る。このエア供給路48、52…は、図2上二点鎖線で
示すように保持ヘッド14の外部に延設され、切換バル
ブ52を介して一方がサクションポンプ(SP:suctio
n pump) 56、他方がレギュレータ38Cを介してエア
ポンプ40に接続されている。したがって、切換バルブ
54によりエアポンプ40側を閉に、そして、サクショ
ンポンプ側56を開にすると、サクションポンプ56に
よる吸引力でウェーハ50がキャリア24の下面に吸着
保持される。また、切換バルブ54によりエアポンプ4
0側を開に、そして、サクションポンプ側56を閉にす
ると、エアポンプ40からの圧縮エアがエア供給路4
8、52…を介してキャリア24とウェーハ50との間
の空気室51に噴き出される。これにより、空気室51
には圧力エア層が形成され、キャリア24の押圧力がこ
の圧力エア層を介してウェーハ50に伝達される。
The carrier 24 is formed in a substantially columnar shape, and is disposed coaxially with the head main body 22 below the head main body 22. Further, the carrier 24 has a number of air supply passages 48 each having an ejection port formed on the outer periphery of the lower surface of the carrier 24,
48 (only two locations are shown in FIG. 2) and a large number of air supply passages 52 having ejection holes formed in the inner peripheral portion of the lower surface of the carrier 24;
52 (only two locations are shown in FIG. 2). Are extended outside the holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, and one of them is provided with a suction pump (SP: suctio) via a switching valve 52.
n pump) 56, and the other is connected to the air pump 40 via the regulator 38C. Therefore, when the air pump 40 side is closed by the switching valve 54 and the suction pump side 56 is opened, the wafer 50 is suction-held on the lower surface of the carrier 24 by the suction force of the suction pump 56. Further, the air pump 4 is controlled by the switching valve 54.
When the zero side is opened and the suction pump side 56 is closed, the compressed air from the air pump 40 is supplied to the air supply path 4.
8, 52,... Are blown into the air chamber 51 between the carrier 24 and the wafer 50. Thereby, the air chamber 51
Is formed, and the pressing force of the carrier 24 is transmitted to the wafer 50 via the pressure air layer.

【0020】ウェーハ50は、圧力エア層を介して伝達
される押圧力によって研磨パッド16に押し付けられる
とともに、キャリア24の下面外周縁に形成された凸条
部24Aによってキャリア24からの飛び出しが防止さ
れている。また、研磨中のウェーハ50は、研磨パッド
16の回転によって、回転方向下流側の凸条部24Aの
内周面にその外周縁が当接される。この接触によってウ
ェーハ50は、キャリア24の回転力が伝達されて所定
の回転数で回転される。なお、ウェーハ50の外周縁が
当接される凸条部24Aは、ウェーハ50が当接しても
ウェーハ50を破損させない軟質材料、例えば、ゴム、
樹脂等で作られている。
The wafer 50 is pressed against the polishing pad 16 by the pressing force transmitted through the pressurized air layer, and is prevented from jumping out of the carrier 24 by the ridges 24A formed on the outer peripheral edge of the lower surface of the carrier 24. ing. In addition, the outer periphery of the wafer 50 being polished is brought into contact with the inner peripheral surface of the ridge 24A on the downstream side in the rotation direction by the rotation of the polishing pad 16. Due to this contact, the rotational force of the carrier 24 is transmitted to rotate the wafer 50 at a predetermined rotational speed. The protruding ridge 24A with which the outer peripheral edge of the wafer 50 abuts is a soft material that does not damage the wafer 50 even when the wafer 50 abuts, for example, rubber,
It is made of resin.

【0021】このように構成された保持ヘッド14は、
キャリア24にかける押圧力を制御してキャリア24を
上下動させることにより、ウェーハ50の研磨圧力(ウ
ェーハ50を研磨パッド16に押し付ける力)を制御す
るものなので、圧力エア層の圧力を制御してウェーハ5
0の研磨圧力を制御するよりも、研磨圧力の制御が容易
になる。即ち、保持ヘッド14では、キャリア24の上
下位置を制御するだけでウェーハ50の研磨圧力を制御
できるからである。なお、エア供給路48、48…から
噴き出されたエアは、凸条部24A及びリテーナリング
28に形成された図示しない排気孔から外部に排気され
る。
The holding head 14 configured as above is
By controlling the pressing force applied to the carrier 24 and moving the carrier 24 up and down, the polishing pressure of the wafer 50 (the force pressing the wafer 50 against the polishing pad 16) is controlled. Therefore, the pressure of the pressure air layer is controlled. Wafer 5
It is easier to control the polishing pressure than to control the polishing pressure of 0. That is, in the holding head 14, the polishing pressure of the wafer 50 can be controlled only by controlling the vertical position of the carrier 24. The air blown out from the air supply passages 48 is exhausted to the outside through an exhaust hole (not shown) formed in the ridge 24A and the retainer ring 28.

【0022】一方、キャリア24とヘッド本体22との
間には1枚のゴムシート30が配置されている。このゴ
ムシート30は、均一な厚さで円盤状に形成される。ま
た、ゴムシート30は、環状の止め金58によってヘッ
ド本体22の下面に固定され、ゴムシート30は止め金
58を境として中央部30Aと外周部30Bとに2分さ
れている。ゴムシート30の中央部30Aはキャリア2
4を押圧するエアバッグとして機能し、外周部30Bは
リテーナリング28を押圧するエアバッグとして機能す
る。
On the other hand, one rubber sheet 30 is disposed between the carrier 24 and the head main body 22. This rubber sheet 30 is formed in a disk shape with a uniform thickness. The rubber sheet 30 is fixed to the lower surface of the head body 22 by an annular stopper 58, and the rubber sheet 30 is divided into a center part 30 </ b> A and an outer peripheral part 30 </ b> B with the stopper 58 as a boundary. The center 30A of the rubber sheet 30 is the carrier 2
The outer peripheral portion 30B functions as an airbag that presses the retainer ring 28.

【0023】ヘッド本体22の下方には、ゴムシート3
0の中央部30Aと止め金58とによって密閉される空
間60が形成される。この空間60に、エア供給路36
が連通されている。したがって、エア供給路36から空
間60に圧縮エアを供給すると、ゴムシート30の中央
部30Aがエア圧で弾性変形されてキャリア24の上面
を押圧する。これにより、研磨パッド16に対するウェ
ーハ50の押し付け力を得ることができる。また、エア
圧をレギュレータ38Bで調整すれば、ウェーハ50の
押し付け力(研磨圧力)を制御することができる。
Below the head body 22, a rubber sheet 3
A space 60 which is hermetically sealed by the central portion 30 </ b> A and the stopper 58 is formed. In this space 60, the air supply path 36
Is communicated. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 36 to the space 60, the central portion 30A of the rubber sheet 30 is elastically deformed by air pressure and presses the upper surface of the carrier 24. Thereby, a pressing force of the wafer 50 against the polishing pad 16 can be obtained. Further, if the air pressure is adjusted by the regulator 38B, the pressing force (polishing pressure) of the wafer 50 can be controlled.

【0024】ガイドリング26は、円筒状に形成されて
ヘッド本体22の下部に配置される。また、ガイドリン
グ26は、ゴムシート30を介してヘッド本体22に固
定されている。このガイドリング26とキャリア24と
の間に、リテーナリング28が配置されている。
The guide ring 26 is formed in a cylindrical shape and is arranged below the head body 22. Further, the guide ring 26 is fixed to the head main body 22 via a rubber sheet 30. A retainer ring 28 is disposed between the guide ring 26 and the carrier 24.

【0025】リテーナリング28は、キャリア24の外
周に配置されて研磨パッド16に当接されるとともに、
キャリア24の回転軸P1に対して偏心した軸P2を中
心にヘッド本体22又はガイドリング26に不図示の軸
受を介して回転自在に支持されている。また、リテーナ
リング28は、図3の如くリテーナリング28の軸P2
がキャリア24の回転軸P1に対して研磨パッド16の
回転方向下流側に位置するように、ヘッド本体22に回
転自在に支持されている。このリテーナリング28は、
研磨パッド16から伝達される回転力及び研磨パッド1
6の周速差(半径方向における周速差)による回転力に
よって、図3上矢印C方向に従動回転される。
The retainer ring 28 is arranged on the outer periphery of the carrier 24 and abuts on the polishing pad 16.
The carrier 24 is rotatably supported by a head body 22 or a guide ring 26 via a bearing (not shown) about an axis P2 eccentric to the rotation axis P1 of the carrier 24. Further, as shown in FIG. 3, the retainer ring 28 has an axis P2 of the retainer ring 28.
Is rotatably supported by the head main body 22 so that is positioned on the downstream side in the rotation direction of the polishing pad 16 with respect to the rotation axis P1 of the carrier 24. This retainer ring 28
Rotational force transmitted from polishing pad 16 and polishing pad 1
Due to the rotational force caused by the peripheral speed difference 6 (the peripheral speed difference in the radial direction), the rotation is driven by the arrow C in FIG.

【0026】これにより、研磨パッド16の回転方向下
流側に位置するリテーナリング28の内周縁28Aは、
図4の如くウェーハ50の外周縁50Aから離れ、そし
て、研磨パッド16の回転方向下流側に発生する盛り上
がり部16Cは、離間したリテーナリング28の内周縁
28Cとウェーハ50の外周部50Aとの間に発生する
ので、盛り上がり部16Cに起因するウェーハ50の外
周縁50Aの過剰研磨を防止できる。なお、波打ち現象
による盛り上がり部は、研磨パッド16の回転方向上流
側に位置するリテーナリング28の外周縁28A及び内
周縁28Bに対応する部分16A、16Bにも発生する
が、この盛り上がり部16A、16Bは、ウェーハ50
の外周部50Aから離れた位置に発生するので、ウェー
ハ50の均一研磨に悪影響を与えない。
Thus, the inner peripheral edge 28A of the retainer ring 28 located on the downstream side in the rotation direction of the polishing pad 16 is
As shown in FIG. 4, the raised portion 16 </ b> C that is separated from the outer peripheral edge 50 </ b> A of the wafer 50 and generated on the downstream side in the rotation direction of the polishing pad 16 is between the inner peripheral edge 28 </ b> C of the separated retainer ring 28 and the outer peripheral portion 50 </ b> A of the wafer 50. Therefore, excessive polishing of the outer peripheral edge 50A of the wafer 50 due to the raised portion 16C can be prevented. In addition, the raised portion due to the waving phenomenon also occurs in portions 16A and 16B corresponding to the outer peripheral edge 28A and the inner peripheral edge 28B of the retainer ring 28 located on the upstream side in the rotation direction of the polishing pad 16, but the raised portions 16A and 16B Is the wafer 50
Occurs at a position distant from the outer peripheral portion 50A of the wafer 50, so that the uniform polishing of the wafer 50 is not adversely affected.

【0027】図2に示すヘッド本体22の下方外周部に
は、ヘッド本体22とゴムシート30の外周部30B等
によって密閉される環状の空間64が形成される。この
空間64に、エア供給路34が連通されている。したが
って、エア供給路34から空間64に圧縮エアを供給す
ると、ゴムシート30の外周部30Bがエア圧で弾性変
形されてリテーナリング28の環状上面を押圧する。こ
れにより、リテーナリング28の環状下面29が研磨パ
ッド16に押し付けられる。なお、リテーナリング28
の押し付け力は、レギュレータ38Aでエア圧を調整す
ることにより制御することができる。
An annular space 64 is formed at the lower outer peripheral portion of the head main body 22 shown in FIG. 2 and is closed by the outer peripheral portion 30 B of the head main body 22 and the rubber sheet 30. The air supply path 34 communicates with the space 64. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 34 to the space 64, the outer peripheral portion 30B of the rubber sheet 30 is elastically deformed by air pressure and presses the annular upper surface of the retainer ring 28. Thereby, the annular lower surface 29 of the retainer ring 28 is pressed against the polishing pad 16. The retainer ring 28
Can be controlled by adjusting the air pressure with the regulator 38A.

【0028】一方、保持ヘッド14には、ウェーハ50
の研磨量を検出する不図示の検出装置が設けられてい
る。この検出装置で検出された検出値は、ウェーハ研磨
装置10全体を統括制御する不図示のCPUに出力され
る。CPUは、検出装置から出力される検出値が、予め
RAM等に記憶されている研磨量に合致した時にウェー
ハ50の研磨を停止するようウェーハ研磨装置10を制
御する。
On the other hand, the holding head 14
Is provided with a detection device (not shown) for detecting the amount of polishing. The detection value detected by the detection device is output to a CPU (not shown) that controls the entire wafer polishing apparatus 10. The CPU controls the wafer polishing apparatus 10 so that the polishing of the wafer 50 is stopped when the detection value output from the detection apparatus matches the polishing amount stored in the RAM or the like in advance.

【0029】次に、前記の如く構成されたウェーハ研磨
装置10の作用について説明する。
Next, the operation of the wafer polishing apparatus 10 configured as described above will be described.

【0030】まず、保持ヘッド14を上昇させた後、サ
クションポンプ56を駆動して研磨対象のウェーハ50
をキャリア24の下面に吸着保持させる。
First, after raising the holding head 14, the suction pump 56 is driven to drive the wafer 50 to be polished.
Is sucked and held on the lower surface of the carrier 24.

【0031】次に、保持ヘッド14を下降させて、保持
ヘッド14のリテーナリング28の下面29が研磨パッ
ド16に当接した位置で下降移動を停止する。そして、
切換バルブ54によってサクションポンプ56側を閉に
してウェーハ50の吸着を解除し、ウェーハ50を研磨
パッド16上に載置する。
Next, the holding head 14 is lowered, and the lowering movement is stopped at a position where the lower surface 29 of the retainer ring 28 of the holding head 14 contacts the polishing pad 16. And
The suction valve 56 is closed by the switching valve 54 to release the suction of the wafer 50, and the wafer 50 is placed on the polishing pad 16.

【0032】次いで、エアポンプ40を駆動して圧縮エ
アをエア供給路48を介して空気室51に供給し、圧力
エア層を空気室51に形成する。
Next, the air pump 40 is driven to supply compressed air to the air chamber 51 through the air supply path 48, and a pressure air layer is formed in the air chamber 51.

【0033】そして、エアポンプ40からの圧縮エア
を、エア供給路36を介して空間60に供給し、ゴムシ
ート30の中央部30Aを内部エア圧により弾性変形さ
せてキャリア24を押圧し、圧力エア層を介してウェー
ハ50を研磨パッド16に押し付ける。そして、レギュ
レータ38Bでエア圧を調整して内部エア圧力を所望の
圧力に制御し、研磨パッド16に対するウェーハ50の
押し付け力(研磨圧力)を一定に保持する。
Then, the compressed air from the air pump 40 is supplied to the space 60 through the air supply path 36, and the center portion 30A of the rubber sheet 30 is elastically deformed by the internal air pressure to press the carrier 24, and the compressed air is pressed. The wafer 50 is pressed against the polishing pad 16 through the layer. Then, the regulator 38B adjusts the air pressure to control the internal air pressure to a desired pressure, and keeps the pressing force (polishing pressure) of the wafer 50 against the polishing pad 16 constant.

【0034】次に、エアポンプ40からの圧縮エアをエ
ア供給路34を介して空間64に供給し、ゴムシート3
0の外周部30Bを内部エア圧により弾性変形させてリ
テーナリング28を押圧し、リテーナリング28の下面
29を研磨パッド16に押し付ける。
Next, compressed air from the air pump 40 is supplied to the space 64 via the air supply path 34,
The outer peripheral portion 30 </ b> B is elastically deformed by the internal air pressure to press the retainer ring 28 and press the lower surface 29 of the retainer ring 28 against the polishing pad 16.

【0035】そして、レギュレータ38Aでエア圧を調
整し、リテーナリング28の沈み込み位置を調整した
後、レギュレータ38Aによってエア圧を一定に保持す
る。
After adjusting the air pressure with the regulator 38A and adjusting the sinking position of the retainer ring 28, the regulator 38A keeps the air pressure constant.

【0036】そして、レギュレータ38Bでエア圧を調
整して研磨圧力を設定し、この後、プラテン12及び保
持ヘッド14を回転させてウェーハ50の研磨を開始す
る。
Then, the polishing pressure is set by adjusting the air pressure by the regulator 38B, and thereafter, the platen 12 and the holding head 14 are rotated to start polishing the wafer 50.

【0037】そして、不図示の研磨量検出装置によって
ウェーハ50の研磨量を算出し、この算出されたウェー
ハ50の研磨量が、予め設定された研磨目標値に達した
時にCPUが研磨終了信号を出力して、ウェーハ50の
研磨を停止する。これにより、1枚のウェーハ50の研
磨が終了する。そして、2枚目以降のウェーハ50を研
磨する場合には、前述した工程を繰り返せば良い。
Then, the polishing amount of the wafer 50 is calculated by a polishing amount detection device (not shown), and when the calculated polishing amount of the wafer 50 reaches a preset polishing target value, the CPU sends a polishing end signal. Output to stop polishing of the wafer 50. Thus, polishing of one wafer 50 is completed. When the second and subsequent wafers 50 are polished, the above-described steps may be repeated.

【0038】ウェーハ50の研磨中において、実施の形
態の保持ヘッド14では、リテーナリング28の軸P2
がキャリア24の回転軸P1に対して研磨パッド16の
回転方向下流側に位置するように、リテーナリング28
をヘッド本体22に回転自在に支持しているので、研磨
パッド16の回転方向下流側に発生する盛り上がり部1
6Cは、離間したリテーナリング28の内周縁28Cと
ウェーハ50の外周部50Aとの間に発生する。よっ
て、このリテーナリング28を適用することにより、本
例のウェーハ研磨装置10は、波打ち現象の発生を抑え
ることなく、ウェーハ外周縁50Aの過剰研磨を防止で
き、よって、ウェーハ全面を均一に研磨することができ
る。
During polishing of the wafer 50, the holding head 14 of the embodiment uses the axis P 2 of the retainer ring 28.
The retainer ring 28 is positioned such that the position of the
Is rotatably supported by the head main body 22, so that the bulging portion 1 generated on the downstream side in the rotation direction of the polishing pad 16 is formed.
6C is generated between the inner peripheral edge 28C of the separated retainer ring 28 and the outer peripheral portion 50A of the wafer 50. Therefore, by applying the retainer ring 28, the wafer polishing apparatus 10 of the present embodiment can prevent excessive polishing of the outer peripheral edge 50A of the wafer without suppressing the occurrence of the waving phenomenon, and thus uniformly polish the entire surface of the wafer. be able to.

【0039】なお、実施の形態では、ウェーハ50を圧
力エア層を介して研磨するウェーハ研磨装置10につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、キャリ
アでウェーハを直接保持し、このウェーハを研磨パッド
に押し付けて研磨するウェーハ研磨装置にも、このリテ
ーナリング28を適用できる。
Although the embodiment has been described with reference to the wafer polishing apparatus 10 for polishing the wafer 50 through the pressurized air layer, the present invention is not limited to this. The retainer ring 28 can also be applied to a wafer polishing apparatus that polishes by pressing against a polishing pad.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ研磨装置によれば、リテーナリングを、キャリアの回
転軸に対して偏心した軸を中心にヘッド本体に回転自在
に支持するとともに、リテーナリングの軸がキャリアの
回転軸に対して研磨パッドの回転方向下流側に位置する
ように、ヘッド本体に回転自在に支持したので、ウェー
ハ外周縁の過剰研磨を防止でき、よって、ウェーハ全面
を均一に研磨することができる。
As described above, according to the wafer polishing apparatus of the present invention, the retainer ring is rotatably supported by the head main body about an axis eccentric to the rotation axis of the carrier, and the retainer ring is supported. The head is rotatably supported by the head body so that the axis of the polishing pad is positioned downstream of the rotation axis of the carrier with respect to the rotation axis of the carrier. Can be polished.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るウェーハ研磨装置の
全体構造図
FIG. 1 is an overall structural diagram of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のウェーハ研磨装置に適用された保持ヘッ
ドの縦断面図
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a holding head applied to the wafer polishing apparatus of FIG.

【図3】図2の保持ヘッドにおけるキャリアとリテーナ
リングの配置関係を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement relationship between a carrier and a retainer ring in the holding head of FIG. 2;

【図4】ウェーハ研磨時における研磨パッドのプロファ
イルを説明するための模式図
FIG. 4 is a schematic view for explaining a profile of a polishing pad during wafer polishing.

【図5】従来のウェーハ研磨時における研磨パッドのプ
ロファイルを説明するための模式図
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a profile of a polishing pad during conventional wafer polishing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ウェーハ研磨装置、12…プラテン、14…保持
ヘッド、16…研磨パッド、24…キャリア、28…リ
テーナリング、P1…キャリアの軸芯、P2…リテーナ
リングの軸芯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wafer grinding | polishing apparatus, 12 ... Platen, 14 ... Holding head, 16 ... Polishing pad, 24 ... Carrier, 28 ... Retainer ring, P1 ... Carrier axis, P2 ... Retainer ring axis

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウェーハを保持ヘッドに保持し回転する
研磨パッドに押し付けて、ウェーハの表面を研磨するウ
ェーハ研磨装置において、 前記保持ヘッドは、 回転されるとともに前記研磨パッドに対向配置されたヘ
ッド本体と、 前記ヘッド本体に設けられ、ウェーハを保持してウェー
ハの表面を前記研磨パッドに押し付けるキャリアと、 前記キャリアの外周に配置されて前記研磨パッドに当接
されるとともに、キャリアの回転軸に対して偏心した軸
を中心に前記ヘッド本体に回転自在に支持されたリテー
ナリングと、 を備えたことを特徴とするウェーハ研磨装置。
1. A wafer polishing apparatus for polishing a surface of a wafer by holding a wafer on a holding head and pressing the wafer against a rotating polishing pad, wherein the holding head is rotated and is arranged to face the polishing pad. And a carrier provided on the head body, for holding the wafer and pressing the surface of the wafer against the polishing pad, and disposed on the outer periphery of the carrier and abutting on the polishing pad, and with respect to the rotation axis of the carrier. And a retainer ring rotatably supported by the head body about an eccentric shaft.
【請求項2】 ウェーハを保持ヘッドに保持し回転する
研磨パッドに押し付けて、ウェーハの表面を研磨するウ
ェーハ研磨装置において、 前記保持ヘッドは、 回転されるとともに前記研磨パッドに対向配置されたヘ
ッド本体と、 前記ヘッド本体に設けられ、前記ウェーハを保持するキ
ャリアと、 前記キャリアを前記研磨パッドに向けて押圧する第1押
圧手段と、 前記キャリアと前記ウェーハとの間に圧力エア層を形成
し、前記第1押圧手段からの押圧力を前記圧力エア層を
介してウェーハに伝達させる圧力エア層形成手段と、 前記キャリアの外周に配置されて前記研磨パッドに当接
されるとともに、キャリアの回転軸に対して偏心した軸
を中心に前記ヘッド本体に回転自在に支持されたリテー
ナリングと、 前記リテーナリングを前記研磨パッドに押圧する第2押
圧手段と、 を備えたことを特徴とするウェーハ研磨装置。
2. A wafer polishing apparatus for polishing a surface of a wafer by holding a wafer on a holding head and pressing the wafer against a rotating polishing pad, wherein the holding head is rotated and arranged to face the polishing pad. And a carrier provided on the head body and holding the wafer; first pressing means for pressing the carrier toward the polishing pad; and forming a pressure air layer between the carrier and the wafer; A pressure air layer forming means for transmitting the pressing force from the first pressing means to the wafer via the pressure air layer; and a rotating shaft of the carrier which is arranged on the outer periphery of the carrier and abuts on the polishing pad. A retainer ring rotatably supported by the head body about an axis eccentric with respect to, and polishing the retainer ring Wafer polishing apparatus characterized by comprising a second pressing means for pressing the head, the.
【請求項3】 前記リテーナリングは、該リテーナリン
グの前記軸が前記キャリアの回転軸に対して前記研磨パ
ッドの回転方向下流側に位置するように、前記ヘッド本
体に回転自在に支持されていることを特徴とする請求項
1、又は2に記載のウェーハ研磨装置。
3. The retainer ring is rotatably supported by the head body such that the axis of the retainer ring is located downstream of the rotation axis of the carrier in the rotation direction of the polishing pad. 3. The wafer polishing apparatus according to claim 1, wherein:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010247301A (en) * 2009-04-20 2010-11-04 Okamoto Machine Tool Works Ltd Substrate holding head used for polishing device

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