JP2002120142A - 研磨ヘッド構造 - Google Patents
研磨ヘッド構造Info
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- JP2002120142A JP2002120142A JP2000314596A JP2000314596A JP2002120142A JP 2002120142 A JP2002120142 A JP 2002120142A JP 2000314596 A JP2000314596 A JP 2000314596A JP 2000314596 A JP2000314596 A JP 2000314596A JP 2002120142 A JP2002120142 A JP 2002120142A
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 全体的に平坦な研磨加工基板を製
造できる研磨ヘッドの提供。 【解決手段】 回転テ−ブル表面に研磨布が貼着
された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−を供給しつ
つ、キャリア28とリテイナ−リング27とで形成され
る基板ポケット30内に基板を保持する研磨ヘッド12
を下降させ、キャリア背面31に加圧空気22を供給す
ることにより基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を
保持する前記研磨ヘッド12と研磨プラテンを摺動回転
させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド構造にお
いて、次ぎの(1)と(2)の機能を備えることを特徴
とする研磨ヘッド構造。 (1)環状のリテイナ−リング27は、研磨プラテンと
相対向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤ス
ラリ−通路用溝27aを複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面31にかかる圧
力は、リテイナ−リング背面31'にかかる圧力よりも
大きい。
造できる研磨ヘッドの提供。 【解決手段】 回転テ−ブル表面に研磨布が貼着
された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−を供給しつ
つ、キャリア28とリテイナ−リング27とで形成され
る基板ポケット30内に基板を保持する研磨ヘッド12
を下降させ、キャリア背面31に加圧空気22を供給す
ることにより基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を
保持する前記研磨ヘッド12と研磨プラテンを摺動回転
させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド構造にお
いて、次ぎの(1)と(2)の機能を備えることを特徴
とする研磨ヘッド構造。 (1)環状のリテイナ−リング27は、研磨プラテンと
相対向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤ス
ラリ−通路用溝27aを複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面31にかかる圧
力は、リテイナ−リング背面31'にかかる圧力よりも
大きい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転テ−ブル表面
に研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ
−を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテイナ−リ
ングとで形成される基板ポケット内に略円盤状基板を保
持する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア背面に加
圧空気を供給することにより基板を研磨プラテン上に押
圧し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨プラテン
を摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッ
ド構造において、環状のリテイナ−リングとして下面に
研磨剤スラリ−導入用の溝を多数有するリテイナ−リン
グを用いた場合でも、平坦な研磨基板を与える研磨装置
の研磨ヘッド構造に関する。
に研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ
−を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテイナ−リ
ングとで形成される基板ポケット内に略円盤状基板を保
持する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア背面に加
圧空気を供給することにより基板を研磨プラテン上に押
圧し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨プラテン
を摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッ
ド構造において、環状のリテイナ−リングとして下面に
研磨剤スラリ−導入用の溝を多数有するリテイナ−リン
グを用いた場合でも、平坦な研磨基板を与える研磨装置
の研磨ヘッド構造に関する。
【0002】回転テ−ブル表面に研磨布が貼着された研
磨プラテン表面に研磨剤スラリ−を供給しつつ、円盤状
キャリアと環状のリテイナ−リングとで形成される基板
ポケット内に略円盤状基板を保持する研磨ヘッドを下降
させ、円盤状キャリア背面に加圧空気を供給することに
より基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を保持する
前記研磨ヘッドと研磨プラテンを摺動回転させて基板面
を研磨する化学機械研磨装置は知られている(特開平7
−124862号、同8−39442号、同10−18
0626号、特許第2597449号、USP5205
082号、USP5820448号)。
磨プラテン表面に研磨剤スラリ−を供給しつつ、円盤状
キャリアと環状のリテイナ−リングとで形成される基板
ポケット内に略円盤状基板を保持する研磨ヘッドを下降
させ、円盤状キャリア背面に加圧空気を供給することに
より基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を保持する
前記研磨ヘッドと研磨プラテンを摺動回転させて基板面
を研磨する化学機械研磨装置は知られている(特開平7
−124862号、同8−39442号、同10−18
0626号、特許第2597449号、USP5205
082号、USP5820448号)。
【0003】例えば、特許第2597749号公報は、
半導体ウエハ(基板)を位置決めする研磨ヘッド構造1
2として、図2に示すように、(a)円盤状をなし、下
端面に基板30が支持されるキャリア28と、(b)上
記キャリアの周囲を覆い、かつ、上記基板を研磨してい
る間、研磨プラテン11と基板の表面との接触によって
基板に作用する横方向の力に抵抗して基板をキャリアの
下端面上に保つリテイナ−27と、(c)上記キャリア
およびリテイナ−の上端側に水平に張設されて上記キャ
リア28およびリテイナ−27を弾性的に支持し、基板
表面が研磨されている間は、上記キャリアを、該キャリ
アに支持された基板および前記リテイナ−とともに前記
研磨プラテン11面上でフロ−ティングさせ、キャリア
の下方に、前記リテイナ−で囲まれた基板支持用のポケ
ット部を形成可能とする、柔軟性のあるダイヤフラム2
9を備える研磨ヘッド構造12を開示する。図中、21
はスピンドル、22はコンプレッサ−、23はハウジン
グ、24はカプラ−、31はチャンバ−、39はフラン
ジリング、49は高さ調整機構である。
半導体ウエハ(基板)を位置決めする研磨ヘッド構造1
2として、図2に示すように、(a)円盤状をなし、下
端面に基板30が支持されるキャリア28と、(b)上
記キャリアの周囲を覆い、かつ、上記基板を研磨してい
る間、研磨プラテン11と基板の表面との接触によって
基板に作用する横方向の力に抵抗して基板をキャリアの
下端面上に保つリテイナ−27と、(c)上記キャリア
およびリテイナ−の上端側に水平に張設されて上記キャ
リア28およびリテイナ−27を弾性的に支持し、基板
表面が研磨されている間は、上記キャリアを、該キャリ
アに支持された基板および前記リテイナ−とともに前記
研磨プラテン11面上でフロ−ティングさせ、キャリア
の下方に、前記リテイナ−で囲まれた基板支持用のポケ
ット部を形成可能とする、柔軟性のあるダイヤフラム2
9を備える研磨ヘッド構造12を開示する。図中、21
はスピンドル、22はコンプレッサ−、23はハウジン
グ、24はカプラ−、31はチャンバ−、39はフラン
ジリング、49は高さ調整機構である。
【0004】該研磨ヘッド構造を有する研磨装置を用い
て基板を研磨するには、回転テ−ブル11a表面に研磨
布11bが貼着された研磨プラテン11表面に研磨剤ス
ラリ−50aを管50より供給しつつ、円盤状キャリア
28と環状のリテイナ−リング27とで形成される基板
ポケット内に略円盤状基板30を保持する研磨ヘッド1
2をエア−シリンダ(図示されていない)を用いて下降
させ、円盤状キャリア背面に加圧空気22を供給するこ
とにより基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を保持
する前記研磨ヘッド12と研磨プラテン11を摺動回転
させて基板面を研磨する。この際、リテイナ−リング2
7の背面もキャリアの背圧と同じ圧力で加圧される。
て基板を研磨するには、回転テ−ブル11a表面に研磨
布11bが貼着された研磨プラテン11表面に研磨剤ス
ラリ−50aを管50より供給しつつ、円盤状キャリア
28と環状のリテイナ−リング27とで形成される基板
ポケット内に略円盤状基板30を保持する研磨ヘッド1
2をエア−シリンダ(図示されていない)を用いて下降
させ、円盤状キャリア背面に加圧空気22を供給するこ
とにより基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を保持
する前記研磨ヘッド12と研磨プラテン11を摺動回転
させて基板面を研磨する。この際、リテイナ−リング2
7の背面もキャリアの背圧と同じ圧力で加圧される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、基板の
研磨速度を向上させるために、基板を研磨中、基板の研
磨面と研磨プラテン表面間に研磨剤スラリ−が介在し易
いようにするため、径が200mmのシリコン基板向け
の市販の内周径208mmの環状リテイナ−リング27
下端面に研磨剤スラリ−通路用の溝27a(深さh 8
mm、幅w 40mm、長さl 32mm)を複数設け
たリテイナ−リング27(図6参照)を製作し、これを
用いたところ、研磨速度は向上したが、得られる研磨基
板は図7に示されるような外周縁部が中央部に対して高
い山部を有するもので、全体が平坦なものとはならなか
った。
研磨速度を向上させるために、基板を研磨中、基板の研
磨面と研磨プラテン表面間に研磨剤スラリ−が介在し易
いようにするため、径が200mmのシリコン基板向け
の市販の内周径208mmの環状リテイナ−リング27
下端面に研磨剤スラリ−通路用の溝27a(深さh 8
mm、幅w 40mm、長さl 32mm)を複数設け
たリテイナ−リング27(図6参照)を製作し、これを
用いたところ、研磨速度は向上したが、得られる研磨基
板は図7に示されるような外周縁部が中央部に対して高
い山部を有するもので、全体が平坦なものとはならなか
った。
【0006】本発明者等は、この研磨基板の外周縁部に
存在する山部の位置間隔がリテイナ−に設けた研磨剤ス
ラリ−路用の溝27a,27aの位置に相関することに
気付き(後述する比較例1参照)、かかる溝の影響がな
い、研磨ヘッド構造を種々検討し、全体が平坦な研磨基
板を与える研磨ヘッド構造を見い出した。
存在する山部の位置間隔がリテイナ−に設けた研磨剤ス
ラリ−路用の溝27a,27aの位置に相関することに
気付き(後述する比較例1参照)、かかる溝の影響がな
い、研磨ヘッド構造を種々検討し、全体が平坦な研磨基
板を与える研磨ヘッド構造を見い出した。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の1は、回転テ−
ブル表面に研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨
剤スラリ−を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテ
イナ−リングとで形成される基板ポケット内に略円盤状
基板を保持する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア
背面に加圧空気を供給することにより基板を研磨プラテ
ン上に押圧し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨
プラテンを摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の
研磨ヘッド構造において、次ぎの(1)と(2)の機能
を備えることを特徴とする研磨ヘッド構造を提供するも
のである。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板保持時のリテイナ−リング内周壁と基板外周
縁との距離が7〜12mmである。
ブル表面に研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨
剤スラリ−を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテ
イナ−リングとで形成される基板ポケット内に略円盤状
基板を保持する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア
背面に加圧空気を供給することにより基板を研磨プラテ
ン上に押圧し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨
プラテンを摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の
研磨ヘッド構造において、次ぎの(1)と(2)の機能
を備えることを特徴とする研磨ヘッド構造を提供するも
のである。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板保持時のリテイナ−リング内周壁と基板外周
縁との距離が7〜12mmである。
【0008】従来の市販のリテイナ−リングは、基板の
研磨時移動を小さくするため、リテイナ−リングの内径
Lが基板の外径lより4〜8mm大きいもの(基板保持
時のリテイナ−リング内周壁と基板外周縁との距離が2
〜4mm)であったが、リテイナ−リングの内径Lを基
板の外径lより14〜24mm大きいもの(基板保持時
のリテイナ−リング内周壁と基板外周縁との距離が7〜
12mmである。)を用いることにより溝の影響がなく
なり、全体が平坦な研磨基板を得ることが可能となっ
た。
研磨時移動を小さくするため、リテイナ−リングの内径
Lが基板の外径lより4〜8mm大きいもの(基板保持
時のリテイナ−リング内周壁と基板外周縁との距離が2
〜4mm)であったが、リテイナ−リングの内径Lを基
板の外径lより14〜24mm大きいもの(基板保持時
のリテイナ−リング内周壁と基板外周縁との距離が7〜
12mmである。)を用いることにより溝の影響がなく
なり、全体が平坦な研磨基板を得ることが可能となっ
た。
【0009】本発明の請求項2は、回転テ−ブル表面に
研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−
を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテイナ−リン
グとで形成される基板ポケット内に略円盤状基板を保持
する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア背面に加圧
空気を供給することにより基板を研磨プラテン上に押圧
し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨プラテンを
摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド
構造において、次ぎの(1)および(2)の機能を備え
ることを特徴とする研磨ヘッド構造を提供するものであ
る。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面にかかる圧力
は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大きい。
研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−
を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテイナ−リン
グとで形成される基板ポケット内に略円盤状基板を保持
する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア背面に加圧
空気を供給することにより基板を研磨プラテン上に押圧
し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨プラテンを
摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド
構造において、次ぎの(1)および(2)の機能を備え
ることを特徴とする研磨ヘッド構造を提供するものであ
る。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面にかかる圧力
は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大きい。
【0010】基板研磨中、円盤状キャリア背面にかかる
圧力は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大き
くすることにより、溝の影響がなくなり、全体が平坦な
研磨基板を得ることが可能となった。リテイナ−リング
の内径Lは基板の外径lより4〜6mm大きいものおよ
び14〜24mm大きいものいずれでも平坦な研磨基板
を得ることができるが、特にリテイナ−リングの内径L
が基板の外径lより14〜24mm大きいもの(基板保
持時のリテイナ−リング内周壁と基板外周縁との距離が
7〜12mmである。)を用いる方がより平坦な研磨基
板を得ることができた。
圧力は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大き
くすることにより、溝の影響がなくなり、全体が平坦な
研磨基板を得ることが可能となった。リテイナ−リング
の内径Lは基板の外径lより4〜6mm大きいものおよ
び14〜24mm大きいものいずれでも平坦な研磨基板
を得ることができるが、特にリテイナ−リングの内径L
が基板の外径lより14〜24mm大きいもの(基板保
持時のリテイナ−リング内周壁と基板外周縁との距離が
7〜12mmである。)を用いる方がより平坦な研磨基
板を得ることができた。
【0011】本発明の請求項3は、回転テ−ブル表面に
研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−
を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテイナ−リン
グとで形成される基板ポケット内に略円盤状基板を保持
する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア背面に加圧
空気を供給することにより基板を研磨プラテン上に押圧
し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨プラテンを
摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド
構造において、次ぎの(1)ないし(3)の機能を備え
ることを特徴とする研磨ヘッド構造を提供するものであ
る。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面にかかる圧力
は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大きい。 (3)環状のリテイナ−リングと円盤状キャリアは、両
者の上端側に水平に張設された柔軟なダイヤフラムに弾
性的に支持され、基板が研磨されている間は環状のリテ
イナ−リング、円盤状キャリアおよび該円盤状キャリア
に保持されている基板は研磨プラテン上で共にフロ−テ
ィングされる。
研磨布が貼着された研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−
を供給しつつ、円盤状キャリアと環状のリテイナ−リン
グとで形成される基板ポケット内に略円盤状基板を保持
する研磨ヘッドを下降させ、円盤状キャリア背面に加圧
空気を供給することにより基板を研磨プラテン上に押圧
し、該基板を保持する前記研磨ヘッドと研磨プラテンを
摺動回転させて基板面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド
構造において、次ぎの(1)ないし(3)の機能を備え
ることを特徴とする研磨ヘッド構造を提供するものであ
る。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面にかかる圧力
は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大きい。 (3)環状のリテイナ−リングと円盤状キャリアは、両
者の上端側に水平に張設された柔軟なダイヤフラムに弾
性的に支持され、基板が研磨されている間は環状のリテ
イナ−リング、円盤状キャリアおよび該円盤状キャリア
に保持されている基板は研磨プラテン上で共にフロ−テ
ィングされる。
【0012】基板の研磨中、キャリアおよびリテイナ−
リングをフロ−ティングさせることにより研磨プラテン
のうねりに基板を追従させることができ、全体に平坦な
研磨基板が得られる。
リングをフロ−ティングさせることにより研磨プラテン
のうねりに基板を追従させることができ、全体に平坦な
研磨基板が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を詳細
に説明する。図1は、本発明の研磨ヘッドに用いられた
リテイナ−リングを示すもので、(a)は平面図、
(b)はI−I断面図を示す。図2は研磨ヘッド構造の
断面図、図3は図1で示すリテイナ−リングを図2に示
す研磨ヘッドに用い、研磨された基板の厚さ(TTV)
のプロファイルを示す図、図4は本発明の別の態様を示
す研磨ヘッド構造の断面図、図5は図1に示すリテイナ
−リングを図4に示す研磨ヘッドに用い、研磨された基
板の厚さ(TTV)のプロファイルを示す図、図6は市
販のリテイナ−リングを示すもので、(a)は平面図、
(b)はII−II断面図を示す。図7は図6に示すリ
テイナ−リングを図2に示す研磨ヘッドに用い、研磨さ
れた基板の厚さ(TTV)のプロファイルを示す図であ
る。
に説明する。図1は、本発明の研磨ヘッドに用いられた
リテイナ−リングを示すもので、(a)は平面図、
(b)はI−I断面図を示す。図2は研磨ヘッド構造の
断面図、図3は図1で示すリテイナ−リングを図2に示
す研磨ヘッドに用い、研磨された基板の厚さ(TTV)
のプロファイルを示す図、図4は本発明の別の態様を示
す研磨ヘッド構造の断面図、図5は図1に示すリテイナ
−リングを図4に示す研磨ヘッドに用い、研磨された基
板の厚さ(TTV)のプロファイルを示す図、図6は市
販のリテイナ−リングを示すもので、(a)は平面図、
(b)はII−II断面図を示す。図7は図6に示すリ
テイナ−リングを図2に示す研磨ヘッドに用い、研磨さ
れた基板の厚さ(TTV)のプロファイルを示す図であ
る。
【0014】図1に示すリテイナ−リング27は、20
0mm径シリコンウエハ(厚み200μm)用のもの
で、図6に示す市販のリテイナ−リング(内径L 20
8mm、溝長さl 32mm)の山部内側(図1で示す
斜線部分)を高さ0.5mm、幅7mm削り取って基板
収納ポケットの内径Lを222mm(基板がキャリアに
保持されたときの基板外径とリテイナ−リングの内径と
の距離は11mm)としたものである。基板がキャリア
に保持されたときの基板外径とリテイナ−リングの内径
との距離は、7〜12mmが好ましい。6mm以下では
得られる研磨基板の外周縁部に低い山部が形成されるこ
とがある。
0mm径シリコンウエハ(厚み200μm)用のもの
で、図6に示す市販のリテイナ−リング(内径L 20
8mm、溝長さl 32mm)の山部内側(図1で示す
斜線部分)を高さ0.5mm、幅7mm削り取って基板
収納ポケットの内径Lを222mm(基板がキャリアに
保持されたときの基板外径とリテイナ−リングの内径と
の距離は11mm)としたものである。基板がキャリア
に保持されたときの基板外径とリテイナ−リングの内径
との距離は、7〜12mmが好ましい。6mm以下では
得られる研磨基板の外周縁部に低い山部が形成されるこ
とがある。
【0015】図4は、研磨ヘッド構造12を示すもの
で、21は中空スピンドルで、コンプレッサ−22より
加圧空気が中空軸を経てチャンバ−31内に供給され
る。また、真空ポンプ22'によりチャンバ−31内は
減圧され、セラミック製キャリア28下端面に基板の吸
着を可能とする。23はハウジング、24はカプラ−で
ある。27はリテイナ−リングで、キャリア28の周囲
を覆い、かつ、上記基板を研磨している間、研磨プラテ
ンと基板の表面との接触によって基板に作用する横方向
の力に抵抗して基板をキャリアの下端面上に保つ。
で、21は中空スピンドルで、コンプレッサ−22より
加圧空気が中空軸を経てチャンバ−31内に供給され
る。また、真空ポンプ22'によりチャンバ−31内は
減圧され、セラミック製キャリア28下端面に基板の吸
着を可能とする。23はハウジング、24はカプラ−で
ある。27はリテイナ−リングで、キャリア28の周囲
を覆い、かつ、上記基板を研磨している間、研磨プラテ
ンと基板の表面との接触によって基板に作用する横方向
の力に抵抗して基板をキャリアの下端面上に保つ。
【0016】上記キャリア28は円盤状をなし、下端面
に基板が支持される。29は柔軟性材料でできているダ
イヤフラムで、上記キャリアおよびリテイナ−の上端側
に水平に張設されて前記キャリア28およびリテイナ−
リング27を弾性的に支持し、基板表面が研磨されてい
る間は、上記キャリアを、該キャリアに支持された基板
および前記リテイナ−リングとともに研磨プラテン面上
でフロ−ティングさせ、キャリアの下方に、前記リテイ
ナ−リングで囲まれた基板支持用のポケット部30を形
成する。スピンドル21の中空管内を通じてチャンバ−
31内に加圧空気が圧入され、その圧力がキャリア背面
にかかることによりキャリアに保持された基板は3次元
(X,Y,Z)方向に揺動自在に支えられ、研磨プラテ
ンの研磨布表面のうねりに追従できる。
に基板が支持される。29は柔軟性材料でできているダ
イヤフラムで、上記キャリアおよびリテイナ−の上端側
に水平に張設されて前記キャリア28およびリテイナ−
リング27を弾性的に支持し、基板表面が研磨されてい
る間は、上記キャリアを、該キャリアに支持された基板
および前記リテイナ−リングとともに研磨プラテン面上
でフロ−ティングさせ、キャリアの下方に、前記リテイ
ナ−リングで囲まれた基板支持用のポケット部30を形
成する。スピンドル21の中空管内を通じてチャンバ−
31内に加圧空気が圧入され、その圧力がキャリア背面
にかかることによりキャリアに保持された基板は3次元
(X,Y,Z)方向に揺動自在に支えられ、研磨プラテ
ンの研磨布表面のうねりに追従できる。
【0017】ダイヤフラム29は、リテイナ−リング2
7およびキャリア28を支持するに1枚のダイヤフラム
で共に支持してもよいし、図4に示すように別々のダイ
ヤフラム29および29'で個別に支持してもよい。
7およびキャリア28を支持するに1枚のダイヤフラム
で共に支持してもよいし、図4に示すように別々のダイ
ヤフラム29および29'で個別に支持してもよい。
【0018】キャリア28背面のチャンバ−31とリテ
イナ−リング27背面のチャンバ−31'は、仕切壁に
より区分けされ、キャリア28背面のチャンバ−31と
リテイナ−リング27背面のチャンバ−31'とはハウ
ジング23上肩部に設けた連通路23a、管23bおよ
びマニホ−ルド型減圧弁60を経て連通されている。マ
ニホ−ルド型減圧弁60の作動によりキャリア28背面
のチャンバ−31の圧力Poより低くリテイナ−リング
27背面のチャンバ−31'圧力Prは調整される。研磨
時、リテイナ−リング27背面のチャンバ−31'圧力
Prはキャリア28背面のチャンバ−31圧力Poの3〜
50%低い圧力とされる。一般に、基板保持、研磨時の
キャリア28背面のチャンバ−31圧力Poは100〜
500g/cm2である。
イナ−リング27背面のチャンバ−31'は、仕切壁に
より区分けされ、キャリア28背面のチャンバ−31と
リテイナ−リング27背面のチャンバ−31'とはハウ
ジング23上肩部に設けた連通路23a、管23bおよ
びマニホ−ルド型減圧弁60を経て連通されている。マ
ニホ−ルド型減圧弁60の作動によりキャリア28背面
のチャンバ−31の圧力Poより低くリテイナ−リング
27背面のチャンバ−31'圧力Prは調整される。研磨
時、リテイナ−リング27背面のチャンバ−31'圧力
Prはキャリア28背面のチャンバ−31圧力Poの3〜
50%低い圧力とされる。一般に、基板保持、研磨時の
キャリア28背面のチャンバ−31圧力Poは100〜
500g/cm2である。
【0019】39はフランジリング、49は高さ調整機
構である。高さ調整機構49は、米国特許第58204
48号に開示されるように蛇腹状支持筒に置き換えるこ
とができる。
構である。高さ調整機構49は、米国特許第58204
48号に開示されるように蛇腹状支持筒に置き換えるこ
とができる。
【0020】図4に示す研磨ヘッド、研磨プラテンを備
える研磨装置を用いて基板(ウエハ)を研磨する工程
は、次のように行われる。 1)ウエハは、搬送ロボットのア−ムによりカセットよ
り取り出され仮置台上に研磨される面(例えば金属膜
面)を下向きにして載せられ、位置の割り出しを行う。
える研磨装置を用いて基板(ウエハ)を研磨する工程
は、次のように行われる。 1)ウエハは、搬送ロボットのア−ムによりカセットよ
り取り出され仮置台上に研磨される面(例えば金属膜
面)を下向きにして載せられ、位置の割り出しを行う。
【0021】2)研磨ヘッド12を仮置台上に下降さ
せ、キャリアをウエハに当接させ、ついで真空ポンプ2
2'を作動させてチャンバ−室31を減圧することによ
りウエハをキャリアに保持させた後、研磨ヘッド12を
上昇させ、研磨プラテン11上に移動させる。
せ、キャリアをウエハに当接させ、ついで真空ポンプ2
2'を作動させてチャンバ−室31を減圧することによ
りウエハをキャリアに保持させた後、研磨ヘッド12を
上昇させ、研磨プラテン11上に移動させる。
【0022】(3)水平方向に回転している研磨プラテ
ン11上に研磨剤スラリ−を供給しつつ、研磨ヘッド1
2を下降させて研磨プラテン面に当接させ、ついで真空
ポンプを止め、コンプレッサ−22に切り替え、スピン
ドルを経て加圧空気をチャンバ−31に供給する。ウエ
ハの研磨加工時、管50より研磨プラテン面に研磨剤ス
ラリ−が10〜100ml/分の割合で供給される。研
磨ヘッド12のスピンドル回転数は、10〜100rp
m、研磨プラテンの回転数は10〜100rpm、ウエ
ハにかかる圧力(キャリア28背面のチャンバ−31圧
力Po)は100〜500g/cm2である。リテイナ−
リング背面のチャンバ−31'圧力Prは、上記圧力Po
より3〜50%低い50〜485g/cm2である。
ン11上に研磨剤スラリ−を供給しつつ、研磨ヘッド1
2を下降させて研磨プラテン面に当接させ、ついで真空
ポンプを止め、コンプレッサ−22に切り替え、スピン
ドルを経て加圧空気をチャンバ−31に供給する。ウエ
ハの研磨加工時、管50より研磨プラテン面に研磨剤ス
ラリ−が10〜100ml/分の割合で供給される。研
磨ヘッド12のスピンドル回転数は、10〜100rp
m、研磨プラテンの回転数は10〜100rpm、ウエ
ハにかかる圧力(キャリア28背面のチャンバ−31圧
力Po)は100〜500g/cm2である。リテイナ−
リング背面のチャンバ−31'圧力Prは、上記圧力Po
より3〜50%低い50〜485g/cm2である。
【0023】研磨加工中、研磨ヘッド12を研磨プラテ
ン上で水平方向に1〜50mm幅往復移動させてもよ
い。研磨ヘッドの往復移動速さは0.1〜1m/分が好
ましい。
ン上で水平方向に1〜50mm幅往復移動させてもよ
い。研磨ヘッドの往復移動速さは0.1〜1m/分が好
ましい。
【0024】(4)ウエハの研磨加工が終了すると、加
圧空気の弁を閉め、弁を真空ポンプに切り替え、チャン
バ−31を減圧することによりウエハのキャリアへの固
定を確実としたのち、スピンドル21を上昇させ、つい
で研磨ヘッド12を仮置台近傍の洗浄機構上に移動さ
せ、洗浄機構より洗浄水をウエハに吹き付けウエハ面の
研磨屑、残存砥粒を洗い落す。 (5)研磨ヘッド12を仮置台上に移動させ、ついで下
降させて洗浄ウエハを仮置台に当接させ、真空ポンプの
弁を閉めた後、加圧空気の弁を開に切り替えることによ
りウエハの離れを容易にし、ついで研磨ヘッドを上昇さ
せ、仮置台より遠ざける。
圧空気の弁を閉め、弁を真空ポンプに切り替え、チャン
バ−31を減圧することによりウエハのキャリアへの固
定を確実としたのち、スピンドル21を上昇させ、つい
で研磨ヘッド12を仮置台近傍の洗浄機構上に移動さ
せ、洗浄機構より洗浄水をウエハに吹き付けウエハ面の
研磨屑、残存砥粒を洗い落す。 (5)研磨ヘッド12を仮置台上に移動させ、ついで下
降させて洗浄ウエハを仮置台に当接させ、真空ポンプの
弁を閉めた後、加圧空気の弁を開に切り替えることによ
りウエハの離れを容易にし、ついで研磨ヘッドを上昇さ
せ、仮置台より遠ざける。
【0025】(6)搬送ロボットにより仮置台上の研
磨、洗浄されたウエハを収納カセット内へ搬送する。
磨、洗浄されたウエハを収納カセット内へ搬送する。
【0026】研磨プラテンの研磨布11b素材として
は、硬質発泡ウレタンシ−ト、ポリ弗化エチレンシ−
ト、ポリエステル繊維不織布、フェルト、ポリビニ−ル
アルコ−ル繊維不織布、ナイロン繊維不織布、これら不
織布上に発泡性ウレタン樹脂溶液を流延させ、ついで発
泡・硬化させたもの等が使用される。
は、硬質発泡ウレタンシ−ト、ポリ弗化エチレンシ−
ト、ポリエステル繊維不織布、フェルト、ポリビニ−ル
アルコ−ル繊維不織布、ナイロン繊維不織布、これら不
織布上に発泡性ウレタン樹脂溶液を流延させ、ついで発
泡・硬化させたもの等が使用される。
【0027】研磨剤スラリ−は、基板の種類により異な
るが、金属層と絶縁層を有するデバイス基板のときは
(a)コロイダルアルミナ、フ−ムドシリカ、酸化セリ
ウム、チタニア等の固型砥粒を0.01〜20重量%、
(b)硝酸銅、クエン酸鉄、過酸化マンガン、エチレン
ジアミンテトラ酢酸、ヘキサシアノ鉄、フッ化水素酸、
フルオロチタン酸、ジペルサルフェ−ト、フッ化アンモ
ニウム、二フッ化水素アンモニウム、過硫酸アンモニウ
ム、過酸化水素、等の酸化剤1〜15重量%、(c)界
面活性剤0.3〜3重量%、(d)pH調整剤、(e)
防腐剤、などを含有するスラリ−が使用される(特開平
6−313164号、特開平8−197414号、特表
平8−510437号、特開平10−67986号、特
開平10−226784号、特開2000−25665
7号等)。
るが、金属層と絶縁層を有するデバイス基板のときは
(a)コロイダルアルミナ、フ−ムドシリカ、酸化セリ
ウム、チタニア等の固型砥粒を0.01〜20重量%、
(b)硝酸銅、クエン酸鉄、過酸化マンガン、エチレン
ジアミンテトラ酢酸、ヘキサシアノ鉄、フッ化水素酸、
フルオロチタン酸、ジペルサルフェ−ト、フッ化アンモ
ニウム、二フッ化水素アンモニウム、過硫酸アンモニウ
ム、過酸化水素、等の酸化剤1〜15重量%、(c)界
面活性剤0.3〜3重量%、(d)pH調整剤、(e)
防腐剤、などを含有するスラリ−が使用される(特開平
6−313164号、特開平8−197414号、特表
平8−510437号、特開平10−67986号、特
開平10−226784号、特開2000−25665
7号等)。
【0028】シリコンベアウエハであるときは、シリカ
砥粒を含むスラリ−が一般に使用される。
砥粒を含むスラリ−が一般に使用される。
【0029】
【実施例】比較例1 基板として200mm径、厚みが約200μmのシリコ
ンベアウエハを用い、研磨ヘッドとして図6に示す研磨
剤スラリ−通路用溝を12個設けた内径が208mmの
リテイナ−リングを備える図2に示す研磨ヘッドを用
い、研磨布として米国ロデ−ル社のポリウレタン樹脂製
パッド(商品名SUBA600)を用い、シリコン砥粒
スラリ−を研磨プラテンに供給しつつ、研磨を行った。
キャリア背面圧力、リテイナ−背面圧力は共に300g
/cm2で、研磨ヘッドのスピンドル回転数を50rp
m、研磨プラテン回転数を50rpmで厚み2μm研磨
を行った。得られた研磨ウエハは、図7に示すように基
板の外周縁部に山部12個が切り立ったものであった。
この山部は前記リテイナ−リングの溝が12個存在する
ことから、この溝の存在が影響したものと思われる。
ンベアウエハを用い、研磨ヘッドとして図6に示す研磨
剤スラリ−通路用溝を12個設けた内径が208mmの
リテイナ−リングを備える図2に示す研磨ヘッドを用
い、研磨布として米国ロデ−ル社のポリウレタン樹脂製
パッド(商品名SUBA600)を用い、シリコン砥粒
スラリ−を研磨プラテンに供給しつつ、研磨を行った。
キャリア背面圧力、リテイナ−背面圧力は共に300g
/cm2で、研磨ヘッドのスピンドル回転数を50rp
m、研磨プラテン回転数を50rpmで厚み2μm研磨
を行った。得られた研磨ウエハは、図7に示すように基
板の外周縁部に山部12個が切り立ったものであった。
この山部は前記リテイナ−リングの溝が12個存在する
ことから、この溝の存在が影響したものと思われる。
【0030】実施例1 比較例1において、リテイナ−リングとして図1に示す
ポケット形成内径が222mmのリテイナ−リング(図
6に示すリテイナ−リングの山部を内側から7mm幅
で、高さ方向厚み0.5mm削り取ったもの)を用いる
外は同様にしてシリコンベアウエハの研磨を行った。得
られた研磨ウエハは、図3に示すように全体に平坦な基
板であった。
ポケット形成内径が222mmのリテイナ−リング(図
6に示すリテイナ−リングの山部を内側から7mm幅
で、高さ方向厚み0.5mm削り取ったもの)を用いる
外は同様にしてシリコンベアウエハの研磨を行った。得
られた研磨ウエハは、図3に示すように全体に平坦な基
板であった。
【0031】実施例2 基板として200mm径、厚みが約200μmのシリコ
ンベアウエハを用い、リテイナ−リングとして実施例1
で用いた図1に示す溝12個を有する内径222mmの
リテイナ−リングを備える図4に示す研磨ヘッドを用
い、研磨布として米国ロデ−ル社のポリウレタン樹脂製
パッド(商品名SUBA600)を用い、シリコン砥粒
スラリ−を研磨プラテンに供給しつつ、研磨を行った。
キャリア背面圧力は300g/cm2で、リテイナ−背
面圧力は225g/cm2で研磨ヘッドのスピンドル回
転数を50rpm、研磨プラテン回転数を50rpmで
厚み2μm研磨を行った。得られた研磨ウエハは、図5
に示すように実施例1で得た研磨基板よりも更に全体が
平坦なものであった。
ンベアウエハを用い、リテイナ−リングとして実施例1
で用いた図1に示す溝12個を有する内径222mmの
リテイナ−リングを備える図4に示す研磨ヘッドを用
い、研磨布として米国ロデ−ル社のポリウレタン樹脂製
パッド(商品名SUBA600)を用い、シリコン砥粒
スラリ−を研磨プラテンに供給しつつ、研磨を行った。
キャリア背面圧力は300g/cm2で、リテイナ−背
面圧力は225g/cm2で研磨ヘッドのスピンドル回
転数を50rpm、研磨プラテン回転数を50rpmで
厚み2μm研磨を行った。得られた研磨ウエハは、図5
に示すように実施例1で得た研磨基板よりも更に全体が
平坦なものであった。
【0032】
【発明の効果】本発明の研磨ヘッド構造を備える研磨装
置を用いて研磨加工された基板は、リテイナ−リングに
研磨剤スラリ−導入用溝を備えるので、基板加工中、基
板と研磨布間に研磨剤スラリ−の存在が不足することは
ない。また、該研磨剤スラリ−導入用溝を備えるリテイ
ナ−リングを用いても得られる研磨基板は、全体が平坦
な加工基板である。
置を用いて研磨加工された基板は、リテイナ−リングに
研磨剤スラリ−導入用溝を備えるので、基板加工中、基
板と研磨布間に研磨剤スラリ−の存在が不足することは
ない。また、該研磨剤スラリ−導入用溝を備えるリテイ
ナ−リングを用いても得られる研磨基板は、全体が平坦
な加工基板である。
【図1】 本発明の実施に用いるリテイナ−リングを示
すもので、aは平面図を、bはI−I断面図を示す。
すもので、aは平面図を、bはI−I断面図を示す。
【図2】 公知の研磨ヘッドの断面図である。
【図3】 実施例1で得た研磨加工基板の厚み分布プロ
ファイルである。
ファイルである。
【図4】 本発明の別の態様を示す研磨ヘッドの部分断
面図である。
面図である。
【図5】 実施例2で得た研磨加工基板の厚み分布プロ
ファイルである。
ファイルである。
【図6】 市販の200mmウエハ用リテイナ−リング
にスラリ−導入のための溝を12個設けたリテイナ−リ
ングを示すもので、aは平面図を、bはII−II断面
図を示す。
にスラリ−導入のための溝を12個設けたリテイナ−リ
ングを示すもので、aは平面図を、bはII−II断面
図を示す。
【図7】 比較例1で得た研磨加工基板の厚み分布プロ
ファイルである。
ファイルである。
1 研磨装置 11 研磨プラテン 12 研磨ヘッド構造 21 スピンドル 27 リテイナ−リング 27a 研磨剤スラリ−通路用溝 28 キャリア 29 ダイヤフラム 30 ポケット 31,31' チャンバ− 60 マニホ−ルド型減圧弁
Claims (3)
- 【請求項1】 回転テ−ブル表面に研磨布が貼着された
研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−を供給しつつ、円盤
状キャリアと環状のリテイナ−リングとで形成される基
板ポケット内に略円盤状基板を保持する研磨ヘッドを下
降させ、円盤状キャリア背面に加圧空気を供給すること
により基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を保持す
る前記研磨ヘッドと研磨プラテンを摺動回転させて基板
面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド構造において、次ぎ
の(1)と(2)の機能を備えることを特徴とする研磨
ヘッド構造。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板保持時のリテイナ−リング内周壁と基板外周
縁との距離が7〜12mmである。 - 【請求項2】 回転テ−ブル表面に研磨布が貼着された
研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−を供給しつつ、円盤
状キャリアと環状のリテイナ−リングとで形成される基
板ポケット内に略円盤状基板を保持する研磨ヘッドを下
降させ、円盤状キャリア背面に加圧空気を供給すること
により基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を保持す
る前記研磨ヘッドと研磨プラテンを摺動回転させて基板
面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド構造において、次ぎ
の(1)および(2)の機能を備えることを特徴とする
研磨ヘッド構造。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面にかかる圧力
は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大きい。 - 【請求項3】 回転テ−ブル表面に研磨布が貼着された
研磨プラテン表面に研磨剤スラリ−を供給しつつ、円盤
状キャリアと環状のリテイナ−リングとで形成される基
板ポケット内に略円盤状基板を保持する研磨ヘッドを下
降させ、円盤状キャリア背面に加圧空気を供給すること
により基板を研磨プラテン上に押圧し、該基板を保持す
る前記研磨ヘッドと研磨プラテンを摺動回転させて基板
面を研磨する研磨装置の研磨ヘッド構造において、次ぎ
の(1)ないし(3)の機能を備えることを特徴とする
研磨ヘッド構造。 (1)環状のリテイナ−リングは、研磨プラテンと相対
向する下面に外周縁から内周縁を連結する研磨剤スラリ
−通路用溝を複数有する。 (2)基板研磨中、円盤状キャリア背面にかかる圧力
は、リテイナ−リング背面にかかる圧力よりも大きい。 (3)環状のリテイナ−リングと円盤状キャリアは、両
者の上端側に水平に張設された柔軟なダイヤフラムに弾
性的に支持され、基板が研磨されている間は環状のリテ
イナ−リング、円盤状キャリアおよび該円盤状キャリア
に保持されている基板は研磨プラテン上で共にフロ−テ
ィングされる。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000314596A JP2002120142A (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 研磨ヘッド構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000314596A JP2002120142A (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 研磨ヘッド構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002120142A true JP2002120142A (ja) | 2002-04-23 |
Family
ID=18793821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000314596A Pending JP2002120142A (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | 研磨ヘッド構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002120142A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006038259A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Renesas Technology Corp. | 半導体装置の製造方法 |
WO2009014836A1 (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-29 | Tcg International, Inc. | Scratch removal device and method |
JP2010247301A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 研磨装置に用いる基板保持ヘッド |
JP2016129200A (ja) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 |
TWI636843B (zh) * | 2015-01-09 | 2018-10-01 | 東京威力科創股份有限公司 | 接合裝置、接合系統、接合方法及電腦記憶媒體 |
-
2000
- 2000-10-16 JP JP2000314596A patent/JP2002120142A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006038259A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Renesas Technology Corp. | 半導体装置の製造方法 |
JPWO2006038259A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2008-07-31 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置の製造方法 |
WO2009014836A1 (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-29 | Tcg International, Inc. | Scratch removal device and method |
US8882562B2 (en) | 2007-06-25 | 2014-11-11 | Tcg International Inc. | Scratch removal and device and method |
JP2010247301A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 研磨装置に用いる基板保持ヘッド |
JP2016129200A (ja) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 |
TWI636843B (zh) * | 2015-01-09 | 2018-10-01 | 東京威力科創股份有限公司 | 接合裝置、接合系統、接合方法及電腦記憶媒體 |
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