JP2002192459A - Polishing device, semiconductor device manufacturing method using the same, and semiconductor device manufactured by the method - Google Patents

Polishing device, semiconductor device manufacturing method using the same, and semiconductor device manufactured by the method

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JP2002192459A
JP2002192459A JP2000396082A JP2000396082A JP2002192459A JP 2002192459 A JP2002192459 A JP 2002192459A JP 2000396082 A JP2000396082 A JP 2000396082A JP 2000396082 A JP2000396082 A JP 2000396082A JP 2002192459 A JP2002192459 A JP 2002192459A
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JP
Japan
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swing
polishing
wafer
polished
support mechanism
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JP2000396082A
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Inventor
Shigeto Izumi
重人 泉
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Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To set moment acting on a holding member by frictional force between a wafer and an abrasive pad to a desirable value when the surface of the wafer is polished with the abrasive pad. SOLUTION: A polishing device CMP comprises the wafer holder 12 for holding the wafer W, and the abrasive pad 2, and polishes a polished surface of the wafer W by pressing the abrasive pad 2 against the wafer W held by the wafer holder 12 and at the same time rotatively moving them both. In the polishing device, the wafer holder 12 is supported for oscillation on a rotary shaft 11 via an oscillating support mechanism 20, and the center of oscillation of the wafer holder 12 supported by the oscillating support mechanism 20 is settable in an arbitrary position on the polished surface side apart down from the oscillating support mechanism 20.

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、半導体デバイス
(半導体ウエハ)を製造する半導体製造装置に関し、特
に半導体デバイスを製造するプロセスにおいて実施され
て半導体ウエハの平坦化研磨に適した研磨装置に関す
る。本発明はさらに、この研磨装置を用いて半導体デバ
イス製造方法およびこの方法により製造される半導体デ
バイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device (semiconductor wafer), and more particularly to a polishing apparatus which is implemented in a process for manufacturing a semiconductor device and is suitable for flattening and polishing a semiconductor wafer. The present invention further relates to a semiconductor device manufacturing method using the polishing apparatus and a semiconductor device manufactured by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウエハの平坦化研磨を行う研磨装
置は従来から知られている。従来の研磨装置としては、
例えば、特開平6−155286号公報や、米国特許第
5,830,045号に開示されているように、スピン
ドル軸に軸承された研磨パッド部材を用い、そのパッド
面(研磨面)に研磨材スラリ−を供給しながらチャック
に保持された半導体ウエハを上方から圧接し、パッドと
ウエハを同一方向または逆方向に回転させてウエハを研
磨(CMP研磨)する研磨装置がある。
2. Description of the Related Art A polishing apparatus for flattening and polishing a semiconductor wafer is conventionally known. As a conventional polishing device,
For example, as disclosed in JP-A-6-155286 and U.S. Pat. No. 5,830,045, a polishing pad member supported on a spindle shaft is used, and an abrasive material is provided on the pad surface (polishing surface). There is a polishing apparatus that presses a semiconductor wafer held by a chuck from above while supplying slurry, and rotates the pad and the wafer in the same direction or the opposite direction to polish the wafer (CMP polishing).

【0003】このような従来の研磨装置の構成例を図1
0に模式的に示している。この研磨装置100は、プラ
テン101の上面に取り付けられた研磨パッド102
と、研磨ヘッド110を有して構成される。研磨ヘッド
110は、垂直に延びて配設されるとともに図示しない
回転駆動機構により回転される回転シャフト111と、
この回転シャフト111に対して揺動支持機構115を
介して揺動自在に保持されたヘッド部材116とから構
成され、ヘッド部材116の下面にウエハWが吸着保持
される。このようにウエハWを吸着保持した状態で、研
磨ヘッド110はプラテン101の上の研磨パッド10
2に対して垂直に位置したままウエハWを押し付ける。
FIG. 1 shows a configuration example of such a conventional polishing apparatus.
0 schematically. The polishing apparatus 100 includes a polishing pad 102 mounted on an upper surface of a platen 101.
And a polishing head 110. The polishing head 110 is provided with a rotating shaft 111 that extends vertically and is rotated by a rotation driving mechanism (not shown).
A head member 116 is slidably supported by the rotation shaft 111 via a swaying support mechanism 115, and the lower surface of the head member 116 holds the wafer W by suction. The polishing head 110 holds the polishing pad 10 on the platen 101 while holding the wafer W by suction.
The wafer W is pressed while being positioned perpendicular to the wafer 2.

【0004】ここで、揺動支持機構115は、回転シャ
フト111の下端に結合された第1揺動部材112と、
ヘッド部材116の上端に結合された第2揺動部材11
4と、第1および第2揺動部材112,114の間に挟
持されたボール部材113とから構成され、第1揺動部
材112に対して第2揺動部材114が揺動自在となっ
ている。但し、図示しないが、回転シャフト111の回
転は揺動支持機構115を介してそのままヘッド部材1
16に伝達されるように構成されている。
Here, the swing support mechanism 115 includes a first swing member 112 coupled to a lower end of the rotating shaft 111,
Second swing member 11 coupled to the upper end of head member 116
4 and a ball member 113 sandwiched between the first and second swing members 112 and 114, and the second swing member 114 can swing with respect to the first swing member 112. I have. However, although not shown, the rotation of the rotary shaft 111 is directly transmitted to the head member 1 via the swing support mechanism 115.
16.

【0005】ここで上記のように研磨ヘッド110に保
持されたウエハWが研磨パッド102に押し付けられる
と、揺動支持機構115の自動調芯作用によりウエハW
の下面全体が研磨パッド102に均等に押し付けられ
る。ウエハWの研磨は、このようにウエハWの下面全体
を研磨パッド102に押し付けた状態で研磨パッド10
2の上にスラリーを供給しながら、プラテン101を回
転させるとともに、回転シャフト111をプラテン10
1と同方向もしくは反対方向に回転させて行う。これに
よりスラリーの研磨作用を受けてウエハWの下面が研磨
される。
When the wafer W held by the polishing head 110 is pressed against the polishing pad 102 as described above, the wafer W is automatically aligned by the swing support mechanism 115.
Is pressed evenly against the polishing pad 102. The polishing of the wafer W is performed in such a manner that the entire lower surface of the wafer W is pressed against the polishing pad 102 in this manner.
While supplying the slurry onto the platen 2, the platen 101 is rotated, and the rotating shaft 111 is
The rotation is performed in the same direction or the opposite direction as in step 1. Thus, the lower surface of the wafer W is polished by the polishing action of the slurry.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようにして研磨す
る状態を図10に示しており、ここでは、研磨ヘッド1
10が矢印A方向に回転されながら、プラテン101は
矢印B方向に回転される。このとき、ウエハWの下面と
研磨パッド102との接触部において働く摩擦力Fによ
り、ウエハWを吸着保持したヘッド部材116は、揺動
支持機構115の揺動中心を中心として矢印B方向に引
っ張るモーメントMが作用し、図示のように下方が右方
に移動される(なお、この図10では説明の容易化のた
めヘッド部材116の傾きを誇張して示している)。こ
のようなモーメントが作用する結果、ウエハWの下面と
パッド部材102との接触圧分布が不均一となり、ウエ
ハWの下面の研磨量が不均一となって良好な研磨を行う
のが難しいという問題がある。
FIG. 10 shows a state in which the polishing is performed in this manner.
The platen 101 is rotated in the direction of arrow B while 10 is rotated in the direction of arrow A. At this time, the head member 116 holding the wafer W by suction is pulled in the direction of the arrow B around the swing center of the swing support mechanism 115 due to the frictional force F acting on the contact portion between the lower surface of the wafer W and the polishing pad 102. The moment M acts, and the lower part is moved rightward as shown in the figure (the inclination of the head member 116 is exaggerated in FIG. 10 for ease of explanation). As a result of the action of such a moment, the contact pressure distribution between the lower surface of the wafer W and the pad member 102 becomes non-uniform, and the amount of polishing on the lower surface of the wafer W becomes non-uniform, making it difficult to perform good polishing. There is.

【0007】特に、図示のようにヘッド部材116が傾
くと、ヘッド部材116の右下端部が上方に浮き上がる
状態となり、この部分と研磨パッド102の表面との間
に隙間が発生しやすく、このような隙間が発生すると上
記摩擦力FによりウエハWが外側に引き出されて外れる
おそれがあるという問題がある。
[0007] In particular, when the head member 116 is tilted as shown in the figure, the lower right end of the head member 116 rises upward, and a gap is easily generated between this portion and the surface of the polishing pad 102. When such a gap is generated, there is a problem that the wafer W may be pulled out by the frictional force F and come off.

【0008】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
ウエハの表面を研磨パッドに押し付けて研磨するとき
に、両者の摩擦力によりウエハを保持する保持部材に作
用するモーメントを所望の値に設定可能となるような構
成の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 a problem.
An object of the present invention is to provide a polishing apparatus having a configuration in which when a surface of a wafer is pressed against a polishing pad and polished, a moment acting on a holding member holding the wafer can be set to a desired value due to a frictional force between the two. And

【0009】本発明は特に、このモーメントをほぼ零に
したり、図10に示すモーメントとは反対のモーメント
を作用させたりし、この摩擦力により研磨面の面圧分布
が不均一になったり、ウエハが外側に引き出されたりす
ることを確実に防止できるような構成の研磨装置を提供
することを目的とする。
In particular, the present invention makes this moment almost zero, applies a moment opposite to the moment shown in FIG. 10, makes the surface pressure distribution on the polished surface non-uniform due to the frictional force, and reduces the It is an object of the present invention to provide a polishing apparatus having a configuration capable of reliably preventing the outside from being pulled out.

【0010】本発明はさらに、このような研磨装置を用
いた半導体デバイスの製造方法およびこの方法により製
造される半導体デバイスを提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device using such a polishing apparatus and a semiconductor device manufactured by the method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る研磨装置は、研磨対象物を保持する対
象物保持装置と、研磨対象物を研磨する研磨パッド部材
とを備えて構成され、研磨パッド部材を対象物保持装置
に保持された研磨対象物に当接させながら対象物保持装
置と研磨パッド部材とを相対移動させて研磨対象物の被
研磨面の研磨を行う。そして、この研磨装置において
は、対象物保持装置が揺動支持機構を介して支持部材に
揺動自在に支持されており、揺動支持機構により支持さ
れた対象物保持装置の揺動中心が揺動支持機構から離れ
て被研磨面の側に設定されている。
To achieve the above object, a polishing apparatus according to the present invention comprises an object holding device for holding an object to be polished, and a polishing pad member for polishing the object to be polished. The polishing apparatus is configured to relatively move the object holding device and the polishing pad member while bringing the polishing pad member into contact with the object to be polished held by the object holding device, thereby polishing the polished surface of the object to be polished. In this polishing apparatus, the object holding device is swingably supported by a supporting member via a swing support mechanism, and the center of swing of the object holding device supported by the swing support mechanism is swung. It is set on the side to be polished away from the dynamic support mechanism.

【0012】このような構成の研磨装置によれば、揺動
支持機構により支持された対象物保持装置の揺動中心が
揺動支持機構から離れて被研磨面の側に設定されている
ので、例えば、この揺動中心を対象物保持装置により保
持された研磨対象物の被研磨面に近づけたりこれとほぼ
同一面上に位置するように設定するのが好ましく、これ
により、被研磨面と研磨面とが接触しながら相対移動す
るときに発生する摩擦力に基づくモーメントを小さくし
たり、ほぼ零にしたりすることができる。これにより、
研磨対象物の被研磨面と研磨パッド部材の研磨面との接
触圧を均一に保って、良好な研磨を行うことができる。
According to the polishing apparatus having such a configuration, the center of the swing of the object holding device supported by the swing support mechanism is set on the side to be polished away from the swing support mechanism. For example, it is preferable that the center of the swing be set close to or substantially flush with the surface to be polished of the object to be polished held by the object holding device. The moment based on the frictional force generated when the surface relatively moves while contacting the surface can be reduced or almost zero. This allows
Good polishing can be performed by keeping the contact pressure between the surface to be polished and the polishing surface of the polishing pad member uniform.

【0013】また、上記揺動中心を対象物保持装置によ
り保持された研磨対象物の被研磨面に対して対象物保持
装置と反対側に位置するように設定しても良く、この場
合には、すなわち、揺動中心を図10おいてウエハWの
下面より下側に位置するように設定した場合には、研磨
面と被研磨面との接触部に発生する摩擦力を受けて図1
0の場合と反対の方向のモーメントが対象物保持装置に
作用する。このため、図10におけるヘッド部材116
の右下端部が研磨パッド102に押し付けられるように
なり、ヘッド部材116(対象物保持装置)に保持され
たウエハW(研磨対象物)が外に引き出される問題がな
くなる。
Further, the swing center may be set so as to be located on the side opposite to the object holding device with respect to the surface to be polished of the object held by the object holding device. In this case, That is, when the swing center is set to be lower than the lower surface of the wafer W in FIG. 10, the swing center is subjected to the frictional force generated at the contact portion between the polished surface and the polished surface.
A moment in the direction opposite to the case of zero acts on the object holding device. Therefore, the head member 116 in FIG.
Is pressed against the polishing pad 102, so that the problem that the wafer W (polishing target) held by the head member 116 (target holding device) is pulled out is eliminated.

【0014】なお、このような本発明に係る研磨装置に
おいて、揺動支持機構を、支持部材の端部に結合された
揺動基部材と、支持部材の支持中心軸を含む第1の面内
において揺動基部材に対して揺動自在に繋がれた第1揺
動部材と、第1の面と直交する第2の面内において第1
揺動部材に対して揺動自在に繋がれた第2揺動部材とを
備えて構成することかできる。この場合には、第2揺動
部材に対象物保持装置が取り付けられ、第1揺動部材の
揺動中心となる第1揺動中心軸および第2揺動部材の揺
動中心となる第2揺動中心軸が揺動支持機構から離れて
被研磨面の側に設定される。
In the polishing apparatus according to the present invention, the swing support mechanism includes a swing base member coupled to an end of the support member and a first in-plane including a support center axis of the support member. And a first swing member swingably connected to the swing base member, and a first swing member in a second plane orthogonal to the first plane.
A second swing member slidably connected to the swing member may be provided. In this case, the object holding device is attached to the second swing member, and the first swing center axis serving as the swing center of the first swing member and the second swing center axis serving as the swing center of the second swing member. The swing center axis is set on the side to be polished away from the swing support mechanism.

【0015】より具体的には、この研磨装置において、
例えば後述する図1〜図3に示す実施形態に係る構成の
ように、揺動基部材および第1揺動部材における互いに
対向する第1の側面間に円弧状の第1のガイド部に沿っ
た相対運動を行わせる第1ガイド装置を備え、第1ガイ
ド装置により第1揺動部材が揺動基部材に対して第1の
ガイド部の円弧中心を前記第1揺動中心軸として揺動自
在であり、さらに、第1揺動部材および第2揺動部材に
おける互いに対向し且つ第1の側面と直交する第2の側
面間に円弧状の第2のガイド部に沿った相対運動を行わ
せる第2ガイド装置を備え、第2ガイド装置により第2
揺動部材が第1揺動部材に対して第2のガイド部の円弧
中心を第2揺動中心軸として揺動自在であるように構成
してもよい。
More specifically, in this polishing apparatus,
For example, as in a configuration according to an embodiment shown in FIGS. 1 to 3 described later, along a first guide portion in an arc shape between first side surfaces of the swing base member and the first swing member opposed to each other. A first guide device for performing relative movement is provided, and the first swing member is swingable about the arc center of the first guide portion with respect to the swing base member using the first guide device as the first swing center axis. And a relative movement along the arc-shaped second guide portion is performed between the second side surfaces of the first swinging member and the second swinging member that face each other and are orthogonal to the first side surface. A second guide device, and the second guide device
The swing member may be configured to be swingable about the arc center of the second guide portion with respect to the first swing member with the second swing center axis.

【0016】また、上記研磨装置において、例えば後述
する図5〜図8に示す実施形態に係る構成のように、揺
動基部材の下面および第1揺動部材の上面が互いに対向
し且つ上に凸となる第1の円筒面状に形成され、揺動基
部材の下面と第1揺動部材の上面との間に第1の円筒面
に沿った相対運動を行わせる第1ガイド装置を備え、第
1ガイド装置により第1揺動部材が揺動基部材に対して
第1の円筒面の中心軸を第1揺動中心軸として揺動自在
であり、さらに、第1揺動部材の下面および第2揺動部
材の上面が互いに対向し且つ上に凸となる第2の円筒面
状に形成され、第1の円筒面と第2の円筒面とは互いに
直交する方向に延び、第1揺動部材の下面と第2揺動部
材の上面との間に第2の円筒面に沿った相対運動を行わ
せる第2ガイド装置を備え、第2ガイド装置により第2
揺動部材が第1揺動部材に対して第2の円筒面の中心軸
を第2揺動中心軸として揺動自在であるように構成して
も良い。
In the above-mentioned polishing apparatus, the lower surface of the swing base member and the upper surface of the first swing member face each other and face upward, for example, as in an embodiment shown in FIGS. A first guide device which is formed in a convex first cylindrical surface shape and performs relative movement along the first cylindrical surface between a lower surface of the swing base member and an upper surface of the first swing member; The first swinging member can swing the first swinging member relative to the swinging base member using the center axis of the first cylindrical surface as the first swinging center axis, and further, the lower surface of the first swinging member. And the upper surface of the second swinging member is formed in a second cylindrical surface shape facing each other and convex upward, the first cylindrical surface and the second cylindrical surface extend in directions orthogonal to each other, and A second guide device for causing relative movement along a second cylindrical surface between a lower surface of the swing member and an upper surface of the second swing member; Comprising a second by the second guide device
The swing member may be configured to be swingable with respect to the first swing member with the center axis of the second cylindrical surface as the second swing center axis.

【0017】なお、上記のような構成の研磨装置におい
て、支持部材がその支持中心軸を回転中心軸として回転
駆動され、対象物保持装置が揺動支持機構を介して支持
部材の回転に伴って回転駆動されるように構成するのが
好ましい。
In the polishing apparatus having the above-described structure, the support member is driven to rotate about the center axis of the support, and the object holding device is rotated by the support member via the swing support mechanism. It is preferable to be configured to be driven to rotate.

【0018】以上のように構成された研磨装置による研
磨対象物としては半導体ウェハがあり、本発明に係る半
導体デバイスの製造方法は、以上のような構成の本発明
に係る研磨装置を用いて半導体ウェハの表面を平坦化す
る工程を有する。
An object to be polished by the polishing apparatus configured as described above is a semiconductor wafer, and the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention uses a semiconductor device using the polishing apparatus according to the present invention configured as described above. A step of flattening the surface of the wafer.

【0019】また、本発明に係る半導体デバイスは、こ
のような本発明に係る半導体デバイス製造方法により製
造される。
The semiconductor device according to the present invention is manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。本発明の第1実施形
態に係るCMP研磨装置の要部の構成を図1に示してい
る。このCMP研磨装置は、プラテン駆動軸3に支持さ
れたプラテン1の上面に取り付けられた研磨パッド2
と、下端にウエハW(研磨対象物)を保持する研磨ヘッ
ド10とを備えて構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a main part of a CMP polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention. This CMP polishing apparatus includes a polishing pad 2 mounted on an upper surface of a platen 1 supported on a platen drive shaft 3.
And a polishing head 10 for holding a wafer W (object to be polished) at the lower end.

【0021】プラテン1は円盤状に形成されており、プ
ラテン駆動軸3により所定の速度で回転駆動される。研
磨パッド2は、硬質発泡ウレタンシ−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
の等から構成されており、プラテン1の上面に接着され
ている。
The platen 1 is formed in a disk shape, and is driven to rotate at a predetermined speed by a platen drive shaft 3. The polishing pad 2 is made of a hard foamed urethane sheet, a polyester fiber non-woven fabric, a felt, a polyvinyl alcohol fiber non-woven fabric, a nylon fiber non-woven fabric, or a foamed urethane resin solution cast on these non-woven fabrics and then foamed and cured. And is adhered to the upper surface of the platen 1.

【0022】研磨ヘッド10は、図示しない回転駆動機
構により回転駆動される中空の回転シャフト11を備
え、その回転軸AX1は垂直に延びている。回転シャフ
ト11の下端に形成された取り付けフランジ11aに揺
動支持機構20がボルト結合されて取り付けられてお
り、この揺動支持機構20の下面にウエハ保持装置12
を構成する第1ウエハ保持部材13がボルト結合されて
取り付けられている。ウエハ保持装置12は、第1ウエ
ハ保持部材13の下面に第2ウエハ保持部材14が結合
されて構成され、両保持部材13,14の間に減圧空間
15が形成されている。また、第1ウエハ保持部材13
の外周部に下方に延びるリング状のリテーナ部材16が
ボルト結合されて取り付けられている。
The polishing head 10 has a hollow rotary shaft 11 that is driven to rotate by a rotary drive mechanism (not shown), and its rotation axis AX1 extends vertically. A swing support mechanism 20 is attached to a mounting flange 11a formed at the lower end of the rotary shaft 11 by bolt connection, and a wafer holding device 12 is mounted on a lower surface of the swing support mechanism 20.
Is attached by bolt connection. The wafer holding device 12 is configured such that a second wafer holding member 14 is coupled to a lower surface of a first wafer holding member 13, and a reduced pressure space 15 is formed between the two holding members 13 and 14. Also, the first wafer holding member 13
A ring-shaped retainer member 16 extending downward is attached to the outer peripheral portion of the base member by bolting.

【0023】第1ウエハ保持部材13の中央に上下に貫
通する連通孔13aが形成されている。この連通孔13
aに、回転シャフト11の中空空間内に配設された可撓
性を有するホース17が繋がれており、このホース17
は減圧装置(図示せず)に繋がる。このため、ホース1
7および連通孔13aを介して減圧空間15内を減圧さ
せることができる。一方、第2ウエハ保持部材14には
上下に貫通する多数の小孔14aが形成されており、上
記のように減圧されて発生する減圧空間15内の負圧が
これら小孔14aを介して第2ウエハ保持部材14の下
面に作用する。これにより、第2ウエハ保持部材14の
下面に図示のようにウエハWを吸着保持することができ
る。なお、リテーナ部材16は、このように吸着保持さ
れたウエハWの周囲を囲んで、これが外れるのを防止す
る。
A communication hole 13a penetrating vertically is formed in the center of the first wafer holding member 13. This communication hole 13
a, a flexible hose 17 disposed in the hollow space of the rotary shaft 11 is connected to the hose 17.
Is connected to a decompression device (not shown). For this reason, hose 1
The pressure in the decompression space 15 can be reduced through the communication hole 7 and the communication hole 13a. On the other hand, a large number of small holes 14a penetrating vertically are formed in the second wafer holding member 14, and the negative pressure in the decompression space 15 generated by decompression as described above is generated through these small holes 14a. 2 Acts on the lower surface of the wafer holding member 14. As a result, the wafer W can be suction-held on the lower surface of the second wafer holding member 14 as illustrated. In addition, the retainer member 16 surrounds the periphery of the wafer W thus sucked and held, and prevents the wafer W from coming off.

【0024】ここで、揺動支持機構20は、回転シャフ
ト11に対してウエハ保持装置12を揺動自在に支持す
るように構成されており、揺動支持機構20について図
2を参照して説明する。
Here, the swing supporting mechanism 20 is configured to swingably support the wafer holding device 12 with respect to the rotating shaft 11, and the swing supporting mechanism 20 will be described with reference to FIG. I do.

【0025】揺動支持機構20は、回転シャフト11の
下端の取り付けフランジ11aにボルト結合された矩形
状の揺動基部材21と、この揺動基部材21を囲む矩形
枠状の第1揺動部材25と、第1揺動部材25を囲む矩
形枠状の第2揺動部材31とを有して構成される。そし
て、第2揺動部材31の下面に第1ウエハ保持部材13
がボルト結合される。
The swing support mechanism 20 includes a rectangular swing base member 21 bolted to a mounting flange 11a at the lower end of the rotary shaft 11, and a first rectangular swing frame member surrounding the swing base member 21. It comprises a member 25 and a second swing member 31 having a rectangular frame shape surrounding the first swing member 25. Then, the first wafer holding member 13 is provided on the lower surface of the second swinging member 31.
Are bolted together.

【0026】揺動基部材21における回転軸AX1を挟
んで対向する位置に、回転軸AX1と平行で且つ互いに
平行に延びた一対の基部材外側面22,22が形成され
ている。また、第1揺動部材25には、基部材外側面2
2,22に対向してこれらと所定間隔をおいて互いに平
行に延びた一対の第1揺動部材内側面26,26が形成
されている。さらに、基部材外側面22,22には、図
3に示すように、円弧状の第1ベアリング溝23が形成
されており、第1揺動部材内側面26,26にもそれぞ
れ、第1ベアリング溝23と対向する対称形状の第1ベ
アリング溝27が形成されている。
A pair of base member outer surfaces 22, 22 extending in parallel with the rotation axis AX1 and in parallel with each other are formed at positions opposing the rotation axis AX1 in the swing base member 21. In addition, the first swing member 25 includes the base member outer surface 2.
A pair of first swinging member inner side surfaces 26, 26 are formed opposite to each other and extend in parallel with each other at a predetermined interval. Further, as shown in FIG. 3, an arc-shaped first bearing groove 23 is formed on the base member outer side surfaces 22, 22, and the first bearing member inner side surfaces 26, 26 also have first bearing grooves 23, respectively. A first bearing groove 27 having a symmetric shape facing the groove 23 is formed.

【0027】基部材外側面22と第1揺動部材内側面2
6との間に、複数のボール24aをリテーナプレート2
4bにより保持して構成された第1ベアリング24が配
設されている。リテーナプレート24bに保持された複
数のボール24aは上記第1ベアリング溝23,27と
同一径の円弧に沿って並ぶ。このため、第1ベアリング
24は、ボール24aが上記第1ベアリング溝23,2
7内に入り込んだ状態で基部材外側面22と第1揺動部
材内側面26との間に挟持される。これにより、揺動基
部材21に対して第1揺動部材25は、第1ベアリング
溝23,27の円弧中心をなす第1揺動中心軸S1を中
心として揺動自在となる。この揺動中心軸S1は、図3
に示すように、回転軸AX1上の点O1を通って紙面に
垂直に延びる軸S1となり、第1ベアリング溝23,2
7を形成する円弧(半径R)の中心の位置にある。
Base member outer surface 22 and first rocking member inner surface 2
6, a plurality of balls 24a are attached to the retainer plate 2
A first bearing 24 configured to be held by 4b is provided. The plurality of balls 24a held by the retainer plate 24b are arranged along an arc having the same diameter as the first bearing grooves 23 and 27. For this reason, the first bearing 24 is formed such that the ball 24a is in the first bearing groove 23,2.
7 is sandwiched between the outer surface 22 of the base member and the inner surface 26 of the first swinging member while being inserted into the inside 7. As a result, the first swing member 25 can swing with respect to the swing base member 21 about the first swing center axis S1 which forms the arc center of the first bearing grooves 23 and 27. This swing center axis S1 is shown in FIG.
As shown in the figure, the axis S1 extends perpendicularly to the plane of the drawing through the point O1 on the rotation axis AX1, and the first bearing grooves 23, 2
7 at the center of the arc (radius R).

【0028】さらに、第1揺動部材25における回転軸
AX1を挟んで対向する位置に、回転軸AX1と平行で
且つ互いに平行に延びた一対の第1揺動部材材外側面2
8,28が形成されている。この第1揺動部材外側面2
8,28は、上記基部材外側面22,22および第1揺
動部材内側面26,26と直交する位置に形成される。
また、第2揺動部材31に、第1揺動部材外側面28,
28に対向してこれらと所定間隔をおいて平行に延びた
一対の第2揺動部材内側面32,32が形成されてい
る。第1揺動部材外側面28,28には、図3に示した
第1ベアリング溝23と同様な形状の、円弧状の第2ベ
アリング溝29が形成されており、第2揺動部材内側面
32,32にもそれぞれ、第2ベアリング溝29と対向
する対称形状の第2ベアリング溝33が形成されてい
る。
Further, a pair of first rocking member material outer surfaces 2 extending parallel to and parallel to the rotation axis AX1 are provided at positions opposing the rotation axis AX1 in the first rocking member 25.
8, 28 are formed. This first rocking member outer surface 2
8 and 28 are formed at positions orthogonal to the base member outer side surfaces 22 and 22 and the first rocking member inner side surfaces 26 and 26.
In addition, the second swinging member 31 has the first swinging member outer surface 28,
A pair of second rocking member inner surfaces 32, 32 are formed opposite to and extending in parallel with each other at a predetermined interval. An arc-shaped second bearing groove 29 having the same shape as the first bearing groove 23 shown in FIG. 3 is formed on the first rocking member outer side surfaces 28, 28, and the second rocking member inner side surface is formed. A second bearing groove 33 having a symmetrical shape facing the second bearing groove 29 is formed in each of the second bearing grooves 32.

【0029】この場合にも、第1揺動部材外側面28と
第2揺動部材内側面32との間に、複数のボール30a
をリテーナプレート30bにより保持して構成された第
2ベアリング30が配設されている。リテーナプレート
30bに保持された複数のボール30aは上記第2ベア
リング溝29,33と同一径の円弧に沿って並ぶ。第2
ベアリング30は、ボール30aが上記第2ベアリング
溝29,33内に入り込んだ状態で第1揺動部材外側面
28と第2揺動部材内側面32との間に挟持される。こ
れにより、第1揺動部材25に対して第2揺動部材31
は、第2ベアリング溝29,33の円弧中心をなす第2
揺動中心軸S2を中心として揺動自在となる。この第2
揺動中心軸S2は上記第1揺動中心軸S1と直交する軸
であり、図3に示すように、回転軸AX1上の点O1を
通って紙面上を左右に延びる軸S2となり、第2ベアリ
ング溝29,33を形成する円弧(半径R)の中心の位
置にある。
Also in this case, a plurality of balls 30a are provided between the outer surface 28 of the first swing member and the inner surface 32 of the second swing member.
Are held by a retainer plate 30b. The plurality of balls 30a held on the retainer plate 30b are arranged along an arc having the same diameter as the second bearing grooves 29 and 33. Second
The bearing 30 is sandwiched between the first rocking member outer surface 28 and the second rocking member inner surface 32 in a state where the ball 30a enters the second bearing grooves 29 and 33. As a result, the second swing member 31 is moved relative to the first swing member 25.
Is the second bearing groove which forms the center of the arc of the second bearing grooves 29 and 33.
It becomes swingable about the swing center axis S2. This second
The swing center axis S2 is an axis orthogonal to the first swing center axis S1 and, as shown in FIG. 3, becomes an axis S2 extending left and right on the paper surface through a point O1 on the rotation axis AX1. It is located at the center of the arc (radius R) that forms the bearing grooves 29 and 33.

【0030】ここで、図3から分かるように、第1揺動
中心軸S1と第2揺動中心軸S2とは互いに直交すると
ともに回転シャフト11の回転軸AX1に対して直交す
る。さらに、両中心軸S1,S2の交点O1は回転軸A
X1上に位置する。この結果、揺動基部材21に対して
第2揺動部材31は両中心軸S1,S2の交点O1を中
心として全方位について揺動自在となる。この結果、揺
動支持機構20は、回転シャフト11の下端に対してウ
エハ保持装置12を、点O1を中心として揺動自在に支
持する。
Here, as can be seen from FIG. 3, the first swing center axis S1 and the second swing center axis S2 are orthogonal to each other and orthogonal to the rotation axis AX1 of the rotary shaft 11. Further, the intersection O1 between the two central axes S1 and S2 is
It is located on X1. As a result, the second swinging member 31 can swing freely in all directions with respect to the swinging base member 21 around the intersection O1 of the two central axes S1 and S2. As a result, the swing support mechanism 20 supports the wafer holding device 12 swingably about the point O1 with respect to the lower end of the rotary shaft 11.

【0031】この場合に、点O1の位置は第1ベアリン
グ溝23,27を形成する円弧および第2ベアリング溝
29,33を形成する円弧の半径Rの大きさに応じて変
動する。すなわち、この円弧半径Rの設定に応じてウエ
ハ保持装置12の揺動中心位置O1を任意に設定可能で
ある。
In this case, the position of the point O1 varies in accordance with the radius R of the arc forming the first bearing grooves 23, 27 and the radius R of the arc forming the second bearing grooves 29, 33. That is, the swing center position O1 of the wafer holding device 12 can be arbitrarily set according to the setting of the arc radius R.

【0032】このような揺動中心位置O1の種々の設定
例について、図4を参照して説明する。まず、図4
(A)には、揺動中心位置O1が、揺動支持機構20と
ウエハ保持装置12により保持したウエハWの研磨面W
sとの間になるように半径Rを設定した場合を示してい
る。この場合に、プラテン1に取り付けられた研磨パッ
ド2を矢印B方向に回転移動させると、研磨パッド2と
ウエハWの研磨面Wsとの摩擦により矢印Fで示すよう
にプラテン1の回転方向と同方向の摩擦力FがウエハW
(およびウエハ保持装置12)に作用する。
Various examples of setting the swing center position O1 will be described with reference to FIG. First, FIG.
3A, the swing center position O1 is the polished surface W of the wafer W held by the swing support mechanism 20 and the wafer holding device 12.
5 shows a case where the radius R is set so as to be between s. In this case, when the polishing pad 2 attached to the platen 1 is rotationally moved in the direction of arrow B, the friction between the polishing pad 2 and the polishing surface Ws of the wafer W causes the polishing pad 2 to move in the same direction as the rotation direction of the platen 1 as indicated by arrow F. Direction frictional force F
(And the wafer holding device 12).

【0033】揺動中心位置O1は図示のように研磨面W
sより上方に位置するため、摩擦力Fによりウエハ保持
装置12に矢印Mで示すような反時計回りのモーメント
Mが作用する。この結果、ウエハWの研磨面Wsにおけ
る研磨パッド2との接触面圧分布が不均一になる可能性
がある。但し、図10に示した従来の研磨装置のように
揺動支持機構20内に揺動中心がある場合に比較して、
揺動中心O1を研磨面Wsに近づけているため、上記モ
ーメントMが小さくなり、面圧分布を均一な状態に近づ
けることができる。すなわち、図4(A)のように構成
すれば、摩擦力Fに基づいて発生するモーメントMを従
来の場合より小さくし、均一に近い面圧分布としてより
良好なウエハ研磨が可能となる。
The swing center position O1 is set at the polishing surface W as shown in the figure.
Since it is located above s, a counterclockwise moment M as shown by an arrow M acts on the wafer holding device 12 due to the frictional force F. As a result, the contact surface pressure distribution with the polishing pad 2 on the polishing surface Ws of the wafer W may be non-uniform. However, as compared with the case where the swing support mechanism 20 has a swing center as in the conventional polishing apparatus shown in FIG.
Since the swing center O1 is close to the polishing surface Ws, the moment M is small, and the surface pressure distribution can be made closer to a uniform state. That is, with the configuration as shown in FIG. 4A, the moment M generated based on the frictional force F can be made smaller than in the conventional case, and a more uniform wafer pressure distribution can be achieved, and more favorable wafer polishing can be performed.

【0034】図4(B)には、揺動中心位置O1がウエ
ハ保持装置12により保持したウエハWの研磨面Wsと
一致するように半径Rを設定した場合を示している。こ
の場合に、プラテン1に取り付けられた研磨パッド2を
矢印B方向に回転移動させたときに研磨パッド2とウエ
ハWの研磨面Wsとの摩擦により発生する摩擦力Fは、
揺動中心O1に作用する。このため、この場合には、摩
擦力Fを受けても揺動中心O1回りのモーメントM=0
である。この結果、ウエハWの研磨面Wsにおける研磨
パッド2との接触面圧分布は均一に保持され、良好なウ
エハ研磨が可能となる。
FIG. 4B shows a case where the radius R is set so that the swing center position O1 coincides with the polishing surface Ws of the wafer W held by the wafer holding device 12. In this case, the frictional force F generated by the friction between the polishing pad 2 and the polishing surface Ws of the wafer W when the polishing pad 2 attached to the platen 1 is rotationally moved in the direction of arrow B is:
Acts on the swing center O1. For this reason, in this case, even when the frictional force F is received, the moment M = 0 around the swing center O1.
It is. As a result, the contact surface pressure distribution with the polishing pad 2 on the polishing surface Ws of the wafer W is maintained uniformly, and good wafer polishing is possible.

【0035】図4(C)には、揺動中心位置O1が、ウ
エハ保持装置12により保持したウエハWの研磨面Ws
より下側になるように半径Rを設定した場合を示してい
る。この場合に、プラテン1に取り付けられた研磨パッ
ド2を矢印B方向に回転移動させると、研磨パッド2と
ウエハWの研磨面Wsとの摩擦により発生する摩擦力F
を受けてウエハ保持装置12に矢印Mで示すような時計
回りのモーメントMが作用する。すなわち、この場合に
は、図4(A)と逆方向のモーメントMが作用する。こ
のようなモーメントMは、ウエハWの研磨面Wsにおけ
る研磨パッド2との接触面圧分布を不均一するおそれが
あるため、揺動中心O1は研磨面Wsに近くなるように
してこのモーメントMを小さくするのが好ましい。
In FIG. 4C, the swing center position O1 is set to the polishing surface Ws of the wafer W held by the wafer holding device 12.
The case where the radius R is set to be lower is shown. In this case, when the polishing pad 2 attached to the platen 1 is rotationally moved in the direction of arrow B, the friction force F generated by the friction between the polishing pad 2 and the polishing surface Ws of the wafer W is obtained.
In response, a clockwise moment M acts on the wafer holding device 12 as shown by an arrow M. That is, in this case, a moment M acts in a direction opposite to that in FIG. Since such a moment M may cause uneven distribution of the contact surface pressure with the polishing pad 2 on the polishing surface Ws of the wafer W, the swing center O1 is set close to the polishing surface Ws and the moment M is reduced. Preferably, it is smaller.

【0036】但し、このような時計回りのモーメントM
が作用する場合には、図4(C)に示すように、ウエハ
保持装置20の右下端部が研磨パッド2に押し付けられ
る状態となり、この部分に隙間が発生するおそれがな
い。よって、研磨パッド2との摩擦により摩擦力Fを受
けても、ウエハWがウエハ保持装置20から外に飛び出
すおそれがほとんどない。
However, such a clockwise moment M
4A, the lower right end of the wafer holding device 20 is pressed against the polishing pad 2 as shown in FIG. 4C, and there is no possibility that a gap is generated in this portion. Therefore, even if the wafer W receives the frictional force F due to friction with the polishing pad 2, there is almost no possibility that the wafer W jumps out of the wafer holding device 20.

【0037】次に、本発明の第2実施形態に係る研磨装
置について、図5〜図8を参照して説明する。この研磨
装置は、図1に示した第1実施形態に係る研磨装置CM
Pとは揺動支持機構の構成のみが相違し、その他は同一
構成である。このため、以下においては、揺動支持機構
について説明し、図1と同一部分についての説明は省略
する。
Next, a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This polishing apparatus is a polishing apparatus CM according to the first embodiment shown in FIG.
P differs from P only in the configuration of the swing support mechanism, and the other configuration is the same. Therefore, hereinafter, the swing support mechanism will be described, and the description of the same parts as those in FIG. 1 will be omitted.

【0038】図5に第2実施形態に係る揺動支持機構5
0の全体構成を示している。この揺動支持機構50は、
回転シャフト11の下端にボルト結合された揺動基部材
51と、揺動基部材51の下面側に図示しない第1ベア
リングを介して揺動自在に配設された第1揺動部材55
と、第1揺動部材55の下面側に第2ベアリング60を
介して第1揺動部材55の揺動方向と直交する方向に揺
動自在に配設された第2揺動部材63とを有して構成さ
れる。そして、第2揺動部材63の下面に図1に示すも
のと同様の第1ウエハ保持部材13が結合される。
FIG. 5 shows a swing support mechanism 5 according to the second embodiment.
0 shows the entire configuration. This swing support mechanism 50
A swing base member 51 bolted to the lower end of the rotary shaft 11 and a first swing member 55 swingably disposed on a lower surface side of the swing base member 51 via a first bearing (not shown).
And a second swing member 63 disposed on the lower surface side of the first swing member 55 via a second bearing 60 so as to be swingable in a direction orthogonal to the swing direction of the first swing member 55. It is configured to have. Then, a first wafer holding member 13 similar to that shown in FIG. 1 is coupled to the lower surface of the second swing member 63.

【0039】揺動基部材51の形状を図6に示してい
る。揺動基部材51は、回転シャフト11の下端に結合
される結合面52aが上面に形成されるとともに上下に
貫通する貫通孔52bが形成された中央部52を有し、
さらにこの中央部52を挟んで左右下方に延びる円筒状
のアーム部53,53を有しする。両アーム部53,5
3の下面は凹円筒面53aを有しており、これら凹円筒
面53a上にそれぞれ円周方向に延びる一対の第1ベア
リング溝54が形成されている。
FIG. 6 shows the shape of the swing base member 51. The swing base member 51 has a central portion 52 in which a coupling surface 52a coupled to a lower end of the rotary shaft 11 is formed on an upper surface and a through hole 52b penetrating vertically is formed.
Further, it has cylindrical arm portions 53, 53 extending downward and to the left and right with the central portion 52 interposed therebetween. Both arms 53,5
3 has a concave cylindrical surface 53a, and a pair of first bearing grooves 54 extending in the circumferential direction are formed on these concave cylindrical surfaces 53a.

【0040】第1揺動部材55の形状を図7に示してい
る。第1揺動部材51は、上下に貫通する貫通孔55b
を有した中央部55aを挟んで、互いに直交する四方向
に延びるアーム部56,56,58,58を有して構成
される。中央部55aを挟んで左右対称となるアーム部
56,56は、上面に凸円筒面56aを有しており、こ
れら凸円筒面56a上にそれぞれ円周方向に延びる一対
の第1ベアリング溝57が形成されている。また、これ
らアーム部56,56と直交する方向に延び、中央部5
5aを挟んで左右対称となるアーム部58,58は、下
面に凹円筒面58aを有しており、これら凹円筒面58
a上にそれぞれ円周方向に延びる一対の第2ベアリング
溝59が形成されている。
FIG. 7 shows the shape of the first swinging member 55. The first swing member 51 has a through hole 55b penetrating vertically.
The arm portions 56, 56, 58, 58 extend in four directions orthogonal to each other with the central portion 55 a having the center portion 55 a interposed therebetween. The arms 56, 56, which are symmetrical with respect to the center 55a, have a convex cylindrical surface 56a on the upper surface, and a pair of first bearing grooves 57 extending in the circumferential direction on the convex cylindrical surface 56a, respectively. Is formed. Further, they extend in a direction orthogonal to the arm portions 56, 56, and
Arm portions 58, 58 which are symmetrical with respect to left and right with respect to each other, have concave cylindrical surfaces 58 a on the lower surface.
A pair of second bearing grooves 59 respectively extending in the circumferential direction are formed on the upper surface a.

【0041】第2揺動部材63の形状を図8に示してい
る。第2揺動部材63は、中央に位置する受容孔65を
挟んで左右対称となるとともに上面に凸円筒面63aを
有した形状に構成されている。凸円筒面63aの上にそ
れぞれ円周方向に延びる一対の第2ベアリング溝64が
形成されている。
FIG. 8 shows the shape of the second swing member 63. The second swing member 63 is configured to be symmetrical with respect to the receiving hole 65 located at the center and to have a convex cylindrical surface 63a on the upper surface. A pair of second bearing grooves 64 each extending in the circumferential direction are formed on the convex cylindrical surface 63a.

【0042】揺動支持機構50は、第2揺動部材63の
上に、凸円筒面63aと凹円筒面58aとが対向すると
ともに第2ベアリング60を挟むようにして、第1揺動
部材55を重ねて組み立てられる。この第2ベアリング
60は、複数のボール61とこれらボール61を保持す
るリテーナプレート62から構成され、ボール61は、
第2ベアリング溝59,64内に入り込む。このため、
第1揺動部材55と第2揺動部材63とは、第2ベアリ
ング60の回転中心軸S2(図5における紙面に垂直な
軸S2)を中心として揺動可能となる。
The rocking support mechanism 50 stacks the first rocking member 55 on the second rocking member 63 such that the convex cylindrical surface 63a and the concave cylindrical surface 58a face each other and the second bearing 60 is sandwiched therebetween. Assembled. The second bearing 60 includes a plurality of balls 61 and a retainer plate 62 for holding the balls 61.
It goes into the second bearing grooves 59 and 64. For this reason,
The first swing member 55 and the second swing member 63 can swing about the rotation center axis S2 of the second bearing 60 (the axis S2 perpendicular to the plane of FIG. 5).

【0043】次に、第1揺動部材55の上に、凸円筒面
56aと凹円筒面53aとが対向するとともに図示しな
い第1ベアリングを挟むようにして、揺動基部材51が
重ねられて組み立てられる。この第1ベアリングも第2
ベアリング60と同様に複数のボールをリテーナプレー
トにより保持して構成され、ボールが第1ベアリング溝
54,57内に入り込む。このため、揺動基部材51と
第1揺動部材55とは、第1ベアリングの回転中心軸S
1(図5に示すように、回転中心軸S2と点O1におい
て交差するとともに直交して延びる軸)を中心として揺
動可能となる。
Next, the swing base member 51 is assembled on the first swing member 55 so that the convex cylindrical surface 56a and the concave cylindrical surface 53a face each other and sandwich the first bearing (not shown). . This first bearing is also the second
Like the bearing 60, a plurality of balls are held by a retainer plate, and the balls enter the first bearing grooves 54 and 57. For this reason, the swing base member 51 and the first swing member 55 are connected to the rotation center axis S of the first bearing.
1 (an axis that intersects the rotation center axis S2 at the point O1 and extends orthogonally to the rotation center axis S2, as shown in FIG. 5).

【0044】最後に、第1揺動部材51の貫通孔52b
および第2揺動部材55の貫通孔55bを通して、固定
ロッド70を揺動基部材63の受容孔65内に挿入し、
下面側からボルト73により結合する。固定ロッド70
は上端にフランジ部71が形成されており、このフラン
ジ部71が抜け止めとなって、上記のように組み立てら
れた揺動支持機構50を図5の状態で保持する。
Finally, the through-hole 52b of the first swing member 51
And the fixing rod 70 is inserted into the receiving hole 65 of the swing base member 63 through the through hole 55b of the second swing member 55,
It is joined by bolts 73 from the lower surface side. Fixed rod 70
Is formed with a flange portion 71 at the upper end. The flange portion 71 serves as a stopper to hold the swing support mechanism 50 assembled as described above in the state of FIG.

【0045】以上の構成の揺動支持機構50を用いた研
磨装置においては、図5に示したように、第1揺動中心
軸S1と第2揺動中心軸S2とは互いに直交するととも
に回転シャフト11の回転軸AX1に対して直交する。
さらに、両中心軸S1,S2の交点O1は回転軸AX1
上に位置する。この結果、揺動基部材51に対して第2
揺動部材63は両中心軸S1,S2の交点O1を中心と
して全方位について揺動自在となる。この結果、揺動支
持機構50は、回転シャフト11の下端に対してウエハ
保持装置12を、点O1を中心として揺動自在に支持す
る。
In the polishing apparatus using the swing support mechanism 50 having the above-described structure, as shown in FIG. 5, the first swing center axis S1 and the second swing center axis S2 are orthogonal to each other and rotate. It is orthogonal to the rotation axis AX1 of the shaft 11.
Further, the intersection point O1 between the two central axes S1 and S2 is the rotation axis AX1.
Located on top. As a result, the swing base member 51 is
The swing member 63 is swingable in all directions about an intersection O1 between the two central axes S1 and S2. As a result, the swing support mechanism 50 supports the wafer holding device 12 swingably about the point O1 with respect to the lower end of the rotating shaft 11.

【0046】この場合に、点O1の位置は第1ベアリン
グ溝54,57を形成する円弧および第2ベアリング溝
59,64を形成する円弧の半径Rの大きさに応じて変
動する。すなわち、この円弧半径Rの設定に応じてウエ
ハ保持装置12の揺動中心位置O1を任意に設定可能で
ある。
In this case, the position of the point O1 varies depending on the radius R of the arc forming the first bearing grooves 54, 57 and the arc forming the second bearing grooves 59, 64. That is, the swing center position O1 of the wafer holding device 12 can be arbitrarily set according to the setting of the arc radius R.

【0047】このため、第2実施形態に係る研磨装置に
おいても、第1実施形態の研磨装置の場合と同様に、図
4に示したように、揺動中心位置O1を適宜設定し、ウ
エハWの被研磨面の面圧分布を均一化して良好な研磨を
行わせたり、ウエハWが抜け出すのを防止したりするこ
とができる。
Therefore, in the polishing apparatus according to the second embodiment, similarly to the polishing apparatus according to the first embodiment, the swing center position O1 is appropriately set as shown in FIG. The surface pressure distribution on the surface to be polished can be made uniform so that good polishing can be performed, and the wafer W can be prevented from coming off.

【0048】次に、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施例について説明する。図9は半導体デバイス
の製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製
造プロセスをスタートすると、まずステップS200で
次に挙げるステップS201〜S204の中から適切な
処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. When the semiconductor manufacturing process is started, first, in step S200, an appropriate processing step is selected from the following steps S201 to S204, and the process proceeds to any one of the steps.

【0049】ここで、ステップS201はウェハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップS202はCV
D等によりウェハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するC
VD工程である。ステップS203はウェハに電極を蒸
着等により形成する電極形成工程である。ステップS2
04はウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程で
ある。
Here, step S201 is an oxidation step of oxidizing the surface of the wafer. Step S202 is CV
C to form insulating film and dielectric film on wafer surface by D
This is a VD process. Step S203 is an electrode forming step of forming electrodes on the wafer by vapor deposition or the like. Step S2
Reference numeral 04 denotes an ion implantation step of implanting ions into the wafer.

【0050】CVD工程(S202)もしくは電極形成工
程(S203)の後で、ステップS206に進み、CMP
工程を行うかどうか判断する。行わない場合にはステッ
プS207に進むが、行う場合にはステップS205に
進む。ステップS205はCMP工程である。CMP工
程では本発明による研磨装置により、層間絶縁膜の平坦
化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研
磨によるダマシン(damascene)の形成等が行われる。
After the CVD step (S202) or the electrode forming step (S203), the process proceeds to step S206, where the CMP
Determine whether to perform the process. If not, the process proceeds to step S207; otherwise, the process proceeds to step S205. Step S205 is a CMP process. In the CMP process, the polishing apparatus according to the present invention performs planarization of an interlayer insulating film, polishing of a metal film on the surface of a semiconductor device, formation of a damascene by polishing of a dielectric film, and the like.

【0051】CMP工程(S205)もしくは酸化工程
(S201)の後でステップS207に進む。ステップS
207はフォトリソグラフィ工程である。この工程では
ウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によ
るウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したウェハ
の現像が行われる。さらに、次のステップS208は現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除くエッチング工程である。
The CMP step (S205) or the oxidation step
After (S201), the process proceeds to step S207. Step S
Reference numeral 207 denotes a photolithography process. In this step, a resist is applied to the wafer, a circuit pattern is printed on the wafer by exposure using an exposure device, and the exposed wafer is developed. Further, in the next step S208, portions other than the developed resist image are removed by etching,
Thereafter, the resist is removed, and this is an etching step of removing unnecessary resist after etching.

【0052】次に、ステップS209で必要な全工程が
完了したかを判断し、完了していなければステップS2
00に戻り、先のステップを繰り返してウェハ上に回路
パターンが形成される。ステップS209で全工程が完
了したと判断されればエンドとなる。
Next, in step S209, it is determined whether or not all necessary processes have been completed.
Returning to step 00, the previous steps are repeated to form a circuit pattern on the wafer. If it is determined in step S209 that all steps have been completed, the process ends.

【0053】本発明による半導体デバイス製造方法で
は、CMP工程において本発明にかかる研磨装置を用い
ているため、CMP工程のスループットが向上する。こ
れにより、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コ
ストで半導体デバイスを製造することができるという効
果がある。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外
の半導体デバイス製造プロセスのCMP工程に本発明に
よる研磨装置を用いても良い。また、本発明による半導
体デバイス製造方法により製造された半導体デバイス
は、高スループットで製造されるので低コストの半導体
デバイスとなる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the polishing apparatus according to the present invention is used in the CMP process, the throughput of the CMP process is improved. As a result, there is an effect that a semiconductor device can be manufactured at a lower cost than a conventional semiconductor device manufacturing method. The polishing apparatus according to the present invention may be used in a CMP step of a semiconductor device manufacturing process other than the above-described semiconductor device manufacturing process. Further, the semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is manufactured at a high throughput, so that it is a low-cost semiconductor device.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る研磨
装置によれば、揺動支持機構により支持された対象物保
持装置の揺動中心が揺動支持機構から離れて被研磨面の
側の任意の位置に設定されているので、例えば、この揺
動中心を対象物保持装置により保持された研磨対象物の
被研磨面に近づけたりこれとほぼ同一面上に位置して設
定することにより、被研磨面と研磨面とが接触しながら
相対移動するときに発生する摩擦力に基づくモーメント
を小さくしたり、ほぼ零にしたりすることができる。こ
れにより、研磨対象物の被研磨面と研磨パッド部材の研
磨面との接触圧を均一に保って、良好な研磨を行うこと
ができる。
As described above, according to the polishing apparatus of the present invention, the center of swing of the object holding device supported by the swing support mechanism is separated from the swing support mechanism and is closer to the surface to be polished. Since it is set at an arbitrary position, for example, by setting this swing center close to the surface to be polished of the polishing object held by the object holding device or by setting it to be located on substantially the same plane as this. In addition, the moment based on the frictional force generated when the surface to be polished and the surface to be polished are relatively moved while being in contact with each other can be reduced or made almost zero. Thereby, good polishing can be performed while keeping the contact pressure between the surface to be polished of the object to be polished and the polishing surface of the polishing pad member uniform.

【0055】また、上記揺動中心を被研磨面に対して対
象物保持装置とは反対側に位置させて設定し、研磨面と
被研磨面との接触部に発生する摩擦力を受けて発生する
モーメントの方向を逆転させれば、対象物保持装置に保
持された研磨対象物が外に引き出されて外れる問題を確
実に防止できる。
The swing center is set so as to be located on the side opposite to the object holding device with respect to the surface to be polished, and is generated by receiving a frictional force generated at a contact portion between the polishing surface and the surface to be polished. If the direction of the applied moment is reversed, it is possible to reliably prevent the problem that the polishing object held by the object holding device is pulled out and comes off.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係る研磨装置を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記研磨装置を構成する揺動支持機構を示す平
面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a swing support mechanism constituting the polishing apparatus.

【図3】上記揺動支持機構を図2の矢印III−IIIに沿っ
て示す側面図である。
FIG. 3 is a side view showing the swing support mechanism along an arrow III-III in FIG. 2;

【図4】本発明に係る研磨装置を用いて研磨を行う状態
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a state where polishing is performed using the polishing apparatus according to the present invention.

【図5】本発明の第2実施形態に係る研磨装置を構成す
る揺動支持機構を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a swing support mechanism that constitutes a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】上記揺動支持機構を構成する揺動基部材を示す
平面図および側面図である。
FIG. 6 is a plan view and a side view showing a swing base member constituting the swing support mechanism.

【図7】上記揺動支持機構を構成する第1揺動部材を示
す平面図および正面図である。
FIG. 7 is a plan view and a front view showing a first swing member constituting the swing support mechanism.

【図8】上記揺動支持機構を構成する第2揺動部材を示
す平面図および正面図である。
FIG. 8 is a plan view and a front view showing a second swinging member that constitutes the swinging support mechanism.

【図9】本発明に係る半導体製造プロセスを示すフロー
チャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a semiconductor manufacturing process according to the present invention.

【図10】従来の研磨装置による研磨状態を示す説明図
である。
FIG. 10 is an explanatory view showing a polishing state by a conventional polishing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラテン 2 研磨パッド 10 研磨ヘッド 11 回転シャフト 12 ウエハ保持装置 20,50 揺動支持機構 21,51 揺動基部材 25,55 第1揺動部材 31,63 第2揺動部材 CMP 研磨装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Platen 2 Polishing pad 10 Polishing head 11 Rotary shaft 12 Wafer holding device 20, 50 Swing support mechanism 21, 51 Swing base member 25, 55 First swing member 31, 63 Second swing member CMP polishing device

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 研磨対象物を保持する対象物保持装置
と、前記研磨対象物を研磨する研磨パッド部材とを備
え、前記研磨パッド部材を前記対象物保持装置に保持さ
れた前記研磨対象物に当接させながら前記対象物保持装
置と前記研磨パッド部材とを相対移動させて前記研磨対
象物の被研磨面の研磨を行うように構成される研磨装置
において、 前記対象物保持装置が揺動支持機構を介して支持部材に
揺動自在に支持されており、前記揺動支持機構により支
持された前記対象物保持装置の揺動中心が、前記揺動支
持機構から離れて前記被研磨面の側に設定されているこ
とを特徴とする研磨装置。
An object holding device for holding an object to be polished, and a polishing pad member for polishing the object to be polished, wherein the polishing pad member is attached to the object to be polished held by the object holding device. A polishing apparatus configured to relatively move the object holding device and the polishing pad member while being in contact with each other to polish a surface to be polished of the object to be polished; The object holding device supported by the swing support mechanism is swingably supported by a support member via a mechanism, and the swing center of the object holding device is separated from the swing support mechanism and is closer to the surface to be polished. A polishing apparatus characterized by being set to:
【請求項2】 前記揺動中心が、ほぼ前記被研磨面上に
位置するように前記揺動支持機構が構成されていること
を特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
2. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the swing support mechanism is configured such that the swing center is located substantially on the surface to be polished.
【請求項3】 前記揺動中心が、前記被研磨面に対して
前記対象物保持装置とは反対側に位置するように前記揺
動支持機構が構成されていることを特徴とする請求項1
に記載の研磨装置。
3. The swing support mechanism according to claim 1, wherein the swing center is located on a side opposite to the object holding device with respect to the surface to be polished.
A polishing apparatus according to claim 1.
【請求項4】 前記揺動支持機構が、前記支持部材の端
部に結合された揺動基部材と、前記支持部材の支持中心
軸を含む第1の面内において前記揺動基部材に対して揺
動自在に繋がれた第1揺動部材と、前記第1の面と直交
する第2の面内において前記第1揺動部材に対して揺動
自在に繋がれた第2揺動部材とを備え、前記第2揺動部
材に前記対象物保持装置が取り付けられており、 前記第1揺動部材の揺動中心となる第1揺動中心軸およ
び前記第2揺動部材の揺動中心となる第2揺動中心軸が
前記揺動支持機構から離れて前記被研磨面の側に設定さ
れていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載の研磨装置。
4. The swing support mechanism according to claim 1, wherein the swing support mechanism is connected to the swing base member coupled to an end of the support member, and the swing base member in a first plane including a support center axis of the support member. A first rocking member connected to the first rocking member in a second plane orthogonal to the first plane; and a second rocking member connected to the first rocking member in a second plane orthogonal to the first plane. Wherein the object holding device is attached to the second swing member, and a first swing center axis serving as a swing center of the first swing member and a swing of the second swing member The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a second pivot center axis serving as a center is set on the side of the surface to be polished away from the pivot support mechanism.
【請求項5】 前記揺動基部材および前記第1揺動部材
における互いに対向する第1の側面間に円弧状の第1の
ガイド部に沿った相対運動を行わせる第1ガイド装置を
備え、前記第1ガイド装置により前記第1揺動部材が前
記揺動基部材に対して前記第1のガイド部の円弧中心を
前記第1揺動中心軸として揺動自在であり、 前記第1揺動部材および前記第2揺動部材における互い
に対向し且つ前記第1の側面と直交する第2の側面間に
円弧状の第2のガイド部に沿った相対運動を行わせる第
2ガイド装置を備え、前記第2ガイド装置により前記第
2揺動部材が前記第1揺動部材に対して前記第2のガイ
ド部の円弧中心を前記第2揺動中心軸として揺動自在で
あることを特徴とする請求項4に記載の研磨装置。
5. A first guide device for performing relative movement along an arc-shaped first guide portion between mutually opposing first side surfaces of the swing base member and the first swing member, The first swing member is swingable about the arc center of the first guide portion with respect to the swing base member by the first guide device with the first swing center axis as the first swing center axis. A second guide device for performing relative movement along a second guide portion having an arc shape between a second side surface of the member and the second swinging member facing each other and orthogonal to the first side surface; The second swing member is swingable about the arc center of the second guide portion with respect to the first swing member with the second swing center axis by the second guide device. The polishing apparatus according to claim 4.
【請求項6】 前記揺動基部材の下面および前記第1揺
動部材の上面が互いに対向し且つ上に凸となる第1の円
筒面状に形成され、前記揺動基部材の下面と前記第1揺
動部材の上面との間に前記第1の円筒面に沿った相対運
動を行わせる第1ガイド装置を備え、前記第1ガイド装
置により前記第1揺動部材が前記揺動基部材に対して前
記第1の円筒面の中心軸を前記第1揺動中心軸として揺
動自在であり、 前記第1揺動部材の下面および前記第2揺動部材の上面
が互いに対向し且つ上に凸となる第2の円筒面状に形成
され、前記第1の円筒面と前記第2の円筒面とは互いに
直交する方向に延び、前記第1揺動部材の下面と前記第
2揺動部材の上面との間に前記第2の円筒面に沿った相
対運動を行わせる第2ガイド装置を備え、前記第2ガイ
ド装置により前記第2揺動部材が前記第1揺動部材に対
して前記第2の円筒面の中心軸を前記第2揺動中心軸と
して揺動自在であることを特徴とする請求項4に記載の
研磨装置。
6. A lower surface of said oscillating base member and an upper surface of said first oscillating member are formed in a first cylindrical surface shape facing each other and projecting upward, and said lower surface of said oscillating base member and A first guide device configured to perform relative movement along the first cylindrical surface between the first swing member and the upper surface of the first swing member, wherein the first swing member is moved by the first guide device to the swing base member; And the center of the first cylindrical surface is swingable about the first swing center axis, and the lower surface of the first swing member and the upper surface of the second swing member are opposed to each other and upper. The first cylindrical surface and the second cylindrical surface extend in a direction perpendicular to each other, and are formed in a second cylindrical surface shape that is convex to the bottom surface of the first rocking member and the second rocking surface. A second guide device for causing relative movement along the second cylindrical surface between the second guide and the second guide; 5. The apparatus according to claim 4, wherein the second swing member is swingable with respect to the first swing member by using a center axis of the second cylindrical surface as the second swing center axis. The polishing apparatus according to the above.
【請求項7】 前記支持部材が前記支持部材の支持中心
軸を回転中心軸として回転駆動され、前記対象物保持装
置が前記揺動支持機構を介して前記支持部材の回転に伴
って回転駆動されるように構成されていることを特徴と
する請求項1〜6のいずれかに記載の研磨装置。
7. The support member is driven to rotate about a support center axis of the support member as a rotation center axis, and the object holding device is driven to rotate with the rotation of the support member via the swing support mechanism. The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the polishing apparatus is configured as follows.
【請求項8】 前記研磨対象物は半導体ウェハであり、 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の研磨装置を
用いて前記半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有す
ることを特徴とする半導体デバイス製造方法。
8. The polishing object is a semiconductor wafer, comprising a step of flattening the surface of the semiconductor wafer by using the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 9. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項9】 請求項10に記載の半導体デバイス製造
方法により製造されたことを特徴とする半導体デバイ
ス。
9. A semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to claim 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006524922A (en) * 2003-04-28 2006-11-02 ストラスバウ Wafer carrier pivot mechanism

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