JP2002270551A - 研磨ヘッドおよびこれを用いた研磨装置 - Google Patents
研磨ヘッドおよびこれを用いた研磨装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハ研磨後におけるウエハ表面の平坦度を
高めることができるとともに、半導体ウエハあるいはヘ
ッド本体の破損発生を防止することができる研磨ヘッド
およびこれを用いた研磨装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハＷを内部に保持するための
凹部４ａを有するヘッド本体４と、このヘッド本体４に
取り付けられ凹部内４ａに加圧空間６を形成して研磨布
５６上に半導体ウエハＷを圧接するためのメンブレン５
とを備えた研磨ヘッド（上方定盤１）あって、メンブレ
ン５を、ウエハ研磨状態において半導体ウエハＷの被押
圧面全体に密接しかつ研磨布５６の研磨面５６ａと平行
なウエハ押圧面５ａを有する弾性素材によって形成し、
このメンブレン５のウエハ押圧面５ａに半導体ウエハＷ
をウエハ径方向に位置決めするための突起７を設けた構
成とされる。
高めることができるとともに、半導体ウエハあるいはヘ
ッド本体の破損発生を防止することができる研磨ヘッド
およびこれを用いた研磨装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハＷを内部に保持するための
凹部４ａを有するヘッド本体４と、このヘッド本体４に
取り付けられ凹部内４ａに加圧空間６を形成して研磨布
５６上に半導体ウエハＷを圧接するためのメンブレン５
とを備えた研磨ヘッド（上方定盤１）あって、メンブレ
ン５を、ウエハ研磨状態において半導体ウエハＷの被押
圧面全体に密接しかつ研磨布５６の研磨面５６ａと平行
なウエハ押圧面５ａを有する弾性素材によって形成し、
このメンブレン５のウエハ押圧面５ａに半導体ウエハＷ
をウエハ径方向に位置決めするための突起７を設けた構
成とされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス等
を製造する場合に使用して好適な研磨ヘッドおよびこれ
を用いた研磨装置に関する。
を製造する場合に使用して好適な研磨ヘッドおよびこれ
を用いた研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化・高密
度化に伴い、半導体ウエハの表面をラッピング処理等に
よって高精度に平坦化する技術が要求されてきている。
従来、この種の半導体ウエハのラッピング処理（枚葉片
面研磨）には、図５に示すような研磨装置が採用されて
いる。この研磨装置につき、同図を用いて説明すると、
同図において、符号５１で示す研磨装置は、上方定盤５
２および下方定盤５３を備えている。
度化に伴い、半導体ウエハの表面をラッピング処理等に
よって高精度に平坦化する技術が要求されてきている。
従来、この種の半導体ウエハのラッピング処理（枚葉片
面研磨）には、図５に示すような研磨装置が採用されて
いる。この研磨装置につき、同図を用いて説明すると、
同図において、符号５１で示す研磨装置は、上方定盤５
２および下方定盤５３を備えている。
【０００３】上方定盤５２は、ヘッド本体５４を有する
研磨ヘッドからなり、鉛直軸５５に取り付けられてい
る。そして、前記鉛直軸５５を枢軸として矢印で示す方
向に回転し得るように構成されている。前記ヘッド本体
５４の下面には、半導体ウエハＷが例えばワックスある
いはバッキング材によって装着されている。一方、下方
定盤５３は、半導体ウエハＷを研磨する研磨布５６を保
持する研磨布貼付用のプラテンからなり、前記上方定盤
５２の下方に回転自在に配置されている。また、前記下
方定盤５３の上方には、前記上方定盤５２の側方に位置
し、かつ研磨布５６の研磨面５６ａ上にコロイダルシリ
カ系研磨剤等の化学研磨液を供給するノズル（図示せ
ず）が配置されている。
研磨ヘッドからなり、鉛直軸５５に取り付けられてい
る。そして、前記鉛直軸５５を枢軸として矢印で示す方
向に回転し得るように構成されている。前記ヘッド本体
５４の下面には、半導体ウエハＷが例えばワックスある
いはバッキング材によって装着されている。一方、下方
定盤５３は、半導体ウエハＷを研磨する研磨布５６を保
持する研磨布貼付用のプラテンからなり、前記上方定盤
５２の下方に回転自在に配置されている。また、前記下
方定盤５３の上方には、前記上方定盤５２の側方に位置
し、かつ研磨布５６の研磨面５６ａ上にコロイダルシリ
カ系研磨剤等の化学研磨液を供給するノズル（図示せ
ず）が配置されている。
【０００４】このような研磨装置５１を用いて半導体ウ
エハＷを鏡面研磨するには、上方定盤５２上に半導体ウ
エハＷを装着するとともに、下方定盤５３に研磨布５６
を貼付した後、図５に矢印で示す方向に上下両定盤５
２，５３を所定の速度で回転させながら、研磨布５６の
研磨面５６ａ上に半導体ウエハＷを押し付けることによ
り行われる。このとき、化学研磨液が研磨布５６の研磨
面５６ａと半導体ウエハＷの表面（被研磨面）との間に
供給され、半導体ウエハＷの被研磨面を片面研磨した後
に廃液（スラリー）として研磨屑と共に研磨布５６の研
磨面５６ａに沿って排出される。
エハＷを鏡面研磨するには、上方定盤５２上に半導体ウ
エハＷを装着するとともに、下方定盤５３に研磨布５６
を貼付した後、図５に矢印で示す方向に上下両定盤５
２，５３を所定の速度で回転させながら、研磨布５６の
研磨面５６ａ上に半導体ウエハＷを押し付けることによ
り行われる。このとき、化学研磨液が研磨布５６の研磨
面５６ａと半導体ウエハＷの表面（被研磨面）との間に
供給され、半導体ウエハＷの被研磨面を片面研磨した後
に廃液（スラリー）として研磨屑と共に研磨布５６の研
磨面５６ａに沿って排出される。
【０００５】ところで、最近の研磨装置においては、研
磨時に研磨面５６ａ上の半導体ウエハＷに対する研磨圧
力の面内分布がきわめて小さいという利点をもつことか
ら、ウエハ研磨時に研磨布４６上の半導体ウエハＷに加
圧接触する弾性素材からなるメンブレンを有するリテー
ナリング付きの研磨ヘッドを備えたものが採用されてき
ている。
磨時に研磨面５６ａ上の半導体ウエハＷに対する研磨圧
力の面内分布がきわめて小さいという利点をもつことか
ら、ウエハ研磨時に研磨布４６上の半導体ウエハＷに加
圧接触する弾性素材からなるメンブレンを有するリテー
ナリング付きの研磨ヘッドを備えたものが採用されてき
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の研磨
装置の研磨ヘッドにおいては、ウエハ研磨時に半導体ウ
エハＷをリテーナリング内に嵌め込んで加圧し、あるい
はメンブレンのウエハ押圧面中央部で半導体ウエハＷを
加圧するものであるため、次に示すような問題があっ
た。すなわち、前者（リテーナリング内に半導体ウエハ
Ｗを嵌め込んで加圧する場合）にあっては、図６に示す
ようにメンブレン６１のウエハ押圧面が半導体ウエハＷ
の被押圧面より小さくなり、このためメンブレン６１の
周縁部（曲部）からの研磨圧力がその中央部からの研磨
圧力と比較して半導体ウエハＷの被押圧面には十分に伝
達されなかった。この結果、半導体ウエハＷに対する研
磨圧力が不均一となり、ウエハ研磨後におけるウエハ表
面の平坦度が低下する。なお、図７は、図６に示す研磨
ヘッドを用いて半導体ウエハＷを研磨した場合における
ウエハ径方向位置とその厚さ方向変位との関係を示す図
である。この場合、同図に示すように、半導体ウエハＷ
の外周部（ウエハ周面から１５ｍｍ幅程度の領域）にウ
エハ厚さの大きな（研磨不十分な）領域がある。
装置の研磨ヘッドにおいては、ウエハ研磨時に半導体ウ
エハＷをリテーナリング内に嵌め込んで加圧し、あるい
はメンブレンのウエハ押圧面中央部で半導体ウエハＷを
加圧するものであるため、次に示すような問題があっ
た。すなわち、前者（リテーナリング内に半導体ウエハ
Ｗを嵌め込んで加圧する場合）にあっては、図６に示す
ようにメンブレン６１のウエハ押圧面が半導体ウエハＷ
の被押圧面より小さくなり、このためメンブレン６１の
周縁部（曲部）からの研磨圧力がその中央部からの研磨
圧力と比較して半導体ウエハＷの被押圧面には十分に伝
達されなかった。この結果、半導体ウエハＷに対する研
磨圧力が不均一となり、ウエハ研磨後におけるウエハ表
面の平坦度が低下する。なお、図７は、図６に示す研磨
ヘッドを用いて半導体ウエハＷを研磨した場合における
ウエハ径方向位置とその厚さ方向変位との関係を示す図
である。この場合、同図に示すように、半導体ウエハＷ
の外周部（ウエハ周面から１５ｍｍ幅程度の領域）にウ
エハ厚さの大きな（研磨不十分な）領域がある。
【０００７】一方、後者（メンブレンのウエハ押圧面中
央部で半導体ウエハＷを加圧する場合）にあっては、メ
ンブレン８１のウエハ押圧面が半導体ウエハＷの被押圧
面より相当広くなり、このためウエハ研磨時に（メンブ
レン８１による半導体ウエハＷの装着力が水の表面張力
のみで低く）半導体ウエハＷがウエハ面方向に移動して
研磨されていた。この結果、半導体ウエハＷの外周部に
対する研磨圧力が変動し、前者の場合と同様にウエハ研
磨後におけるウエハ表面の平坦度が低下する。なお、図
９は、図８に示す研磨ヘッドを用いて半導体ウエハＷを
研磨した場合におけるウエハ径方向位置とその厚さ方向
変位との関係を示す図である。この場合においても、同
図に示すように、半導体ウエハＷの外周部にウエハ厚さ
が大きい（研磨不十分）領域がある。また、メンブレン
８１のウエハ押圧面が半導体ウエハＷの被押圧面より相
当広くなることは、半導体ウエハＷの移動量が大きくな
り易く、このためウエハ研磨時に半導体ウエハＷがヘッ
ド本体５４（リテーナリング）に衝突すると、その衝撃
力が大きくなり、半導体ウエハＷあるいはヘッド本体５
４が破損する。
央部で半導体ウエハＷを加圧する場合）にあっては、メ
ンブレン８１のウエハ押圧面が半導体ウエハＷの被押圧
面より相当広くなり、このためウエハ研磨時に（メンブ
レン８１による半導体ウエハＷの装着力が水の表面張力
のみで低く）半導体ウエハＷがウエハ面方向に移動して
研磨されていた。この結果、半導体ウエハＷの外周部に
対する研磨圧力が変動し、前者の場合と同様にウエハ研
磨後におけるウエハ表面の平坦度が低下する。なお、図
９は、図８に示す研磨ヘッドを用いて半導体ウエハＷを
研磨した場合におけるウエハ径方向位置とその厚さ方向
変位との関係を示す図である。この場合においても、同
図に示すように、半導体ウエハＷの外周部にウエハ厚さ
が大きい（研磨不十分）領域がある。また、メンブレン
８１のウエハ押圧面が半導体ウエハＷの被押圧面より相
当広くなることは、半導体ウエハＷの移動量が大きくな
り易く、このためウエハ研磨時に半導体ウエハＷがヘッ
ド本体５４（リテーナリング）に衝突すると、その衝撃
力が大きくなり、半導体ウエハＷあるいはヘッド本体５
４が破損する。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウエハ研磨後におけるウエハ表面の平坦度を
高めることができるとともに、半導体ウエハあるいはヘ
ッド本体の破損発生を防止することができる研磨ヘッド
およびこれを用いた研磨装置を提供することを目的とす
るものである。
たもので、ウエハ研磨後におけるウエハ表面の平坦度を
高めることができるとともに、半導体ウエハあるいはヘ
ッド本体の破損発生を防止することができる研磨ヘッド
およびこれを用いた研磨装置を提供することを目的とす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ためになされた本発明に係る研磨ヘッドは、半導体ウエ
ハを内部に保持するための凹部を有するヘッド本体と、
このヘッド本体に取り付けられ前記凹部内に加圧空間を
形成して研磨布上に半導体ウエハを圧接するためのメン
ブレンとを備えた研磨ヘッドであって、前記メンブレン
を、ウエハ研磨状態において半導体ウエハの被押圧面全
体に密接しかつ前記研磨布の研磨面と平行なウエハ押圧
面を有する弾性素材によって形成し、このメンブレンの
ウエハ押圧面に半導体ウエハをウエハ径方向に位置決め
するための突起を設けたことを特徴とする。
ためになされた本発明に係る研磨ヘッドは、半導体ウエ
ハを内部に保持するための凹部を有するヘッド本体と、
このヘッド本体に取り付けられ前記凹部内に加圧空間を
形成して研磨布上に半導体ウエハを圧接するためのメン
ブレンとを備えた研磨ヘッドであって、前記メンブレン
を、ウエハ研磨状態において半導体ウエハの被押圧面全
体に密接しかつ前記研磨布の研磨面と平行なウエハ押圧
面を有する弾性素材によって形成し、このメンブレンの
ウエハ押圧面に半導体ウエハをウエハ径方向に位置決め
するための突起を設けたことを特徴とする。
【００１０】このように構成されているため、ウエハ研
磨時にメンブレンのウエハ押圧面から半導体ウエハの被
押圧面全体に研磨圧力が伝達される。したがって、半導
体ウエハに対する研磨圧力が均一となるため、ウエハ研
磨後におけるウエハ表面の平坦度を高めることができ
る。また、ウエハ研磨時に突起によって半導体ウエハが
面方向に移動しないため、半導体ウエハがヘッド本体に
衝突せず、半導体ウエハおよびヘッド本体の破損発生を
防止することができる。
磨時にメンブレンのウエハ押圧面から半導体ウエハの被
押圧面全体に研磨圧力が伝達される。したがって、半導
体ウエハに対する研磨圧力が均一となるため、ウエハ研
磨後におけるウエハ表面の平坦度を高めることができ
る。また、ウエハ研磨時に突起によって半導体ウエハが
面方向に移動しないため、半導体ウエハがヘッド本体に
衝突せず、半導体ウエハおよびヘッド本体の破損発生を
防止することができる。
【００１１】ここで、前記突起が、半導体ウエハの外周
面に対向する内周面を有するリングによって形成されて
いることが望ましい。このように構成されているため、
ウエハ研磨時に突起によってメンブレンの押圧面と半導
体ウエハの裏面（被押圧面）間へのスラリーの回り込み
を阻止することができる。したがって、スラリーによっ
てウエハ裏面に悪影響を与えないため、品質上の信頼性
を高めることができる。
面に対向する内周面を有するリングによって形成されて
いることが望ましい。このように構成されているため、
ウエハ研磨時に突起によってメンブレンの押圧面と半導
体ウエハの裏面（被押圧面）間へのスラリーの回り込み
を阻止することができる。したがって、スラリーによっ
てウエハ裏面に悪影響を与えないため、品質上の信頼性
を高めることができる。
【００１２】また、前記突起の高さが、半導体ウエハの
片側端面面取り高さより大きく、かつ半導体ウエハの研
磨終了時厚さより小さい範囲にある寸法に設定されてい
ることが望ましい。このように構成されているため、ウ
エハ研磨時に半導体ウエハの面方向への移動を確実に規
制することができるとともに、突起の研磨布への干渉を
阻止してウエハ外周部の形状変化を防止することができ
る。
片側端面面取り高さより大きく、かつ半導体ウエハの研
磨終了時厚さより小さい範囲にある寸法に設定されてい
ることが望ましい。このように構成されているため、ウ
エハ研磨時に半導体ウエハの面方向への移動を確実に規
制することができるとともに、突起の研磨布への干渉を
阻止してウエハ外周部の形状変化を防止することができ
る。
【００１３】一方、本発明に係る研磨装置は、半導体ウ
エハを研磨する研磨布を保持する定盤と、この定盤の上
方に配設され前記研磨布上に半導体ウエハを圧接可能な
研磨ヘッドとを備え、この研磨ヘッドおよび前記定盤を
相対運動させながら、前記研磨布上に半導体ウエハを圧
接して研磨する研磨装置であって、前記研磨ヘッドが請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載された研磨ヘッド
であることを特徴とする。このように構成されているた
め、研磨時に研磨ヘッドにおけるメンブレンの押圧面全
体から研磨布上の半導体ウエハに研磨圧力が伝達され
る。したがって、ウエハ研磨後におけるウエハ表面の平
坦度を高めること、および半導体ウエハおよびヘッド本
体の破損発生を防止することを可能とした研磨装置を得
ることができる。
エハを研磨する研磨布を保持する定盤と、この定盤の上
方に配設され前記研磨布上に半導体ウエハを圧接可能な
研磨ヘッドとを備え、この研磨ヘッドおよび前記定盤を
相対運動させながら、前記研磨布上に半導体ウエハを圧
接して研磨する研磨装置であって、前記研磨ヘッドが請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載された研磨ヘッド
であることを特徴とする。このように構成されているた
め、研磨時に研磨ヘッドにおけるメンブレンの押圧面全
体から研磨布上の半導体ウエハに研磨圧力が伝達され
る。したがって、ウエハ研磨後におけるウエハ表面の平
坦度を高めること、および半導体ウエハおよびヘッド本
体の破損発生を防止することを可能とした研磨装置を得
ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る研磨ヘッドお
よびこれを用いた研磨装置につき、図に示す実施の形態
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る
研磨ヘッドの使用状態を示す断面図である。図２は、同
じく本発明の実施形態に係る研磨ヘッドのメンブレンを
示す断面図である。なお、これら図において、図５に示
す鉛直軸，下方定盤および研磨布については同一の符号
を付す。図１に示すように、符号１で示す研磨装置は、
上方定盤２および下方定盤５３を備えている。上方定盤
２は、ヘッド本体４およびメンブレン５を有する研磨ヘ
ッドからなり、前記鉛直軸５５に取り付けられている。
そして、鉛直軸５５を枢軸として回転し得るように構成
されている。
よびこれを用いた研磨装置につき、図に示す実施の形態
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る
研磨ヘッドの使用状態を示す断面図である。図２は、同
じく本発明の実施形態に係る研磨ヘッドのメンブレンを
示す断面図である。なお、これら図において、図５に示
す鉛直軸，下方定盤および研磨布については同一の符号
を付す。図１に示すように、符号１で示す研磨装置は、
上方定盤２および下方定盤５３を備えている。上方定盤
２は、ヘッド本体４およびメンブレン５を有する研磨ヘ
ッドからなり、前記鉛直軸５５に取り付けられている。
そして、鉛直軸５５を枢軸として回転し得るように構成
されている。
【００１５】前記ヘッド本体４は、下方に開口し、かつ
半導体ウエハＷを内部に保持するための凹部４ａが設け
られている。これにより、ウエハ研磨時にウエハ飛び出
し防止用のリテーナリングとして機能し得るように構成
されている。また、前記研磨布５６の粘弾性によるウエ
ハ外周部形状への悪影響を抑制し得るように構成されて
いる。そして、前記ヘッド本体４には、加圧空間（後
述）にエア圧を供給するための流通路４ｂが設けられて
いる。
半導体ウエハＷを内部に保持するための凹部４ａが設け
られている。これにより、ウエハ研磨時にウエハ飛び出
し防止用のリテーナリングとして機能し得るように構成
されている。また、前記研磨布５６の粘弾性によるウエ
ハ外周部形状への悪影響を抑制し得るように構成されて
いる。そして、前記ヘッド本体４には、加圧空間（後
述）にエア圧を供給するための流通路４ｂが設けられて
いる。
【００１６】前記メンブレン５は、図２に示すように前
記凹部４ａを閉塞して前記ヘッド本体４に取り付けられ
ており、全体がゴム等からなるほぼ皿状の弾性素材によ
って形成されている。これにより、前記凹部４ａ内に前
記ヘッド本体４と共に加圧空間（気密空間）６を形成
し、前記研磨布５６の研磨面５６ａ上に半導体ウエハＷ
を圧接し得るように構成されている。このメンブレン５
には、ウエハ研磨状態において半導体ウエハＷの被押圧
面全体に密接し、かつ前記研磨布５６の研磨面５６ａと
平行なウエハ押圧面（平滑面）５ａが形成されている。
また、前記メンブレン５には、前記ウエハ押圧面５ａの
裏側に位置し、かつ前記加圧空間６のエア圧を受けるエ
ア圧受面（平滑面）５ｂが形成されている。前記エア圧
受面５ｂの広さは、前記ウエハ押圧面５ａの広さより若
干大きい面積に設定されている。前記ウエハ押圧面５ａ
には、半導体ウエハＷをウエハ径方向に位置決めするた
めの（半導体ウエハＷを嵌合可能な）突起７が一体に設
けられている。
記凹部４ａを閉塞して前記ヘッド本体４に取り付けられ
ており、全体がゴム等からなるほぼ皿状の弾性素材によ
って形成されている。これにより、前記凹部４ａ内に前
記ヘッド本体４と共に加圧空間（気密空間）６を形成
し、前記研磨布５６の研磨面５６ａ上に半導体ウエハＷ
を圧接し得るように構成されている。このメンブレン５
には、ウエハ研磨状態において半導体ウエハＷの被押圧
面全体に密接し、かつ前記研磨布５６の研磨面５６ａと
平行なウエハ押圧面（平滑面）５ａが形成されている。
また、前記メンブレン５には、前記ウエハ押圧面５ａの
裏側に位置し、かつ前記加圧空間６のエア圧を受けるエ
ア圧受面（平滑面）５ｂが形成されている。前記エア圧
受面５ｂの広さは、前記ウエハ押圧面５ａの広さより若
干大きい面積に設定されている。前記ウエハ押圧面５ａ
には、半導体ウエハＷをウエハ径方向に位置決めするた
めの（半導体ウエハＷを嵌合可能な）突起７が一体に設
けられている。
【００１７】前記突起７は、半導体ウエハＷの外周面ｗ
に対向する内周面７ａを有するリングによって形成され
ている。そして、図３に示すように、前記突起７の高さ
ｈは、半導体ウエハＷの片側端面面取り高さ（厚さ方向
端面面取り幅）ｔより大きく、かつ半導体ウエハＷの研
磨終了時厚さＴ（研磨開始時厚さＴ0 ）より小さい範囲
（Ｔ＞ｈ＞ｔ）にある寸法に設定されている。これによ
り、ウエハ研磨時に半導体ウエハＷの面方向への移動を
確実に規制するとともに、突起７の研磨布５６への干渉
を阻止してウエハ外周部の形状変化を防止するように構
成されている。
に対向する内周面７ａを有するリングによって形成され
ている。そして、図３に示すように、前記突起７の高さ
ｈは、半導体ウエハＷの片側端面面取り高さ（厚さ方向
端面面取り幅）ｔより大きく、かつ半導体ウエハＷの研
磨終了時厚さＴ（研磨開始時厚さＴ0 ）より小さい範囲
（Ｔ＞ｈ＞ｔ）にある寸法に設定されている。これによ
り、ウエハ研磨時に半導体ウエハＷの面方向への移動を
確実に規制するとともに、突起７の研磨布５６への干渉
を阻止してウエハ外周部の形状変化を防止するように構
成されている。
【００１８】以上の構成により、研磨装置１を用いて半
導体ウエハＷを鏡面研磨するには、従来と同様にして行
う。すなわち、上方定盤２上に半導体ウエハＷを装着す
るとともに、下方定盤５３に研磨布５６を貼付した後、
上下両定盤２，５３を所定の速度で所定の方向に回転さ
せながら、研磨布５６の研磨面５６ａ上に半導体ウエハ
Ｗを押し付けることにより行われる。このとき、ヘッド
本体４の流通路４ｂからエア圧が加圧空間６に供給さ
れ、メンブレン５を介して研磨面５６ａ上の半導体ウエ
ハＷに研磨圧力として伝達される。また、化学研磨液が
研磨布５６の研磨面５６ａと半導体ウエハＷの表面（被
研磨面）との間に供給され、半導体ウエハＷの被研磨面
を片面研磨した後にスラリーとして研磨屑と共に研磨布
５６の研磨面５６ａに沿って排出される。
導体ウエハＷを鏡面研磨するには、従来と同様にして行
う。すなわち、上方定盤２上に半導体ウエハＷを装着す
るとともに、下方定盤５３に研磨布５６を貼付した後、
上下両定盤２，５３を所定の速度で所定の方向に回転さ
せながら、研磨布５６の研磨面５６ａ上に半導体ウエハ
Ｗを押し付けることにより行われる。このとき、ヘッド
本体４の流通路４ｂからエア圧が加圧空間６に供給さ
れ、メンブレン５を介して研磨面５６ａ上の半導体ウエ
ハＷに研磨圧力として伝達される。また、化学研磨液が
研磨布５６の研磨面５６ａと半導体ウエハＷの表面（被
研磨面）との間に供給され、半導体ウエハＷの被研磨面
を片面研磨した後にスラリーとして研磨屑と共に研磨布
５６の研磨面５６ａに沿って排出される。
【００１９】したがって、本実施形態においては、ウエ
ハ研磨時にメンブレン５のウエハ押圧面５ａから研磨布
５６（研磨面５６ａ）上の半導体ウエハＷの被押圧面全
体に研磨圧力が伝達されるため、半導体ウエハＷに対す
る研磨圧力が均一となり、ウエハ研磨後におけるウエハ
表面（被研磨面）の平坦度を高めることができる。この
ことは、前記した研磨装置１（研磨ヘッド）を用いて半
導体ウエハＷを研磨した場合におけるウエハ径方向位置
とその厚さ方向変位との関係を示した図３からも理解す
ることができよう。また、本実施形態においては、ウエ
ハ研磨時に突起５によって半導体ウエハＷがウエハ面方
向に移動しないため、半導体ウエハＷがヘッド本体４に
衝突せず、半導体ウエハＷおよびヘッド本体（リテーナ
リング）の破損発生を防止することができる。さらに、
本実施形態において、突起７がリングであることは、ウ
エハ研磨時に突起７によってメンブレン５のウエハ押圧
面５ａと半導体ウエハＷの裏面間へのスラリーの回り込
みを阻止することができるため、スラリーによってウエ
ハ裏面に悪影響を与えず、品質上の信頼性を高めること
もできる。
ハ研磨時にメンブレン５のウエハ押圧面５ａから研磨布
５６（研磨面５６ａ）上の半導体ウエハＷの被押圧面全
体に研磨圧力が伝達されるため、半導体ウエハＷに対す
る研磨圧力が均一となり、ウエハ研磨後におけるウエハ
表面（被研磨面）の平坦度を高めることができる。この
ことは、前記した研磨装置１（研磨ヘッド）を用いて半
導体ウエハＷを研磨した場合におけるウエハ径方向位置
とその厚さ方向変位との関係を示した図３からも理解す
ることができよう。また、本実施形態においては、ウエ
ハ研磨時に突起５によって半導体ウエハＷがウエハ面方
向に移動しないため、半導体ウエハＷがヘッド本体４に
衝突せず、半導体ウエハＷおよびヘッド本体（リテーナ
リング）の破損発生を防止することができる。さらに、
本実施形態において、突起７がリングであることは、ウ
エハ研磨時に突起７によってメンブレン５のウエハ押圧
面５ａと半導体ウエハＷの裏面間へのスラリーの回り込
みを阻止することができるため、スラリーによってウエ
ハ裏面に悪影響を与えず、品質上の信頼性を高めること
もできる。
【００２０】なお、本実施形態においては、ヘッド本体
４とリテーナリングが一体である場合について説明した
が、本発明はこれに限定されず、別個の部材であっても
実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態にお
いては、加圧空間６をヘッド本体４およびメンブレン５
によって形成する場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されず、メンブレンのみによって形成しても何
等差し支えない。この他、本実施形態においては、加圧
空間６に供給する流体圧をエア圧である場合について説
明したが、本発明はこれに限定されず、液体圧であって
もよいことは勿論である。
４とリテーナリングが一体である場合について説明した
が、本発明はこれに限定されず、別個の部材であっても
実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態にお
いては、加圧空間６をヘッド本体４およびメンブレン５
によって形成する場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されず、メンブレンのみによって形成しても何
等差し支えない。この他、本実施形態においては、加圧
空間６に供給する流体圧をエア圧である場合について説
明したが、本発明はこれに限定されず、液体圧であって
もよいことは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明に
係る研磨ヘッドおよびこれを用いた研磨装置によると、
ウエハ研磨後におけるウエハ表面の平坦度を高めること
ができるとともに、半導体ウエハあるいはヘッド本体の
破損発生を防止することができるができる。
係る研磨ヘッドおよびこれを用いた研磨装置によると、
ウエハ研磨後におけるウエハ表面の平坦度を高めること
ができるとともに、半導体ウエハあるいはヘッド本体の
破損発生を防止することができるができる。
【図１】本発明の実施形態に係る研磨ヘッドの使用状態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る研磨ヘッドのメンブレ
ンを示す断面図である。
ンを示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る研磨ヘッドにおけるメ
ンブレンの突起について説明するために示す断面図であ
る。
ンブレンの突起について説明するために示す断面図であ
る。
【図４】本発明の実施形態に係る研磨ヘッドを用いて半
導体ウエハＷを研磨した場合におけるウエハ径方向位置
とその厚さ方向変位との関係を示す図である。
導体ウエハＷを研磨した場合におけるウエハ径方向位置
とその厚さ方向変位との関係を示す図である。
【図５】従来の研磨装置を示す正面図である。
【図６】従来の研磨ヘッド（１）を示す断面図である。
【図７】図６の研磨ヘッドを用いて半導体ウエハＷを研
磨した場合におけるウエハ径方向位置とその厚さ方向変
位との関係を示す図である。
磨した場合におけるウエハ径方向位置とその厚さ方向変
位との関係を示す図である。
【図８】従来の研磨ヘッド（２）を示す断面図である。
【図９】図８の研磨ヘッドを用いて半導体ウエハＷを研
磨した場合におけるウエハ径方向位置とその厚さ方向変
位との関係を示す図である。
磨した場合におけるウエハ径方向位置とその厚さ方向変
位との関係を示す図である。
１ 研磨装置 ２ 上方定盤 ４ ヘッド本体 ４ａ 凹部 ４ｂ 流通路 ５ メンブレン ５ａ ウエハ押圧面 ５ｂ エア圧受面 ６ 加圧空間 ７ 突起 ７ａ 内周面 ５３ 下方定盤 ５５ 鉛直軸 ５６ 研磨布 ５６ａ 研磨面 Ｗ 半導体ウエハ ｗ 外周面
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体ウエハを内部に保持するための凹
部を有するヘッド本体と、 このヘッド本体に取り付けられ、前記凹部内に加圧空間
を形成して研磨布上に半導体ウエハを圧接するためのメ
ンブレンとを備えた研磨ヘッドであって、 前記メンブレンを、ウエハ研磨状態において半導体ウエ
ハの被押圧面全体に密接し、かつ前記研磨布の研磨面と
平行なウエハ押圧面を有する弾性素材によって形成し、 このメンブレンのウエハ押圧面に半導体ウエハをウエハ
径方向に位置決めするための突起を設けたことを特徴と
する研磨ヘッド。 - 【請求項２】 前記突起が、半導体ウエハの外周面に対
向する内周面を有するリングによって形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載された研磨ヘッド。 - 【請求項３】 前記突起の高さが、半導体ウエハの片側
端面面取り高さより大きく、かつ半導体ウエハの研磨終
了時厚さより小さい範囲にある寸法に設定されているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載された研
磨ヘッド。 - 【請求項４】 半導体ウエハを研磨する研磨布を保持す
る定盤と、 この定盤の上方に配設され、前記研磨布上に半導体ウエ
ハを圧接可能な研磨ヘッドとを備え、 この研磨ヘッドおよび前記定盤を相対運動させながら、
前記研磨布上に半導体ウエハを圧接して研磨する研磨装
置であって、 前記研磨ヘッドが、請求項１乃至請求項３のいずれかに
記載された研磨ヘッドであることを特徴とする研磨装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001069880A JP2002270551A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 研磨ヘッドおよびこれを用いた研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001069880A JP2002270551A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 研磨ヘッドおよびこれを用いた研磨装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270551A true JP2002270551A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18927845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001069880A Pending JP2002270551A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 研磨ヘッドおよびこれを用いた研磨装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002270551A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110471A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-05-15 | Ebara Corp | 基板研磨装置、基板研磨方法、基板受取方法 |
| US7662025B2 (en) | 2007-01-22 | 2010-02-16 | Elpida Memory, Inc. | Polishing apparatus including separate retainer rings |
| KR101411836B1 (ko) | 2012-11-27 | 2014-06-25 | 주식회사 케이씨텍 | 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드용 멤브레인 |
| JP2017530560A (ja) * | 2014-10-13 | 2017-10-12 | サンエディソン・セミコンダクター・リミテッドＳｕｎＥｄｉｓｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 凹所およびキャップを有する、中心部が可撓性の片面研磨ヘッド |
-
2001
- 2001-03-13 JP JP2001069880A patent/JP2002270551A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110471A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-05-15 | Ebara Corp | 基板研磨装置、基板研磨方法、基板受取方法 |
| US7662025B2 (en) | 2007-01-22 | 2010-02-16 | Elpida Memory, Inc. | Polishing apparatus including separate retainer rings |
| KR101411836B1 (ko) | 2012-11-27 | 2014-06-25 | 주식회사 케이씨텍 | 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드용 멤브레인 |
| JP2017530560A (ja) * | 2014-10-13 | 2017-10-12 | サンエディソン・セミコンダクター・リミテッドＳｕｎＥｄｉｓｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 凹所およびキャップを有する、中心部が可撓性の片面研磨ヘッド |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070711 |