JP2004071667A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエハ裏面に発生する染みを抑制することができる研磨装置を提供すること。
【解決手段】研磨布62の上方に保持され下方に開口する凹部4aを有するヘッド本体4と、このヘッド本体4に取り付けられウエハWの一部を内部に保持するための保持リング5と、この保持リング5とヘッド本体4との間に介装され凹部4a内に加圧空間bを形成して研磨布62上にウエハWを圧接するための弾性素材からなる第二メンブレン65と、この第二メンブレン65の周囲に配設されかつ研磨布62の上方に弾性保持されたリテーナリング6とを備え、前記リテーナリング6に少なくともリング内周面またはリング下側開口端面に開口する吸引口7a,7bが設けられている。
【選択図】 図1
【解決手段】研磨布62の上方に保持され下方に開口する凹部4aを有するヘッド本体4と、このヘッド本体4に取り付けられウエハWの一部を内部に保持するための保持リング5と、この保持リング5とヘッド本体4との間に介装され凹部4a内に加圧空間bを形成して研磨布62上にウエハWを圧接するための弾性素材からなる第二メンブレン65と、この第二メンブレン65の周囲に配設されかつ研磨布62の上方に弾性保持されたリテーナリング6とを備え、前記リテーナリング6に少なくともリング内周面またはリング下側開口端面に開口する吸引口7a,7bが設けられている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハを研磨する場合に用いられる研磨装置に関する。
【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(以下、「ウエハ」と称することがある)表面のラッピング処理等の高精度に平坦化する技術が要求されている。このようなラッピング処理を行う装置として、図4に示すような枚葉片面研磨装置が用いられている。
この研磨装置51は、研磨ヘッド52および定盤53を備えている。前記研磨ヘッド52は、外部ヘッド54,内部ヘッド55およびヘッド本体60からなり、駆動装置(図示せず)によって上下方向に進退し、かつ回転軸57を枢軸として回転し得るように構成されている。
【0003】
また、前記外部ヘッド54は下方に開口する凹部54aを有し、前記定盤53の上方に配設され、かつ前記回転軸57に取り付けられている。また、前記内部ヘッド55は下方に開口する凹部55aを有し、前記凹部54a内に収容、取付られ、固定されている。
更に、前記ヘッド本体60は下方に開口する凹部60aを有し、第一メンブレン61によって前記内部ヘッド55に保持されている。
【0004】
この第一メンブレン61はゴム等の弾性素材からなり、このメンブレン61によって前記凹部55aを覆い、前記凹部55a内に加圧空間aを形成して前記ヘッド本体60を下方に押圧し得るように構成されている。
前記加圧空間aはエア供給装置(図示せず)に第一エア供給ライン63を介して接続されている。
【0005】
また、前記ヘッド本体60の凹部60aを覆うように、ゴム等の弾性素材からなる第二メンブレン65が取り付けられ、前記凹部60a内に加圧空間bを形成し、前記研磨布62上にウエハWを圧接し得るように構成されている。また、前記ヘッド本体60の凹部60a外側の固定部60bに、ウエハWを内部に保持するための保持リング64が取り付けられている。
なお、前記加圧空間bは、エア供給装置(図示せず)に第二エア供給ライン67を介して接続されている。
【0006】
更に、前記外部ヘッド54の凹部54a内の内部ヘッド55外側には、段状のリテーナリング66が配設されている。
前記リテーナリング66は、前記外部ヘッド54および前記内部ヘッド55に、ゴム等の弾性素材からなる第三メンブレン68によって保持されている。そして、ウエハ研磨時にウエハWのリテーナリング外への飛び出しを防止し、また研磨布62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。
【0007】
この第三メンブレン68は前記凹部54aを覆い、前記凹部54a内に加圧空間cを形成して定盤53上の研磨布62にリテーナリング66を圧接し得るように構成されている。前記加圧空間cは、エア供給装置(図示せず)に第三エア供給ライン69を介して接続されている。
【0008】
一方、前記定盤53は、前記研磨布62を保持する研磨布貼付用のプラテンからなり、前記研磨ヘッド52の下方に回転自在に配設されている。この定盤53上方の前記研磨ヘッド52の側方には、研磨液供給用ノズル(図示せず)が配置されている。そして、ウエハ研磨時に研磨布62上にコロイダルシリカ系研磨剤等の研磨液を供給し得るように構成されている。
【0009】
このような研磨装置51を用いてウエハWを研磨するには、研磨ヘッド52(第二メンブレン65)上にウエハWを装着するとともに、研磨ヘッド52と定盤53とを互いに所定の速度で回転させながら、研磨布62上にウエハWを押し付けることにより研磨する。
このとき、研磨液が研磨布62の上面とウエハWの表面(被研磨面)との間に供給され、ウエハWの被研磨面を片面研磨した後に、廃液として研磨屑と共に排出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した研磨装置においては、ウエハ研磨工程中、研磨に供された研磨液を廃液として強制的に排出しないため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液がウエハ裏面と第二メンブレンとの間に研磨液が回り込み、図5に示すような、ウエハ裏面を洗浄しても除去できない染みSが、ウエハ裏面に発生することがあった。
なお、特開2000−326219号公報には、研磨ヘッドの袋体(メンブレン)に吸引ノズルを設け、半導体ウエハ裏面と袋体(メンブレン)との間に入った研磨液を吸引排出する技術が開示されている。しかしながら、前記技術は、一旦、半導体ウエハと袋体との間に入った研磨液を吸引排出するように構成されているため、前記染みの発生を抑制できるものではなかった。
【0011】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、ウエハ裏面とメンブレンとの間への研磨液の回り込みを阻止することができ、もってウエハ裏面の染みの発生を抑制することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【0012】
【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かかる研磨装置は、研磨布が取り付けられた定盤と、前記定盤の上方に配設され、前記研磨布に対して半導体ウエハを回転させながら圧接させる研磨ヘッドとを備えた研磨装置において、前記研磨ヘッドが、回転軸が取り付けられた外部ヘッドと、前記外部ヘッド内に収容され、外部ヘッドと一体に回転する内部ヘッドと、前記内部ヘッド内に収容されると共に内部ヘッドに保持された、下方に開口する凹部を有するヘッド本体と、前記ヘッド本体下面の凹部外側に取り付けられ、その内周部で半導体ウエハを保持する保持リングと、前記外部ヘッド内の内部ヘッド外側に配置されると共に、外部ヘッド及び内部ヘッドに保持された、少なくともリング内周面またはリング下側端面に吸引口が形成されたリテーナリングとを具備することを特徴としている。
【0013】
このように、少なくともリテーナリングのリング内周面またはリング下側端面に吸引口が形成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液が半導体ウエハとメンブレンとの間に入り込む前に廃液として吸引口から吸引排出される。
したがって、ウエハ裏面とメンブレンとの間への研磨液の回り込みを阻止することができ、ウエハ裏面に対する染みの発生を抑制することができる。
【0014】
ここで、前記リング内周面に形成された吸引口が、リテーナリングの内周面の周方向に形成された環状口であることが望ましい。
このように構成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液をウエハの全周囲から吸引でき、ウエハ裏面に対する染みの発生をより抑制することができる。特に、ヘッド本体とリテーナリング間に滞留する研磨液を吸引排出することができる。
【0015】
また、前記リング下側端面に形成された吸引口が、リテーナリングのリング下側端面の周方向に形成された環状口であることが望ましい。
このように構成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液をウエハの全周囲から吸引でき、ウエハ裏面に対する染みの発生をより抑制することができる。特に、研磨布上に滞留する研磨液を吸引排出することができる。
【0016】
更に、前記保持リングの内周面に、前記半導体ウエハの端面に形成されたノッチ部と係合する爪部が設けられたことが望ましい。
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が独立して移動することがなく、ヘッド本体と一体となって半導体ウエハが移動(回転)する。その結果、ウエハの外周部のみが極度に研磨されるという弊害が防止され、研磨面を高精度に平坦化することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる研磨装置につき、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装置の使用状態を示す縦断面図である。図2は、同じく本発明の実施形態に係る研磨装置の保持リングによるウエハ保持状態を示す平面図である。図3(a)および(b)は、本発明の実施形態に係る研磨装置のリテーナリングを示す下面図と縦断面図である。これら図1〜図3において、図4に示した部材と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0018】
図1において、符号1で示す研磨装置は、研磨ヘッド2および前記定盤53を備えている。前記研磨ヘッド2は、前記外部ヘッド54、前記内部ヘッド55、ヘッド本体4からなり、前記研磨ヘッド52と同様に、駆動装置(図示せず)によって上下方向に進退し、かつ前記回転軸57を枢軸として回転し得るように構成されている。
【0019】
前記ヘッド本体4は下方に開口する凹部4aを有し、前記内部ヘッド55に第一メンブレン61によって保持されている。
前記第一メンブレン61はゴム等の弾性素材からなり、このメンブレン61によって前記凹部55aを覆い、前記凹部55a内に加圧空間aを形成して前記ヘッド本体4を下方に押圧し得るように構成されている。
なお、前記加圧空間aはエア供給装置(図示せず)に第一エア供給ライン63を介して接続されている。
【0020】
また、前記ヘッド本体4の凹部4aを覆うように、ゴム等の弾性素材からなる第二メンブレン65が取り付けられ、前記凹部4a内に加圧空間bを形成し、前記研磨布62上にウエハWを圧接し得るように構成されている。
また、前記ヘッド本体4の凹部4a外側の固定部4bに、ウエハWを内部に保持するためのリング状の保持リング5が取り付けられている。この保持リング5の内周面には、図2に示すように爪部5aが設けられている。そして、ウエハWに形成されたノッチ部wに爪部5aが係合して、ウエハWと保持リング5(研磨ヘッド2)とが一体的に回転(移動)するように構成されている。
【0021】
また、前記外部ヘッド54の凹部54a内の内部ヘッド55外側には、段状のリテーナリング6が配設されている。このリテーナリング6は、前記外部ヘッド54および前記内部ヘッド55に、ゴム等の弾性素材からなる第三メンブレン68によって保持されている。そして、ウエハ研磨時にウエハWのリテーナリング外への飛び出しを防止し、また研磨布62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。
【0022】
前記リテーナリング6には、図3(a)および(b)に示すように、リング内周面およびリング下側開口端面に開口する吸引口7a,7bが設けられている。この吸引口7aはリテーナリング6の内周面の周方向に環状口として形成され、吸引口7bはリテーナリング6のリング下側端面の周方向に環状口として形成されている。また、この吸引口7a,7bは、リテーナリング6内部に形成された吸引通路7、可撓性チューブからなる吸引管8を介して吸引装置に接続される。そして、ウエハWと第二メンブレン65との間に入り込む研磨液を前記吸引口7a,7bから吸引通路7内に吸引するように構成されている。
特に、前記吸引口7aによって、ヘッド本体4とリテーナリング6間に滞留する研磨液を吸引排出することができ、また前記吸引口7bによって、研磨布上に滞留する研磨液を吸引排出することができる。したがって、少なくともリテーナリングのリング内周面またはリング下側端面に吸引口が形成されていることが必要であるが、より好ましくは、リテーナリングのリング内周面およびリング下側端面の両方に吸引口を形成するのが良い。
また、前記したように、吸引口7a,7bが環状口として形成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液をウエハの全周囲から吸引でき、ウエハ裏面に対する染みの発生をより抑制することができる。
【0023】
また、この内部ヘッド55の凹部55a内には、コントローラ(図示せず)に接続する第一センサ3aおよび第ニセンサ3bが配設されている。
前記第一センサ3aは前記内部ヘッド55の振動を検出するためのセンサとして、また前記第ニセンサ3bは前記ヘッド本体4の位置を検出するためのセンサとしてそれぞれ機能する。なお、図中符号Aは前記第一センサ3aの検出部に対応する被検出面を、また符号Bは前記第ニセンサ3bの検出部に対応する被検出面をそれぞれ示す。
【0024】
以上の構成により、研磨装置1を用いてウエハWを鏡面研磨するには、従来と同様にして行う。
先ず、加圧空間bを開放するとともに、研磨布62の上方に研磨ヘッド2を配置し、エア吸引装置(図示せず)によってヘッド本体4の基準面Cに第二メンブレン65を介してウエハWを吸着する。この場合、ヘッド本体4およびリテーナリング6がそれぞれ第一メンブレン61と第三メンブレン68によって初期位置に弾性保持されているものとする。
【0025】
次に、研磨ヘッド2を下降させてウエハWを研磨布62上に当接させる。この場合、ウエハWが研磨布62上に当接すると、ヘッド本体4が上方に移動し、その移動量が第ニセンサ3bによって検出され、前記ヘッド本体4の位置が検出される。
なお、当接時の振動がウエハWおよび第二メンブレン65を介してヘッド本体4に伝達される。このときの第ニセンサ3bにおける振動の影響を排除するため、第一センサ3aからの振動データに基づいて、第ニセンサ3bの変位データから振動等のノイズキャンセルを行う。
【0026】
そして、加圧空間aを開放するとともに、ウエハWの吸着状態を解除し、ヘッド本体4の基準面Cと第二メンブレン65の上面間の寸法(既知)だけヘッド本体4を上昇させて所定の位置に配置する。この場合、ヘッド本体4が所定の位置に上昇すると、第二メンブレン65の下面と研磨布62の上面(ウエハ裏面)とを平行にした状態で、ウエハWが研磨布62上に位置決めされる。
このようにして、ウエハWを所定の位置に配置する。そして、エア供給装置から各エアライン63、67、69を介して、加圧空間a,b,cに所定の圧力を加えることにより、ウエハの圧力分布を均一に制御することができる。
【0027】
その後、研磨ヘッド2、定盤53を所定の速度で所定の方向に回転させながら、研磨布62上にウエハWを押し付けることにより研磨が行われる。この際、ウエハ研磨時に研磨布62の上面とウエハWの表面(被研磨面)との間に研磨液が供給される。
【0028】
そして、前記研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液が、半導体ウエハとメンブレンとの間に入り込む前に、吸引口7a,7bから研磨屑と共に吸引され、研磨装置1外に排出される。
したがって、ウエハW裏面とメンブレン65との間への研磨液の回り込みを阻止することができ、ウエハ裏面に対する染みの発生を抑制することができる。
【0029】
なお、ウエハWの研磨の進行に伴いウエハの厚さが小さくなるが、加圧空間a,bの圧力を所定の圧力に制御することによって、ウエハWの保持位置の調整を行うことができる。
また、本実施形態においては、図2に示すように、爪部5aとノッチ部wとの係合により、ウエハWはヘッド本体4と一体的に回転し、独立して移動(回転)することがない。そのため、ウエハの外周部が極端に研磨されることがなく、環状の研磨痕の発生を抑制できる。
その結果、例えば高い平坦度が要求されるSFQR等の半導体デバイス製造におけるウエハ研磨処理に本研磨装置1を好適に使用することができる。
【0030】
更に、本実施形態においては、メンブレンがゴム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るものではなく、バッキングフィルム等の弾性素材であっても何等差し支えない。
また、本実施形態においては、加圧空間a〜cをエア供給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、液体供給によって形成しても勿論よい。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明にかかる研磨装置によると、ウエハ裏面とメンブレンとの間への研磨液の回り込みを阻止することができ、ウエハの染みの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る研磨装置の使用状態を示す縦断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る研磨装置の保持リングによるウエハ保持状態を示す平面図である。
【図3】(a)および(b)は、本発明の実施形態に係る研磨装置のリテーナリングを示す下面図と縦断面図である。
【図4】従来の研磨装置を示す断面図である。
【図5】図5の研磨装置を用いた場合の不良例を説明するために示す平面図である。
【符号の説明】
1、51 研磨装置
2、52 研磨ヘッド
4、60 ヘッド本体
4a、60a 凹部
4b、60b 固定部
5、65 保持リング
5a 爪部
6、66 リテーナリング
7 吸引通路
7a,7b 吸引口
53 定盤
54 外部ヘッド
54a 凹部
55 内部ヘッド
55a 凹部
57 枢軸(回転軸)
61 第一メンブレン
62 研磨布
63 第一エア供給ライン
65 第二メンブレン
67 第二エア供給ライン
68 第三メンブレン
69 第三エア供給ライン
A,B 被検出面
C 基準面
a〜c 加圧空間
W ウエハ
w ノッチ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハを研磨する場合に用いられる研磨装置に関する。
【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(以下、「ウエハ」と称することがある)表面のラッピング処理等の高精度に平坦化する技術が要求されている。このようなラッピング処理を行う装置として、図4に示すような枚葉片面研磨装置が用いられている。
この研磨装置51は、研磨ヘッド52および定盤53を備えている。前記研磨ヘッド52は、外部ヘッド54,内部ヘッド55およびヘッド本体60からなり、駆動装置(図示せず)によって上下方向に進退し、かつ回転軸57を枢軸として回転し得るように構成されている。
【0003】
また、前記外部ヘッド54は下方に開口する凹部54aを有し、前記定盤53の上方に配設され、かつ前記回転軸57に取り付けられている。また、前記内部ヘッド55は下方に開口する凹部55aを有し、前記凹部54a内に収容、取付られ、固定されている。
更に、前記ヘッド本体60は下方に開口する凹部60aを有し、第一メンブレン61によって前記内部ヘッド55に保持されている。
【0004】
この第一メンブレン61はゴム等の弾性素材からなり、このメンブレン61によって前記凹部55aを覆い、前記凹部55a内に加圧空間aを形成して前記ヘッド本体60を下方に押圧し得るように構成されている。
前記加圧空間aはエア供給装置(図示せず)に第一エア供給ライン63を介して接続されている。
【0005】
また、前記ヘッド本体60の凹部60aを覆うように、ゴム等の弾性素材からなる第二メンブレン65が取り付けられ、前記凹部60a内に加圧空間bを形成し、前記研磨布62上にウエハWを圧接し得るように構成されている。また、前記ヘッド本体60の凹部60a外側の固定部60bに、ウエハWを内部に保持するための保持リング64が取り付けられている。
なお、前記加圧空間bは、エア供給装置(図示せず)に第二エア供給ライン67を介して接続されている。
【0006】
更に、前記外部ヘッド54の凹部54a内の内部ヘッド55外側には、段状のリテーナリング66が配設されている。
前記リテーナリング66は、前記外部ヘッド54および前記内部ヘッド55に、ゴム等の弾性素材からなる第三メンブレン68によって保持されている。そして、ウエハ研磨時にウエハWのリテーナリング外への飛び出しを防止し、また研磨布62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。
【0007】
この第三メンブレン68は前記凹部54aを覆い、前記凹部54a内に加圧空間cを形成して定盤53上の研磨布62にリテーナリング66を圧接し得るように構成されている。前記加圧空間cは、エア供給装置(図示せず)に第三エア供給ライン69を介して接続されている。
【0008】
一方、前記定盤53は、前記研磨布62を保持する研磨布貼付用のプラテンからなり、前記研磨ヘッド52の下方に回転自在に配設されている。この定盤53上方の前記研磨ヘッド52の側方には、研磨液供給用ノズル(図示せず)が配置されている。そして、ウエハ研磨時に研磨布62上にコロイダルシリカ系研磨剤等の研磨液を供給し得るように構成されている。
【0009】
このような研磨装置51を用いてウエハWを研磨するには、研磨ヘッド52(第二メンブレン65)上にウエハWを装着するとともに、研磨ヘッド52と定盤53とを互いに所定の速度で回転させながら、研磨布62上にウエハWを押し付けることにより研磨する。
このとき、研磨液が研磨布62の上面とウエハWの表面(被研磨面)との間に供給され、ウエハWの被研磨面を片面研磨した後に、廃液として研磨屑と共に排出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した研磨装置においては、ウエハ研磨工程中、研磨に供された研磨液を廃液として強制的に排出しないため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液がウエハ裏面と第二メンブレンとの間に研磨液が回り込み、図5に示すような、ウエハ裏面を洗浄しても除去できない染みSが、ウエハ裏面に発生することがあった。
なお、特開2000−326219号公報には、研磨ヘッドの袋体(メンブレン)に吸引ノズルを設け、半導体ウエハ裏面と袋体(メンブレン)との間に入った研磨液を吸引排出する技術が開示されている。しかしながら、前記技術は、一旦、半導体ウエハと袋体との間に入った研磨液を吸引排出するように構成されているため、前記染みの発生を抑制できるものではなかった。
【0011】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、ウエハ裏面とメンブレンとの間への研磨液の回り込みを阻止することができ、もってウエハ裏面の染みの発生を抑制することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【0012】
【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かかる研磨装置は、研磨布が取り付けられた定盤と、前記定盤の上方に配設され、前記研磨布に対して半導体ウエハを回転させながら圧接させる研磨ヘッドとを備えた研磨装置において、前記研磨ヘッドが、回転軸が取り付けられた外部ヘッドと、前記外部ヘッド内に収容され、外部ヘッドと一体に回転する内部ヘッドと、前記内部ヘッド内に収容されると共に内部ヘッドに保持された、下方に開口する凹部を有するヘッド本体と、前記ヘッド本体下面の凹部外側に取り付けられ、その内周部で半導体ウエハを保持する保持リングと、前記外部ヘッド内の内部ヘッド外側に配置されると共に、外部ヘッド及び内部ヘッドに保持された、少なくともリング内周面またはリング下側端面に吸引口が形成されたリテーナリングとを具備することを特徴としている。
【0013】
このように、少なくともリテーナリングのリング内周面またはリング下側端面に吸引口が形成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液が半導体ウエハとメンブレンとの間に入り込む前に廃液として吸引口から吸引排出される。
したがって、ウエハ裏面とメンブレンとの間への研磨液の回り込みを阻止することができ、ウエハ裏面に対する染みの発生を抑制することができる。
【0014】
ここで、前記リング内周面に形成された吸引口が、リテーナリングの内周面の周方向に形成された環状口であることが望ましい。
このように構成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液をウエハの全周囲から吸引でき、ウエハ裏面に対する染みの発生をより抑制することができる。特に、ヘッド本体とリテーナリング間に滞留する研磨液を吸引排出することができる。
【0015】
また、前記リング下側端面に形成された吸引口が、リテーナリングのリング下側端面の周方向に形成された環状口であることが望ましい。
このように構成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液をウエハの全周囲から吸引でき、ウエハ裏面に対する染みの発生をより抑制することができる。特に、研磨布上に滞留する研磨液を吸引排出することができる。
【0016】
更に、前記保持リングの内周面に、前記半導体ウエハの端面に形成されたノッチ部と係合する爪部が設けられたことが望ましい。
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が独立して移動することがなく、ヘッド本体と一体となって半導体ウエハが移動(回転)する。その結果、ウエハの外周部のみが極度に研磨されるという弊害が防止され、研磨面を高精度に平坦化することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる研磨装置につき、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装置の使用状態を示す縦断面図である。図2は、同じく本発明の実施形態に係る研磨装置の保持リングによるウエハ保持状態を示す平面図である。図3(a)および(b)は、本発明の実施形態に係る研磨装置のリテーナリングを示す下面図と縦断面図である。これら図1〜図3において、図4に示した部材と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0018】
図1において、符号1で示す研磨装置は、研磨ヘッド2および前記定盤53を備えている。前記研磨ヘッド2は、前記外部ヘッド54、前記内部ヘッド55、ヘッド本体4からなり、前記研磨ヘッド52と同様に、駆動装置(図示せず)によって上下方向に進退し、かつ前記回転軸57を枢軸として回転し得るように構成されている。
【0019】
前記ヘッド本体4は下方に開口する凹部4aを有し、前記内部ヘッド55に第一メンブレン61によって保持されている。
前記第一メンブレン61はゴム等の弾性素材からなり、このメンブレン61によって前記凹部55aを覆い、前記凹部55a内に加圧空間aを形成して前記ヘッド本体4を下方に押圧し得るように構成されている。
なお、前記加圧空間aはエア供給装置(図示せず)に第一エア供給ライン63を介して接続されている。
【0020】
また、前記ヘッド本体4の凹部4aを覆うように、ゴム等の弾性素材からなる第二メンブレン65が取り付けられ、前記凹部4a内に加圧空間bを形成し、前記研磨布62上にウエハWを圧接し得るように構成されている。
また、前記ヘッド本体4の凹部4a外側の固定部4bに、ウエハWを内部に保持するためのリング状の保持リング5が取り付けられている。この保持リング5の内周面には、図2に示すように爪部5aが設けられている。そして、ウエハWに形成されたノッチ部wに爪部5aが係合して、ウエハWと保持リング5(研磨ヘッド2)とが一体的に回転(移動)するように構成されている。
【0021】
また、前記外部ヘッド54の凹部54a内の内部ヘッド55外側には、段状のリテーナリング6が配設されている。このリテーナリング6は、前記外部ヘッド54および前記内部ヘッド55に、ゴム等の弾性素材からなる第三メンブレン68によって保持されている。そして、ウエハ研磨時にウエハWのリテーナリング外への飛び出しを防止し、また研磨布62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。
【0022】
前記リテーナリング6には、図3(a)および(b)に示すように、リング内周面およびリング下側開口端面に開口する吸引口7a,7bが設けられている。この吸引口7aはリテーナリング6の内周面の周方向に環状口として形成され、吸引口7bはリテーナリング6のリング下側端面の周方向に環状口として形成されている。また、この吸引口7a,7bは、リテーナリング6内部に形成された吸引通路7、可撓性チューブからなる吸引管8を介して吸引装置に接続される。そして、ウエハWと第二メンブレン65との間に入り込む研磨液を前記吸引口7a,7bから吸引通路7内に吸引するように構成されている。
特に、前記吸引口7aによって、ヘッド本体4とリテーナリング6間に滞留する研磨液を吸引排出することができ、また前記吸引口7bによって、研磨布上に滞留する研磨液を吸引排出することができる。したがって、少なくともリテーナリングのリング内周面またはリング下側端面に吸引口が形成されていることが必要であるが、より好ましくは、リテーナリングのリング内周面およびリング下側端面の両方に吸引口を形成するのが良い。
また、前記したように、吸引口7a,7bが環状口として形成されているため、研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液をウエハの全周囲から吸引でき、ウエハ裏面に対する染みの発生をより抑制することができる。
【0023】
また、この内部ヘッド55の凹部55a内には、コントローラ(図示せず)に接続する第一センサ3aおよび第ニセンサ3bが配設されている。
前記第一センサ3aは前記内部ヘッド55の振動を検出するためのセンサとして、また前記第ニセンサ3bは前記ヘッド本体4の位置を検出するためのセンサとしてそれぞれ機能する。なお、図中符号Aは前記第一センサ3aの検出部に対応する被検出面を、また符号Bは前記第ニセンサ3bの検出部に対応する被検出面をそれぞれ示す。
【0024】
以上の構成により、研磨装置1を用いてウエハWを鏡面研磨するには、従来と同様にして行う。
先ず、加圧空間bを開放するとともに、研磨布62の上方に研磨ヘッド2を配置し、エア吸引装置(図示せず)によってヘッド本体4の基準面Cに第二メンブレン65を介してウエハWを吸着する。この場合、ヘッド本体4およびリテーナリング6がそれぞれ第一メンブレン61と第三メンブレン68によって初期位置に弾性保持されているものとする。
【0025】
次に、研磨ヘッド2を下降させてウエハWを研磨布62上に当接させる。この場合、ウエハWが研磨布62上に当接すると、ヘッド本体4が上方に移動し、その移動量が第ニセンサ3bによって検出され、前記ヘッド本体4の位置が検出される。
なお、当接時の振動がウエハWおよび第二メンブレン65を介してヘッド本体4に伝達される。このときの第ニセンサ3bにおける振動の影響を排除するため、第一センサ3aからの振動データに基づいて、第ニセンサ3bの変位データから振動等のノイズキャンセルを行う。
【0026】
そして、加圧空間aを開放するとともに、ウエハWの吸着状態を解除し、ヘッド本体4の基準面Cと第二メンブレン65の上面間の寸法(既知)だけヘッド本体4を上昇させて所定の位置に配置する。この場合、ヘッド本体4が所定の位置に上昇すると、第二メンブレン65の下面と研磨布62の上面(ウエハ裏面)とを平行にした状態で、ウエハWが研磨布62上に位置決めされる。
このようにして、ウエハWを所定の位置に配置する。そして、エア供給装置から各エアライン63、67、69を介して、加圧空間a,b,cに所定の圧力を加えることにより、ウエハの圧力分布を均一に制御することができる。
【0027】
その後、研磨ヘッド2、定盤53を所定の速度で所定の方向に回転させながら、研磨布62上にウエハWを押し付けることにより研磨が行われる。この際、ウエハ研磨時に研磨布62の上面とウエハWの表面(被研磨面)との間に研磨液が供給される。
【0028】
そして、前記研磨に使用された研磨液あるいは余剰の研磨液が、半導体ウエハとメンブレンとの間に入り込む前に、吸引口7a,7bから研磨屑と共に吸引され、研磨装置1外に排出される。
したがって、ウエハW裏面とメンブレン65との間への研磨液の回り込みを阻止することができ、ウエハ裏面に対する染みの発生を抑制することができる。
【0029】
なお、ウエハWの研磨の進行に伴いウエハの厚さが小さくなるが、加圧空間a,bの圧力を所定の圧力に制御することによって、ウエハWの保持位置の調整を行うことができる。
また、本実施形態においては、図2に示すように、爪部5aとノッチ部wとの係合により、ウエハWはヘッド本体4と一体的に回転し、独立して移動(回転)することがない。そのため、ウエハの外周部が極端に研磨されることがなく、環状の研磨痕の発生を抑制できる。
その結果、例えば高い平坦度が要求されるSFQR等の半導体デバイス製造におけるウエハ研磨処理に本研磨装置1を好適に使用することができる。
【0030】
更に、本実施形態においては、メンブレンがゴム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るものではなく、バッキングフィルム等の弾性素材であっても何等差し支えない。
また、本実施形態においては、加圧空間a〜cをエア供給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、液体供給によって形成しても勿論よい。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明にかかる研磨装置によると、ウエハ裏面とメンブレンとの間への研磨液の回り込みを阻止することができ、ウエハの染みの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る研磨装置の使用状態を示す縦断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る研磨装置の保持リングによるウエハ保持状態を示す平面図である。
【図3】(a)および(b)は、本発明の実施形態に係る研磨装置のリテーナリングを示す下面図と縦断面図である。
【図4】従来の研磨装置を示す断面図である。
【図5】図5の研磨装置を用いた場合の不良例を説明するために示す平面図である。
【符号の説明】
1、51 研磨装置
2、52 研磨ヘッド
4、60 ヘッド本体
4a、60a 凹部
4b、60b 固定部
5、65 保持リング
5a 爪部
6、66 リテーナリング
7 吸引通路
7a,7b 吸引口
53 定盤
54 外部ヘッド
54a 凹部
55 内部ヘッド
55a 凹部
57 枢軸(回転軸)
61 第一メンブレン
62 研磨布
63 第一エア供給ライン
65 第二メンブレン
67 第二エア供給ライン
68 第三メンブレン
69 第三エア供給ライン
A,B 被検出面
C 基準面
a〜c 加圧空間
W ウエハ
w ノッチ部
Claims (4)
- 研磨布が取り付けられた定盤と、
前記定盤の上方に配設され、前記研磨布に対して半導体ウエハを回転させながら圧接させる研磨ヘッドとを備えた研磨装置において、
前記研磨ヘッドが、
回転軸が取り付けられた外部ヘッドと、
前記外部ヘッド内に収容され、外部ヘッドと一体に回転する内部ヘッドと、
前記内部ヘッド内に収容されると共に内部ヘッドに保持された、下方に開口する凹部を有するヘッド本体と、
前記ヘッド本体下面の凹部外側に取り付けられ、その内周部で半導体ウエハを保持する保持リングと、
前記外部ヘッド内の内部ヘッド外側に配置されると共に、外部ヘッド及び内部ヘッドに保持された、少なくともリング内周面またはリング下側端面に吸引口が形成されたリテーナリングと
を具備することを特徴とする研磨装置。 - 前記リング内周面に形成された吸引口が、リテーナリングの内周面の周方向に形成された環状口であることを特徴とする請求項1に記載された研磨装置。
- 前記リング下側端面に形成された吸引口が、リテーナリングのリング下側端面の周方向に形成された環状口であることを特徴とする請求項1に記載された研磨装置。
- 前記保持リングの内周面に、前記半導体ウエハの端面に形成されたノッチ部と係合する爪部が設けられたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された研磨装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002225608A JP2004071667A (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | 研磨装置 |
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JP2002225608A JP2004071667A (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | 研磨装置 |
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JP2004071667A true JP2004071667A (ja) | 2004-03-04 |
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JP2002225608A Pending JP2004071667A (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | 研磨装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7459397B2 (en) | 2004-05-06 | 2008-12-02 | Opnext Japan, Inc. | Polishing method for semiconductor substrate, and polishing jig used therein |
US12023778B2 (en) | 2019-02-14 | 2024-07-02 | Axus Technology, Llc | Substrate carrier head and processing system |
-
2002
- 2002-08-02 JP JP2002225608A patent/JP2004071667A/ja active Pending
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