【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＭＰ装置、特にそのウェハキャリアー（ウェハ保持機構）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のＣＭＰ装置２０の主要部斜視図である。セラミック製の研磨テーブル２１の上に発泡ポリウレタン製の研磨パッド２２が貼り付けられている。研磨テーブル２１の上方にはスラリーノズル２３があり、そこからスラリー２４が研磨パッド２２に滴下している。ウェハキャリアー２５の下面には吸着パッド２６を介してウェハ２７が貼り付けられている。ウェハ２７は一定の荷重で研磨パッド２２に常時押し付けられている。研磨テーブル２１は一定の速さで回転している。一方ウェハキャリアー２５は一定の速さで回転しながら左右に往復運動もしている。このようにしてウェハ２７の下面は化学的（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）・機械的（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）に研磨（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）される。
【０００３】
次に従来のウェハキャリアーを図を用いて三種類説明する。図３は従来のウェハキャリアーの第一例３０の部分断面図である（特開２０００−１６７７６２号公報）。このウェハキャリアー３０においてはキャリアーベース３１に吸着パッド３２を介してウェハ３３が貼り付けられている。ウェハ３３の周囲はウェハ３３が外れないようにガイドリング３４で囲まれている。ウェハ３３はウェハキャリアー３０の荷重で研磨テーブル３５上の研磨パッド３６に押し付けられながら、回転および往復運動をする。ガイドリング３４の下端はウェハ３３より僅かに引込んでいる。
【０００４】
この第一例のウェハキャリアー３０は構造が簡単で安価であり、メンテナンスの手間もかからない。しかしウェハ３３に機械的に圧力をかけているため圧力分布が一様でない。そのためウェハ３３の中央部に比べて周辺部の研磨レートが高くなり、ウェハ３３全面が均一に研磨できないという大きな欠点がある。
【０００５】
図４は従来のウェハキャリアーの第二例４０の部分断面図である（特開２０００−１６７７６２号公報）。このウェハキャリアー４０においてはキャリアーベース４１と吸着パッド４２の間に圧力室４３が設けられている。この圧力室４３に大気圧より高い圧力の空気を供給する。するとパスカルの原理により吸着パッド４２のどの部分にも同じ圧力がかかる。それによりウェハ４４全面の圧力分布が一様になる。したがってウェハ４４全面が研磨パッド４５に一様に押しつけられ、むらなく研磨できるはずである。
【０００６】
ところが実際はウェハ４４外周付近では空気圧以外に吸着パッド４２の変形圧力が加わる。そのためウェハ４４外周付近は圧力が高くなり、その結果研磨レートが高くなる。そのため第一例３０ほどではないがウェハ４４全面が均一に研磨できないという欠点がある。また第二例４０は構造が複雑なので高価である。さらに圧力パイプ４６の途中に回転継手（図示せず）があるので、圧力漏れの恐れがあり、日常のメンテナンスの手間もかかる。
【０００７】
図５は従来のウェハキャリアーの第三例５０の部分断面図である（特開平１１−１５６６９７公報）。このウェハキャリアー５０においてもキャリアーベース５１と吸着パッド５２の間に圧力室（加圧または減圧）が設けられている。第二例４０では圧力室４３が一つであったが、第三例５０では圧力室が中心から同心円状に、第一圧力室５３、第二圧力室５４、第三圧力室５５と三つに分かれている。各圧力室は圧力が異なり、通常、中心部の第一圧力室５３が一番圧力が高く、外周部の第三圧力室５５が一番圧力が低くなるようにする。このようにするとウェハ５６にかかる圧力が実質的に一様になるので、ウェハ５６全面が均一に研磨できるようになる。
【０００８】
第三例５０は第二例４０以上に構造が複雑なためより高価である。さらに三本の圧力パイプ５７が一本の軸を中心に回転するという凝った機構であるから、圧力漏れの恐れが第二例４０以上に高く、日常のメンテナンスが大変である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１６７７６２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５６６９７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウェハキャリアーの第一例３０（図３）では、ウェハ３３に機械的に圧力をかけているため圧力分布が一様でない。そのためウェハ３３の中央部に比べて周辺部の研磨レートが高くなり、ウェハ３３全面が均一に研磨できないという大きな問題がある。
【００１１】
従来のウェハキャリアーの第二例４０（図４）では、ウェハ４４外周付近で空気圧以外に吸着パッド４２の変形圧力が加わる。そのためウェハ４４外周付近は圧力が高くなり、研磨レートが高くなる。そのため第一例３０ほどではないがウェハ４４全面が均一に研磨できないという問題がある。また第二例４０は構造が複雑なので高価である。さらに圧力パイプ４６の途中に回転継手があるので、日常のメンテナンスの手間がかかる。
【００１２】
従来のウェハキャリアーの第三例５０（図５）は第二例４０以上に構造が複雑なためより高価である。さらに三本の圧力パイプ５７が一本の軸を中心に回転するという凝った機構であるから、圧力漏れが第二例４０以上に心配で、日常のメンテナンスが大変である。
【００１３】
本発明は上記の諸問題を解決するために考えられたもので、シンプル・安価な構造でありながら、ウェハ全面に一様な圧力をかけることができ、ウェハ全面を均一に研磨することができるウェハキャリアーと、それを備えたＣＭＰ装置である。本発明のウェハキャリアーは構造がシンプルであるから、安価でメンテナンスの手間もかからない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のウェハキャリアーにおいては従来の一体型キャリアーベースの代りに、分割された複数のリングウエイトを用いて吸着パッドに荷重をかけるようにした。リングウエイトの数・分け方・各々の重さは実際に研磨すべきウェハを用いて、研磨レートがウェハ全面で一様になるように実験的に決める。こうすると実質的な圧力がウェハ全面で等しくなり、研磨レートがウェハ全面で一様になる。リングウエイトの分け方は通常同心円状が適当である。
【００１５】
本発明のウェハキャリアーとそれを用いたＣＭＰ装置は、構造がシンプルなため安価である。また凝った機構がないため故障しにくく、メンテナンスの手間がかからない。
【００１６】
請求項１記載の発明は、スラリーを付着させた研磨パッドに、吸着パッドに吸着されたウェハをこすりつけて、前記ウェハを化学的・機械的に研磨するＣＭＰ装置のウェハキャリアーにおいて、分割された複数のリングウエイトにより前記吸着パッドに荷重をかけ、前記リングウエイトの数・分け方・各々の重さを適切に調整して、研磨レートが前記ウェハ全面で一様になるようにしたことを特徴とするウェハキャリアーである。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記リングウエイトの分け方が同心円状であることを特徴とするウェハキャリアーである。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のウェハキャリアーを備えたＣＭＰ装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のウェハキャリアーの一例１０の部分断面図である。本発明のウェハキャリアー１０においてもウェハ１１は吸着パッド１２に貼り付けられている。従来のウェハキャリアー（第一例）との違いは吸着パッド１２への荷重のかけ方である。従来のウェハキャリアー（第一例）においてはキャリアーベースにより吸着パッドに荷重をかけていた。しかしキャリアーベースが一体品であるため、ウェハの中央部と周辺部で荷重を変えるようなことはできない。そのためウェハの周辺部の方が実質的に圧力が高くなって研磨レートが大きくなっていた。
【００２０】
本発明のウェハキャリアー１０においては従来の一体型キャリアーベースの代りに、同心円状に分割された複数のリングウエイトを用いて吸着パッドに荷重をかけるようにした。図１はリングウエイトが３個の例である。内側にある第一リングウエイト１３Ａによる圧力が最も高く、中ほどの第二リングウエイト１３Ｂによる圧力は中間で、外側の第三リングウエイト１３Ｃによる圧力が最も低い。こうすると実質的な圧力がウェハ１１全面で等しくなり、研磨レートがウェハ１１全面で一様になる。
【００２１】
リングウエイトの数・分け方・各々の重さは実際に研磨すべきウェハ１１を用いて、研磨レートがウェハ１１全面で一様になるように実験的に決めるのが良い。これはウェハのサイズが決まればチップパターンにほとんど関係しない。したがって一度適切に条件出しすれば、同じウェハサイズの多品種にそのまま通用する。
【００２２】
ウェハ１１の周囲は研磨中にウェハ１１が外れないようにガイドリング１４で囲まれている。ウェハ１１はウェハキャリアー１０の荷重で研磨テーブル１５上の研磨パッド１６に押し付けられながら、回転および往復運動をする。ガイドリング１４の下端はウェハ１１より僅かに引込んでいる。
【００２３】
本発明のウェハキャリアー１０のメリットは、第一に研磨レートがウェハ１１全面で一様なことである。このメリットは荷重を適切に分割してウェハにかけることにより得られた。第二に構造がシンプルなため安価なことである。第三に凝った機構がないため故障しにくく、メンテナンスの手間がかからないことである。
【００２４】
本発明のＣＭＰ装置の全体構成は従来のＣＭＰ装置（図２）と同じであるが、ウェハキャリアーに上記の特徴がある。したがって従来のＣＭＰ装置の中で最も研磨ばらつきの少ないものと同等以上の性能でありながら、それより安価で故障が少なく、メンテナンスの手間がかからない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のウェハキャリアーにおいては分割された複数のリングウエイトを用いて吸着パッドに荷重をかけるようにした。これによって次のメリットが得られた。第一に研磨レートがウェハ全面で一様である。第二に構造がシンプルなため安価である。第三に凝った機構がないため故障しにくく、メンテナンスの手間がかからない。
【００２６】
本発明のＣＭＰ装置は上記のウェハキャリアーを備えたので、従来のＣＭＰ装置の中で最も研磨ばらつきの少ないものと同等以上の性能でありながら、それより安価で故障が少なく、メンテナンスの手間がかからない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハキャリアーの一例の部分断面図
【図２】従来のＣＭＰ装置の主要部斜視図
【図３】従来のウェハキャリアーの第一例の部分断面図
【図４】従来のウェハキャリアーの第二例の部分断面図
【図５】従来のウェハキャリアーの第三例の部分断面図
【符号の説明】
１０ ウェハキャリアー
１１ ウェハ
１２ 吸着パッド
１３Ａ 第一リングウエイト
１３Ｂ 第二リングウエイト
１３Ｃ 第三リングウエイト
１４ ガイドリング
１５ 研磨テーブル
１６ 研磨パッド
２１ 研磨テーブル
２２ 研磨パッド
２３ スラリーノズル
２４ スラリー
２５ ウェハキャリアー
２６ 吸着パッド
２７ ウェハ
３０ ウェハキャリアー
３１ キャリアーベース
３２ 吸着パッド
３３ ウェハ
３４ ガイドリング
３５ 研磨テーブル
３６ 研磨パッド
４０ ウェハキャリアー
４１ キャリアーベース
４２ 吸着パッド
４３ 圧力室
４４ ウェハ
４５ 研磨パッド
４６ 圧力パイプ
５０ ウェハキャリアー
５１ キャリアーベース
５２ 吸着パッド
５３ 第一圧力室
５４ 第二圧力室
５５ 第三圧力室
５６ ウェハ
５７ 圧力パイプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a CMP apparatus, and more particularly, to a wafer carrier (wafer holding mechanism) thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a perspective view of a main part of a conventional CMP apparatus 20. A polishing pad 22 made of foamed polyurethane is attached on a polishing table 21 made of ceramic. A slurry nozzle 23 is provided above the polishing table 21, and a slurry 24 is dropped on the polishing pad 22 from the slurry nozzle 23. A wafer 27 is attached to the lower surface of the wafer carrier 25 via a suction pad 26. The wafer 27 is constantly pressed against the polishing pad 22 with a constant load. The polishing table 21 is rotating at a constant speed. On the other hand, the wafer carrier 25 also reciprocates right and left while rotating at a constant speed. In this manner, the lower surface of the wafer 27 is polished chemically and mechanically.
[0003]
Next, three types of conventional wafer carriers will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a partial sectional view of a first example 30 of a conventional wafer carrier (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-167762). In this wafer carrier 30, a wafer 33 is attached to a carrier base 31 via a suction pad 32. The periphery of the wafer 33 is surrounded by a guide ring 34 so that the wafer 33 does not come off. The wafer 33 rotates and reciprocates while being pressed against the polishing pad 36 on the polishing table 35 by the load of the wafer carrier 30. The lower end of the guide ring 34 is slightly retracted from the wafer 33.
[0004]
The wafer carrier 30 of the first example has a simple structure and is inexpensive, and does not require maintenance. However, since pressure is applied to the wafer 33 mechanically, the pressure distribution is not uniform. Therefore, the polishing rate in the peripheral portion is higher than that in the central portion of the wafer 33, and there is a large defect that the entire surface of the wafer 33 cannot be polished uniformly.
[0005]
FIG. 4 is a partial sectional view of a second example 40 of the conventional wafer carrier (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-167762). In the wafer carrier 40, a pressure chamber 43 is provided between the carrier base 41 and the suction pad 42. Air having a pressure higher than the atmospheric pressure is supplied to the pressure chamber 43. Then, the same pressure is applied to any part of the suction pad 42 by the principle of Pascal. Thus, the pressure distribution over the entire surface of the wafer 44 becomes uniform. Therefore, the entire surface of the wafer 44 is uniformly pressed against the polishing pad 45, and the polishing can be performed evenly.
[0006]
However, in practice, near the outer periphery of the wafer 44, a deformation pressure of the suction pad 42 is applied in addition to the air pressure. Therefore, the pressure increases near the outer periphery of the wafer 44, and as a result, the polishing rate increases. Therefore, although not as large as in the first example 30, there is a disadvantage that the entire surface of the wafer 44 cannot be polished uniformly. The second example 40 is expensive because of its complicated structure. Furthermore, since there is a rotary joint (not shown) in the middle of the pressure pipe 46, there is a risk of pressure leakage and daily maintenance is troublesome.
[0007]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a third example 50 of a conventional wafer carrier (Japanese Patent Laid-Open Publication No. H11-156697). Also in this wafer carrier 50, a pressure chamber (pressurized or depressurized) is provided between the carrier base 51 and the suction pad 52. In the second example 40, the number of the pressure chambers 43 is one. In the third example 50, the pressure chambers are concentrically arranged from the center so that the first pressure chamber 53, the second pressure chamber 54, and the third pressure chamber 55 are three. Divided into The pressures of the respective pressure chambers are different from each other. Usually, the first pressure chamber 53 at the center has the highest pressure and the third pressure chamber 55 at the outer periphery has the lowest pressure. In this way, the pressure applied to the wafer 56 becomes substantially uniform, so that the entire surface of the wafer 56 can be uniformly polished.
[0008]
The third example 50 is more expensive than the second example 40 due to its complicated structure. Furthermore, since the three pressure pipes 57 are elaborate mechanisms that rotate about one shaft, the risk of pressure leakage is higher than in the second example 40, and daily maintenance is difficult.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-167762 A [Patent Document 2]
JP-A-11-156697
[Problems to be solved by the invention]
In the first example 30 (FIG. 3) of the conventional wafer carrier, the pressure is not uniform because the pressure is applied to the wafer 33 mechanically. Therefore, the polishing rate at the peripheral portion is higher than that at the central portion of the wafer 33, and there is a large problem that the entire surface of the wafer 33 cannot be polished uniformly.
[0011]
In the second example 40 (FIG. 4) of the conventional wafer carrier, a deformation pressure of the suction pad 42 is applied near the outer periphery of the wafer 44 in addition to the air pressure. Therefore, the pressure near the outer periphery of the wafer 44 increases, and the polishing rate increases. Therefore, although not as large as in the first example 30, there is a problem that the entire surface of the wafer 44 cannot be uniformly polished. The second example 40 is expensive because of its complicated structure. Further, since there is a rotary joint in the middle of the pressure pipe 46, daily maintenance is troublesome.
[0012]
The third example 50 (FIG. 5) of the conventional wafer carrier is more expensive than the second example 40 due to its more complex structure. Further, since the three pressure pipes 57 are elaborate mechanisms that rotate about one shaft, pressure leakage is more concerned than in the second example 40, and daily maintenance is difficult.
[0013]
The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and can apply a uniform pressure to the entire surface of the wafer and can uniformly polish the entire surface of the wafer while having a simple and inexpensive structure. A wafer carrier and a CMP apparatus provided with the same. Since the wafer carrier of the present invention has a simple structure, it is inexpensive and does not require maintenance.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the wafer carrier of the present invention, a load is applied to the suction pad by using a plurality of divided ring weights instead of the conventional integrated carrier base. The number, division, and weight of each of the ring weights are experimentally determined using a wafer to be actually polished so that the polishing rate is uniform over the entire surface of the wafer. In this case, the substantial pressure becomes equal over the entire surface of the wafer, and the polishing rate becomes uniform over the entire surface of the wafer. It is usually appropriate to divide the ring weight into concentric circles.
[0015]
The wafer carrier of the present invention and the CMP apparatus using the same are inexpensive due to their simple structure. Also, since there is no elaborate mechanism, it is hard to break down, and maintenance work is not required.
[0016]
The invention according to claim 1 is a wafer carrier of a CMP apparatus for chemically and mechanically polishing the wafer by rubbing the wafer adsorbed on the suction pad onto the polishing pad to which the slurry is attached. A load is applied to the suction pad by a ring weight, and the number, division, and weight of each of the ring weights are appropriately adjusted to make the polishing rate uniform over the entire surface of the wafer. Wafer carrier.
[0017]
A second aspect of the present invention is the wafer carrier according to the first aspect of the present invention, wherein the ring weights are concentrically divided.
[0018]
A third aspect of the present invention is a CMP apparatus provided with the wafer carrier according to the first or second aspect.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a partial sectional view of an example 10 of the wafer carrier of the present invention. Also in the wafer carrier 10 of the present invention, the wafer 11 is attached to the suction pad 12. The difference from the conventional wafer carrier (first example) is how to apply a load to the suction pad 12. In the conventional wafer carrier (first example), a load is applied to the suction pad by the carrier base. However, since the carrier base is an integrated product, the load cannot be changed between the central portion and the peripheral portion of the wafer. Therefore, the pressure is substantially higher in the peripheral portion of the wafer, and the polishing rate is higher.
[0020]
In the wafer carrier 10 of the present invention, a load is applied to the suction pad by using a plurality of concentrically divided ring weights instead of the conventional integrated carrier base. FIG. 1 shows an example in which there are three ring weights. The pressure by the first inner ring weight 13A is the highest, the pressure by the middle second ring weight 13B is intermediate, and the pressure by the outer third ring weight 13C is the lowest. As a result, the substantial pressure becomes equal over the entire surface of the wafer 11, and the polishing rate becomes uniform over the entire surface of the wafer 11.
[0021]
The number, division, and weight of each of the ring weights are preferably determined experimentally so that the polishing rate is uniform over the entire surface of the wafer 11 using the wafer 11 to be actually polished. This has little to do with the chip pattern once the size of the wafer is determined. Therefore, once the conditions are properly set, the method can be applied to many types of wafers of the same size.
[0022]
The periphery of the wafer 11 is surrounded by a guide ring 14 so that the wafer 11 does not come off during polishing. The wafer 11 rotates and reciprocates while being pressed against the polishing pad 16 on the polishing table 15 by the load of the wafer carrier 10. The lower end of the guide ring 14 is slightly retracted from the wafer 11.
[0023]
The advantage of the wafer carrier 10 of the present invention is that, first, the polishing rate is uniform over the entire surface of the wafer 11. This advantage was obtained by appropriately dividing the load and applying the load to the wafer. Second, it is inexpensive due to its simple structure. Third, since there is no elaborate mechanism, it is difficult to break down and maintenance work is not required.
[0024]
The overall configuration of the CMP apparatus of the present invention is the same as that of the conventional CMP apparatus (FIG. 2), but the wafer carrier has the above features. Therefore, although the performance is equal to or higher than that of the conventional CMP apparatus having the least polishing variation, the CMP apparatus is less expensive, has fewer failures, and does not require maintenance.
[0025]
【The invention's effect】
In the wafer carrier of the present invention, a load is applied to the suction pad by using a plurality of divided ring weights. This provided the following benefits: First, the polishing rate is uniform over the entire surface of the wafer. Secondly, it is inexpensive due to its simple structure. Third, since there is no elaborate mechanism, it is unlikely to break down and maintenance work is not required.
[0026]
Since the CMP apparatus of the present invention is provided with the above-described wafer carrier, it has the same or higher performance as that of the conventional CMP apparatus having the least polishing variation, but is less expensive, has less failures, and requires less maintenance. .
[Brief description of the drawings]
1 is a partial cross-sectional view of an example of a wafer carrier of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a main part of a conventional CMP apparatus. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a first example of a conventional wafer carrier. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a second example of a wafer carrier. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a third example of a conventional wafer carrier.
Reference Signs List 10 wafer carrier 11 wafer 12 suction pad 13A first ring weight 13B second ring weight 13C third ring weight 14 guide ring 15 polishing table 16 polishing pad 21 polishing table 22 polishing pad 23 slurry nozzle 24 slurry 25 wafer carrier 26 suction pad 27 Wafer 30 Wafer carrier 31 Carrier base 32 Suction pad 33 Wafer 34 Guide ring 35 Polishing table 36 Polishing pad 40 Wafer carrier 41 Carrier base 42 Suction pad 43 Pressure chamber 44 Wafer 45 Polishing pad 46 Pressure pipe 50 Wafer carrier 51 Carrier base 52 Suction pad 53 first pressure chamber 54 second pressure chamber 55 third pressure chamber 56 wafer 57 pressure pipe
