JP2008137103A - Substrate holding device, substrate polishing device, and substrate polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨対象物である半導体ウェハなどの基板を保持して研磨面に押圧する基板保持装置、及びこの基板保持装置を備えた基板研磨装置、及び基板研磨方法に関するものである。 The present invention relates to a substrate holding device that holds a substrate such as a semiconductor wafer that is an object to be polished and presses the substrate against a polishing surface, a substrate polishing device that includes the substrate holding device, and a substrate polishing method.
近年、半導体デバイスがますます微細化され素子構造が複雑になり、またロジック系の多層配線の層数が増えるに伴い、半導体デバイスの表面の凹凸はますます増え、段差が大きくなる傾向にある。半導体デバイスの製造では薄膜を形成し、パターンニングや開孔を行う微細加工の後、次の薄膜を形成するという工程を何回も繰り返すためである。 In recent years, semiconductor devices have become increasingly finer and the element structure has become more complex, and as the number of layers of logic-based multilayer wiring has increased, the unevenness of the surface of the semiconductor device has increased and the level difference has a tendency to increase. This is because, in the manufacture of semiconductor devices, the process of forming a thin film, micropatterning for patterning and opening and then forming the next thin film is repeated many times.
半導体デバイスの表面の凹凸が増えると、薄膜形成時に段差部での膜厚が薄くなったり、配線の断線によるオープンや配線層間の絶縁不良によるショートが起こったりするため、良品が取れなかったり、歩留まりが低下したりする傾向がある。また、初期的に正常動作をするものであっても、長時間の使用に対しては信頼性の問題が生じるおそれがある。更に、リソグラフィ工程における露光時に、照射表面に凹凸があると露光系のレンズ焦点が部分的に合わなくなるため、半導体デバイスの表面の凹凸が増えると微細パターンの形成そのものが難しくなるという問題が生ずる。 If the irregularities on the surface of the semiconductor device increase, the film thickness at the stepped part will become thinner during thin film formation, open due to disconnection of the wiring, short circuit due to insulation failure between wiring layers, etc. There is a tendency to decrease. Further, even if the device normally operates normally, there is a possibility that a problem of reliability may occur when used for a long time. Furthermore, if the irradiation surface has irregularities at the time of exposure in the lithography process, the lens focus of the exposure system becomes partially unfocused. Therefore, if the irregularities on the surface of the semiconductor device increase, it becomes difficult to form a fine pattern itself.
そのため、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械的研磨(CMP: Chemical Mechanical Polishing)である。この化学的機械的研磨は、基板研磨装置を用いて、シリカ(SiO2)等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド等の研磨面上に供給しつつ、半導体ウェハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行うものである。 Therefore, in the semiconductor device manufacturing process, a planarization technique for the surface of the semiconductor device is becoming more and more important. Among the planarization techniques, the most important technique is chemical mechanical polishing (CMP). This chemical mechanical polishing uses a substrate polishing apparatus to supply a polishing liquid containing abrasive grains such as silica (SiO 2) onto a polishing surface such as a polishing pad while using a substrate such as a semiconductor wafer as a polishing surface. Polishing is carried out in sliding contact.
上記のような基板研磨装置は、研磨パッドからなる研磨面を有する研磨テーブルと、基板を保持するためのトップリング又はキャリアヘッド等と称される基板保持装置とを備えている。このような基板研磨装置を用いて基板の研磨を行う場合には、基板保持装置により基板を保持しつつ、この基板を研磨テーブルに対して所定の圧力で押圧する。このとき、研磨テーブルと基板保持装置とを相対運動させることにより、基板の被研磨面が研磨面に摺接し、基板の表面が平坦かつ鏡面に研磨される。 The substrate polishing apparatus as described above includes a polishing table having a polishing surface made of a polishing pad, and a substrate holding apparatus called a top ring or a carrier head for holding the substrate. When polishing a substrate using such a substrate polishing apparatus, the substrate is pressed against the polishing table with a predetermined pressure while the substrate is held by the substrate holding device. At this time, by relatively moving the polishing table and the substrate holding device, the surface to be polished of the substrate is brought into sliding contact with the polishing surface, and the surface of the substrate is polished to a flat and mirror surface.
このような基板研磨装置において、研磨中の基板と研磨パッドの研磨面との間の相対的な押圧力が基板の全面に亘って均一でない場合には、基板の各部分に印加される押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。そのため、基板保持装置における基板の保持面をゴム等の弾性材からなる弾性膜(メンブレン)で形成すると共に、この弾性膜の裏面側に圧力室を形成し、該圧力室に空気等の加圧流体を供給して圧力を加えることで、研磨面への基板の押圧力を全面に亘って均一化することが行われている。
ところで、上記のような研磨装置では、圧力室を形成している弾性膜の基板に密着する部分に、基板吸着用の開口部や加圧流体で基板を直接押圧するための開口部などが設けられているが、基板に密着する弾性膜の一部が浮き上がる等した場合、これらの開口部を通じて圧力室からの加圧流体の漏れ(リーク)が発生する場合がある。このような加圧流体の漏れは、通常の研磨工程においても、基板に高負荷がかかる研磨条件によっては、ごく稀に、研磨装置の故障等とは無関係に発生することがある。その場合の漏れは、短時間で止まればさほど問題にならないが、研磨工程の中盤以前に発生して終了まで継続すると、基板の研磨レートが必要とする研磨レートに届かないおそれがある。そのため、この漏れに対する適切な対策が必要である。そこで従来は、上記のような加圧流体の漏れが検知されると、基板の研磨工程を中止する処置を行っていた。 By the way, in the polishing apparatus as described above, an opening for adsorbing the substrate or an opening for directly pressing the substrate with a pressurized fluid is provided in a portion of the elastic film forming the pressure chamber that is in close contact with the substrate. However, when a part of the elastic film that is in close contact with the substrate is lifted, the pressurized fluid may leak from the pressure chamber through these openings. Such a leakage of pressurized fluid may occur in an ordinary polishing process, rarely regardless of a polishing apparatus failure or the like depending on polishing conditions in which a high load is applied to the substrate. The leakage in that case is not a problem if it stops in a short time, but if it occurs before the middle of the polishing process and continues until the end, there is a possibility that the polishing rate of the substrate does not reach the required polishing rate. Therefore, appropriate measures against this leakage are necessary. Therefore, conventionally, when a leak of pressurized fluid as described above is detected, a measure is taken to stop the substrate polishing process.
しかしながら、漏れを検知した場合に研磨工程を中止してしまうと、研磨工程の時間短縮による基板の研磨量の不足分を補うために、その後に再開する研磨工程において、加圧流体の供給圧力や研磨時間の設定値など、装置の運転条件を変えて研磨を行わなければならず、基板の研磨工程が煩雑になり、処理効率を向上させることが難しいという問題があった。また、一度研磨工程を中断したらそれ以降の研磨工程を中止することも多く、その場合には、途中まで研磨した基板を廃棄しなければならず、材料の無駄が生じてしまうおそれもあった。 However, if the polishing process is stopped when leakage is detected, the supply pressure of the pressurized fluid or the like in the polishing process that is restarted afterwards in order to compensate for the shortage of the polishing amount of the substrate due to the shortening of the polishing process time. Polishing must be performed by changing the operating conditions of the apparatus, such as the set value of the polishing time, and the substrate polishing process becomes complicated, and it is difficult to improve the processing efficiency. In addition, once the polishing process is interrupted, the subsequent polishing process is often stopped. In this case, the substrate that has been polished halfway must be discarded, which may result in wasted material.
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、圧力室の気密が保たれずに加圧流体の漏れが生じた場合に、たとえ基板の研磨工程の途中であっても、研磨工程を中断することなく、加圧流体の漏れを速やかに止めることができる基板保持装置、及び該基板保持装置を備えた基板研磨装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the purpose of the present invention is, in the case where a pressurized fluid leaks without maintaining the airtightness of the pressure chamber, even during the polishing process of the substrate, It is an object of the present invention to provide a substrate holding device capable of quickly stopping leakage of pressurized fluid without interrupting the polishing process, and a substrate polishing device including the substrate holding device.
上記課題を解決するため本願の請求項1に記載の発明は、基板を保持する基板保持面を備えた基板保持部材と、該基板保持部材の基板保持面に保持された前記基板を研磨面に押圧する圧力室と、該圧力室に加圧流体を供給する加圧流体供給手段とを備えた基板保持装置において、前記圧力室からの前記加圧流体の漏れを検知する加圧流体漏れ検知手段と、前記加圧流体の供給圧力を調節する加圧流体供給圧力調節手段とを備え、前記加圧流体漏れ検知手段で、前記基板と圧力室の間に生じた隙間からの前記加圧流体の漏れを検知した際に、前記加圧流体供給圧力調節手段で前記加圧流体の供給圧力を一時的に低下させることで前記加圧流体の漏れを止めることを特徴とする。またここでは、前記圧力室が複数設置されている場合には、漏れの生じている圧力室へ加圧流体の供給圧力だけを低下させる場合と、漏れの生じている圧力室だけでなくすべての圧力室への加圧流体の供給圧力を低下させる場合とがある。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
本願の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板保持装置において、前記圧力室は、前記基板保持部材が具備する前記基板に密着する弾性膜と前記基板とによって画成された空間からなり、前記加圧流体漏れ検知手段は、前記弾性膜と前記基板の密着部における前記加圧流体の漏れを検知することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the substrate holding device according to the first aspect, the pressure chamber is defined by an elastic film that is in close contact with the substrate included in the substrate holding member and the substrate. The pressurization fluid leak detection means comprises a space, and detects the leak of the pressurization fluid in a close contact portion between the elastic film and the substrate.
本願の請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の基板保持装置において、前記加圧流体漏れ検知手段は、前記圧力室に流入する加圧流体の流れ状態を監視することで該加圧流体の漏れを検知するセンサであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the substrate holding device according to the first or second aspect, the pressurized fluid leakage detection means monitors the flow state of the pressurized fluid flowing into the pressure chamber. It is a sensor for detecting leakage of the pressurized fluid.
本願の請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板保持装置において、前記加圧流体供給圧力調節手段で低下させた前記加圧流体の供給圧力が、前記加圧流体の漏れが発生する前の加圧流体の供給圧力の半分以下の圧力に設定されていることを特徴とする。
The invention according to
本願の請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の基板保持装置において、前記加圧流体供給圧力調節手段で加圧流体の供給圧力を一時的に低下させる時間を5秒以内としたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the substrate holding device according to any one of the first to fourth aspects, the supply pressure of the pressurized fluid is temporarily reduced by the pressurized fluid supply pressure adjusting means. The time is within 5 seconds.
本願の請求項6に記載の発明は、研磨面を有する研磨テーブルと、基板を保持し該基板を前記研磨テーブルの研磨面に押圧する基板保持装置とを備え、前記基板保持装置の回転と前記研磨テーブルの回転とによる前記基板と前記研磨面の相対運動で前記基板を研磨する基板研磨装置において、前記基板保持装置として、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板保持装置を備えたことを特徴とする。
The invention according to
本願の請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の基板研磨装置において、前記基板保持装置の前記加圧流体漏れ検知手段で加圧流体の漏れを検知した場合に、前記基板保持装置と前記研磨テーブルの回転速度を減速することを特徴とする。
The substrate holding apparatus according to
本願の請求項8に記載の発明は、研磨面を有する研磨テーブルと、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板保持装置とを備え、該基板保持装置で保持する基板を前記研磨テーブルの研磨面に押圧し、前記基板と前記研磨面の相対運動で前記基板を研磨する基板研磨方法において、前記基板の研磨工程中に、前記加圧流体漏れ検知手段で前記加圧流体の漏れを検知したら、基板の研磨工程を停止することなく、前記加圧流体供給圧力調節手段で前記加圧流体の供給圧力を一時的に低下させて、前記加圧流体の漏れを止めることを特徴とする。
The invention according to
本願の請求項1に記載の発明によれば、圧力室からの加圧流体の漏れを検知する加圧流体漏れ検知手段と、加圧流体の供給圧力を調節する加圧流体供給圧力調節手段とを備え、加圧流体漏れ検知手段で加圧流体の漏れを検知した際に、加圧流体供給圧力調節手段で加圧流体の供給圧力を一時的に低下させることで、研磨をやり直す事と同じ事を連続的に行うことになり、加圧流体の漏れを止めて研磨を継続することが可能になる。したがって、基板の研磨中に加圧流体の漏れが発生した場合でも、研磨工程を中断することなく加圧流体の漏れを速やかに止めることができ、基板の研磨処理の効率を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the pressurized fluid leakage detecting means for detecting the leakage of the pressurized fluid from the pressure chamber, and the pressurized fluid supply pressure adjusting means for adjusting the supply pressure of the pressurized fluid This is equivalent to restarting polishing by temporarily reducing the supply pressure of the pressurized fluid by the pressurized fluid supply pressure adjusting means when the pressurized fluid leakage detection means detects the leakage of the pressurized fluid. As a result, the leakage of the pressurized fluid is stopped and the polishing can be continued. Accordingly, even when a pressurized fluid leaks during polishing of the substrate, the leakage of the pressurized fluid can be stopped quickly without interrupting the polishing process, and the efficiency of the polishing process of the substrate can be improved. .
本願の請求項2に記載の発明によれば、圧力室は、基板保持部材が具備する基板に密着する弾性膜と基板とによって画成された空間からなり、加圧流体漏れ検知手段は、弾性膜と基板の密着部における加圧流体の漏れを検知するので、弾性膜と基板との密着が不完全なために密着部に隙間が生じて圧力室からの加圧流体の漏れが生じた場合に、この漏れを検知して迅速に止めることができる基板保持装置となる。
According to the invention described in
本願の請求項3に記載の発明によれば、加圧流体漏れ検知手段は、圧力室に流入する加圧流体の流れ状態を監視することで加圧流体の漏れを検知するセンサなので、簡単な構成で圧力室からの加圧流体の漏れを確実に検知することができ、加圧流体の漏れに起因する研磨量の低下などの不具合の発生を未然に防止することができる。
According to the invention described in
本願の請求項4に記載の発明によれば、加圧流体の漏れを止めるために加圧流体供給圧力調節手段で低下させた加圧流体の供給圧力が、加圧流体の漏れが発生する前の加圧流体の供給圧力の半分以下の圧力に設定されているので、加圧流体の供給圧力の低下による研磨レートの変化量を最小限に抑えることができ、基板の研磨工程に与える影響を少なくすることができる。
According to the invention described in
本願の請求項5に記載の発明によれば、加圧流体供給圧力調節手段で加圧流体の供給圧力を一時的に低下させる時間を短時間にしたことで、加圧流体の供給圧力の低下による研磨レートの変化量を最小限に抑えることができ、基板の研磨工程に与える影響を少なくすることができる。
According to the invention described in
本願の請求項6に記載の発明によれば、研磨面を有する研磨テーブルと、基板を保持し該基板を研磨テーブルの研磨面に押圧する基板保持装置とを備え、基板保持装置の回転と研磨テーブルの回転とによる基板と研磨面の相対運動で基板を研磨する基板研磨装置において、基板保持装置として請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板保持装置を備えたので、研磨工程の途中で加圧流体の漏れが発生した場合でも、加圧流体の漏れを速やかに止め、正常状態に復旧することができ、基板の研磨工程に与える影響を少なくすることができる基板研磨装置となる。
According to invention of
本願の請求項7に記載の発明によれば、基板保持装置の加圧流体漏れ検知手段で加圧流体の漏れを検知した場合に、基板保持装置と研磨テーブルの回転速度を減速するので、基板の回転によって基板と圧力室の間に作用する回転方向の力を減少させて、加圧流体の漏れを速やかに止め、正常状態に復旧することができる基板研磨装置となる。
According to the invention described in
本願の請求項8に記載の発明によれば、基板の研磨工程中に、加圧流体漏れ検知手段で加圧流体の漏れを検知したら、基板の研磨工程を停止することなく、加圧流体供給圧力調節手段で加圧流体の供給圧力を一時的に低下させて、加圧流体の漏れを止めるので、基板の研磨中に加圧流体の漏れが発生した場合でも、研磨工程を中断することなく加圧流体の漏れを速やかに止めることができ、基板の研磨処理の効率を向上させることができる。
According to the invention described in
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明一実施形態にかかる基板保持装置を備えた基板研磨装置の全体構成を示す側面図である。同図に示すように、この基板保持装置を構成するトップリング1は、被研磨物である半導体ウェハ等の基板Wを保持して研磨テーブル100の下記する研磨面に押圧する装置である。トップリング1の下方には、研磨面を備えた研磨パッド101を貼付した研磨テーブル100が設置されている。また、研磨テーブル100の上方には、研磨液供給ノズル102が設置されており、この研磨液供給ノズル102によって、研磨パッド101上に研磨液Qが供給されるようになっている。なお本発明の研磨面の構成としては、上述した研磨パッド101で構成される研磨面には限られず、固定砥粒により形成された研磨面などであってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of a substrate polishing apparatus provided with a substrate holding apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a
トップリング1は、自在継手部10を介してトップリング駆動軸11に接続されており、トップリング駆動軸11はトップリングヘッド110に固定されたトップリング用エアシリンダ111に連結されている。このトップリング用エアシリンダ111によってトップリング駆動軸11は上下動し、トップリング1の全体を昇降させると共に、トップリング本体2の下端に固定されたリテーナリング3を研磨テーブル100上の研磨パッド101に押圧するようになっている。
The
トップリング用エアシリンダ111は、流体路31及び圧力コントローラP1を介して加圧流体供給源である圧縮空気源120に接続されており、圧力コントローラP1によってトップリング用エアシリンダ111に供給される加圧空気の空気圧を調整することができる。これにより、リテーナリング3が研磨パッド101を押圧する押圧力を調整することができる。
The top
また、トップリング駆動軸11はキー(図示せず)を介して回転筒112に連結されている。この回転筒112はその外周部にタイミングプーリ113を備えている。トップリングヘッド110にはトップリング用モータ114が固定され、その回転軸114aにタイミングプーリ116が固定されている。上記タイミングプーリ113とタイミングプーリ116には、タイミングベルト115が懸架されている。この構成により、トップリング用モータ114を起動することで、タイミングプーリ116、タイミングベルト115、及びタイミングプーリ113を介して回転筒112及びトップリング駆動軸11が一体に回転する。このトップリング駆動軸11の回転により、下記する自在継手部10の回転力伝達機構を介してトップリング1が回転するようになっている。なお、トップリングヘッド110は、フレーム(図示せず)に回転可能に支持されたトップリングヘッドシャフト117によって支持されている。
The top
ここで、トップリング1の構成について詳細に説明する。図2はトップリング1の詳細構成を示す縦断面図である。同図に示すようにトップリング1は、内部に収容空間を有する円筒容器状のトップリング本体2と、トップリング本体2の下端に固定された環状のリテーナリング3とを備えて構成されている。
Here, the configuration of the
トップリング本体2は、円筒容器状のハウジング部2aと、ハウジング部2aの円筒部の内側に嵌合される環状の加圧シート支持部2bとを備えている。トップリング本体2のハウジング部2aの下端には、リテーナリング3が固定されている。このリテーナリング3の下部は内方に突出している。トップリング本体2は、金属やセラミックス等の強度及び剛性が高い材料から形成されている。また、リテーナリング3は、剛性の高い樹脂材又はセラミックス等から形成されている。なお、リテーナリング3をトップリング本体2と一体的に形成することとしてもよい。
The top ring
トップリング本体2のハウジング部2aの中央部の上方には、上述したトップリング駆動軸11が配設されており、トップリング本体2とトップリング駆動軸11とは自在継手部10により連結されている。この自在継手部10は、トップリング本体2及びトップリング駆動軸11を互いに傾動可能とする球面軸受機構と、トップリング駆動軸11の回転力をトップリング本体2に伝達する回転力伝達機構とを備えており、トップリング駆動軸11からトップリング本体2に対して互いの傾動を許容しつつ押圧力及び回転力を伝達する。
The above-described top
球面軸受機構は、トップリング駆動軸11の下面の中央に形成された球面状凹部11aと、ハウジング部2aの上面の中央に形成された球面状凹部2dと、両凹部11a,2d間に介装されたセラミックスのような高硬度材料からなるベアリングボール12とから構成されている。一方、回転力伝達機構は、トップリング駆動軸11に固定された駆動ピン(図示せず)とハウジング部2aに固定された被駆動ピン(図示せず)とから構成される。トップリング本体2が傾いても被駆動ピンと駆動ピンは相対的に上下方向に移動可能であるため、これらは互いの接触点をずらして係合し、回転力伝達機構がトップリング駆動軸11の回転トルクをトップリング本体2に確実に伝達する。
The spherical bearing mechanism includes a
トップリング本体2とトップリング本体2に一体に固定されたリテーナリング3との内部に画成された空間内には、環状のホルダーリング5と、トップリング本体2内部の収容空間内で上下動可能な概略円盤状のチャッキングプレート(上下動部材)6とが収容されている。このチャッキングプレート6は金属材料から形成されていてもよいが、研磨すべき基板がトップリング1に保持された状態で、渦電流を用いた膜厚測定方法でその表面に形成された薄膜の膜厚を測定する場合などにおいては、磁性を持たない材料、例えば、エポキシガラス、フッ素系樹脂やセラミックスなどの絶縁性の材料から形成されていることが好ましい。
In the space defined inside the top ring
ホルダーリング5とトップリング本体2との間には、弾性を有する加圧シート13が張設されている。この加圧シート13は、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリウレタンゴム、シリコンゴムなどの強度及び耐久性に優れたゴム材によって形成されており、その一端をトップリング本体2のハウジング部2aと加圧シート支持部2bとの間に挟み込み、他端をホルダーリング5とチャッキングプレート6との間に挟み込んで固定されている。トップリング本体2、チャッキングプレート6、ホルダーリング5、及び加圧シート13によってトップリング本体2の内部に圧力室21が形成されている。また、圧力室21にはチューブ、コネクタ等からなる流体路32が連通されており、圧力室21は流体路32上に配置された圧力コントローラP2を介して圧縮空気源120に接続されている。
An
なお、加圧シート13がゴムなどの弾性体である場合に、加圧シート13をリテーナリング3とトップリング本体2との間に挟み込んで固定した場合には、弾性体としての加圧シート13の弾性変形によってリテーナリング3の下面において好ましい平面が得られなくなってしまう。従って、これを防止するため、本実施形態では、別部材として加圧シート支持部2bを設けて、これをトップリング本体2のハウジング部2aと加圧シート支持部2bとの間に挟み込んで固定している。なお、リテーナリング3をトップリング本体2に対して上下動可能としたり、リテーナリング3をトップリング本体2とは独立に押圧可能な構造としたりすることもでき、このような場合には、必ずしも上述した加圧シート13の固定方法が用いられるとは限らない。
In the case where the
チャッキングプレート6の外周縁部には、トップリング1によって保持される基板Wに当接する環状の外周当接部15が設けられている。この外周当接部15は、基板Wの外周部の上面側に密着する弾性膜(エッジメンブレン)7を備えている。図3は、図2に示すトップリング1の部分拡大断面図で、外周当接部15の詳細構成を示す図である。同図(a)に示すように、弾性膜7は、その上端がチャッキングプレート6の外周縁部と環状のエッジリング4との間に挟み込まれてチャッキングプレート6に取り付けられている。この弾性膜7は、加圧シート13と同様に、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度及び耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
An annular outer peripheral abutting
弾性膜7は、基板Wの外周部の上面に当接する環状の当接部8と、この当接部8から上方に延びてチャッキングプレート6に接続される環状の周壁部9とを備えている。周壁部9は、外周壁部9aと、外周壁部9aよりも径方向内側に配置された内周壁部9bとで構成されている。当接部8は、周壁部9(外周壁部9a及び内周壁部9b)から径方向内側に向かって水平方向に張り出した形状を有している。外周壁部9aと内周壁部9bとの間に位置する当接部8の部位には、周方向に延びる切れ目18が設けられ、これにより、当接部8は外周壁部9aと内周壁部9bとの間において外側当接部8aと内側当接部8bとに分断されている。
The
また、外周壁部9a及び内周壁部9bは、環状のエッジリング4の外周面及び内周面に沿って上方に延び、それぞれの上端がチャッキングプレート6とエッジリング4の上面との間に挟みこまれている。エッジリング4は、図示しないねじによりチャッキングプレート6に固定されており、これにより、弾性膜7がチャッキングプレート6に着脱可能に取り付けられている。
The outer
また、周壁部9は、上下方向に、即ち、基板Wに対して略垂直方向に伸縮自在な伸縮部40を有している。詳細には、外周壁部9aには上下方向に伸縮自在な伸縮部40aが設けられ、内周壁部9bには上下方向に伸縮自在な伸縮部40bが設けられている。このような伸縮部40a,40bを外周壁部9a及び内周壁部9bにそれぞれ設けたことにより、図3(b)に示すように、チャッキングプレート6が上昇したときに、このチャッキングプレート6の動きに伸縮部40a,40bが追従して伸張することで、当接部8(外側当接部8a及び内側当接部8b)が基板Wに密着した状態で、外周壁部9a及び内周壁部9bを大きく伸縮させることができる。
In addition, the peripheral wall portion 9 has a
そして、基板Wがトップリング1に保持された際に、弾性膜7の内部に環状の圧力室22が形成されるようになっている。この圧力室22は、エッジリング4、弾性膜7、及び基板Wにより画成された密閉空間である。また、エッジリング4の内部を鉛直方向に貫通してその下面で圧力室22内に開口している流体路33が形成されており、圧力室22は、この流体路33及び圧力コントローラP3を介して圧縮空気源120に接続されている。
When the substrate W is held on the
一方、図2に示すように、チャッキングプレート6の下面には、研磨パッド101の研磨面に押圧される基板Wの被研磨面の各部に圧力差を設け、被研磨面の各部の研磨レートに勾配を付けるための中間エアバッグ19が固定されている。この中間エアバッグ19は、外周当接部15の径方向の内側に環状に配置されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, on the lower surface of the
図4は、中間エアバッグ19の詳細構成を示す部分拡大断面図である。同図(a)に示すように、中間エアバッグ19は、基板Wの上面に当接する弾性膜61と、弾性膜61を着脱可能に保持するエアバッグホルダー62とから構成されている。エアバッグホルダー62は、チャッキングプレート6の下面に形成された環状溝6aにねじ(図示せず)を介して固定されている。中間エアバッグ19を構成する弾性膜61の上端は、環状溝6aとエアバッグホルダー62との間に挟まれており、これにより、弾性膜61がチャッキングプレート6の下面に着脱可能に取り付けられている。
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing a detailed configuration of the
また、中間エアバッグ19の弾性膜61は、外方に張り出したつば61aを有する中間当接部61bと、つば61aとの間に環状の凹部63を形成しつつ、つば61aの基部61cから外方に延びる延出部61dと、エアバッグホルダー62を介してチャッキングプレート6に接続される接続部61eとを有している。また、中間当接部61bの中央部には開口61fが形成されている。これらのつば61a、中間当接部61b、接続部61e、延出部61dは弾性を有する同一の材料で一体に形成されている。具体的には、この弾性膜61は、加圧シート13と同様に、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度及び耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
Further, the
上記のような構成とすることで、図4(b)に示すように、基板Wを中間エアバッグ19の中間当接部61bに密着させて保持する。そして図4(c)に示すように、チャッキングプレート6を上方に持ち上げて研磨を行う際に、中間エアバッグ19の内部には、弾性膜61とエアバッグホルダー62とによって圧力室24が形成される。この圧力室24には、チューブ、コネクタ等からなる流体路35が連通されており、圧力室24はこの流体路35上に配置された圧力コントローラP5を介して圧縮空気源120に接続されている。
With the configuration as described above, the substrate W is held in close contact with the
一方、図2に示すように、弾性膜7、弾性膜61、基板W、及びチャッキングプレート6によって画成される環状の空間は、圧力室23として構成されている。この圧力室23には、チューブ、コネクタ等からなる流体路34が連通しており、圧力室23はこの流体路34上に配置された圧力コントローラP4を介して圧縮空気源120に接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the annular space defined by the
また、弾性膜61、基板W、及びチャッキングプレート6によって画成される円形の空間は、圧力室25として構成されている。この圧力室25にはチューブ、コネクタ等からなる流体路36が連通しており、圧力室25はこの流体路36上に配置された圧力コントローラP6を介して圧縮空気源120に接続されている。なお、上記流体路32,33,34,35,36は、トップリングヘッド110の上端部に設けられたロータリージョイント(図示せず)を介して各圧力コントローラP2〜P6に接続されている。
A circular space defined by the
上述したチャッキングプレート6の上方の圧力室21及びチャッキングプレート6の下方の圧力室22,23,24,25には、各圧力室に連通される流体路32,33,34,35,36を介して圧力供給源120からの加圧空気を供給したり、大気圧に開放したりすることができる。即ち、流体路32〜36上に圧力コントローラP2〜P6が設置されていて、これら圧力コントローラP2〜P6でそれぞれの圧力室21〜25に供給される加圧空気の圧力を調整することができる。また、図1に示すように、各圧力コントローラP2〜P6及び圧力コントローラP1を制御する制御装置30が設置されていて、この制御装置30によって、各圧力コントローラP1〜P6を一括して或いは個別に操作することができるようになっている。これにより、各圧力室21〜25の内部の圧力を各々独立に制御することができる。これら制御装置30と圧力コントローラP1〜P6とで、加圧流体供給圧力調節手段が構成されている。また、図示は省略するが、圧力供給源120の接続に切り換えて真空源を接続することで、各圧力室21〜25に真空を供給することもできるようになっている。
In the
また、図1及び図2に示すように、各圧力室22,23,24,25に接続された流体路33,34,35,36には、各流体路33〜36を通って各圧力室22,23,24,25に供給される空気の流れ状態を検知するセンサS1,S2,S3,S4が設けられている。各センサS1,S2,S3,S4は、各流体路33,34,35,36を流れる空気の圧力を検知できるように構成されている。また、各センサS1,S2,S3,S4は、各流体路33,34,35,36を流れる空気の流速を検知できるように構成されている。さらに、各センサS1,S2,S3,S4は、各流体路33,34,35,36を流れる空気の流速を検知することで、各流体路33,34,35,36の流路面積を乗ずることにより各流体路33,34,35,36を流れる空気の流量も検知できるようになっている。なお、この演算は、センサS1,S2,S3,S4の内部で行うように構成しても良いし、基板研磨装置を制御するコントローラ(図示せず)の演算部で行うように構成してもよい。各センサS1,S2,S3,S4による圧力・流速・流量の検知結果は、制御装置30に入力されるようになっている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
下記で詳細に説明するように、弾性膜7又は弾性膜61と基板Wとのシール部に隙間ができる(密着が完全でなくなる)ことで、圧力室22〜25のいずれかから加圧空気の漏れが発生した場合、当該圧力室へ流入する加圧空気の圧力・流速・流量が変化するため、上記のセンサS1〜S4でこれを検知することができる。
As will be described in detail below, a gap is formed in the seal portion between the
次に、研磨テーブル100に設置した膜厚測定器50について説明する。図5(a)は研磨テーブル100の概略平面図で、同図(b)は研磨テーブル100の概略側断面図である。これらの図に示すように、研磨テーブル100の内部には、基板Wの被研磨面に形成された絶縁膜や金属膜の膜厚を測定する膜厚測定器50が埋設されている。この膜厚測定器50は、研磨中の膜厚測定(In−situモニタリング)を行うものである。また、膜厚測定器50に対応する位置の研磨パッド101には、膜厚測定器50からの光を透過させるための透光窓部材52が取り付けられている。この透光窓部材52は、光の透過率が高い材質で形成されており、例えば、無発泡ポリウレタンなどにより形成されている。
Next, the film
図6は、膜厚測定器50の詳細構成を示す図である。同図に示すように、膜厚測定器50は、基板Wの被研磨面に所定の範囲の波長の光を照射する光源54と、被研磨面からの反射光を分光する分光器55と、分光器55により分光された光を取り込むCCDアレイ56とを備えている。また、膜厚測定器50の光源54及びCCDアレイ56からのケーブル58は、図5に示すように、研磨テーブル100内を通り、研磨テーブル100の支持軸100aの軸端に設けられたロータリコネクタ59を経由してコントローラ(制御部)60に接続されている。このコントローラ60は表示装置(ディスプレイ)62に接続されている。
FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of the film
上記構成の膜厚測定器50では、光源54から発せられた光が基板Wの被研磨面で反射し、この反射光は分光器55により分光され、CCDアレイ56に照射される。CCDアレイ56は、単一又は複数の波長における強度(分光反射率)を画像情報等として取り込む。コントローラ60は、CCDアレイ56により取り込まれた基板Wの被研磨面の全体についての情報(分光反射率)を解析することにより、基板Wの被研磨面の特定の点(測定点)における膜厚を取得するようになっている。
In the film
この膜厚測定器50により、研磨工程中に基板Wの被研磨面の膜厚を測定して基板Wの研磨量を検知することが可能となる。また、基板Wの被研磨面の全体を走査できるように膜厚測定器50を設置すれば、被研磨面上の各部分における膜厚データを得ることができ、局所的な研磨ムラを把握することができる。したがって、下記で詳細に説明するように、膜厚測定器50により得られた膜厚情報をコントローラ60を介して制御装置30に送り、この膜厚情報に基づいて各圧力室22〜25による基板Wの押圧力の分布を調整することで、被研磨面の研磨ムラを最小限に抑えることができる。
The film
次に、上記構成の基板研磨装置における基板の研磨工程について説明する。まず、トップリング1へ基板Wを渡す際には、トップリング1を図示しない基板受渡位置に位置させる。その状態で、圧力室23及び/又は圧力室24を流体路34及び/又は流体路35を介して真空源に接続し、圧力室23及び/又は圧力室24を真空引きする。この圧力室23及び/又は圧力室24の吸引作用により、トップリング1の下端面に基板Wを真空吸着する。なおこのとき、基板Wの外周端はリテーナリング3によって保持され、基板Wがトップリング1から飛び出さないようになっている。そして、基板Wを吸着した状態でトップリング1を移動させ、トップリング1を研磨テーブル100の研磨面(研磨パッド101)の上方位置に配置する。
Next, the substrate polishing process in the substrate polishing apparatus having the above configuration will be described. First, when the substrate W is transferred to the
次いで、圧力室23及び/又は圧力室24による基板Wの吸着を解除し、それとほぼ同時に、トップリング駆動軸11に連結されたトップリング用エアシリンダ111を作動させて、トップリング1の下端のリテーナリング3を所定の押圧力で研磨テーブル100の研磨パッド101の上面に押圧する。その後、圧力室21に加圧空気を供給してチャッキングプレート6を下降させ、外周当接部15の弾性膜7及び中間エアバッグ19の弾性膜61を基板Wに対して押圧する。これにより、弾性膜7及び弾性膜61が基板Wの上面に密着した状態になる。この状態で、圧力室22〜25にそれぞれ所定の圧力の加圧空気を供給して、チャッキングプレート6を上昇させる。これにより、チャッキングプレート6の上昇に追従して弾性膜7と弾性膜61が伸張し、密閉空間である圧力室22〜25内に加圧空気が封入されて、基板Wが研磨テーブル100の研磨面101に圧接される。
Next, the adsorption of the substrate W by the
一方で、予め研磨液供給ノズル102から研磨液Qを流すことにより、研磨パッド101に研磨液Qが保持される。その状態で、研磨テーブル100とトップリング1が共に回転することで、基板Wの被研磨面(下面)と研磨パッド101の研磨面との間に研磨液Qが介在した状態で、基板Wの被研磨面が研磨パッド101の研磨面に摺接して、基板Wの研磨が行われる。
On the other hand, the polishing liquid Q is held in the
ここで、基板Wの研磨工程の途中で、圧力室22〜25からの加圧空気の漏れが発生した場合について説明する。図7乃至図9は、上記の基板研磨装置の構成を簡略化して示した側面図で、加圧空気の漏れが発生した際にこれを止めるまでの手順を説明するための図である。なお、図7乃至図9と下記の図9,10では、簡略化のため圧力室21,23と流体路32,34の図示は省略している。
Here, a case where pressurized air leaks from the
研磨工程中には、弾性膜7や弾性膜61の基板Wに対する密着が完全な状態に維持されていれば、圧力室22〜25への加圧空気の供給圧力は、常に所定の圧力に維持されるので、加圧空気の圧力及び流量は、多少の振れがあっても大きく変化することはない。そこで、研磨工程中に、圧力室22〜25に供給している加圧空気の圧力及び流量をセンサS1〜S4で監視する。研磨中、基板Wには回転方向の力(回転力)が作用するため、弾性膜7や弾性膜61はこの回転力を受け止めなければならない。研磨負荷の大きなプロセスでは、弾性膜7や弾性膜61に特に不具合が無くても、この回転力によって弾性膜7や弾性膜61が捻られることで、稀に基板Wとの密着力が失われて密着部から加圧空気の漏れが発生する。図7は、弾性膜7又は弾性膜61(図では弾性膜7)の基板Wに対する密着が不完全になって、その部分から加圧空気の漏れが発生した場合の様子を示す図である。同図に示すように、密着部で加圧空気の漏れが発生すると、該当するセンサS1〜S4で測定される加圧空気の圧力や流量に変化が生じる。この加圧空気の圧力や流量の変化が測定された場合は、対応する圧力室22〜25から加圧空気の漏れが発生していると判断する。なお、同図では、加圧流体が圧力室22からトップリング1の外部に漏れる場合を示したが、加圧流体は、トップリング1の外部に漏れる以外にも、弾性膜7又は弾性膜61と基板Wとの密着部にできる隙間を介していずれかの圧力室から隣接する圧力室へ漏れる場合もある。
During the polishing process, if the adhesion of the
センサS1〜S4で加圧空気の漏れを検知した場合は、研磨テーブル100とトップリング1の相対回転運動による基板Wの研磨を継続したままで、制御装置30から各圧力コントローラP3〜P6に指令を送り、各圧力室22〜25へ供給する加圧空気の圧力を一時的に低下させる。この場合、圧力室22〜25のうちのいずれかの圧力室で加圧空気の漏れが発生している場合でも、基板Wを正常な状態に保持し直すために、各圧力室22〜25に供給している加圧空気の圧力を一律に低下させる。また、ここでは、低下させる加圧空気の供給圧力を、加圧空気の漏れが発生する前の供給圧力の半分以下の所定の圧力とする。あるいは、各圧力コントローラP3〜P6で、圧力室22〜25を一時的に大気圧に開放することも可能である。これにより、図8に示すように、基板Wの上面に対する密着が不完全になっていた弾性膜7又は弾性膜61が、基板Wの上面に再度密着して正常な装着状態に戻る。
When the leakage of pressurized air is detected by the sensors S1 to S4, the
ここでは、加圧空気の供給圧力を一時的に低下させる時間は、所定時間(本実施形態では一例として5秒間、又は2秒間)とし、この所定時間が経過したら、再び、圧力室22〜25へ供給する加圧空気の供給圧力を、漏れが発生する以前の供給圧力に戻す。これにより、図9に示すように、漏れが発生していた圧力室の弾性膜7又は弾性膜61の基板Wに対する密着が完全な状態に戻るので、それ以降、当該圧力室からの加圧空気の漏れが止まる。なお、弾性膜7又は弾性膜61の密着が完全な状態に戻ったことは、センサS1〜S4による加圧空気の流れ状態の検知で確認することができる。
Here, the time for temporarily reducing the supply pressure of the pressurized air is a predetermined time (in this embodiment, as an example, 5 seconds or 2 seconds), and when this predetermined time has elapsed, the
なお、上記では、各圧力室22〜25に供給している加圧空気の圧力を一律に低下させることで、弾性膜7又は弾性膜61による密着(シール)が不完全になった基板Wを、再度正常な状態に保持し直すようにする場合を説明したが、これ以外にも、漏れが生じていると判断した圧力室に供給する加圧空気の供給圧力だけを選択的に低下させることで、加圧空気の漏れを止めることも可能である。
In the above, the substrate W in which the adhesion (seal) by the
また、上記では、研磨テーブル100とトップリング1の回転数を維持したまま、加圧空気の供給圧力を調節することで、弾性膜7又は弾性膜61による密着が不完全になった基板Wを再度正常な状態に保持し直す場合を説明したが、この加圧空気の供給圧力を調節する手段に代えて、あるいはこの加圧空気の供給圧力を調節する手段と共に、研磨テーブル100とトップリング1の回転速度(回転数)を減速する手段を用いることによっても、弾性膜7又は弾性膜61による密着を再度正常な状態に戻すことが可能である。すなわち、加圧空気の漏れが検知された場合に、研磨テーブル100とトップリング1の回転速度を、その時点の速度よりも低い速度である所定の組み合わせの回転速度まで一時的に減速する。これにより、基板Wの回転により弾性膜7又は弾性膜61に作用する回転方向の力を一時的に減少させることができるので、弾性膜7又は弾性膜61による密着が不完全になった基板Wを再度正常な状態に保持し直すことができ、加圧空気の漏れを速やかに止めることができる。
Further, in the above, the substrate W in which the adhesion by the
ところで、上記のように研磨工程中に加圧空気の供給圧力を一時的に低下させたり、研磨テーブル100とトップリング1の回転速度を減速したりすると、基板Wの研磨パッド(研磨面)101への押圧力が一時的に小さくなって、その分、研磨量が低下するため、基板Wの研磨量が当初の目標研磨量よりも不足してしまう。そのため、本実施形態の基板研磨装置では、この研磨量の不足分を補うための処置を講じるようにしている。
By the way, if the supply pressure of the pressurized air is temporarily reduced during the polishing process as described above, or the rotational speed of the polishing table 100 and the
研磨量の不足分を補うための処置として、研磨工程の時間を調節することができる。すなわち、基板研磨装置に設けた研磨時間を制御する図示しないコントローラ(研磨時間制御手段)で、加圧空気の供給圧力を一時的に低下させた時間分だけ基板Wの研磨時間を延長する。このように、加圧空気の供給圧力を一時的に低下させた時間を研磨工程の時間に加算すれば、研磨量の不足分を補うことが可能である。さらにその場合、研磨テーブル100内に設置した膜厚測定器50を用いることによって、加圧空気の漏れを止めるまでの間に低下した研磨量を正確に検知し、この検知した研磨量の不足分を補うために必要な研磨時間を算出して、その時間だけ研磨時間を延長するようにすれば、さらに精度良く研磨量の不足を補うことが可能となる。
As a measure for compensating for the shortage of the polishing amount, the time of the polishing process can be adjusted. In other words, the polishing time of the substrate W is extended by the controller (not shown) (polishing time control means) that controls the polishing time provided in the substrate polishing apparatus by the time during which the supply pressure of the pressurized air is temporarily reduced. In this way, if the time during which the supply pressure of the pressurized air is temporarily reduced is added to the time of the polishing step, the shortage of the polishing amount can be compensated. Further, in that case, by using the film
また、加圧空気の供給圧力の低下させたことによって不足した研磨量を補う際に、研磨工程の所要時間を長くできない事情がある場合には、研磨時間を延長するのではなく、一時的な減圧後に再度加圧する際の加圧空気の供給圧力を、減圧前の供給圧力よりも高い圧力に変更して対応することができる。すなわち、膜厚測定器50による膜厚の測定データに基づいて、再加圧時に、一時的な減圧による研磨量の不足分を補うように、加圧空気の供給圧力を高くする。これにより、研磨時間を延長することなく研磨量の不足分を適切に補うことが可能となる。なお、Low‐k材などを使用したデバイスでは、研磨圧力に上限値があり、この上限値を越える圧力で研磨を行うとデバイスを破壊してしまうおそれがあるので、その場合は、再加圧後の研磨圧力を高い圧力に変更する手段ではなく、先に述べた研磨時間を延長する手段を用いる方がよい。
Also, when there is a situation in which the time required for the polishing process cannot be increased when the insufficient polishing amount is compensated for by reducing the supply pressure of the pressurized air, the polishing time is temporarily not used. The supply pressure of the pressurized air when pressurizing again after the pressure reduction can be changed by changing the pressure to a pressure higher than the supply pressure before the pressure reduction. That is, based on the film thickness measurement data obtained by the film
一方、上記したように本実施形態の基板研磨装置では、基板Wの径方向に沿って複数の圧力室22〜25を設けており、これら複数の圧力室22〜25にそれぞれ異なった圧力の加圧空気を供給することで、基板Wの全体で高い精度の研磨均一性を達成するようにしている。しかしながらこの場合、いずれかの圧力室から加圧空気の漏れが発生した場合、当該圧力室への加圧空気の供給圧力だけを低下させると、その圧力室に対応する被研磨面にかかる押圧力だけが低下して、その部分の研磨量が不足することで、基板Wの研磨量が不均一になるおそれがある。図10は、一部の圧力室への加圧流体の供給圧力を一時的に低下させた場合の基板Wの研磨量の分布を示す図である。同図に示すように、加圧空気の供給圧力を低下させた圧力室に対応する部分の研磨量が少なくなるので、研磨終了時の基板Wの研磨量が被研磨面の全体で不均一になる。
On the other hand, as described above, in the substrate polishing apparatus of this embodiment, the plurality of
そこで、本実施形態の基板研磨装置では、基板Wの研磨量の不均一を解消するために、基板Wの研磨工程中に、研磨テーブル100に設置した膜厚測定器50で被研磨面の各部分の膜厚を測定して研磨量を算出する。そして、この膜厚測定器50の測定データに基づいて算出された研磨量のデータを制御装置30に入力し、制御装置30で、当該データに基づいて不足した研磨量を補うように各圧力室22〜25への加圧空気の供給圧力を調節する。このようにすることで、研磨工程中に加圧空気の供給圧力を一時的に低下させた場合でも、基板Wの全体で均一な研磨を達成することが可能となる。図11は、膜厚測定器50の測定データのフィードバックを用いて研磨量の不足分を補った場合における基板Wの研磨量の分布を示す図である。
Therefore, in the substrate polishing apparatus of this embodiment, in order to eliminate the unevenness of the polishing amount of the substrate W, each of the surfaces to be polished is measured by the film
上記のように、膜厚測定器50による研磨量の測定データをフィードバックして圧力室22〜25への加圧空気の供給圧力を調節すれば、被研磨面における研磨量の不均一性を解消したり、不足した研磨量を補ったりすることができる。したがって、加圧空気の漏れの影響を効果的に除去することが可能となり、より均一に研磨された基板を得ることができる。
As described above, if the measurement data of the polishing amount by the film
一方、基板研磨装置による基板Wの研磨工程が終了したら、圧力室22〜25への加圧空気の供給を停止し、各圧力室を大気圧に開放する。その後、圧力室23及び/又は圧力室24に負圧を形成することにより、基板Wをトップリング1の下端面に再び真空吸着させる。この時、圧力室21内の圧力を大気圧に開放するか、もしくは負圧にする。
On the other hand, when the polishing process of the substrate W by the substrate polishing apparatus is completed, the supply of pressurized air to the
上記のように基板Wを吸着させた後、トップリング1の全体を基板受渡位置に配置し、圧力室23及び/又は圧力室24による真空吸着を解除する。そして、流体路34から基板Wに流体(例えば、加圧流体もしくは窒素と純水を混合したもの)を噴射して基板Wをリリースする。
After adsorbing the substrate W as described above, the entire
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書、図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、圧力室22〜25の具体的な構成は、上記実施形態に示すものには限定されず、供給される加圧流体で基板を押圧することができるように構成したものであれば、他の構成であっても良い。また、圧力室に供給する加圧流体としては、上記実施形態で示した加圧空気には限定されず、それ以外にも、他種類の気体あるいは液体などを供給することも可能である。また、上記実施形態では、トップリング1の構成例として、トップリング本体2にリテーナリング3が固定されたものを示したが、本発明の基板保持装置は上記実施形態で示したトップリング1には限られず、それ以外にも、例えばリテーナリングをトップリング本体とは別体として設置して、これらリテーナリングとトップリングが独立に上下動するように構成することも可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims, the specification, and the drawings. Is possible. It should be noted that any shape, structure, and material not directly described in the specification and drawings are within the scope of the technical idea of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited. For example, the specific configuration of the
1 トップリング
2 トップリング本体
3 リテーナリング
4 エッジリング
5 ホルダーリング
6 チャッキングプレート
7 弾性膜
8 当接部
9 周壁部
10 自在継手部
11 トップリング駆動軸
12 ベアリングボール
13 加圧シート
15 外周押圧部
18 切れ目
19 中間エアバッグ
21〜25 圧力室
30 制御装置
31〜36 流体路
50 膜厚測定器
52 透光窓部材
54 光源
55 分光器
56 CCDアレイ
58 ケーブル
59 ロータリコネクタ
60 コントローラ
61 弾性膜
62 エアバッグホルダー
100 研磨テーブル
101 研磨パッド(研磨面)
102 研磨液供給ノズル
110 トップリングヘッド
111 トップリング用エアシリンダ
112 回転筒
113 タイミングプーリ
114 トップリング用モータ
115 タイミングベルト
116 タイミングプーリ
117 トップリングヘッドシャフト
120 圧縮空気源
DESCRIPTION OF
102 Polishing
Claims (8)
前記圧力室からの前記加圧流体の漏れを検知する加圧流体漏れ検知手段と、前記加圧流体の供給圧力を調節する加圧流体供給圧力調節手段とを備え、
前記加圧流体漏れ検知手段で、前記基板と圧力室の間に生じた隙間からの前記加圧流体の漏れを検知した際に、前記加圧流体供給圧力調節手段で前記加圧流体の供給圧力を一時的に低下させることで前記加圧流体の漏れを止めることを特徴とする基板保持装置。 A substrate holding member having a substrate holding surface for holding the substrate, a pressure chamber for pressing the substrate held on the substrate holding surface of the substrate holding member against the polishing surface, and a pressure fluid to be supplied to the pressure chamber In the substrate holding device provided with the pressurized fluid supply means,
A pressurized fluid leakage detecting means for detecting leakage of the pressurized fluid from the pressure chamber; and a pressurized fluid supply pressure adjusting means for adjusting a supply pressure of the pressurized fluid;
When the pressurized fluid leakage detecting means detects leakage of the pressurized fluid from the gap formed between the substrate and the pressure chamber, the pressurized fluid supply pressure adjusting means detects the pressurized fluid supply pressure. The substrate holding device is characterized in that leakage of the pressurized fluid is stopped by temporarily lowering the pressure.
前記圧力室は、前記基板保持部材が具備する前記基板に密着する弾性膜と前記基板とによって画成された空間からなり、前記加圧流体漏れ検知手段は、前記弾性膜と前記基板の密着部における前記加圧流体の漏れを検知することを特徴とする基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 1,
The pressure chamber includes a space defined by the elastic film and the substrate that are in close contact with the substrate included in the substrate holding member, and the pressurized fluid leakage detection means is a contact portion between the elastic film and the substrate. A substrate holding apparatus for detecting leakage of the pressurized fluid in
前記加圧流体漏れ検知手段は、前記圧力室に流入する加圧流体の流れ状態を監視することで該加圧流体の漏れを検知するセンサであることを特徴とする基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to claim 1 or 2,
The substrate holding apparatus, wherein the pressurized fluid leakage detecting means is a sensor that detects a leakage of the pressurized fluid by monitoring a flow state of the pressurized fluid flowing into the pressure chamber.
前記加圧流体供給圧力調節手段で低下させた前記加圧流体の供給圧力が、前記加圧流体の漏れが発生する前の加圧流体の供給圧力の半分以下の圧力に設定されていることを特徴とする基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The supply pressure of the pressurized fluid lowered by the pressurized fluid supply pressure adjusting means is set to a pressure not more than half of the supply pressure of the pressurized fluid before the pressurized fluid leaks. A substrate holding device.
前記加圧流体供給圧力調節手段で加圧流体の供給圧力を一時的に低下させる時間を5秒以内としたことを特徴とする基板保持装置。 The substrate holding apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The substrate holding apparatus characterized in that the time for temporarily reducing the supply pressure of the pressurized fluid by the pressurized fluid supply pressure adjusting means is within 5 seconds.
前記基板保持装置として、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板保持装置を備えたことを特徴とする基板研磨装置。 A polishing table having a polishing surface; and a substrate holding device that holds the substrate and presses the substrate against the polishing surface of the polishing table, the substrate and the polishing by rotation of the substrate holding device and rotation of the polishing table In a substrate polishing apparatus for polishing the substrate by relative movement of surfaces,
A substrate polishing apparatus comprising the substrate holding apparatus according to claim 1 as the substrate holding apparatus.
前記基板保持装置の前記加圧流体漏れ検知手段で加圧流体の漏れを検知した場合に、前記基板保持装置と前記研磨テーブルの回転速度を減速することを特徴とする基板研磨装置。 The substrate polishing apparatus according to claim 6, wherein
A substrate polishing apparatus characterized in that when the pressurized fluid leakage detecting means of the substrate holding device detects leakage of pressurized fluid, the rotational speed of the substrate holding device and the polishing table is reduced.
前記基板の研磨工程中に、前記加圧流体漏れ検知手段で前記加圧流体の漏れを検知したら、基板の研磨工程を停止することなく、前記加圧流体供給圧力調節手段で前記加圧流体の供給圧力を一時的に低下させて、前記加圧流体の漏れを止めることを特徴とする基板研磨方法。 A polishing table having a polishing surface and the substrate holding device according to any one of claims 1 to 5, wherein a substrate held by the substrate holding device is pressed against the polishing surface of the polishing table, and the substrate In a substrate polishing method for polishing the substrate by relative movement of the polishing surface,
If leakage of the pressurized fluid is detected by the pressurized fluid leakage detecting means during the polishing process of the substrate, the pressurized fluid supply pressure adjusting means may stop the pressurized fluid without stopping the polishing process of the substrate. A substrate polishing method, wherein a supply pressure is temporarily reduced to stop leakage of the pressurized fluid.
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