JP2009224702A - Wafer polishing device and wafer polishing method using the polishing device - Google Patents

Wafer polishing device and wafer polishing method using the polishing device Download PDF

Info

Publication number
JP2009224702A
JP2009224702A JP2008069932A JP2008069932A JP2009224702A JP 2009224702 A JP2009224702 A JP 2009224702A JP 2008069932 A JP2008069932 A JP 2008069932A JP 2008069932 A JP2008069932 A JP 2008069932A JP 2009224702 A JP2009224702 A JP 2009224702A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
polishing
pressure
air
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008069932A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5377873B2 (en
Inventor
Akio Yanai
昭夫 矢内
Takashi Fujita
隆 藤田
Takayoshi Kuwabara
孝好 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Seimitsu Co Ltd filed Critical Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority to JP2008069932A priority Critical patent/JP5377873B2/en
Publication of JP2009224702A publication Critical patent/JP2009224702A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5377873B2 publication Critical patent/JP5377873B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the discontinuity of polishing pressure applied to a wafer from the divided air chambers of a wafer holding member in a wafer polishing device. <P>SOLUTION: On the bottom of a wafer carrier 11 of a polishing head 6, an inner air chamber 12, an intermediate air chamber 13, and an outer air chamber 14 are ring-shaped and are concentrically provided. The air pressures of the chambers are separately controlled. On the bottom of the wafer carrier 11, a pressure disk 18 is attached which has higher bending rigidity than a wafer W, and the wafer W is placed on the underside of the pressure disk 18. By pressure air supplied to the air chambers, a pressure is applied to the pressure disk 18 having high rigidity, and the wafer W is pressed to a polishing pad 5 through the pressure disk 18, and a pressure is applied through the pressure disk 18 to partitions between the plurality of air chambers where an air pressure is not applied under normal conditions, so that the discontinuity of pressure is eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、ウェーハ研磨装置に関するものであり、特に、研磨形状補正機構を改良したウェーハ研磨装置及び該研磨装置を用いたウェーハ研磨方法に関するものである。   The present invention relates to a wafer polishing apparatus, and more particularly to a wafer polishing apparatus having an improved polishing shape correction mechanism and a wafer polishing method using the polishing apparatus.

高密度半導体デバイスの製造には、上面に研磨パッドを貼付した円形ターンテーブルであるプラテンと、研磨パッドの表面へシリコンウェーハを押し付ける研磨ヘッドとからなり、プラテンと研磨ヘッドとを夫々回転駆動してウェーハ自体の表面或いはウェーハの表面に形成された薄膜を研磨するCMP式のウェーハ研磨装置が用いられている。   The manufacture of high-density semiconductor devices consists of a platen that is a circular turntable with a polishing pad affixed to the upper surface and a polishing head that presses a silicon wafer against the surface of the polishing pad. 2. Description of the Related Art CMP-type wafer polishing apparatuses that polish a surface of a wafer itself or a thin film formed on the surface of a wafer are used.

この種のウェーハ研磨装置は、研磨の平坦性を確保するために、ウェーハの保持機構や研磨ヘッドの支持構造などに種々の工夫がこらされてはいるものの、ウェーハの中心から半径方向に研磨ムラが生じることがある。   In this type of wafer polishing apparatus, in order to ensure the flatness of the polishing, the wafer holding mechanism and the support structure of the polishing head have been devised, but the polishing unevenness in the radial direction from the center of the wafer. May occur.

研磨ムラの形態としては、外周縁部が研磨過剰となる場合や、外周縁部に近い箇所や中央部が研磨不足となる場合など種々の形態があり、その原因は或る一つには特定できず、ごく薄いウェーハの外周面を保持することによるウェーハの撓み、ウェーハが押し付けられる研磨パッドの弾性反力による撓み、研磨パッドとウェーハとの間に進入するスラリーの量がウェーハの中心部と周縁部とで異なることによる研磨レートの差異、ウェーハの被研磨面の反対側の平面度の影響など、種々の要因が絡み合っていると考えられる。   There are various forms of polishing unevenness, such as when the outer peripheral edge is excessively polished, or when the location near the outer peripheral edge or the center is insufficiently polished, and the cause is specified as one of the causes. The wafer is bent by holding the outer peripheral surface of a very thin wafer, the elastic reaction force of the polishing pad against which the wafer is pressed, and the amount of slurry entering between the polishing pad and the wafer is the center of the wafer. It is considered that various factors such as a difference in the polishing rate due to the difference in the peripheral edge and the influence of the flatness on the opposite side of the surface to be polished of the wafer are intertwined.

ウェーハは回転して研磨されることから、研磨ムラは回転中心から半径方向に円形或いは環状の凸部或いは凹部となって現れ、フォトリソグラフィーによる感光工程では微細パターンの露光に支障を来し、Cuなどの薄膜の除去工程では研磨過剰が導電パターンの断線を引起こし、研磨不足が導電パターンの短絡を引起こすことがある。   Since the wafer is polished by rotating, uneven polishing appears as a circular or annular convex portion or concave portion in the radial direction from the center of rotation, and the photolithographic process interferes with the exposure of a fine pattern. In a thin film removing process such as that, excessive polishing may cause disconnection of the conductive pattern, and insufficient polishing may cause short-circuiting of the conductive pattern.

上記のような研磨ムラを解消するための技術としては、以下のような特許文献記載の技術が知られている。   As a technique for eliminating the above-described polishing unevenness, techniques described in the following patent documents are known.

特許文献1には、研磨面を有するターンテーブルとトップリングとを備え、前記ターンテーブルとトップリングとの間に、ポリッシング対象物を介在させて、所定の力で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨し、平坦かつ鏡面化するポリッシング装置において、前記トップリングがポリッシング対象物を保持する保持面を可変の流体圧によって変形可能とし、かつトップリングの周囲に配置され可変の押圧力で前記研磨面を押圧するとともにポリッシング対象物をトップリングの保持面内に保持するリテーナリングを設けたことを特徴としている。   Patent Document 1 includes a turntable having a polished surface and a top ring. The polishing object is interposed between the turntable and the top ring and pressed with a predetermined force. In a polishing apparatus that polishes and flattenes a polishing surface, the holding surface on which the top ring holds the object to be polished can be deformed by a variable fluid pressure, and the polishing is performed with a variable pressing force disposed around the top ring. A retainer ring that presses the surface and holds the polishing object within the holding surface of the top ring is provided.

特許文献2には、トップリング内に設けられるとともに弾性膜で覆われ流体が供給される流体室と、流体室を形成する弾性膜と基板Wとの間に介装され弾性膜を介して基板Wに押圧力を加わるための複数の加圧部材とを備えている。   In Patent Document 2, a fluid chamber provided in a top ring and covered with an elastic film and supplied with a fluid, an elastic film forming the fluid chamber, and a substrate W are interposed between the elastic film and the substrate. A plurality of pressurizing members for applying a pressing force to W.

これにより、流体室内の流体から複数の加圧部材に押圧力が付与され、基板はこれら加圧部材によってターンテーブル上の研磨面に押圧される。そのため、基板の全面に亘って均一な押圧力を加えることができ、基板の被研磨面の全面を均一に研磨できるとしている。   Thereby, a pressing force is applied to the plurality of pressurizing members from the fluid in the fluid chamber, and the substrate is pressed against the polishing surface on the turntable by these pressurizing members. Therefore, a uniform pressing force can be applied over the entire surface of the substrate, and the entire surface to be polished of the substrate can be uniformly polished.

特許文献3には、基板を保持するトップリング本体と、基盤に当接する弾性パッドと、
弾性パッドを支持する支持部材があり、支持部材の下面に弾性パッドに当接する弾性膜を備えた当接部材を有し、弾性パッドと支持部材との間に形成される空間の内部には、当接部材の内部に形成される第1の圧力室と該当接部材の外部に形成される第2の圧力室とを有する構成としている。
Patent Document 3 includes a top ring body that holds a substrate, an elastic pad that abuts against the base,
There is a support member that supports the elastic pad, and has a contact member that includes an elastic film that contacts the elastic pad on the lower surface of the support member, and inside the space formed between the elastic pad and the support member, The first pressure chamber is formed inside the contact member and the second pressure chamber is formed outside the contact member.

言い換えれば、第1の圧力室と第2の圧力室は隣接した構成になっており、夫々の圧力室には独立した圧力がかけられるようになっている。   In other words, the first pressure chamber and the second pressure chamber are adjacent to each other, and an independent pressure can be applied to each pressure chamber.

特許文献4には、ウェーハ保持具の底面に環状の凸部を設け、この凸部により局部的に研磨圧力を強化するようにした装置や、特許文献2,3と同様に、ウェーハ保持具の内部を半径方向に分割して複数の空気室を形成し、夫々の空気室の底面に形成した孔を通じてウェーハの上面へ空気圧を作用させ、ウェーハを研磨パッドへ押し付けるとともに、各空気室の空気圧を制御し、ウェーハの内周部分と外周部分とで押し付け圧力を相違させてウェーハの各部の研磨量を制御する装置が記載されている。
特開2001−179605号公報 特開2001−138224号公報(図4参照) 特開2002−187060号公報 特表2001−513451号公報(図9参照)
In Patent Literature 4, an annular convex portion is provided on the bottom surface of the wafer holder, and the polishing pressure is locally enhanced by the convex portion. A plurality of air chambers are formed by dividing the inside in the radial direction, air pressure is applied to the upper surface of the wafer through holes formed in the bottom surface of each air chamber, the wafer is pressed against the polishing pad, and the air pressure of each air chamber is adjusted. An apparatus is described that controls and controls the polishing amount of each part of the wafer by making the pressing pressure different between the inner peripheral part and the outer peripheral part of the wafer.
JP 2001-179605 A JP 2001-138224 A (see FIG. 4) JP 2002-187060 A JP-T-2001-513451 (see FIG. 9)

特許文献1記載の構成は、例えばダイヤフラム型トップリングの面内加圧分布制御方式を使用してウェーハ面内の加圧制御を行っている。ダイヤフラムの内側は一つのエアー室から構成され、そのエアーを負圧にするとダイヤフラムは凹んで外周部を押圧し、ダイヤフラムに与えるエアーを正圧にするとダイヤフラムは膨らんでウェーハ中心部を比較的強く押圧する。   The configuration described in Patent Document 1 performs pressurization control within the wafer surface using, for example, an in-plane pressurization distribution control system of a diaphragm type top ring. The inside of the diaphragm is composed of one air chamber. When the air is made negative pressure, the diaphragm is recessed and presses the outer periphery, and when the air applied to the diaphragm is made positive pressure, the diaphragm swells and presses the wafer center relatively strongly To do.

しかし、かかる構成を有する特許文献1記載の研磨装置を用いる場合は、ダイヤフラムの撓み剛性が面内でばらつくことが存在する。ダイヤフラム内はパスカルの原理で均等に押圧されているだけであるから、ダイヤフラムの撓み剛性の偏りを補正する応力は作用しないため、終始ダイヤフラムの撓み剛性のばらつきがウェーハを押圧する圧力ばらつきになる。   However, when the polishing apparatus described in Patent Document 1 having such a configuration is used, there is a case where the flexural rigidity of the diaphragm varies in a plane. Since the inside of the diaphragm is only pressed evenly by the Pascal principle, no stress that corrects the deflection of the deflection rigidity of the diaphragm is applied, so that the dispersion of the deflection rigidity of the diaphragm is a pressure fluctuation that presses the wafer from beginning to end.

又、内圧によって、凸状ないしは凹状に変化するダイヤフラムは、ウェーハと略同径に製作されている。そのため、ダイヤフラムの撓みの支点は、ウェーハの外周エッジと略同一位置になる。このように撓み変形の支点は、圧力として特異的な挙動をもたらす。特に、撓み変形の場合、その撓み部材の支持形態によってその近傍は変化する。   Moreover, the diaphragm which changes into a convex shape or a concave shape by the internal pressure is manufactured to have substantially the same diameter as the wafer. For this reason, the fulcrum of the diaphragm is located at substantially the same position as the outer peripheral edge of the wafer. Thus, the fulcrum of the bending deformation brings about a specific behavior as pressure. In particular, in the case of bending deformation, the vicinity changes depending on the support form of the bending member.

通常、ダイヤフラムのような加圧容器を形成する場合、ダイヤフラムの支持部分は両端固定状態となる。両端固定でダイヤフラムが固定される場合、たとえ、ウェーハ中央部付近は撓んでいたとしても、支点付近の変位は0となる。また、撓みの傾きも0となり、実質的に圧力はかからない。ウェーハの内周部分に移るに従って、ダイヤフラムの傾きが徐々に大きくなるが、その傾きは変曲点を持つことになる。そのため、圧力分布は理論上、滑らかに変化することはなく、特異な圧力分布になることが予測される。(特許文献1図参照)
又、ダイヤフラムが伸縮性の弾性部材で構成される場合は、こうした圧力分布の特異点は存在するが、その特異点による影響が顕著でない場合もある。これは、ダイヤフラム自身の伸縮、弾性変形の変形しろが大きいため、ダイヤフラム内で吸収し、見かけ上滑らかな形状になる。しかし、こうした弾性部材でダイヤフラムを形成する場合、局所的な加圧分布を、ダイヤフラムの撓み剛性によって緩和する能力は大きく低下する。即ち、ダイヤ
フラムに局所的な荷重がかかっても、その局所部分だけが変形するため局所荷重を分散して分布を持たせた圧力を伝達するといった応力分散板としての機能は殆どなくなってしまう。
Usually, when forming a pressurized container like a diaphragm, the support part of a diaphragm will be in a both-ends fixed state. When the diaphragm is fixed by fixing both ends, the displacement near the fulcrum becomes zero even if the vicinity of the wafer center is bent. Moreover, the inclination of the deflection is also 0, so that substantially no pressure is applied. As the wafer moves to the inner peripheral portion of the wafer, the gradient of the diaphragm gradually increases, but the gradient has an inflection point. For this reason, the pressure distribution is theoretically expected not to change smoothly and to be a unique pressure distribution. (Refer to Patent Document 1)
Further, when the diaphragm is composed of a stretchable elastic member, such a singular point of the pressure distribution exists, but the influence of the singular point may not be remarkable. This is because the diaphragm itself has a large margin of expansion and contraction and elastic deformation, so that it is absorbed in the diaphragm and becomes an apparently smooth shape. However, when forming a diaphragm with such an elastic member, the ability to relieve local pressure distribution by the flexural rigidity of the diaphragm is greatly reduced. In other words, even when a local load is applied to the diaphragm, only the local portion is deformed, so that the function as a stress distribution plate that disperses the local load and transmits the distributed pressure is almost lost.

このようなことから、ダイヤフラムは応力を分散する程度のある程度の剛性を持つ必要があるが、ウェーハと略同径の場合、ウェーハエッジ付近には特異的な圧力がかかることになり、ウェーハエッジ部の均一性を大きく損なうことになる。   For this reason, the diaphragm needs to have a certain degree of rigidity to disperse the stress, but when the diameter is approximately the same as the wafer, a specific pressure is applied near the wafer edge, and the wafer edge portion The uniformity of the image quality is greatly impaired.

又、更にダイヤフラムの周囲には弾性膜(メンブレン)が外周部で約90°に折り曲げられて巻き付けられている。このようにエッジ部付近で約90°折り曲げられて円柱体に固定されている場合、弾性シートであってもエッジ部付近は弾性シートが局部的に撓んで変形しているため、過剰な変形歪がそこに蓄えられ、弾性シートの弾性率はウェーハエッジ部分だけ急激に大きくなる。その結果、ウェーハエッジ部分は折り曲げられた弾性シートによる変形抵抗もあって過剰な応力が及ぼされた。   Further, an elastic membrane (membrane) is wound around the diaphragm by being bent at about 90 ° at the outer periphery. In this way, when it is bent about 90 ° near the edge and fixed to the cylindrical body, even if it is an elastic sheet, the elastic sheet is locally bent and deformed even in the vicinity of the edge. Are stored there, and the elastic modulus of the elastic sheet increases rapidly only at the wafer edge portion. As a result, the wafer edge portion was subjected to excessive stress due to deformation resistance due to the bent elastic sheet.

以上の状況から、ウェーハ面内の研磨形状を補正する、乃至は研磨形状にある程度の分布を形成することは可能であるかもしれないが、その反面、副作用としてウェーハエッジ部に至るまで安定した均一な圧力分布を形成することは非常に困難である。   From the above situation, it may be possible to correct the polished shape in the wafer surface or to form a certain distribution in the polished shape, but on the other hand, as a side effect, it is stable and uniform up to the wafer edge. It is very difficult to form a uniform pressure distribution.

特許文献2記載の研磨装置は、流体室8内の流体から押圧力が付与された多数の加圧ピンにより半導体ウェーハWを分割して荷重をかけられるのでウェーハWの厚みによらず、半導体ウェーハWの中央部から周縁部に至るまで全面に亘って均一な研磨圧力を加えることができるとしている。しかし、その反面、夫々の複数の加圧部材を完全に制御できないことや、複数の加圧部材は独立しているため、滑らかな加圧変化を形成することは原理的に不可能である。   In the polishing apparatus described in Patent Document 2, the load is applied by dividing the semiconductor wafer W by a large number of pressure pins to which a pressing force is applied from the fluid in the fluid chamber 8, so that the semiconductor wafer is independent of the thickness of the wafer W. It is said that a uniform polishing pressure can be applied over the entire surface from the central part to the peripheral part of W. However, on the other hand, it is impossible in principle to form a smooth pressure change because each of the plurality of pressure members cannot be completely controlled and the plurality of pressure members are independent.

更に、ウェーハ保持具の内部を半径方向に分割して複数の空気室を形成する構成は、半径方向の分割点から中心部にかけての部位と、半径方向の分割点から外縁部にかけての部位との研磨圧力を個別に制御できて対応性が広いが、空気室の分割点(隔壁或いは空気室間の間隙)ではウェーハに圧力が加わらず、極端にいえば空気室の分割点に対応する箇所に研磨不足による凸状円環形の段差が生じた不連続な仕上がり形状となる。   Furthermore, the configuration in which the interior of the wafer holder is divided in the radial direction to form a plurality of air chambers is formed by dividing a portion from the radial division point to the center portion and a portion from the radial division point to the outer edge portion. Although the polishing pressure can be individually controlled and the compatibility is wide, pressure is not applied to the wafer at the air chamber division point (partition or air gap), and in extreme cases, at the location corresponding to the air chamber division point. The result is a discontinuous finished shape with convex annular steps due to insufficient polishing.

特許文献3記載の研磨装置は、成膜時の膜厚分布を補正するために、研磨形状を変化させて研磨後の膜厚分布を均一にするための研磨装置を提供することを目的としている。   The polishing apparatus described in Patent Document 3 is intended to provide a polishing apparatus for changing the polishing shape to make the film thickness distribution after polishing uniform in order to correct the film thickness distribution during film formation. .

基板を保持するトップリング本体と、基板の外周縁の上面に当接するシールリングと、外シールリングを支持する支持部材とを備え、シールリングと支持部材との間に形成される空間の内部には、当接部材の内部に形成される第1の圧力室と、当接部材外部に形成される第2の圧力室とを有して、夫々の圧力室に独立した流体または真空を供給する。   A top ring body that holds the substrate, a seal ring that abuts on the upper surface of the outer peripheral edge of the substrate, and a support member that supports the outer seal ring, and is provided in a space formed between the seal ring and the support member. Has a first pressure chamber formed inside the abutting member and a second pressure chamber formed outside the abutting member, and supplies an independent fluid or vacuum to each pressure chamber. .

こうした構成の場合、第1の圧力室と第2の圧力室は、独立した圧力が付与されるが、第1の圧力室によって押圧されるウェーハ領域と、第2の圧力室によって押圧されるウェーハ領域とで明らかに圧力が変化するため、結果的に階段状の圧力分布が形成される。その結果、研磨形状が滑らかにならず、階段状の研磨形状が形成される。   In such a configuration, the first pressure chamber and the second pressure chamber are applied with independent pressure, but the wafer region pressed by the first pressure chamber and the wafer pressed by the second pressure chamber. Since the pressure clearly changes between the regions, a stepwise pressure distribution is formed as a result. As a result, the polished shape is not smooth, and a stepped polished shape is formed.

特に第1の圧力室及び第2の圧力室を覆う弾性膜が非常に軟らかい材料を使用した場合、特に、階段状の圧力分布が顕著に現れるため、階段状の研磨形状はより顕著になる。   In particular, when an elastic film covering the first pressure chamber and the second pressure chamber is made of a material that is very soft, a step-like pressure distribution appears particularly, so that the step-like polished shape becomes more noticeable.

通常、成膜時の膜厚分布は滑らかな分布であるため、こうした階段状の圧力分布を与える方式においては、必ずしも膜厚分布を完全に補正できない。   Normally, the film thickness distribution at the time of film formation is a smooth distribution, and therefore the film thickness distribution cannot always be completely corrected in a system that provides such a step-like pressure distribution.

一方、第1の圧力室及び第2の圧力室を覆う弾性膜が、多少の剛性を有する部材が使用された場合、第1の圧力室に封入された流体の圧力は、弾性膜を撓ませるための圧力として使用され、圧力室に圧入された圧力が、ウェーハを押圧する圧力として効果的に与えられなくなる。よって、圧力室が隣接して存在する場合、夫々独立した圧力を与えながらもその結果、滑らかな圧力分布を与えることは非常に難しい。   On the other hand, when an elastic film covering the first pressure chamber and the second pressure chamber uses a member having some rigidity, the pressure of the fluid sealed in the first pressure chamber deflects the elastic film. The pressure that is used as the pressure for pressurization and is pressed into the pressure chamber cannot be effectively applied as the pressure for pressing the wafer. Therefore, when the pressure chambers are adjacent to each other, it is very difficult to give a smooth pressure distribution as a result of giving independent pressures.

本発明で解決する課題は、初期の滑らかな膜厚分布に対してそれに対応させる圧力分布も滑らかな圧力分布を形成し、その結果滑らかな研磨形状を得ようとするものである。   The problem to be solved by the present invention is to form a smooth pressure distribution as a pressure distribution corresponding to the initial smooth film thickness distribution, thereby obtaining a smooth polished shape.

特許文献4中のウェーハ保持具の底面に環状の突起を設け、この突起により局部的に研磨圧力を強化するようにした装置は、或る特定の箇所のみの研磨圧力を強化できるもので、各種のウェーハ面状態にあわせるためには、ウェーハ毎に突起の位置調整、或いは突起位置の異なるウェーハ保持具への交換などの作業を要して実用性に乏しい。   An apparatus in which an annular protrusion is provided on the bottom surface of the wafer holder in Patent Document 4 and the polishing pressure is locally enhanced by this protrusion can enhance the polishing pressure only at a specific location. In order to match the wafer surface condition, it is difficult to adjust the position of the protrusion for each wafer or to replace the wafer holder with a different protrusion position.

又、同文献中には、ウェーハ保持具の空気室をチャンバシールで内側チャンバと、外側チャンバとに分割し、薄膜(ウェーハへ圧力を付与するシート部材)の内側部分と外側環状部分にかかる下向き荷重を独立して調整できるようにした構成が記載されているが(同文献4、図9、段落0060,0061参照)、この場合も、チャンバシールによるチャンバの分割点での研磨圧力の不連続性の問題は存在する。   Also, in this document, the air chamber of the wafer holder is divided into an inner chamber and an outer chamber by a chamber seal, and the thin film (a sheet member that applies pressure to the wafer) is directed downwardly on the inner portion and the outer annular portion. Although a configuration is described in which the load can be adjusted independently (see the same document 4, FIG. 9, paragraphs 0060 and 0061), in this case as well, the polishing pressure is discontinuous at the division point of the chamber by the chamber seal. Sex issues exist.

そこで、ウェーハの内周部と外周部の研磨圧力を制御可能なウェーハ研磨装置において、ウェーハ保持具の複数に分割した空気室からウェーハにかかる研磨圧力の不連続性を可及的に解消して、研磨精度を向上するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は以下の課題を解決することを目的とする。   Therefore, in a wafer polishing device that can control the polishing pressure of the inner and outer peripheral parts of the wafer, the discontinuity of the polishing pressure applied to the wafer from the air chamber divided into a plurality of wafer holders is eliminated as much as possible. Technical problems to be solved in order to improve the polishing accuracy arise, and the present invention aims to solve the following problems.

初期の滑らかな膜厚分布に対応させて、研磨形状を制御することにより、研磨後に均一な膜厚分布を得る研磨装置を提供する。   Provided is a polishing apparatus that obtains a uniform film thickness distribution after polishing by controlling the polishing shape in accordance with the initial smooth film thickness distribution.

ウェーハ裏面に加圧した際に、夫々の圧力をかけた領域(エリア)に対して、導入圧力を忠実に反映する独立した加圧機構を有しながらも、領域で別れることにより階段状に圧力が変化する不連続変化を緩和して、滑らかな圧力分布形成の下で、滑らかな研磨形状を得る装置を提供する。   When the pressure is applied to the back side of the wafer, each area (area) where the pressure is applied has an independent pressure mechanism that faithfully reflects the introduction pressure, but the pressure is stepped by separating the areas. The present invention provides an apparatus that obtains a smooth polished shape under the formation of a smooth pressure distribution by mitigating discontinuous changes that vary.

ウェーハエッジ部付近において、可撓板の支点(固定端)がウェーハ外周付近に存在し、それにより部材撓みの変曲点によるエッジ部の過剰な圧力、もしくは特異な圧力分布をなくし、ウェーハ内部からウェーハ外周に到るまで滑らかな圧力分布の下で滑らかな研磨形状を得る装置を提供する。   Near the wafer edge, there is a fulcrum (fixed end) of the flexible plate near the outer periphery of the wafer, thereby eliminating excessive pressure at the edge due to inflection points of member deflection, or unusual pressure distribution, from inside the wafer. An apparatus for obtaining a smooth polished shape under a smooth pressure distribution until reaching the outer periphery of a wafer is provided.

ウェーハエッジ部分において、部材が急激に曲げられることによる変形歪によって生じるエッジ過剰研磨を防止する。   Edge overpolishing caused by deformation distortion caused by abrupt bending of the member at the wafer edge portion is prevented.

ウェーハに滑らかな圧力分布を与える一方で、ウェーハ裏面にキズや汚れを付けない研磨装置を提供する。   Provided is a polishing apparatus that gives a smooth pressure distribution to a wafer while not scratching or contaminating the back surface of the wafer.

簡便に、ウェーハを自動脱着することが可能なヘッドを有する研磨装置を提供する。   A polishing apparatus having a head capable of automatically removing and attaching a wafer is provided.

この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、請求項1記載の発明は、
ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、その複数の押圧部分を包絡するように撓み性を有する可撓板を装着したことを特徴とするウェーハ研磨装置を提供するものである。
This invention is proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1
A wafer polishing apparatus comprising a polishing head for holding a wafer, pressing the wafer held by the polishing head against the surface of the polishing pad on the platen, and polishing the wafer by moving the platen and the polishing head relative to each other, A plurality of wafer pressing portions are arranged on the wafer mounting surface which is the bottom surface of the polishing head, air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independently displaced by the air pressure, A wafer polishing apparatus is provided, which is provided with a flexible plate having flexibility so as to enclose the plurality of pressing portions.

この構成によれば、従来の複数の独立したエアー圧力によってウェーハ裏面に圧力が伝達される機構では、ウェーハだけの撓み剛性では、階段状の圧力分布を緩和することができず、結果として、階段状の圧力分布形成の下でそれに対応した研磨形状が形成された。   According to this configuration, in the conventional mechanism in which the pressure is transmitted to the back surface of the wafer by a plurality of independent air pressures, the flexural rigidity of the wafer alone cannot relax the step-like pressure distribution. The corresponding polished shape was formed under the formation of the pressure distribution.

しかし、この構成によれば、夫々のヘッド内のウェーハを押圧する領域が個別に変化していたとしても、可撓板が圧力の分散効果を有するため結果的に独立した圧力を与えたとしても、滑らかな研磨形状となって現れる。これにより、従来の本質的な階段形状の圧力分布形成による階段状の研磨形状の形成は回避される。   However, according to this configuration, even if the area where the wafer in each head is pressed is changed individually, even if the flexible plate has a pressure dispersion effect, as a result, an independent pressure is applied. Appears as a smooth polished shape. This avoids the formation of a stepped polished shape by the conventional stepwise pressure distribution formation.

尚、先程の特許文献1に示すダイヤフラムにおいても、ダイヤフラム内の圧力を制御することで、ダイヤフラム表面を凸状や凹状に変形することは可能である。しかし、ダイヤフラムが変形する場合、ダイヤフラムを支えている部材は、ダイヤフラム内は中空(空気)であるため、該ダイヤフラムを強制的に押し戻す力は働かない。なぜなら、ダイヤフラムが変形しようとも、パスカルの原理によってダイヤフラム内には絶えず一様な圧力がかかるだけであり、変形した部分に局所的に回復させようとする力が働かないからである。そのようなことから、ダイヤフラムを変形させるウェーハに対するせん断方向の応力が働いた場合において、ダイヤフラムの広がり方が面内で変形すると、それを補正する力が作用しないため、結果的に片削れした研磨形状が形成される場合が想定される。   In the diaphragm shown in the above-mentioned Patent Document 1, it is possible to deform the surface of the diaphragm into a convex shape or a concave shape by controlling the pressure in the diaphragm. However, when the diaphragm is deformed, the member that supports the diaphragm is hollow (air) in the diaphragm, so that the force forcibly pushing back the diaphragm does not work. This is because even if the diaphragm is deformed, only a uniform pressure is constantly applied to the inside of the diaphragm by Pascal's principle, and a force to locally recover the deformed portion does not work. For this reason, when stress in the shear direction acts on the wafer that deforms the diaphragm, if the expansion of the diaphragm deforms in the plane, the force to correct it does not act, resulting in one-sided polishing. It is assumed that a shape is formed.

しかし、本願のように可撓板の下に独立した圧力を与える機構を有する場合、可撓板が変形したとしても、その下に存在する独立した圧力を与える機構における圧力設定値は変化しないため、局所的に可撓板が変形したとしても、それを下から押し戻す力が作用する。その結果、研磨圧力も下支えされた独立加圧機構の下で、絶えず安定した圧力が可撓板を通じてウェーハに与えられることになる。   However, in the case of having a mechanism for applying an independent pressure under the flexible plate as in the present application, even if the flexible plate is deformed, the pressure set value in the mechanism for providing an independent pressure existing thereunder does not change. Even if the flexible plate is locally deformed, a force to push it back from below acts. As a result, constantly stable pressure is applied to the wafer through the flexible plate under the independent pressurizing mechanism in which the polishing pressure is also supported.

又請求項2記載の発明は、ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、複数のウェーハ押圧部分は、ウェーハ面内の各々の領域を覆う弾性膜を持ち、その弾性膜内にエアーを密封して独立して押圧可能な複数のエアー室からなり、その複数の押圧部分を包絡して変形する可撓板を装着したことを特徴とするウェーハ研磨装置を提供する。   The invention described in claim 2 includes a polishing head for holding the wafer, the wafer held by the polishing head is pressed against the surface of the polishing pad on the platen, and the platen and the polishing head are moved relative to each other to move the wafer. A wafer polishing apparatus for polishing, wherein a plurality of wafer pressing portions are arranged on a wafer mounting surface which is a bottom surface of a polishing head, air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independent by the air pressure. The plurality of wafer pressing portions have an elastic film that covers each region in the wafer surface, and a plurality of air chambers that can be independently pressed by sealing air in the elastic film. And a wafer polishing apparatus comprising a flexible plate that envelops and deforms the plurality of pressing portions.

この構成によれば、ウェーハ面内の各々の領域を覆う弾性膜により、弾性膜内に封じ込められたエアーの圧力が、弾性膜を押し出す際に、弾性膜自身からの反発を受ける反発弾性の影響を殆ど受けず、弾性膜内に封じたエアーの圧力を忠実に伝達することが可能となる。例えば、弾性膜ではなく、硬質部材であれば内部に封じ込めた圧力を忠実に伝達できなくなるのはいうまでもない。夫々の弾性膜内には異なるエアー圧が入っているため、夫々のエアーの圧力を忠実に伝達するものが、一方でウェーハ裏面を押圧する圧力はエアー圧の領域に対応して段階的になる。このエアー圧は夫々のエリアではパスカルの原理で一様になるため、静止したエアー圧を滑らかに変化させることは原理的に不可能である。   According to this configuration, due to the elastic film covering each region in the wafer surface, the pressure of the air confined in the elastic film is repelled by the elastic film itself when pushing out the elastic film. It is possible to faithfully transmit the pressure of air sealed in the elastic film. For example, if it is not an elastic film but a hard member, it goes without saying that the pressure sealed inside cannot be transmitted faithfully. Different air pressures are contained in each elastic film, so that each air pressure is transmitted faithfully, while the pressure that presses the backside of the wafer is stepwise corresponding to the air pressure region. . Since this air pressure is uniform in each area by the Pascal principle, it is theoretically impossible to smoothly change the stationary air pressure.

そこで、ウェーハに与える圧力は滑らかにする必要があることから、その弾性膜を包絡するように可撓板を上に載せることにより、部材の撓みの効果によって段階的なエアー圧力を緩和させて緩やかに変化する圧力分布を形成し、その圧力分布をウェーハに与えることでウェーハ面内を緩やかな研磨形状にすることが可能となる。   Therefore, since the pressure applied to the wafer needs to be smooth, by placing the flexible plate on the top so as to envelop the elastic film, the stepwise air pressure is relaxed by the effect of the bending of the member, and the pressure is moderated. It is possible to form a gently polished shape in the wafer surface by forming a pressure distribution that changes to, and applying the pressure distribution to the wafer.

請求項3記載の発明は、ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、複数のウェーハ押圧部分は、ウェーハ面内の各々の領域を覆う弾性膜を持ち、その弾性膜内にエアーを密封して独立して押圧可能な複数のエアー室をもち、その複数の押圧部分を包絡する可撓板を持ち、その該可撓板は、該弾性膜より撓み剛性が大きいことを特徴とするウェーハ研磨装置を提供する。   The invention described in claim 3 includes a polishing head for holding the wafer, the wafer held by the polishing head is pressed against the surface of the polishing pad on the platen, and the platen and the polishing head are moved relative to each other to polish the wafer. A wafer polishing apparatus, wherein a plurality of wafer pressing portions are arranged on a wafer mounting surface which is a bottom surface of a polishing head, air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independent by the air pressure. The plurality of wafer pressing portions each have an elastic film covering each region in the wafer surface, and a plurality of air chambers that can be independently pressed by sealing air in the elastic film. In addition, the present invention provides a wafer polishing apparatus having a flexible plate that envelops the plurality of pressing portions, and the flexible plate has a larger bending rigidity than the elastic film.

この構成は、請求項2記載の発明をさらに具体的に詳述したものであり、ウェーハ面内の夫々の領域を覆う弾性膜は、剛性が小さいほうが内部の圧力を忠実にウェーハ側へ伝達するという機能に対して有効に作用し、次に、これらの弾性膜で仕切られた圧力室を包絡する可撓板の剛性を上げることにより、夫々のウェーハ領域を覆う弾性膜で仕切られた圧力室の階段状の異なる圧力を、部材の撓みの効果によってウェーハ面内で緩和して緩やかな圧力分布形成の下、緩やかな研磨形状を形成することが可能となる。   This configuration is a more detailed description of the invention described in claim 2, and the elastic film covering each region in the wafer surface transmits the internal pressure faithfully to the wafer side when the rigidity is smaller. The pressure chamber partitioned by the elastic membrane covering each wafer area by increasing the rigidity of the flexible plate that envelops the pressure chamber partitioned by these elastic membranes. The step-like different pressures can be relaxed in the wafer surface by the effect of the bending of the member, and a gentle polishing shape can be formed under the formation of a gentle pressure distribution.

請求項4記載の発明は、上記可撓板表面に、軟質の保護フィルムが装着されていることを特徴とする請求項1,2又は3記載のウェーハ研磨装置を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the wafer polishing apparatus according to the first, second or third aspect, wherein a soft protective film is mounted on the surface of the flexible plate.

先に述べた可撓板は、夫々弾性膜内の異なる圧力を緩和する程度に硬質な部材が使用されるため、この可撓板がウェーハに接触すると、ウェーハ裏面と擦れてウェーハ裏面に傷が入ることになる。そのため、ウェーハ裏面のキズを回避するためにこの可撓板表面でウェーハに接する面に軟質の保護フィルムを装着する。   Each of the flexible plates described above is made of a material that is hard enough to relieve the different pressures in the elastic film. Therefore, when this flexible plate comes into contact with the wafer, it rubs against the back surface of the wafer and scratches the back surface of the wafer. Will enter. Therefore, in order to avoid scratches on the back surface of the wafer, a soft protective film is attached to the surface of the flexible plate that contacts the wafer.

これにより、ウェーハと軟質の保護フィルムが擦れても、ウェーハ裏面に致命的なキズを与えることは無い。又、この軟質保護フィルムとして、保水能力のあるパッキングフィルムなどを使用すれば、水を介しつつソフトにウェーハを保持することになるため、ウェーハ裏面に対して一層キズをつけることが無くなる。   Thereby, even if the wafer and the soft protective film are rubbed, there is no fatal scratch on the back surface of the wafer. Further, if a packing film having a water retention capability is used as the soft protective film, the wafer is softly held through water, so that the back surface of the wafer is not further damaged.

請求項5記載の発明は、上記可撓板を上下に貫通する一つ又は複数の孔を設けたことを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のウェーハ研磨装置を提供する。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the wafer polishing apparatus according to the first, second, third or fourth aspect, wherein one or a plurality of holes penetrating the flexible plate vertically are provided.

この構成においては、可撓板と弾性膜の間にある空気室内の気圧を別に設けた減圧手段で負圧とすれば、可撓板表面に設けた孔にウェーハを吸着することができ、その状態で搬送機構から研磨部までウェーハを搬送することができる。続いて、研磨時においては、その孔を通して陽圧にしてエアーを噴出せば、ウェーハを研磨パッドに押し付けて研磨する事が可能となり、連続的にエアーを供給することで一定のエアー層を形成させ研磨を行うことが可能となる。   In this configuration, if the pressure in the air chamber between the flexible plate and the elastic membrane is set to a negative pressure by a separate decompression means, the wafer can be adsorbed in the hole provided on the surface of the flexible plate. In this state, the wafer can be transferred from the transfer mechanism to the polishing unit. Subsequently, during polishing, if air is blown with a positive pressure through the hole, the wafer can be pressed against the polishing pad and polished, and a constant air layer is formed by supplying air continuously. Polishing can be performed.

更に、ウェーハを研磨部から搬送機構に移動する際は、先に示した内容と同様に、空気室内の気圧を負圧としてウェーハを吸着して搬送機構部分まで移動し、その後、搬送機構へウェーハを脱利する際は、可撓板表面に設けた孔を通してエアーを噴出してウェーハを取り外すことができる。よって、研磨動作時以外はウェーハを確実に減圧吸着にて保持す
ることができる。
Further, when the wafer is moved from the polishing unit to the transfer mechanism, the wafer is attracted and moved to the transfer mechanism part by using the air pressure in the air chamber as a negative pressure, and then the wafer is transferred to the transfer mechanism. When removing the wafer, the wafer can be removed by ejecting air through a hole provided in the surface of the flexible plate. Therefore, the wafer can be reliably held by reduced-pressure adsorption except during the polishing operation.

請求項6記載の発明は、上記可撓板は、さらに剛性の低い可撓膜に取り付けて一体化させ、その低い可撓膜を研磨ヘッドに固定していることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載のウェーハ研磨装置を提供する。   The invention according to claim 6 is characterized in that the flexible plate is attached to and integrated with a flexible film having a lower rigidity, and the low flexible film is fixed to the polishing head. A wafer polishing apparatus according to 2, 3, 4 or 5 is provided.

上記可撓板は、更に剛性の低い可撓膜に取り付けられ、一体化して研磨ヘッドに固定しているので、可撓板のエッジ部付近では剛性の低い可撓膜によりフレキシブルに変位して圧力を緩和させて変更させることが可能となる。その結果、エッジ部部分に特異な圧力分布が生じにくい。   Since the flexible plate is attached to a flexible film having a lower rigidity, and is integrally fixed to the polishing head, the flexible plate is displaced flexibly by the flexible film having a lower rigidity near the edge of the flexible plate. Can be relaxed and changed. As a result, a unique pressure distribution is unlikely to occur in the edge portion.

請求項7記載の発明は、上記ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに固定されて成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法を提供する。   According to a seventh aspect of the present invention, in the wafer polishing apparatus, the flexible plate that envelops the plurality of pressing portions is attached to a flexible film having lower rigidity, and the flexible film is fixed to a retainer that protects the outer periphery of the wafer. The present invention provides a method for polishing a wafer, which is performed using the polishing apparatus.

この方法によれば、可撓膜がウェーハ外周を保護するリテーナに固定されているとおり、剛性の低い可撓膜が急激に折り曲げられることなく、滑らかにリテーナに取り付けることが可能となる。   According to this method, as the flexible film is fixed to the retainer that protects the outer periphery of the wafer, the flexible film having low rigidity can be smoothly attached to the retainer without being bent rapidly.

従来、可撓膜自身を支持する支点の部分がウェーハ径とほぼ同等径であったため、ウェーハエッジに対して可撓膜の支点付近に存在する特異な圧力部分をあてがうことになっていた。しかし、可撓膜自身をリテーナに固定することにより、剛性の低い可撓膜を支持する支点部分をウェーハ径より外周部の離れた部分とすることが可能であるため、ウェーハエッジ部付近は可撓膜の変形による変曲点付近の影響を受けることなく、極めて滑らかな圧力分布をウェーハエッジにあてがうことが可能となる。その結果、ウェーハエッジ付近の研磨形状に関して、最外周部分に至るまで殆ど均一で滑らかな研磨形状を得ることが可能となる。   Conventionally, since the fulcrum portion supporting the flexible membrane itself has a diameter substantially equal to the wafer diameter, a specific pressure portion existing near the fulcrum of the flexible membrane is applied to the wafer edge. However, by fixing the flexible film itself to the retainer, the fulcrum part supporting the flexible film having low rigidity can be made a part farther from the wafer diameter than the outer peripheral part. An extremely smooth pressure distribution can be applied to the wafer edge without being influenced by the vicinity of the inflection point due to deformation of the flexure film. As a result, it is possible to obtain an almost uniform and smooth polishing shape up to the outermost peripheral portion with respect to the polishing shape near the wafer edge.

請求項8記載の発明は、ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに固定され、該リテーナはウェーハを押圧するヘッドと独立した加圧機構を有し、リテーナの加圧により可撓膜の外周部に圧力が与えられる機構を有して成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法を提供する。   According to an eighth aspect of the present invention, in the wafer polishing apparatus, the flexible plate enclosing the plurality of pressing portions is attached to a flexible film having a lower rigidity, and the flexible film is fixed to a retainer that protects the outer periphery of the wafer. The retainer has a pressurizing mechanism independent of the head for pressing the wafer, and is performed using a polishing apparatus having a mechanism for applying pressure to the outer peripheral portion of the flexible film by pressurizing the retainer. A wafer polishing method is provided.

この方法によれば、リテーナにウェーハと別個の圧力が付与できる。更に、このリテーナにかけた圧力がウェーハと異なる圧力であった場合、従来のようにリテーナが可撓膜と切り離された部材によって作製された場合では、リテーナとウェーハを押圧する可撓膜とが異なる圧力になり、特にウェーハエッジ部において、リテーナ圧によって急峻に圧力形状が変化することなどがあった。   According to this method, a pressure separate from the wafer can be applied to the retainer. Further, when the pressure applied to the retainer is different from that of the wafer, when the retainer is made of a member separated from the flexible film as in the prior art, the retainer and the flexible film that presses the wafer are different. In particular, the pressure shape may change sharply due to the retainer pressure, particularly at the wafer edge.

しかし、ウェーハを押圧する可撓膜がリテーナに挟持され、その上でリテーナを押圧すると、リテーナにかけた圧力が可撓膜を介して一部ウェーハにもその圧力が分配される。逆に、ウェーハを押圧した圧力は、同様に可撓膜を介して一部リテーナにも分配される。よって、リテーナとウェーハとは同じ圧力ではないにしても、双方が影響しあって滑らかな圧力変化状態が形成される。   However, when the flexible film that presses the wafer is sandwiched between the retainers and the retainer is pressed thereon, the pressure applied to the retainer is also distributed to some wafers via the flexible film. Conversely, the pressure that presses the wafer is also distributed to the retainer partially through the flexible membrane. Therefore, even if the retainer and the wafer are not at the same pressure, both influences to form a smooth pressure change state.

よって、ウェーハエッジに至るまで滑らかな研磨形状を形成することが可能となる。更に、ウェーハに対するリテーナの圧力を変化させると、エッジ部分が急激に変化することなく、ウェーハ中央部の研磨形状とウェーハエッジの研磨形状の間で、滑らかに形状をつ
なぐことが可能となるため、全体的に非常に滑らかな研磨形状を得ることができる。
Therefore, it is possible to form a smooth polished shape up to the wafer edge. Furthermore, when the pressure of the retainer on the wafer is changed, it becomes possible to smoothly connect the shape between the polished shape at the center of the wafer and the polished shape at the wafer edge without the edge portion changing rapidly. A very smooth polished shape can be obtained as a whole.

請求項9記載の発明は、ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに対して張力を設定して固定され、該リテーナはウェーハを押圧するヘッドと独立した加圧機構を有し、リテーナの加圧により、可撓膜の外周部に圧力が与えられる機構を有して成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法を提供する。   According to a ninth aspect of the present invention, in the wafer polishing apparatus, the flexible plate enclosing the plurality of pressing portions is attached to a flexible film having a lower rigidity, and the flexible film is against the retainer that protects the outer periphery of the wafer. The retainer has a pressure mechanism that is independent of the head that presses the wafer and is fixed by setting a tension, and a polishing mechanism that has a mechanism that applies pressure to the outer peripheral portion of the flexible film by the pressure of the retainer. Provided is a wafer polishing method which is performed using an apparatus.

この方法によれば、剛性の低い可撓膜が弁作用を為す。即ち、キャリアヘッドの外周部と前記剛性の低い可撓膜との間でシール構造が形成され、吸着時には可撓膜とキャリアヘッドの間で密閉空間を形成し、ウェーハを吸着して該ウェーハの研磨が実行される。   According to this method, the flexible film having low rigidity performs the valve action. That is, a seal structure is formed between the outer periphery of the carrier head and the flexible film having low rigidity, and at the time of adsorption, a sealed space is formed between the flexible film and the carrier head. Polishing is performed.

請求項10記載の発明は、ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに対して張力を設定して固定され、該リテーナはウェーハを押圧するヘッドと独立した加圧機構を有し、リテーナの加圧により、可撓膜の外周部に圧力が与えられる機構を有しており、該可撓膜および可撓板は一つ又は複数の孔を有するとともに、キャリアヘッド外周と該剛性の低い可撓膜とは、減圧吸着時に密着してシールする構造をもち、ウェーハ吸着の際は、該孔を通してウェーハ面を減圧吸着し、可撓膜とキャリアヘッド外周をシールして閉空間を形成して、ウェーハを吸着搬送するとともに、ウェーハ研磨の際は、キャリアヘッドから圧力エアーを連続的に噴き出して、剛性の低い可撓性膜を介してウェーハを押圧しつつ、該圧力エアーはキャリアヘッド外周部と可撓膜との間から抜け出て、ウェーハと剛性の低い可撓膜との間に一定のエア層が形成された状態でウェーハを研磨するように構成されて成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法を提供する。   According to a tenth aspect of the present invention, in the wafer polishing apparatus, the flexible plate that envelops the plurality of pressing portions is attached to a flexible film having lower rigidity, and the flexible film is against the retainer that protects the outer periphery of the wafer. The retainer has a pressure mechanism that is independent of the head that presses the wafer, and has a mechanism that applies pressure to the outer peripheral portion of the flexible membrane by pressurization of the retainer. The flexible film and the flexible plate have one or a plurality of holes, and the outer periphery of the carrier head and the flexible film having low rigidity are in close contact with each other when sucked under reduced pressure. The wafer surface is sucked under reduced pressure through the hole, the outer periphery of the flexible film and the carrier head is sealed to form a closed space, and the wafer is sucked and conveyed. Continuously ejecting and pressing the wafer through the flexible film having low rigidity, the pressure air escapes from between the outer periphery of the carrier head and the flexible film, and the wafer and the flexible film having low rigidity And a polishing apparatus configured to polish a wafer with a constant air layer formed between the two.

この方法によれば、剛性の低い可撓膜が弁の役割を果たす。即ち、キャリアヘッドの外周部と剛性の低い可撓膜との間でシール構造が形成され、吸着時には可撓膜とキャリアヘッドの間で密閉空間を形成して、ウェーハを吸着すると共にウェーハの研磨時には、キャリアヘッドから圧力エアーを噴出して、そのエアーが剛性の低い可撓膜を介してウェーハを押圧しつつ、該圧力エアーはキャリアヘッド外周部と可撓膜との間から抜け出て両者の間にエアー層が形成され、面内をエアー層で緩和した圧力で研磨することが可能となる。   According to this method, the flexible membrane having low rigidity serves as a valve. That is, a seal structure is formed between the outer periphery of the carrier head and a flexible film having low rigidity, and at the time of adsorption, a sealed space is formed between the flexible film and the carrier head to adsorb the wafer and polish the wafer. Sometimes, pressure air is ejected from the carrier head, and the air presses the wafer through the flexible film having low rigidity, while the pressure air escapes between the outer periphery of the carrier head and the flexible film, An air layer is formed between them, and the surface can be polished with a pressure relaxed by the air layer.

請求項11記載の発明は、ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、その複数の押圧部分を包絡するように撓み性を有する可撓板を装着し、複数の押圧部分に異なる段階状の押圧力を与えるとともに、複数の押圧部分を包絡する可撓板によって段階状の押圧力を緩和することによって、ウェーハに滑らかな圧力分布を与えることを特徴とするウェーハ研磨方法を提供する。   The invention according to claim 11 includes a polishing head for holding the wafer, the wafer held by the polishing head is pressed against the surface of the polishing pad on the platen, and the platen and the polishing head are moved relative to each other to polish the wafer. A wafer polishing apparatus, wherein a plurality of wafer pressing portions are arranged on a wafer mounting surface which is a bottom surface of a polishing head, air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independent by the air pressure. A flexible plate having flexibility is attached so as to envelop the plurality of pressing parts, and different pressing forces are applied to the plurality of pressing parts, and the plurality of pressing parts are enveloped. There is provided a wafer polishing method characterized in that a smooth pressure distribution is given to a wafer by relaxing a stepwise pressing force by a flexible plate.

この方法によれば、複数の押圧部分を包絡する撓み性を有する可撓板により、複数の押圧部分の段階状の圧力を緩和することが可能となり、ウェーハ面内で滑らかな圧力分布の下、滑らかな研磨形状を得ることが可能となる。   According to this method, it is possible to relieve the stepped pressure of the plurality of pressing portions by the flexible plate having the flexibility to envelop the plurality of pressing portions, and under a smooth pressure distribution in the wafer surface, A smooth polished shape can be obtained.

この構成においては、研磨ヘッドの下面から圧力ディスクを取外して交換したり、ウェーハ装着部位をクリーニングしたりすることが可能となる。   In this configuration, it is possible to remove and replace the pressure disk from the lower surface of the polishing head, or to clean the wafer mounting site.

本発明は、ウェーハに押し付け圧力を付与するにあたって、空気圧を直接ウェーハに付与するか、又は柔軟な樹脂シートを介してウェーハを押す従来の構成とは異なり、ウェーハよりも剛性の高い圧力ディスクを介してウェーハに圧力を加えるので、複数の圧力空気室への空気圧を制御して研磨する構成において、空気室間の隔壁部分での圧力不足による研磨ムラを解消でき、研磨精度が向上する。   Unlike the conventional configuration in which the air pressure is directly applied to the wafer or the wafer is pressed through a flexible resin sheet when the pressing pressure is applied to the wafer, the present invention is applied via a pressure disk having a rigidity higher than that of the wafer. Since pressure is applied to the wafer, polishing unevenness due to insufficient pressure at the partition between the air chambers can be eliminated and polishing accuracy can be improved in a configuration in which the air pressure to the plurality of pressurized air chambers is controlled.

更に、ウェーハ以上の撓み剛性を有する圧力ディスクを用いることにより、撓み剛性の低いものを用いた場合より全体的な圧力の連続性がより向上する。   Further, by using a pressure disk having a bending rigidity higher than that of the wafer, the overall pressure continuity is further improved as compared with the case of using a disk having a low bending rigidity.

又、空気室内の気圧を負圧としてウェーハを圧力ディスクの下面へ吸着することによりウェーハを確実に保持でき、研磨ヘッドの移動時にウェーハが脱落する虞が解消される。   Further, the wafer can be securely held by adsorbing the wafer to the lower surface of the pressure disk with the air pressure in the air chamber being a negative pressure, and the possibility of the wafer falling off when the polishing head is moved is eliminated.

更に又、撓み剛性の異なる圧力ディスクの交換や研磨ヘッドのクリーニングなどのメンテナンスを容易に行える。   Furthermore, maintenance such as replacement of pressure disks having different flexural rigidity and cleaning of the polishing head can be easily performed.

本発明は、ウェーハの内周部と外周部の研磨圧力を制御可能なウェーハ研磨装置において、ウェーハ保持具の複数に分割した空気室からウェーハにかかる研磨圧力の不連続性を可及的に解消して研磨精度を向上させるという目的を達成するためにウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、その複数の押圧部分を包絡するように撓み性を有する可撓板を装着したことを特徴とするウェーハ研磨装置を提供することにより実現した。   The present invention eliminates the discontinuity of the polishing pressure applied to the wafer from the air chamber divided into a plurality of wafer holders in a wafer polishing apparatus capable of controlling the polishing pressure of the inner and outer peripheral portions of the wafer. In order to achieve the purpose of improving the polishing accuracy, a polishing head for holding the wafer is provided, the wafer held by the polishing head is pressed against the surface of the polishing pad on the platen, and the platen and the polishing head are moved relative to each other. A wafer polishing apparatus for polishing a wafer, wherein a plurality of wafer pressing portions are arranged on a wafer mounting surface which is a bottom surface of a polishing head, air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of air pressures are supplied by the air pressure. It has a mechanism for independently displacing the pressing parts, and is equipped with a flexible plate having flexibility so as to envelop the plurality of pressing parts. It was achieved by providing a Eha polishing apparatus.

以下、本発明の好適な実施例を図1乃至図3に従って説明する。図1はウェーハ研磨装置1を示し、円盤形のプラテン2はプラテン駆動モータ3を用いた回転駆動機構4の上に取付けられていて、プラテン2の上面に研磨パッド5が貼付けられている。プラテン2の上方且つプラテン2の回転中心から変位した位置に配置された研磨ヘッド6は、プラテン2よりも小径の円盤形であり、その下面に研磨対象であるウェーハWが取付けられている。   A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a wafer polishing apparatus 1, in which a disk-shaped platen 2 is mounted on a rotary drive mechanism 4 using a platen drive motor 3, and a polishing pad 5 is stuck on the upper surface of the platen 2. The polishing head 6 disposed above the platen 2 and at a position displaced from the rotation center of the platen 2 has a disk shape smaller in diameter than the platen 2, and a wafer W to be polished is attached to the lower surface thereof.

図示は省略しているが、研磨ヘッド6の軸7はヘッドキャリアアームの先端に配置したモータによる回転駆動機構へ取付けられており、ヘッドキャリアアームにより図1の研磨位置とプラテン2上から退避した位置とへの移動及び昇降が行われる。又、エアポンプ、空圧制御弁、空圧レギュレータを含む空圧制御装置からの複数の空気配管がロータリジョイント及び中空の軸7の内部を通じて研磨ヘッド6のトップカバー8内へ通じている。   Although not shown, the shaft 7 of the polishing head 6 is attached to a rotational drive mechanism by a motor disposed at the tip of the head carrier arm, and is retracted from the polishing position and the platen 2 in FIG. 1 by the head carrier arm. Move to and from the position and move up and down. A plurality of air pipes from the air pressure control device including the air pump, the air pressure control valve and the air pressure regulator communicate with the inside of the top cover 8 of the polishing head 6 through the rotary joint and the hollow shaft 7.

研磨工程においては、研磨パッド5の上面に薬液供給装置(図示せず)から研磨薬液又は研磨スラリーが滴下され、研磨ヘッド6はウェーハWがパッド5の上面へ接触する高さまで下降されるとともに、プラテン2と研磨ヘッド6が夫々同一の方向へ回転駆動されてウェーハWの被研磨面(下面)が研磨される。   In the polishing step, a polishing chemical solution or a polishing slurry is dropped from the chemical solution supply device (not shown) on the upper surface of the polishing pad 5, and the polishing head 6 is lowered to a height at which the wafer W comes into contact with the upper surface of the pad 5. The platen 2 and the polishing head 6 are driven to rotate in the same direction, and the surface to be polished (the lower surface) of the wafer W is polished.

図2は研磨ヘッド6の研磨形状補正構造を説明するための解説図である。トップカバー8の外周から下方へ延びる外周リング部9の下にリテーナリング10が配置されており、リテーナリング10の内部に円盤状のキャリア11が装着されていて、トップカバー8、外周リング部9、リテーナリング10、キャリア11は軸7と一体的に回転駆動される。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a polishing shape correction structure of the polishing head 6. A retainer ring 10 is disposed under an outer peripheral ring portion 9 that extends downward from the outer periphery of the top cover 8, and a disc-shaped carrier 11 is mounted inside the retainer ring 10. The retainer ring 10 and the carrier 11 are rotationally driven integrally with the shaft 7.

キャリア11の底面には、同心円をなす環状溝である内側空気室12、中間空気室13、外側空気室14が形成されている。ここでは、キャリア11の空気室を三つに分割しているが、二分割或いは四分割以上でもよい。内側空気室12、中間空気室13、外側空気室14の三つの空気室は、夫々キャリア11の上面へ貫通する孔が形成されており、夫々の孔は空気管路15,16,17を通じて空圧制御装置(図示せず)へ接続され、個別に空気圧を制御される。尚、公知技術と同様にリテーナリング10を昇降可能な状態に支持し、空気圧によってリテーナリング10の押し付け圧を制御してもよい。   An inner air chamber 12, an intermediate air chamber 13, and an outer air chamber 14 that are concentric circular grooves are formed on the bottom surface of the carrier 11. Although the air chamber of the carrier 11 is divided into three here, it may be divided into two or more than four. The three air chambers of the inner air chamber 12, the intermediate air chamber 13, and the outer air chamber 14 are each formed with a hole penetrating to the upper surface of the carrier 11, and each hole is empty through the air pipes 15, 16, and 17. It is connected to a pressure control device (not shown) and the air pressure is individually controlled. Note that the retainer ring 10 may be supported so that it can be lifted and lowered, and the pressing pressure of the retainer ring 10 may be controlled by air pressure, as in the known art.

ここで、夫々の空気室の表面は柔らかいゴム材料で覆われている。例えば、ゴム材料としては、クロロプレンゴムやスチレンゴムなどが望ましい。又、軟らかい材料であっても空気室が膨張した後、その膨張後に空気がなくなれば略完全に元の状態に回復する圧縮永久歪の小さいゴム材料であることが望ましい。仮に、この空気室を覆う材料が硬質の可撓性部材などを使用した場合、空気室に導入した圧力を忠実に反映されず、ウェーハを押圧する基礎となる圧力状態を形成できない。よって、空気室内の圧力を忠実に伝達するためには、空気室を覆う材料は極力弾性係数の小さいゴム材料が好適である。   Here, the surface of each air chamber is covered with a soft rubber material. For example, chloroprene rubber or styrene rubber is desirable as the rubber material. Moreover, even if it is a soft material, it is desirable that the rubber material has a small compression set that is almost completely restored to its original state when the air chamber expands and then the air disappears after the expansion. If a material such as a material that covers the air chamber is a rigid flexible member, the pressure introduced into the air chamber is not faithfully reflected, and a pressure state that serves as a basis for pressing the wafer cannot be formed. Therefore, in order to faithfully transmit the pressure in the air chamber, a material that covers the air chamber is preferably a rubber material having as small an elastic coefficient as possible.

キャリア11の底面には、三つの空気室12,13,14の空気圧を直接受ける圧力ディスク18と被研磨材であるウェーハWが装着されている。圧力ディスク18とウェーハWの直径はキャリア11の直径と略等しく、外周面がリテーナリング10の内周面に接触して、リテーナリング10の内周面とキャリア11の底面とが形成する空間に保持される。   On the bottom surface of the carrier 11, a pressure disk 18 that directly receives the air pressure of the three air chambers 12, 13, and 14 and a wafer W that is a material to be polished are mounted. The diameters of the pressure disk 18 and the wafer W are substantially equal to the diameter of the carrier 11, and the outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the retainer ring 10, thereby forming a space formed by the inner peripheral surface of the retainer ring 10 and the bottom surface of the carrier 11. Retained.

圧力ディスク18は、シリコン素材の薄いウェーハWよりも撓み剛性が高い樹脂又は金属の板状部材であって、キャリア11の底面に接触するように装着され、圧力ディスク18の底面にウェーハWが重ね合わされる。   The pressure disk 18 is a resin or metal plate-like member having a higher bending rigidity than the wafer W made of silicon, and is mounted so as to contact the bottom surface of the carrier 11. The wafer W is superimposed on the bottom surface of the pressure disk 18. Is done.

圧力ディスク18は、先程の空気室を覆うゴム材料とは大きく異なり、剛性の高い可撓性部材が使用される。これは、空気室に導入された基礎となる圧力を緩和して、ウェーハWに与えるためである。   The pressure disk 18 is greatly different from the rubber material covering the air chamber, and a flexible member having high rigidity is used. This is because the basic pressure introduced into the air chamber is relaxed and applied to the wafer W.

空気室では区画化して独立した圧力しか与えられないが、実際のウェーハWに与える圧力分布は滑らかな圧力分布を形成する必要がある。そのため、先程の夫々の空気室で形成された基礎となる圧力分布状態を包絡するような機能を有する程度の剛性の高い可撓性部材が好適に使用される。   In the air chamber, only an independent pressure is given by partitioning, but the pressure distribution applied to the actual wafer W needs to form a smooth pressure distribution. For this reason, a flexible member having such a high rigidity as to have a function of enveloping a pressure distribution state as a basis formed by the respective air chambers is preferably used.

使用される材料として、例えば塩ビプレート(3mm程度の厚み)、アクリル板(3mm程度の厚み)、SUS板(1mm厚)などでよい。表面は硬質で圧力を受けても圧縮変形するものではなく、撓み変形するような母材を使用する。   As a material to be used, for example, a vinyl chloride plate (thickness of about 3 mm), an acrylic plate (thickness of about 3 mm), a SUS plate (thickness of 1 mm), or the like may be used. The surface is hard and does not compressively deform even when subjected to pressure, but a base material that deforms and deforms is used.

図2(a)に示すように、外側空気室14、中間空気室13、内側空気室12に印加する空気圧を夫々a,b,cとすると、圧力ディスク18の外側空気室14、中間空気室13、内側空気室12に対応する三箇所の部位は、夫々a,b,cの空気圧を受け、その直下のウェーハWをa,b,cの圧力分布に応じて研磨パッド5へ押し付ける(ただし、圧力ディスク18の剛性により空気圧a,b,cよりも減衰した圧力)。   As shown in FIG. 2A, when the air pressures applied to the outer air chamber 14, the intermediate air chamber 13, and the inner air chamber 12 are a, b, and c, respectively, the outer air chamber 14 and the intermediate air chamber of the pressure disk 18 are used. 13. Three portions corresponding to the inner air chamber 12 receive air pressures a, b, and c, respectively, and press the wafer W directly thereunder against the polishing pad 5 according to the pressure distribution of a, b, and c (however, The pressure is attenuated more than the air pressure a, b, c by the rigidity of the pressure disk 18).

その結果、空気室の壁の部分、即ち、区画化した境界の部分においては、圧力がかからなくなるため、ウェーハWに与えられる圧力分布としては連続した滑らかな分布にならず、図3(b)に示すように多少くびれた形状になる。   As a result, no pressure is applied to the wall portion of the air chamber, that is, the partitioned boundary portion. Therefore, the pressure distribution applied to the wafer W is not a continuous and smooth distribution, and FIG. ) It becomes a slightly constricted shape as shown in.

このとき、ウェーハキャリア11の各空気室12,13,14を区画する隔壁の直下の位置では、圧力ディスク18が有する剛性により隔壁の片側の空気圧から他方の側の空気圧へ遷移する圧力がかかり、ウェーハ全体としては滑らかな圧力分布となる。例えばa<b<cの関係で空気圧を供給した場合の圧力分布グラフを図2(b)に示す。   At this time, at the position immediately below the partition walls that define the air chambers 12, 13, 14 of the wafer carrier 11, due to the rigidity of the pressure disk 18, pressure is applied to change from the air pressure on one side of the partition wall to the air pressure on the other side, The entire wafer has a smooth pressure distribution. For example, FIG. 2B shows a pressure distribution graph when air pressure is supplied in a relationship of a <b <c.

圧力ディスク18を入れた場合では、夫々の空気室における圧力分布形態を包絡するような形態に圧力の分布が緩和される。   In the case where the pressure disk 18 is inserted, the pressure distribution is relaxed so as to envelop the pressure distribution form in each air chamber.

空気室の圧力分布は、個別の圧力を形成するため、夫々独立した圧力を導入し、結果として不連続な圧力分布しか形成されないが、圧力ディスク(可撓性のプレート)を挿入することによって、部材の撓み剛性の作用によって圧力が緩和されるようになり、aとb、bとcの間の圧力が滑らかに遷移する。尚、空気圧a,b,cの設定はウェーハWの面状態に応じて任意に設定するものであって、図2(b)の例は一例である。   The pressure distribution of the air chambers creates individual pressures, so that each introduces an independent pressure, resulting in only a discontinuous pressure distribution, but by inserting a pressure disk (flexible plate), The pressure is relaxed by the action of the bending rigidity of the member, and the pressure between a and b and b and c transitions smoothly. Note that the air pressures a, b, and c are arbitrarily set according to the surface state of the wafer W, and the example of FIG. 2B is an example.

図2(a)の実施形態から圧力ディスク18を除いた状態を図3(a)に示す。これは従来の空気室を半径方向で分割した構成と同一の状態である。この状態で図2と同様に外側空気室14、中間空気室13、内側空気室12に夫々a,b,cの空気圧を供給すると、ウェーハWの各空気室12,13,14へ対応する部分は、夫々a,b,cの空気圧を受け、a,b,cの圧力分布に応じて研磨パッド5へ押し付けられるが、ウェーハWが各空気室12,13,14の圧力a,b,cに応じて撓むことにより、キャリア11の各空気室12,13,14を区画する隔壁の直下の位置では、研磨ヘッド6の下降圧力以上はかからない。   FIG. 3A shows a state in which the pressure disk 18 is removed from the embodiment of FIG. This is the same state as the configuration in which the conventional air chamber is divided in the radial direction. In this state, when air pressures a, b, and c are supplied to the outer air chamber 14, the intermediate air chamber 13, and the inner air chamber 12, respectively, as in FIG. 2, portions corresponding to the air chambers 12, 13, and 14 of the wafer W. Receives air pressures a, b, and c, respectively, and is pressed against the polishing pad 5 according to the pressure distribution of a, b, and c, but the wafer W has pressures a, b, and c in the air chambers 12, 13, and 14, respectively. Accordingly, the pressure below the lowering pressure of the polishing head 6 is not applied at a position immediately below the partition wall that partitions the air chambers 12, 13, and 14 of the carrier 11.

そのため、隔壁の直下の位置では、圧力分布形態がくびれた状態になる場合や、たとえ隔壁の幅を殆ど0としたとしても、階段状の圧力分布となって滑らかな圧力分布の形態を得られるものではない。   Therefore, when the pressure distribution form is constricted immediately below the partition wall, or even if the partition wall width is almost zero, a step-like pressure distribution is obtained and a smooth pressure distribution pattern can be obtained. It is not a thing.

例えば、図2(a)と同様にa<b<cの関係で空気圧を供給すると、図3(b)に示すように、隔壁の直下の位置では殆ど圧力がかからないため、隔壁の直下の位置では外側空気室14、中間空気室13、内側空気室12の直下位置のようには研磨が進行せず研磨不足となり、この部分が環状に残って段差となる。   For example, as shown in FIG. 2 (a), when air pressure is supplied in the relationship of a <b <c, as shown in FIG. 3 (b), almost no pressure is applied at a position immediately below the partition wall. Then, polishing does not proceed as in the positions directly below the outer air chamber 14, the intermediate air chamber 13, and the inner air chamber 12, so that the polishing is insufficient and this portion remains in a ring shape to form a step.

以上は、請求項1〜3記載の発明の実施の形態についての説明であるが、ウェーハWに押し付け圧力を付与するにあたって、空気圧を直接又は柔軟な樹脂シートを介してウェーハWを押す従来の構成とは異なり、ウェーハWよりも剛性の高い圧力ディスク18を介してウェーハWに圧力を加えるので、複数の同心円の圧力空気室への空気圧を制御して研磨する機械構成において、空気室間の圧力の不連続性を解消でき、空気室間の隔壁部分での研磨不足を解消できる。   The above is the description of the embodiment of the invention described in claims 1 to 3, but when applying the pressing pressure to the wafer W, the conventional configuration of pressing the wafer W directly or via a flexible resin sheet Unlike the wafer W, the pressure is applied to the wafer W via the pressure disk 18 which is higher in rigidity than the wafer W. Therefore, in the mechanical configuration in which the air pressure to the plurality of concentric pressure air chambers is controlled and polished, the pressure between the air chambers Discontinuity can be eliminated, and insufficient polishing at the partition between the air chambers can be eliminated.

請求項4記載の発明の実施例は、圧力ディスク18(可撓性プレート)の下面には軟質の保護フィルム(図示せず)が装着される。これは、圧力ディスク18は先に述べたように硬質部材を使用しているため、その母材がウェーハWに当接するとウェーハW裏面を傷つけるからである。よって、圧力ディスク18の表面にはウェーハWに当接してもウェーハWを傷つけないような部材を使用するのが望ましい。   In a fourth embodiment of the present invention, a soft protective film (not shown) is attached to the lower surface of the pressure disk 18 (flexible plate). This is because, since the pressure disk 18 uses a hard member as described above, when the base material comes into contact with the wafer W, the back surface of the wafer W is damaged. Therefore, it is desirable to use a member that does not damage the wafer W even if it contacts the wafer W on the surface of the pressure disk 18.

例えば、市販のウェーハマウント材やスウェードタイプのパッキングフィルム材料などが好適に使用される。又、保湿性のよいPVAスポンジなどのポーラス材料などであってもよい。   For example, a commercially available wafer mount material or a suede type packing film material is preferably used. Moreover, porous materials, such as PVA sponge with good moisture retention, etc. may be sufficient.

更に又、請求項5記載の発明は、図4に示すように圧力ディスク18や保護フィルムの
表裏を貫通する吸引孔19,19…が設けられており、該吸引孔19,19…を介してウェーハWを圧力ディスク18へ吸着させる。ウェーハWは、研磨前ウェーハWを搬送する際に、この吸引孔19,19…からエアーと共にウェーハWを吸い込むことで圧力ディスク18上の軟質部材表面に減圧吸着される。これによって、ウェーハWを搬送系から研磨部分へ該ウェーハWを研磨ヘッド6に吸着した状態で搬送することが可能となる。
Furthermore, the invention described in claim 5 is provided with suction holes 19, 19... Penetrating the front and back of the pressure disk 18 and the protective film as shown in FIG. 4, and the suction holes 19, 19. The wafer W is attracted to the pressure disk 18. When the unpolished wafer W is transferred, the wafer W is sucked into the surface of the soft member on the pressure disk 18 by sucking the wafer W together with air from the suction holes 19, 19. As a result, the wafer W can be transferred from the transfer system to the polishing portion while being attracted to the polishing head 6.

又、リテーナリング10内へ装着されている圧力ディスク18は着脱が可能であり、容易に交換や機器のメンテナンスが行える。   Further, the pressure disk 18 mounted in the retainer ring 10 can be attached and detached so that replacement and maintenance of the device can be easily performed.

又、請求項6および7記載の発明は、図5に示すように、上記圧力ディスク18(可撓性プレート)は更に別に設けられた可撓膜20に貼付け装着されている。該可撓膜20に使用される材料は、たとえばPFAシート(0.3mm厚)やPEシート(0.5mm)などが好適である。圧力ディスク18と比較して該可撓膜20は比較的、軟質もしくは薄手の材料が使用される。   Further, according to the sixth and seventh aspects of the present invention, as shown in FIG. 5, the pressure disk 18 (flexible plate) is attached to a flexible film 20 provided separately. The material used for the flexible membrane 20 is preferably a PFA sheet (0.3 mm thick), a PE sheet (0.5 mm), or the like. As compared with the pressure disk 18, the flexible film 20 is made of a relatively soft or thin material.

これは、圧力ディスク18は、ウェーハW面内の個々の設定圧力を包絡した機能を果たすのに対して、該可撓膜20はウェーハエッジ部の圧力変化を緩和し、エッジ部付近の研磨形状を連続かつ均一にすることが目的であるからである。   This is because the pressure disk 18 functions to enclose individual set pressures in the wafer W surface, whereas the flexible film 20 relaxes the pressure change at the edge of the wafer, and the polished shape near the edge. This is because the purpose is to make the continuous and uniform.

仮に、圧力ディスク18だけでエッジまで構成すると、エッジ部分に対して応力が集中しやすくなる。特にウェーハWが存在する領域と存在しない領域の境界部分で、局所的な応力がエッジ部に作用し、その結果ウェーハWはエッジ部分での過剰研磨を引き起こす。それを少しでも緩和するために、エッジ部については薄手の可撓膜20の撓み性を利用して、圧力変化を緩和することによって滑らかなエッジ形状を得ることが可能となる。   If only the pressure disk 18 is used to form the edge, stress tends to concentrate on the edge portion. In particular, local stress acts on the edge portion at the boundary portion between the region where the wafer W exists and the region where the wafer W does not exist. As a result, the wafer W causes excessive polishing at the edge portion. In order to alleviate this even a little, it is possible to obtain a smooth edge shape by relaxing the pressure change by utilizing the flexibility of the thin flexible film 20 for the edge portion.

又、図2に示すように請求項8記載の発明は、この圧力ディスク18を取り付けた前記可撓膜20は、更にリテーナリング10に挟持される。それにより次の作用効果が得られる。   Further, as shown in FIG. 2, in the invention described in claim 8, the flexible membrane 20 to which the pressure disk 18 is attached is further sandwiched between the retainer rings 10. Thereby, the following effects can be obtained.

従来のようにキャリア11に可撓膜20を取り付けた場合、キャリア11の周りにはウェーハW周囲を保護するリテーナリング10が存在するため、可撓膜20を急激に折り曲げて取り付ける必要があった。該可撓膜20を急激に折り曲げてキャリア11に取り付ける場合、折り曲げた部分で応力が蓄積され、その結果、その折り曲げた部分に対応するウェーハエッジ部分が、局所的に過剰な応力を受けて過剰に研磨される問題があった。   When the flexible film 20 is attached to the carrier 11 as in the prior art, since the retainer ring 10 that protects the periphery of the wafer W exists around the carrier 11, the flexible film 20 has to be bent and attached abruptly. . When the flexible film 20 is abruptly bent and attached to the carrier 11, stress is accumulated at the bent portion, and as a result, the wafer edge portion corresponding to the bent portion is excessively subjected to excessive stress locally. There was a problem of being polished.

それに対して、圧力ディスク18を貼付けた該可撓膜20をリテーナリング10部分に取り付けることにより、可撓膜20を略水平状態でウェーハW外周部まで引き伸ばすことが可能となる。更に、可撓膜20を保持する支点を、ウェーハエッジより少しはなれた部分に設定することが可能となるため、ウェーハW領域に対応する可撓膜20部分は急激な折り曲げなどによる形状変化がなく、滑らかに変形してウェーハエッジ部の圧力分布が形成される。   On the other hand, by attaching the flexible film 20 to which the pressure disk 18 is attached to the retainer ring 10 portion, the flexible film 20 can be stretched to the outer periphery of the wafer W in a substantially horizontal state. Further, since the fulcrum for holding the flexible film 20 can be set at a part slightly away from the wafer edge, the flexible film 20 part corresponding to the wafer W region has no shape change due to sudden bending or the like. The wafer is smoothly deformed to form a pressure distribution at the wafer edge.

請求項9記載の発明は図1に示す上記ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する圧力ディスク18はさらに剛性の低い可撓膜20に取り付けられ、その可撓膜20はウェーハWの外周を保護するリテーナリング10に対して張力を設定して固定され、該リテーナリング10は、ウェーハWを押圧するキャリア11と独立した加圧機構を有する。リテーナリング10の加圧により可撓膜20の外周部に圧力が与えられ、ウェーハエッジ部の圧力を変化させることが可能となる。   According to the ninth aspect of the present invention, in the wafer polishing apparatus shown in FIG. 1, the pressure disk 18 enveloping a plurality of pressing portions is attached to a flexible film 20 having a lower rigidity, and the flexible film 20 is an outer periphery of the wafer W. The retainer ring 10 is fixed to the retainer ring 10 that protects the wafer W. The retainer ring 10 has a pressurizing mechanism that is independent of the carrier 11 that presses the wafer W. Pressure is applied to the outer peripheral portion of the flexible film 20 by pressurization of the retainer ring 10, and the pressure at the wafer edge portion can be changed.

請求項10記載の発明は、図6(a)に示すようにウェーハW吸着の際には、剛性の低
い可撓膜20はキャリア11の外周部の間で可撓膜20がキャリア11外周に巻き付く形でシールし、ウェーハWを吸着搬送することが可能となる。
In the invention according to claim 10, as shown in FIG. 6A, when the wafer W is attracted, the flexible film 20 having low rigidity is placed between the outer peripheral portions of the carrier 11 and the flexible film 20 is placed on the outer periphery of the carrier 11. The wafer W is sealed in a wound form, and the wafer W can be sucked and transferred.

一方、同図(b)に示すように、ウェーハW研磨時にはキャリア11から供給される圧力エアーによって剛性の低い可撓膜20を介してウェーハWを押圧するとともに、キャリア11とその可撓膜20との間でエアー層を形成するため、安定して一様な圧力分布をウェーハWに与えることが可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, while the wafer W is polished, the wafer W is pressed by the pressure film supplied from the carrier 11 through the flexible film 20 having low rigidity, and the carrier 11 and the flexible film 20 are pressed. Therefore, a stable and uniform pressure distribution can be given to the wafer W.

又、供給された余剰のエアーは、キャリア11外周部と可撓膜20との間の部分から外部へ抜け出す。これにより、連続的に供給されるエアーの下でウェーハW裏面をエアー層を介して押圧することが可能となる。   Further, the supplied surplus air escapes from the portion between the outer peripheral portion of the carrier 11 and the flexible film 20 to the outside. As a result, the back surface of the wafer W can be pressed through the air layer under continuously supplied air.

以上から、ここでは可撓性膜とキャリアヘッドの外周部は弁構造になる。   From the above, the outer periphery of the flexible membrane and the carrier head has a valve structure here.

次に請求項11記載の発明は、ウェーハWを保持する研磨ヘッド6を備え、研磨ヘッド6が保持したウェーハWをプラテン2上の研磨パッド5の表面へ押し付け、プラテン2と研磨ヘッド6を夫々相対的に運動させてウェーハWを研磨するウェーハ研磨装置であって、研磨ヘッド6の底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、複数の前記押圧部分に空気を供給してその空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、その複数の押圧部分を包絡するように撓み性を有する圧力ディスク18を装着し、複数の押圧部分に異なる段階状の押圧力を与えるとともに、複数の押圧部分を包絡する圧力ディスク18によって段階状の押圧力を緩和することによって、ウェーハWに滑らかな圧力分布を与える。   Next, the invention described in claim 11 is provided with a polishing head 6 for holding the wafer W, the wafer W held by the polishing head 6 is pressed against the surface of the polishing pad 5 on the platen 2, and the platen 2 and the polishing head 6 are respectively connected. A wafer polishing apparatus that polishes a wafer W by relatively moving the wafer, wherein a plurality of wafer pressing portions are arranged on a wafer mounting surface that is a bottom surface of the polishing head 6, and air is supplied to the plurality of pressing portions, The plurality of pressing portions have a mechanism for independently displacing them by air pressure, and a flexible pressure disk 18 is attached so as to envelop the plurality of pressing portions, and different stepped pressing forces are applied to the plurality of pressing portions. In addition, the pressure disk 18 enveloping a plurality of pressing portions is used to relieve the stepwise pressing force, thereby giving a smooth pressure distribution to the wafer W.

尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention, and it is natural that the present invention extends to those modifications.

ウェーハ研磨装置の斜視図。The perspective view of a wafer polisher. (a)本発明のウェーハ研磨装置の研磨ヘッドの縦断面図、(b)ウェーハにかかる半径方向の圧力分布グラフ。(A) Longitudinal sectional view of polishing head of wafer polishing apparatus of the present invention, (b) Radial pressure distribution graph applied to wafer. (a)図2の研磨ヘッドから圧力ディスクを除いた状態の縦断面図、(b)ウェーハにかかる半径方向の圧力分布グラフ。(A) Longitudinal sectional view of the polishing head of FIG. 2 with the pressure disk removed, (b) A radial pressure distribution graph applied to the wafer. 図2の研磨ヘッドに装着した圧力ディスクの平面図。FIG. 3 is a plan view of a pressure disk attached to the polishing head of FIG. 2. 図2の研磨ヘッドに装着した圧力ディスク上面に可撓膜を装着し、ウェーハを吸着した状態を示す参考図。FIG. 3 is a reference diagram showing a state in which a flexible film is attached to the upper surface of a pressure disk attached to the polishing head of FIG. (a)図2の研磨ヘッドに装着した圧力ディスク上面に可撓膜を装着し、ウェを吸着した状態を示す断面図、(b)上記(a)からウェーハを圧力エアを押圧した状態を示す断面図。(A) A cross-sectional view showing a state in which a flexible film is attached to the upper surface of the pressure disk attached to the polishing head of FIG. 2 and the wafer is adsorbed, and (b) a state in which the pressure air is pressed against the wafer from (a) above. Sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウェーハ研磨装置
2 プラテン
3 プラテン駆動モータ
4 回転駆動機構
5 研磨パッド
6 研磨ヘッド
7 軸
8 トップカバー
9 外周リング部
10 リテーナリング
11 キャリア
12 内側空気室
13 中間空気室
14 外側空気室
15,16,17 空気管路
18 圧力ディスク
19 吸引孔
20 可撓膜
W ウェーハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer polisher 2 Platen 3 Platen drive motor 4 Rotation drive mechanism 5 Polishing pad 6 Polishing head 7 Axis 8 Top cover 9 Outer ring part 10 Retainer ring 11 Carrier 12 Inner air chamber 13 Intermediate air chamber 14 Outer air chamber 15, 16, 17 Air duct 18 Pressure disk 19 Suction hole 20 Flexible membrane W Wafer

Claims (11)

ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、
研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、
複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、
その複数の押圧部分を包絡するように撓み性を有する可撓板を装着したことを特徴とするウェーハ研磨装置。
A wafer polishing apparatus comprising a polishing head for holding a wafer, pressing the wafer held by the polishing head against the surface of the polishing pad on the platen, and polishing the wafer by moving the platen and the polishing head relative to each other,
A plurality of wafer pressing portions are arranged on the wafer mounting surface which is the bottom surface of the polishing head,
Air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independently displaced by the air pressure;
A wafer polishing apparatus comprising a flexible plate having flexibility so as to envelop the plurality of pressing portions.
ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、
研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、
複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、
複数のウェーハ押圧部分は、ウェーハ面内の各々の領域を覆う弾性膜を持ち、その弾性膜内にエアーを密封して独立して押圧可能な複数のエアー室からなり、
その複数の押圧部分を包絡して変形する可撓板を装着したことを特徴とするウェーハ研磨装置。
A wafer polishing apparatus comprising a polishing head for holding a wafer, pressing the wafer held by the polishing head against the surface of the polishing pad on the platen, and polishing the wafer by moving the platen and the polishing head relative to each other,
A plurality of wafer pressing portions are arranged on the wafer mounting surface which is the bottom surface of the polishing head,
Air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independently displaced by the air pressure;
The plurality of wafer pressing parts have an elastic film covering each region in the wafer surface, and are composed of a plurality of air chambers that can be pressed independently by sealing air in the elastic film,
A wafer polishing apparatus comprising a flexible plate that envelopes and deforms the plurality of pressing portions.
ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、
研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、
複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、
複数のウェーハ押圧部分は、ウェーハ面内の各々の領域を覆う弾性膜を持ち、その弾性膜内にエアーを密封して独立して押圧可能な複数のエアー室をもち、
その複数の押圧部分を包絡する可撓板を持ち、該可撓板は、該弾性膜より撓み剛性が大きいことを特徴とするウェーハ研磨装置。
A wafer polishing apparatus comprising a polishing head for holding a wafer, pressing the wafer held by the polishing head against the surface of the polishing pad on the platen, and polishing the wafer by moving the platen and the polishing head relative to each other,
A plurality of wafer pressing portions are arranged on the wafer mounting surface which is the bottom surface of the polishing head,
Air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independently displaced by the air pressure;
The plurality of wafer pressing portions have an elastic film covering each region in the wafer surface, and have a plurality of air chambers that can be pressed independently by sealing air in the elastic film,
A wafer polishing apparatus having a flexible plate that envelops the plurality of pressing portions, and the flexible plate has a larger bending rigidity than the elastic film.
上記可撓板表面に、軟質の保護フィルムが装着されていることを特徴とする請求項1,2又は3記載のウェーハ研磨装置。   4. A wafer polishing apparatus according to claim 1, wherein a soft protective film is mounted on the surface of the flexible plate. 上記可撓板を上下に貫通する一つ又は複数の孔を設けたことを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のウェーハ研磨装置。   5. The wafer polishing apparatus according to claim 1, wherein one or a plurality of holes penetrating vertically through the flexible plate are provided. 上記可撓板は、さらに剛性の低い可撓膜に取り付けて一体化させ、その低い可撓膜を研磨ヘッドに固定していることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載のウェーハ研磨装置。   6. The flexible plate according to claim 1, wherein the flexible plate is attached to and integrated with a flexible film having low rigidity, and the low flexible film is fixed to a polishing head. Wafer polishing equipment. 上記ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに固定されて成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法。   In the above-described wafer polishing apparatus, a flexible plate enclosing a plurality of pressing portions is attached to a flexible film having a lower rigidity, and the flexible film is fixed to a retainer that protects the outer periphery of the wafer. A wafer polishing method comprising: executing the wafer polishing method. ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに固定され、該リテーナはウェーハを押圧するヘッドと独立した加圧機構を有し、リテーナの加圧により可撓
膜の外周部に圧力が与えられる機構を有して成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法。
In a wafer polishing apparatus, a flexible plate that envelops a plurality of pressing portions is attached to a flexible film having lower rigidity, and the flexible film is fixed to a retainer that protects the outer periphery of the wafer, and the retainer presses the wafer. A wafer polishing method, comprising: a polishing apparatus having a pressurizing mechanism independent of a head and having a mechanism that applies pressure to the outer peripheral portion of the flexible film by pressurizing a retainer.
ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに対して張力を設定して固定され、該リテーナはウェーハを押圧するヘッドと独立した加圧機構を有し、リテーナの加圧により、可撓膜の外周部に圧力が与えられる機構を有して成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法。   In the wafer polishing apparatus, a flexible plate that envelops a plurality of pressing parts is attached to a flexible film having lower rigidity, and the flexible film is fixed with a tension set to a retainer that protects the outer periphery of the wafer. The retainer has a pressurizing mechanism independent of the head for pressing the wafer, and is performed using a polishing apparatus having a mechanism that applies pressure to the outer peripheral portion of the flexible film by pressurization of the retainer. A wafer polishing method. ウェーハ研磨装置において、複数の押圧部分を包絡する可撓板はさらに剛性の低い可撓膜に取り付けられ、その可撓膜はウェーハの外周を保護するリテーナに対して張力を設定して固定され、該リテーナはウェーハを押圧するヘッドと独立した加圧機構を有し、リテーナの加圧により、可撓膜の外周部に圧力が与えられる機構を有しており、該可撓膜および可撓板は一つ又は複数の孔を有するとともに、キャリアヘッド外周と該剛性の低い可撓膜とは、減圧吸着時に密着してシールする構造をもち、
ウェーハ吸着の際は、該孔を通してウェーハ面を減圧吸着し、可撓膜とキャリアヘッド外周をシールして閉空間を形成して、ウェーハを吸着搬送するとともに、
ウェーハ研磨の際は、キャリアヘッドから圧力エアーを連続的に噴き出して、剛性の低い可撓性膜を介してウェーハを押圧しつつ、該圧力エアーはキャリアヘッド外周部と可撓膜との間から抜け出て、ウェーハと剛性の低い可撓膜との間に一定のエア層が形成された状態でウェーハを研磨するように構成されて成る研磨装置を用いて実行することを特徴とするウェーハ研磨方法。
In the wafer polishing apparatus, a flexible plate that envelops a plurality of pressing parts is attached to a flexible film having lower rigidity, and the flexible film is fixed with a tension set to a retainer that protects the outer periphery of the wafer. The retainer has a pressurizing mechanism that is independent of a head that presses the wafer, and has a mechanism that applies pressure to the outer peripheral portion of the flexible membrane by pressurization of the retainer. The flexible membrane and the flexible plate Has one or a plurality of holes, and has a structure in which the outer periphery of the carrier head and the flexible film having low rigidity are tightly sealed at the time of vacuum adsorption,
At the time of wafer adsorption, the wafer surface is adsorbed under reduced pressure through the hole, the outer periphery of the flexible film and the carrier head is sealed to form a closed space, and the wafer is adsorbed and conveyed.
During wafer polishing, pressure air is continuously ejected from the carrier head, pressing the wafer through a flexible film having low rigidity, and the pressure air is drawn from between the outer periphery of the carrier head and the flexible film. A wafer polishing method that is performed using a polishing apparatus configured to polish the wafer in a state in which the wafer exits and a constant air layer is formed between the wafer and a flexible film having low rigidity. .
ウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドが保持したウェーハをプラテン上の研磨パッドの表面へ押し付け、プラテンと研磨ヘッドを夫々相対的に運動させて、ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、
研磨ヘッドの底面であるウェーハ装着面に複数のウェーハ押圧部分を配置し、
複数の前記押圧部分に空気を供給して、その空気圧により前記複数の押圧部分が独立して変位する機構を有し、
その複数の押圧部分を包絡するように撓み性を有する可撓板を装着し、複数の押圧部分に異なる段階状の押圧力を与えるとともに、複数の押圧部分を包絡する可撓板によって段階状の押圧力を緩和することによって、ウェーハに滑らかな圧力分布を与えることを特徴とするウェーハ研磨方法。
A wafer polishing apparatus comprising a polishing head for holding a wafer, pressing the wafer held by the polishing head against the surface of the polishing pad on the platen, and polishing the wafer by moving the platen and the polishing head relative to each other,
A plurality of wafer pressing portions are arranged on the wafer mounting surface which is the bottom surface of the polishing head,
Air is supplied to the plurality of pressing portions, and the plurality of pressing portions are independently displaced by the air pressure;
A flexible plate having flexibility is attached so as to envelop the plurality of pressing portions, and different step-like pressing forces are applied to the plurality of pressing portions, and stepped by the flexible plate enveloping the plurality of pressing portions. A wafer polishing method, characterized in that a smooth pressure distribution is given to a wafer by relaxing a pressing force.
JP2008069932A 2008-03-18 2008-03-18 Wafer polishing apparatus and wafer polishing method using the polishing apparatus Active JP5377873B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008069932A JP5377873B2 (en) 2008-03-18 2008-03-18 Wafer polishing apparatus and wafer polishing method using the polishing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008069932A JP5377873B2 (en) 2008-03-18 2008-03-18 Wafer polishing apparatus and wafer polishing method using the polishing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009224702A true JP2009224702A (en) 2009-10-01
JP5377873B2 JP5377873B2 (en) 2013-12-25

Family

ID=41241150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008069932A Active JP5377873B2 (en) 2008-03-18 2008-03-18 Wafer polishing apparatus and wafer polishing method using the polishing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5377873B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011177842A (en) * 2010-03-02 2011-09-15 Ebara Corp Polishing apparatus and method
JP2013076733A (en) * 2011-09-29 2013-04-25 Kyocera Crystal Device Corp Wafer bonding device
KR20130111981A (en) * 2012-04-02 2013-10-11 강준모 Carrier head for chemical mechanical polishing system
KR20140029231A (en) * 2012-08-28 2014-03-10 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 Elastic membrane and substrate holding device
CN108098567A (en) * 2017-12-14 2018-06-01 苏州新美光纳米科技有限公司 Polishing pressure buffer pad, burnishing device and glossing
US10315286B2 (en) 2016-06-14 2019-06-11 Axus Technologi, Llc Chemical mechanical planarization carrier system
CN111251177A (en) * 2020-03-10 2020-06-09 北京烁科精微电子装备有限公司 Bearing head and polishing device with same
CN112292750A (en) * 2018-05-17 2021-01-29 胜高股份有限公司 Polishing head, and wafer polishing apparatus and polishing method using the same
JP7353444B2 (en) 2017-12-28 2023-09-29 株式会社東京精密 CMP equipment

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122523A (en) * 1993-10-28 1995-05-12 Toshiba Corp Semiconductor production system
JPH09225821A (en) * 1996-02-27 1997-09-02 Ebara Corp Polishing device and method
JPH11285966A (en) * 1998-04-02 1999-10-19 Speedfam-Ipec Co Ltd Carrier and cmp device
JP2001179605A (en) * 1999-10-15 2001-07-03 Ebara Corp Polishing device and method
JP2001219369A (en) * 2000-02-08 2001-08-14 Sumitomo Metal Ind Ltd Polishing shape predicting method, and polishing method and device
JP2002187060A (en) * 2000-10-11 2002-07-02 Ebara Corp Substrate holding device, polishing device and grinding method
JP2002198338A (en) * 2000-12-25 2002-07-12 Tokyo Seimitsu Co Ltd Wafer polishing apparatus
JP2003163193A (en) * 2001-11-29 2003-06-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method for polishing wafer and polishing head

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122523A (en) * 1993-10-28 1995-05-12 Toshiba Corp Semiconductor production system
JPH09225821A (en) * 1996-02-27 1997-09-02 Ebara Corp Polishing device and method
JPH11285966A (en) * 1998-04-02 1999-10-19 Speedfam-Ipec Co Ltd Carrier and cmp device
JP2001179605A (en) * 1999-10-15 2001-07-03 Ebara Corp Polishing device and method
JP2001219369A (en) * 2000-02-08 2001-08-14 Sumitomo Metal Ind Ltd Polishing shape predicting method, and polishing method and device
JP2002187060A (en) * 2000-10-11 2002-07-02 Ebara Corp Substrate holding device, polishing device and grinding method
JP2002198338A (en) * 2000-12-25 2002-07-12 Tokyo Seimitsu Co Ltd Wafer polishing apparatus
JP2003163193A (en) * 2001-11-29 2003-06-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method for polishing wafer and polishing head

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011177842A (en) * 2010-03-02 2011-09-15 Ebara Corp Polishing apparatus and method
JP2013076733A (en) * 2011-09-29 2013-04-25 Kyocera Crystal Device Corp Wafer bonding device
KR20130111981A (en) * 2012-04-02 2013-10-11 강준모 Carrier head for chemical mechanical polishing system
KR101597870B1 (en) * 2012-04-02 2016-02-25 강준모 Carrier head for chemical mechanical polishing system
KR101969600B1 (en) 2012-08-28 2019-04-16 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 Substrate holding device
KR20140029231A (en) * 2012-08-28 2014-03-10 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 Elastic membrane and substrate holding device
JP2014061587A (en) * 2012-08-28 2014-04-10 Ebara Corp Elastic film, and substrate holding apparatus
US10315286B2 (en) 2016-06-14 2019-06-11 Axus Technologi, Llc Chemical mechanical planarization carrier system
US11376705B2 (en) 2016-06-14 2022-07-05 Axus Technology Llc Chemical mechanical planarization carrier system
CN108098567A (en) * 2017-12-14 2018-06-01 苏州新美光纳米科技有限公司 Polishing pressure buffer pad, burnishing device and glossing
JP7353444B2 (en) 2017-12-28 2023-09-29 株式会社東京精密 CMP equipment
CN112292750A (en) * 2018-05-17 2021-01-29 胜高股份有限公司 Polishing head, and wafer polishing apparatus and polishing method using the same
CN112292750B (en) * 2018-05-17 2023-12-29 胜高股份有限公司 Polishing head, wafer polishing device using same and polishing method
CN111251177A (en) * 2020-03-10 2020-06-09 北京烁科精微电子装备有限公司 Bearing head and polishing device with same
CN111251177B (en) * 2020-03-10 2021-11-16 北京烁科精微电子装备有限公司 Bearing head and polishing device with same
TWI812930B (en) * 2020-03-10 2023-08-21 大陸商北京晶亦精微科技股份有限公司 Carrier head and polishing device with the carrier head

Also Published As

Publication number Publication date
JP5377873B2 (en) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5377873B2 (en) Wafer polishing apparatus and wafer polishing method using the polishing apparatus
US6776694B2 (en) Methods for carrier head with multi-part flexible membrane
TWI279898B (en) Multiple zone carrier head with flexible membrane
US7033252B2 (en) Wafer carrier with pressurized membrane and retaining ring actuator
US10639727B2 (en) Vacuum suction pad and substrate holder
US8888563B2 (en) Polishing head capable of continuously varying pressure distribution between pressure regions for uniform polishing
US9321144B2 (en) Polishing head in chemical mechanical polishing apparatus and chemical mechanical polishing apparatus including the same
JP2004500251A (en) Workpiece carrier with adjustable pressure area and partition
KR20020018641A (en) Semiconductor wafer polishing apparatus with a variable polishing force wafer carrier head
US7063604B2 (en) Independent edge control for CMP carriers
US6569771B2 (en) Carrier head for chemical mechanical polishing
CN101007396A (en) Application of polishing head in chemico-mechanical polishing technology and polishing method of chemico-mechanical
JP2004327547A (en) Wafer polishing device, its polishing head, and wafer polishing method
US20150165587A1 (en) Carrier head having abrasive structure on retainer ring
JP4519972B2 (en) Carrier head with controllable pressure and loading area for chemical mechanical polishing
JP3641464B2 (en) Semiconductor substrate holder and semiconductor substrate polishing apparatus provided with the same
JP3816297B2 (en) Polishing equipment
JP4531389B2 (en) Polishing head and chemical mechanical polishing apparatus
JP5408883B2 (en) Wafer polishing equipment
KR100725923B1 (en) Membrane for cmp head
WO2013044201A1 (en) Wafer carrier with flexible pressure plate
JP3575944B2 (en) Polishing method, polishing apparatus, and method of manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP3902715B2 (en) Polishing device
KR20040056634A (en) Chemical and mechanical polishing apparatus
KR102650422B1 (en) Polishing head and polishing processing device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130322

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130924

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130925

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5377873

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250