JP2009255292A - Carrier head and system for chemical mechanical polishing of substrate - Google Patents

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve productive efficiency of a die by reducing excessive local polishing and polishing a large number of substrates on a single polishing pad. <P>SOLUTION: This carrier head 200 to polish the substrate 12 is furnished with: a body 204 having a wall extending downward and to partition a cavity 210; a sleeve 220 provided on a lower end of the wall extending downward; and a member 214 with elasticity to form a pressure chamber in the cavity 210. The member 214 with elasticity has: an inner surface to make contact with fluid in the chamber; a part to make a substrate reception surface to make contact with a back surface of the substrate 12; and a part to make contact with an internal wall of the cavity 210. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体処理の分野に関する。特に本発明は、一様性の高いまたコストが低減された、基板を化学機械研磨するための方法及び装置に関する。本発明は、基板上の異なった場所から材料を除去する速さの一様性を改善するための装置を提供し、それによって最終的に基板から回収される有用なダイの数を増す。更に、本発明は単一の研摩パッド上で多基板を同時に研摩する為の装置と方法を提供し、それによって化学的機械的研摩装置の生産性を上げる。   The present invention relates to the field of semiconductor processing. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for chemical mechanical polishing a substrate with high uniformity and reduced cost. The present invention provides an apparatus for improving the uniformity of the rate at which material is removed from different locations on a substrate, thereby increasing the number of useful dies ultimately recovered from the substrate. Furthermore, the present invention provides an apparatus and method for simultaneously polishing multiple substrates on a single polishing pad, thereby increasing the productivity of chemical mechanical polishing apparatus.

普通CMPと称される化学機械研摩(Chemical Mechanical polishing)は、基板を平面化或いは研摩する方法である。CMPは、半導体のスライスを基板に作り上げる際の最終準備工程として用いることができ、実質的に平坦な前面と背面を提供する。CMPはまた、基板上にマイクロエレクトロニク回路を作り上げる際に基板の最外部の表面上に創られる、高所或いは他の非連続性部分を除去するのに用いられる。   Chemical mechanical polishing, commonly referred to as CMP, is a method of planarizing or polishing a substrate. CMP can be used as a final preparatory step in building a semiconductor slice on a substrate, providing a substantially flat front and back surface. CMP is also used to remove elevations or other non-continuous portions that are created on the outermost surface of the substrate in creating a microelectronic circuit on the substrate.

典型的な先行技術のCMPプロセスにおいては、化学的に反応性のあるスラリーを受容する大きな回転研摩パドが用いられ、基板の最外部の表面を研摩する。基板を研摩パッド上に位置決めするために、その基板はキャリア内に置かれる。そのキャリアは、研摩パッド上に受容され或いはその直接上方に受容され、それは基板の表面と回転研摩パッドとの間のバイアス力を維持する。そのキャリアはまた、基板を研摩パッド上で揺動、振動或いは回転させてもよい。基板の平坦な面に渡る、スラリーで磨かれる研摩パッドの動きにより、材料が基板の表面から化学的に又物理的に研摩される。   In a typical prior art CMP process, a large rotating polishing pad that receives a chemically reactive slurry is used to polish the outermost surface of the substrate. In order to position the substrate on the polishing pad, the substrate is placed in a carrier. The carrier is received on or directly above the polishing pad, which maintains the biasing force between the surface of the substrate and the rotating polishing pad. The carrier may also swing, vibrate or rotate the substrate over the polishing pad. The material is chemically and physically polished from the surface of the substrate by the movement of the slurry-polished polishing pad across the flat surface of the substrate.

CMPプロセスで繰返し発生する一つの問題は、基板の平坦な表面研摩に差がついてしまい、それにより基板上の場所により過剰研摩をしたり研摩不足の領域を作りだすという傾向である。普通、研摩の差が生じる基板の表面上の一つの領域は、基板のエッジに隣接する部分である。そのようなエッジの過剰研摩が生じると、研摩された基板は凸形状をとる。即ちそれは中央で厚く、エッジに沿ったところで薄い。例えばフォトリソグラフィやエッチングなどにより基板がさらに処理されるとき、この厚さの相違により、基板上に高解像度の線を印刷するのが極端に困難となる。同様にして、CMPが、基板の作動面上に回路を形成する結果として生じる高所を除去するのに使われるときは、研摩の差は、過剰研摩領域に形成されるダイを物理的に破壊してしまう。   One problem that occurs repeatedly in the CMP process is the difference in flat surface polishing of the substrate, which tends to over-polish or under-polish areas depending on the location on the substrate. Usually, one area on the surface of the substrate where the difference in polishing occurs is the portion adjacent to the edge of the substrate. When such edge over-polishing occurs, the polished substrate assumes a convex shape. That is, it is thick at the center and thin along the edge. When the substrate is further processed, for example, by photolithography or etching, this difference in thickness makes it extremely difficult to print high resolution lines on the substrate. Similarly, when CMP is used to remove the elevations that result from forming circuits on the working surface of the substrate, the difference in polishing will physically destroy the die formed in the over-polished area. Resulting in.

エッジの過剰研摩は幾つかのファクターによって引き起こされる。基板の表面上の研摩高進スラリーの不均一な分布は、エッジの過剰研摩の原因となる一つのファクターである。基板のエッジに沿った場所のように、スラリーがより迅速に補充されるところでは、基板はより迅速に研摩される。基板上の異なった場所における基板と研摩パッドとの間の相対的な圧力はまた、研摩率に影響を与える。より高い圧力はより高い研摩率をもたらすからである。一つの相対的に高い圧力の領域は、基板エッジが研摩パッドに押し付けられるところに生じ、それにより基板エッジが、基板中心よりも迅速に研摩されることとなる。さらに、研摩パッドと基板の両方が回転するときは、基板と研摩パッドとの間の累積的運動距離は、基板のエッジ近傍で基板の中心部よりも高くなる。研摩パッドと基板との間の累積的運動距離が大きければ大きいほど、基板から除去される材料の量は大きくなる。これらのファクター及び他のファクターの結果として、通常基板エッジ部分は基板中心部よりも高い速さで研摩される。   Edge over-polishing is caused by several factors. The uneven distribution of the advanced polishing slurry on the surface of the substrate is one factor that causes over-polishing of the edges. The substrate is polished more quickly where the slurry is replenished more quickly, such as at locations along the edge of the substrate. The relative pressure between the substrate and the polishing pad at different locations on the substrate also affects the polishing rate. This is because higher pressure results in higher polishing rates. One relatively high pressure region occurs where the substrate edge is pressed against the polishing pad, which causes the substrate edge to be polished more quickly than the substrate center. Furthermore, when both the polishing pad and the substrate rotate, the cumulative motion distance between the substrate and the polishing pad is higher than the center of the substrate near the edge of the substrate. The greater the cumulative moving distance between the polishing pad and the substrate, the greater the amount of material removed from the substrate. As a result of these and other factors, the substrate edge portion is typically polished faster than the substrate center.

基板の過剰研摩は、基板の非接触領域においても生じる。この過剰研摩は通常、歪んだあるいはそうでなくても不適切に準備された基板に起因し、その基板をキャリアに取付けている搭載システムによって悪化させられる。普通そのキャリアは、ほぼ平坦な基板受容面を含む。適合性材料がこの下部面に置かれており、基板をそこに受容する。その適合性材料はポリマーシートであってもよく、或いは基板が押し付けられ適合性のある受容面を形成するワックスのマウンドであってもよい。これらの適合性材料及びキャリアの下部面は、基板の所望の平坦度ほど平坦でないかもしれない。それ故、その適合背材料及び平坦な下部面は、基板が研摩パッド上に置かれたとき基板の背面側に異なった負荷をかける隆起部を含む。この異なった負荷により、平坦面および適合性材料の隆起した領域の位置に対応する研摩パッドに係合した基板の表面上に過負荷領域が作りだされる。この過負荷が発生する基板の局部的領域では、基板は過剰研摩され、基板からのダイの生産歩留まりが低くなる。   Substrate overpolishing also occurs in non-contact areas of the substrate. This over-polishing is usually caused by a distorted or otherwise improperly prepared substrate and is exacerbated by the mounting system that attaches the substrate to the carrier. Usually, the carrier includes a substantially flat substrate receiving surface. A compatible material is placed on this lower surface and receives the substrate therein. The compatible material may be a polymer sheet or a wax mound against which the substrate is pressed to form a compatible receiving surface. These compatible materials and the lower surface of the carrier may not be as flat as the desired flatness of the substrate. Therefore, the conformable back material and the flat lower surface include ridges that place different loads on the back side of the substrate when the substrate is placed on the polishing pad. This different loading creates an overload region on the surface of the substrate that engages the polishing pad corresponding to the location of the flat surface and the raised region of conformable material. In the local region of the substrate where this overload occurs, the substrate is over-polished and the production yield of dies from the substrate is reduced.

基板上に過剰研摩領域が作られるということの結果として生じるダイの生産歩留まりの低下に加え、基板を順番に処理するために大きな回転研摩パッドを使用するということは本来的に効率が悪い。基板の表面積は研摩パッドの表面積の20%より大きくないのが普通である。それ故、如何なる時点においても、研摩パッド材料の殆どは基板と接触していない。回転研摩パッドの表面積の活用度を高める一つの方法は、研摩パッド上で多数の基板を同時に処理することである。しかしながらCMP装置の使用者は、そうすることを躊躇する。それは、基板はクラックが発生するかもしれないし或いはその他の欠陥が生じるかもしれず、かけらやその他の汚染物質が、回転する研摩パッドによって、その研摩パッド上で同時に処理されている全ての基板に移送されるからである。   In addition to the reduction in die production yield that results from the creation of over-polished areas on the substrate, it is inherently inefficient to use large rotating polishing pads to sequentially process the substrate. The surface area of the substrate is usually not greater than 20% of the surface area of the polishing pad. Therefore, at any point in time, most of the polishing pad material is not in contact with the substrate. One way to increase the surface area utilization of a rotating polishing pad is to process multiple substrates simultaneously on the polishing pad. However, users of CMP equipment are hesitant to do so. It may cause the substrate to crack or cause other defects, and fragments and other contaminants may be transferred by the rotating polishing pad to all substrates being processed simultaneously on the polishing pad. This is because that.

それ故、(1)基板の面上の各別々の位置或いは領域間における材料除去率の一様性を高めること、(2)研摩パドの活用度を高めること、を可能とするCMP研摩装置の必要性が存在する。   Therefore, a CMP polishing apparatus capable of (1) increasing the uniformity of the material removal rate between different positions or regions on the surface of the substrate, and (2) increasing the utilization of the polishing pad. There is a need.

本発明は、化学的機械的研摩装置の、材料除去率の一様性或いは活用度を増すのに有用な多数の実例を含む化学的機械的研摩装置及び方法である。第一の実施例では、その装置は、研摩パッドに対して基板の外側面の選択された部分に異なった負荷をかける基板キャリアを含む。エッジの過剰研摩が起ると、そのキャリアは基板の中心部における研摩パッドと基板との間の圧力を増すように形成されており、そうでなければ基板のエッジに近傍に生じたであろう高材料除去率を補償する。本発明の第二の実施例では、キャリアは、研摩パッドに対して基板の最外部表面の全ての部分に等しく負荷をかけるように形成されている。研摩パッドに対して基板に等しく負荷をかけることによって、適合性材料或いはキャリア下部面上の隆起によって引き起こされる局部的過剰研摩の発生が低減され或いは完全に防止される。さらに、基板エッジ部における基板と研摩パッドの間のより大きな累積的運動距離の結果として生じるエッジの過剰研摩を抑制するために、研摩パッドがゆっくりと回転している間、基板は研摩パッド上で軌道運動させてもよい。キャリアは、基板を回転することなく軌道運動させるために、或いは基板をそれが軌道運動している間に所望の速度で回転させるように制御してもよい。研摩パッドの回転速度と比較して基板の回転速度を精密に制御することによって、基板の異なった別々の位置或いは領域における異なった累積的運動距離によって引き起こされる基板の研摩量の差は、低減され或いは防止される。   The present invention is a chemical mechanical polishing apparatus and method that includes numerous examples useful for increasing the uniformity or utilization of the material removal rate of a chemical mechanical polishing apparatus. In a first embodiment, the apparatus includes a substrate carrier that applies different loads to selected portions of the outer surface of the substrate relative to the polishing pad. When edge over-polishing occurs, the carrier is shaped to increase the pressure between the polishing pad and the substrate in the center of the substrate, otherwise it would have occurred near the edge of the substrate Compensates for high material removal rate. In a second embodiment of the invention, the carrier is configured to equally load all portions of the outermost surface of the substrate relative to the polishing pad. By equally loading the substrate against the polishing pad, the occurrence of localized over-polishing caused by compliant material or ridges on the carrier lower surface is reduced or completely prevented. In addition, the substrate may be placed on the polishing pad while the polishing pad is rotating slowly in order to suppress edge over-polishing that occurs as a result of the greater cumulative movement distance between the substrate and the polishing pad at the substrate edge. Orbital motion may be used. The carrier may be controlled to orbit the substrate without rotating, or to rotate the substrate at a desired speed while it is orbiting. By precisely controlling the rotation speed of the substrate compared to the rotation speed of the polishing pad, the difference in the amount of substrate polishing caused by different cumulative movement distances at different locations or regions of the substrate is reduced. Or it is prevented.

本発明の第三の実施例では、単一の研摩パッド上に同時に多数の基板を置いて負荷をかけるために多数の基板キャリアが提供される。多数キャリア実施例の一つのサブ実施例においては、研摩パッドは回転的に揺動される。研摩パッドを回転的に揺動させることによって、多数の基板の何れか一つと接触している研摩パッドの領域は、その他の基板と接触している研摩パッドの領域から隔離される。本発明の別のサブ実施例においては、研摩パッドは一本の溝或いは多数の溝を含んでおり、その溝は処理中に生じうる基板のかけらを集めるように形成されている。本発明の多数キャリア実施例のさらに別のサブ実施例においては、研摩パッドは静止位置に維持されており、多葉状の溝が、研摩パッド内であって、基板が研摩パッド上に受容される位置のすぐ下に置かれている。その多葉状の溝は、基板と研摩パッド間に接触及び非接触領域を提供し、スラリーが、基板と研摩パッド間の非接触領域に補充されるようになっている。   In a third embodiment of the present invention, multiple substrate carriers are provided to place and load multiple substrates simultaneously on a single polishing pad. In one sub-embodiment of the majority carrier embodiment, the polishing pad is rocked rotationally. By rotating the polishing pad in a rotational manner, areas of the polishing pad that are in contact with any one of a number of substrates are isolated from areas of the polishing pad that are in contact with other substrates. In another sub-embodiment of the present invention, the polishing pad includes a single groove or multiple grooves, which are formed to collect fragments of the substrate that may occur during processing. In yet another sub-embodiment of the majority carrier embodiment of the present invention, the polishing pad is maintained in a stationary position and the multi-lobed groove is within the polishing pad and the substrate is received on the polishing pad. Located just below the position. The multi-lobed grooves provide contact and non-contact areas between the substrate and the polishing pad such that slurry is replenished in the non-contact areas between the substrate and the polishing pad.

図1は、本発明の研摩装置の部分断面斜視図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of the polishing apparatus of the present invention. 図2は、図1の研摩装置の基板キャリアと駆動組立体の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate carrier and drive assembly of the polishing apparatus of FIG. 図3は、図2の基板キャリアの別の実施例の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the substrate carrier of FIG. 図4は、図1の研摩装置の別の実施例の斜視図であって、研摩パッド上で二つの研摩ヘッドが作動している状態を示す図である。FIG. 4 is a perspective view of another embodiment of the polishing apparatus of FIG. 1, showing two polishing heads operating on the polishing pad. 図5は、図4の装置を5−5において断面した部分断面図である。5 is a partial cross-sectional view of the device of FIG. 4 taken along line 5-5. 図6は、本発明の研摩パッドの別の実施例の上面図であり、別の研摩パッド形態の詳細を示す図である。FIG. 6 is a top view of another embodiment of the polishing pad of the present invention showing details of another polishing pad configuration.

先ず、本発明の概略を説明する。   First, the outline of the present invention will be described.

本発明は、改善された一様性と歩留まりをもって大きな研摩パッド上で基板を研摩するための多数の実施例を提供する。ここで述べる本発明の各実施例においては、基板12は、図1の研摩装置10のような研摩装置上で、研摩パッド22に押し付けられ、好ましくは制御された回転をもって軌道路(orbitalpath)を運動をする。研摩パッド22は回転運動をするのが好ましいが、基板12がそれに対して運動させられている間静止状態に維持されてもよい。   The present invention provides a number of embodiments for polishing a substrate on a large polishing pad with improved uniformity and yield. In each of the embodiments of the invention described herein, the substrate 12 is pressed against a polishing pad 22 on a polishing apparatus, such as the polishing apparatus 10 of FIG. 1, and preferably traverses the orbital path with controlled rotation. exercise. The polishing pad 22 preferably rotates, but may remain stationary while the substrate 12 is moved relative thereto.

図1及び図2に示される本発明の実施例においては、基板キャリア24が基板12を受容しまた基板12を回転研摩パッド22上に位置決めするように提供されている。キャリア24はトランスファーケース54に連結されており、そのトランスファーケースは、キャリア24とその中に受容されている基板12とを研摩パッド22上で軌道路に沿って動かし、また研摩装置10のベース14のような固定点に関してキャリア24及び基板12の回転方向を同時に制御するように形成されている。キャリア24は、基板12のエッジに隣接してかけられている基板上の負荷と比べて基板12の中心部に選択的に差別的に負荷をかけるように形成されている。基板12の中心部に差別的に負荷をかけることによって、基板12の中心部における材料除去率は、基板12のエッジに隣接した部分の材料除去率と合致するように調整される。   In the embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2, a substrate carrier 24 is provided to receive the substrate 12 and position the substrate 12 on the rotating polishing pad 22. The carrier 24 is coupled to a transfer case 54 that moves the carrier 24 and the substrate 12 received therein along the track path on the polishing pad 22 and the base 14 of the polishing apparatus 10. The rotation direction of the carrier 24 and the substrate 12 is controlled simultaneously with respect to the fixed point. The carrier 24 is formed so as to selectively and differentially apply the load to the central portion of the substrate 12 as compared with the load on the substrate applied adjacent to the edge of the substrate 12. By differentially loading the central portion of the substrate 12, the material removal rate at the central portion of the substrate 12 is adjusted to match the material removal rate of the portion adjacent to the edge of the substrate 12.

図3に示される発明の実施例においては、基板キャリアは、研摩パッド22に対して基板12の全ての位置或いは領域に等しく負荷をかける、前面基準(frontreferencing)キャリア200として形成されている。このことにより、基板12の非接触で差別的に負荷のかけられた領域があることから結果として生じる、基板12上の非接触過剰研摩領域の発生が減る。   In the embodiment of the invention shown in FIG. 3, the substrate carrier is formed as a front referencing carrier 200 that equally loads all positions or regions of the substrate 12 relative to the polishing pad 22. This reduces the occurrence of non-contact over-polished areas on the substrate 12 resulting from the non-contact and differentially loaded areas of the substrate 12.

図4から6までに示される本発明の実施例においては、単一の研摩パッド302或いは400上で多数の基板12を同時に研摩するための装置が示されている。図4と図5では、多数の基板12が分離研摩パッド302に押し付けられており、その分離研摩パッドは何れか一つの基板12と接触している分離研摩パッド302の領域が、その上で研摩される他の基板12と接触しないようにするために、回転的に揺動運動するのが好ましい。図6には、葉状研摩パッド400が示されており、それはその表面内にローブ(lobes)404即ち凹み(recesses)を有している。そのローブは、グループ状に密集しており、基板12が単一グループのローブ404に対して軌道運動しても、回転運動をしても、振動しても、揺動しても或いは他の熊様で動かされてもいいようになっている。葉状研摩パッド400は静止状態を維持するのが好ましく、また基板12と葉状研摩パッド400との間の全ての相対運動が基板12を動かすことによって与えられるのが好ましい。   In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 4-6, an apparatus for polishing multiple substrates 12 simultaneously on a single polishing pad 302 or 400 is shown. 4 and 5, a number of substrates 12 are pressed against a separate polishing pad 302, which is the region of the separate polishing pad 302 that is in contact with any one substrate 12. In order not to come into contact with other substrates 12 to be used, it is preferable to perform a rocking motion in a rotational manner. In FIG. 6, a foliate polishing pad 400 is shown having lobes 404 or recesses in its surface. The lobes are densely grouped so that the substrate 12 is orbital, rotational, oscillating, oscillating, or other relative to a single group of lobes 404. It can be moved by a bear. The foliate polishing pad 400 preferably remains stationary, and all relative movement between the substrate 12 and the foliate polishing pad 400 is preferably provided by moving the substrate 12.

次に、本発明の研摩装置を説明する。   Next, the polishing apparatus of the present invention will be described.

図1には、ここで説明する本発明の何れの実施例を用いて基板12を研摩するためにも有用な研摩装置10が示されている。本装置10は、ここで説明する本発明の各実施例にとって有用であるが、図解を容易にするために、キャリア24と研摩パッド22と関連づけて描かれている。本研摩装置10は一般的に、回転可能なプラテン16及びその上の研摩パッド22を支えるベース14と、基板12を受容し、基板12を研摩パッド22上に位置決めするキャリア24と、研摩パッド22に関して基板12に負荷をかけまた運動させるようにキャリア24に接続されたトランスファーケース54とを含む。研摩パッド22を回転させたい場合は、図示しないモータ及び歯車組立体がベース14の下側に配設され、プラテン16の下側の中心に接続されプラテン16を回転させる。プラテン16は、軸受でベース14から支持されてもいいし、或いはモータと歯車組立体がプラテン16を回転すると同時に支持してもよい。研摩パッド22は、プラテン16の上面に置かれており、それによりモータと歯車組立体によって回転させられる。   FIG. 1 shows a polishing apparatus 10 useful for polishing a substrate 12 using any of the embodiments of the invention described herein. The apparatus 10 is useful for the embodiments of the present invention described herein, but is depicted in association with a carrier 24 and a polishing pad 22 for ease of illustration. The polishing apparatus 10 generally includes a base 14 that supports a rotatable platen 16 and a polishing pad 22 thereon, a carrier 24 that receives the substrate 12 and positions the substrate 12 on the polishing pad 22, and the polishing pad 22. And a transfer case 54 connected to the carrier 24 so as to load and move the substrate 12. When it is desired to rotate the polishing pad 22, a motor and gear assembly (not shown) is disposed on the lower side of the base 14 and connected to the center of the lower side of the platen 16 to rotate the platen 16. The platen 16 may be supported from the base 14 by bearings or may be supported at the same time as the motor and gear assembly rotates the platen 16. The polishing pad 22 is placed on the top surface of the platen 16 and is thereby rotated by the motor and gear assembly.

研摩パッド22の研摩特性を高めるためにスラリーが研摩パッド22上に提供される。スラリーは、スラリーを研摩パッド22上に滴下させ或いは他の方法で計量しながら供給するスラリーポート23を通して研摩パッド22に供給してもよいし、或いはプラテン16及び研摩パッド22の下側を通して供給し、研摩パッド22を通して上方向に基板12まで流れるようにしてもよい。研摩パッド22とスラリーは、基板12を望み通りに研摩できるように選ばれる。研摩パッド22の組成としては、織られたポリウレタン(wovenpolyeurethane)材料とするのが望ましい。それは例えばIC1000或いはスーバIV(SubaIV)であり、ペンシルバニア州のニューアーク(Newark)のローデル(Rodel)から入手できる。基板上に堆積した材料の選択的エッチングを高める一つのスラリー組成は、5%のNaOH、5%のKOH及びおよそ200nmのサイズを有するコロイドシリカ(colloidalsilica)を有する水溶液である。当業者であれば、基板12に所望の研摩を与える為に、研摩パッド22の材料及びスラリーの組成を容易に改変することができるであろう。   Slurry is provided on the polishing pad 22 to enhance the polishing characteristics of the polishing pad 22. The slurry may be supplied to the polishing pad 22 through a slurry port 23 where the slurry is dripped onto the polishing pad 22 or otherwise metered, or supplied through the underside of the platen 16 and the polishing pad 22. Alternatively, it may flow up to the substrate 12 through the polishing pad 22. The polishing pad 22 and the slurry are selected so that the substrate 12 can be polished as desired. The composition of the polishing pad 22 is preferably a woven polyurethane material. For example, IC1000 or SubaIV, available from Rodel, Newark, PA. One slurry composition that enhances the selective etching of the material deposited on the substrate is an aqueous solution with 5% NaOH, 5% KOH and colloidal silica having a size of approximately 200 nm. Those skilled in the art will readily be able to modify the material and slurry composition of the polishing pad 22 to provide the desired polishing to the substrate 12.

キャリア24を研摩パッド22に関して適切に位置決めするために、トランスファーケース54は、研摩パッド22の上方に伸延しているクロスバー36に接続されている。クロスバー36は、一対の対向した位置にある垂直部材38、39及びバイアシング(biasing)ピストン40とにより、研摩パド22の上方に位置決めされている。クロスバー36は、その第一の端部44において垂直部材38にヒンジで接続されるのが好ましく、またその第二の端部46でバイアシングピストン40に接続されるのが好ましい。第二の垂直部材39は、バイアシングピストン40に隣接して設けられており、クロスバー36の第二の端部46の下方向の運動を制限するための垂直方向の止め具を提供する。キャリア24上の基板12を交換するために、クロスバー36はバイアシングピストン40からと取り外すことができ、またクロスバー36の第二の端部46は、クロスバー36に接続されたキャリア24を研摩パッド22から持ち上げるために、引っ張り上げられる。次に基板12が交換され、キャリア24が基板12の面26を研摩パッド22に対して置くために下げられる。   In order to properly position the carrier 24 with respect to the polishing pad 22, the transfer case 54 is connected to a crossbar 36 that extends above the polishing pad 22. The cross bar 36 is positioned above the polishing pad 22 by a pair of opposed vertical members 38 and 39 and a biasing piston 40. The crossbar 36 is preferably hingedly connected to the vertical member 38 at its first end 44 and is preferably connected to the biasing piston 40 at its second end 46. The second vertical member 39 is provided adjacent to the biasing piston 40 and provides a vertical stop to limit the downward movement of the second end 46 of the crossbar 36. In order to replace the substrate 12 on the carrier 24, the crossbar 36 can be removed from the biasing piston 40 and the second end 46 of the crossbar 36 connects the carrier 24 connected to the crossbar 36. To be lifted from the polishing pad 22, it is pulled up. The substrate 12 is then replaced and the carrier 24 is lowered to place the surface 26 of the substrate 12 against the polishing pad 22.

本発明の研磨装置のトランスファーケースにつき説明する。   The transfer case of the polishing apparatus of the present invention will be described.

図1及び図2を参照すると、研摩パッド22上の基板12の好ましい軌道運動及び制御された回転運動を与えるのに必要なトランスファーケース54の構造の形態及び詳細が示されている。ここでも図解の便のために、トランスファーケース54はキャリア24と関係づけて描かれている。しかしながら、トランスファーケース54は前面基準キャリア200を含む、軌道運動をする如何なるキャリアをも互換的に駆動できるように特に構成されている。トランスファーケース54は、クロスバー36の下に釣り下げられており、キャリア24をクロスバー36に結合している。一般的にトランスファーケース54は、駆動軸56及びハウジング58とを含む。駆動軸56は、クロスバー36を貫通して上方に延びており、クロスバー36にしっかりと接続されたモーター及び駆動組立体50に接続しており、またハウジング58を貫通して下方向に延びており、モータ及び駆動組立体50の回転運動をキャリア24の軌道運動的及び制御された回転運動に変換するようになっている。駆動軸56を回転させるために、駆動ベルト52が駆動軸56をモータ及び歯車組立体50に接続している。さらに、駆動スプロケット88が、ハウジング58の外表面上に置かれている。この駆動スプロケット88は、クロスアーム36上に置かれたハウジング駆動モータ90に、駆動ベルト61によって接続されている。ハウジング58はその上にスプロケット88を有するものとして示されているが、例えば滑車或いはプーリーのような、回転運動を転送するための他の形態で、スプロケット88を容易に置き換えることができる。   Referring to FIGS. 1 and 2, the configuration form and details of the transfer case 54 necessary to provide the preferred orbital and controlled rotational movement of the substrate 12 on the polishing pad 22 are shown. Again, for convenience of illustration, the transfer case 54 is depicted in relation to the carrier 24. However, the transfer case 54 is specifically configured to interchangeably drive any orbiting carrier, including the front reference carrier 200. The transfer case 54 is suspended below the cross bar 36 and couples the carrier 24 to the cross bar 36. Generally, the transfer case 54 includes a drive shaft 56 and a housing 58. The drive shaft 56 extends upwardly through the crossbar 36, is connected to a motor and drive assembly 50 that is securely connected to the crossbar 36, and extends downwardly through the housing 58. The rotary motion of the motor and drive assembly 50 is converted into an orbital and controlled rotational motion of the carrier 24. A drive belt 52 connects the drive shaft 56 to the motor and gear assembly 50 to rotate the drive shaft 56. In addition, a drive sprocket 88 is placed on the outer surface of the housing 58. The drive sprocket 88 is connected to a housing drive motor 90 placed on the cross arm 36 by a drive belt 61. Although the housing 58 is shown as having a sprocket 88 thereon, the sprocket 88 can be easily replaced with other forms for transferring rotational motion, such as pulleys or pulleys.

次に図2を参照すると、トランスファーケース54の内部詳細構造が示されている。ハウジング58は、内側の固定ハブ57と外側の回転ハブ59とを有する。ハウジング58の内側の固定ハブ57は、好ましくは複数のボルト或いは他の取外し可能な部材(図示せず)によって、クロスバー36の下側にしっかりと取付けられている。外側の回転ハブ59は、好ましくは上部及び下部のテーパー付きベアリングによって、内側の固定ハブ57に軸受接続されている。これらのベアリングは、外側の回転ハブ59を垂直方向に支えており、一方外側の回転ハブ59が内側の固定ハブ57に関して回転できるようにしている。駆動軸56は、ハウジング58の内側の固定ハブ57を貫通して伸延しており、駆動軸56を垂直方向に支え、また駆動軸56が内側の固定ハブ57に関して回転できるようにしているテーパー付きベアリングによって、同様にその中に支えられている。外側の回転ハブ59を回転させるために、スプロケット88がその上に直接搭載されている。   Referring now to FIG. 2, the detailed internal structure of the transfer case 54 is shown. The housing 58 has an inner fixed hub 57 and an outer rotating hub 59. The fixed hub 57 inside the housing 58 is securely attached to the underside of the crossbar 36, preferably by a plurality of bolts or other removable members (not shown). The outer rotating hub 59 is bearing connected to the inner fixed hub 57, preferably by upper and lower tapered bearings. These bearings support the outer rotating hub 59 in a vertical direction, while allowing the outer rotating hub 59 to rotate relative to the inner fixed hub 57. The drive shaft 56 extends through a fixed hub 57 on the inside of the housing 58 and is tapered to support the drive shaft 56 in a vertical direction and to allow the drive shaft 56 to rotate with respect to the internal fixed hub 57. Supported by bearings in it as well. In order to rotate the outer rotating hub 59, a sprocket 88 is mounted directly thereon.

トランスファーケースの軌道運動駆動部につき説明する。   The orbital motion drive unit of the transfer case will be described.

キャリア24を軌道運動させるように軌道運動を与えるために、駆動軸56の下端にクロスアーム60が設けられている。クロスアーム60は第一の端部と第二の端部を含む。クロスアーム60の第一の端部は、その中に駆動軸56の下端部を受容し、またクロスアーム60の第二の端部は、そこから下方向に伸延する第二の軸64を支えている。第二の軸64の下端部は、その末端部をキャリアプレート80の中心に置いており、そのキャリアプレートはキャリア24の上端を形成している。軸受組立体79がキャリアプレート80に備わっており、第二の軸64の下端部を受容している。駆動軸56が回転すると、それはクロスアーム60の第二の端部を、ひいてはそこから下方向に伸延している軸64を、円弧上にスイープ(sweeps)する。この円弧の半径は、駆動軸56と第二の軸64との間の距離であるが、キャリア24が動く軌道路の半径を定める。第二の軸64が軸受79に接続していることによって、第二の軸64がキャリア24を軌道路に沿って押すと、キャリア24が第二の軸64に関して回転運動できるようになっている。第二の軸64の下端部はまた、基板12を研摩パド22に押し付けるとき、キャリア24が支えられるしっかりとした軸受点を形成する。   A cross arm 60 is provided at the lower end of the drive shaft 56 in order to give orbital motion so that the carrier 24 is orbited. The cross arm 60 includes a first end and a second end. The first end of the cross arm 60 receives the lower end of the drive shaft 56 therein, and the second end of the cross arm 60 supports a second shaft 64 extending downwardly therefrom. ing. The lower end of the second shaft 64 has its end located at the center of the carrier plate 80, and the carrier plate forms the upper end of the carrier 24. A bearing assembly 79 is provided on the carrier plate 80 and receives the lower end of the second shaft 64. As the drive shaft 56 rotates, it sweeps the second end of the cross arm 60, and thus the shaft 64 extending downward therefrom, onto an arc. The radius of this arc is the distance between the drive shaft 56 and the second shaft 64, but defines the radius of the track on which the carrier 24 moves. The second shaft 64 is connected to the bearing 79 so that the carrier 24 can rotate about the second shaft 64 when the second shaft 64 pushes the carrier 24 along the track. . The lower end of the second shaft 64 also forms a solid bearing point on which the carrier 24 is supported when the substrate 12 is pressed against the polishing pad 22.

トランスファーケースの回転補償部につき説明する。   The rotation compensation unit of the transfer case will be described.

軸64のキャリア24への接続は、キャリア24に伝わる回転力が最小限になるように形成されており、また基板12が研摩パッド22上で軌道運動する際、基板12とキャリア24の回転を最小限にするように形成されている。しかしながら、基板12と研摩パッド22との間の、及びキャリア24と第二の軸64との間の動的相互作用のため、基板12はそれが軌道運動をする際ゆっくりと回転して(precess)しまう。基板12が軌道運動する際の回転を抑制或いは防止するために、回転補償組立体62がハウジング58の下側に備えられ、基板12が軌道運動する際それをしっかりと(positively)位置決めするようになっている。このしっかりとした位置決めをするために、補償組立体62はハウジング58の外側回転ハブ59の下側に配設された内歯リング歯車70とクロスアーム60のすぐ下の第二の軸64に取付けられたピニオン歯車74とを含む。ピニオン歯車74は、リング歯車70の歯と噛み合う外側に歯を切った面と、第二の軸64上の軸受77に受容されている内側直径とを含む。ピニオン歯車74は、ピニオン歯車74からキャリアプレート80内の一対の合わせ凹み(matingrecesses)75内に伸延する一対のピン73によってキャリアプレート80に関して回転的に固定されている。それ故、第二の軸64が軌道運動すると、軸64の軌道運動は軸受79においてキャリアプレート80に伝えられ、ピニオン歯車74の回転運動はピン73を通じてキャリアプレート80に伝えられる。   The connection of the shaft 64 to the carrier 24 is formed so that the rotational force transmitted to the carrier 24 is minimized, and the rotation of the substrate 12 and the carrier 24 is performed when the substrate 12 orbits on the polishing pad 22. Shaped to minimize. However, due to the dynamic interaction between the substrate 12 and the polishing pad 22 and between the carrier 24 and the second shaft 64, the substrate 12 rotates slowly as it orbits. ) In order to suppress or prevent rotation when the substrate 12 is orbited, a rotation compensation assembly 62 is provided on the underside of the housing 58 to position it positively when the substrate 12 is orbited. It has become. In order to achieve this firm positioning, the compensation assembly 62 is attached to an internal ring gear 70 disposed on the lower side of the outer rotating hub 59 of the housing 58 and a second shaft 64 just below the cross arm 60. And a pinion gear 74 formed. Pinion gear 74 includes an outwardly toothed surface that meshes with the teeth of ring gear 70 and an inner diameter that is received in bearing 77 on second shaft 64. The pinion gear 74 is rotationally fixed with respect to the carrier plate 80 by a pair of pins 73 extending from the pinion gear 74 into a pair of mating recesses 75 in the carrier plate 80. Therefore, when the second shaft 64 orbits, the orbital motion of the shaft 64 is transmitted to the carrier plate 80 at the bearing 79, and the rotational motion of the pinion gear 74 is transmitted to the carrier plate 80 through the pin 73.

補償組立体62があるために、CMP装置の使用者はキャリア24の運動の回転成分を変えることができ、それによってキャリア24が軌道運動する際のキャリア24の回転を防止し或いは正確に制御することができる。クロスアーム60が駆動軸54に関して回転運動する際、それはリング歯車70の内周周りにピニオン歯車74をスイープする。ピニオン歯車74の歯とリング歯車70の歯とは噛み合っているので、リング歯車70の歯がピニオン歯車74の歯と同速度で動いていない限り、ピニオン歯車74はリング歯車70に関して回転する。駆動軸56を同時に回転させながらハウジング58の外側の回転ハブ59を回転させることによって、第二の軸64の周りのピニオン歯車74の、またそれに取付けられたキャリア24の実効回転運動は制御することができる。例えば、リング歯車70が、キャリア24が一軌道運動する際にピニオン歯車74を完全に一回転させるに十分なスピードで回転するならば、ピニオン歯車74は、そしてひいてはそれに取付けられた軌道運動キャリア74はベース10のような固定基準点に関して回転しない。さらに、キャリア24の回転速さは、駆動軸56及びハウジング58の外部回転ハブ59の相対回転速さを単に変えることによって、研摩パッド22の回転速さに合致させることもできるしそれと変えることもできる。この物理的現象は、リング歯車70とピニオン歯車74の相対速さを変えることによって、キャリア24が軌道運動する際その回転速度を制御するのに用いられる。 Because of the compensation assembly 62, a CMP apparatus user can change the rotational component of the movement of the carrier 24, thereby preventing or accurately controlling the rotation of the carrier 24 as the carrier 24 orbits. be able to. As the cross arm 60 rotates about the drive shaft 54, it sweeps the pinion gear 74 around the inner circumference of the ring gear 70. Since the teeth of the pinion gear 74 and the teeth of the ring gear 70 are in mesh, the pinion gear 74 rotates with respect to the ring gear 70 as long as the teeth of the ring gear 70 are not moving at the same speed as the teeth of the pinion gear 74. By rotating the rotating hub 59 outside the housing 58 while simultaneously rotating the drive shaft 56, the effective rotational motion of the pinion gear 74 around the second shaft 64 and of the carrier 24 attached thereto is controlled. Can do. For example, if the ring gear 70 rotates at a speed sufficient to cause the pinion gear 74 to make one full revolution as the carrier 24 moves in one orbit, the pinion gear 74 and thus the orbiting carrier 74 attached thereto. Does not rotate with respect to a fixed reference point such as the base 10. Further, the rotational speed of the carrier 24 can be matched to the rotational speed of the polishing pad 22 by simply changing the relative rotational speed of the drive shaft 56 and the external rotary hub 59 of the housing 58, or can be changed accordingly. it can. This physical phenomenon is used to control the rotational speed of the carrier 24 when it orbits by changing the relative speed of the ring gear 70 and the pinion gear 74.

トランスファーケース54のその形状のお陰でCMP装置の使用者は、基板12を研摩する際面26上の異なった場所における相対スピードを制御することによって、基板12の面26に渡る研摩率の一様性を厳密に制御することができる。基板12が、研摩パッド22上の軌道路内をキャリア24によって動かされる際、プラテン16及び研摩パッド22は、モータ及び歯車組立体(図示せず)によって回転させられる。基板12の軌道運動スピードと研摩パッド22の回転スピードとが一緒になって、基板の表面26における公称スピード、1800から4800cm/分を与える。その軌道運動半径は1インチより小さく、研摩パッド22は比較的低スピード、10rpmより低いスピードで回転するのが好ましく、また5rpmより低速度とするのが最も好ましい。   Thanks to its shape of the transfer case 54, the user of the CMP apparatus can achieve a uniform polishing rate across the surface 26 of the substrate 12 by controlling the relative speed at different locations on the surface 26 when polishing the substrate 12. Gender can be strictly controlled. As the substrate 12 is moved by the carrier 24 in the track on the polishing pad 22, the platen 16 and the polishing pad 22 are rotated by a motor and gear assembly (not shown). Together, the orbital speed of the substrate 12 and the rotational speed of the polishing pad 22 provide a nominal speed at the substrate surface 26 of 1800 to 4800 cm / min. Its orbital radius is less than 1 inch, and the polishing pad 22 preferably rotates at a relatively low speed, less than 10 rpm, and most preferably less than 5 rpm.

軌道運動している基板12は、ハウジング58を、ベルト61を通してモータ91によって選択的に回転することによって、回転させられるかもしれないし或いは回転せずに軌道運動するかもしれない。軌道運動している基板12を研摩パッド22と同じスピードで回転することによって、研摩パッド22と基板12上の各点との間の累積的運動距離は一様に維持できる。それ故、基板の異なった領域において累積的運動距離が異なることに起因する過剰研摩が防止される。さらに、もしそれが望ましいならば、基板のエッジ部分と研摩パッド22との間の相対的運動距離を基板の中心部の点と比べて増やすために、基板の回転スピードを研摩パッド22の回転スピードと変えてもよい。もし望ましいならば、基板12は研摩パッド22の方向とは逆の回転方向に動かされてもよい。   The orbiting substrate 12 may or may not be rotated by selectively rotating the housing 58 by means of a motor 91 through the belt 61. By rotating the orbiting substrate 12 at the same speed as the polishing pad 22, the cumulative movement distance between the polishing pad 22 and each point on the substrate 12 can be kept uniform. Therefore, over-polishing due to different cumulative motion distances in different areas of the substrate is prevented. In addition, if desired, the rotational speed of the substrate can be increased by increasing the rotational speed of the polishing pad 22 to increase the relative motion distance between the edge portion of the substrate and the polishing pad 22 relative to the center point of the substrate. It may be changed. If desired, the substrate 12 may be moved in a direction of rotation opposite to the direction of the polishing pad 22.

本発明の研磨装置の基板キャリアを説明する。   The substrate carrier of the polishing apparatus of the present invention will be described.

図2を参照すると、キャリア24の好ましい一実施例の構造が詳細に示されている。キャリア24はその中に内部バイアシング部材30を含んでおり、その部材は研摩パッド22上で基板12に負荷をかけるのに用いられる一次的及び二次的力の応用を選択的に制御し、また基板12に軌道運動を伝える外部スリーブ部分130を含む。内部バイアシング部分30は、上部バイアシング部分102及び下部本体部分104を含む。   Referring to FIG. 2, the structure of one preferred embodiment of the carrier 24 is shown in detail. The carrier 24 includes an internal biasing member 30 therein that selectively controls the application of primary and secondary forces used to load the substrate 12 on the polishing pad 22. It includes an outer sleeve portion 130 that conveys orbital motion to the substrate 12. The inner biasing portion 30 includes an upper biasing portion 102 and a lower body portion 104.

キャリアの上部バイアシング部分102は、研摩パッド22に対して基板12に負荷をかけるために与えられる一次的圧力を制御するように形成されている。一次的負荷圧力を制御するために、キャリア24の上部バイアシング部分102は、研摩パッド22に対して基板12に負荷をかけるように選択的に加圧される空洞112として形成されている。空洞112は、その上端を形成しているキャリアプレート80と、下部本体部分の上面と、キャリアプレート80から下方向に伸延し下部本体部分104で終わるベローズ110とによって画成されている。ベローズ110は、キャリア24の実質的な捩じれを防止するのに十分な剛性を与えるおよそ1000分の8インチの厚さのステンレス鋼で製作するのが好ましい。ベローズ110は、空洞114の外壁として働き、またそれはキャリアプレート80から基板12へ回転運動を伝える働きもする。   The upper biasing portion 102 of the carrier is configured to control the primary pressure applied to load the substrate 12 against the polishing pad 22. To control the primary load pressure, the upper biasing portion 102 of the carrier 24 is formed as a cavity 112 that is selectively pressurized to load the substrate 12 against the polishing pad 22. The cavity 112 is defined by a carrier plate 80 that forms the upper end thereof, an upper surface of the lower body portion, and a bellows 110 that extends downward from the carrier plate 80 and ends at the lower body portion 104. Bellows 110 is preferably made of approximately 8/1000 inch thick stainless steel that provides sufficient rigidity to prevent substantial twisting of carrier 24. Bellows 110 serves as the outer wall of cavity 114 and it also serves to transmit rotational motion from carrier plate 80 to substrate 12.

キャリア24の下部本体部分104は、基板12の異なる場所における基板12と研摩パッド22との間の負荷圧力を微妙に調整するのに使われる。下部本体部分104は、一般的には正しい(right)円形の中空部材であり、スリーブ部分130内に受容されており、またベローズ110の下端部と下部本体部分104との間の接続を形成している一般的に円形の上部壁138を有する。外部円形壁140が、円形部材132から下方に伸延しており、下部輪郭壁142で終わっている。円形部材132と外部壁140と下部輪郭壁142がチャンバ144の外部境界を形成している。下部輪郭壁142は、ほぼ平坦な外側表面152と輪郭のついた内側表面とを有する。好ましくは、下部輪郭壁142の内側表面の輪郭は、壁142の外周からその半径のおよそ三分の一の位置まで広がっている第一のテーパー付き部分146と、テーパー付き部分146のどの部分よりも薄い、壁142の中心部における一定厚さの薄膜150を形成する平坦部分148とを含む。壁142の外側或いは下部の表面152は平坦であり、それはその上にフィルム154、好ましくは閉じたセル(closedcell)のフィルムの層を受容しているのが好ましい。スリーブ130の下端部は、壁142の外側面152及びその上のフィルム154を越えて下側に伸延しており、壁142と一緒になって、下部基板受容凹み28を形成している。   The lower body portion 104 of the carrier 24 is used to finely adjust the load pressure between the substrate 12 and the polishing pad 22 at different locations on the substrate 12. The lower body portion 104 is generally a right circular hollow member that is received within the sleeve portion 130 and forms a connection between the lower end of the bellows 110 and the lower body portion 104. Having a generally circular top wall 138. An outer circular wall 140 extends downward from the circular member 132 and terminates at the lower contour wall 142. Circular member 132, outer wall 140 and lower contour wall 142 form the outer boundary of chamber 144. The lower contour wall 142 has a substantially flat outer surface 152 and a contoured inner surface. Preferably, the contour of the inner surface of the lower contour wall 142 has a first tapered portion 146 extending from the outer periphery of the wall 142 to a position approximately one third of its radius, and any portion of the tapered portion 146. And a flat portion 148 that forms a thin film 150 having a constant thickness at the center of the wall 142. The outer or lower surface 152 of the wall 142 is flat and preferably receives a film 154 thereon, preferably a layer of closed cell film. The lower end of the sleeve 130 extends downward beyond the outer surface 152 of the wall 142 and the overlying film 154 and together with the wall 142 forms a lower substrate receiving recess 28.

スリーブ部分130は、その中に内部バイアシング部分30の部品を受容し、これらの部品及び基板12を軌道路内で案内するように形成されている。スリーブ部分130は、上部の一般的に正しい環状(rightannular)部材132であって、その上端部においてキャリアプレート80の下端部に接続されている部材と、下部の一般的に正しい環状リング134とを含む。その円環リング134は、環状部材132の下側に接続され、環状部材132とリング134との接続部に配設された円形のリーフ(leaf)バネ128によって下方向に押し付けられ研摩パッド22に係合することができるようになっている。スリーブ部分130は、強い実質的に剛性のある部材を提供し、その部材はその中に下部本体部分104を受容し、軌道路を通してその下部本体部分104を案内する。円形リング134は、適合性部材(conformablemember)であるのが好ましく、その部材は基板12がそれに負荷をかけると僅かに順応する。   The sleeve portion 130 is configured to receive the components of the inner biasing portion 30 therein and to guide these components and the substrate 12 in the track. The sleeve portion 130 includes an upper generally right annular member 132 having an upper end connected to the lower end of the carrier plate 80 and a lower generally right annular ring 134. Including. The annular ring 134 is connected to the lower side of the annular member 132, and is pressed downward by a circular leaf spring 128 disposed at a connection portion between the annular member 132 and the ring 134, to the polishing pad 22. It can be engaged. The sleeve portion 130 provides a strong, substantially rigid member that receives the lower body portion 104 therein and guides the lower body portion 104 through the track. The circular ring 134 is preferably a conformable member that conforms slightly as the substrate 12 loads it.

基板12と研摩パッド22との間に負荷圧力を与えるために、空洞112及びチャンバ144に、加圧状態で流体を供給しなければならない。さらに、空洞112に供給される流体は、チャンバ144に供給される流体とは違った圧力に独立して維持できなければならない。それらの流体を供給するために、駆動軸56はその中を長手方向に伸延する一対の流路160、162を含む。同様に、第二の軸64は、その中を長手方向に伸延する一対の流路160’,162’を含む。回転ユニオン164が、駆動軸54の上端部に備えられ、流路160、162に流体を供給する。回転ユニオンはまた、クロスアーム60の、駆動軸54と第二の軸64との双方への接続部にも置かれており、またクロスアーム60は一対の貫通する通路(図示せず)を含み、その通路は回転ユニオンと連携して、流体を流路160から流路160’に、また流路162から流路162’に流す。流路160’は流体を加圧状態で供給し、空洞112を選択的に加圧する。ホース124が、流路162’の下部端末部に回転フィッティングで接続されており、流路162’から下部本体部分にある開口126に延びており、流体を下部本体部分104のチャンバ144に供給するようになっている。その流体は、絞られた出力の多数の調整されたガス供給、調整された加圧液体源或いは他の加圧された流体供給を有するポンプのような可変圧力源から供給されるのが好ましい。   In order to apply a load pressure between the substrate 12 and the polishing pad 22, the cavity 112 and the chamber 144 must be supplied with fluid in a pressurized state. Further, the fluid supplied to the cavity 112 must be able to be maintained independently at a different pressure than the fluid supplied to the chamber 144. In order to supply these fluids, the drive shaft 56 includes a pair of channels 160, 162 extending longitudinally therein. Similarly, the second shaft 64 includes a pair of flow passages 160 ', 162' extending longitudinally therein. A rotating union 164 is provided at the upper end of the drive shaft 54 and supplies fluid to the flow paths 160 and 162. The rotating union is also located at the connection of the cross arm 60 to both the drive shaft 54 and the second shaft 64, and the cross arm 60 includes a pair of through passages (not shown). The passage cooperates with the rotating union to allow fluid to flow from the flow path 160 to the flow path 160 ′ and from the flow path 162 to the flow path 162 ′. The channel 160 ′ supplies fluid in a pressurized state and selectively pressurizes the cavity 112. A hose 124 is connected to the lower end of the flow path 162 ′ by rotational fitting, extends from the flow path 162 ′ to an opening 126 in the lower body portion, and supplies fluid to the chamber 144 of the lower body portion 104. It is like that. The fluid is preferably supplied from a variable pressure source, such as a pump with multiple regulated gas supplies with a regulated output, a regulated pressurized liquid source or other pressurized fluid supply.

研摩パッド22に対して基板12に負荷をかけるために、ベローズの空洞112及びチャンバ144に流体が加圧状態で供給される。ベローズの空洞112に流体によって与えられる圧力は、キャリア24に対して負荷をかける部品の重量及びキャリア24それ自身の重量と一緒になって、研摩パッド22に対する基板12の一次的負荷圧力0.3から0.7kg/cm2 を創り出す。もし基板12が研摩される際エッジ部分の過剰研摩が生じないならば、チャンバ144は大気圧に保たれる。しかしながら、基板12のエッジ部分に過剰研摩が生じるならば、基板12の中心部を下方向に研摩パッド22に対して付加的に差別的に押し付けるに十分な距離だけ、輪郭のついた下部壁144特にその中心部の平坦部分148を外側にたわませるに十分な圧力でチャンバ144が加圧される。チャンバ144に供給される圧力は、基板12のエッジにおける研摩率を均一化するために、基板12の中心部の研摩率を増やすように、平坦部分148のたわみを制御するために変えてもよい。与えられた半導体研摩操作に対して望ましいたわみ量は、一旦研摩とエッジ部の過剰研摩の履歴が確立されると、製造中に定められるであろう。   To load the substrate 12 against the polishing pad 22, fluid is supplied in a pressurized state to the bellows cavity 112 and the chamber 144. The pressure exerted by the fluid on the bellows cavity 112, together with the weight of the component that is loaded against the carrier 24 and the weight of the carrier 24 itself, is the primary load pressure 0.3 of the substrate 12 against the polishing pad 22. 0.7kg / cm2 is created. If no over-polishing of the edge portion occurs when the substrate 12 is polished, the chamber 144 is maintained at atmospheric pressure. However, if over-polishing occurs at the edge portion of the substrate 12, the contoured lower wall 144 is a distance sufficient to additionally press the center of the substrate 12 downward against the polishing pad 22. In particular, chamber 144 is pressurized with sufficient pressure to deflect its central flat portion 148 outward. The pressure supplied to the chamber 144 may be varied to control the deflection of the flat portion 148 to increase the polishing rate at the center of the substrate 12 in order to equalize the polishing rate at the edge of the substrate 12. . The desired amount of deflection for a given semiconductor polishing operation will be determined during manufacturing once a history of polishing and edge over-polishing is established.

キャリア24は基板12の中心近傍で研摩パッド22と基板12との間の負荷力を増やすように補償力を与えるものとして説明してきたが、それはまた基板12の中心部における圧力を低減し中心部の過剰研摩に対処するのに使用してもよい。これはチャンバ144内の流体を排出することによって達成できる。さらに、キャリア24の形態は、基板12のエッジ部分により大きな力を与えるように変えてもよいし、或いは下部輪郭壁142の輪郭を変えることによって基板12上の別の半径の位置により大きな力をかけるように変えてもよい。   Although the carrier 24 has been described as providing a compensating force to increase the loading force between the polishing pad 22 and the substrate 12 near the center of the substrate 12, it also reduces the pressure at the center of the substrate 12 and reduces the center. It may be used to deal with excessive polishing. This can be accomplished by draining the fluid in chamber 144. In addition, the form of the carrier 24 may be changed to provide more force to the edge portion of the substrate 12, or more force may be applied to different radial locations on the substrate 12 by changing the contour of the lower contour wall 142. You may change it to hang.

本発明の研磨装置の別の基板キャリアを説明する。   Another substrate carrier of the polishing apparatus of the present invention will be described.

図3には、キャリアの別の実施例が示されており、これはトランスファーケース54と一緒に使用するのが好ましいものである。この別の実施例においては、基板キャリアは前面基準(frontreferencing)キャリア200として形成されており、研摩パッド22に対して平等に基板12の面26に負荷をかけるようになっている。前面基準キャリア200は、ウエハの裏側に平等に負荷をかけ、このことにより基板12の前面は平等に負荷がかけられる。即ち研摩パッド22に対して前面基準(frontreferenced)となる。前面基準キャリア200は、上部軸の受容部分206を有する正しい円形の本体204と、その上部軸の受容部分206から下方向に伸延する外周壁208とを含み、それらが一緒になってブラダー(bladder)空洞210の境界を形成している。トランスファーケース54の第二の軸64の下端部は、軸の受容部分206の中心部にある軸受に受容されており、軌道運動を前面基準キャリア200に伝えるようになっている。第二の軸64はまた、研摩パッド22上の基板12に負荷をかける際にキャリア200が乗る、垂直方向の剛性のある軸受点も与える。前面基準キャリア200の回転を制御するために、トランスファーケース54のピン73がピニオン歯車74から下の方向に伸延しており、キャリア200の軸の受容部分206内の合わせ穴(matingapertures)75に受容されている。   FIG. 3 shows another embodiment of the carrier, which is preferably used with the transfer case 54. In this alternative embodiment, the substrate carrier is formed as a front referencing carrier 200 so as to load the surface 26 of the substrate 12 equally to the polishing pad 22. The front reference carrier 200 applies an even load to the back side of the wafer, and this causes the front surface of the substrate 12 to be equally loaded. That is, it becomes a front reference with respect to the polishing pad 22. The front reference carrier 200 includes a correct circular body 204 having an upper shaft receiving portion 206 and an outer peripheral wall 208 extending downwardly from the upper shaft receiving portion 206, which together form a bladder. ) The boundary of the cavity 210 is formed. The lower end of the second shaft 64 of the transfer case 54 is received by a bearing in the center of the shaft receiving portion 206 so as to transmit the orbital motion to the front reference carrier 200. The second shaft 64 also provides a vertical rigid bearing point on which the carrier 200 rides when loading the substrate 12 on the polishing pad 22. In order to control the rotation of the front reference carrier 200, a pin 73 of the transfer case 54 extends downward from the pinion gear 74 and is received in a mating aperture 75 in the receiving portion 206 of the shaft of the carrier 200. Has been.

ブラダー空洞210は、弾力性のあるゴム状のブラダー214をその中に受容するように形成されている。ブラダー空洞210の下端部212は開いており、その中に基板12を受容できる大きさになっている。基板12はキャリアの下端部212に受容されると、キャリアの開口端212に渡って広がっているブラダー214に接触する。基板12のブラダー空洞210内への内側方向の配置を制限するため、またブラダー214が加圧されていないときブラダー214がブラダー空洞の中に収縮するのを防止するため、ブラダー空洞210の下端部212の内側であってブラダー214の外被内に制限板216が置かれている。制限板はブラダー空洞210の内壁にしっかりと接続されており、それを越えて広がっているブラダー214の部分が、ブラダー空洞210の内壁と制限板216のエッジとの間に縮み込むようになっている。或いは、ブラダー空洞210の内壁はその中に多数の凹んだ溝(recessedgrooves)を含んでおり、また制限板216はその凹みに受容される複数のタブ(tabs)を含む。ブラダー214はまたタブを越えて凹みの中に伸延していてもよいし、或いはタブがブラダー214を通過して伸延していてもよいし、またタブの周りの領域はシールされておりブラダー214の完全さを維持している。基板12をブラダー空洞の開口端212に保持するために、下方向に延びる壁208の下端部にスリーブ220が備えられている。スリーブ220は、プラスチック材料のような適合性のある材料で製造するのが好ましく、その適合性材料は基板がそれに対して負荷をかけられたときに僅かに順応するようなものである。スリーブ220は、スリーブ220と下方向に伸延する壁208との間の境界面に置かれた円形リーフバネ或いは他の押し付け部材(図示せず)によって、下方向に押し付けられ研摩パッド22と係合するようになっているのが好ましい。   The bladder cavity 210 is formed to receive a resilient rubbery bladder 214 therein. The lower end 212 of the bladder cavity 210 is open and sized to receive the substrate 12 therein. When the substrate 12 is received in the lower end 212 of the carrier, it contacts the bladder 214 that extends across the open end 212 of the carrier. The lower end of the bladder cavity 210 to limit the inward placement of the substrate 12 into the bladder cavity 210 and to prevent the bladder 214 from shrinking into the bladder cavity when the bladder 214 is not pressurized. A limiting plate 216 is placed inside 212 and within the outer jacket of the bladder 214. The restrictor plate is securely connected to the inner wall of the bladder cavity 210 so that the portion of the bladder 214 that extends beyond it will shrink between the inner wall of the bladder cavity 210 and the edge of the restrictor plate 216. Yes. Alternatively, the inner wall of the bladder cavity 210 includes a number of recessed grooves therein and the limiting plate 216 includes a plurality of tabs received in the recess. The bladder 214 may also extend beyond the tab into the recess, or the tab may extend past the bladder 214 and the area around the tab is sealed and the bladder 214 Maintaining the integrity of A sleeve 220 is provided at the lower end of the downwardly extending wall 208 to hold the substrate 12 at the open end 212 of the bladder cavity. The sleeve 220 is preferably made of a compatible material, such as a plastic material, such that the compatible material slightly adapts when the substrate is loaded against it. The sleeve 220 is pressed downward and engages the polishing pad 22 by a circular leaf spring or other pressing member (not shown) placed at the interface between the sleeve 220 and the downwardly extending wall 208. It is preferred that

前面基準キャリア200は、軌道運動をまた選択的回転運動を前面基準キャリア200に伝えるように形成されたトランスファーケース54によって、研摩パッド22上に位置決めされるのが好ましい。研摩パッド22に対して基板12の一次的負荷を与えるために、ブラダー214は加圧される。ブラダー中に空気を供給するために、駆動軸58及び第二の軸64を貫通したルートを通して、好ましくは空気のような流体が供給される。ブラダー214が加圧されると、それはブラダー空洞210内で膨張し、基板12を研摩パッド22に対して下方向に押し付ける。同時に、膨張するブラダー214は制限板216から分離し、キャリア200の本体204を基板12に関して僅かに上方に上昇させる。しかしこの動きは第二の軸64の固定下端部によって制限される。それ故、ブラダー241がさらに加圧されると、キャリア200の本体204は第二の軸64の下端部上に乗っかり、基板12上の負荷が増える。前面基準キャリア200によって基板12上にかけられた負荷は、研摩パッド22に対して平等に基板の面26に負荷をかける。それは、ブラダー214は基板12の後ろ側に不平等な負荷をかけることがないからである。それ故、基板12がキャリア上の或いは適合性のある材料内の隆起した領域によって不平等な力がかけられたときに普通生じるような、研摩の格差は実質的に排除される。   The front reference carrier 200 is preferably positioned on the polishing pad 22 by a transfer case 54 that is configured to convey orbital motion and selective rotational motion to the front reference carrier 200. The bladder 214 is pressurized to provide a primary load on the substrate 12 against the polishing pad 22. To supply air into the bladder, a fluid such as air is preferably supplied through a route through the drive shaft 58 and the second shaft 64. When the bladder 214 is pressurized, it expands within the bladder cavity 210 and presses the substrate 12 downward against the polishing pad 22. At the same time, the expanding bladder 214 separates from the limiting plate 216 and raises the body 204 of the carrier 200 slightly upward with respect to the substrate 12. However, this movement is limited by the fixed lower end of the second shaft 64. Therefore, when the bladder 241 is further pressurized, the main body 204 of the carrier 200 rides on the lower end portion of the second shaft 64 and the load on the substrate 12 increases. The load applied to the substrate 12 by the front reference carrier 200 applies a load to the surface 26 of the substrate equally to the polishing pad 22. This is because the bladder 214 does not place an unequal load on the back side of the substrate 12. Thus, the polishing disparity that normally occurs when the substrate 12 is subjected to unequal forces by raised areas on the carrier or in compatible material is substantially eliminated.

次に本発明の多数基板研摩形態を説明する。   Next, the multi-substrate polishing mode of the present invention will be described.

図4には、単一の回転プラテン16上で多数の半導体12を研摩するための、別の装置が示されている。このもう一つの実施例では、二つの研摩ヘッド300、300’が分割された研摩パッド302上に置かれている。各ヘッド300、300’は、分割された研摩パッド302に関して、軌道運動してもよいし、揺動運動してもよいし、振動運動してもよいし、回転運動してもよく、または他の方法で配置されてもよい。ヘッド300、300’は、キャリア24として、前面基準キャリア200として、或いは分割された研摩パッド302に対して基板12を保持することができる他のキャリア形態として形成してもよい。ヘッド300、300’は、その中で基板12を分割された研摩パッド302に関して動かすように軌道運動させるのが好ましいが、その代りに、分割された研摩パッド302に関して運動を与えるために振動させてもよいし、揺動運動させてもよいし或いは回転運動させてもよい。   FIG. 4 shows another apparatus for polishing multiple semiconductors 12 on a single rotating platen 16. In this alternative embodiment, two polishing heads 300, 300 ′ are placed on a separate polishing pad 302. Each head 300, 300 ′ may be orbital, oscillating, oscillating, rotating, or otherwise with respect to the divided polishing pad 302. It may be arranged by the method. The heads 300, 300 ′ may be formed as the carrier 24, the front reference carrier 200, or other carrier configuration that can hold the substrate 12 against the divided polishing pad 302. The heads 300, 300 ′ are preferably orbited to move the substrate 12 with respect to the divided polishing pad 302 therein, but instead are vibrated to provide movement with respect to the divided polishing pad 302. Alternatively, it may be oscillated or rotated.

単一研摩パッド上で多数の基板12を研摩することに伴う一つの問題は、基板12が欠けたりクラックが入ったりするかもしれないということであり、これがCMP装置使用者によって懸念されているところである。もし基板12が欠けると、損傷した基板12のかけらが移動して、一つ或いはそれより多くの他の基板12と接触し、それを傷つけ得る。本発明は、分割した研摩パッド302を回転的に揺動運動させることによってこの問題を克服している。そのようにすれば、ヘッド300内の基板12に接触している分割された研摩パッド302の何れの部分も、ヘッド300’内の基板12とは接触し得ないし、逆もまた同様であるからである。この運動をさせるために、分割された研摩パッド302は先ず第一の回転方向に動き、次に逆の回転方向に動く。図5に示されるようにベース14の下側に二方向モータ310が備えられており、分割された研摩パッド22を逆方向に順番に回転させるように選択的に作動させる。分割された研摩パッド302を何れかの方向に動かすだけでは不十分であり、分割された研摩パッド302の何れかの部分が2以上の基板12と接触してしまう。このことにより確実に、分割された研摩パッド302のおよそ二分の一がヘッド300の下だけで動き、また分割された研摩パッド302のおよそ二分の一がヘッド300’の下でのみ動くこととなる。さらに、一つの基板12から他の基板へ汚染物質が移動するのを防ぐために、一つの基板12から発生した如何なる微粒子をも受容し集めるための溝304が分割された研摩パッド302内に設けられてもよい。さらに、溝304が用いられるときは、研摩パッドは連続的に回転させてもよい。かけらや他の微粒子状の汚染物質は溝304に集まり、別の基板12に接触することはないからである。   One problem with polishing multiple substrates 12 on a single polishing pad is that the substrate 12 may be chipped or cracked, which is a concern for CMP equipment users. is there. If the substrate 12 is chipped, fragments of the damaged substrate 12 can move and come into contact with one or more other substrates 12 and damage it. The present invention overcomes this problem by rotationally oscillating the divided polishing pad 302. In that way, any part of the divided polishing pad 302 that is in contact with the substrate 12 in the head 300 cannot be in contact with the substrate 12 in the head 300 ′, and vice versa. It is. To cause this movement, the divided polishing pad 302 moves first in the first direction of rotation and then in the opposite direction of rotation. As shown in FIG. 5, a two-way motor 310 is provided on the lower side of the base 14 and selectively operates to sequentially rotate the divided polishing pads 22 in the reverse direction. It is not sufficient to move the divided polishing pad 302 in any direction, and any part of the divided polishing pad 302 comes into contact with two or more substrates 12. This ensures that approximately one-half of the divided polishing pad 302 moves only under the head 300, and approximately one-half of the divided polishing pad 302 moves only under the head 300 '. . In addition, in order to prevent contaminants from moving from one substrate 12 to another, grooves 304 for receiving and collecting any particulates generated from one substrate 12 are provided in the divided polishing pad 302. May be. Further, when the groove 304 is used, the polishing pad may be rotated continuously. This is because fragments and other particulate contaminants collect in the groove 304 and do not come into contact with another substrate 12.

プテラン16と分割された研摩パッド302とを回転的に揺動運動させるために、引き金(triggering)手段が備えられ、二方向モータ310を、所望の回転運動をした後で逆回転させる。モータの逆回転を起すための一つの装置が図5に示されている。この引き金手段は、プラテン16の下のベース14に接続された電磁ピックアップ306を含む。一対の磁石308はプラテン16の下側に取付けられており、プラテン16の逆回転が生じるまでに望まれる所望の円弧(arcuate)運動に等しい円弧距離だけ離れている。何れかの磁石308がピックアップ306の近傍に入ると、信号がコントローラーに送られる。こうするとコントローラーが二方向モータ310を逆回転させ、それによってモータ及びプラテン16の回転運動を逆にする。このようにしてプラテン16は、モータが停止或いは解放されるまで、磁石308の間で回転的に揺動運動する。   In order to rotationally swing the pteran 16 and the divided polishing pad 302, a triggering means is provided, and the two-way motor 310 is rotated backward after the desired rotational movement. One device for causing the reverse rotation of the motor is shown in FIG. The trigger means includes an electromagnetic pickup 306 connected to the base 14 under the platen 16. A pair of magnets 308 are attached to the underside of the platen 16 and are separated by an arc distance equal to the desired arcuate motion desired before the platen 16 rotates in reverse. When any magnet 308 enters the vicinity of the pickup 306, a signal is sent to the controller. This causes the controller to reverse rotate the bi-directional motor 310, thereby reversing the rotational motion of the motor and platen 16. In this way, the platen 16 oscillates rotationally between the magnets 308 until the motor is stopped or released.

本発明の葉状(lobed)研摩パッドを説明する。   The lobe polishing pad of the present invention will be described.

図6には、一以上の基板12を同時に研摩するのに有用な葉状研摩パッド400のさらに別の実施例が示されている。この実施例では、葉状研摩パッド400はその中に一以上の多葉溝部材402を含み、その部材はその上に基板12を受容する位置の研摩パッド400上にある。各溝部材402は、中央の凹んだ領域406から放射状に伸延する複数の葉(lobes)404を含む。各葉404は、円弧端410で終わる、対向して延びている側部408を有する、実質的に三角形状をしているのが好ましい。葉404は平坦な側部を有するものとして示されているけれども、他の形態が特に企図されている。例えば葉404は曲線状であってもよいし、或いは葉404はパッド400の密集した領域内に形成された、直線の或いは曲線のプロフィルを有する、複数の凹み(depressions)を画成していてもよい。さらに、葉404は、スラリーが研摩パッド22を通して中央の凹み領域406に供給され、葉404にまで至るように、中央の凹み領域406で相互に接続しているのが好ましい。一つの葉も使用できるけれども、少なくとも二つの葉404が備えられるのが好ましい。葉404の寸法は、葉404の間の研摩パッド400の材料と共に、葉404が研摩パッド400上の基板12の軌道運動の、振動運動の、揺動運動の或いは回転運動の全進路に等しい領域上に広がるように決められる。葉状溝部材402は、図1から3に示されるトランスファーケース54のような、回転位置制御を有する軌道運動駆動部材によって駆動される、軌道キャリアと共に使用されるのが好ましく、また葉状研摩パッド400は静止位置に保持される。また、葉状研摩パッド400は、静止した或いは運動している基板12の下で揺動運動し、振動運動し或いは軌道運動し、基板12と葉状研摩パッド400との間に相対的な運動を与えてもよい。葉404は、葉状研摩パッド400に係合する基板の表面にスラリー補充溜りを与え、基板12が葉状研摩パッド400上で研摩される際その表面にスラリーを連続的に補充する。図6には、葉状溝メンバー402は単一の葉状研摩パッド400上で多数の基板12を研摩するための形態で示されているけれども、葉状研摩パッド400は基板12より僅かに大きく寸法を決め、単一の基板12を順番に(sequentially)その上で処理するようにしてもよい。   FIG. 6 illustrates yet another embodiment of a foliate polishing pad 400 useful for polishing one or more substrates 12 simultaneously. In this embodiment, the leaf-shaped polishing pad 400 includes one or more multi-leaf groove members 402 therein that are on the polishing pad 400 in a position to receive the substrate 12 thereon. Each groove member 402 includes a plurality of lobes 404 extending radially from a central recessed area 406. Each leaf 404 is preferably substantially triangular, with oppositely extending sides 408 ending at the arc end 410. Although leaf 404 is shown as having flat sides, other configurations are specifically contemplated. For example, the leaf 404 may be curved, or the leaf 404 defines a plurality of depressions having a linear or curved profile formed in a dense region of the pad 400. Also good. Further, the leaves 404 are preferably interconnected at the central recessed area 406 so that slurry is fed through the polishing pad 22 to the central recessed area 406 and to the leaves 404. Although one leaf can be used, it is preferred that at least two leaves 404 are provided. The dimensions of the leaf 404, along with the material of the polishing pad 400 between the leaves 404, is the region where the leaf 404 is equal to the full path of the orbital, oscillating, oscillating or rotating motion of the substrate 12 on the polishing pad 400. Decided to spread upward. The leaf groove member 402 is preferably used with a track carrier driven by a track motion drive member with rotational position control, such as the transfer case 54 shown in FIGS. Held in a stationary position. In addition, the leaf-shaped polishing pad 400 swings, swings or orbits under the stationary or moving substrate 12, and gives a relative motion between the substrate 12 and the leaf-shaped polishing pad 400. May be. The leaves 404 provide a slurry replenishment reservoir on the surface of the substrate that engages the leaf-like polishing pad 400 and continuously replenishes the surface with the slurry as the substrate 12 is polished on the leaf-like polishing pad 400. In FIG. 6, the leaf-shaped groove member 402 is shown in a configuration for polishing multiple substrates 12 on a single leaf-shaped polishing pad 400, but the leaf-shaped polishing pad 400 is dimensioned slightly larger than the substrate 12. A single substrate 12 may be processed sequentially on it.

ここでは葉状溝部材402が使われるように説明したが、他の溝形態も基板12の下側にスラリーを供給するのに用いることができる。例えば、研摩パッド22が回転しているならば、パッドはその中に、研摩パッド22の表面内で放射状にまた好ましくは放射状に且つ周方向に伸延する一以上の溝を含んでもよい。このようにして、研摩パッド22が基板12の下を通過する際、グルーブは基板の下をスイープし基板にスラリーを補充する。そのような溝は、ここに同時に提出されたタリー(Talieh)のスラリー分布が改善された化学的機械的研摩装置と題する米国特許出願で詳細に議論されている。   Although the leaf-like groove member 402 has been described here, other groove forms can be used to supply the slurry to the lower side of the substrate 12. For example, if the polishing pad 22 is rotating, the pad may include one or more grooves in the surface of the polishing pad 22 that extend radially and preferably radially and circumferentially. Thus, as the polishing pad 22 passes under the substrate 12, the groove sweeps under the substrate and replenishes the substrate with slurry. Such grooves are discussed in detail in a US patent application entitled Taleeh's improved chemical mechanical polishing apparatus filed concurrently herewith.

結論としては、以上述べた実施例は、局部的な過剰研摩の発生を低減し、また単一の研摩パッド上で多数の基板を同時に研摩する装置を提供することによって、化学的機械的研摩によって処理された基板から生産される有用なダイの数を増やすのに用いることのできる装置を提供している。ここで開示された改善は、それがなければ化学的機械的研摩処理に固有の制限の結果として生じる、基板上に作られる欠陥のあるダイの数を低減する。ここでは特定の材料及び寸法が説明されたけれども、当業者であればここに開示された寸法や材料は本発明の範囲から逸脱することなしに変更できるということが理解できるであろう。   In conclusion, the embodiment described above reduces the occurrence of local over-polishing and also provides chemical mechanical polishing by providing an apparatus that simultaneously polishes multiple substrates on a single polishing pad. An apparatus is provided that can be used to increase the number of useful dies produced from processed substrates. The improvements disclosed herein reduce the number of defective dies created on the substrate that would otherwise result from the limitations inherent in chemical mechanical polishing processes. Although specific materials and dimensions have been described herein, one of ordinary skill in the art will understand that the dimensions and materials disclosed herein may be changed without departing from the scope of the present invention.

以上述べたように、本発明によれば、局部的な過剰研磨を防止し、ダイの生産歩留りを高める。   As described above, according to the present invention, local excessive polishing is prevented and the production yield of the die is increased.

本発明の、以上述べたような或いは他の特徴及び利点は、実施例の記載を以下の図面と合わせて読むことによって明らかとなるであろう。   These and other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the description of the embodiments in conjunction with the following drawings.

10…研磨装置、12…基板、16…プラテン、22…研磨パッド、23…スラリーポート、24…基板キャリア、36…クロスバー、38、39…垂直部材、40…バイアシングピストン、54…トランスファーケース。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Polishing apparatus, 12 ... Substrate, 16 ... Platen, 22 ... Polishing pad, 23 ... Slurry port, 24 ... Substrate carrier, 36 ... Cross bar, 38, 39 ... Vertical member, 40 ... Biasing piston, 54 ... Transfer case .

Claims (6)

基板を研磨するためのキャリアヘッドであって、
下向きに延び空洞を画する壁を有する本体と、
下向きに延びた前記壁の下端に設けられたスリーブと、
前記空洞の中に加圧チャンバを形成する、弾力性のある部材と、を備え、
前記弾力性のある部材は、前記チャンバ内で流体に接触する内面と、前記基板の裏面に接触する基板受容面をなす部分と、前記空洞の内壁に接する部分と、を有するキャリアヘッド。
A carrier head for polishing a substrate,
A body having a wall extending downward and defining a cavity;
A sleeve provided at the lower end of the wall extending downward;
A resilient member forming a pressurized chamber in the cavity,
The elastic member has a carrier head having an inner surface that contacts a fluid in the chamber, a portion that forms a substrate receiving surface that contacts a back surface of the substrate, and a portion that contacts the inner wall of the cavity.
基板の化学機械研磨のためのシステムであって、
下向きに延び空洞を画する壁を有する本体と、前記空洞の中に加圧チャンバを形成する、弾力性のある部材とを備え、前記弾力性のある部材は、前記チャンバ内で流体に接触する内面と、前記基板の裏面に接触する基板受容面をなす部分と、前記空洞の内壁に接する部分と、を有するキャリアヘッドと、
研磨パッドを支持するプラテンと、を備え、
前記キャリアヘッドは、前記基板を前記研磨パッドに対向するように配置し、かつ、前記基板と前記研磨パッドとの間に負荷を与えるものであり、
前記基板と前記研磨パッドとが相対運動をするように構成されるシステム。
A system for chemical mechanical polishing of a substrate,
A body having a wall extending downwardly defining a cavity and a resilient member forming a pressurized chamber in the cavity, wherein the resilient member contacts fluid within the chamber A carrier head having an inner surface, a portion forming a substrate receiving surface in contact with the back surface of the substrate, and a portion in contact with the inner wall of the cavity;
A platen that supports the polishing pad,
The carrier head is arranged so that the substrate faces the polishing pad, and applies a load between the substrate and the polishing pad,
A system configured to cause relative motion between the substrate and the polishing pad.
前記相対運動は、前記キャリアヘッドで前記基板を動かすことにより行われる、請求項2に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein the relative movement is performed by moving the substrate with the carrier head. 前記キャリアヘッドは、下向きに延びた前記壁の下端に設けられたスリーブを更に備える、請求項2に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein the carrier head further comprises a sleeve provided at a lower end of the wall extending downward. 研磨の間、前記弾力性のある部材の加圧により前記負荷が与えられ、前記スリーブは前記研磨パッドと係合し、かつ、前記スリーブは前記基板を前記空洞の下端に保持する、請求項4に記載のシステム。   5. During polishing, the load is provided by pressurizing the resilient member, the sleeve engages the polishing pad, and the sleeve holds the substrate at the lower end of the cavity. The system described in. 前記チャンバ内に配置された剛性のある部材を更に備え、
前記剛性のある部材は、前記弾性のある部材が内向きに移動することを防ぐように、配置される請求項2に記載のシステム。
Further comprising a rigid member disposed within the chamber;
The system of claim 2, wherein the rigid member is arranged to prevent the elastic member from moving inwardly.
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