JP2016196086A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の好ましい態様は、前記基板保持面および前記リテーナリングは、互いに相対的に上下動可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板の研磨中に該基板から前記リテーナリングに加わる横方向の力を受ける支持機構をさらに有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記局所荷重付与機構は、前記局所荷重を前記リテーナリングの一部に与えるためのエアシリンダを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記局所荷重付与機構は、前記局所荷重を前記リテーナリングの一部に与えるための磁石を備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記局所荷重付与機構の設置位置は変更可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨面を前記基板保持装置に対して相対的に水平方向に移動させる研磨面移動機構をさらに備えており、前記局所荷重付与機構は、前記研磨面の移動方向に関して前記基板の下流側に位置することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記リテーナリングの鉛直方向の変位を測定するリテーナリング高さセンサをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記リテーナリングの鉛直方向の変位の測定結果に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記基板の研磨中に前記基板の表面を横切りながら該基板の複数の領域において前記基板の膜厚を示す膜厚信号を取得する膜厚センサをさらに備え、前記取得された膜厚信号に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記基板保持面および前記リテーナリングは、互いに相対的に上下動可能であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記基板の研磨中に該基板から前記リテーナリングに加わる横方向の力を受ける支持機構をさらに有することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記局所荷重付与機構は、前記局所荷重を前記リテーナリングの一部に与えるための磁石を備えることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記磁石は電磁石であり、該電磁石は下向きの局所荷重および上向きの局所荷重を選択的に前記リテーナリングの一部に与えることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記局所荷重に従って変化する力を計測するロードセルをさらに備えたことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨面を前記基板保持装置に対して相対的に水平方向に移動させる研磨面移動機構をさらに備えており、前記局所荷重付与機構は、前記研磨面の移動方向に関して前記基板の下流側に位置することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記少なくとも1つの局所荷重付与機構は、複数の局所荷重付与機構であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記リテーナリングの高さの測定結果に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記基板の膜厚を示す膜厚信号を取得する膜厚センサをさらに備え、前記取得された膜厚信号に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記基板の研磨結果に基づいて前記局所荷重の位置を変更することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、リテーナリング高さセンサで前記リテーナリングの高さを測定し、前記リテーナリングの高さの測定結果に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする。
前記基板の膜厚を示す膜厚信号を膜厚センサにより取得し、前記取得された膜厚信号に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第2の基板の研磨での前記局所荷重は、前記第1の基板の研磨での前記局所荷重と異なることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記荷重伝達要素は転動部から構成されることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記リテーナリングを前記研磨面に対して押圧するリテーナリング押圧機構をさらに有することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記複数の荷重発生装置のうち前記接続部材に近い荷重付与機構は相対的に大きな荷重を発生し、前記接続部材から遠い荷重発生装置は相対的に小さい荷重を発生することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記複数の荷重発生装置が発生した荷重の重心が前記接続部材の位置に一致するように、前記複数の荷重発生装置はそれぞれ荷重を発生することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記押圧リングと真空原とを接続する吸引ラインをさらに備えたことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記基板保持装置は、前記リテーナリングを前記研磨面に対して押圧するリテーナリング押圧機構をさらに有することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記複数の局所荷重付与機構は、前記押圧リングに与える前記局所荷重の重心を変更可能に構成されていることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記押圧リングは、前記局所荷重に従って変化する力を計測するロードセルを有することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記位置保持機構は、磁力により前記押圧部材の位置を保持することを特徴とする。
本発明の一参考例は、上記研磨装置を用いて基板を研磨することを特徴とする研磨方法である。
上記参考例の好ましい態様は、前記複数の局所荷重付与機構がそれぞれ発生する前記局所荷重を変えることにより、前記局所荷重の重心を変更することを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。図1に示すように、研磨装置は、ウェハ(基板)Wを保持し回転させるトップリング(基板保持装置)1と、研磨パッド2を支持する研磨テーブル3と、研磨パッド2に研磨液(スラリー)を供給する研磨液供給機構5と、ウェハWの膜厚に従って変化する膜厚信号を取得する膜厚センサ7とを備えている。膜厚センサ7は、研磨テーブル3内に設置されており、研磨テーブル3が1回転するたびに、ウェハWの中心部を含む複数の領域での膜厚信号を取得する。膜厚センサ7の例としては、光学式センサや渦電流センサが挙げられる。
F1*x1+F2*x2−F3*x3=0
F1*y1−F2*y2−F3*y3=0
F1+F2+F3=F
2 研磨パッド
3 研磨テーブル
5 研磨液供給機構
7 膜厚センサ
9 研磨制御部
10 トップリング本体
11 トップリングシャフト
12 回転筒
13 モータ
14 上下動機構
16 トップリングヘッド
20 タイミングプーリ
21 トップリングヘッドシャフト
25 ロータリージョイント
26 軸受
27 上下動機構
28 ブリッジ
29 支持台
30 支柱
32 ボールねじ
38 サーボモータ
39 トップリング高さセンサ
40 リテーナリング
41 フランジ
42 スペーサ
43 キャリア
45 弾性膜
45a 基板保持面
50〜53 圧力室
60 リテーナリング押圧機構
61 ピストン
62 ローリングダイヤフラム
63 リテーナリング圧力室
65 圧力調整装置
70 磁石
75 連結部材
76 軸部
77 ハブ
78 スポーク
79 ねじ
80 駆動ピン
85,100 球面軸受
88 貫通穴
91 中間輪
92,102 外輪
93,101 内輪
110 局所荷重付与機構
111 荷重伝達部材
112 ガイドリング
114 エアシリンダ
115 車輪
116 車輪軸
120 回転カバー
121 静止カバー
122 シール材
130,140 永久磁石
131 電磁石
133 昇降機構
135 ロードセル
150 トップリングベース
155 球面軸受
158 駆動フランジ
160 弾性膜
161 圧力室
170 移動機構
175 リテーナリング高さセンサ
200 押圧リング
201 支持リング
202 荷重伝達要素(ローラー)
203 ローラーシャフト
204 荷重プレート
211 アンダーカバー
212 アッパーカバー
215 環状プレート
221 押圧ロッド
222 ブリッジ
224 リニアガイド
225 ユニットベース
231,232,233 エアシリンダ(荷重発生装置)
231a〜233a ピストンロッド
239 真空源
240 吸引機構
241 第1吸引ライン
242 第2吸引ライン
244 吸引ライン保持部
247 縦孔
248 環状凹部
249 環状凸部
250 磁性体
251 上側永久磁石
252 下側永久磁石
255 取付リング
260 押圧部材
260a,260b 上側ローラー
260c,260d 下側ローラー
260e ローラー保持部
261 荷重発生装置
262 支持リング
263 ピストン
264 ローリングダイヤフラム
265 圧力室
270 位置保持機構
272 シールリング
273 シールシート
275 保持ターゲット
276 ターゲット保持部
281 センサターゲット
282 近接センサ
285 上下動機構
290 流路
295 ストッパピン
297 補強リング
298 カバーリング
301,302 O−リング
Claims (13)
- 基板を研磨面に摺接させて該基板を研磨する研磨装置であって、
前記基板を前記研磨面に対して押圧する基板保持面を囲むように配置され、前記研磨面に接触するリテーナリングを有する基板保持装置と、
前記基板保持装置をその軸心を中心として回転させる回転機構と、
前記リテーナリングの一部に前記研磨面に対して垂直方向に局所荷重を与えることによって前記リテーナリングを前記基板保持面に対して傾ける少なくとも1つの局所荷重付与機構を備え、
前記基板保持装置は、
前記基板保持面を有するキャリアと、
前記回転機構に連結されたトップリングベースと、
前記キャリアと前記トップリングベースとを連結する弾性膜を備え、
前記キャリア、前記トップリングベース、および前記弾性膜により圧力室が形成され、
前記局所荷重付与機構は、前記基板保持装置とは一体に回転しないことを特徴とする研磨装置。 - 前記基板保持装置は、前記リテーナリングの上面の全体に均一な下向きの荷重を与えることで前記リテーナリングの下面を前記研磨面に対して押圧するリテーナリング押圧機構をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
- 前記基板保持面および前記リテーナリングは、互いに相対的に上下動可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の研磨装置。
- 前記基板保持装置は、前記基板の研磨中に該基板から前記リテーナリングに加わる横方向の力を受ける支持機構をさらに有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記局所荷重付与機構は、前記局所荷重を前記リテーナリングの一部に与えるためのエアシリンダを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記局所荷重付与機構は、前記局所荷重を前記リテーナリングの一部に与えるための磁石を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記磁石は電磁石であり、該電磁石は下向きの局所荷重および上向きの局所荷重を選択的に前記リテーナリングの一部に与えることを特徴とする請求項6に記載の研磨装置。
- 前記局所荷重付与機構の設置位置は変更可能であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記研磨装置は、前記研磨面を前記基板保持装置に対して相対的に水平方向に移動させる研磨面移動機構をさらに備えており、
前記局所荷重付与機構は、前記研磨面の移動方向に関して前記基板の下流側に位置することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記少なくとも1つの局所荷重付与機構は、複数の局所荷重付与機構であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記研磨装置は、前記リテーナリングの鉛直方向の変位を測定するリテーナリング高さセンサをさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記研磨装置は、前記リテーナリングの鉛直方向の変位の測定結果に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする請求項11に記載の研磨装置。
- 前記研磨装置は、前記基板の研磨中に前記基板の表面を横切りながら該基板の複数の領域において前記基板の膜厚を示す膜厚信号を取得する膜厚センサをさらに備え、
前記取得された膜厚信号に基づいて前記局所荷重の大きさおよび位置のいずれか一方、または両方を変更することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の研磨装置。
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