JP2940613B2 - Wafer polishing equipment - Google Patents

Wafer polishing equipment

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JP2940613B2
JP2940613B2 JP21421498A JP21421498A JP2940613B2 JP 2940613 B2 JP2940613 B2 JP 2940613B2 JP 21421498 A JP21421498 A JP 21421498A JP 21421498 A JP21421498 A JP 21421498A JP 2940613 B2 JP2940613 B2 JP 2940613B2
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polishing
wafer
pressing
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polishing cloth
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実 沼本
謙児 酒井
学 佐藤
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ研磨装置に
係り、特に化学的機械研磨法(CMP:ChemicalMechan
ical Polishing )によるウェーハ研磨装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer polishing apparatus, and more particularly, to a chemical mechanical polishing method (CMP).
ical Polishing).

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平8-339979号公報に開示されたウェ
ーハ研磨装置は、保持ヘッド(キャリア)、研磨パッド
(研磨布)、及びシール部材を備えている。前記保持ヘ
ッドには流体供給路が形成され、この流体供給路から、
保持ヘッドと基板(ウェーハ)とシール部材とで囲まれ
る空間部に加圧流体を供給し、この加圧流体により基板
を研磨パッドに押し付けて研磨している。
2. Description of the Related Art A wafer polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-339979 includes a holding head (carrier), a polishing pad (polishing cloth), and a seal member. A fluid supply path is formed in the holding head, and from this fluid supply path,
A pressurized fluid is supplied to a space surrounded by the holding head, the substrate (wafer), and the seal member, and the substrate is polished by pressing the substrate against the polishing pad with the pressurized fluid.

【0003】また、前記ウェーハ研磨装置の保持ヘッド
には、環状のガイド部材が取り付けられている。このガ
イド部材は、基板と共に研磨パッドに押し付けられて、
基板が遠心力で保持ヘッドから飛び出すのを防止してい
る。
Further, an annular guide member is attached to the holding head of the wafer polishing apparatus. This guide member is pressed against the polishing pad together with the substrate,
The substrate is prevented from jumping out of the holding head due to centrifugal force.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
8-339979号公報に開示されたウェーハ研磨装置は、研磨
パッドに基板を圧力流体で押し付けているだけなので、
研磨パッドからウェーハに加わる研磨圧力が基板の周縁
に集中し、即ち、研磨パッドが基板の周縁で盛り上が
り、周縁が他の部分より多く研磨されるという欠点があ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION
Since the wafer polishing apparatus disclosed in the publication 8-339979 only presses the substrate against the polishing pad with a pressure fluid,
There is a disadvantage that the polishing pressure applied to the wafer from the polishing pad is concentrated on the periphery of the substrate, that is, the polishing pad rises at the periphery of the substrate, and the periphery is polished more than other portions.

【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、研磨布からウェーハに加わる研磨圧力を均一
にしてウェーハ全面を均一に研磨することができるウェ
ーハ研磨装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a wafer polishing apparatus capable of uniformly polishing the entire surface of a wafer by making the polishing pressure applied to the wafer from a polishing cloth uniform. And

【0006】[0006]

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、ウェーハを回転する研磨布に押し付けて、
ウェーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置において、
ウェーハを保持すると共に該ウェーハを前記研磨布に押
し付けるキャリアと、ウェーハの周囲を包囲してウェー
ハと共に研磨布に押し付けられる研磨面調整リングと、
研磨面調整リングを研磨布に押圧する押圧手段と、研磨
布に対する研磨面調整リングの沈み込み位置を、キャリ
アと研磨面調整リングの相対位置により検出する位置検
出手段と、位置検出手段で検出された前記沈み込み位置
が、研磨布からウェーハに加わる研磨圧力が均一となる
位置に位置するように、前記押圧手段による押圧力を制
御する制御手段と、から成ることを特徴としている。
According to the present invention, in order to achieve the above object, a wafer is pressed against a rotating polishing cloth,
In a wafer polishing apparatus for polishing the surface of a wafer,
A carrier that holds the wafer and presses the wafer against the polishing cloth, a polishing surface adjustment ring that surrounds the periphery of the wafer and is pressed against the polishing cloth together with the wafer,
Pressing means for pressing the polishing surface adjustment ring against the polishing cloth, and carrying the polishing surface adjustment ring with respect to the polishing cloth ,
A , the position detecting means for detecting the relative position of the polishing surface adjustment ring, and the sinking position detected by the position detecting means, so that the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth is located at a position where the polishing pressure is uniform. Control means for controlling the pressing force of the pressing means.

【0007】また、本発明は、前記目的を達成するため
に、ウェーハを回転する研磨布に押し付けて、ウェーハ
の表面を研磨するウェーハ研磨装置において、前記ウェ
ーハを保持するキャリアと、前記キャリアを前記研磨布
に向けて押圧する第1押圧手段と、前記キャリアと前記
ウェーハとの間に圧力エア層を形成し、前記第1押圧手
段からの押圧力を前記圧力エア層を介してウェーハに伝
達させる圧力エア層形成手段と、前記キャリアの外側に
設けられ、該キャリアからのウェーハの飛び出しを防止
するリテーナリングと、前記リテーナリングの外側に設
けられ、前記ウェーハと共に前記研磨布に接触される研
磨面調整リングと、前記研磨面調整リングを前記研磨布
に押圧する第2押圧手段と、研磨布に対する研磨面調整
リングの沈み込み位置を検出する位置検出手段と、位置
検出手段で検出された前記沈み込み位置が、研磨布から
ウェーハに加わる研磨圧力が均一となる位置に位置する
ように、第2押圧手段による押圧力を制御する制御手段
と、から成ることを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a wafer polishing apparatus for polishing a surface of a wafer by pressing the wafer against a rotating polishing pad. Forming a pressurized air layer between the carrier and the wafer; pressing force from the first presser to the wafer via the pressurized air layer; Pressure air layer forming means, a retainer ring provided outside the carrier to prevent the wafer from jumping out of the carrier, and a polishing surface provided outside the retainer ring and in contact with the polishing cloth together with the wafer. An adjusting ring, second pressing means for pressing the polishing surface adjusting ring against the polishing cloth, and sinking of the polishing surface adjusting ring with respect to the polishing cloth Position detecting means for detecting the position, and controlling the pressing force by the second pressing means such that the sinking position detected by the position detecting means is located at a position where the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth is uniform. And control means for performing the operation.

【0008】更に、本発明は、前記目的を達成するため
に、ウェーハの表面を回転する研磨布に押し付けて、ウ
ェーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置において、前
記ウェーハを保持するキャリアと、前記キャリアを前記
研磨布に向けて押圧する第1押圧手段と、前記キャリア
と前記ウェーハとの間にエアを供給して圧力エア層を形
成し、前記第1押圧手段からの押圧力を圧力エア層を介
してウェーハに伝達させる圧力エア層形成手段と、前記
キャリアの外側に設けられ、該キャリアからのウェーハ
の飛び出しを防止するリテーナリングと、前記リテーナ
リングの外側に設けられ、前記ウェーハと共に前記研磨
布に接触される研磨面調整リングと、前記研磨面調整リ
ングを前記研磨布に押圧する第2押圧手段と、前記リテ
ーナーリングの外側に設けられると共に、前記研磨面調
整リングで押し付けられて平坦に均された前記研磨布に
当接される押付部材と、前記押付部材に設けられると共
に、該押付部材と前記キャリアとの相対変位を検出し、
該相対変位に基づいて研磨布に対する研磨面調整リング
の沈み込み位置を検出する位置検出手段と、位置検出手
段で検出された前記沈み込み位置が、研磨布からウェー
ハに加わる研磨圧力が均一となる位置に位置するよう
に、第2押圧手段による押圧力を制御する制御手段と、
から成ることを特徴としている。
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a wafer polishing apparatus for polishing a surface of a wafer by pressing the surface of the wafer against a rotating polishing cloth; First pressing means for pressing the polishing pad toward the polishing cloth, and supplying air between the carrier and the wafer to form a pressure air layer. The pressing force from the first pressing means is applied to the pressure air layer. Pressure air layer forming means for transmitting to the wafer through the carrier, a retainer ring provided outside the carrier to prevent the wafer from jumping out of the carrier, and a polishing cloth provided outside the retainer ring together with the wafer. A polishing surface adjusting ring that is in contact with the polishing surface; a second pressing unit that presses the polishing surface adjusting ring against the polishing cloth; And a pressing member that is pressed against the polishing surface adjustment ring and is brought into contact with the flattened polishing cloth, and is provided on the pressing member, and controls a relative displacement between the pressing member and the carrier. Detect
Position detecting means for detecting a submerged position of the polishing surface adjustment ring with respect to the polishing cloth based on the relative displacement, and the submerged position detected by the position detecting means makes the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth uniform. Control means for controlling the pressing force of the second pressing means so as to be located at the position,
Characterized by the following.

【0009】請求項1記載の発明によれば、キャリアで
ウェーハを研磨布に押し付けて研磨する。この時、押圧
手段で研磨面調整リングを研磨布に押し付けると共に、
押圧手段を制御手段で制御して、研磨布に対する研磨面
調整リングの沈み込み位置を、研磨布からウェーハに加
わる研磨圧力が均一となる位置に位置させてウェーハを
研磨する。これにより、本発明は、研磨布からウェーハ
に加わる研磨圧力が均一になるので、ウェーハ全面を均
一に研磨することができる。
According to the first aspect of the present invention, the wafer is polished by pressing the wafer against the polishing cloth with the carrier. At this time, while pressing the polishing surface adjustment ring against the polishing cloth by pressing means,
The pressing means is controlled by the control means, and the wafer is polished by setting the sinking position of the polishing surface adjusting ring with respect to the polishing cloth to a position where the polishing pressure applied from the polishing cloth to the wafer becomes uniform. Thus, according to the present invention, the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth becomes uniform, so that the entire surface of the wafer can be uniformly polished.

【0010】請求項2記載の発明によれば、圧力エア層
形成手段によってキャリアとウェーハとの間に圧力エア
層を形成し、この圧力エア層を介して第1押圧手段から
の押圧力をウェーハに伝達することにより、ウェーハを
研磨布に押し付けて研磨する。これにより、本発明は、
キャリアとウェーハとの間に研磨屑等の異物があっても
第1押圧手段からの押圧力をウェーハ全面に均一に伝達
することができるので、ウェーハ全面を均一に研磨する
ことができる。
According to the second aspect of the present invention, a pressure air layer is formed between the carrier and the wafer by the pressure air layer forming means, and the pressing force from the first pressing means is applied to the wafer through the pressure air layer. Then, the wafer is pressed against the polishing pad and polished. Thereby, the present invention
The pressing force from the first pressing means can be uniformly transmitted to the entire surface of the wafer even if there is foreign matter such as polishing dust between the carrier and the wafer, so that the entire surface of the wafer can be uniformly polished.

【0011】また、請求項2記載の発明は、ウェーハと
共に研磨布に接触する研磨面調整リングを設け、この研
磨面調整リングの研磨布に対する押圧力を第2押圧手段
で調整すると共に、この第2押圧手段を制御手段で制御
して、研磨布に対する研磨面調整リングの沈み込み位置
を、研磨布からウェーハに加わる研磨圧力が均一となる
位置に位置させてウェーハを研磨する。これにより、本
発明は、研磨布からウェーハに加わる研磨圧力が均一に
なるので、ウェーハ全面を更に均一に研磨することがで
きる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a polishing surface adjusting ring which comes into contact with the polishing cloth together with the wafer, and the pressing force of the polishing surface adjusting ring against the polishing cloth is adjusted by the second pressing means. (2) The wafer is polished by controlling the pressing means by the control means so that the submerged position of the polishing surface adjusting ring with respect to the polishing cloth is located at a position where the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth becomes uniform. Thus, according to the present invention, the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth becomes uniform, so that the entire surface of the wafer can be further uniformly polished.

【0012】請求項3記載の発明によれば、ウェーハと
共に研磨布に押し付けられる押付部材に位置検出手段を
設け、この位置検出手段によって、押付部材とキャリア
との相対変位を検出することにより、研磨布に対する研
磨面調整リングの沈み込み位置を検出する。そして、第
2押圧手段を制御手段で制御して、研磨布に対する研磨
面調整リングの沈み込み位置を、研磨布からウェーハに
加わる研磨圧力が均一となる位置に位置させてウェーハ
を研磨する。これにより、本発明は、研磨布からウェー
ハに加わる研磨圧力が均一になるので、ウェーハ全面を
均一に研磨することができる。また、前記押付部材は、
研磨面調整リングによって平坦に均された研磨布に当接
しているので、押付部材は研磨布の凹凸面によって上下
に振動しない。したがって、この押付部材に取り付けら
れた位置検出手段は、研磨布に対する研磨面調整リング
の沈み込み位置を正確に検出することができる。
According to the third aspect of the present invention, the pressing member pressed against the polishing pad together with the wafer is provided with position detecting means, and the position detecting means detects the relative displacement between the pressing member and the carrier, thereby enabling polishing. The submersion position of the polishing surface adjustment ring with respect to the cloth is detected. Then, the second pressing means is controlled by the control means, and the wafer is polished by positioning the sinking position of the polishing surface adjusting ring with respect to the polishing cloth at a position where the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth becomes uniform. Thus, according to the present invention, the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth becomes uniform, so that the entire surface of the wafer can be uniformly polished. Further, the pressing member,
Since the pressing member is in contact with the polishing cloth leveled by the polishing surface adjusting ring, the pressing member does not vibrate up and down due to the uneven surface of the polishing cloth. Therefore, the position detecting means attached to the pressing member can accurately detect the sinking position of the polishing surface adjustment ring with respect to the polishing cloth.

【0013】請求項4〜6記載の発明は、前記位置検出
手段として、コア及びボビンを備えた差動トランスを適
用したことを特徴としている。これにより、研磨布に対
する研磨面調整リングの沈み込み位置を正確に検出する
ことができる。請求項7〜9記載の発明は、前記位置検
出手段として、容量センサを適用したことを特徴として
いる。これにより、研磨布に対する研磨面調整リングの
沈み込み位置を正確に検出することができる。
[0013] The invention according to claims 4 to 6 is characterized in that a differential transformer having a core and a bobbin is applied as the position detecting means. Thereby, the sinking position of the polishing surface adjustment ring with respect to the polishing cloth can be accurately detected. The invention according to claims 7 to 9 is characterized in that a capacitance sensor is applied as the position detecting means. Thereby, the sinking position of the polishing surface adjustment ring with respect to the polishing cloth can be accurately detected.

【0014】請求項10記載の発明は、前記押付部材を
低熱膨張材料で製作すると共に、押付部材の接触面をダ
イヤモンドコーティング、又はセラミックで製作したこ
とを特徴としている。これにより、押付部材は、ウェー
ハの研磨加工中に熱膨張せず、また、研磨布で研磨され
ることもない。したがって、この押付部材に取り付けら
れた研磨量検出手段は、研磨布に対する研磨面調整リン
グの沈み込み位置を正確に検出することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, the pressing member is made of a low thermal expansion material, and the contact surface of the pressing member is made of diamond coating or ceramic. Thus, the pressing member does not thermally expand during polishing of the wafer, and is not polished by the polishing cloth. Therefore, the polishing amount detecting means attached to the pressing member can accurately detect the position where the polishing surface adjusting ring sinks into the polishing cloth.

【0015】請求項11、12記載の発明は、リテーナ
リングを研磨面調整リングよりも軟質材料で製作したこ
とを特徴としている。研磨面調整リングは、研磨布を押
し付けられて研磨布を弾性変形させるものなので、研磨
布よりも硬い材料で作られている。このような硬質の研
磨面調整リングでキャリアからのウェーハの飛び出しを
防止した場合、ウェーハが研磨面調整リングに当接した
時に、ウェーハが破損する場合がある。そこで、本発明
は、そのような不具合を解消するために、リテーナリン
グを研磨面調整リングよりも軟質材料で製作した。これ
により、本発明は、ウェーハがリテーナリングに当接し
た時に発生するウェーハの破損を防止することができ
る。
The invention according to claims 11 and 12 is characterized in that the retainer ring is made of a softer material than the polished surface adjusting ring. The polishing surface adjusting ring is made of a material harder than the polishing cloth because the polishing cloth is pressed against the polishing cloth to elastically deform the polishing cloth. When the wafer is prevented from jumping out of the carrier with such a hard polishing surface adjusting ring, the wafer may be damaged when the wafer comes into contact with the polishing surface adjusting ring. Therefore, in the present invention, in order to solve such a problem, the retainer ring is made of a softer material than the polished surface adjustment ring. Thus, the present invention can prevent breakage of the wafer that occurs when the wafer comes into contact with the retainer ring.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ研磨装置の好ましい実施の形態について詳説
する。図1は、本発明の実施の形態のウェーハ研磨装置
の全体構成図である。同図に示すように、前記ウェーハ
研磨装置10は、主として研磨定盤12とウェーハ保持
ヘッド14とから構成される。研磨定盤12は円盤状に
形成されており、その上面には研磨布16が設けられて
いる。また、研磨定盤12の下部には、スピンドル18
が連結され、このスピンドル18はモータ20の図示し
ない出力軸に連結されている。前記研磨定盤12は、モ
ータ20を駆動することにより矢印A方向に回転し、そ
の回転する研磨定盤12の研磨布16上に図示しないノ
ズルからスラリが供給される。前記ウェーハ保持ヘッド
14は、図示しない昇降装置により上下移動自在に設け
られ、研磨対象のウェーハをウェーハ保持ヘッド14に
セットする際に上昇移動される。また、ウェーハ保持ヘ
ッド14は、ウェーハを研磨する際に下降移動されて前
記研磨布16に押圧当接される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a wafer polishing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wafer polishing apparatus 10 mainly includes a polishing platen 12 and a wafer holding head 14. The polishing platen 12 is formed in a disk shape, and a polishing cloth 16 is provided on an upper surface thereof. A spindle 18 is provided below the polishing platen 12.
The spindle 18 is connected to an output shaft (not shown) of the motor 20. The polishing platen 12 rotates in the direction of arrow A by driving a motor 20, and a slurry is supplied from a nozzle (not shown) onto the polishing cloth 16 of the rotating polishing platen 12. The wafer holding head 14 is provided so as to be vertically movable by an elevating device (not shown), and is moved up when a wafer to be polished is set on the wafer holding head 14. Further, the wafer holding head 14 is moved downward when polishing the wafer, and is pressed against the polishing cloth 16.

【0017】図2は前記ウェーハ保持ヘッド14の縦断
面図である。同図に示すウェーハ保持ヘッド14は、ヘ
ッド本体22、キャリア24、ガイドリング26、研磨
面調整リング28、及びゴムシート30等から構成され
る。前記ヘッド本体22は円盤状に形成され、回転軸3
2に連結された図示しないモータによって矢印B方向に
回転される。また、ヘッド本体22にはエア供給路3
4、36が形成されている。前記エア供給路34は、図
2上二点鎖線で示すようにウェーハ保持ヘッド14の外
部に延設され、レギュレータ(R:regulator )38A
を介してエアポンプ(AP:air pump)40に接続され
る。また、エア供給路36は、レギュレータ38Bを介
してエアポンプ40に接続される。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the wafer holding head 14. The wafer holding head 14 shown in FIG. 1 includes a head body 22, a carrier 24, a guide ring 26, a polishing surface adjustment ring 28, a rubber sheet 30, and the like. The head body 22 is formed in a disk shape,
The motor 2 is rotated in the direction of arrow B by a motor (not shown) connected to the motor 2. The air supply path 3 is provided in the head body 22.
4 and 36 are formed. The air supply path 34 extends outside the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG. 2 and has a regulator (R) 38A.
To an air pump (AP) 40. The air supply path 36 is connected to an air pump 40 via a regulator 38B.

【0018】前記キャリア24は、略円柱状に形成され
てヘッド本体22の下部にヘッド本体22と同軸上に配
置されている。また、キャリア24の下面には凹部25
が形成され、この凹部25に通気性を有する多孔質板4
2が収納されている。多孔質板42の上方には空気室2
7が形成され、この空気室27には、キャリア24に形
成されたエア吸引路44が連通されている。エア吸引路
44は、図2上二点鎖線で示すようにウェーハ保持ヘッ
ド14の外部に延設されて、サクションポンプ(SP:
suction pump) 46に接続されている。したがって、サ
クションポンプ46を駆動すると、ウェーハ50が多孔
質板42に吸引されて、多孔質板42の下面に吸着保持
される。前記多孔質板42は、内部に多数の通気路を有
するものであり、例えば、セラミック材料の焼結体より
なるものが用いられている。
The carrier 24 is formed in a substantially columnar shape, and is disposed coaxially with the head main body 22 below the head main body 22. Further, a concave portion 25 is provided on the lower surface of the carrier 24.
Are formed, and the porous plate 4 having air permeability is formed in the concave portion 25.
2 are stored. The air chamber 2 is located above the porous plate 42.
The air chamber 27 is communicated with an air suction path 44 formed in the carrier 24. The air suction path 44 extends outside the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG.
suction pump) 46. Therefore, when the suction pump 46 is driven, the wafer 50 is sucked by the porous plate 42 and held by suction on the lower surface of the porous plate 42. The porous plate 42 has a number of air passages therein, and for example, a porous plate made of a sintered body of a ceramic material is used.

【0019】前記キャリア24には、キャリア24の下
面に噴出口が形成された多数のエア供給路48、48…
(図2では2ヵ所のみ図示)が形成されている。このエ
ア供給路48、48…は、図2上二点鎖線で示すように
ウェーハ保持ヘッド14の外部に延設され、レギュレー
タ38Cを介してエアポンプ40に接続されている。し
たがって、エアポンプ40を駆動すると、エアポンプ4
0からの圧縮エアがエア供給路48、48…を介して多
孔質板42とウェーハ50との間の空気室51に噴き出
される。これにより、空気室51には圧力エア層が形成
され、キャリア24の押圧力がこの圧力エア層を介して
ウェーハ50に伝達される。ウェーハ50は、前記圧力
エア層を介して伝達される前記押圧力によって研磨布1
6に押し付けられる。
The carrier 24 has a number of air supply paths 48, 48,.
(Only two locations are shown in FIG. 2). The air supply paths 48 extend outside the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG. 2 and are connected to the air pump 40 via a regulator 38C. Therefore, when the air pump 40 is driven, the air pump 4
Compressed air from 0 is blown out into the air chamber 51 between the porous plate 42 and the wafer 50 via the air supply passages 48, 48. Accordingly, a pressure air layer is formed in the air chamber 51, and the pressing force of the carrier 24 is transmitted to the wafer 50 via the pressure air layer. The wafer 50 is moved by the pressing force transmitted through the pressure air layer to the polishing pad 1.
Pressed to 6.

【0020】また、前記ウェーハ保持ヘッド14は、キ
ャリア24にかける押圧力を制御してキャリア24を上
下動させることにより、ウェーハ50の研磨圧力(ウェ
ーハ50を研磨布16に押し付ける力)を制御するもの
なので、圧力エア層の圧力を制御してウェーハ50の研
磨圧力を制御するよりも、研磨圧力の制御が容易にな
る。即ち、前記ウェーハ保持ヘッド14では、キャリア
24の上下位置を制御するだけでウェーハ50の研磨圧
力を制御できるからである。なお、エア供給路48、4
8…から噴き出されたエアは、研磨面調整リング28に
形成された図示しない排気孔から外部に排気される。
The wafer holding head 14 controls the pressing force applied to the carrier 24 to move the carrier 24 up and down, thereby controlling the polishing pressure of the wafer 50 (the force for pressing the wafer 50 against the polishing pad 16). Therefore, the control of the polishing pressure is easier than the control of the polishing pressure of the wafer 50 by controlling the pressure of the pressure air layer. That is, in the wafer holding head 14, the polishing pressure of the wafer 50 can be controlled only by controlling the vertical position of the carrier 24. The air supply paths 48, 4
8 are exhausted to the outside through exhaust holes (not shown) formed in the polishing surface adjusting ring 28.

【0021】前記キャリア24には、キャリア24の下
面に噴出口が形成された多数のエア/ウォータ供給路5
2、52…(図2では2ヵ所のみ図示)が形成される。
このエア/ウォータ供給路52、52…は、図中二点鎖
線で示すようにウェーハ保持ヘッド14の外部に延設さ
れ、バルブ54を介して二方向に分岐されている。一方
の分岐路には、レギュレータ38Dを介してエアポンプ
40が接続され、他方の分岐路にはウォータポンプ(W
P:water pump)56が接続されている。したがって、
前記バルブ54でエアポンプ40側の経路を開に、ウォ
ータポンプ56側の経路を閉にすると、エアポンプ40
からの圧縮エアがエア/ウォータ供給路52、52…を
介して前記空気室51に供給される。また、バルブ54
を切り替えてエアポンプ40側の経路を閉に、ウォータ
ポンプ56側の経路を開にすると、ウォータポンプ56
からのウォータがエア/ウォータ供給路52、52…を
介して前記空気室51に供給される。
The carrier 24 has a large number of air / water supply passages 5 each having an ejection port formed on the lower surface of the carrier 24.
2, 52... (Only two locations are shown in FIG. 2).
The air / water supply paths 52 extend outside the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in the figure, and are branched in two directions via a valve 54. An air pump 40 is connected to one branch via a regulator 38D, and a water pump (W
P (water pump) 56 is connected. Therefore,
When the path on the air pump 40 side is opened by the valve 54 and the path on the water pump 56 side is closed, the air pump 40
Are supplied to the air chamber 51 through air / water supply passages 52, 52. Also, the valve 54
Is switched to close the path on the air pump 40 side and open the path on the water pump 56 side, the water pump 56
Is supplied to the air chamber 51 via air / water supply passages 52, 52...

【0022】一方、キャリア24とヘッド本体22との
間には1枚のゴムシート30が配置されている。このゴ
ムシート30は、均一な厚さで円盤状に形成される。ま
た、ゴムシート30は、環状の止め金58によってヘッ
ド本体22の下面に固定され、ゴムシート30は止め金
58を境として中央部30Aと外周部30Bとに2分さ
れている。ゴムシート30の中央部30Aはキャリア2
4を押圧するエアバッグとして機能し、外周部30Bは
研磨面調整リング28を押圧するエアバッグとして機能
する。
On the other hand, one rubber sheet 30 is disposed between the carrier 24 and the head main body 22. This rubber sheet 30 is formed in a disk shape with a uniform thickness. The rubber sheet 30 is fixed to the lower surface of the head body 22 by an annular stopper 58, and the rubber sheet 30 is divided into a center part 30 </ b> A and an outer peripheral part 30 </ b> B with the stopper 58 as a boundary. The center 30A of the rubber sheet 30 is the carrier 2
The outer peripheral portion 30B functions as an airbag that presses the polishing surface adjustment ring 28.

【0023】ヘッド本体22の下方には、ゴムシート3
0の中央部30Aと止め金58とによって密閉される空
間60が形成される。この空間60に、前記エア供給路
36が連通されている。したがって、エア供給路36か
ら空間60に圧縮エアを供給すると、ゴムシート30の
中央部30Aがエア圧で弾性変形されてキャリア24の
上面を押圧する。これにより、研磨布16に対するウェ
ーハ50の押し付け力を得ることができる。また、エア
圧をレギュレータ38Bで調整すれば、ウェーハ50の
押し付け力(研磨圧力)を制御することができる。
Below the head body 22, a rubber sheet 3
A space 60 which is hermetically sealed by the central portion 30 </ b> A and the stopper 58 is formed. The air supply path 36 communicates with the space 60. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 36 to the space 60, the central portion 30A of the rubber sheet 30 is elastically deformed by air pressure and presses the upper surface of the carrier 24. Thereby, a pressing force of the wafer 50 against the polishing pad 16 can be obtained. Further, if the air pressure is adjusted by the regulator 38B, the pressing force (polishing pressure) of the wafer 50 can be controlled.

【0024】前記ガイドリング26は、円筒状に形成さ
れてヘッド本体22の下部にヘッド本体22と同軸上に
配置される。また、ガイドリング26は、ゴムシート3
0を介してヘッド本体22に固定されている。ガイドリ
ング26とキャリア24との間には、研磨面調整リング
28が配置されている。この研磨面調整リング28の下
部内周部には、ウェーハ50の飛び出しを防止するリテ
ーナリング62が取り付けられている。このリテーナリ
ング62は、研磨面調整リング28よりも軟質材料、例
えば、ゴム、樹脂等で作られている。これにより、リテ
ーナリング62にウェーハ50が当接してもウェーハ5
0は破損しない。
The guide ring 26 is formed in a cylindrical shape, and is disposed coaxially with the head main body 22 below the head main body 22. In addition, the guide ring 26 is attached to the rubber sheet 3.
0 is fixed to the head main body 22. A polishing surface adjusting ring 28 is disposed between the guide ring 26 and the carrier 24. A retainer ring 62 for preventing the wafer 50 from jumping out is attached to the lower inner peripheral portion of the polishing surface adjusting ring 28. The retainer ring 62 is made of a material softer than the polished surface adjustment ring 28, for example, rubber, resin, or the like. Thereby, even if the wafer 50 abuts on the retainer ring 62, the wafer 5
0 does not break.

【0025】前記ヘッド本体22の下方外周部には、ヘ
ッド本体22とゴムシート30の外周部30B等によっ
て密閉される環状の空間64が形成される。この空間6
4に、前記エア供給路34が連通されている。したがっ
て、エア供給路34から空間64に圧縮エアを供給する
と、ゴムシート30の外周部30Bがエア圧で弾性変形
されて研磨面調整リング28の環状上面を押圧する。こ
れにより、研磨面調整リング28の環状下面(接触面)
29が研磨布16に押し付けられる。なお、研磨面調整
リング28の押し付け力は、レギュレータ38Aでエア
圧を調整することにより制御することができる。
An annular space 64 is formed in the lower outer peripheral portion of the head main body 22 so as to be sealed by the outer peripheral portion 30B of the head main body 22 and the rubber sheet 30 and the like. This space 6
4 communicates with the air supply path 34. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 34 to the space 64, the outer peripheral portion 30B of the rubber sheet 30 is elastically deformed by air pressure and presses the annular upper surface of the polishing surface adjustment ring 28. Thereby, the annular lower surface (contact surface) of the polishing surface adjusting ring 28
29 is pressed against the polishing pad 16. The pressing force of the polishing surface adjusting ring 28 can be controlled by adjusting the air pressure with the regulator 38A.

【0026】一方、前記ウェーハ保持ヘッド14には、
ウェーハ50の研磨量を検出する検出装置が設けられて
いる。この検出装置は、コア66とボビン68とから成
るセンサ70と非接触式センサ72、72、72とから
構成され、また、これらのセンサ70、72、72、7
2で検出された検出値を演算処理するCPU(図3に示
す)74がウェーハ保持ヘッド14の外部に備えられて
いる。
On the other hand, the wafer holding head 14 has
A detection device for detecting the polishing amount of the wafer 50 is provided. This detection device comprises a sensor 70 comprising a core 66 and a bobbin 68, and non-contact sensors 72, 72, 72. These sensors 70, 72, 72, 7
A CPU (shown in FIG. 3) 74 for performing arithmetic processing on the detection value detected in Step 2 is provided outside the wafer holding head 14.

【0027】図2において、前記センサ70は差動トラ
ンスであり、この差動トランスを構成するボビン68
は、研磨面調整リング28の内側面からウェーハ保持ヘ
ッド14の回転軸方向に延設されたアーム76の先端部
に取り付けられている。また、センサ70のコア66
は、そのコア66の中心軸がウェーハ保持ヘッド14の
回転軸と同軸上に位置する位置に配置されている。この
センサ70は、研磨面調整リング28の接触面29に対
するキャリア24の上下方向の変動量を検出することが
でき、また、研磨布16の表面に対する研磨面調整リン
グ28の沈み込み位置も検出することができる。なお、
前記キャリア24には、前記アーム76を挿入するため
の溝78が形成されている。
In FIG. 2, the sensor 70 is a differential transformer, and a bobbin 68 constituting the differential transformer.
Is attached to the tip of an arm 76 extending from the inner surface of the polishing surface adjusting ring 28 in the direction of the rotation axis of the wafer holding head 14. The core 66 of the sensor 70
Are arranged at positions where the center axis of the core 66 is coaxial with the rotation axis of the wafer holding head 14. The sensor 70 can detect the amount of vertical movement of the carrier 24 with respect to the contact surface 29 of the polishing surface adjustment ring 28, and also detects the sinking position of the polishing surface adjustment ring 28 with respect to the surface of the polishing pad 16. be able to. In addition,
The carrier 24 has a groove 78 into which the arm 76 is inserted.

【0028】前記センサ70によって、ウェーハ50の
研磨量は概ね検出できるが、本実施の形態では、前記セ
ンサ70で検出された検出値を、前記センサ72、7
2、72で検出された検出値で補正することによりウェ
ーハ50の研磨量を正確に得るようにしている。前記セ
ンサ72は、容量センサ等の非接触センサであり、その
検出面72Aが多孔質板42の下面と面一に配置され、
ウェーハ50の上面との距離を検出することにより、圧
力エア層(空気室51)の層厚の変動量を検出してい
る。
Although the polishing amount of the wafer 50 can be generally detected by the sensor 70, in the present embodiment, the detected value detected by the sensor 70 is
The amount of polishing of the wafer 50 is accurately obtained by correcting with the detection values detected in steps 2 and 72. The sensor 72 is a non-contact sensor such as a capacitance sensor, the detection surface 72A of which is arranged flush with the lower surface of the porous plate 42,
By detecting the distance from the upper surface of the wafer 50, the fluctuation amount of the layer thickness of the pressure air layer (air chamber 51) is detected.

【0029】そして、ウェーハ研磨装置を統括制御する
図3のCPU74は、センサ70で検出されたキャリア
24の変動量から、センサ72、72、72で検出され
た圧力エア層の層厚の変動量を加算することによりウェ
ーハ50の研磨量を算出する。即ち、CPU74は、予
めRAM75に記憶されている基準値に対する変動量か
らウェーハ50の研磨量を算出する。例えば、センサ7
0で検出された変動量がT1で、センサ72、72、7
2で検出された変動量の平均値がT2であると、その時
のウェーハ50の研磨量をT1+T2で算出する。ま
た、センサ70からの変動量がT1で、センサ72、7
2、72からの変動量の平均値が0であると、その時の
ウェーハ50の研磨量をT1−0で算出する。更に、セ
ンサ70からの変動量がT1で、センサ72、72、7
2からの変動量の平均値が−T2であると、その時のウ
ェーハ50の研磨量をT1−T2で算出する。このよう
に、本実施の形態では、センサ70、72を設けて2つ
の変動量から研磨量を演算するようにしたので、ウェー
ハ50の研磨量を正確に測定することができる。また、
加工ウェーハの厚さは予め分かっている厚さなので、ウ
ェーハ研磨面と研磨布16に対する研磨面調整リング2
8の沈み込み位置との関係も検出できる。よって、研磨
面調整リング28の押圧調整も正確にできる。
The CPU 74 shown in FIG. 3, which controls the wafer polishing apparatus, controls the amount of change in the thickness of the pressure air layer detected by the sensors 72, 72, 72 based on the amount of change in the carrier 24 detected by the sensor 70. Is added to calculate the polishing amount of the wafer 50. That is, the CPU 74 calculates the polishing amount of the wafer 50 from the fluctuation amount with respect to the reference value stored in the RAM 75 in advance. For example, sensor 7
The fluctuation amount detected at 0 is T1, and the sensors 72, 72, 7
If the average value of the fluctuation amounts detected in Step 2 is T2, the polishing amount of the wafer 50 at that time is calculated by T1 + T2. Further, the amount of fluctuation from the sensor 70 is T1, and the sensors 72, 7
If the average value of the fluctuation amounts from 2, 72 is 0, the polishing amount of the wafer 50 at that time is calculated by T1-0. Further, the fluctuation amount from the sensor 70 is T1, and the sensors 72, 72, 7
If the average value of the variation from 2 is -T2, the polishing amount of the wafer 50 at that time is calculated by T1-T2. As described above, in the present embodiment, the sensors 70 and 72 are provided to calculate the polishing amount from the two fluctuation amounts, so that the polishing amount of the wafer 50 can be accurately measured. Also,
Since the thickness of the processed wafer is a known thickness, the polishing surface adjusting ring 2 for the wafer polishing surface and the polishing pad 16 is used.
The relationship with the submerged position of No. 8 can also be detected. Therefore, the pressing of the polishing surface adjusting ring 28 can be accurately adjusted.

【0030】次に、ウェーハ研磨装置10の作用を説明
するまえに、研磨面調整リング28の押圧力を適正値に
設定するための前設定作業について説明する。まず、研
磨面調整リング28を、基準部材の平坦面に当接させる
と共に、この基準部材の平坦面にウェーハ50を圧力エ
ア層を介して押し付ける。この時にセンサ70で検出さ
れる研磨面調整リング28のキャリア24に対する位置
を0として、キャリア24に対する研磨面調整リング2
8の基準位置を取得する。
Next, before explaining the operation of the wafer polishing apparatus 10, a pre-setting operation for setting the pressing force of the polishing surface adjusting ring 28 to an appropriate value will be described. First, the polishing surface adjusting ring 28 is brought into contact with the flat surface of the reference member, and the wafer 50 is pressed against the flat surface of the reference member via a pressure air layer. At this time, the position of the polishing surface adjustment ring 28 detected by the sensor 70 with respect to the carrier 24 is set to 0, and the polishing surface adjustment ring 2 for the carrier 24 is set.
8 is obtained.

【0031】次に、研磨面調整リング28を研磨布16
に所定の押圧力で押し付けた時の、ウェーハ50の研磨
状況を確認し、ウェーハ50が均一に研磨された時の研
磨布16に対する研磨面調整リング28の沈み込み位置
を取得する。図4〜6は、研磨布16に対する研磨面調
整リング28の沈み込み位置を変えた時の、研磨布16
からウェーハ50に加わる研磨圧力を示した説明図であ
る。
Next, the polishing surface adjusting ring 28 is
Then, the polishing state of the wafer 50 when the wafer 50 is pressed with a predetermined pressing force is confirmed, and the sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 with respect to the polishing pad 16 when the wafer 50 is uniformly polished is obtained. 4 to 6 show the polishing cloth 16 when the sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 with respect to the polishing cloth 16 is changed.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a polishing pressure applied to a wafer 50 from FIG.

【0032】図4は、研磨面調整リング28の沈み込み
位置が研磨布16の略表面上にある時の、即ち、押圧力
が小さい時の研磨圧力を示している。この場合には、研
磨面調整リング28が研磨布16を押圧する力が小さい
ため、ウェーハ50の周縁50Aに研磨布16の盛り上
がりが生じ、ウェーハ50の周縁50Aが多く研磨され
る。
FIG. 4 shows the polishing pressure when the sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 is substantially on the surface of the polishing pad 16, that is, when the pressing force is small. In this case, since the polishing surface adjusting ring 28 has a small force to press the polishing cloth 16, the polishing cloth 16 rises on the peripheral edge 50 </ b> A of the wafer 50, and the peripheral edge 50 </ b> A of the wafer 50 is polished more.

【0033】図5は、研磨面調整リング28の沈み込み
位置が研磨布16の表面からかなり深い位置にある時
の、即ち、押圧力が大きい時の研磨圧力を示している。
この場合には、研磨面調整リング28が研磨布16を押
圧する力が過大なため、ウェーハ50の周縁50Aに研
磨布16が接触しなくなり、ウェーハ50の周縁50A
が研磨されなくなる。
FIG. 5 shows the polishing pressure when the sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 is at a position considerably deeper than the surface of the polishing pad 16, that is, when the pressing force is large.
In this case, since the pressing force of the polishing surface adjustment ring 28 against the polishing pad 16 is excessive, the polishing pad 16 does not contact the peripheral edge 50A of the wafer 50, and the peripheral edge 50A of the wafer 50
Will not be polished.

【0034】図6は、ウェーハ50の周縁50Aに研磨
布16が接触し、且つウェーハ50の周縁50Aに研磨
布16の盛り上がりを発生させない研磨面調整リング2
8の沈み込み位置を示している。前記沈み込み位置で
は、研磨布16からウェーハ50に加わる研磨圧力が均
一になり、ウェーハ50の全面が均一に研磨されること
になる。この時の、エア圧をレギュレータ38Aから読
み取り、このエア圧をCPU74のRAM75に記憶す
る。そして、研磨時には、前記エア圧をRAM75から
読み出して、このエア圧を維持するようにCPU74で
レギュレータ38Aを制御する。以上で、前設定作業が
終了する。
FIG. 6 shows the polishing surface adjusting ring 2 which makes the polishing pad 16 contact the peripheral edge 50A of the wafer 50 and does not cause the polishing pad 16 to bulge on the peripheral edge 50A of the wafer 50.
8 shows the sinking position. At the sinking position, the polishing pressure applied from the polishing pad 16 to the wafer 50 becomes uniform, and the entire surface of the wafer 50 is polished uniformly. The air pressure at this time is read from the regulator 38A, and this air pressure is stored in the RAM 75 of the CPU 74. At the time of polishing, the air pressure is read from the RAM 75, and the regulator 38A is controlled by the CPU 74 so as to maintain the air pressure. Thus, the previous setting operation is completed.

【0035】次に、前記の如く構成されたウェーハ研磨
装置10の作用いついて説明する。まず、ウェーハ保持
ヘッド14を上昇させた後、サクションポンプ46を駆
動して研磨対象のウェーハ50を多孔質板42に吸着保
持させる。次に、ウェーハ保持ヘッド14を下降させ
て、ウェーハ保持ヘッド14の研磨面調整リング28の
接触面29が研磨布16に当接した位置で下降移動を停
止する。そして、サクションポンプ46を停止して前記
ウェーハ50の吸着を解除し、ウェーハ50を研磨布1
6上に載置する。
Next, the operation of the wafer polishing apparatus 10 configured as described above will be described. First, after raising the wafer holding head 14, the suction pump 46 is driven to suck and hold the wafer 50 to be polished on the porous plate 42. Next, the wafer holding head 14 is lowered, and the lowering movement is stopped at a position where the contact surface 29 of the polishing surface adjusting ring 28 of the wafer holding head 14 contacts the polishing pad 16. Then, the suction pump 46 is stopped to release the suction of the wafer 50, and the wafer 50 is removed from the polishing pad 1.
6. Place on top.

【0036】次いで、エアポンプ40を駆動して圧縮エ
アをエア供給路48を介して空気室51に供給し、圧力
エア層を空気室51に形成する。そして、エアポンプ4
0からの圧縮エアを、エア供給路36を介して空間60
に供給し、ゴムシート30の中央部30Aを内部エア圧
により弾性変形させてキャリア24を押圧し、前記圧力
エア層を介してウェーハ50を研磨布16に押し付け
る。そして、レギュレータ38Bでエア圧を調整して内
部エア圧力を所望の圧力に制御し、研磨布16に対する
ウェーハ50の押し付け力(研磨圧力)を一定に保持す
る。
Next, the air pump 40 is driven to supply the compressed air to the air chamber 51 through the air supply path 48, and a pressure air layer is formed in the air chamber 51. And the air pump 4
Compressed air from the space 60 through the air supply passage 36.
Then, the central portion 30A of the rubber sheet 30 is elastically deformed by internal air pressure to press the carrier 24, and the wafer 50 is pressed against the polishing pad 16 via the pressure air layer. Then, the air pressure is adjusted by the regulator 38B to control the internal air pressure to a desired pressure, and the pressing force (polishing pressure) of the wafer 50 against the polishing pad 16 is kept constant.

【0037】次に、エアポンプ40からの圧縮エアをエ
ア供給路34を介して空間64に供給し、ゴムシート3
0の外周部30Bを内部エア圧により弾性変形させて研
磨面調整リング28を押圧し、研磨面調整リング28と
リテーナリング62との下面を研磨布16に押し付け
る。そして、CPU74のRAM75に記憶しているエ
ア圧となるようにレギュレータ38Aでエア圧を調整
し、研磨面調整リング28の沈み込み位置を、研磨布1
6からウェーハ50に加わる研磨圧力が均一となる位置
(図6参照)に位置させる。そして、レギュレータ38
Aによって前記エア圧を一定に保持する。
Next, compressed air from the air pump 40 is supplied to the space 64 via the air supply path 34,
The outer peripheral portion 30 </ b> B is elastically deformed by the internal air pressure to press the polishing surface adjusting ring 28, and the lower surfaces of the polishing surface adjusting ring 28 and the retainer ring 62 are pressed against the polishing pad 16. Then, the air pressure is adjusted by the regulator 38A so that the air pressure stored in the RAM 75 of the CPU 74 becomes equal to that of the polishing pad 1.
6 is positioned at a position where the polishing pressure applied to the wafer 50 becomes uniform (see FIG. 6). And the regulator 38
A keeps the air pressure constant.

【0038】そして、図3に示した外部入力装置80に
よって研磨圧力を設定し、この後、研磨定盤12及びウ
ェーハ保持ヘッド14を回転させてウェーハ50の研磨
を開始する。なお、外部入力装置80による研磨圧力の
設定は、研磨の直前に設定するのではなく、事前に設定
しても良い。そして、センサ70、72、72、72、
及びCPU74によって研磨中におけるウェーハ50の
研磨量を算出し、この算出されたウェーハ50の研磨量
が、予め設定された研磨目標値に達した時に研磨終了信
号を出力して、ウェーハ研磨装置10を停止する。これ
により、1枚のウェーハ50の研磨が終了する。そし
て、2枚目以降のウェーハ50を研磨する場合には、前
述した工程を繰り返せば良い。
Then, the polishing pressure is set by the external input device 80 shown in FIG. 3, and thereafter, the polishing of the wafer 50 is started by rotating the polishing platen 12 and the wafer holding head 14. The setting of the polishing pressure by the external input device 80 may be set in advance, instead of immediately before the polishing. And the sensors 70, 72, 72, 72,
The CPU 74 calculates the polishing amount of the wafer 50 during polishing, and outputs a polishing end signal when the calculated polishing amount of the wafer 50 reaches a preset polishing target value. Stop. Thus, polishing of one wafer 50 is completed. When the second and subsequent wafers 50 are polished, the above-described steps may be repeated.

【0039】このように、本実施の形態では、研磨面調
整リング28の沈み込み位置を、研磨布16からウェー
ハ50に加わる研磨圧力が均一となる位置に位置させて
ウェーハ50を研磨するようにしたので、ウェーハ50
の全面を均一に研磨することができる。なお、研磨面調
整リング28の最適な沈み込み位置は、研磨布16の硬
度によって異なる。即ち、研磨布16がポリウレタン製
の硬質の研磨布16の場合には、研磨面調整リング28
の沈み込み位置を、ウェーハ50の研磨面の高さ位置と
等しくする。これに対して、研磨布16がポリウレタン
とスポンジから成る軟質の研磨布16の場合には、研磨
面調整リング28の沈み込み位置を、ウェーハ50の研
磨面の高さ位置よりも定盤12側に位置させる。即ち、
研磨面調整リング28を研磨布16に押し込む。硬質の
研磨布16と軟質の研磨布16とを比較すると、軟質の
研磨布16の方が、ウェーハエッジ部での盛り上がり量
が大きいからである。
As described above, in this embodiment, the wafer 50 is polished by setting the sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 to a position where the polishing pressure applied from the polishing pad 16 to the wafer 50 becomes uniform. The wafer 50
Can be uniformly polished. The optimum sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 differs depending on the hardness of the polishing pad 16. That is, when the polishing cloth 16 is a hard polishing cloth 16 made of polyurethane, the polishing surface adjusting ring 28 is used.
Is made equal to the height position of the polished surface of the wafer 50. On the other hand, when the polishing pad 16 is a soft polishing pad made of polyurethane and sponge, the sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 is set closer to the surface plate 12 than the height position of the polishing surface of the wafer 50. Position. That is,
The polishing surface adjustment ring 28 is pushed into the polishing cloth 16. When the hard polishing cloth 16 is compared with the soft polishing cloth 16, the soft polishing cloth 16 has a larger bulge amount at the wafer edge.

【0040】図7は、ウェーハ保持ヘッド14Aの第2
の実施の形態を示す縦断面図であり、図2に示した第1
の実施の形態のウェーハ保持ヘッド14と同一若しくは
類似の部材については同一の符号を付してその説明は省
略する。図7のウェーハ保持ヘッド14Aは、研磨面調
整リング28のアーム76に容量センサ82を取り付
け、この容量センサ82によってキャリア24と研磨面
調整リング28との相対変位を検出することにより、研
磨布16に対する研磨面調整リング28の沈み込み位置
を検出している。このように、図2のセンサ70(差動
トランス)に代えて、図7の容量センサ82を使用して
も、研磨布16に対する研磨面調整リング28の沈み込
み位置を検出することができる。
FIG. 7 shows a second example of the wafer holding head 14A.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the embodiment of FIG.
The same reference numerals are given to the same or similar members as those of the wafer holding head 14 according to the embodiment, and the description is omitted. The wafer holding head 14A shown in FIG. 7 has a capacity sensor 82 attached to the arm 76 of the polishing surface adjustment ring 28, and detects the relative displacement between the carrier 24 and the polishing surface adjustment ring 28 by the capacity sensor 82, whereby the polishing cloth 16 Of the polishing surface adjustment ring 28 with respect to. As described above, even when the capacitance sensor 82 shown in FIG. 7 is used in place of the sensor 70 (differential transformer) shown in FIG.

【0041】図8は、ウェーハ保持ヘッド14Bの第3
の実施の形態を示す縦断面図であり、図2に示した第1
の実施の形態のウェーハ保持ヘッド14と同一若しくは
類似の部材については同一の符号を付してその説明は省
略する。図8のウェーハ保持ヘッド14Bは、キャリア
24の外周部に小さい溝78Aを形成し、この溝78A
に差動トランス84を配置して、キャリア24と研磨面
調整リング28との相対変位を検出するように構成した
ものである。前記差動トランス84は、研磨面調整リン
グ28の内側面から突出形成された短めのアーム76A
の先端にボビン86が設けられ、コア88がキャリア2
4側に設けられている。このように、キャリア24の外
周部に差動トランス84を設けても、研磨布16に対す
る研磨面調整リング28の沈み込み位置を検出すること
ができる。
FIG. 8 shows a third example of the wafer holding head 14B.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the embodiment of FIG.
The same reference numerals are given to the same or similar members as those of the wafer holding head 14 according to the embodiment, and the description is omitted. In the wafer holding head 14B shown in FIG. 8, a small groove 78A is formed on the outer peripheral portion of the carrier 24, and this groove 78A is formed.
A differential transformer 84 is disposed at the second position to detect a relative displacement between the carrier 24 and the polishing surface adjustment ring 28. The differential transformer 84 has a short arm 76A projecting from the inner surface of the polishing surface adjusting ring 28.
A bobbin 86 is provided at the tip of the
Four sides are provided. As described above, even when the differential transformer 84 is provided on the outer peripheral portion of the carrier 24, the position where the polishing surface adjusting ring 28 sinks with respect to the polishing pad 16 can be detected.

【0042】図9は、ウェーハ保持ヘッド14Cの第4
の実施の形態を示す縦断面図であり、図2に示した第1
の実施の形態のウェーハ保持ヘッド14と同一若しくは
類似の部材については同一の符号を付してその説明は省
略する。図9のウェーハ保持ヘッド14Cは、研磨面調
整リング28のアーム76にホールセンサ(磁気セン
サ)90を取り付けると共に、このホールセンサ90の
対向するキャリア24側の面にマグネット92を取り付
けている。そして、このウェーハ保持ヘッド14Cは、
前記ホールセンサ90から出力されるホール電圧に基づ
いてキャリア24と研磨面調整リング28との相対変位
を検出することにより、研磨布16に対する研磨面調整
リング28の沈み込み位置を検出している。このよう
に、図2のセンサ70(差動トランス)に代えて、図9
のホールセンサ90を使用しても、研磨布16に対する
研磨面調整リング28の沈み込み位置を検出することが
できる。
FIG. 9 shows a fourth example of the wafer holding head 14C.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the embodiment of FIG.
The same reference numerals are given to the same or similar members as those of the wafer holding head 14 according to the embodiment, and the description is omitted. In the wafer holding head 14C shown in FIG. 9, a Hall sensor (magnetic sensor) 90 is attached to the arm 76 of the polishing surface adjusting ring 28, and a magnet 92 is attached to a surface of the Hall sensor 90 facing the carrier 24. And this wafer holding head 14C is
By detecting the relative displacement between the carrier 24 and the polishing surface adjusting ring 28 based on the Hall voltage output from the Hall sensor 90, the position of the polishing surface adjusting ring 28 sinking with respect to the polishing pad 16 is detected. Thus, instead of the sensor 70 (differential transformer) in FIG.
By using the Hall sensor 90 described above, the sinking position of the polishing surface adjusting ring 28 with respect to the polishing pad 16 can be detected.

【0043】なお、前記第1〜第4の実施の形態では、
位置検出手段として差動トランス、容量センサ、及びホ
ールセンサを適用した例について説明したが、これに限
られるものではない。例えば、渦電流センサ、超音波セ
ンサ、レーザセンサ(光波干渉装置)等の非接触センサ
を適用しても良く、また、スケールとフォトセンサとか
ら成るリニアスケールを適用しても良い。このリニアス
ケールでは、スケールを研磨面調整リング28に設け、
このスケールを読み取るフォトセンサをキャリア24に
設ければ、研磨面調整リング28の沈み込み位置を検出
することができる。
In the first to fourth embodiments,
Although an example in which a differential transformer, a capacitance sensor, and a Hall sensor are applied as the position detecting means has been described, the present invention is not limited to this. For example, a non-contact sensor such as an eddy current sensor, an ultrasonic sensor, or a laser sensor (light wave interference device) may be applied, or a linear scale including a scale and a photo sensor may be applied. In this linear scale, the scale is provided on the polishing surface adjustment ring 28,
If a photo sensor for reading the scale is provided on the carrier 24, the sinking position of the polished surface adjustment ring 28 can be detected.

【0044】図10は、ウェーハ保持ヘッド114の第
5の実施の形態を示す平面図であり、図11は図10の
11−11線に沿う縦断面図である。図11に示すウェ
ーハ保持ヘッド114は、ヘッド本体122、キャリア
124、ガイドリング126、研磨面調整リング12
8、リテーナーリング130、ゴムシート132、差動
トランス134、及び押付部材136等から構成されて
いる。
FIG. 10 is a plan view showing a fifth embodiment of the wafer holding head 114, and FIG. 11 is a longitudinal sectional view taken along line 11-11 of FIG. The wafer holding head 114 shown in FIG. 11 includes a head body 122, a carrier 124, a guide ring 126, and a polishing surface adjustment ring 12
8, a retainer ring 130, a rubber sheet 132, a differential transformer 134, a pressing member 136, and the like.

【0045】前記ヘッド本体122は、円盤状に形成さ
れると共に、その上面には回転軸138が連結され、こ
の回転軸138に連結された図示しないモータによって
矢印B方向に回転される。また、ヘッド本体122には
エア供給路140、144が形成されている。前記エア
供給路140は、図11上二点鎖線で示すようにウェー
ハ保持ヘッド114の外部に延設され、レギュレータ
(R:regulator )146Aを介してエアポンプ(A
P:air pump)148に接続される。また、エア供給路
144も同様にウェーハ保持ヘッド114の外部に延設
されて、レギュレータ146Cを介してエアポンプ14
8に接続されている。
The head body 122 is formed in a disk shape, and has a rotating shaft 138 connected to the upper surface thereof, and is rotated in the direction of arrow B by a motor (not shown) connected to the rotating shaft 138. Further, air supply paths 140 and 144 are formed in the head main body 122. The air supply path 140 extends outside the wafer holding head 114 as shown by a two-dot chain line in FIG. 11, and is provided with an air pump (A) through a regulator (R) 146A.
P: air pump) 148. Similarly, an air supply path 144 is also provided outside the wafer holding head 114, and is provided through an air pump 14 via a regulator 146C.
8 is connected.

【0046】前記キャリア124は、略円柱状に形成さ
れてヘッド本体122の下部にヘッド本体122と同軸
上に配置されている。また、キャリア124の下面には
凹部125が形成され、この凹部125に通気性を有す
る多孔質板150が収納されている。多孔質板150に
は、キャリア124に形成されたエア路152、152
が連通されており、これらのエア路152、152は、
図11上二点鎖線で示すようにウェーハ保持ヘッド11
4の外部に延設されてサクションポンプ(SP:suctio
n pump)176に接続されている。したがって、サクシ
ョンポンプ176を駆動すると、ウェーハ154が多孔
質板150に吸引されて多孔質板150に吸着保持され
る。なお、多孔質板150は、内部に多数の通気路を有
するものであり、例えば、セラミック材料の焼結体より
なるものが用いられている。
The carrier 124 is formed in a substantially columnar shape, and is arranged coaxially with the head main body 122 below the head main body 122. In addition, a concave portion 125 is formed on the lower surface of the carrier 124, and a porous plate 150 having air permeability is accommodated in the concave portion 125. In the porous plate 150, air passages 152, 152 formed in the carrier 124 are provided.
Are communicated with each other, and these air paths 152, 152 are
As shown by the two-dot chain line in FIG.
4 and extended outside the suction pump (SP: suctio
n pump) 176. Therefore, when the suction pump 176 is driven, the wafer 154 is sucked by the porous plate 150 and held by the porous plate 150. The porous plate 150 has a number of air passages inside, and for example, a porous plate made of a sintered body of a ceramic material is used.

【0047】前記キャリア124の下面で前記多孔質板
150の周囲には、多数のエア供給路178、178
(図11上では2つのエア供給路のみ図示)が形成され
ている。これらのエア供給路178、178…は、キャ
リア124の外部に延設され、レギュレータ146Dを
介してエアポンプ148に接続されている。したがっ
て、エアポンプ148を駆動すると、エアポンプ148
からの圧縮エアがエア供給路178、178…を介して
キャリア124とウェーハ154との間の空間156に
吹き出される。これにより、空間156には圧力エア層
が形成され、この圧力エア層を介してキャリア124の
押圧力がウェーハ154に伝達される。ウェーハ154
は、この圧力エア層を介して伝達される前記押圧力によ
って研磨布116に押し付けられて研磨される。
On the lower surface of the carrier 124 and around the porous plate 150, a number of air supply passages 178, 178 are provided.
(Only two air supply paths are shown in FIG. 11). The air supply paths 178, 178,... Extend outside the carrier 124 and are connected to an air pump 148 via a regulator 146D. Therefore, when the air pump 148 is driven, the air pump 148
Are blown out into the space 156 between the carrier 124 and the wafer 154 via the air supply paths 178, 178,. Thus, a pressure air layer is formed in the space 156, and the pressing force of the carrier 124 is transmitted to the wafer 154 via the pressure air layer. Wafer 154
Is polished by being pressed against the polishing pad 116 by the pressing force transmitted through the pressure air layer.

【0048】一方、ヘッド本体122とキャリア124
との間には、1枚のゴムシート132が配置されてい
る。このゴムシート132は、均一な厚さで円盤状に形
成される。また、ゴムシート132は、環状の止め金1
58によってヘッド本体122の下面に固定されてい
る。これにより、ゴムシート132は、止め金158を
境として中央部132Aと外周部132Bとに2分され
ている。このゴムシート132の中央部132Aはキャ
リア124を押圧し、外周部132Bは研磨面調整リン
グ128を押圧するためのエアーバックとしてそれぞれ
機能する。
On the other hand, the head body 122 and the carrier 124
A single rubber sheet 132 is disposed between the two. The rubber sheet 132 is formed in a disk shape with a uniform thickness. In addition, the rubber sheet 132 is provided with an annular stopper 1.
58 is fixed to the lower surface of the head main body 122. As a result, the rubber sheet 132 is divided into a central part 132A and an outer peripheral part 132B with the stopper 158 as a boundary. The central portion 132A of the rubber sheet 132 presses the carrier 124, and the outer peripheral portion 132B functions as an air bag for pressing the polishing surface adjustment ring 128.

【0049】前記エアーバックのうち、ゴムシート13
2の中央部132Aで画成されるエアーバック162に
は、前記エア供給路140が連通されている。したがっ
て、エア供給路140からエアーバック162に圧縮エ
アを供給すると、ゴムシート132の中央部132Aが
エア圧で弾性変形されてキャリア124の上面を押圧す
る。これにより、研磨布116に対するウェーハ154
の押し付け力を得ることができる。また、エア圧をレギ
ュレータ146Aで調整すれば、ウェーハ154の押し
付け力(研磨圧力)を制御することができる。
In the air bag, the rubber sheet 13
The air supply path 140 is communicated with an airbag 162 defined by the central portion 132A of the second airbag. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 140 to the airbag 162, the central portion 132A of the rubber sheet 132 is elastically deformed by air pressure and presses the upper surface of the carrier 124. Thereby, the wafer 154 with respect to the polishing cloth 116 is formed.
Pressing force can be obtained. Further, if the air pressure is adjusted by the regulator 146A, the pressing force (polishing pressure) of the wafer 154 can be controlled.

【0050】前記ガイドリング126は、円筒状に形成
されてヘッド本体122の下部にヘッド本体122と同
軸上に配置される。また、ガイドリング126は、ゴム
シート132を介してヘッド本体122に固定されてい
る。ガイドリング126とキャリア124との間には、
研磨面調整リング128が配置されている。この研磨面
調整リング128の内側で、前記キャリア124の外周
部には、ウェーハ154の飛び出しを防止するリテーナ
ーリング130が取り付けられている。
The guide ring 126 is formed in a cylindrical shape, and is disposed coaxially with the head main body 122 below the head main body 122. The guide ring 126 is fixed to the head main body 122 via a rubber sheet 132. Between the guide ring 126 and the carrier 124,
A polishing surface adjustment ring 128 is provided. Inside the polishing surface adjusting ring 128, a retainer ring 130 for preventing the wafer 154 from jumping out is attached to an outer peripheral portion of the carrier 124.

【0051】前記ヘッド本体122の下方外周部には、
ゴムシート132の外周部132Bと止め金158とに
よって画成される環状のエアーバック164が形成され
る。このエアーバック164に、前記エア供給路144
が連通されている。したがって、エア供給路144から
エアーバック164に圧縮エアを供給すると、ゴムシー
ト132の外周部132Bがエア圧で弾性変形されて研
磨面調整リング128の環状上面128Aを押圧し、研
磨面調整リング128の環状下面(接触面)128Bが
研磨布116に押し付けられる。なお、研磨面調整リン
グ128の押し付け力は、レギュレータ146Cでエア
圧を調整することにより制御することができる。
At the lower outer peripheral portion of the head main body 122,
An annular airbag 164 defined by the outer peripheral portion 132B of the rubber sheet 132 and the stopper 158 is formed. The air bag 164 is connected to the air supply path 144.
Is communicated. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 144 to the air bag 164, the outer peripheral portion 132 </ b> B of the rubber sheet 132 is elastically deformed by air pressure and presses the annular upper surface 128 </ b> A of the polishing surface adjustment ring 128, and the polishing surface adjustment ring 128 is pressed. Is pressed against the polishing pad 116. The pressing force of the polishing surface adjusting ring 128 can be controlled by adjusting the air pressure with the regulator 146C.

【0052】ところで、キャリア124と研磨面調整リ
ング128との間には押付部材136が配置されてい
る。この押付部材136は本体136A、支持アーム1
36C、及び脚部136Dから構成されている。なお、
押付部材136の支持アーム136C、及び脚部136
Dは図10上で点線で示すように、それぞれ3本ずつ等
間隔で形成されている。なお、脚部136Dは、3本に
限られるものではなく、キャリア124の全周を覆うよ
うに筒状に形成しても良い。
By the way, a pressing member 136 is arranged between the carrier 124 and the polishing surface adjusting ring 128. The pressing member 136 includes the main body 136A, the support arm 1
36C and legs 136D. In addition,
Support arm 136C of pressing member 136 and leg 136
As shown by dotted lines in FIG. 10, three Ds are formed at equal intervals. The legs 136D are not limited to three, and may be formed in a cylindrical shape so as to cover the entire circumference of the carrier 124.

【0053】図11に示す前記押付部材136の本体1
36Aは、研磨面調整リング128に形成された開口部
129内に配置されている。また、押付部材136の脚
部136Dは、研磨面調整リング128に形成された貫
通孔128Cに配置されている。これにより、脚部13
6Dの下面137が当接する研磨布116の面は、研磨
面調整リング128の接触面128Bによって平坦に均
されているので、押付部材136が研磨布116の凹凸
面によって上下に振動するのが防止されている。
The main body 1 of the pressing member 136 shown in FIG.
36A is disposed in an opening 129 formed in the polishing surface adjustment ring 128. The leg 136D of the pressing member 136 is disposed in a through hole 128C formed in the polishing surface adjustment ring 128. Thereby, the leg 13
Since the surface of the polishing cloth 116 with which the lower surface 137 of the 6D abuts is leveled by the contact surface 128B of the polishing surface adjustment ring 128, the pressing member 136 is prevented from vibrating up and down due to the uneven surface of the polishing cloth 116. Have been.

【0054】前記押付部材136は、研磨加工熱による
熱膨張を防止するために、熱膨張率が極小さい低熱膨張
材料(アンバー)を母材として製作され、そして、研磨
布116に押圧される前記下面137は、研磨布116
に研磨されないようにダイヤモンドコーティングされて
いる。なお、前記下面137は、ダイヤモンドコーティ
ングに限らず、ウェーハ154と比較して加工レートが
著しく小さい材料(例えばセラミック)で形成しても良
い。
The pressing member 136 is made of a low-thermal-expansion material (amber) having a very low coefficient of thermal expansion as a base material in order to prevent thermal expansion due to polishing processing heat. The lower surface 137 is
Diamond coated so that it is not polished. The lower surface 137 is not limited to the diamond coating, and may be formed of a material (for example, ceramic) having a significantly lower processing rate than the wafer 154.

【0055】一方、前記押付部材136の支持アーム1
36Cの先端部には、研磨布116に対する研磨面調整
リング128の沈み込み位置を検出する差動トランス1
34が設けられている。この差動トランス134は、コ
ア170、ボビン172、及び接触子174から構成さ
れる。また、前記ボビン172には、ボビン172とコ
ア170との相対的な上下移動量に基づいて前記沈み込
み位置を演算する図示しない演算装置が接続されてい
る。
On the other hand, the support arm 1 of the pressing member 136
A differential transformer 1 for detecting a submerged position of the polishing surface adjustment ring 128 with respect to the polishing cloth 116 is provided at the tip of the 36C.
34 are provided. The differential transformer 134 includes a core 170, a bobbin 172, and a contact 174. The bobbin 172 is connected to an arithmetic unit (not shown) that calculates the sinking position based on the relative vertical movement amount of the bobbin 172 and the core 170.

【0056】前記ボビン172は、押付部材136の支
持アーム136Cの先端部に固定され、このボビン17
2内に前記コア170が、ボビン172に対して相対的
に上下移動自在に配置されている。コア170の下部に
は、コア170と同軸上にロッド176が固定されてお
り、このロッド176の下端部に前記接触子174が固
定されている。接触子174は、キャリア124に当接
されている。
The bobbin 172 is fixed to the distal end of the support arm 136C of the pressing member 136.
2, the core 170 is disposed so as to be vertically movable relatively to the bobbin 172. A rod 176 is fixed below the core 170 coaxially with the core 170, and the contact 174 is fixed to a lower end of the rod 176. The contact 174 is in contact with the carrier 124.

【0057】したがって、前記差動トランス134によ
れば、コア170に対するボビン172を位置を演算す
ることにより、研磨布116に対する研磨面調整リング
128の沈み込み位置を検出することができる。また、
ウェーハ154が研磨されるに従って研磨布116に対
するキャリア124の位置は変動するが、研磨面調整リ
ング128の沈み込み位置は、即ち、研磨面調整リング
128に加えるエア圧は、研磨前に初期設定するものな
ので、研磨布116に対するキャリア124の位置が研
磨中に変動しても沈み込み位置は一定に維持される。
Therefore, according to the differential transformer 134, by calculating the position of the bobbin 172 with respect to the core 170, the sinking position of the polishing surface adjusting ring 128 with respect to the polishing cloth 116 can be detected. Also,
As the wafer 154 is polished, the position of the carrier 124 with respect to the polishing cloth 116 varies, but the sinking position of the polishing surface adjustment ring 128, that is, the air pressure applied to the polishing surface adjustment ring 128, is initialized before polishing. Therefore, even if the position of the carrier 124 with respect to the polishing pad 116 fluctuates during polishing, the sinking position is kept constant.

【0058】なお、図11の例では、キャリア124を
基準として前記沈み込み位置を検出しているので、研磨
布116に対するキャリア124の位置が変動した場合
には、前記沈み込み位置を正確に検出することができな
いが、研磨布116に対するキャリア124の位置は、
空間156の圧力エア層のエア圧によって殆ど変動しな
いので、キャリア124を基準として前記沈み込み位置
を検出しても全く問題はない。
In the example shown in FIG. 11, the sunk position is detected with reference to the carrier 124. Therefore, when the position of the carrier 124 with respect to the polishing pad 116 fluctuates, the sunk position is accurately detected. Although not possible, the position of the carrier 124 with respect to the polishing cloth 116 is
Since there is almost no change due to the air pressure of the pressure air layer in the space 156, there is no problem even if the sinking position is detected based on the carrier 124.

【0059】次に、前記の如く構成されたウェーハ保持
ヘッド114の作用について説明する。まず、ウェーハ
保持ヘッド114を上昇させた後、サクションポンプ1
76を駆動して研磨対象のウェーハ154を多孔質板1
50に吸着保持させる。次に、ウェーハ保持ヘッド11
4を下降させて、ウェーハ保持ヘッド114の研磨面調
整リング128の接触面が研磨布116に当接した位置
で、ウェーハ保持ヘッド114の下降移動を停止する。
そして、サクションポンプ176を停止してウェーハ1
54の吸着を解除し、ウェーハ154を研磨布116上
に載置する。
Next, the operation of the wafer holding head 114 configured as described above will be described. First, after raising the wafer holding head 114, the suction pump 1
76 to drive the wafer 154 to be polished to the porous plate 1
50 is held by suction. Next, the wafer holding head 11
4 is lowered, and the lowering movement of the wafer holding head 114 is stopped at a position where the contact surface of the polishing surface adjusting ring 128 of the wafer holding head 114 is in contact with the polishing pad 116.
Then, the suction pump 176 is stopped, and the wafer 1 is stopped.
Then, the suction of the wafer 54 is released, and the wafer 154 is placed on the polishing pad 116.

【0060】次いで、エアポンプ148を駆動して圧縮
エアをエア供給路178、178…を介して空間156
に供給し、圧力エア層を空間156に形成する。この
時、レギュレータ146Dを制御することにより圧縮エ
アの供給量を調整し、圧力エア層の圧力Pを設定する。
即ち、ゴムシート132でウェーハ154を研磨布11
6に押し付ける押圧力Wを、ウェーハ面積Aで除算した
圧力より大きな圧力となるように、前記圧力P(P>W
/A)を設定する。これにより、圧力エア層はキャリア
124に押し潰されることなく、安定して形成される。
Then, the air pump 148 is driven to supply compressed air to the space 156 via the air supply passages 178, 178,.
To form a pressurized air layer in the space 156. At this time, the supply amount of compressed air is adjusted by controlling the regulator 146D, and the pressure P of the pressure air layer is set.
That is, the wafer 154 is polished with the rubber sheet 132 to the polishing cloth 11.
6 so that the pressure P (P> W) is greater than the pressure obtained by dividing the pressing force W pressing the wafer 6 on the wafer area A
/ A) is set. Thus, the pressure air layer is formed stably without being crushed by the carrier 124.

【0061】次に、エアポンプ148からの圧縮エア
を、エア供給路140を介してエアーバック162に供
給し、ゴムシート132の中央部132Aを内部エア圧
により弾性変形させてキャリア124を押圧し、前記圧
力エア層を介してウェーハ154を研磨布116に押し
付ける。そして、レギュレータ146Aでエア圧を調整
して内部エア圧力を所望の圧力に制御し、研磨布116
に対するウェーハ154の押し付け力を一定に保持す
る。
Next, the compressed air from the air pump 148 is supplied to the air bag 162 via the air supply path 140, and the central portion 132A of the rubber sheet 132 is elastically deformed by the internal air pressure to press the carrier 124. The wafer 154 is pressed against the polishing pad 116 via the pressure air layer. Then, the air pressure is adjusted by the regulator 146A to control the internal air pressure to a desired pressure.
Is kept constant.

【0062】そして、これと同時に、エアポンプ148
からの圧縮エアをエア供給路144を介してエアーバッ
ク164に供給し、ゴムシート132の外周部132B
を内部エア圧により弾性変形させて研磨面調整リング1
28を押圧し、研磨面調整リング128とリテーナーリ
ング130の下面を研磨布116に押し付ける。そし
て、レギュレータ146Cでエア圧を調整し、研磨面調
整リング126の沈み込み位置を、研磨布116からウ
ェーハ154に加わる研磨圧力が均一となる位置に位置
させる。そして、レギュレータ146Cによって前記エ
ア圧を一定に保持する。
At the same time, the air pump 148
Is supplied to the air bag 164 through the air supply path 144 and the outer peripheral portion 132 </ b> B of the rubber sheet 132.
Polished surface adjusting ring 1
28, the lower surfaces of the polishing surface adjustment ring 128 and the retainer ring 130 are pressed against the polishing pad 116. Then, the air pressure is adjusted by the regulator 146C, and the sinking position of the polishing surface adjustment ring 126 is positioned at a position where the polishing pressure applied from the polishing pad 116 to the wafer 154 becomes uniform. Then, the air pressure is kept constant by the regulator 146C.

【0063】この後、研磨定盤112及びウェーハ保持
ヘッド114を回転させてウェーハ154の研磨を開始
する。そして、差動トランス134によって研磨中にお
けるウェーハ154の研磨量を算出し、この算出された
ウェーハ154の研磨量が、予め設定された研磨目標値
に達した時に研磨終了信号を出力して、ウェーハ研磨装
置を停止する。これにより、1枚のウェーハ154の研
磨が終了する。そして、2枚目以降のウェーハ154を
研磨する場合には、前述した工程を繰り返せば良い。
Thereafter, the polishing platen 112 and the wafer holding head 114 are rotated to start polishing the wafer 154. Then, a polishing amount of the wafer 154 during polishing is calculated by the differential transformer 134, and when the calculated polishing amount of the wafer 154 reaches a preset polishing target value, a polishing end signal is output. Stop the polishing device. Thus, polishing of one wafer 154 is completed. When the second and subsequent wafers 154 are polished, the above-described steps may be repeated.

【0064】このように、第5の実施の形態に係るウェ
ーハ保持ヘッド114によれば、押付部材136をリテ
ーナーリング130の外側に配置しているので、研磨加
工中のウェーハ154が押付部材136に衝突すること
はない。よって、ウェーハ保持ヘッド114によれば、
ウェーハ衝突による押付部材136の振動を防止するこ
とができるので、ウェーハ研磨量を更に正確に検出する
ことができる。
As described above, according to the wafer holding head 114 according to the fifth embodiment, since the pressing member 136 is arranged outside the retainer ring 130, the wafer 154 being polished is pressed onto the pressing member 136. There is no collision. Therefore, according to the wafer holding head 114,
Since the vibration of the pressing member 136 due to the wafer collision can be prevented, the polishing amount of the wafer can be more accurately detected.

【0065】また、差動トランス134のボビン172
が取り付けられた押付部材136の脚部136Dは、研
磨加工熱による熱膨張を防止するために、熱膨張率が極
小さいアンバーを母材として製作され、更に、研磨布1
16に押圧される下面137は、研磨布16に研磨され
ないようにダイヤモンドコーティングされているので、
ボビン172は基準位置(零点位置)から変動しない。
これにより、前記差動トランス134によれば、ウェー
ハ研磨量を安定して検出することができる。
The bobbin 172 of the differential transformer 134
The leg portion 136D of the pressing member 136 to which is attached is made of an invar having a very small coefficient of thermal expansion as a base material in order to prevent thermal expansion due to polishing processing heat.
Since the lower surface 137 pressed by 16 is coated with diamond so as not to be polished by the polishing cloth 16,
The bobbin 172 does not fluctuate from the reference position (zero position).
Thus, according to the differential transformer 134, the wafer polishing amount can be stably detected.

【0066】また、押付部材136の下面137は、研
磨面調整リング128によって平坦に均された研磨布1
16に当接しているので、押付部材136は研磨布11
6の凹凸面によって上下に振動しない。これにより、前
記差動トランス134によれば、ウェーハ154の研磨
量を更に正確に検出することができる。
The lower surface 137 of the pressing member 136 is flattened by the polishing surface adjusting ring 128.
16, the pressing member 136 is attached to the polishing cloth 11.
6 does not vibrate vertically. Thus, according to the differential transformer 134, the polishing amount of the wafer 154 can be detected more accurately.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ研磨装置によれば、研磨布に対する研磨面調整リング
の沈み込み位置を、研磨布からウェーハに加わる研磨圧
力が均一となる位置に位置させてウェーハを研磨するよ
うにしたので、研磨布からウェーハに加わる研磨圧力の
集中を防止してウェーハ全面を均一に研磨することがで
きる。
As described above, according to the wafer polishing apparatus of the present invention, the sinking position of the polishing surface adjusting ring with respect to the polishing cloth is set at the position where the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth becomes uniform. Since the wafer is polished by polishing, the concentration of the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth can be prevented, and the entire surface of the wafer can be uniformly polished.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るウェーハ研磨装置の
全体構造図
FIG. 1 is an overall structural diagram of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のウェーハ研磨装置に適用されたウェーハ
保持ヘッドの第1の実施の形態を示す縦断面図
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a wafer holding head applied to the wafer polishing apparatus of FIG. 1;

【図3】図1のウェーハ研磨装置の制御系を示すブロッ
ク図
FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the wafer polishing apparatus of FIG. 1;

【図4】研磨面調整リングの押圧力が小さい時の研磨布
からウェーハに加わる研磨圧力を説明するための図
FIG. 4 is a view for explaining a polishing pressure applied to a wafer from a polishing cloth when a pressing force of a polishing surface adjusting ring is small.

【図5】研磨面調整リングの押圧力が大きい時の研磨布
からウェーハに加わる研磨圧力を説明するための図
FIG. 5 is a diagram for explaining a polishing pressure applied to a wafer from a polishing cloth when a pressing force of a polishing surface adjustment ring is large.

【図6】研磨面調整リングの押圧力を適正値に設定した
時の研磨布からウェーハに加わる研磨圧力を説明するた
めの図
FIG. 6 is a view for explaining a polishing pressure applied to a wafer from a polishing cloth when a pressing force of a polishing surface adjustment ring is set to an appropriate value.

【図7】ウェーハ保持ヘッドの第2の実施の形態を示す
断面図
FIG. 7 is a sectional view showing a second embodiment of the wafer holding head.

【図8】ウェーハ保持ヘッドの第3の実施の形態を示す
縦断面図
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the wafer holding head.

【図9】ウェーハ保持ヘッドの第4の実施の形態を示す
断面図
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the wafer holding head.

【図10】ウェーハ保持ヘッドの第5の実施の形態を示
す平面図
FIG. 10 is a plan view showing a fifth embodiment of the wafer holding head.

【図11】ウェーハ保持ヘッドの第5の実施の形態を示
す縦断面図
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the wafer holding head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ウェーハ研磨装置 12、112…研磨定盤 14、14A、14B、14C、114…ウェーハ保持
ヘッド 16、116…研磨布 28、128…研磨面調整リング 50、154…ウェーハ 51…空気室 62、130…リテーナリング 70、72…センサ 74…CPU 136…押付部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wafer polishing apparatus 12, 112 ... Polishing surface plate 14, 14A, 14B, 14C, 114 ... Wafer holding head 16, 116 ... Polishing cloth 28, 128 ... Polishing surface adjustment ring 50, 154 ... Wafer 51 ... Air chamber 62, 130 ... retainer ring 70, 72 ... sensor 74 ... CPU 136 ... pressing member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺下 久志 東京都三鷹市下連雀9丁目7番1号 株 式会社東京精密内 (56)参考文献 特開 平9−139366(JP,A) 特開 平10−113862(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 37/00 H01L 21/304 622 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hisashi Terashita 9-7-1, Shimorenjaku, Mitaka-shi, Tokyo, Japan Tokyo Seimitsu Co., Ltd. (56) References JP-A-9-139366 (JP, A) 10-113862 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B24B 37/00 H01L 21/304 622

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ウェーハを回転する研磨布に押し付けて、
ウェーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置において、 ウェーハを保持すると共に該ウェーハを前記研磨布に押
し付けるキャリアと、 ウェーハの周囲を包囲してウェーハと共に研磨布に押し
付けられる研磨面調整リングと、 研磨面調整リングを研磨布に押圧する押圧手段と、 研磨布に対する研磨面調整リングの沈み込み位置を、キ
ャリアと研磨面調整リングの相対位置により検出する位
置検出手段と、 位置検出手段で検出された前記沈み込み位置が、研磨布
からウェーハに加わる研磨圧力が均一となる位置に位置
するように、前記押圧手段による押圧力を制御する制御
手段と、 から成ることを特徴とするウェーハ研磨装置。
1. A wafer is pressed against a rotating polishing cloth,
In a wafer polishing apparatus for polishing a surface of a wafer, a carrier for holding the wafer and pressing the wafer against the polishing cloth, a polishing surface adjusting ring surrounding the wafer and pressed against the polishing cloth together with the wafer, a polishing surface adjustment Pressing means for pressing the ring against the polishing cloth ; and
Position detecting means for detecting by the relative position of the carrier and the polishing surface adjusting ring, the sinking position detected by the position detecting means, such that the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth is located at a position where the polishing pressure is uniform. Control means for controlling the pressing force of the pressing means, comprising:
【請求項2】ウェーハを回転する研磨布に押し付けて、
ウェーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置において、 前記ウェーハを保持するキャリアと、 前記キャリアを前記研磨布に向けて押圧する第1押圧手
段と、 前記キャリアと前記ウェーハとの間に圧力エア層を形成
し、前記第1押圧手段からの押圧力を前記圧力エア層を
介してウェーハに伝達させる圧力エア層形成手段と、 前記キャリアの外側に設けられ、該キャリアからのウェ
ーハの飛び出しを防止するリテーナリングと、 前記リテーナリングの外側に設けられ、前記ウェーハと
共に前記研磨布に接触される研磨面調整リングと、 前記研磨面調整リングを前記研磨布に押圧する第2押圧
手段と、 研磨布に対する研磨面調整リングの沈み込み位置を検出
する位置検出手段と、 位置検出手段で検出された前記沈み込み位置が、研磨布
からウェーハに加わる研磨圧力が均一となる位置に位置
するように、第2押圧手段による押圧力を制御する制御
手段と、 から成ることを特徴とするウェーハ研磨装置。
2. Pressing a wafer against a rotating polishing cloth,
In a wafer polishing apparatus for polishing a surface of a wafer, a carrier for holding the wafer, first pressing means for pressing the carrier toward the polishing cloth, and forming a pressure air layer between the carrier and the wafer A pressure air layer forming means for transmitting a pressing force from the first pressing means to the wafer via the pressure air layer; and a retainer ring provided outside the carrier for preventing the wafer from jumping out of the carrier. A polishing surface adjustment ring provided outside the retainer ring and brought into contact with the polishing cloth together with the wafer; a second pressing means for pressing the polishing surface adjustment ring against the polishing cloth; a polishing surface for the polishing cloth A position detecting means for detecting a submerged position of the adjusting ring; and a submerged position detected by the position detecting means. As the polishing pressure applied to Doha located at a position a uniform wafer polishing apparatus characterized by comprising a control means for controlling the pressing force of the second pressing means.
【請求項3】ウェーハの表面を回転する研磨布に押し付
けて、ウェーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置にお
いて、 前記ウェーハを保持するキャリアと、 前記キャリアを前記研磨布に向けて押圧する第1押圧手
段と、 前記キャリアと前記ウェーハとの間にエアを供給して圧
力エア層を形成し、前記第1押圧手段からの押圧力を圧
力エア層を介してウェーハに伝達させる圧力エア層形成
手段と、 前記キャリアの外側に設けられ、該キャリアからのウェ
ーハの飛び出しを防止するリテーナリングと、 前記リテーナリングの外側に設けられ、前記ウェーハと
共に前記研磨布に接触される研磨面調整リングと、 前記研磨面調整リングを前記研磨布に押圧する第2押圧
手段と、 前記リテーナーリングの外側に設けられると共に、前記
研磨面調整リングで押し付けられて平坦に均された前記
研磨布に当接される押付部材と、 前記押付部材に設けられると共に、該押付部材と前記キ
ャリアとの相対変位を検出し、該相対変位に基づいて研
磨布に対する研磨面調整リングの沈み込み位置を検出す
る位置検出手段と、 位置検出手段で検出された前記沈み込み位置が、研磨布
からウェーハに加わる研磨圧力が均一となる位置に位置
するように、第2押圧手段による押圧力を制御する制御
手段と、 から成ることを特徴とするウェーハ研磨装置。
3. A wafer polishing apparatus for polishing a surface of a wafer by pressing the surface of the wafer against a rotating polishing cloth, comprising: a carrier for holding the wafer; and a first pressing for pressing the carrier toward the polishing cloth. Means, a pressure air layer forming means for supplying air between the carrier and the wafer to form a pressure air layer, and transmitting a pressing force from the first pressing means to the wafer via the pressure air layer; A retainer ring provided outside the carrier to prevent the wafer from jumping out of the carrier; a polishing surface adjustment ring provided outside the retainer ring and brought into contact with the polishing cloth together with the wafer; A second pressing means for pressing a surface adjustment ring against the polishing cloth; a second pressing means provided outside the retainer ring; A pressing member that is pressed against the polishing cloth and is brought into contact with the flattened polishing cloth; provided on the pressing member, detecting a relative displacement between the pressing member and the carrier, and based on the relative displacement. Position detecting means for detecting a sinking position of the polishing surface adjusting ring with respect to the polishing cloth; and so that the sinking position detected by the position detecting means is located at a position where the polishing pressure applied to the wafer from the polishing cloth becomes uniform. And control means for controlling the pressing force of the second pressing means.
【請求項4】前記位置検出手段は、コア及びボビンを備
えた差動トランスであることを特徴とする請求項1記載
のウェーハ研磨装置。
4. The wafer polishing apparatus according to claim 1, wherein said position detecting means is a differential transformer having a core and a bobbin.
【請求項5】前記位置検出手段は、コア及びボビンを備
えた差動トランスであることを特徴とする請求項2記載
のウェーハ研磨装置。
5. The wafer polishing apparatus according to claim 2, wherein said position detecting means is a differential transformer having a core and a bobbin.
【請求項6】前記位置検出手段は、コア及びボビンを備
えた差動トランスであることを特徴とする請求項3記載
のウェーハ研磨装置。
6. The wafer polishing apparatus according to claim 3, wherein said position detecting means is a differential transformer having a core and a bobbin.
【請求項7】前記位置検出手段は、容量センサであるこ
とを特徴とする請求項1記載のウェーハ研磨装置。
7. The wafer polishing apparatus according to claim 1, wherein said position detecting means is a capacitance sensor.
【請求項8】前記位置検出手段は、容量センサであるこ
とを特徴とする請求項2記載のウェーハ研磨装置。
8. A wafer polishing apparatus according to claim 2, wherein said position detecting means is a capacitance sensor.
【請求項9】前記位置検出手段は、容量センサであるこ
とを特徴とする請求項3記載のウェーハ研磨装置。
9. The wafer polishing apparatus according to claim 3, wherein said position detecting means is a capacitance sensor.
【請求項10】前記押付部材は低熱膨張材料で作られる
と共に、該押付部材の前記研磨布に押し付けられる接触
面は、研磨布で研磨されないようにダイヤモンドコーテ
ィングされ、又はセラミックで作られていることを特徴
とする請求項3記載のウェーハ研磨装置。
10. The pressing member is made of a low thermal expansion material, and a contact surface of the pressing member pressed against the polishing cloth is diamond-coated so as not to be polished by the polishing cloth, or is made of ceramic. 4. The wafer polishing apparatus according to claim 3, wherein:
【請求項11】前記リテーナリングは、前記研磨面調整
リングよりも軟質材料で作られていることを特徴とする
請求項2記載のウェーハ研磨装置。
11. The wafer polishing apparatus according to claim 2, wherein said retainer ring is made of a softer material than said polishing surface adjusting ring.
【請求項12】前記リテーナリングは、前記研磨面調整
リングよりも軟質材料で作られていることを特徴とする
請求項3記載のウェーハ研磨装置。
12. The wafer polishing apparatus according to claim 3, wherein said retainer ring is made of a softer material than said polishing surface adjusting ring.
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