JP3164045B2 - 半導体ウエハー取付基台 - Google Patents
半導体ウエハー取付基台Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハー研磨装置
に用いるウエハー取付基台に関し、特に半導体ウエハー
の取付基台に関する。
に用いるウエハー取付基台に関し、特に半導体ウエハー
の取付基台に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において、素子や
配線により生じる段差を研磨し平坦化したり、絶縁膜に
形成した穴や溝に金属を埋め込んだ後に穴や溝以外の金
属を除去したりするためにウエハー研磨装置が用いられ
ている。
配線により生じる段差を研磨し平坦化したり、絶縁膜に
形成した穴や溝に金属を埋め込んだ後に穴や溝以外の金
属を除去したりするためにウエハー研磨装置が用いられ
ている。
【０００３】図７はウエハー研磨装置の断面図、図８は
ウエハー研磨装置の平面図である。円盤状の研磨定盤１
５は回転運動する。研磨定盤１５上に発泡ポリウレタン
を材料とする研磨布１６が貼られている。研磨定盤１５
の上方に研磨剤を供給する研磨剤供給口１７と、ウエハ
ー取付基台１９が設けられている。
ウエハー研磨装置の平面図である。円盤状の研磨定盤１
５は回転運動する。研磨定盤１５上に発泡ポリウレタン
を材料とする研磨布１６が貼られている。研磨定盤１５
の上方に研磨剤を供給する研磨剤供給口１７と、ウエハ
ー取付基台１９が設けられている。
【０００４】ウエハー取付基台１９の底部にウエハーが
保持される。ウエハー取付基台１９の上方に、ウエハー
取付基台１９を所定の位置へ上下させる昇降機構と、研
磨定盤１５上の研磨布１６へウエハーを押しつける押圧
機構と、ウエハーを研磨定盤１５の回転と同じ方向へ回
転させる回転機構（いずれも図示せず）とが設けられて
いる。
保持される。ウエハー取付基台１９の上方に、ウエハー
取付基台１９を所定の位置へ上下させる昇降機構と、研
磨定盤１５上の研磨布１６へウエハーを押しつける押圧
機構と、ウエハーを研磨定盤１５の回転と同じ方向へ回
転させる回転機構（いずれも図示せず）とが設けられて
いる。
【０００５】半導体ウエハーの従来の取付基台を図を用
いて説明する。図９はウエハー取付基台の断面図、図１
０は同取付基台の平面図（底部）である。取付基台１９
はプレート１と、裏面パッド２１と、保持部材２とで構
成される。プレート１には、搬送時にウエハー７を吸着
したり、ウエハー７を取り出す際や研磨中にウエハー７
の裏面から加圧したりするための穴２２が複数個あいて
いる。
いて説明する。図９はウエハー取付基台の断面図、図１
０は同取付基台の平面図（底部）である。取付基台１９
はプレート１と、裏面パッド２１と、保持部材２とで構
成される。プレート１には、搬送時にウエハー７を吸着
したり、ウエハー７を取り出す際や研磨中にウエハー７
の裏面から加圧したりするための穴２２が複数個あいて
いる。
【０００６】裏面パッド２１は発泡ポリウレタンのよう
な発泡合成樹脂を材料としプレート１に両面接着テープ
で貼られていて、プレート１の穴２２に対応して穴が開
口されている。ウエハー７はデバイス面を研磨定盤１５
に向けて裏面パッド２１を介し基台１９に装着される。
保持部材２は研磨中の研磨布１６とウエハー７との摩擦
力が裏面パッド２１とウエハー７との接着力よりも大き
くなっても、ウエハー７が取付基台１９から外れるのを
防いでいる。
な発泡合成樹脂を材料としプレート１に両面接着テープ
で貼られていて、プレート１の穴２２に対応して穴が開
口されている。ウエハー７はデバイス面を研磨定盤１５
に向けて裏面パッド２１を介し基台１９に装着される。
保持部材２は研磨中の研磨布１６とウエハー７との摩擦
力が裏面パッド２１とウエハー７との接着力よりも大き
くなっても、ウエハー７が取付基台１９から外れるのを
防いでいる。
【０００７】このように構成されたウエハー研磨装置に
おいて、回転する研磨定盤１５に研磨剤供給口１７より
研磨剤１８を流し、ウエハー取付基台１９を回転させな
がらウエハーを研磨布１６に押しつける。これにより、
ウエハー上の段差が研磨される。例えば、図６に示すよ
うに、半導体基板１４上に絶縁膜１３を介して形成され
たＡｌ配線１１上のプラズマ酸化膜（層間絶縁膜）１２
に対して、所定の条件での研磨を行ったとする。これに
より、プラズマ酸化膜１２の凸部を選択的に研磨し、プ
ラズマ酸化膜１２を平坦にすることができる。
おいて、回転する研磨定盤１５に研磨剤供給口１７より
研磨剤１８を流し、ウエハー取付基台１９を回転させな
がらウエハーを研磨布１６に押しつける。これにより、
ウエハー上の段差が研磨される。例えば、図６に示すよ
うに、半導体基板１４上に絶縁膜１３を介して形成され
たＡｌ配線１１上のプラズマ酸化膜（層間絶縁膜）１２
に対して、所定の条件での研磨を行ったとする。これに
より、プラズマ酸化膜１２の凸部を選択的に研磨し、プ
ラズマ酸化膜１２を平坦にすることができる。
【０００８】しかし、ウエハー７表面の研磨量と比較し
てウエハー７の反り量は大きい。ウエハー７の裏面を基
準として加圧する上記研磨方法では、裏面パッド２１は
ウエハー反り量に対するマージンは小さいため、ウエハ
ー全面を均等に加圧することが難しい。その結果、ウエ
ハー面内の研磨の均一性は悪くなる。
てウエハー７の反り量は大きい。ウエハー７の裏面を基
準として加圧する上記研磨方法では、裏面パッド２１は
ウエハー反り量に対するマージンは小さいため、ウエハ
ー全面を均等に加圧することが難しい。その結果、ウエ
ハー面内の研磨の均一性は悪くなる。
【０００９】この問題の対策として特開平５−７４７４
９で提案された方法を説明する。図１１は前記発明のウ
エハー取付基台の断面図、図１２は同取付基台の平面図
である。保持部材２の内側のプレート１の下面側に例え
ば０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の厚さのゴム状の弾性薄
膜５が設置される。弾性薄膜５は弾性薄膜固定部材４に
よりプレート１に固定される。
９で提案された方法を説明する。図１１は前記発明のウ
エハー取付基台の断面図、図１２は同取付基台の平面図
である。保持部材２の内側のプレート１の下面側に例え
ば０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の厚さのゴム状の弾性薄
膜５が設置される。弾性薄膜５は弾性薄膜固定部材４に
よりプレート１に固定される。
【００１０】プレート１には圧力流体供給路３が設けら
れており、圧力流体供給路３から供給される空気または
水の圧力流体３１を充填した弾性薄膜５によるバックを
形成し、研磨布の上に載置したウエハー７をバックで押
しつけるものである。この方法により、ウエハー７の反
りを矯正しつつウエハー面内に等分圧力を確保すること
ができる。
れており、圧力流体供給路３から供給される空気または
水の圧力流体３１を充填した弾性薄膜５によるバックを
形成し、研磨布の上に載置したウエハー７をバックで押
しつけるものである。この方法により、ウエハー７の反
りを矯正しつつウエハー面内に等分圧力を確保すること
ができる。
【００１１】ウエハー７は水張りによって弾性薄膜５に
装着され、ウエハー７を取り外す場合は弾性薄膜を膨ら
ませることにより密着面を減らし研磨装置のウエハー受
け取り部へ降下させる。
装着され、ウエハー７を取り外す場合は弾性薄膜を膨ら
ませることにより密着面を減らし研磨装置のウエハー受
け取り部へ降下させる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た圧力流体３１を密封した弾性薄膜５を用いたウエハー
取付基台では以下の問題が生じる。第１の問題点は、円
形ウエハー周縁部が一部平坦に加工されたオリフラ部７
１付きのウエハーの研磨ではオリフラ部７１近傍のみ研
磨速度が上昇しウエハー面内の研磨均一性が悪化するこ
とである。
た圧力流体３１を密封した弾性薄膜５を用いたウエハー
取付基台では以下の問題が生じる。第１の問題点は、円
形ウエハー周縁部が一部平坦に加工されたオリフラ部７
１付きのウエハーの研磨ではオリフラ部７１近傍のみ研
磨速度が上昇しウエハー面内の研磨均一性が悪化するこ
とである。
【００１３】オリフラ部近傍のみ研磨速度が上昇する原
因には次のことがある。図１３は研磨中のウエハー取付
基台１９のウエハーエッジ部を示すモデル図である。図
１３に示すように、弾性薄膜５が保持部材２と研磨布１
６とウエハー７のオリフラ部７１で囲まれた領域で大き
く変形する。その結果、オリフラ部７１には圧力流体３
１による圧力の他に弾性薄膜５の変形により生じる力が
加わる。そのため、オリフラ部７１近傍で圧力が上昇
し、他の領域よりも研磨速度が上昇する。その結果、オ
リフラ付きのウエハーの研磨ではウエハー面内の研磨の
均一性は１σで１０％前後となる。
因には次のことがある。図１３は研磨中のウエハー取付
基台１９のウエハーエッジ部を示すモデル図である。図
１３に示すように、弾性薄膜５が保持部材２と研磨布１
６とウエハー７のオリフラ部７１で囲まれた領域で大き
く変形する。その結果、オリフラ部７１には圧力流体３
１による圧力の他に弾性薄膜５の変形により生じる力が
加わる。そのため、オリフラ部７１近傍で圧力が上昇
し、他の領域よりも研磨速度が上昇する。その結果、オ
リフラ付きのウエハーの研磨ではウエハー面内の研磨の
均一性は１σで１０％前後となる。
【００１４】第２の問題点は、弾性薄膜５の交換頻度が
高いため、生産性が低いことである。交換頻度が高くな
る原因には次のことがある。図１３に示すように、弾性
薄膜５が保持部材２と研磨布１６とウエハー７のオリフ
ラ部７１で囲まれた領域で大きく変形する。その結果、
変形部５２は研磨布にこすられ弾性薄膜５の弾性特性が
変化し、圧力分布が均一でなくなり、ウエハー面内の研
磨の均一性が劣化する。安定した研磨の面内均一性を維
持するため、ウエハー処理枚数４００枚程度で弾性薄膜
５の交換が必要となる。
高いため、生産性が低いことである。交換頻度が高くな
る原因には次のことがある。図１３に示すように、弾性
薄膜５が保持部材２と研磨布１６とウエハー７のオリフ
ラ部７１で囲まれた領域で大きく変形する。その結果、
変形部５２は研磨布にこすられ弾性薄膜５の弾性特性が
変化し、圧力分布が均一でなくなり、ウエハー面内の研
磨の均一性が劣化する。安定した研磨の面内均一性を維
持するため、ウエハー処理枚数４００枚程度で弾性薄膜
５の交換が必要となる。
【００１５】弾性薄膜全体を例えば１．５ｍｍ程度に厚
膜化すると、変形量を小さくできるためオリフラ部近傍
の圧力の上昇を防ぐことができる。しかし、ウエハーを
取付基台からはずすのに必要な弾性薄膜の変形が不十分
になるため適用できない。また、弾性薄膜内の膜むらに
よってウエハーの反りに対する追随性が悪くなり、ウエ
ハー全面を均等に加圧することが難しい。その結果、ウ
エハー面内の研磨の均一性は悪いため適用できない。
膜化すると、変形量を小さくできるためオリフラ部近傍
の圧力の上昇を防ぐことができる。しかし、ウエハーを
取付基台からはずすのに必要な弾性薄膜の変形が不十分
になるため適用できない。また、弾性薄膜内の膜むらに
よってウエハーの反りに対する追随性が悪くなり、ウエ
ハー全面を均等に加圧することが難しい。その結果、ウ
エハー面内の研磨の均一性は悪いため適用できない。
【００１６】よって、本発明の目的は、ウエハーの研磨
の均一性を向上させるウエハー取付基台を提供すること
にある。本発明の他の目的は、生産性を向上させるウエ
ハー取付基台を提供することにある。
の均一性を向上させるウエハー取付基台を提供すること
にある。本発明の他の目的は、生産性を向上させるウエ
ハー取付基台を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決する為の手段】請求項１記載の発明の要旨
は、ウエハー表面研磨等においてウエハー面内に等分圧
力を確保できるようにウエハーを装着可能な部分を備え
た半導体ウエハー取付基台であって、圧力流体を密封す
る弾性薄膜を含み、その弾性薄膜におけるウエハーの外
周部に該当する領域の圧力に対する変化量が他の領域の
弾性薄膜の圧力に対する変化量よりも低いことを特徴と
する、半導体ウエハー取付基台に存する。請求項２記載
の発明の要旨は、弾性薄膜は、圧力流体を供給する穴を
持つプレートと、弾性薄膜をプレートに固定する弾性薄
膜固定部材と、円環状のウエハー保持部材とによって支
持されていることを特徴とする、請求項１記載の半導体
ウエハー取付基台に存する。請求項３記載の発明の要旨
は、円環状のウエハー保持部材は筒状であり、その内径
がウエハーの外径よりも大きいことを特徴とする、請求
項２記載の半導体ウエハー取付基台に存する。請求項４
記載の発明の要旨は、弾性薄膜の圧力流体の接触する側
のウエハーの外周部に該当する領域に、弾性薄膜よりも
圧力に対する変化量が低い変形抑制部材が貼り付けられ
ていることを特徴とする、請求項１又は２記載の半導体
ウエハー取付基台に存する。請求項５記載の発明の要旨
は、弾性薄膜の延び弾性率に対する変形抑制部材の延び
弾性率が、１／１００以下であることを特徴とする、請
求項４記載の半導体ウエハー取付基台に存する。請求項
６記載の発明の要旨は、変形抑制部材が硬質ゴムやプラ
スチックからなることを特徴とする、請求項４又は５記
載の半導体ウエハー取付基台に存する。請求項７記載の
発明の要旨は、変形抑制部材が円環状に形成されている
ことを特徴とする、請求項４〜６記載の半導体ウエハー
取付基台に存する。請求項８記載の発明の要旨は、弾性
薄膜のウエハーの外周部に該当する領域の圧力に対する
変化量が他の領域の弾性薄膜の圧力に対する変化量より
も低い性質に変質している硬化弾性薄膜部分を含むこと
を特徴とする、請求項１〜３記載の半導体ウエハー取付
基台に存する。請求項９記載の発明の要旨は、弾性薄膜
の延び弾性率に対する硬化弾性薄膜部分の延び弾性率
が、１／１００以下であることを特徴とする、請求項８
記載の半導体ウエハー取付基台に存する。
は、ウエハー表面研磨等においてウエハー面内に等分圧
力を確保できるようにウエハーを装着可能な部分を備え
た半導体ウエハー取付基台であって、圧力流体を密封す
る弾性薄膜を含み、その弾性薄膜におけるウエハーの外
周部に該当する領域の圧力に対する変化量が他の領域の
弾性薄膜の圧力に対する変化量よりも低いことを特徴と
する、半導体ウエハー取付基台に存する。請求項２記載
の発明の要旨は、弾性薄膜は、圧力流体を供給する穴を
持つプレートと、弾性薄膜をプレートに固定する弾性薄
膜固定部材と、円環状のウエハー保持部材とによって支
持されていることを特徴とする、請求項１記載の半導体
ウエハー取付基台に存する。請求項３記載の発明の要旨
は、円環状のウエハー保持部材は筒状であり、その内径
がウエハーの外径よりも大きいことを特徴とする、請求
項２記載の半導体ウエハー取付基台に存する。請求項４
記載の発明の要旨は、弾性薄膜の圧力流体の接触する側
のウエハーの外周部に該当する領域に、弾性薄膜よりも
圧力に対する変化量が低い変形抑制部材が貼り付けられ
ていることを特徴とする、請求項１又は２記載の半導体
ウエハー取付基台に存する。請求項５記載の発明の要旨
は、弾性薄膜の延び弾性率に対する変形抑制部材の延び
弾性率が、１／１００以下であることを特徴とする、請
求項４記載の半導体ウエハー取付基台に存する。請求項
６記載の発明の要旨は、変形抑制部材が硬質ゴムやプラ
スチックからなることを特徴とする、請求項４又は５記
載の半導体ウエハー取付基台に存する。請求項７記載の
発明の要旨は、変形抑制部材が円環状に形成されている
ことを特徴とする、請求項４〜６記載の半導体ウエハー
取付基台に存する。請求項８記載の発明の要旨は、弾性
薄膜のウエハーの外周部に該当する領域の圧力に対する
変化量が他の領域の弾性薄膜の圧力に対する変化量より
も低い性質に変質している硬化弾性薄膜部分を含むこと
を特徴とする、請求項１〜３記載の半導体ウエハー取付
基台に存する。請求項９記載の発明の要旨は、弾性薄膜
の延び弾性率に対する硬化弾性薄膜部分の延び弾性率
が、１／１００以下であることを特徴とする、請求項８
記載の半導体ウエハー取付基台に存する。
【００１８】本発明によれば、圧力流体の接触する面の
ウエハーの外周部に該当する領域の圧力に対する変化量
が他の領域の弾性薄膜の圧力に対する変化量よりも低い
ことにより、ウエハーのオリフラ部近傍での弾性薄膜の
特異な変形を抑制できる。
ウエハーの外周部に該当する領域の圧力に対する変化量
が他の領域の弾性薄膜の圧力に対する変化量よりも低い
ことにより、ウエハーのオリフラ部近傍での弾性薄膜の
特異な変形を抑制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
の構成を示す断面図、図２は本発明の第１の実施の形態
の構成を示す平面図である。図１を参照すると、本発明
の実施の形態は、保持部材２の内側のプレート１の下面
側に例えば０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の厚さのゴム状
の弾性薄膜５が設置される。弾性薄膜５は弾性薄膜固定
部材４によりプレート１に固定される。プレート１には
圧力流体供給路３が設けられており、圧力流体供給路３
を通じてプレート１と弾性薄膜５が形成する空間に例え
ば空気や水といった圧力流体３１が供給される。弾性薄
膜５に、圧力流体３１が接触する側のウエハー外周部に
相当する領域に変形抑制部材６が貼り付けられる。
の構成を示す断面図、図２は本発明の第１の実施の形態
の構成を示す平面図である。図１を参照すると、本発明
の実施の形態は、保持部材２の内側のプレート１の下面
側に例えば０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の厚さのゴム状
の弾性薄膜５が設置される。弾性薄膜５は弾性薄膜固定
部材４によりプレート１に固定される。プレート１には
圧力流体供給路３が設けられており、圧力流体供給路３
を通じてプレート１と弾性薄膜５が形成する空間に例え
ば空気や水といった圧力流体３１が供給される。弾性薄
膜５に、圧力流体３１が接触する側のウエハー外周部に
相当する領域に変形抑制部材６が貼り付けられる。
【００２０】変形抑制部材６は弾性薄膜５と比較して、
圧力に対する変化量が低い材料、例えば弾性薄膜５より
伸び弾性率が１００倍以上の材料を用いる。例えば、伸
び弾性率が２．０×１０-4Ｐａのゴム状の弾性薄膜に対
して、例えば、伸び弾性率が２．０×１０4 Ｐａの硬質
ゴムやプラスチックなどを材質とする。このとき変形抑
制部材３は０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の厚さを持つ。
圧力に対する変化量が低い材料、例えば弾性薄膜５より
伸び弾性率が１００倍以上の材料を用いる。例えば、伸
び弾性率が２．０×１０-4Ｐａのゴム状の弾性薄膜に対
して、例えば、伸び弾性率が２．０×１０4 Ｐａの硬質
ゴムやプラスチックなどを材質とする。このとき変形抑
制部材３は０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の厚さを持つ。
【００２１】この厚さで変形抑制部材６はウエハー７の
反りに対して湾曲して追随でき、研磨中の弾性薄膜５の
変形を抑制しウエハー７の反りを矯正しつつ等分圧力を
確保することができるからである。
反りに対して湾曲して追随でき、研磨中の弾性薄膜５の
変形を抑制しウエハー７の反りを矯正しつつ等分圧力を
確保することができるからである。
【００２２】直径１５０ｍｍのウエハーでオリフラが中
心から７１ｍｍの距離、すなわち最外周から４ｍｍ内側
へ位置する場合、変形抑制部材６は、最外周から内側へ
８ｍｍ〜１２ｍｍの領域に貼り付ける。この領域に貼り
付けることで、弾性薄膜５のウエハー７のオリフラ部７
１が接触する領域を変形抑制部材６で完全に覆うことが
できるからである。ウエハー７の裏面と接触する弾性薄
膜５の領域の最外周から外の保持部材２と接触する領域
にまで変形抑制部材６が貼り付けられていてもよい。
心から７１ｍｍの距離、すなわち最外周から４ｍｍ内側
へ位置する場合、変形抑制部材６は、最外周から内側へ
８ｍｍ〜１２ｍｍの領域に貼り付ける。この領域に貼り
付けることで、弾性薄膜５のウエハー７のオリフラ部７
１が接触する領域を変形抑制部材６で完全に覆うことが
できるからである。ウエハー７の裏面と接触する弾性薄
膜５の領域の最外周から外の保持部材２と接触する領域
にまで変形抑制部材６が貼り付けられていてもよい。
【００２３】ウエハー７への圧力は、取付基台１９上部
の研磨装置の押圧機構によりかけられる。圧力流体３１
によってウエハー７への圧力を制御する場合、ウエハー
７への圧力が加わった圧力流体３１によって弾性薄膜５
が変形しない位置に研磨装置の昇降機構で高さを調節す
る。
の研磨装置の押圧機構によりかけられる。圧力流体３１
によってウエハー７への圧力を制御する場合、ウエハー
７への圧力が加わった圧力流体３１によって弾性薄膜５
が変形しない位置に研磨装置の昇降機構で高さを調節す
る。
【００２４】図１のウエハー取付基台の動作について図
面を参照して説明する。ウエハー７は、弾性薄膜５に密
着し、弾性薄膜５から圧力流体３１の圧力を均一に受け
る。圧力を均一に受ける原因は、弾性薄膜５がウエハー
７に追随して反りを吸収するからである。また、変形抑
制部材６はウエハー７の反りに対して湾曲し追随する。
変形抑制部材６が反りに対する湾曲が可能な厚さである
からである。
面を参照して説明する。ウエハー７は、弾性薄膜５に密
着し、弾性薄膜５から圧力流体３１の圧力を均一に受け
る。圧力を均一に受ける原因は、弾性薄膜５がウエハー
７に追随して反りを吸収するからである。また、変形抑
制部材６はウエハー７の反りに対して湾曲し追随する。
変形抑制部材６が反りに対する湾曲が可能な厚さである
からである。
【００２５】オリフラ付きのウエハーの研磨では、オリ
フラ部７１の存在により弾性薄膜５と研磨パッド１６の
間に空間が存在する。図３は研磨中の本発明のウエハー
取付基台のオリフラの近傍のウエハーエッジ部を示すモ
デル図である。弾性薄膜５からオリフラ近傍にかかる圧
力は均一になる。弾性薄膜５に貼り付けられた変形抑制
部材６により、ウエハー７のオリフラ部７１と保持部材
２との間の空間で弾性薄膜５が変形しないからである。
フラ部７１の存在により弾性薄膜５と研磨パッド１６の
間に空間が存在する。図３は研磨中の本発明のウエハー
取付基台のオリフラの近傍のウエハーエッジ部を示すモ
デル図である。弾性薄膜５からオリフラ近傍にかかる圧
力は均一になる。弾性薄膜５に貼り付けられた変形抑制
部材６により、ウエハー７のオリフラ部７１と保持部材
２との間の空間で弾性薄膜５が変形しないからである。
【００２６】ウエハー７の裏面と接触する領域の弾性薄
膜５において、変形抑制部材６と弾性薄膜５との境界
は、研磨に影響を与えない。研磨中にはウエハー７は研
磨布１６と弾性薄膜５に挟まれ、ウエハー７の裏面と接
触する領域の弾性薄膜５は変形しないからである。
膜５において、変形抑制部材６と弾性薄膜５との境界
は、研磨に影響を与えない。研磨中にはウエハー７は研
磨布１６と弾性薄膜５に挟まれ、ウエハー７の裏面と接
触する領域の弾性薄膜５は変形しないからである。
【００２７】保持部２の内側と接触し変形抑制部材６で
覆われていない領域の弾性薄膜５はオリフラ近傍で下方
向にのびない。研磨の圧力が変形抑制部材６上で均等に
釣り合い、保持部２の内側と接触し変形抑制部材６で覆
われていない領域の弾性薄膜５がオリフラ近傍で下方向
へのびる変形をしないからである。その結果、ウエハー
面内の研磨の均一性は１σで２％程度となる。
覆われていない領域の弾性薄膜５はオリフラ近傍で下方
向にのびない。研磨の圧力が変形抑制部材６上で均等に
釣り合い、保持部２の内側と接触し変形抑制部材６で覆
われていない領域の弾性薄膜５がオリフラ近傍で下方向
へのびる変形をしないからである。その結果、ウエハー
面内の研磨の均一性は１σで２％程度となる。
【００２８】さらに、交換頻度を決定していた弾性薄膜
５のダメージは減少する。オリフラ部７１と保持部材２
との間の空間で弾性薄膜５が変形しないため、弾性薄膜
５は研磨布１６と接触しないからである。その結果、ウ
エハーの累積研磨枚数が１５００枚程度まで安定した研
磨均一性を得る。
５のダメージは減少する。オリフラ部７１と保持部材２
との間の空間で弾性薄膜５が変形しないため、弾性薄膜
５は研磨布１６と接触しないからである。その結果、ウ
エハーの累積研磨枚数が１５００枚程度まで安定した研
磨均一性を得る。
【００２９】
【実施例】次に、実施例について説明する。本発明の第
１の実施の形態の実施例は、保持部材２の内側のプレー
ト１の下面側に例えば１．０ｍｍの厚さのシリコンゴム
の弾性薄膜５が設置される。弾性薄膜５は弾性薄膜固定
部材４によりプレート１に固定される。プレート１には
圧力流体供給路３が設けられており、圧力流体供給路３
を通じてプレート１と弾性薄膜５が形成する空間に圧力
流体３１として空気が供給される。弾性薄膜５に、圧力
流体３１が接触する側のウエハー外周部に相当する領域
に変形抑制部材６が貼り付けられる。
１の実施の形態の実施例は、保持部材２の内側のプレー
ト１の下面側に例えば１．０ｍｍの厚さのシリコンゴム
の弾性薄膜５が設置される。弾性薄膜５は弾性薄膜固定
部材４によりプレート１に固定される。プレート１には
圧力流体供給路３が設けられており、圧力流体供給路３
を通じてプレート１と弾性薄膜５が形成する空間に圧力
流体３１として空気が供給される。弾性薄膜５に、圧力
流体３１が接触する側のウエハー外周部に相当する領域
に変形抑制部材６が貼り付けられる。
【００３０】変形抑制部材６は弾性薄膜５と比較して、
圧力に対する変化量が低い材料を用いる。伸び弾性率が
２．０×１０-4Ｐａのシリコンゴムの弾性薄膜５に対し
て、弾性率が２．０×１０4 Ｐａのシリコンゴムを材質
とする。このとき変形抑制部材６は０．５ｍｍの厚さを
持つ。この厚さで変形抑制部材６はウエハー７の反りに
対して湾曲して追随でき、研磨中の弾性薄膜５の変形を
抑制しウエハー７の反りを矯正しつつ等分圧力を確保す
ることができるからである。
圧力に対する変化量が低い材料を用いる。伸び弾性率が
２．０×１０-4Ｐａのシリコンゴムの弾性薄膜５に対し
て、弾性率が２．０×１０4 Ｐａのシリコンゴムを材質
とする。このとき変形抑制部材６は０．５ｍｍの厚さを
持つ。この厚さで変形抑制部材６はウエハー７の反りに
対して湾曲して追随でき、研磨中の弾性薄膜５の変形を
抑制しウエハー７の反りを矯正しつつ等分圧力を確保す
ることができるからである。
【００３１】直径１５０ｍｍのウエハーでオリフラが中
心から７１ｍｍの距離、すなわち最外周から４ｍｍ内側
へ位置する場合、変形抑制部材６は、最外周から内側へ
１０ｍｍの領域に貼り付ける。この領域に貼り付けるこ
とで、弾性薄膜５のウエハー７のオリフラ部７１が接触
する領域を、変形抑制部材６で完全に覆うことができる
からである。
心から７１ｍｍの距離、すなわち最外周から４ｍｍ内側
へ位置する場合、変形抑制部材６は、最外周から内側へ
１０ｍｍの領域に貼り付ける。この領域に貼り付けるこ
とで、弾性薄膜５のウエハー７のオリフラ部７１が接触
する領域を、変形抑制部材６で完全に覆うことができる
からである。
【００３２】ウエハー７の裏面と接触する弾性薄膜５の
領域の最外周から外の保持部材２と接触する領域にまで
変形抑制部材６が貼り付けられていてもよい。
領域の最外周から外の保持部材２と接触する領域にまで
変形抑制部材６が貼り付けられていてもよい。
【００３３】ウエハー７への圧力は、取付基台上部の研
磨装置の押圧機構によりかけられる。圧力流体３１によ
ってウエハー７への圧力を制御する場合、ウエハー７へ
の圧力が加わった圧力流体３１によって弾性薄膜５が変
形しない位置に研磨装置の昇降機構で高さを調節する。
磨装置の押圧機構によりかけられる。圧力流体３１によ
ってウエハー７への圧力を制御する場合、ウエハー７へ
の圧力が加わった圧力流体３１によって弾性薄膜５が変
形しない位置に研磨装置の昇降機構で高さを調節する。
【００３４】第１の実施の形態の実施例のウエハー取付
基台の動作について図面を参照して説明する。ウエハー
７は、弾性薄膜５に密着し、弾性薄膜５から圧力流体３
１の圧力を均一に受ける。圧力を均一に受ける原因は、
弾性薄膜５がウエハー７に追随して反りを吸収するから
である。また、変形抑制部材６はウエハー７の反りに対
して湾曲し追随する。変形抑制部材６が反りに対する湾
曲が可能な厚さであるからである。
基台の動作について図面を参照して説明する。ウエハー
７は、弾性薄膜５に密着し、弾性薄膜５から圧力流体３
１の圧力を均一に受ける。圧力を均一に受ける原因は、
弾性薄膜５がウエハー７に追随して反りを吸収するから
である。また、変形抑制部材６はウエハー７の反りに対
して湾曲し追随する。変形抑制部材６が反りに対する湾
曲が可能な厚さであるからである。
【００３５】オリフラ付きのウエハーの研磨では、オリ
フラ部７１の存在により弾性薄膜５と研磨パッド１６の
間に空間が存在する。図３は研磨中の本発明のウエハー
取付基台のオリフラの近傍のウエハーエッジ部を示すモ
デル図である。弾性薄膜５からオリフラ近傍にかかる圧
力は均一になる。弾性薄膜５に貼り付けられた変形抑制
部材６により、ウエハー７のオリフラ部７１と保持部材
２との間の空間で弾性薄膜５が変形しないからである。
フラ部７１の存在により弾性薄膜５と研磨パッド１６の
間に空間が存在する。図３は研磨中の本発明のウエハー
取付基台のオリフラの近傍のウエハーエッジ部を示すモ
デル図である。弾性薄膜５からオリフラ近傍にかかる圧
力は均一になる。弾性薄膜５に貼り付けられた変形抑制
部材６により、ウエハー７のオリフラ部７１と保持部材
２との間の空間で弾性薄膜５が変形しないからである。
【００３６】ウエハー７の裏面と接触する領域の弾性薄
膜５において、変形抑制部材６と弾性薄膜５との境界
は、研磨に影響を与えない。研磨中にはウエハー７は研
磨布１６と弾性薄膜５に挟まれ、ウエハー７の裏面と接
触する領域の弾性薄膜５は変形しないからである。
膜５において、変形抑制部材６と弾性薄膜５との境界
は、研磨に影響を与えない。研磨中にはウエハー７は研
磨布１６と弾性薄膜５に挟まれ、ウエハー７の裏面と接
触する領域の弾性薄膜５は変形しないからである。
【００３７】保持部２の内側と接触し変形抑制部材６で
覆われていない領域の弾性薄膜５はオリフラ近傍で下方
向にのびない。研磨の圧力が変形抑制部材６上で均等に
釣り合い、保持部２の内側と接触し変形抑制部材６で覆
われていない領域の弾性薄膜５がオリフラ近傍で下方向
へのびる変形をしないからである。その結果、ウエハー
面内の研磨の均一性は１σで２％となる。
覆われていない領域の弾性薄膜５はオリフラ近傍で下方
向にのびない。研磨の圧力が変形抑制部材６上で均等に
釣り合い、保持部２の内側と接触し変形抑制部材６で覆
われていない領域の弾性薄膜５がオリフラ近傍で下方向
へのびる変形をしないからである。その結果、ウエハー
面内の研磨の均一性は１σで２％となる。
【００３８】さらに、交換頻度を決定していた弾性薄膜
５のダメージは減少する。オリフラ部７１と保持部材２
との間の空間で弾性薄膜５が変形しないため、弾性薄膜
５は研磨布１６と接触しないからである。その結果、ウ
エハーの累積研磨枚数が１５００枚まで安定した研磨均
一性を得る。
５のダメージは減少する。オリフラ部７１と保持部材２
との間の空間で弾性薄膜５が変形しないため、弾性薄膜
５は研磨布１６と接触しないからである。その結果、ウ
エハーの累積研磨枚数が１５００枚まで安定した研磨均
一性を得る。
【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図４は本発明の第２の実施の形態の構成を示
す断面図、図５は本発明の第２の実施の形態の構成を示
す平面図である。この実施の形態では、先の実施の形態
の変形抑制部材６を設置した領域の弾性薄膜５に変形抑
制部材６を設置せずに弾性特性を変質させ硬化弾性薄膜
５５とする。例えば、上記領域を薬液処理や熱処理を行
い、上記領域の伸び弾性率を２．０×１０4 Ｐａ程度
（１／１００以下）に変質させる。変質させることによ
り、この実施の形態では第１実施の形態と同様の動作を
行う。
説明する。図４は本発明の第２の実施の形態の構成を示
す断面図、図５は本発明の第２の実施の形態の構成を示
す平面図である。この実施の形態では、先の実施の形態
の変形抑制部材６を設置した領域の弾性薄膜５に変形抑
制部材６を設置せずに弾性特性を変質させ硬化弾性薄膜
５５とする。例えば、上記領域を薬液処理や熱処理を行
い、上記領域の伸び弾性率を２．０×１０4 Ｐａ程度
（１／１００以下）に変質させる。変質させることによ
り、この実施の形態では第１実施の形態と同様の動作を
行う。
【００４０】
【発明の効果】第１の効果は、オリフラ付きのウエハー
を研磨する場合、ウエハー面内の研磨の均一性を向上す
ることができる。その理由は、ウエハー面内の圧力分布
の均一性を悪化させるオリフラ部での弾性薄膜の変形を
抑制する構造を持つためである。
を研磨する場合、ウエハー面内の研磨の均一性を向上す
ることができる。その理由は、ウエハー面内の圧力分布
の均一性を悪化させるオリフラ部での弾性薄膜の変形を
抑制する構造を持つためである。
【００４１】第２の効果は、弾性薄膜の交換頻度が下が
り、装置の稼働率が向上する。その理由は、弾性薄膜の
劣化の原因となるウエハーと保持部材の間での弾性薄膜
の変形を抑制する構造を持つためである。
り、装置の稼働率が向上する。その理由は、弾性薄膜の
劣化の原因となるウエハーと保持部材の間での弾性薄膜
の変形を抑制する構造を持つためである。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウエハー取付
基台の断面図である。
基台の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るウエハー取付
基台の平面図である。
基台の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る研磨中のウエ
ハーエッジ部を示すモデル図である。
ハーエッジ部を示すモデル図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るウエハー取付
基台の断面図である。
基台の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかわるウエハー
取付基台の平面図である。
取付基台の平面図である。
【図６】研磨工程を説明するための図である。
【図７】従来のウエハー研磨装置の断面図である。
【図８】従来のウエハー研磨装置の平面図である。
【図９】従来のウエハー取付基台の断面図である。
【図１０】従来のウエハー取付基台の平面図である。
【図１１】特開平５−７４７４９で提案されたウエハー
取付基台の断面図である。
取付基台の断面図である。
【図１２】特開平５−７４７４９で提案されたウエハー
取付基台の平面図である。
取付基台の平面図である。
【図１３】特開平５−７４７４９で提案されたウエハー
取付基台のの研磨中のウエハーエッジ部を示すモデル図
である。
取付基台のの研磨中のウエハーエッジ部を示すモデル図
である。
１ プレート ２ 保持部材 ３ 圧力流体供給路 ３１ 圧力流体 ４ 弾性薄膜固定部剤 ５ 弾性薄膜 ５５ 硬化弾性薄膜 ６ 変形抑制部材 ７ ウエハー ７１ オリフラ部 １１ Ａｌ配線 １２ プラズマ酸化膜 １３ 絶縁膜 １４ 半導体基板 １５ 研磨定盤 １６ 研磨布 １７ 研磨剤供給口 １８ 研磨剤 １９ ウエハー取付基台 ２１ 裏面パッド ２２ 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 622 B24B 37/00 B24B 37/04
Claims (9)
- 【請求項１】 ウエハー表面研磨等においてウエハー面
内に等分圧力を確保できるようにウエハーを装着可能な
部分を備えた半導体ウエハー取付基台であって、圧力流
体を密封する弾性薄膜を含み、その弾性薄膜におけるウ
エハーの外周部に該当する領域の圧力に対する変化量が
他の領域の弾性薄膜の圧力に対する変化量よりも低いこ
とを特徴とする、半導体ウエハー取付基台。 - 【請求項２】 弾性薄膜は、圧力流体を供給する穴を持
つプレートと、弾性薄膜をプレートに固定する弾性薄膜
固定部材と、円環状のウエハー保持部材とによって支持
されていることを特徴とする、請求項１記載の半導体ウ
エハー取付基台。 - 【請求項３】 円環状のウエハー保持部材は筒状であ
り、その内径がウエハーの外径よりも大きいことを特徴
とする、請求項２記載の半導体ウエハー取付基台。 - 【請求項４】 弾性薄膜の圧力流体の接触する側のウエ
ハーの外周部に該当する領域に、弾性薄膜よりも圧力に
対する変化量が低い変形抑制部材が貼り付けられている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の半導体ウエハ
ー取付基台。 - 【請求項５】 弾性薄膜の延び弾性率に対する変形抑制
部材の延び弾性率が、１／１００以下であることを特徴
とする、請求項４記載の半導体ウエハー取付基台。 - 【請求項６】 変形抑制部材が硬質ゴムやプラスチック
からなることを特徴とする、請求項４又は５記載の半導
体ウエハー取付基台。 - 【請求項７】 変形抑制部材が円環状に形成されている
ことを特徴とする、請求項４〜６記載の半導体ウエハー
取付基台。 - 【請求項８】 弾性薄膜のウエハーの外周部に該当する
領域の圧力に対する変化量が他の領域の弾性薄膜の圧力
に対する変化量よりも低い性質に変質している硬化弾性
薄膜部分を含むことを特徴とする、請求項１〜３記載の
半導体ウエハー取付基台。 - 【請求項９】 弾性薄膜の延び弾性率に対する硬化弾性
薄膜部分の延び弾性率が、１／１００以下であることを
特徴とする、請求項８記載の半導体ウエハー取付基台。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34082897A JP3164045B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 半導体ウエハー取付基台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34082897A JP3164045B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 半導体ウエハー取付基台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11163101A JPH11163101A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3164045B2 true JP3164045B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=18340686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34082897A Expired - Fee Related JP3164045B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 半導体ウエハー取付基台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164045B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101801605B (zh) * | 2007-10-31 | 2012-03-21 | 信越半导体股份有限公司 | 工件研磨用头及具备此研磨头的研磨装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6855043B1 (en) * | 1999-07-09 | 2005-02-15 | Applied Materials, Inc. | Carrier head with a modified flexible membrane |
| US6450868B1 (en) * | 2000-03-27 | 2002-09-17 | Applied Materials, Inc. | Carrier head with multi-part flexible membrane |
| US6361419B1 (en) * | 2000-03-27 | 2002-03-26 | Applied Materials, Inc. | Carrier head with controllable edge pressure |
| US6508696B1 (en) * | 2000-08-25 | 2003-01-21 | Mitsubishi Materials Corporation | Wafer-polishing head and polishing apparatus having the same |
| JP4757580B2 (ja) * | 2005-09-16 | 2011-08-24 | 株式会社荏原製作所 | 研磨方法及び研磨装置、並びに研磨装置制御用プログラム |
| JP2008100295A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 研磨ヘッド及び研磨装置 |
| KR102530102B1 (ko) * | 2021-02-23 | 2023-05-09 | 그린스펙 주식회사 | 웨이퍼 연마 헤드 |
| KR102530101B1 (ko) * | 2021-02-23 | 2023-05-09 | 그린스펙 주식회사 | 웨이퍼 연마 헤드용 멤브레인 및 이를 구비한 웨이퍼 연마 헤드 |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP34082897A patent/JP3164045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101801605B (zh) * | 2007-10-31 | 2012-03-21 | 信越半导体股份有限公司 | 工件研磨用头及具备此研磨头的研磨装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11163101A (ja) | 1999-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |