JP3649971B2

JP3649971B2 - Polishing device

Info

Publication number: JP3649971B2
Application number: JP31568199A
Authority: JP
Inventors: 史隆伊藤; 靖彦長倉
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001129757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハなどの板厚が薄い円板状の被加工材の表面を平坦に研磨する際に使用されるポリッシング装置に係り、特に、被加工材を吸着して保持するポリッシングヘッドの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積度化に伴い、配線の微細化、多層化が進み、パターン形成に使用される露光装置の露光ビームの波長が次第に短くなってきている。このため、フォトリソグラフィ工程において解像度の確保が可能な焦点深度が次第に浅くなり、浅い焦点深度での処理を確実にするため、ウエーハ表面の平坦度を高めることが要求されている。
【０００３】
図４に、ウエーハの表面の研磨に使用されるポリッシング装置の概略構成を示す。図中、１はウエーハ、２は研磨布、３はターンテーブル、４はポリッシングヘッド、６はトッププレート、８はバッキングパッドを表す。
【０００４】
研磨布２は、ターンテーブル３の上面に両面テープで貼り付けられる。トッププレート６は、ポリッシングヘッド４の先端に取り付けられ、ターンテーブル３の上方の、ターンテーブル３に対向する位置に配置される。研磨対象のウエーハ１は、トッププレート６の下面にバッキングパッド８を介して吸着されて保持される。研磨剤供給ノズル９から研磨布２上に研磨剤（砥粒を懸濁させたスラリ）を供給するとともに、ポリッシングヘッド４によって、ウエーハ１をターンテーブル３と同一方向に回転しながら研磨布２に対して押し付けることによって、ウエーハ１のポリッシングが行われる。
【０００５】
図５に、従来のポリッシングヘッドの構造の概要を示す。
【０００６】
駆動軸４ａの下端には、トップブロック５が取り付けられ、トップブロック５の下面には、トッププレート６が取り付けられている。トッププレート６の外周を取り囲む様に、トップブロック５の下面周縁部にガイドリング７が取り付けられている。ウエーハ１は、トッププレート６の下面にバッキングパッド８を介して吸着されて保持される。ウエーハ１は、その外周側をガイドリング７によってガイドされている。
【０００７】
トップブロック５及びトッププレート６の内部には、それぞれ、通気孔２５、２８が成形され、これらの通気孔２５、２８内を減圧することによって、ウエーハ１の吸着が行われる。一方、これらの通気孔２５、２８内を加圧することによって、ウエーハ１の解放が行われる。
【０００８】
（従来のポリッシング装置の問題点）
図５に示した様な、従来のポリッシングヘッドを用いてウエーハを研磨した場合、ウエーハの面内における押し付け圧力の分布、研磨布との間の相対速度の分布、あるいは、研磨剤の流入状態の相違などに起因して、ウエーハの面内における研磨量の分布が不均一になる。特に、径方向に沿った不均一性が大きくなり易く、その結果、研磨後のウエーハの平坦度が損なわれる。
【０００９】
研磨後のウエーハの平坦度を改善することを目的として、様々なポリッシングヘッドの構造が提案されている（特開平９−２２５８２１号公報、特開平９−２７４６７号公報など）。
【００１０】
この内、特開平９−２２５８２１号公報に記載されているポリッシングヘッドでは、トッププレートの内部に、複数の空洞部を同心円状に設けるとともに、これら各空洞部からトッププレートの下面に通ずる複数の貫通孔を設けている。各空洞部に供給する加圧流体の圧力をそれぞれ独立に調整することによって、ウエーハの裏面側に作用する上記加圧流体の圧力分布を調整し、研磨後のウエーハの平坦度の改善を図っている。
【００１１】
しかし、この方法の場合、トッププレートの下面とウエーハの裏面との間に加圧流体が介在することになるので、ウエーハに対する保持が不確実になって、研磨中に、ウエーハがトッププレートに対して相対的に移動してしまうことがある。このため、ウエーハとターンテーブルと間の相対速度が不均一になって、平坦度が低下する問題がある。
【００１２】
また、トッププレートの下面に開口している複数の貫通孔に関して、各貫通孔の影響が及ぶ範囲が各貫通孔を中心にして円形に形成されると考えられるので、平坦度の改善効果について限界がある。
【００１３】
一方、特開平９−２７４６７号公報に記載されているポリッシングヘッドでは、トッププレートの裏面中央部に当接する様にピストンを設け、このピストンからトッププレートの裏面中央部へ加える押付力を調整することによって、ウエーハの中央部における研磨後の平坦度の改善を図っている。しかし、同公報には、ウエーハの周縁部において平坦度を積極的にコントロールする方法については、特に記載されていない。
【００１４】
近年のウエーハの大口径化に伴ない、特に、ウエーハの周縁部の近傍から取られる製品チップの良品歩留まりを改善することが重要な課題となっている。このため、ウエーハの周縁部の近傍において研磨後の平坦度を改善することが強く要求されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の様な従来のポリッシング装置における問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、ウエーハの周縁部における研磨量の不均一性を減少させることによって、高い平坦度を実現することができるポリッシング装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
トッププレートの周囲を取り囲む様にトップブロックの周縁部に取り付けられ、被加工物を外周側からガイドするガイドリングとを備え、
被加工物を回転させながら研磨布に対して押し付けてポリッシングを行うポリッシング装置において、
前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周との間にリング状の空間部を設け、
この空間部に、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動され、その先端面で前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストンを配置したこと、
を特徴とする。
【００１７】
本発明のポリッシング装置によれば、前記リング状のピストンを用いて前記被加工物の周縁部に加える加圧力を制御することによって、被加工物の周縁部の近傍において、研磨布に対する押し付け力の分布を直接的に調整することができる。これによって、被加工物の周縁部の近傍における研磨速度の均一性を改善し、研磨後の平坦度を高めることができる。
【００１８】
好ましくは、前記リング状のピストンの後端面と前記トップブロックの下面との間に、加圧流体が供給される圧力室を形成する。
【００１９】
好ましくは、前記トッププレートの下面側に外周面から径方向に張り出すフランジ部を設けるとともに、前記リング状のピストンの先端部に、その外周に沿って下向きに突出するリング状の突出部を設け、この突出部を、前記フランジ部の外周と前記ガイドリングの内周との間に挿入し、この突出部の先端面が前記バッキングパッドの上面に接触する様に構成する。
【００２０】
この様に構成した場合、前記フランジ部は、前記ピストンの前進限界を決めるストッパとして機能する
好ましくは、前記加圧流体として圧縮空気を使用し、この圧縮空気を、前記トップブロックの内部に形成された経路を介して前記圧力室へ供給する。
【００２１】
なお、上記のリング状のピストンの先端面に段差部を設け、このピストンにガイドリングの機能を兼ねさせることもできる。
【００２２】
その場合、本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリング状のフレームと、
トッププレートの外周とフレームの内周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容され、上下方向に駆動されるリング状のピストンとを備え、
前記リング状のピストンの先端面の外周側には下方に突出するリング状の突出部が形成され、この突出部の内周側の側面で被加工物を外周側からガイドするとともに、この突出部よりも内周側に当たる先端面で、前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える様に構成されていることを特徴とする。
【００２３】
この場合、好ましくは、前記リング状のピストンの先端部分に、前記トッププレートと前記フレームとの間から下方に突出するリング状の第一突出部を形成するとともに、この第一突出部の先端面の外周側に、下方に突出するリング状の第二突出部を形成する。この様に構成することによって、第二突出部の内周側の側面で被加工物を外周側からガイドするとともに、第二突出部よりも内周側に当たる第一突出部の先端面で、前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加える。
【００２４】
また、ガイドリングを上下方向に駆動可能な第二のリング状のピストンによって構成し、このガイドリングを用いて、被加工物の周囲において研磨布に対して加圧力を加えることもできる。
【００２５】
その場合、本発明のポリッシング装置は、
上面に研磨布が装着されるターンテーブルと、
ターンテーブルに対向してその上方に配置され、下面にバッキングパッドを介して円板状の被加工物が吸着されるトッププレートと、
トッププレートの上面側に配置され、下面にトッププレートを保持するトップブロックと、
径方向に間隔を開けてトッププレートの外周を取り囲む様に配置され、トップブロックの周縁部に取り付けられたリング状のフレームと、
前記フレームの内周側に配置され、前記フレームの内周面に沿って上下方向に駆動され、被加工物を外周側からガイドするとともに、被加工物の周囲で研磨布に対して加圧力を加えるガイドリングと、
前記トッププレートの外周と前記ガイドリングの内周との間に形成されたリング状の空間部の中に収容され、前記ガイドリングの内周面に沿って上下方向に駆動され、その先端面で前記バッキングパッドを介して前記被加工物の周縁部に加圧力を加えるリング状のピストンと、
を備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に基づくポリッシング装置の幾つかの例について、図面を用いて説明する。
【００２７】
（例１）
図１に、本発明に基づくポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの構造を示す。なお、ポリッシング装置の全体的な構成については、先に図４を用いて説明したものと同様なので、その説明は省略する。図１中、１はウエーハ、５はトップブロック、６はトッププレート、７はガイドリング、８はバッキングパッド、１１はリング状のピストン、１２は圧力室を表す。
【００２８】
トップブロック５は、駆動軸４ａの下端に取り付けられている。トップブロック５の上端部及び下端部には、それぞれフランジ部５ａ、５ｂが形成されている。上端側のフランジ部５ａは、駆動軸４ａの下端にボルトで固定されている。下端側のフランジ部５ｂの径は、研磨対象のウエーハ１よりも一回り大きい。
【００２９】
下端側のフランジ部５ｂの下面の中央部には、トッププレート６が取り付けられている。更に、下端側のフランジ部５ｂの下面の周縁部には、径方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む様に、ガイドリング７が取り付けられている。
【００３０】
トッププレート６は、その上面側の中央に、円形の窪み部２７が形成され、この窪み部２７の底面とトッププレート６の下面との間に複数の貫通孔２８が形成されている。なお、トッププレート６の上面には、窪み部２７の外周に沿ってＯリングが配置され、窪み部２７の内部がシールされている。
【００３１】
トッププレート６の下面には、バッキングパッド８が両面テープによって接着されている。バッキングパッド８には、トッププレート６に形成された上記の複数の貫通孔２８に対応する位置に、それぞれ貫通孔２９が形成されている。ウエーハ１は、バッキングパッド８を介してトッププレート６の下面に吸着される。ウエーハ１は、その外周側をガイドリング７によってガイドされる。
【００３２】
トッププレート６の外周面とガイドリング７の内周面との間には、リング状の空間部が形成され、この空間部に、リング状のピストン１１が収容されている。このピストン１１の上端面とトップブロック５の下面との間には、加圧流体が供給される圧力室１２が形成されている。なお、トッププレート６の上面には、外周に沿ってＯリングが配置され、ガイドリング７の上面には、内周に沿ってＯリングが配置され、更に、ピストン１１の上端部に近い内周面及び外周面にもＯリングが配置されている。これらのＯリングによって、圧力室１２の内部がシールされている。
【００３３】
トッププレート６には、その下面側に外周面から径方向に張り出す様にフランジ部６ａが設けられている。これに対応して、リング状のピストン１１の先端部には、その外周に沿って下向きに突出するリング状の突出部１１ａが設けられている。この突出部１１ａは、フランジ部６ａの外周とガイドリング７の内周との間に形成された隙間を貫通している。フランジ部６ａは、ピストン１１の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。なお、バッキングパッド８の上面の周縁部は、突出部１１ａの先端面に両面テープによって接着される。
【００３４】
駆動軸４ａの内部には、通気孔２３が形成されている。トップブロック５の上端側のフランジ部５ａの内部には通気孔２５ａ、下端側のフランジ部５ｂの内部には通気孔２５ｂが形成されている。通気孔２３は、回転継手（図示せず）を介して、真空源及び高圧空気源に接続されている。通気孔２３の先端は通気孔２５ａに連絡し、通気孔２５ａの先端は、チューブ２４を介して通気孔２５ｂに連絡している。通気孔２５ｂの先端は、トップブロック５の下面に開口し、窪み部２７に連絡している。
【００３５】
通気孔２３、通気孔２５ａ、チューブ２４及び通気孔２５ｂを介して、窪み部２７内を減圧することによって、ウエーハ１の吸着が行われ、一方、窪み部２７内を加圧することによって、ウエーハ１の解放が行われる。
【００３６】
駆動軸４ａの内部には、更に、通気孔３３が形成されている。トップブロック５の上端部のフランジ５ａの内部には通気孔３５ａ、下端側のフランジ５ｂの内部には通気孔３５ｂが形成されている。通気孔３３は、回転継手（図示せず）及び圧力調整装置３１を介して、高圧空気源に接続されている。通気孔３３の先端は通気孔３５ａに連絡し、通気孔３５ａの先端は、チューブ３４を介して通気孔３５ｂに連絡している。通気孔３５ｂの先端は、トップブロック５の下面に開口し、圧力室１２に連絡している。
【００３７】
通気孔３３、通気孔３５ａ、チューブ３４及び通気孔３５ｂを介して、圧力室１２内の圧力を制御することにより、リング状のピストン１１からバッキングパッド８の裏面に加えられる加圧力が調整される。これによって、ウエーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布を調整することができる。なお、ピストン１１による適正な加圧力の値は、研磨布の種類により異なるので、予め、実験を行って求めておく。
【００３８】
（例２）
図２に、本発明に基づくポリッシング装置の他の例を示す。
【００３９】
この装置は、図１に示した装置を一部変形したものであって、図１におけるリング状のピストン（１１）に、ガイドリング（７）の機能を兼用させている。図２中、４７はフレーム、４１はリング状のピストン、４１ａは第一突出部、４１ｂは第二突出部、４２は圧力室を表す。
【００４０】
トップブロック５の下面の中央部には、トッププレート６が取り付けられている。トップブロック５の下面の周縁部には、径方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む様に、リング状のフレーム４７が取り付けられている。これによって、トッププレート６の外周とフレーム４７の内周との間にリング状の空間部が形成されている。この空間部の中にリング状のピストン４１が収容されている。
【００４１】
このピストン４１の上端面とトップブロック５の下面との間には、加圧流体が供給される圧力室４２が形成されている。なお、トッププレート６の上面には、外周に沿ってＯリングが配置され、フレーム４７の上面には、内周に沿ってＯリングが配置され、更に、ピストン４１の上端部に近い内周面及び外周面にもＯリングが配置されている。これらのＯリングによって、図１に示した例と同様に、圧力室４２の内部がシールされている。
【００４２】
トッププレート６には、その下面側に外周面から径方向に張り出す様にフランジ部６ａが設けられている。これと向かい会う様に、フレーム４７には、その下面側に内周面から径方向に張り出す様に張出し部４７ａが設けられている。リング状のピストン４１の先端部には、その中央付近に下向きに突出するリング状の第一突出部４１ａが設けられている。この第一突出部４１ａは、フランジ部６ａの外周と張出し部４７ａの内周との間に形成された隙間を貫通し、フランジ部６ａ及び張出し部４７ａは、ピストン４１の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。
【００４３】
第一突出部４１ａの先端面には、更に、二段状に段差が形成され、外周側が下方に突出し、内周側が上方に後退している。外周側に形成された第二突出部４１ｂは、ガイドリングの役割を有し、その内周側の側面でウエーハ１を外周側からガイドしている。内周側に形成された後退部４１ｃは、ウエーハ１の周縁部に加圧力を加える加圧部の役割を有し、その下面がバッキングパッド８の上面に接触している。なお、バッキングパッド８の上面の周縁部は、後退部４１ｃの下面に両面テープによって接着される。
【００４４】
（例３）
図３に、本発明に基づくポリッシング装置の他の例を示す。
【００４５】
この装置は、図２に示した装置を更に変形したものであって、図２におけるリング状のピストン（４１）を、径方向に二つの部分に分割して構成し、内周側のピストン５１をウエーハ１の周縁部に対する加圧用のピストンとして使用し、外周側のピストン５２をガイドリング兼研磨布に対する加圧用のピストン（以下、ガイドリングと呼ぶ）として使用している。図３中、５７はフレーム、６１及び６２は圧力室を表す。
【００４６】
トップブロック５の下面の中央部には、トッププレート６が取り付けられている。トップブロック５の下面の周縁部には、径方向に間隔を開けてトッププレート６の外周を取り囲む様に、リング状のフレーム５７が取り付けられている。これによって、トッププレート６の外周とフレーム５７の内周との間にリング状の空間部が形成されている。この空間部の中に、リング状のピストン５１及びガイドリング５２が収容されている。
【００４７】
内周側のピストン５１は、外周側のガイドリング５２の内側に嵌合している。ピストン５１は、ガイドリング５２の内周面及びトッププレート６の外周面に沿って上下方向に摺動することができる。一方、ガイドリング５２は、ピストン５１の外周面及びフレーム５７の内周面に沿って上下方向に摺動することができる。外周側に配置されたガイドリング５２は、内周側に配置されたピストン５１と比べて、上下方向のサイズが大きく、ガイドリング５２の下端面はピストン５１の下端面よりも下方に位置し、ガイドリング５２の上端面はピストン５１の上端面よりも上方に位置している。
【００４８】
トップブロック５の下面の周縁部には、上方に後退する様に段差部５ｃが設けられ、この段差部５ｃの側面とフレーム５７の内周面との間にガイドリング５２の上端部分が収容されている。ガイドリング５２の上端面と段差部５ｃの下面との間には、加圧流体が供給される圧力室６２が形成されている。ガイドリング５２の上端部に近い外周面、及び段差部５ｃの側面にＯリングが配置され、これらのＯリングによって、圧力室６２の内部がシールされている。
【００４９】
一方、ピストン５１の上端部分は、ガイドリング５２の内周面とトッププレート６の外周面との間に収容され、ピストン５１の上端面とトップブロック５の下面との間に、加圧流体が供給される圧力室６１が形成されている。なお、トッププレート６の上面には外周に沿ってＯリングが配置され、トッププレート６の外周面及びピストン５１の上端部に近い外周面にもＯリングが配置されている。これらのＯリングによって、圧力室６１の内部がシールされている。
【００５０】
トッププレート６には、その下面側に外周面から径方向に張り出す様に、フランジ部６ａが設けられている。これと向かい会う様に、フレーム５７には、その下面側に内周面から径方向に張り出す様に、張出し部５７ａが設けられている。ピストン５１の先端部には、その外周側に下向きに突出するリング状の突出部５１ａが設けられている。ガイドリング５２の先端部には、その内周側に下向きに突出するリング状の突出部５２ａが設けられている。突出部５１ａは、突出部５２ａの内側に嵌合している。突出部５１ａ及び突出部５２ａは、フランジ部６ａの外周と張出し部５７ａの内周との間に形成された隙間を貫通している。フランジ部６ａは、ピストン５１の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。張出し部５７ａは、ガイドリング５２の前進限界を決めるストッパの役割を果たしている。
【００５１】
ガイドリング５２の突出部５２ａの先端面は、ピストン５１の突出部５１ａの先端面よりも下方に突出している。ガイドリング５２は、その先端に形成された突出部５２ａの内周側の側面でウエーハ１を外周側からガイドするとともに、突出部５２ａの下面で、被加工物の周囲において研磨布に対して圧力を加えることもできる。ピストン５１は、ウエーハ１の周縁部に加圧力を加える役割を有し、その先端に形成された突出部５１ａの下面がバッキングパッド８の上面に接触する。なお、バッキングパッド８の上面の周縁部は、突出部５１ａの下面に両面テープによって接着される。
【００５２】
このポリッシング装置の場合、高圧空気の供給経路が３系統必要になる。駆動軸４ａの内部には、通気孔２３及び通気孔３３に加えて、新たに通気孔７３が形成されている。トップブロック５の上端側のフランジ５ａの内部には、通気孔３５ａに加えて通気孔７５ａが形成され、下端側のフランジ５ｂの内部には、通気孔３５ｂに加えて通気孔７５ｂが形成されている。
【００５３】
通気孔２３は、回転継手（図示せず）を介して、真空源及び高圧空気源に接続されている。通気孔２３の先端は通気孔２５に連絡し、通気孔２５の先端は、トップブロック５の下面に開口し、窪み部２７に連絡している。通気孔２３及び通気孔２５を介して、窪み部２７内を減圧することによって、ウエーハ１の吸着が行われ、一方、窪み部２７内を加圧することによって、ウエーハ１の解放が行われる。
【００５４】
通気孔３３は、回転継手（図示せず）及び圧力調整装置３１を介して、高圧空気源に接続されている。通気孔３３の先端は通気孔３５ａに連絡し、通気孔３５ａの先端は、チューブ３４を介して通気孔３５ｂに連絡している。通気孔３５ｂの先端は、トップブロック５の下面に開口し、圧力室６１に連絡している。
【００５５】
通気孔３３、通気孔３５ａ、チューブ３４及び通気孔３５ｂを介して、圧力室６１内の圧力を制御することによって、内側のピストン５１からバッキングパッド８の裏面に加える加圧力を調整する。これにより、ウエーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布の調整を行う。なお、内側のピストン５１による適正な加圧力の値は、研磨布の種類により異なるので、予め、実験を行って求めておく。
【００５６】
通気孔７３は、回転継手（図示せず）及び圧力調整装置７１を介して高圧空気源に接続されている。通気孔７３の先端は通気孔７５ａに連絡し、通気孔７５ａの先端は、チューブ７４を介して通気孔７５ｂに連絡している。通気孔７５ｂの先端は、トップブロック５の周縁部に形成された段差部５ｃの下面に開口し、圧力室６２に連絡している。
【００５７】
通気孔７３、通気孔７５ａ、チューブ７４及び通気孔７５ｂを介して、圧力室６２内の圧力を制御することによって、外側のガイドリング５２による研磨布に対する加圧力を調整する。これによって、ウエーハ１を外周からガイドするための高さ調整、及びウエーハ１の周縁部におけるウエーハ１の表面と研磨布との間の接触圧力分布の調整を行う。なお、ガイドリング５２による適正な加圧力の値も、研磨布の種類により異なるので、内側のピストン５１と同様に、予め、実験を行って求めておく。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のポリッシング装置によれば、リング状のピストンからバッキングパッドの裏面に加える加圧力を制御することにより、ウエーハの周縁部におけるウエーハの表面と研磨布との間の接触圧力分布を調整することができる。これによって、ウエーハの研磨量の面内均一性を改善し、研磨後の平坦度を向上させることができる。平坦度に優れたウエーハを使用することによって、そのウエーハから得られる半導体製品の歩留まりを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの一例を示す軸方向断面図。
【図２】本発明のポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。
【図３】本発明のポリッシング装置の主要部を構成するポリッシングヘッドの他の例を示す軸方向断面図。
【図４】ポリッシング装置の概略構成を示す図。
【図５】従来のポリッシングヘッドの構造の一例を示す軸方向断面図。
【符号の説明】
１・・・ウエーハ、２・・・研磨布、３・・・ターンテーブル、４・・・ポリッシングヘッド、５・・・トップブロック、５ａ、５ｂ・・・フランジ部、５ｃ・・・段差部、６・・・トッププレート、６ａ・・・フランジ部、７・・・ガイドリング、８・・・バッキングパッド、９・・・研磨剤供給ノズル、１１・・・リング状のピストン、１１ａ・・・突出部、１２・・・圧力室、２３・・・通気孔、２４・・・チューブ、２５ａ、２５ｂ・・・通気孔、２７・・・窪み部、２８・・・貫通孔、２９・・・貫通孔、３１・・・圧力制御装置、３３・・・通気孔、３４・・・チューブ、３５ａ、３５ｂ・・・通気孔、４１・・・ピストン、４１ａ・・・第一突出部、４１ｂ・・・第二突出部、４１ｃ・・・後退部、４２・・・圧力室、４７・・・フレーム、４７ａ・・・張出し部、５１・・・リング状のピストン（第一のピストン）、５１ａ・・・突出部、５２・・・ガイドリング（第二のピストン）、５２ａ・・・突出部、５７・・・フレーム、５７ａ・・・張出し部、６１・・・圧力室、６２・・・圧力室、７１・・・圧力制御装置、７３・・・通気孔、７４・・・チューブ、７５ａ、７５ｂ・・・通気孔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus used when polishing the surface of a thin disk-shaped workpiece such as a silicon wafer, and more particularly to a polishing head for adsorbing and holding a workpiece. Concerning structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the increase in the degree of integration of semiconductor devices, the miniaturization and multilayering of wiring have progressed, and the wavelength of the exposure beam of an exposure apparatus used for pattern formation has gradually become shorter. For this reason, the depth of focus at which resolution can be ensured in the photolithography process becomes gradually shallower, and in order to ensure processing at a shallow depth of focus, it is required to increase the flatness of the wafer surface.
[0003]
FIG. 4 shows a schematic configuration of a polishing apparatus used for polishing the wafer surface. In the figure, 1 is a wafer, 2 is a polishing cloth, 3 is a turntable, 4 is a polishing head, 6 is a top plate, and 8 is a backing pad.
[0004]
The polishing cloth 2 is attached to the upper surface of the turntable 3 with a double-sided tape. The top plate 6 is attached to the tip of the polishing head 4 and is disposed above the turntable 3 at a position facing the turntable 3. The wafer 1 to be polished is adsorbed and held on the lower surface of the top plate 6 via a backing pad 8. An abrasive (a slurry in which abrasive grains are suspended) is supplied from the abrasive supply nozzle 9 onto the polishing cloth 2, and the polishing head 4 rotates the wafer 1 in the same direction as the turntable 3. The wafer 1 is polished by pressing against the wafer 1.
[0005]
FIG. 5 shows an outline of the structure of a conventional polishing head.
[0006]
A top block 5 is attached to the lower end of the drive shaft 4a, and a top plate 6 is attached to the lower surface of the top block 5. A guide ring 7 is attached to the periphery of the lower surface of the top block 5 so as to surround the outer periphery of the top plate 6. The wafer 1 is adsorbed and held on the lower surface of the top plate 6 via a backing pad 8. The wafer 1 is guided by the guide ring 7 on the outer peripheral side thereof.
[0007]
Ventilation holes 25 and 28 are formed inside the top block 5 and the top plate 6, respectively, and the suction of the wafer 1 is performed by reducing the pressure in the ventilation holes 25 and 28. On the other hand, the wafer 1 is released by pressurizing the air holes 25 and 28.
[0008]
(Problems of conventional polishing equipment)
When a wafer is polished using a conventional polishing head as shown in FIG. 5, the distribution of the pressing pressure in the wafer surface, the distribution of the relative speed with the polishing cloth, or the inflow state of the abrasive Due to the difference or the like, the distribution of the polishing amount in the wafer surface becomes non-uniform. In particular, non-uniformity along the radial direction tends to increase, and as a result, the flatness of the polished wafer is impaired.
[0009]
In order to improve the flatness of the polished wafer, various polishing head structures have been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-225821 and 9-27467).
[0010]
Among these, in the polishing head described in JP-A-9-225821, a plurality of cavities are provided concentrically inside the top plate, and a plurality of penetrations from these cavities to the lower surface of the top plate. A hole is provided. By independently adjusting the pressure of the pressurized fluid supplied to each cavity, the pressure distribution of the pressurized fluid acting on the back side of the wafer is adjusted, and the flatness of the wafer after polishing is improved. Yes.
[0011]
However, in this method, since the pressurized fluid is interposed between the lower surface of the top plate and the back surface of the wafer, the holding of the wafer becomes uncertain, and the wafer is in contact with the top plate during polishing. May move relatively. For this reason, there is a problem that the relative speed between the wafer and the turntable becomes non-uniform, and the flatness is lowered.
[0012]
In addition, regarding the multiple through-holes opened on the lower surface of the top plate, it is considered that the range affected by each through-hole is formed in a circle around each through-hole, so there is a limit to the effect of improving flatness. There is.
[0013]
On the other hand, in the polishing head described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-27467, a piston is provided so as to contact the center of the back surface of the top plate, and the pressing force applied from the piston to the center of the back surface of the top plate is adjusted. Thus, the flatness after polishing in the central portion of the wafer is improved. However, this publication does not specifically describe a method for positively controlling the flatness at the peripheral edge of the wafer.
[0014]
With the recent increase in wafer diameter, it has become an important issue especially to improve the yield of product chips taken from the vicinity of the peripheral edge of the wafer. For this reason, there is a strong demand to improve the flatness after polishing in the vicinity of the peripheral edge of the wafer.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems in the conventional polishing apparatus as described above, and an object of the present invention is to achieve high flatness by reducing non-uniformity in the polishing amount at the peripheral edge of the wafer. An object of the present invention is to provide a polishing apparatus that can be realized.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The polishing apparatus of the present invention is
A turntable with a polishing cloth on the top surface;
A top plate that is disposed above and facing the turntable, and on which the disk-shaped workpiece is adsorbed via a backing pad on the lower surface,
A top block disposed on the top surface of the top plate and holding the top plate on the bottom surface;
It is attached to the peripheral part of the top block so as to surround the periphery of the top plate, and includes a guide ring for guiding the workpiece from the outer peripheral side,
In a polishing apparatus that performs polishing by pressing against a polishing cloth while rotating a workpiece,
A ring-shaped space is provided between the outer periphery of the top plate and the inner periphery of the guide ring,
In this space portion, a ring-shaped piston that is driven in the vertical direction along the inner peripheral surface of the guide ring and applies pressure to the peripheral portion of the workpiece via the backing pad at the front end surface is arranged. about,
It is characterized by.
[0017]
According to the polishing apparatus of the present invention, the pressing force applied to the polishing cloth in the vicinity of the peripheral edge of the workpiece is controlled by controlling the pressure applied to the peripheral edge of the workpiece using the ring-shaped piston. The distribution can be adjusted directly. Thereby, the uniformity of the polishing rate in the vicinity of the peripheral portion of the workpiece can be improved, and the flatness after polishing can be increased.
[0018]
Preferably, a pressure chamber to which a pressurized fluid is supplied is formed between a rear end surface of the ring-shaped piston and a lower surface of the top block.
[0019]
Preferably, a flange portion projecting radially from the outer peripheral surface is provided on the lower surface side of the top plate, and a ring-shaped projecting portion projecting downward along the outer periphery is provided at the tip of the ring-shaped piston. The projecting portion is inserted between the outer periphery of the flange portion and the inner periphery of the guide ring, and the tip end surface of the projecting portion is configured to contact the upper surface of the backing pad.
[0020]
When configured in this manner, the flange portion functions as a stopper that determines the advance limit of the piston. Preferably, compressed air is used as the pressurized fluid, and this compressed air is formed inside the top block. The pressure chamber is supplied via a separate path.
[0021]
It is also possible to provide a step portion on the front end surface of the ring-shaped piston and to make this piston also function as a guide ring.
[0022]
In that case, the polishing apparatus of the present invention is
A turntable with a polishing cloth on the top surface;
A top plate that is disposed above and facing the turntable, and on which the disk-shaped workpiece is adsorbed via a backing pad on the lower surface,
A top block disposed on the top surface of the top plate and holding the top plate on the bottom surface;
A ring-shaped frame that is arranged so as to surround the outer periphery of the top plate with an interval in the radial direction, and is attached to the peripheral edge of the top block;
A ring-shaped piston housed in a ring-shaped space formed between the outer periphery of the top plate and the inner periphery of the frame, and driven in the vertical direction;
A ring-shaped projecting portion projecting downward is formed on the outer peripheral side of the tip surface of the ring-shaped piston, and the workpiece is guided from the outer peripheral side on the inner peripheral side surface of the projecting portion. Further, it is characterized in that a pressing force is applied to the peripheral edge portion of the workpiece through the backing pad at the front end surface that is closer to the inner peripheral side.
[0023]
In this case, preferably, a ring-shaped first projecting portion projecting downward from between the top plate and the frame is formed at the distal end portion of the ring-shaped piston, and the distal end surface of the first projecting portion A ring-shaped second projecting portion projecting downward is formed on the outer peripheral side. By configuring in this way, the work piece is guided from the outer peripheral side on the inner peripheral side surface of the second protruding portion, and at the front end surface of the first protruding portion that hits the inner peripheral side with respect to the second protruding portion, A pressing force is applied to the peripheral edge of the workpiece through a backing pad.
[0024]
Further, the guide ring can be constituted by a second ring-shaped piston that can be driven in the vertical direction, and a pressure can be applied to the polishing cloth around the workpiece by using the guide ring.
[0025]
In that case, the polishing apparatus of the present invention is
A turntable with a polishing cloth on the top surface;
A top plate that is disposed above and facing the turntable, and on which the disk-shaped workpiece is adsorbed via a backing pad on the lower surface,
A top block disposed on the top surface of the top plate and holding the top plate on the bottom surface;
A ring-shaped frame that is arranged so as to surround the outer periphery of the top plate with an interval in the radial direction, and is attached to the peripheral edge of the top block;
It is arranged on the inner peripheral side of the frame and is driven in the vertical direction along the inner peripheral surface of the frame to guide the work piece from the outer peripheral side and to apply pressure to the polishing cloth around the work piece. A guide ring to add,
Housed in a ring-shaped space formed between the outer periphery of the top plate and the inner periphery of the guide ring, driven in the vertical direction along the inner peripheral surface of the guide ring, A ring-shaped piston that applies pressure to the peripheral edge of the workpiece via the backing pad;
It is provided with.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, some examples of the polishing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
(Example 1)
FIG. 1 shows the structure of a polishing head constituting the main part of a polishing apparatus according to the present invention. The overall configuration of the polishing apparatus is the same as that previously described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a wafer, 5 is a top block, 6 is a top plate, 7 is a guide ring, 8 is a backing pad, 11 is a ring-shaped piston, and 12 is a pressure chamber.
[0028]
The top block 5 is attached to the lower end of the drive shaft 4a. Flange portions 5a and 5b are formed at the upper end portion and the lower end portion of the top block 5, respectively. The flange portion 5a on the upper end side is fixed to the lower end of the drive shaft 4a with a bolt. The diameter of the flange portion 5b on the lower end side is slightly larger than the wafer 1 to be polished.
[0029]
A top plate 6 is attached to the center of the lower surface of the flange portion 5b on the lower end side. Further, a guide ring 7 is attached to the peripheral edge of the lower surface of the flange portion 5b on the lower end side so as to surround the outer periphery of the top plate 6 with a gap in the radial direction.
[0030]
The top plate 6 is formed with a circular recess 27 at the center on the upper surface side, and a plurality of through holes 28 are formed between the bottom surface of the recess 27 and the lower surface of the top plate 6. Note that an O-ring is disposed on the top surface of the top plate 6 along the outer periphery of the recess 27 to seal the inside of the recess 27.
[0031]
A backing pad 8 is bonded to the lower surface of the top plate 6 with a double-sided tape. In the backing pad 8, through holes 29 are formed at positions corresponding to the plurality of through holes 28 formed in the top plate 6. The wafer 1 is attracted to the lower surface of the top plate 6 through the backing pad 8. The wafer 1 is guided by the guide ring 7 on the outer peripheral side thereof.
[0032]
A ring-shaped space is formed between the outer peripheral surface of the top plate 6 and the inner peripheral surface of the guide ring 7, and the ring-shaped piston 11 is accommodated in this space. A pressure chamber 12 to which a pressurized fluid is supplied is formed between the upper end surface of the piston 11 and the lower surface of the top block 5. An O-ring is disposed on the upper surface of the top plate 6 along the outer periphery. An O-ring is disposed on the upper surface of the guide ring 7 along the inner periphery. O-rings are also arranged on the surface and the outer peripheral surface. The inside of the pressure chamber 12 is sealed by these O-rings.
[0033]
The top plate 6 is provided with a flange portion 6a on its lower surface side so as to project radially from the outer peripheral surface. Correspondingly, a ring-shaped projecting portion 11a is provided at the tip of the ring-shaped piston 11 so as to project downward along the outer periphery thereof. The projecting portion 11 a passes through a gap formed between the outer periphery of the flange portion 6 a and the inner periphery of the guide ring 7. The flange portion 6 a serves as a stopper that determines the advance limit of the piston 11. In addition, the peripheral edge part of the upper surface of the backing pad 8 is bonded to the front end surface of the protruding part 11a with double-sided tape.
[0034]
A vent hole 23 is formed in the drive shaft 4a. A vent hole 25a is formed in the flange portion 5a on the upper end side of the top block 5, and a vent hole 25b is formed in the flange portion 5b on the lower end side. The vent hole 23 is connected to a vacuum source and a high-pressure air source via a rotary joint (not shown). The tip of the vent hole 23 communicates with the vent hole 25 a, and the tip of the vent hole 25 a communicates with the vent hole 25 b via the tube 24. The front end of the vent hole 25 b opens on the lower surface of the top block 5 and communicates with the recess 27.
[0035]
The wafer 1 is adsorbed by depressurizing the inside of the depression 27 through the ventilation hole 23, the ventilation hole 25a, the tube 24, and the ventilation hole 25b, while the wafer 1 is pressurized by pressurizing the inside of the depression 27. Is released.
[0036]
A vent hole 33 is further formed inside the drive shaft 4a. A vent hole 35a is formed inside the flange 5a at the upper end of the top block 5, and a vent hole 35b is formed inside the flange 5b on the lower end side. The vent hole 33 is connected to a high-pressure air source via a rotary joint (not shown) and the pressure adjustment device 31. The tip of the vent hole 33 communicates with the vent hole 35 a, and the tip of the vent hole 35 a communicates with the vent hole 35 b via the tube 34. The tip of the vent hole 35 b opens on the lower surface of the top block 5 and communicates with the pressure chamber 12.
[0037]
By controlling the pressure in the pressure chamber 12 through the vent hole 33, the vent hole 35a, the tube 34, and the vent hole 35b, the pressure applied to the back surface of the backing pad 8 from the ring-shaped piston 11 is adjusted. . As a result, the contact pressure distribution between the surface of the wafer 1 and the polishing cloth at the peripheral edge of the wafer 1 can be adjusted. In addition, since the value of the appropriate pressurizing force by the piston 11 varies depending on the type of the polishing pad, it is obtained in advance through experiments.
[0038]
(Example 2)
FIG. 2 shows another example of the polishing apparatus according to the present invention.
[0039]
This device is a partial modification of the device shown in FIG. 1, and the ring-shaped piston (11) in FIG. 1 also functions as a guide ring (7). In FIG. 2, 47 is a frame, 41 is a ring-shaped piston, 41a is a first protrusion, 41b is a second protrusion, and 42 is a pressure chamber.
[0040]
A top plate 6 is attached to the center of the lower surface of the top block 5. A ring-shaped frame 47 is attached to the peripheral portion of the lower surface of the top block 5 so as to surround the outer periphery of the top plate 6 with a gap in the radial direction. As a result, a ring-shaped space is formed between the outer periphery of the top plate 6 and the inner periphery of the frame 47. A ring-shaped piston 41 is accommodated in the space.
[0041]
A pressure chamber 42 to which a pressurized fluid is supplied is formed between the upper end surface of the piston 41 and the lower surface of the top block 5. An O-ring is disposed on the upper surface of the top plate 6 along the outer periphery, an O-ring is disposed on the upper surface of the frame 47 along the inner periphery, and an inner peripheral surface near the upper end of the piston 41. An O-ring is also disposed on the outer peripheral surface. These O-rings seal the inside of the pressure chamber 42 as in the example shown in FIG.
[0042]
The top plate 6 is provided with a flange portion 6a on its lower surface side so as to project radially from the outer peripheral surface. In order to face this, the frame 47 is provided with an overhanging portion 47a on the lower surface side so as to protrude radially from the inner peripheral surface. A ring-shaped first protrusion 41 a that protrudes downward is provided near the center of the tip of the ring-shaped piston 41. The first projecting portion 41a passes through a gap formed between the outer periphery of the flange portion 6a and the inner periphery of the overhang portion 47a. Playing a role.
[0043]
Further, a step is formed in a two-step shape on the tip surface of the first projecting portion 41a, the outer peripheral side protrudes downward, and the inner peripheral side recedes upward. The 2nd protrusion part 41b formed in the outer peripheral side has a role of a guide ring, and is guiding the wafer 1 from the outer peripheral side by the side surface of the inner peripheral side. The receding portion 41 c formed on the inner peripheral side has a role of a pressurizing portion that applies a pressing force to the peripheral portion of the wafer 1, and its lower surface is in contact with the upper surface of the backing pad 8. Note that the peripheral edge portion of the upper surface of the backing pad 8 is bonded to the lower surface of the receding portion 41c with a double-sided tape.
[0044]
(Example 3)
FIG. 3 shows another example of a polishing apparatus according to the present invention.
[0045]
This device is a further modification of the device shown in FIG. 2. The ring-shaped piston (41) in FIG. 2 is divided into two parts in the radial direction, and the piston 51 on the inner peripheral side is formed. Is used as a piston for pressurizing the peripheral portion of the wafer 1, and the piston 52 on the outer peripheral side is used as a piston for pressurizing the guide ring and polishing cloth (hereinafter referred to as a guide ring). In FIG. 3, 57 represents a frame, and 61 and 62 represent pressure chambers.
[0046]
A top plate 6 is attached to the center of the lower surface of the top block 5. A ring-shaped frame 57 is attached to the peripheral portion of the lower surface of the top block 5 so as to surround the outer periphery of the top plate 6 with a gap in the radial direction. As a result, a ring-shaped space is formed between the outer periphery of the top plate 6 and the inner periphery of the frame 57. A ring-shaped piston 51 and a guide ring 52 are accommodated in the space.
[0047]
The piston 51 on the inner peripheral side is fitted inside the guide ring 52 on the outer peripheral side. The piston 51 can slide in the vertical direction along the inner peripheral surface of the guide ring 52 and the outer peripheral surface of the top plate 6. On the other hand, the guide ring 52 can slide in the vertical direction along the outer peripheral surface of the piston 51 and the inner peripheral surface of the frame 57. The guide ring 52 disposed on the outer peripheral side has a larger vertical size than the piston 51 disposed on the inner peripheral side, and the lower end surface of the guide ring 52 is located below the lower end surface of the piston 51, The upper end surface of the guide ring 52 is located above the upper end surface of the piston 51.
[0048]
A step portion 5c is provided at the peripheral portion of the lower surface of the top block 5 so as to recede upward, and the upper end portion of the guide ring 52 is accommodated between the side surface of the step portion 5c and the inner peripheral surface of the frame 57. ing. A pressure chamber 62 to which a pressurized fluid is supplied is formed between the upper end surface of the guide ring 52 and the lower surface of the step portion 5c. O-rings are disposed on the outer peripheral surface near the upper end of the guide ring 52 and the side surface of the stepped portion 5c, and the inside of the pressure chamber 62 is sealed by these O-rings.
[0049]
On the other hand, the upper end portion of the piston 51 is accommodated between the inner peripheral surface of the guide ring 52 and the outer peripheral surface of the top plate 6, and pressurized fluid is interposed between the upper end surface of the piston 51 and the lower surface of the top block 5. A pressure chamber 61 to be supplied is formed. An O-ring is arranged on the top surface of the top plate 6 along the outer periphery, and an O-ring is also arranged on the outer peripheral surface of the top plate 6 and the outer peripheral surface near the upper end of the piston 51. The inside of the pressure chamber 61 is sealed by these O-rings.
[0050]
The top plate 6 is provided with a flange portion 6a on the lower surface side thereof so as to project radially from the outer peripheral surface. In order to face this, the frame 57 is provided with an overhanging portion 57a on the lower surface side so as to protrude radially from the inner peripheral surface. A ring-shaped projecting portion 51 a that projects downward is provided on the outer peripheral side of the tip portion of the piston 51. A ring-shaped protrusion 52 a that protrudes downward is provided on the inner peripheral side of the tip end of the guide ring 52. The protrusion 51a is fitted inside the protrusion 52a. The protruding part 51a and the protruding part 52a pass through a gap formed between the outer periphery of the flange part 6a and the inner periphery of the overhang part 57a. The flange portion 6a serves as a stopper that determines the advance limit of the piston 51. The overhang portion 57 a serves as a stopper that determines the advance limit of the guide ring 52.
[0051]
The leading end surface of the protruding portion 52 a of the guide ring 52 protrudes below the leading end surface of the protruding portion 51 a of the piston 51. The guide ring 52 guides the wafer 1 from the outer peripheral side on the side surface on the inner peripheral side of the protruding portion 52a formed at the tip thereof, and presses against the polishing cloth around the workpiece on the lower surface of the protruding portion 52a. Can also be added. The piston 51 has a role of applying pressure to the peripheral edge portion of the wafer 1, and the lower surface of the protruding portion 51 a formed at the tip thereof is in contact with the upper surface of the backing pad 8. Note that the peripheral edge portion of the upper surface of the backing pad 8 is bonded to the lower surface of the protruding portion 51a with double-sided tape.
[0052]
In the case of this polishing apparatus, three systems for supplying high-pressure air are required. In addition to the vent hole 23 and the vent hole 33, a vent hole 73 is newly formed inside the drive shaft 4a. A vent hole 75a is formed in the flange 5a on the upper end side of the top block 5 in addition to the vent hole 35a, and a vent hole 75b is formed in the flange 5b on the lower end side in addition to the vent hole 35b. Yes.
[0053]
The vent hole 23 is connected to a vacuum source and a high-pressure air source via a rotary joint (not shown). The tip of the vent hole 23 communicates with the vent hole 25, and the tip of the vent hole 25 opens on the lower surface of the top block 5 and communicates with the recess 27. By depressurizing the inside of the recess 27 through the vent hole 23 and the vent hole 25, the wafer 1 is adsorbed, and on the other hand, by pressurizing the inside of the recess 27, the wafer 1 is released.
[0054]
The vent hole 33 is connected to a high-pressure air source via a rotary joint (not shown) and the pressure adjustment device 31. The tip of the vent hole 33 communicates with the vent hole 35 a, and the tip of the vent hole 35 a communicates with the vent hole 35 b via the tube 34. The tip of the vent hole 35 b opens on the lower surface of the top block 5 and communicates with the pressure chamber 61.
[0055]
By controlling the pressure in the pressure chamber 61 via the vent hole 33, the vent hole 35a, the tube 34, and the vent hole 35b, the pressure applied from the inner piston 51 to the back surface of the backing pad 8 is adjusted. Thereby, the contact pressure distribution between the surface of the wafer 1 and the polishing cloth at the peripheral edge of the wafer 1 is adjusted. In addition, since the value of the appropriate pressurizing force by the inner piston 51 varies depending on the type of the polishing cloth, it is obtained in advance through experiments.
[0056]
The air hole 73 is connected to a high-pressure air source via a rotary joint (not shown) and a pressure adjusting device 71. The tip of the vent 73 communicates with the vent 75a, and the tip of the vent 75a communicates with the vent 75b via the tube 74. The tip of the vent hole 75 b opens at the lower surface of the step portion 5 c formed at the peripheral edge of the top block 5 and communicates with the pressure chamber 62.
[0057]
By controlling the pressure in the pressure chamber 62 through the vent hole 73, the vent hole 75a, the tube 74, and the vent hole 75b, the pressure applied to the polishing cloth by the outer guide ring 52 is adjusted. Thus, the height adjustment for guiding the wafer 1 from the outer periphery and the contact pressure distribution between the surface of the wafer 1 and the polishing cloth at the peripheral edge of the wafer 1 are adjusted. In addition, since the value of the appropriate pressing force by the guide ring 52 also differs depending on the type of the polishing pad, it is obtained in advance through experiments as in the case of the inner piston 51.
[0058]
【The invention's effect】
According to the polishing apparatus of the present invention, the contact pressure distribution between the wafer surface and the polishing cloth at the peripheral edge of the wafer is adjusted by controlling the pressure applied to the back surface of the backing pad from the ring-shaped piston. Can do. Thereby, the in-plane uniformity of the polishing amount of the wafer can be improved, and the flatness after polishing can be improved. By using a wafer having excellent flatness, the yield of semiconductor products obtained from the wafer can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view showing an example of a polishing head that constitutes a main part of a polishing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an axial sectional view showing another example of a polishing head constituting the main part of the polishing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an axial sectional view showing another example of a polishing head constituting the main part of the polishing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a polishing apparatus.
FIG. 5 is an axial sectional view showing an example of the structure of a conventional polishing head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer, 2 ... Polishing cloth, 3 ... Turntable, 4 ... Polishing head, 5 ... Top block, 5a, 5b ... Flange part, 5c ... Step part, 6 ... Top plate, 6a ... Flange, 7 ... Guide ring, 8 ... Backing pad, 9 ... Abrasive supply nozzle, 11 ... Ring-shaped piston, 11a ... Projection, 12 ... Pressure chamber, 23 ... Vent, 24 ... Tube, 25a, 25b ... Vent, 27 ... Recess, 28 ... Through-hole, 29 ... Through hole, 31 ... pressure control device, 33 ... vent, 34 ... tube, 35a, 35b ... vent, 41 ... piston, 41a ... first projection, 41b ..Second projecting part, 41c ... retreating part, 42 ... pressure chamber, 47. -Frame, 47a ... projecting part, 51 ... ring-shaped piston (first piston), 51a ... projecting part, 52 ... guide ring (second piston), 52a ... projecting Part, 57... Frame, 57a ... overhang part, 61 ... pressure chamber, 62 ... pressure chamber, 71 ... pressure control device, 73 ... vent hole, 74 ... tube, 75a, 75b ... vents.

Claims

A turntable with a polishing cloth on the top surface;
A top plate that is disposed above and facing the turntable, and on which the disk-shaped workpiece is adsorbed via a backing pad on the lower surface,
A top block disposed on the top surface of the top plate and holding the top plate on the bottom surface;
It is attached to the peripheral part of the top block so as to surround the periphery of the top plate, and includes a guide ring for guiding the workpiece from the outer peripheral side,
In a polishing apparatus that performs polishing by pressing against a polishing cloth while rotating a workpiece,
Provided a ring-shaped space between the inner periphery of the outer peripheral and the guide ring of the top plate, this space is driven in the vertical direction along the inner peripheral surface of said guide ring, wherein at its front end surface A ring-shaped piston that applies pressure to the peripheral edge of the workpiece is disposed via a backing pad , and pressurized fluid is supplied between the rear end surface of the ring-shaped piston and the lower surface of the top block. Forming a pressure chamber ,
The top plate is provided with a flange portion projecting radially from the outer peripheral surface on the lower surface side thereof, and provided with a ring-shaped projecting portion projecting downward along the outer periphery at the tip of the ring-shaped piston, The protruding portion is inserted between the outer periphery of the flange portion and the inner periphery of the guide ring, and the front end surface of the protruding portion applies pressure to the peripheral edge of the workpiece via the backing pad. To be configured ,
A polishing apparatus characterized by the above.

The polishing apparatus according to claim 1, wherein the pressurized fluid is compressed air, and the compressed air is supplied to the pressure chamber through a path formed inside the top block.

A turntable with a polishing cloth on the top surface;
A top plate that is disposed above and facing the turntable, and on which the disk-shaped workpiece is adsorbed via a backing pad on the lower surface,
A top block disposed on the top surface of the top plate and holding the top plate on the bottom surface;
A ring-shaped frame that is arranged so as to surround the outer periphery of the top plate with an interval in the radial direction, and is attached to the peripheral edge of the top block;
A ring-shaped piston housed in a ring-shaped space formed between the outer periphery of the top plate and the inner periphery of the frame, and driven in the vertical direction;
A ring-shaped projecting portion projecting downward is formed on the outer peripheral side of the tip surface of the ring-shaped piston, and the workpiece is guided from the outer peripheral side on the inner peripheral side surface of the projecting portion. A polishing apparatus configured to apply a pressing force to a peripheral edge portion of the workpiece through the backing pad at a tip surface that is closer to an inner peripheral side than the inner peripheral surface.

The polishing apparatus according to claim 3 , wherein a pressure chamber to which a pressurized fluid is supplied is formed between a rear end surface of the ring-shaped piston and a lower surface of the top block.

A ring-shaped first protrusion that protrudes downward from between the top plate and the frame is formed at the tip of the ring-shaped piston. A ring-shaped second protrusion that protrudes from the outer periphery, guides the workpiece from the outer peripheral side on the inner peripheral side surface of the second protrusion, and contacts the inner peripheral side of the second protrusion. The polishing apparatus according to claim 4 , wherein a pressing force is applied to a peripheral edge portion of the workpiece through the backing pad at the front end surface of the polishing apparatus.

The polishing apparatus according to claim 4 , wherein the pressurized fluid is compressed air, and the compressed air is supplied to the pressure chamber through a path formed inside the top block.

A turntable with a polishing cloth on the top surface;
A top plate that is disposed above and facing the turntable, and on which the disk-shaped workpiece is adsorbed via a backing pad on the lower surface,
A top block disposed on the top surface of the top plate and holding the top plate on the bottom surface;
A ring-shaped frame that is arranged so as to surround the outer periphery of the top plate with an interval in the radial direction, and is attached to the peripheral edge of the top block;
It is arranged on the inner peripheral side of the frame and is driven in the vertical direction along the inner peripheral surface of the frame to guide the work piece from the outer peripheral side and to apply pressure to the polishing cloth around the work piece. A guide ring to add,
Housed in a ring-shaped space formed between the outer periphery of the top plate and the inner periphery of the guide ring, driven in the vertical direction along the inner peripheral surface of the guide ring, A ring-shaped piston that applies pressure to the peripheral edge of the workpiece via the backing pad;
A pressure chamber formed between a rear end surface of the ring-shaped piston and a lower surface of the top block, to which a pressurized fluid is supplied,
The top plate is provided with a flange portion projecting radially from the outer peripheral surface on the lower surface side thereof, and a ring-shaped projecting portion projecting downward along the outer periphery of the front end portion of the ring-shaped piston. The protrusion is inserted between the outer periphery of the flange portion and the inner periphery of the guide ring, and the tip end surface of the protrusion is added to the peripheral edge of the workpiece via the backing pad. A polishing apparatus configured to apply pressure .

The polishing apparatus according to claim 7, wherein the pressurized fluid is compressed air, and the compressed air is supplied to the pressure chamber through a path formed inside the top block.