JP3804117B2 - Substrate polishing method and polishing apparatus used for the same - Google Patents

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JP3804117B2 JP25018896A JP25018896A JP3804117B2 JP 3804117 B2 JP3804117 B2 JP 3804117B2 JP 25018896 A JP25018896 A JP 25018896A JP 25018896 A JP25018896 A JP 25018896A JP 3804117 B2 JP3804117 B2 JP 3804117B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板研磨方法、特に基板を表面基準で研磨する基板研磨方法及びこの実施に用いる研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
IC、LSIなどの半導体装置を製造する場合の出発材料として半導体ウェハ(以下、単にウェハと称する)が用いられる。半導体装置の各製造工程においては、このウェハの表面に対して回路素子を形成するための各種のプロセス処理を施すので、ウェハの表面は予め平坦となるように研磨しておく必要がある。あるいは、この研磨は、必要に応じて各製造工程の途中において行われる場合もある。このような研磨は、専用の研磨装置を用いて行われる。
【0003】
図4は従来の研磨装置を示す断面図である。同図において、1は研磨すべきウェハで、このウェハ1は定盤2とウェハホルダ(基板ホルダ)3との間に配置される。4は定盤2の表面に貼り付けられた研磨パッド、5は研磨パッド4に研磨液6を供給するノズルである。
【0004】
ウェハホルダ3は、次のような各部品によって構成されている。7は基準板で、ウェハ1の裏面と対向するように配置されて、空気のような気体を供給する減圧及び加圧用小孔8を有し、基準板止めねじ9によって支持板10に固定されている。11は支持板10の上方の一対の上板18・18間に設けられた自在継手、12は支持板10及び上板18、18の中央部に設けられた減圧及び加圧用大孔である。13は基準板7の減圧及び加圧用小孔8と支持板10の減圧及び加圧用大孔12とを連通させる減圧及び加圧用溝、14は減圧及び加圧用溝13の周囲に設けられたシールリング、15は基準板7の表面に張付けられたバッキングパッドである。基準板7の周囲部にはウェハ1の飛び出しを防止するリテーナーリング16が設けられ、このリテーナーリング16はリテーナー止めねじ17によって支持板10に固定されている。
【0005】
このような研磨装置において、ウェハ1の研磨を行うときは、ウェハホルダ3を構成しているバッキングバッド15の下方にウェハ1を配置した状態で、減圧及び加圧用小孔8、減圧及び加圧用溝13及び減圧及び加圧用大孔12を経由して外部から減圧吸引して、ウェハ1の裏面をバッキングパッド15面に吸着する。次に、ウェハ1を吸着した状態でウェハホルダ3を定盤2の上方に配置して、バッキングパッド15面を減圧あるいは常圧状態に保持して、ウェハ1の表面を定盤2の研磨パッド4に押圧する。続いて、ノズル5から研磨液6を研磨パッド4に供給しながら、定盤2及びウェハホルダ3をともに回転させてウェハ1の表面を研磨する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のような研磨装置を用いた研磨方法では、バッキングパッド15の厚みむらが直接に研磨圧力のむらとなるため、ウェハ1の研磨面となる表面が均一に研磨されないという問題があった。
【0007】
すなわち、ウェハ1の研磨面に対して必要とする表面基準研磨にはならずに、バッキングパッド15の厚みむらに依存する裏面基準研磨となってしまったのである。従って、特に表面に段差が存在するウェハの平坦化研磨に対しては面内均一性が不十分となるため、表面基準研磨のできる研磨方法が求められている。
【0008】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、気体によって基板の裏面を加圧するとともに、研磨パッドを介して基板の表面に研磨液を供給しながら基板の表面を研磨する場合、基板を表面基準で面内均一性良く研磨することができるようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明基板研磨方法は、定盤と基板ホルダとの間に基板を配置し、基板ホルダ側から供給する気体によって基板の裏面を加圧するとともに、定盤側から研磨パッドを介して基板の表面に研磨液を供給しながら、定盤及び基板ホルダをともに回転させて基板の表面を研磨する基板研磨方法であって、基板ホルダに、基板の側面を囲むようにリテーナーリングと、リテーナーリングと基板ホルダとを接続するリテーナーフリーねじと、リテーナーフリーねじ押圧可能なフリーねじクランプとを設け、基板ホルダに基板を配置して、基板ホルダ側から減圧吸引することにより、基板ホルダに基板を吸着すると共に、フリーねじクランプを下降させ、リテーナーフリーねじを押し下げることにより、リテーナーリングを基板よりも下方に突出させ、次に、基板ホルダと基板を研磨パッド上に移動させて、リテーナーリングと研磨パッドとが接触する位置で基板ホルダの位置を固定し、基板ホルダから気体により離間させて、基板を研磨パッドに押し付け、次に、フリーねじクランプを上昇させることにより、リテーナーリングを基板の表面と同一高さまで上昇させ、この状態で基板の表面を研磨することを特徴とする。
【0010】
従って、本発明基板研磨方法によれば、基板ホルダによって、基板の裏面を外周部を除いて基板ホルダから浮上させた状態で位置決めして基板の表面を研磨する。従って、従来のようなバッキングパッドは不要になるので、基板を表面基準で面内均一性良く研磨することができる。
【0011】
本発明研磨装置は、研磨すべき基板との接触面に研磨パッドを設けた定盤と、基板の裏面と対向するように配置され気体を供給する孔を有する基準板、基準板が固定されている支持板、この基準板の周囲部に高さ方向に収縮可能に配置されて基板の裏面の外周部を保持するシール用クッション、このシール用クッションの周囲部に高さ方向に移動可能に配置されて基板の側面を囲むリテーナーリング、及びこのリテーナーリングに接して高さ方向に収縮可能に配置されてリテーナーリングを前記のように移動させるリテーナークッション、このリテーナークッションを介して、リテーナーリングと支持板とを接続するリテーナーフリーねじ、このリテーナーフリーねじを押圧可能なフリーねじクランプを少なくとも設けて前記定盤上に固定される基板ホルダとを備え、該基板ホルダの基準板の孔から気体を供給して、基板を基準板から気体空間を介して離間させた状態で位置決めするようにしてなることを特徴とする。
【0012】
従って、本発明研磨装置によれば、基板の裏面と対向するように配置され気体を供給する孔を有する基準板、基準板が固定されている支持板、この基準板の周囲部に高さ方向に収縮可能に配置されて基板の裏面の外周部を保持するシール用クッション、このシール用クッションの周囲に高さ方向に移動可能に配置されて基板の側面を囲むリテーナーリング、及びこのリテーナーリングに接して高さ方向に収縮可能に配置されてリテーナーリングを前記のように移動させるリテーナークッション、このリテーナークッションを介して、リテーナーリングと支持板とを接続するリテーナーフリーねじ、このリテーナーフリーねじを押圧可能なフリーねじクランプを少なくとも設けて基板ホルダを構成しているので、基準板の孔から気体を供給して、基板を基準板から気体空間を介して離間させた状態で位置決めすることができる。従って、従来のようなバッキングパッドは不要になるので、基板を表面基準で面内均一性良く研磨することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示実施の形態に従って詳細に説明する。
【0014】
図1は本発明基板研磨方法の実施に用いる研磨装置を示す断面図、図2は研磨装置の主要部であるウェハホルダ3を示す断面図、図3はウェハホルダ3を示す底面図である。
【0015】
図1乃至図3において、1は研磨すべきウェハ、2は定盤、3はウェハホルダで、ウェハ1は定盤2とウェハホルダ3との間に配置される。4は定盤2の表面に貼り付けられた研磨パッド、5は研磨パッド4に研磨液6を供給するノズルである。
【0016】
ウェハホルダ3は、次のような各部品によって構成されている。7は例えばセラミックやガラスなどの剛性材料からなり、ウェハ1の裏面と対向するように配置されて、空気のような気体を供給する減圧及び加圧用小孔8を有する基準板、10は例えばステンレスやセラミックなどの材料からなり、基準板7が基準板止めねじ9によって固定された支持板である。
【0017】
11は支持板10の上方の一対の上板18間に設けられた自在継手、12は支持板10及び上板18の中央部に設けられた減圧及び加圧用大孔、13は基準板7の減圧及び加圧用小孔8と支持板10の減圧及び加圧用大孔12とを連通させる減圧及び加圧用溝、14は減圧及び加圧用溝13の周囲部に設けられたシールリングである。基準板7の周囲部には例えば軟質シリコンゴムなどの高弾性材料からなり、高さ方向に収縮可能にシール用クッション19が配置され、このシール用クッション19は支持板10に接している。シール用クッション19は、ウェハ1の裏面の外周部を保持するように働く。
【0018】
シール用クッション19の周囲部には例えばデルリン(登録商標)、エポキシ樹脂などからなる高さ方向に移動可能にリテーナーリング16が配置され、このリテーナーリング16はリテーナーフリーねじ20によってリテーナークッション21を介して支持板10に固定されている。このリテーナークッション21は例えば軟質シリコンゴムなどの高弾性材料からなり、高さ方向に収縮可能に配置されている。リテーナーリング16はリテーナークッション21の弾性力によって高さ方向に移動させられ、ウェハ1の側面方向への飛び出しを防止するように働く。
【0019】
上板18の周囲部にはフリーねじクランプ22が設けられ、このフリーねじクランプ22はこの突出端22aがリテーナーフリーねじ20の挿入孔23内を昇降可能に配置されており、これによって、リテーナーフリーねじ20を押圧可能にされている。
【0020】
次に、このような基板研磨装置を用いた基板研磨方法について説明する。
【0021】
まず、図3に示すように、ウェハホルダ3を構成しているシール用クッション19に対して、研磨すべきウェハ1をこのオリエンテーションフラット1aが所定の位置関係となるようにセットする。これは、減圧及び加圧用小孔8、減圧及び加圧用溝13及び減圧及び加圧用大孔12を経由して外部から減圧吸引することにより、図2に示すように、ウェハ1の裏面の外周部がシール用クッション19を圧縮した状態で基準板7の表面に吸着される。このとき、フリーねじクランプ22は図2で矢印で示すように、下降状態にしてリテーナーフリーねじ20を押し下げることによって、リテーナーリング16を最下端に位置させておく。この状態では、リテーナーリング16の底部はウェハ1の表面よりも50〜500μm(望ましくは100〜200μm)下方に突出している。
【0022】
次に、図1に示すように、ウェハ1を保持しているウェハホルダ3を定盤2上に配置して、リテーナーリング16が研磨パッド4に接触する位置で固定する。続いて、減圧及び加圧用小孔8、減圧及び加圧用溝13及び減圧及び加圧用大孔12を経由して、外部から空気のような気体を供給すると、ウェハ1は裏面がその気体によって加圧されるので、基準板7の表面から離れて研磨パッド4に押圧される。24は基準板7とウェハ1との間に形成された気体空間を示している。これによって、ウェハ1は従来のようにバッキングパッドによることなく、気体空間24によって押圧されるようになる。
【0023】
次に、図1で示すように、フリーねじクランプ22を矢印で示すように上昇状態にすると、リテーナーフリーねじ20は押さえがなくなるので、リテーナーリング16はリテーナークッション21を圧縮させてウェハ1の表面と同一高さになるように上昇する。これによって、リテーナーフリーねじ20もこの圧縮分だけ上昇させられる。続いて、ノズル5から研磨液6を研磨パッド4に供給しながら、定盤2及びウェハホルダ3をともに回転させてウェハ1の表面を研磨する。このような研磨状態で、シール用クッション19は研磨中の面圧の揺らぎに対応しながら圧縮量が変化するが、このシール用クッション19は軟質シリコンゴムなどの高弾性材料から構成されているので、気体に対するシール効果は常に保持されている。このように上下動の追従性は良好であるが、横方向の力に対しては摩擦力が大きいため、シール用クッション19に対してウェハ1の回転やずれが生ずることはない。従って、ウェハ1はウェハホルダ3の回転と同期して回転する。
【0024】
また、研磨中に、万一ウェハ1にずれが生じても、研磨パッド4面に接しているリテーナーリング16により、ウェハ1の側面方向への飛び出しは防止される。さらに、ウェハ1はうねりや反りなどがあっても、背圧によりウェハ1の研磨面が研磨パッド4面に押し付けられるので、ほぼ表面基準で研磨することができる。このため、例えばMOSICの製造の途中工程において、層間膜段差を有するウェハの平坦化研磨を行う際は、パターン段差を面内均一性良く除去することができるようになる。
【0025】
このように本発明基板研磨方法によれば、ウェハ1の裏面を外周部を除いてウェハホルダ3から気体空間を介して離間させた状態で位置決めしてウェハ1の表面を研磨するので、次のような効果が得られる。
【0026】
(1)ウェハ1の表面基準研磨ができるので、面内均一性が向上する。
【0027】
(2)面内均一性が向上することに伴い、硬質材料からなる研磨パッド4を用いることができるので、段差の平坦化が容易になる。
【0028】
(3)ウェハ1の裏面を非接触で研磨できるので、裏面に傷が入らない。
【0029】
(4)ウェハ1の裏面の外周部が常に高弾性材料からなるシール用クッション19でシールされているので、加圧による気体のリークを防止できるため、加圧力が安定する。
【0030】
(5)ウェハ1に存在する反り、うねり、厚さむらなどの影響をほとんど受けることなく、研磨を行うことができる。
【0031】
なお、本文中の説明では、一例として半導体ウェハを研磨する場合に例をあげて説明したが、これに限らずウェハ状の基板を研磨する場合には同様に適用することができる。また、研磨は一枚のウェハを行う場合に例をあげて説明したが、複数枚を同時に研磨する場合にも適用することができる。さらに、ウェハホルダを構成している各部品の具体的材料についても、本文中で例示したものに限らずに、同等の機能を有するものであれば同様に用いることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板の裏面を外周部を除いて基板ホルダから気体空間を介して離間させた状態で位置決めして基板の表面を研磨するので、基板を表面基準で面内均一性良く研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明基板研磨方法の実施に用いる研磨装置を示す断面図である。
【図2】本発明基板研磨方法の実施に用いる研磨装置の主要部である基板ホルダを示す断面図である。
【図3】本発明基板研磨方法の実施に用いる研磨装置の主要部である基板ホルダを示す底面図である。
【図4】従来の研磨装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1…ウェハ(基板)、2…定盤、3…ウェハホルダ(基板ホルダ)、4…研磨パッド、5…ノズル、6…研磨液、7…基準板、10…支持板、14…シールリング、16…リテーナーリング、19…シール用クッション、20…リテーナーフリーねじ、21…リテーナークッション、22…フリーねじクランプ、24…気体空間。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate polishing method, and more particularly to a substrate polishing method for polishing a substrate on a surface basis, and a polishing apparatus used for the method.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) is used as a starting material when manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI. In each manufacturing process of the semiconductor device, since various processes for forming circuit elements are performed on the surface of the wafer, it is necessary to polish the surface of the wafer in advance so as to be flat. Or this grinding | polishing may be performed in the middle of each manufacturing process as needed. Such polishing is performed using a dedicated polishing apparatus.
[0003]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional polishing apparatus. In the figure, reference numeral 1 denotes a wafer to be polished, and this wafer 1 is disposed between a surface plate 2 and a wafer holder (substrate holder) 3. 4 is a polishing pad affixed to the surface of the surface plate 2, and 5 is a nozzle that supplies the polishing liquid 6 to the polishing pad 4.
[0004]
The wafer holder 3 is composed of the following parts. Reference numeral 7 is a reference plate, which is disposed so as to face the back surface of the wafer 1 and has a pressure reducing and pressurizing small hole 8 for supplying a gas such as air, and is fixed to the support plate 10 by a reference plate set screw 9. ing. 11 is a universal joint provided between a pair of upper plates 18 and 18 above the support plate 10, and 12 is a large hole for pressure reduction and pressurization provided at the center of the support plate 10 and the upper plates 18 and 18. Reference numeral 13 denotes a decompression and pressurization groove for communicating the decompression and pressurization small hole 8 of the reference plate 7 with the decompression and pressurization large hole 12 of the support plate 10. Reference numeral 14 denotes a seal provided around the decompression and pressurization groove 13. A ring 15 is a backing pad attached to the surface of the reference plate 7. A retainer ring 16 for preventing the wafer 1 from popping out is provided around the reference plate 7, and the retainer ring 16 is fixed to the support plate 10 by a retainer set screw 17.
[0005]
In such a polishing apparatus, when the wafer 1 is polished, the wafer 1 is disposed below the backing pad 15 constituting the wafer holder 3, and the decompression and pressurizing small holes 8, the decompression and pressurizing grooves are provided. 13 and the reduced pressure and pressure large holes 12 are used to perform vacuum suction from the outside, and the back surface of the wafer 1 is adsorbed to the backing pad 15 surface. Next, the wafer holder 3 is placed above the surface plate 2 with the wafer 1 adsorbed, and the surface of the wafer 1 is held in a reduced pressure or normal pressure state so that the surface of the wafer 1 is the polishing pad 4 of the surface plate 2. Press on. Subsequently, the surface of the wafer 1 is polished by rotating both the surface plate 2 and the wafer holder 3 while supplying the polishing liquid 6 from the nozzle 5 to the polishing pad 4.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the polishing method using the conventional polishing apparatus, the unevenness of the thickness of the backing pad 15 directly becomes the unevenness of the polishing pressure, so that there is a problem that the surface which becomes the polishing surface of the wafer 1 is not uniformly polished.
[0007]
That is, instead of the surface reference polishing required for the polishing surface of the wafer 1, the back surface reference polishing depends on the unevenness of the thickness of the backing pad 15. Accordingly, since in-plane uniformity is insufficient particularly for planarization polishing of a wafer having a step on the surface, a polishing method capable of surface-based polishing is required.
[0008]
The present invention has been made to solve such problems, and pressurizes the back surface of the substrate with a gas and polishes the surface of the substrate while supplying a polishing liquid to the surface of the substrate through a polishing pad. In this case, it is an object to enable the substrate to be polished with good in-plane uniformity with respect to the surface.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the substrate polishing method of the present invention, a substrate is placed between a surface plate and a substrate holder, the back surface of the substrate is pressurized with a gas supplied from the substrate holder side, and the surface of the substrate is passed through the polishing pad from the surface plate side. A substrate polishing method for polishing a surface of a substrate by rotating both a surface plate and a substrate holder while supplying a polishing liquid, the retainer ring surrounding the side surface of the substrate, and the retainer ring and the substrate holder. A retainer-free screw for connecting the retainer and a free screw clamp capable of pressing the retainer-free screw are provided, the substrate is placed on the substrate holder, and suctioned under reduced pressure from the substrate holder side. By lowering the free screw clamp and pushing down the retainer free screw, the retainer ring protrudes downward from the board, The substrate holder and the substrate are moved onto the polishing pad, the position of the substrate holder is fixed at a position where the retainer ring and the polishing pad are in contact, and the substrate is separated from the substrate holder by gas, and the substrate is pressed against the polishing pad, Next, by raising the free screw clamp, the retainer ring is raised to the same height as the surface of the substrate, and the surface of the substrate is polished in this state.
[0010]
Therefore, according to the substrate polishing method of the present invention, the surface of the substrate is polished by the substrate holder in a state where the back surface of the substrate is lifted from the substrate holder except for the outer peripheral portion. Accordingly, since a conventional backing pad is not necessary, the substrate can be polished with in-plane uniformity with respect to the surface.
[0011]
The polishing apparatus according to the present invention includes a surface plate provided with a polishing pad on a contact surface with a substrate to be polished, a reference plate having a hole for supplying gas disposed so as to face the back surface of the substrate, and a reference plate fixed Support plate, a cushion for sealing which is arranged to be shrinkable in the height direction around the reference plate and holds the outer periphery of the back surface of the substrate, and is arranged to be movable in the height direction around the seal cushion The retainer ring that surrounds the side surface of the substrate, the retainer cushion that is disposed so as to be contractible in the height direction in contact with the retainer ring and moves the retainer ring as described above, and the retainer ring and the support through the retainer cushion fixing of the surface plate retainer-free screw that connects the plate, the pressing can free thread clamping the retainer-free screw at least provided And a substrate holder that supplies the gas from the reference plate of the pores of the substrate holder, characterized by comprising as to position in a state of being spaced apart through the gas space of the substrate from the reference plate.
[0012]
Therefore, according to the polishing apparatus of the present invention, the reference plate that is arranged so as to face the back surface of the substrate and has a hole for supplying gas, the support plate to which the reference plate is fixed, and the peripheral portion of the reference plate in the height direction A cushion for sealing that is disposed in such a manner that the outer periphery of the back surface of the substrate is held, a retainer ring that is disposed movably in the height direction around the sealing cushion and surrounds the side surface of the substrate, and the retainer ring. A retainer cushion that is disposed so as to be contractable in the height direction and moves the retainer ring as described above, a retainer-free screw that connects the retainer ring and the support plate via this retainer cushion, and presses the retainer-free screw since it constitutes a substrate holder at least provided a possible free screw clamps, by supplying a gas from the pores of the reference plate It is possible to position the substrate from the reference plate while being spaced apart through the gas space. Accordingly, since a conventional backing pad is not necessary, the substrate can be polished with in-plane uniformity with respect to the surface.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments shown in the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a sectional view showing a polishing apparatus used for carrying out the substrate polishing method of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a wafer holder 3 which is a main part of the polishing apparatus, and FIG. 3 is a bottom view showing the wafer holder 3.
[0015]
1 to 3, 1 is a wafer to be polished, 2 is a surface plate, 3 is a wafer holder, and the wafer 1 is disposed between the surface plate 2 and the wafer holder 3. 4 is a polishing pad affixed to the surface of the surface plate 2, and 5 is a nozzle that supplies the polishing liquid 6 to the polishing pad 4.
[0016]
The wafer holder 3 is composed of the following parts. Reference numeral 7 is made of a rigid material such as ceramic or glass, and is arranged so as to face the back surface of the wafer 1, and has a reference plate having a small hole 8 for decompression and pressurization for supplying a gas such as air. The reference plate 7 is a support plate made of a material such as ceramic or the like and fixed by a reference plate set screw 9.
[0017]
11 is a universal joint provided between a pair of upper plates 18 above the support plate 10, 12 is a large hole for decompression and pressurization provided in the center of the support plate 10 and the upper plate 18, and 13 is a reference plate 7. Reference numeral 14 denotes a pressure reduction and pressurization groove for communicating the pressure reduction and pressurization small hole 8 with the pressure reduction and pressurization large hole 12 of the support plate 10, and reference numeral 14 denotes a seal ring provided around the pressure reduction and pressurization groove 13. A peripheral portion of the reference plate 7 is made of a highly elastic material such as soft silicone rubber, and a sealing cushion 19 is disposed so as to be contractible in the height direction. The sealing cushion 19 is in contact with the support plate 10. The sealing cushion 19 functions to hold the outer peripheral portion of the back surface of the wafer 1.
[0018]
A retainer ring 16 is arranged around the seal cushion 19 so as to be movable in the height direction, which is made of, for example, Delrin (registered trademark) or epoxy resin. The retainer ring 16 is interposed by a retainer-free screw 20 via a retainer cushion 21. It is fixed to the support plate 10. The retainer cushion 21 is made of, for example, a highly elastic material such as soft silicone rubber, and is disposed so as to be shrinkable in the height direction. The retainer ring 16 is moved in the height direction by the elastic force of the retainer cushion 21 and functions to prevent the wafer 1 from protruding in the side surface direction.
[0019]
A free screw clamp 22 is provided around the upper plate 18, and this free screw clamp 22 is disposed such that its protruding end 22 a can move up and down in the insertion hole 23 of the retainer free screw 20. The screw 20 can be pressed.
[0020]
Next, a substrate polishing method using such a substrate polishing apparatus will be described.
[0021]
First, as shown in FIG. 3, the wafer 1 to be polished is set to the sealing cushion 19 constituting the wafer holder 3 so that the orientation flat 1a has a predetermined positional relationship. As shown in FIG. 2, the outer periphery of the back surface of the wafer 1 is sucked from outside through the decompression and pressurization small holes 8, the decompression and pressurization grooves 13 and the decompression and pressurization large holes 12. The portion is adsorbed on the surface of the reference plate 7 in a state where the sealing cushion 19 is compressed. At this time, as shown by an arrow in FIG. 2, the free screw clamp 22 is lowered and pushes down the retainer free screw 20 so that the retainer ring 16 is positioned at the lowermost end. In this state, the bottom of the retainer ring 16 protrudes downward from the surface of the wafer 1 by 50 to 500 μm (preferably 100 to 200 μm).
[0022]
Next, as shown in FIG. 1, the wafer holder 3 holding the wafer 1 is placed on the surface plate 2 and fixed at a position where the retainer ring 16 contacts the polishing pad 4. Subsequently, when a gas such as air is supplied from the outside via the decompression and pressurizing small hole 8, the decompression and pressurizing groove 13, and the decompression and pressurizing large hole 12, the back surface of the wafer 1 is heated by the gas. As a result, the polishing pad 4 is pressed away from the surface of the reference plate 7. Reference numeral 24 denotes a gas space formed between the reference plate 7 and the wafer 1. As a result, the wafer 1 is pressed by the gas space 24 without using the backing pad as in the prior art.
[0023]
Next, as shown in FIG. 1, when the free screw clamp 22 is raised as shown by an arrow, the retainer free screw 20 is not pressed, so the retainer ring 16 compresses the retainer cushion 21 and the surface of the wafer 1. Ascend to the same height. As a result, the retainer-free screw 20 is also raised by this amount of compression. Subsequently, the surface of the wafer 1 is polished by rotating both the surface plate 2 and the wafer holder 3 while supplying the polishing liquid 6 from the nozzle 5 to the polishing pad 4. In such a polishing state, the compression amount of the sealing cushion 19 changes corresponding to the fluctuation of the surface pressure during polishing, but the sealing cushion 19 is made of a highly elastic material such as soft silicone rubber. The sealing effect against gas is always maintained. As described above, the followability of the vertical movement is good, but since the frictional force is large with respect to the lateral force, the wafer 1 does not rotate or shift with respect to the sealing cushion 19. Accordingly, the wafer 1 rotates in synchronization with the rotation of the wafer holder 3.
[0024]
Further, even if the wafer 1 is displaced during polishing, the retainer ring 16 in contact with the surface of the polishing pad 4 prevents the wafer 1 from protruding in the side surface direction. Further, even if the wafer 1 is wavy or warped, the polishing surface of the wafer 1 is pressed against the surface of the polishing pad 4 by back pressure, so that the wafer 1 can be polished almost on the basis of the surface. For this reason, for example, when performing planarization polishing of a wafer having an interlayer film step in an intermediate process of manufacturing MOSIC, the pattern step can be removed with good in-plane uniformity.
[0025]
As described above, according to the substrate polishing method of the present invention, the surface of the wafer 1 is polished by positioning the back surface of the wafer 1 with the gas space separated from the wafer holder 3 except for the outer peripheral portion. Effects can be obtained.
[0026]
(1) Since the surface reference polishing of the wafer 1 can be performed, in-plane uniformity is improved.
[0027]
(2) As the in-plane uniformity is improved, the polishing pad 4 made of a hard material can be used, so that the level difference can be easily flattened.
[0028]
(3) Since the back surface of the wafer 1 can be polished without contact, the back surface is not damaged.
[0029]
(4) Since the outer peripheral portion of the back surface of the wafer 1 is always sealed with a sealing cushion 19 made of a highly elastic material, gas leakage due to pressurization can be prevented, and the applied pressure is stabilized.
[0030]
(5) Polishing can be performed with almost no influence of warpage, waviness, thickness unevenness, etc. existing on the wafer 1.
[0031]
In the description in the text, an example has been described in the case of polishing a semiconductor wafer as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to a case of polishing a wafer-like substrate. Further, the polishing has been described by taking an example in the case of performing a single wafer, but it can also be applied to the case of polishing a plurality of wafers simultaneously. Further, the specific materials of the parts constituting the wafer holder are not limited to those exemplified in the text, but can be similarly used as long as they have equivalent functions.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the back surface of the substrate is positioned in a state where it is separated from the substrate holder via the gas space except for the outer peripheral portion, the surface of the substrate is polished. Polishing can be performed with good in-plane uniformity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a polishing apparatus used for carrying out a substrate polishing method of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a substrate holder which is a main part of a polishing apparatus used for carrying out the substrate polishing method of the present invention.
FIG. 3 is a bottom view showing a substrate holder which is a main part of a polishing apparatus used for carrying out the substrate polishing method of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 2 ... Surface plate, 3 ... Wafer holder (substrate holder), 4 ... Polishing pad, 5 ... Nozzle, 6 ... Polishing liquid, 7 ... Reference plate, 10 ... Support plate, 14 ... Seal ring, 16 Retainer ring, 19 ... Seal cushion, 20 ... Retainer free screw, 21 ... Retainer cushion, 22 ... Free screw clamp, 24 ... Gas space.

Claims (3)

定盤と基板ホルダとの間に基板を配置し、該基板ホルダ側から供給する気体によって基板の裏面を加圧するとともに、前記定盤側から研磨パッドを介して基板の表面に研磨液を供給しながら、前記定盤及び基板ホルダをともに回転させて基板の表面を研磨する基板研磨方法であって、
前記基板ホルダに、前記基板の側面を囲むようにリテーナーリングと、前記リテーナーリングと前記基板ホルダとを接続するリテーナーフリーねじと、前記リテーナーフリーねじ押圧可能なフリーねじクランプとを設け、
前記基板ホルダに基板を配置して、前記基板ホルダ側から減圧吸引することにより、前記基板ホルダに前記基板を吸着すると共に、
前記フリーねじクランプを下降させ、前記リテーナーフリーねじを押し下げることにより、前記リテーナーリングを前記基板よりも下方に突出させ、
次に、前記基板ホルダと前記基板を前記研磨パッド上に移動させて、前記リテーナーリングと前記研磨パッドとが接触する位置で前記基板ホルダの位置を固定し、前記基板ホルダから気体により離間させて、前記基板を前記研磨パッドに押し付け、
次に、前記フリーねじクランプを上昇させることにより、前記リテーナーリングを前記基板の表面と同一高さまで上昇させ、この状態で基板の表面を研磨する
ことを特徴とする基板研磨方法。
A substrate is disposed between the surface plate and the substrate holder, and the back surface of the substrate is pressurized with a gas supplied from the substrate holder side, and a polishing liquid is supplied from the surface plate side to the surface of the substrate through a polishing pad. However, the substrate polishing method for polishing the surface of the substrate by rotating both the platen and the substrate holder,
The substrate holder is provided with a retainer ring so as to surround a side surface of the substrate, a retainer-free screw that connects the retainer ring and the substrate holder, and a free screw clamp that can press the retainer-free screw ,
By placing the substrate in the substrate holder and sucking the substrate from the substrate holder side under reduced pressure, the substrate is sucked into the substrate holder,
By lowering the free screw clamp and pushing down the retainer free screw, the retainer ring protrudes downward from the substrate,
Next, the substrate holder and the substrate are moved onto the polishing pad, the position of the substrate holder is fixed at a position where the retainer ring and the polishing pad are in contact, and the substrate holder is separated from the substrate holder by gas. Pressing the substrate against the polishing pad;
Next, by raising the free screw clamp, the retainer ring is raised to the same height as the surface of the substrate, and the surface of the substrate is polished in this state.
前記基板ホルダと前記リテーナーリングとの間に、前記リテーナーリングに接して高さ方向に収縮可能にリテーナークッションを設け、前記フリーねじクランプ及び前記リテーナーフリーねじの上昇及び下降によって、前記リテーナークッションを伸縮させることにより、前記リテーナーリングを上昇及び下降させることを特徴とする請求項1記載の基板研磨方法。A retainer cushion is provided between the substrate holder and the retainer ring so as to be in contact with the retainer ring and contractible in a height direction, and the retainer cushion is expanded and contracted by raising and lowering the free screw clamp and the retainer free screw. The substrate polishing method according to claim 1, wherein the retainer ring is raised and lowered. 研磨すべき基板との接触面に研磨パッドを設けた定盤と、
基板の裏面と対向するように配置され気体を供給する孔を有する基準板、
該基準板が固定されている支持板、
該基準板の周囲部に高さ方向に収縮可能に配置されて基板の裏面の外周部を保持するシール用クッション、
このシール用クッションの周囲に高さ方向に移動可能に配置されて基板の側面を囲むリテーナーリング、
及びこのリテーナーリングに接して高さ方向に収縮可能に配置されてリテーナーリングを前記のように移動させるリテーナークッション、
前記リテーナークッションを介して、前記リテーナーリングと前記支持板とを接続するリテーナーフリーねじ、
前記リテーナーフリーねじを押圧可能なフリーねじクランプを少なくとも設けて前記研磨パッド上に固定される基板ホルダと、を備え、
前記基板ホルダの基準板の孔から気体を供給して、前記基板を基準板から離間させた状態で位置決めするようにしてなることを特徴とする研磨装置。
A surface plate provided with a polishing pad on the contact surface with the substrate to be polished;
A reference plate arranged to face the back surface of the substrate and having a hole for supplying gas;
A support plate to which the reference plate is fixed,
A cushion for sealing that is arranged to be shrinkable in the height direction around the reference plate and holds the outer peripheral portion of the back surface of the substrate;
A retainer ring that surrounds the side surface of the substrate and is movably disposed in the height direction around the sealing cushion.
And a retainer cushion which is disposed so as to be contractible in the height direction in contact with the retainer ring and moves the retainer ring as described above,
A retainer-free screw that connects the retainer ring and the support plate via the retainer cushion;
A substrate holder that is fixed on the polishing pad by providing at least a free screw clamp capable of pressing the retainer-free screw,
A polishing apparatus, wherein a gas is supplied from a hole of a reference plate of the substrate holder, and the substrate is positioned in a state of being separated from the reference plate.
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