JP4620072B2 - ポリッシング装置 - Google Patents
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前記空間には、前記弾性パッドに当接する中心部当接部材および外側当接部材が設けられ、前記弾性パッド、中心部当接部材、外側当接部材はいずれもゴム材から形成されていることが好ましい。
前記空間には流体路が連通されていることが好ましい。
前記空間、前記中心部当接部材および前記外側当接部材により形成された圧力室に連通されたそれぞれの流体路には、温度制御された流体が供給されることが好ましい。
前記弾性パッドで覆われる前記支持部材の上方に、該支持部材を上下させる圧力室が形成されていることが好ましい。
本発明は、ポリッシング対象物である基板を保持して研磨面に押圧する基板保持装置において、上記基板を保持するトップリング本体と、上記基板に当接する弾性パッドと、該弾性パッドを支持する支持部材とを備え、上記支持部材の下面には上記弾性パッドに当接する弾性膜を備えた当接部材を取付け、上記弾性パッドと上記支持部材との間に形成される空間の内部には、上記当接部材の内部に形成される第1の圧力室と該当接部材の外部に形成される第2の圧力室とを有し、上記当接部材の内部に形成される第1の圧力室と、上記当接部材の外部に形成される第2の圧力室とにそれぞれ流体又は真空を独立に供給する供給源を備えてもよい。
また本発明によれば、第1の圧力室及び第2の圧力室の圧力を独立に制御することが可能となるので、膜厚の厚い部分の研磨面への押圧力を膜厚の薄い部分の研磨面への押圧力より大きくすることが可能となり、その部分の研磨レートを選択的に高めることができる。これにより、成膜時の膜厚分布に依存せずに半導体ウェハの全面に亘って過不足のない研磨が可能となる。
図1は、本発明に係る基板保持装置を備えたポリッシング装置の全体構成を示す断面図である。ここで、基板保持装置は、ポリッシング対象物である半導体ウェハ等の基板を保持して研磨テーブル上の研磨面に押圧する装置である。図1に示すように、本発明に係る基板保持装置を構成するトップリング1の下方には、上面に研磨パッド101を貼付した研磨テーブル100が設置されている。また、研磨テーブル100の上方には研磨液供給ノズル102が設置されており、この研磨液供給ノズル102によって研磨テーブル100上の研磨パッド101上に研磨液Qが供給されるようになっている。
図2は本実施形態におけるトップリング1を示す縦断面図、図3は図2に示すトップリング1の底面図である。
上記構成のポリッシング装置において、半導体ウェハWの搬送時には、トップリング1の全体を半導体ウェハの移送位置に位置させ、内周部吸着部61及び外周部吸着部62の連通孔61a、62aを流体路37,38を介して真空源121に接続する。連通孔61a、62aの吸引作用により内周部吸着部61及び外周部吸着部62の下端面に半導体ウェハWが真空吸着される。そして、半導体ウェハWを吸着した状態でトップリング1を移動させ、トップリング1の全体を研磨面(研磨パッド101)を有する研磨テーブル100の上方に位置させる。なお、半導体ウェハWの外周縁はリテーナリング3によって保持され、半導体ウェハWがトップリング1から飛び出さないようになっている。
図4(a)乃至図4(e)及び図5は、本発明に係る基板保持装置における当接部材(センターバッグ8及びリングチューブ9)の実施例を示す部分縦断面図である。
図7に示すように、本実施形態におけるトップリング1には、弾性パッドが設けられておらず、その代わりに、チャッキングプレート6の外縁近傍の下面のみを覆うように弾性膜からなるシールリング42が設けられている。また、第1の実施形態とは異なり、チャッキングプレート6には半導体ウェハWを吸着する内周部吸着部(図2中の61)又は外周部吸着部(図2中の62)が設けられておらず構造が簡素になっているが、第1の実施形態と同様にチャッキングプレート6に半導体ウェハを吸着する吸着部を設けることとしてもよい。なお、シールリング42は、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
半導体ウェハWを吸着する際には、センターバッグ8及びリングチューブ9の内部に所定の圧力の加圧流体を供給して、センターバッグ8及びリングチューブ9の下端面を半導体ウェハWに密着させる。その後、圧力室22及び23をそれぞれ流体路33及び34を介して真空源に接続することにより、圧力室22及び23の内部を負圧にし、圧力室22、23の吸引作用により半導体ウェハWを真空吸着する。
2 トップリング本体
2a ハウジング部
2b 加圧シート支持部
2c シール部
2d 球面状凹部
3 リテーナリング
4 弾性パッド
5 ホルダーリング
5a 上端部
5b ストッパ部
5c 突起
6 チャッキングプレート(支持部材)
7 加圧シート
8 センターバッグ(中心部当接部材)
9 リングチューブ(外側当接部材)
10 自在継手部
11 トップリング駆動軸
11a 球面状凹部
12 ベアリングボール
21 圧力室
22、23 圧力室(第2の圧力室)
24 中心部圧力室(第1の圧力室)
25 中間部圧力室(第1の圧力室)
26 空間
31、32、33、34、35、36、37、38 流体路
39 リリーフポート
41 開口部
42 シールリング
51 洗浄液路
52 貫通孔
53、57 連通孔
55、56、58 ネジ
61 内周部吸着部
61a、62a 連通孔
61b、62b 弾性シート
62 外周部吸着部
63 突起
81、91 弾性膜
81a、81b、91a、91g つば
82 センターバッグホルダー(保持部)
82a、92a ネジ穴
82b、92b 連通孔
83、84、94 円形孔(連通部)
85、95a、95b 接触部
91d 非弾性体
91e 内側弾性膜
91f 外側弾性膜
92 リングチューブホルダー(保持部)
93 環状溝(連通部)
96 補助ホルダー
101 研磨パッド
100 研磨テーブル
102 研磨液供給ノズル
110 トップリングヘッド
111 トップリング用エアシリンダ
112 回転筒
113、116 タイミングプーリ
114 トップリング用モータ
115 タイミングベルト
117 トップリングヘッドシャフト
120 圧縮空気源(供給源)
121 真空源
G 間隙
Q 研磨液
R1、R2、R3、R4、R5、R6 レギュレータ
V1、V2 バルブ
W 半導体ウェハ
Claims (8)
- 研磨面を有する研磨テーブルと、
ポリッシング対象物である基板を保持するトップリングとを備えるポリッシング装置であって、
前記トップリングは、トップリング本体を備え、
前記トップリング本体には、前記基板と当接する1枚の弾性パッドと、該弾性パッドを支持し、絶縁性材料からなる支持部材とを備え、前記支持部材の下面が前記1枚の弾性パッドによって覆うようにされることによって該支持部材と該弾性パッドとの間に空間が形成され、該空間は内部で分割されて前記1枚の弾性パッドの上面に加圧流体の圧力が直接印加される複数の圧力室が形成されるように構成されており、
前記ポリッシング装置は、前記基板が前記トップリングに保持された状態で、渦電流を用いて前記基板に形成された薄膜の膜厚を測定し、該膜厚の厚い部分の研磨面への押圧力が該膜厚の薄い部分の研磨面への押圧力よりも大きくすることにより選択的に膜厚の厚い部分の研磨速度を高くするように前記複数の圧力室の圧力を制御しうるようにされたことを特徴とするポリッシング装置。 - 前記支持部材は、フッ素系樹脂またはセラミックスからなることを特徴とする請求項1記載のポリッシング装置。
- 前記空間には、前記弾性パッドに当接する中心部当接部材および外側当接部材が設けられ、前記弾性パッド、中心部当接部材、外側当接部材はいずれもゴム材から形成されていることを特徴とする請求項2記載のポリッシング装置。
- 前記中心部当接部材および外側当接部材はそれぞれ圧力室を形成し、前記それぞれの圧力室には流体路が連通されていることを特徴とする請求項3記載のポリッシング装置。
- 前記空間には流体路が連通されていることを特徴とする請求項4記載のポリッシング装置。
- 前記空間、前記中心部当接部材および前記外側当接部材により形成された圧力室に連通されたそれぞれの流体路には、温度制御された流体が供給されることを特徴とする請求項5記載のポリッシング装置。
- 前記弾性パッドの外周面と前記基板の外周縁を保持するリテーナリングとの間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項1記載のポリッシング装置。
- 前記弾性パッドで覆われる前記支持部材の上方に、該支持部材を上下させる圧力室が形成されていることを特徴とする請求項1記載のポリッシング装置。
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