JP5267918B2 - Holding device and polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハなどの被加工物の被加工面を平坦化する平面加工において被加工物を保持するための保持装置、および、この保持装置を用いた研磨装置に関する。 The present invention relates to a holding device for holding a workpiece in planar processing for flattening a processing surface of a workpiece such as a semiconductor wafer, and a polishing apparatus using the holding device.
従来、半導体ウェハなどの研磨対象物の表面を平坦化する研磨装置として、ウェハをその被研磨面が露出する状態で保持するウェハ保持装置と、このウェハ保持装置に保持されたウェハの被研磨面と対向する研磨パッドが貼り付けられた研磨部材とを備え、これら双方を回転させた状態で研磨パッドをウェハの被研磨面に押し付け、且つ研磨部材を両者の接触面内方向に揺動させてウェハを研磨する構成のものが知られている。また、このような機械的研磨に加え、研磨パッドとウェハとの接触面に研磨剤(研磨液)を供給して研磨剤の化学的作用により上記研磨を促進させる化学的機械的研磨を行うCMP装置も知られている。 Conventionally, as a polishing apparatus for flattening the surface of an object to be polished such as a semiconductor wafer, a wafer holding apparatus that holds the wafer in a state where the surface to be polished is exposed, and a surface to be polished of the wafer held by the wafer holding apparatus And a polishing member to which a polishing pad opposite to the substrate is attached. While both of them are rotated, the polishing pad is pressed against the surface to be polished of the wafer, and the polishing member is swung in the contact surface in the both directions. A configuration for polishing a wafer is known. In addition to such mechanical polishing, CMP that performs chemical mechanical polishing for supplying the polishing agent (polishing liquid) to the contact surface between the polishing pad and the wafer and promoting the polishing by the chemical action of the polishing agent. Devices are also known.
この種の研磨装置として、例えば、ウェハよりも径が小さい研磨パッドを用いる研磨装置や、ウェハよりも径が大きい研磨パッドを用いる(コンベンショナルの)研磨装置が知られている。ウェハよりも径が小さい研磨パッドを用いる研磨装置では、例えば、ウェハチャックにウェハがその被研磨面を上方に向けて(フェイスアップ状態で)真空吸着され、ウェハチャックとともに回転駆動される。このウェハの上方にこれと対向して研磨ヘッドが配設されており、この研磨ヘッドはウェハの被研磨面と接触する研磨パッドを貼り付けた研磨部材を有して構成される。このような構成の研磨装置を用いたウェハの研磨加工は、研磨パッドを回転させながらウェハチャックに回転保持されたウェハの被研磨面に当接させて行われ、このとき、研磨パッドは回転しながらウェハに対して水平方向へ往復運動をすることで、ウェハの全表面が均一に研磨加工される。 As this type of polishing apparatus, for example, a polishing apparatus using a polishing pad having a diameter smaller than that of a wafer and a (conventional) polishing apparatus using a polishing pad having a diameter larger than that of a wafer are known. In a polishing apparatus using a polishing pad having a diameter smaller than that of a wafer, for example, the wafer is vacuum-sucked on the wafer chuck with its surface to be polished facing upward (in a face-up state), and is rotationally driven together with the wafer chuck. A polishing head is disposed above the wafer so as to face the wafer, and the polishing head is configured to have a polishing member to which a polishing pad that contacts a surface to be polished of the wafer is attached. Wafer polishing using the polishing apparatus having such a configuration is performed by contacting the polishing surface of the wafer held by the wafer chuck while rotating the polishing pad. At this time, the polishing pad rotates. However, by reciprocating in the horizontal direction with respect to the wafer, the entire surface of the wafer is uniformly polished.
ところで、このような研磨装置においては、研磨パッドを水平移動させてウェハの端部近傍を研磨するときに、研磨パッドがウェハに対してはみ出した(オーバーハングした)状態となる。このとき、上述のような研磨装置では、研磨パッド(研磨部材)がウェハに対してはみ出したときに研磨パッドが垂れ下がり状態となって、ウェハに偏荷重が作用して研磨圧力の分布に変化が生じやすいという問題があった。 By the way, in such a polishing apparatus, when the polishing pad is moved horizontally to polish the vicinity of the edge of the wafer, the polishing pad protrudes (overhangs) from the wafer. At this time, in the polishing apparatus as described above, when the polishing pad (polishing member) protrudes from the wafer, the polishing pad hangs down, and an uneven load acts on the wafer to change the distribution of the polishing pressure. There was a problem that it was likely to occur.
そこで、ウェハの被研磨面と同一高さ位置にガイド面を有するリテーナ(リテーナリング)を設けたウェハチャックが考案されている(例えば、特許文献1を参照)。これにより、リテーナが研磨パッドのはみ出し部分(オーバーハング部分)をウェハの被研磨面と同一高さ位置で支持することで、ウェハに偏荷重が作用するのを防止することができる。
しかしながら、上記ウェハチャックにおいて、リテーナはウェハチャックに固定されてウェハチャックとともに一体に回転をすることになるが、研磨パッドとリテーナとは相対回転して接触しているため、研磨パッドおよびリテーナの双方に摩擦力や摩擦熱などが印加されることになる。これにより、研磨パッドがダメージを受けたり、リテーナが摩耗して被研磨面とリテーナのガイド面との間で段差が生じて研磨パッドが傾くことによりウェハに偏荷重が作用したりすることで、ウェハ研磨での所望の加工精度(平坦度)を確保することが困難であるという問題がある。 However, in the wafer chuck, the retainer is fixed to the wafer chuck and rotates integrally with the wafer chuck. However, since the polishing pad and the retainer are in relative rotation and contact with each other, both the polishing pad and the retainer are in contact with each other. A frictional force or frictional heat is applied to the surface. As a result, the polishing pad is damaged, the retainer wears and a step occurs between the surface to be polished and the guide surface of the retainer, and the polishing pad tilts and an uneven load acts on the wafer. There is a problem that it is difficult to ensure desired processing accuracy (flatness) in wafer polishing.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、平面加工による加工精度を向上させることができる保持装置、および、この保持装置を用いた研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a holding device capable of improving the processing accuracy by plane processing, and a polishing device using the holding device.
このような目的達成のため、本発明に係る保持装置は、被加工物の被加工面を加工部材を用いて平面加工する加工装置に用いられる保持装置であって、被加工物を支持する略円盤状のベース部材と、被加工物に隣接して設けられ、被加工面に加工部材を回転させながら当接させて被加工物の平面加工を行うときに加工部材の被加工面からのはみ出し部分の少なくとも一部を支持する複数の回転体を有してなる支持部材と、を備え、回転体は、被加工面を含む平面に沿って延びる回転軸を中心として回転自在な円筒状のローラ体からなり、ローラ体の周面部のうちの加工部材側に位置して回転軸の軸方向に延びる稜線部分がはみ出し部分の少なくとも一部を支持するように被加工面と同一面上に位置し、複数のローラ体は、ベース部材の外周面に沿って配列されてベース部材の外周面近傍から放射状に延びる回転軸を中心にそれぞれ回転自在であり、ローラ体には、周面部に被加工物の厚さよりも浅い所定深さの切欠溝が形成されて構成される。 In order to achieve such an object, a holding device according to the present invention is a holding device used in a processing device for processing a processed surface of a workpiece using a processing member, and is an abbreviation that supports the workpiece. A disk-shaped base member and a workpiece that is provided adjacent to the workpiece and protrudes from the workpiece surface when the workpiece is flattened by contacting the workpiece surface while rotating the workpiece. And a support member having a plurality of rotating bodies that support at least a part of the portion , and the rotating body is a cylindrical roller that is rotatable about a rotation axis that extends along a plane including the work surface. The ridge line portion that is located on the processing member side of the peripheral surface portion of the roller body and extends in the axial direction of the rotation shaft is positioned on the same surface as the processing surface so as to support at least a part of the protruding portion. The plurality of roller bodies are the outer peripheral surface of the base member The roller body is rotatable about a rotating shaft extending radially from the vicinity of the outer peripheral surface of the base member, and the roller body has a notch groove with a predetermined depth shallower than the thickness of the workpiece on the peripheral surface portion. configured by.
さらに、本発明に係る研磨装置は、上記構成の保持装置と、被加工物の被加工面を研磨可能な研磨部材とを備え、研磨部材を被加工物の被加工面に当接させながら相対移動させて被加工物の被加工面を研磨するとともに、前記被加工物から周囲へはみ出す研磨部材のはみ出し部分を回転体が支持するように構成される。 Furthermore, the polishing apparatus according to the present invention includes the holding device having the above-described configuration and a polishing member capable of polishing the workpiece surface of the workpiece. The polishing device is in contact with the workpiece while the polishing member is in contact with the workpiece surface of the workpiece. The workpiece is moved to polish the workpiece surface, and the rotating body supports the protruding portion of the polishing member protruding from the workpiece to the surroundings.
本発明によれば、平面加工による加工精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the processing accuracy by plane processing.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の第1実施形態に係る保持装置(ウェハ保持装置)を備えた研磨装置の代表例であるCMP装置(化学的機械的研磨装置)を図1に示している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a CMP apparatus (chemical mechanical polishing apparatus) which is a representative example of a polishing apparatus provided with a holding apparatus (wafer holding apparatus) according to the first embodiment of the present invention.
CMP装置1は、被研磨物たる半導体ウェハ(以下、ウェハと称する)30を保持可能なウェハ保持装置50と、このウェハ保持装置50の上方位置に設けられ、ウェハ保持装置50上に保持されたウェハ30の被研磨面31と対向する研磨パッド42が取り付けられた研磨部材41を保持してなる研磨ヘッド40とを備えて構成されている。なお、ウェハ保持装置50は、ウェハ30をその上面側に着脱自在に吸着保持可能な吸着装置60と、この吸着装置60の側方位置に隣接して設けられ、ウェハ30の研磨時にウェハ30からその周囲へはみ出す研磨ヘッド40(研磨パッド42)のはみ出し部分(オーバーハング部分)を支持するガイド装置70とを備えて構成されている。
The CMP apparatus 1 is provided on a
このCMP装置1では、研磨パッド42の寸法(直径)はウェハ30の寸法(直径)よりも小さく(すなわち研磨パッド42はウェハ30よりも小径であり)、研磨パッド42をウェハ30に接触させた状態で双方を相対移動させることにより、ウェハ30の被研磨面(上面)31全体を研磨できるようになっている。また、このとき、研磨ヘッド40の揺動運動によって研磨ヘッド40(研磨パッド42)の一部が一時的にウェハ30の被研磨面31からその周囲(図1において右方)へはみ出すようになっており、これによりウェハ30の被研磨面31のエッジ部近傍をも研磨できるようになっている。
In this CMP apparatus 1, the size (diameter) of the
これらウェハ保持装置50と研磨ヘッド40とを支持する支持フレーム20は、水平な基台21と、この基台21上にY方向(紙面に垂直な方向でこれを前後方向とする)に延びて設けられたレール(図示せず)上をY方向に移動自在に設けられた第1ステージ22と、この第1ステージ22から垂直(Z方向)に延びるように設けられた垂直フレーム23と、この垂直フレーム23の上部に設けられた第2ステージ24と、この第2ステージ24上から水平(X方向)に延びるように設けられた水平フレーム25と、この水平フレーム25上をX方向(左右方向)に移動自在に設けられた第3ステージ26とを有して構成されている。
A
第1ステージ22内には第1電動モータM1が設けられており、これを回転駆動することにより第1ステージ22を上記レールに沿ってY方向に移動させることができる。また、第3ステージ26内には第2電動モータM2が設けられており、これを回転駆動することにより第3ステージ26を水平フレーム25に沿ってX方向に移動させることができる。このため、上記電動モータM1,M2の回転動作を組み合わせることにより、第3ステージ26をウェハ保持装置50(吸着装置60)上方の任意の位置に移動させることが可能である。
A first electric motor M1 is provided in the
研磨ヘッド40は第3ステージ26から下方に垂直に延びて設けられたスピンドル29の下端部に取り付けられている。このスピンドル29は第3ステージ26内に設けられた第4電動モータM4を回転駆動することにより回転されるようになっており、これにより研磨ヘッド40全体を回転させて研磨パッド42をXY平面(水平面)内で回転させることができる。
The
吸着装置60は基台21上に設けられたテーブル支持部27から上方に垂直に延びて設けられた回転軸28の上端部に水平姿勢に取り付けられている。この回転軸28はテーブル支持部27内に設けられた第3電動モータM3を回転駆動することにより回転されるようになっており、これにより吸着装置60をXY平面(水平面)内で回転させることができる。
The
吸着装置60は、セラミック材料等を用いて円盤状に形成され、上面側に形成された吸着部61においてウェハ30を吸着保持可能に構成されている。この吸着部61は、詳細図示を省略するが、上面に多数のピン形状の突起(図示せず)が形成された構成となっており、この突起の間に位置する凹部には、図示しない真空源(真空ポンプ)に繋がる多数の吸着穴(図示せず)が設けられている。そして、ウェハ30の裏面(被吸着面)32を吸着部61(突起)の上面に接触させて吸着穴に負圧を作用させることで、ウェハ30の被吸着面32が吸着部61(すなわち、吸着装置60)の上面に真空吸着されるようになっている。このようにして、ウェハ30の被吸着面32が吸着部61(突起)の上面に真空吸着された状態で、ウェハ30が吸着装置60に吸着保持される。
The
さて、ガイド装置70は、研磨ヘッド40の揺動軌跡の直下に位置するように、吸着装置60の側方に隣接してテーブル支持部27上に設けられている。このガイド装置70は、図2および図3に示すように、テーブル支持部27上に固設された支持台71と、この支持台71上に設けられ、水平面内で所定の曲率(吸着部材60の外周部に沿った曲率)を有して形成された内側板72、この内側板72に一定の間隔を有して対向配置された外側板73、およびこれら側板72,73の下端部間を繋いで連結させる平面視略扇形状の底板74からなるフレーム部材75と、内側板72および外側板73の間で放射状等間隔に水平方向に延びて形成された複数の支持軸76と、この支持軸76に軸受部材(図示しない)を介して回転自在に支持された複数のガイドローラ80とを有して構成される。
The
各ガイドローラ80は、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料、あるいは、テフロン(登録商標)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂材料を用いて中空円筒状に形成されており、吸着装置60の外周部近傍位置から水平な姿勢で放射状等間隔にそれぞれ配置されている。また、各ガイドローラ80の外周面上端部(稜線部分)は吸着装置60に保持されたウェハ30の被研磨面31と同じ高さとなるように設定されている。
Each
各ガイドローラ80の外周部には、周方向に沿って所定の深さを有する一対の切欠溝81が形成されており、ガイドローラ80の寿命(交換タイミング)を示すインジケータとしての役割を果たすようになっている。このようにすることにより、ガイドローラ80の外周部の摩耗によって変動する外周面と切欠溝81との段差の境界を逐次確認することで、ガイドローラ80の寿命(交換タイミング)を容易に把握することができ、メンテナンス性が向上されるとともに、ガイドローラ80による研磨パッド42の支持不良によって偏荷重が生じてウェハ30の研磨精度が低下するのを未然に防止することができる。なお、ガイドローラ80の外周部に形成される切欠溝81の深さは、研磨対象物たるウェハ30の厚みによって定まるものであり、ウェハ30の厚さよりも小さく(浅く)設定することが好ましい。
A pair of
このようなガイド装置70においては、各ガイドローラ80の外周面上端部によって形成される稜線部を含む平面領域(水平面内の領域)により、ウェハ30の被研磨面31に高さが合わされたガイド面が形成されており、このガイド面内で研磨パッド42の研磨面が各ガイドローラ80の外周面上端部に接触可能に構成されている。これにより、ガイドローラ80(の外周面上端部)が研磨パッド42のウェハ30からのオーバーハング部分を支持することができるようになっている。また、ガイドローラ80が回転する研磨パッド42に当接してこの研磨パッド42の回転力によってつれ回りすることにより、ガイドローラ80の外周面の一部分のみが集中的に摩耗することがない。さらには、フレーム部材75の内側板72により、ウェハ30による被吸着面32の延長面上での移動を規制できるようになっている。
In such a
このような構成のCMP装置1を用いてウェハ30の研磨を行うには、まず、吸着装置60の上面に研磨対象となるウェハ30を吸着取り付けする(このときウェハ30の中心は吸着装置60の回転中心に一致させる)。次に、電動モータM3により回転軸28を駆動して吸着装置60およびウェハ30を回転させる。続いて、電動モータM1,M2を駆動して第3移動ステージ26をウェハ30の上方に位置させ、電動モータM4によりスピンドル29を駆動して研磨ヘッド40を回転させる。次に、研磨ヘッド40を上下動させるエアシリンダ(図示せず)を用いて研磨ヘッド40を降下させ、研磨パッド42の下面(研磨面)をウェハ30の被研磨面31に押し当てるようにする。
In order to polish the
このとき、図示しないエア供給源から研磨ヘッド40内に所定のエアを供給して、研磨ヘッド40内のエア圧によりウェハ30と研磨パッド42との接触圧を所定の値に設定する。そして、電動モータM2を駆動して研磨ヘッド40をX方向に揺動させる。また、このとき同時に、図示しない研磨剤供給装置より研磨剤を圧送し、研磨パッド42の下面側に研磨剤を供給させる。これにより、ウェハ30の被研磨面31は、研磨剤の供給を受けつつウェハ30自身の回転運動と研磨ヘッド40の(すなわち研磨パッド42の)回転および揺動運動とにより研磨される。
At this time, predetermined air is supplied into the polishing
ここで、研磨ヘッド40の揺動運動においては、図3に示すように、ウェハ30のエッジ部(外周部)近傍の研磨の際に研磨ヘッド40の一部が一時的にウェハ30からその周囲(図3において右方)へはみ出すようになっている。このとき、ウェハ30のエッジ部(外周部)に近接した位置にはウェハ30の被研磨面31とほぼ面一でガイド装置70のガイドローラ80が配設されるため、研磨部材41がウェハ30からはみ出す場合に、研磨部材41(研磨パッド42)のウェハ30からのはみ出し部分をガイド装置70(ガイドローラ80)が支持することで、研磨部材41の偏荷重をガイド装置70で受けることができ(研磨部材41がウェハ30からはみ出していない状態と実質的に同等の状態とすることができ)、ウェハ30の外周部近傍におけるユニフォーミティ(平坦性)を向上させることができる。すなわち、ウェハ30のエッジ部(外周部)における均一性等の評価対象外となる領域であるエッジイクスクルージョンを小さくすることが期待できる。
Here, in the oscillating motion of the polishing
さらに、ガイド装置70の各ガイドローラ80は支持軸76を回転軸として回転可能に保持されているため、研磨部材41(研磨パッド42)の回転力を受けて各ガイドローラ80は(研磨パッド42の回転力を解放するように)研磨パッド42につれ回りするようになっている。このため、各ガイドローラ80が研磨パッド42の研磨面に当接することで研磨パッド42の回転運動に対して大きな抵抗となることがなく、研磨パッド42にねじれが生じるのを防止することができる。これにより、ガイドローラ80との摩擦などによって研磨パッド42に付与するダメージを低減するができるため、ウェハ30の研磨における加工精度を向上させることができる。
Further, since each
また、ガイドローラ80は研磨部材41(研磨パッド42)の回転力によって回転(つれ回り)しながら、研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分を支持するため、このガイドローラ80の一部分のみが集中的に摩耗することがないので、ガイドローラ80の寿命を延ばすことができる。このため、ガイドローラ80の摩耗による交換頻度が低減されメンテナンス性が向上するとともに、ガイドローラ80が研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分を精度良く長期に亘り安定して支持(研磨部材41の偏荷重を防止)することが可能になる。
Further, since the
そして、以上のような構成のウェハ保持装置50を備えたCMP装置1によれば、ウェハ30の研磨を均一に行うことができ、ウェハ30の加工精度および歩留まりを向上させることができる。
And according to CMP apparatus 1 provided with
なお、上述の実施形態において、ガイド装置70は吸着装置60に隣接して研磨ヘッド40の揺動軌跡における直下位置近傍にのみ配設されているが、これに限られるものではなく、吸着装置60およびウェハ30の周囲(外周部全体)を囲むように配設してもよい。これによれば、研磨パッド42(研磨面)の直径がウェハ30(被研磨面)の直径よりも大きいコンベンショナルの研磨装置に適用した場合でも、研磨パッド42のはみ出し部分(外周縁部全体)を確実に支持することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態において、図1に示すように、研磨部材41の下方においてウェハ保持装置50によりウェハ30が保持される研磨装置について説明したが、これに限られるものではなく、研磨部材の上方においてウェハ保持装置によりウェハが保持される構成の研磨装置にも適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the polishing apparatus in which the
さらに、上述の実施形態において、ガイドローラ80は(中空)円筒状に形成されているが、これに限られるものではなく、図4に示すように、円錐台形状のガイドローラ90を用いて構成してもよい。このガイドローラ90が研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分を支持するときに、研磨パッド42の径方向での周速度の違い(回転中心からの距離が大きくなるほど周速度が大きくなる)に対応して、内側板92側から外側板93側に向かって移行するにつれてガイドローラ90の円周長を大きく(すなわち、ガイドローラ90のつれ回りによる周速度を大きく)することにより、研磨パッドと、この研磨パッド42によってつれ回りするガイドローラ90との接触領域内における互いの回転力のアンバランスを低減させ、研磨パッド42にねじれが生じるのを防止することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態において、ガイド装置70および吸着装置60が上下方向に相対移動可能に構成してもよい。これによれば、ガイドローラ80の摩耗、ガイド装置70および吸着装置60の取り付け精度、ウェハ30の吸着(取付)精度などに関わらず、吸着装置60に保持されるウェハ30の被研磨面31とガイド装置70の各ガイドローラ80の外周面上端部(稜線部)との高さが常に同一となるように調整することができる。
In the above-described embodiment, the
次に、第2実施形態に係る保持装置(ウェハ保持装置)について説明する。第2実施形態のウェハ保持装置150を備えたCMP装置101を図5に示している。なお、この実施形態においては、第1の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付して、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
Next, a holding device (wafer holding device) according to the second embodiment will be described. A
CMP装置101は、第1実施形態の(ウェハ保持装置50を備えた)CMP装置1と同様に、被研磨物たるウェハ30を保持可能なウェハ保持装置150と、ウェハ30の被研磨面31と対向する研磨パッド42が取り付けられた研磨部材41を保持してなる研磨ヘッド40とを備えて構成されている。また、ウェハ保持装置150は、ウェハ30をその上面側に着脱自在に吸着保持可能な吸着装置60と、この吸着装置60の周囲(外周部全体)を囲むように設けられ、ウェハ30の研磨時にウェハ30からその周囲へはみ出す研磨ヘッド40(研磨パッド42)のはみ出し部分(オーバーハング部分)を支持するガイド装置170とを備えて構成されている。
Similar to the CMP apparatus 1 (provided with the wafer holding apparatus 50) of the first embodiment, the
ガイド装置170は、吸着装置60と同軸に吸着装置60の周囲を囲むようにテーブル支持部27上に固設された中空円筒状の支持台171と、この支持台171の上面に設けられ、複数のガイドボール(球体)180を備えたフリーベアリング172とを有して構成される。
The
フリーベアリング172は、上方に開口する半球状の収容溝174が複数設けられた中空円筒状のハウジング173と、各収容溝174内に配設された複数の小ボール175と、各収容溝174内において複数の小ボール175によって任意の方向(360度)に転がり自在に底部が保持される複数のガイドボール180と、ハウジング173の上部を覆うキャップ部176とを有して構成される。
The
各ガイドボール180は、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料、あるいは、テフロンやポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂材料を用いて球状に形成されており、ハウジング173内において径方向に2列で周方向等間隔に配置されている(図6を参照)。そして、各ガイドボール180は、その上方部がハウジング173における各収容溝174の開口位置に対応してキャップ部176に形成された開口部177から上方に突出(露出)しており、キャップ部176によってハウジング173から離脱しないよう規制保持されている。また、各ガイドボール180の最上部(球面端部)は吸着装置60に保持されたウェハ30の被研磨面31と同じ高さとなるように設定されている。
Each
このようなガイド装置170においては、各ガイドボール180の最上部に位置する頂点(球面端部)を含む平面領域(水平面内の領域)により、ウェハ30の被研磨面31に高さが合わされたガイド面が形成されており、このガイド面内で研磨パッド42の研磨面が各ガイドボール180の頂点に接触可能に構成されている。これによりガイドボール180(の最上部に位置する頂点)が研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分を支持することができるようになっている。また、ガイドボール180が回転する研磨パッド42に当接してこの研磨パッド42の回転力によってつれ回りすることにより、ガイドボール180の球面の一部分のみが集中的に摩耗することがない。さらには、ガイド部材170(フリーベアリング172)の内側壁によって、ウェハ30による被吸着面32の延長面上での移動を規制できるようになっている。
In such a
このような第2実施形態のウェハ保持装置150を備えたCMP装置101を用いても、第1実施形態の(ウェハ保持装置50を備えた)CMP装置1と同様にしてウェハ30の研磨を行うことができる。このとき、被研磨物たるウェハ30の周囲には被研磨面31とほぼ面一でガイド装置170のガイドボール180が配設されるため、研磨部材41がウェハ30からはみ出す場合に、研磨部材41(研磨パッド42)のウェハ30からのはみ出し部分をガイド装置170(ガイドボール180)が支持することで、研磨部材41の偏荷重をガイド装置で170受けることができ(研磨部材41がウェハ30からはみ出していない状態と実質的に同等の状態とすることができ)、ウェハ30のエッジ部(外周部)近傍におけるユニフォーミティ(平坦性)を向上させることができる。これにより、第1実施形態のCMP装置1と同様に、エッジイクスクルージョンを小さくすることが期待できる。
Even when the
さらに、ガイド装置170の各ガイドボール180は、任意の方向(360度)に回転可能に保持されるため、研磨部材41(研磨パッド42)の回転力を受けて各ガイドボール180は(研磨パッド42の回転力を解放するように)研磨パッド42につれ回りするようになっている。このため、各ガイドボール180が研磨パッド42の研磨面に当接することで研磨パッド42の回転運動に対して大きな抵抗となることがなく、研磨パッド42にねじれが生じるのを防止することができる。これにより、ガイドボール180との摩擦などによって研磨パッド42に付与するダメージを低減することができため、ウェハ30の研磨における加工精度を向上させることができる。
Further, each
また、ガイドボール180は研磨部材41(研磨パッド42)の回転力によって回転(つれ回り)しながら、研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分を支持するため、ガイドボール180の一部分のみが集中的に摩耗することがないので、ガイドボール180の寿命を延ばすことができる。このため、ガイドボール180の摩耗による交換頻度が低減されメンテナンス性が向上するとともに、ガイドボール180が研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分を精度良く長期に亘り安定して支持することが可能になる。
Further, since the
さらに、ガイド装置170はウェハ30の周囲を囲むように配設されているため、研磨ヘッド40をXY方向(水平面内)の広範囲に揺動させても研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分をガイド装置170が支持することができるため、ウェハ30の研磨における平坦性をより向上させることができる。
Further, since the
そして、以上のような構成のウェハ保持装置150を備えたCMP装置101によれば、ウェハ30の研磨を均一に行うことができ、ウェハ30の加工精度および歩留まりを向上させることができる。
Then, according to the
なお、上述の実施形態において、研磨パッド42の直径はウェハ30の直径よりも小さくなっているが、これに限られるものではなく、研磨パッド(研磨面)の直径がウェハ30(被研磨面31)の直径よりも大きくなるように(コンベンショナルの研磨装置として)構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the diameter of the
また、上述の実施形態において、ガイド装置170は吸着装置60(およびウェハ30)の周囲を囲むようにしてテーブル支持部27上に固設されているが、これに限られるものではなく、ガイド装置を吸着装置に取り付けて、ガイド装置が吸着装置の中心軸を回転軸として吸着装置と一体的に回転する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態において、ガイド装置のハウジング内に常時供給されるエア圧によってガイドボールを浮上させることで研磨パッド42のウェハ30からのはみ出し部分を常に一定圧で支持するように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the protruding portion of the
なお、上述した実施形態では、保持装置(ウェハ保持装置)が研磨装置の一例であるCMP装置に備えられて適用された例について説明したが、これに限られるものではなく、他の加工装置(平面研磨装置など)、その他種々の加工装置に備えられて適用されるものである。また、保持装置の被保持体は半導体ウェハに限定されるものではなく、半導体ウェハ以外の基板(ガラス基板等)などを保持するように構成してもよい。さらに、保持装置による半導体ウェハなどの被保持体の保持方法は真空源を用いた真空吸着に限定されるものではなく、被保持体の周縁部等を把持する複数の爪部を有したチャックなどにより保持する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the holding device (wafer holding device) is provided and applied to the CMP apparatus which is an example of the polishing apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and other processing apparatuses ( Flat polishing apparatus and the like, and other various processing apparatuses. Moreover, the to-be-held body of a holding | maintenance apparatus is not limited to a semiconductor wafer, You may comprise so that board | substrates (glass substrate etc.) other than a semiconductor wafer etc. may be hold | maintained. Furthermore, the method of holding the object to be held such as a semiconductor wafer by the holding device is not limited to vacuum suction using a vacuum source, but a chuck having a plurality of claws for holding the peripheral part of the object to be held, etc. It is good also as a structure hold | maintained by.
1 CMP装置(加工装置、研磨装置)
30 半導体ウェハ(被加工物) 31 被研磨面(被加工面)
42 研磨部材(加工部材) 50 ウェハ保持装置(保持装置)
60 吸着装置(ベース部材) 70 ガイド装置(支持部材)
80 ガイドローラ(回転体、ローラ体) 81 切欠溝
90 ガイドローラ(回転体、ローラ体)
101 CMP装置(第2実施形態)
150 ウェハ保持装置(保持装置) 170 ガイド装置(支持部材)
172 フリーベアリング 180 ガイドボール(回転体、球体)
1 CMP equipment (processing equipment, polishing equipment)
30 Semiconductor wafer (work piece) 31 Surface to be polished (surface to be processed)
42 Polishing member (working member) 50 Wafer holding device (holding device)
60 Adsorbing device (base member) 70 Guide device (supporting member)
80 Guide roller (rotating body, roller body) 81
101 CMP apparatus (second embodiment)
150 Wafer holding device (holding device) 170 Guide device (supporting member)
172
Claims (2)
前記被加工物を支持する略円盤状のベース部材と、
前記被加工物に隣接して設けられ、前記被加工面に前記加工部材を回転させながら当接させて前記被加工物の平面加工を行うときに前記加工部材の前記被加工面からのはみ出し部分の少なくとも一部を支持する複数の回転体を有してなる支持部材と、を備え、
前記回転体は、前記被加工面を含む平面に沿って延びる回転軸を中心として回転自在な円筒状のローラ体からなり、前記ローラ体の周面部のうちの前記加工部材側に位置して前記回転軸の軸方向に延びる稜線部分が前記はみ出し部分の少なくとも一部を支持するように前記被加工面と同一面上に位置し、
前記複数のローラ体は、前記ベース部材の外周面に沿って配列されて前記ベース部材の外周面近傍から放射状に延びる回転軸を中心にそれぞれ回転自在であり、
前記ローラ体には、前記周面部に前記被加工物の厚さよりも浅い所定深さの切欠溝が形成されていることを特徴とする保持装置。 A holding device used in a processing apparatus for processing a processing surface of a workpiece using a processing member,
A substantially disk-shaped base member for supporting the workpiece;
A portion of the processing member that protrudes from the processing surface when the processing member is flattened by being brought into contact with the processing surface while rotating the processing member while rotating the processing member. comprising of a support member comprising a plurality of rotating bodies which support at least a portion, and,
The rotating body is formed of a cylindrical roller body that is rotatable about a rotation axis extending along a plane including the surface to be processed, and is located on the processing member side in the peripheral surface portion of the roller body. A ridge line portion extending in the axial direction of the rotation shaft is located on the same plane as the processing surface so as to support at least a part of the protruding portion;
The plurality of roller bodies are arranged along the outer peripheral surface of the base member, and are rotatable around rotation axes that extend radially from the vicinity of the outer peripheral surface of the base member, respectively.
The roller body is provided with a notch groove having a predetermined depth shallower than the thickness of the workpiece on the peripheral surface portion .
前記被加工物の前記被加工面を研磨可能な研磨部材とを備え、
前記研磨部材を前記被加工物の前記被加工面に当接させながら相対移動させて前記被加工物の前記被加工面を研磨するとともに、前記被加工物から周囲へはみ出す前記研磨部材のはみ出し部分を前記回転体が支持するように構成されたことを特徴とする研磨装置。 A holding device according to claim 1 ;
A polishing member capable of polishing the workpiece surface of the workpiece,
The polishing member is moved relative to the workpiece surface while contacting the workpiece surface to polish the workpiece surface of the workpiece, and the protruding portion of the polishing member protrudes from the workpiece to the surroundings. A polishing apparatus characterized in that the rotating body supports the rotating body.
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