JP5597033B2 - Polishing apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、研磨装置および方法に係り、特に半導体ウエハなどの研磨対象物(基板)を研磨して平坦化する研磨装置および方法に関するものである。   The present invention relates to a polishing apparatus and method, and more particularly to a polishing apparatus and method for polishing and planarizing a polishing object (substrate) such as a semiconductor wafer.

近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性(ステップカバレッジ)が悪くなる。したがって、多層配線するためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。   In recent years, with higher integration and higher density of semiconductor devices, circuit wiring has become increasingly finer and the number of layers of multilayer wiring has increased. When trying to realize multilayer wiring while miniaturizing the circuit, the step becomes larger while following the surface unevenness of the lower layer, so as the number of wiring layers increases, the film coverage to the step shape in thin film formation (Step coverage) deteriorates. Therefore, in order to carry out multilayer wiring, it is necessary to improve the step coverage and perform a flattening process in an appropriate process. Further, since the depth of focus becomes shallower as the optical lithography becomes finer, it is necessary to planarize the surface of the semiconductor device so that the uneven steps on the surface of the semiconductor device are kept below the depth of focus.

従って、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))である。この化学的機械的研磨は、研磨装置を用いて、シリカ(SiO)等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド等の研磨面上に供給しつつ半導体ウエハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行うものである。 Accordingly, in the semiconductor device manufacturing process, a planarization technique for the surface of the semiconductor device is becoming increasingly important. Among the planarization techniques, the most important technique is chemical mechanical polishing (CMP). This chemical mechanical polishing uses a polishing apparatus to slide a substrate such as a semiconductor wafer onto the polishing surface while supplying a polishing solution containing abrasive grains such as silica (SiO 2 ) onto the polishing surface such as a polishing pad. Polishing in contact.

この種の研磨装置は、研磨パッドからなる研磨面を有する研磨テーブルと、半導体ウエハを保持するためのトップリング又は研磨ヘッド等と称される基板保持装置とを備えている。このような研磨装置を用いて半導体ウエハの研磨を行う場合には、基板保持装置により半導体ウエハを保持しつつ、この半導体ウエハを研磨面に対して所定の圧力で押圧する。このとき、研磨テーブルと基板保持装置とを相対運動させることにより半導体ウエハが研磨面に摺接し、半導体ウエハの表面が平坦かつ鏡面に研磨される。   This type of polishing apparatus includes a polishing table having a polishing surface made of a polishing pad, and a substrate holding device called a top ring or a polishing head for holding a semiconductor wafer. When polishing a semiconductor wafer using such a polishing apparatus, the semiconductor wafer is pressed against the polishing surface with a predetermined pressure while the semiconductor wafer is held by the substrate holding apparatus. At this time, the semiconductor wafer is brought into sliding contact with the polishing surface by moving the polishing table and the substrate holding device relative to each other, so that the surface of the semiconductor wafer is polished to a flat and mirror surface.

このような研磨装置において、研磨中の半導体ウエハと研磨パッドの研磨面との間の相対的な押圧力が半導体ウエハの全面に亘って均一でない場合には、半導体ウエハの各部分に与えられる押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。半導体ウエハに対する押圧力を均一化するために、基板保持装置の下部に弾性膜から形成される圧力室を設け、この圧力室に空気などの流体を供給することで弾性膜を介して流体圧により半導体ウエハを研磨パッドの研磨面に押圧して研磨することが行われている。   In such a polishing apparatus, when the relative pressing force between the semiconductor wafer being polished and the polishing surface of the polishing pad is not uniform over the entire surface of the semiconductor wafer, the pressing force applied to each part of the semiconductor wafer. Depending on the pressure, insufficient polishing or overpolishing occurs. In order to equalize the pressing force on the semiconductor wafer, a pressure chamber formed of an elastic film is provided in the lower part of the substrate holding device, and a fluid such as air is supplied to the pressure chamber by the fluid pressure through the elastic film. Polishing is performed by pressing a semiconductor wafer against a polishing surface of a polishing pad.

この場合、上記研磨パッドは弾性を有するため、研磨中の半導体ウエハの外周縁部に加わる押圧力が不均一になり、半導体ウエハの外周縁部のみが多く研磨される、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまう場合がある。このような縁だれを防止するため、半導体ウエハの外周縁を保持するリテーナリングをトップリング本体(又はキャリアヘッド本体)に対して上下動可能とすることによって半導体ウエハの外周縁側に位置する研磨パッドの研磨面を押圧するようにしている。   In this case, since the polishing pad has elasticity, the pressing force applied to the outer peripheral edge portion of the semiconductor wafer being polished becomes non-uniform, so that only the outer peripheral edge portion of the semiconductor wafer is polished. It may happen. In order to prevent such sag, a polishing pad located on the outer peripheral side of the semiconductor wafer by allowing the retainer ring that holds the outer peripheral edge of the semiconductor wafer to move up and down relative to the top ring main body (or carrier head main body). The polishing surface is pressed.

上述の構成の研磨装置において、研磨パッドの研磨面上での研磨工程の終了後、研磨後のウエハを基板保持装置であるトップリングに真空吸着し、トップリングを上昇させ、基板受渡し装置(プッシャ)へ移動させて、ウエハの離脱を行う。ウエハをトップリングから容易に離脱させるために、特許文献1乃至3に開示されているように、基板受渡し装置にリリースノズルが設けられている。リリースノズルは、ウエハの裏面とメンブレンの間に加圧流体を噴射することによりウエハのリリース(離脱)を補助する機構であるが、特許文献1および特許文献2で開示されている技術では、ウエハリリース時にはメンブレンを加圧して膨らませ、ウエハ周縁部をメンブレンから引き剥がし、この引き剥がされた部分に加圧流体を噴射している。この場合、メンブレンを加圧して膨らませる際にウエハには局所的な応力が加わり、ウエハ上に形成された微細な配線が破断したり、最悪の場合にはウエハが破損してしまうという問題がある。   In the polishing apparatus having the above-described configuration, after the polishing process on the polishing surface of the polishing pad is completed, the polished wafer is vacuum-sucked to the top ring which is the substrate holding device, the top ring is raised, and the substrate delivery device (pusher) ) To remove the wafer. In order to easily remove the wafer from the top ring, as disclosed in Patent Documents 1 to 3, a release nozzle is provided in the substrate transfer device. The release nozzle is a mechanism that assists the release (detachment) of the wafer by injecting a pressurized fluid between the back surface of the wafer and the membrane. In the technique disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, At the time of release, the membrane is pressurized and swelled, the peripheral edge of the wafer is peeled off from the membrane, and pressurized fluid is sprayed onto the peeled portion. In this case, when the membrane is pressurized and inflated, local stress is applied to the wafer, and fine wiring formed on the wafer is broken, or in the worst case, the wafer is damaged. is there.

これに対して、特許文献3で開示されている技術では、プッシャの上昇完了時、リテーナリングの底面を押圧することにより、リテーナリングの底面がメンブレンの下面よりも上方に押し上げられウエハとメンブレンとの間が露出された状態になっているので、メンブレンを加圧すること無しに大気開放状態で、すなわちウエハに応力をかけること無しに、リリースノズルからリリースシャワーをウエハとメンブレン間に噴射することが可能である。   On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 3, by pressing the bottom surface of the retainer ring when the pusher is lifted, the bottom surface of the retainer ring is pushed up above the bottom surface of the membrane, It is possible to spray a release shower from the release nozzle between the wafer and the membrane in an open state without pressurizing the membrane, that is, without applying stress to the wafer. Is possible.

特開2005−123485号公報JP 2005-123485 A 米国特許第7,044,832号公報US Patent No. 7,044,832 特開2010−46756号公報JP 2010-46756 A

上述した研磨装置を連続運転してウエハの研磨を行い、研磨後のウエハを基板受渡し装(プッシャ)において離脱させるというウエハ処理工程を繰り返し行った。その結果、基板受渡し装置においてリリースノズルから加圧流体を噴射するリリース動作が始まってから、ウエハがトップリングから離脱するまでの時間であるリリース時間には、バラツキがあることが判明した。すなわち、数百枚のウエハのリリース時間を分析してみると、短時間でリリースされる場合が最も多かったが、2倍以上のリリース時間を要する場合も相当数あった。   The above-described polishing apparatus was continuously operated to polish the wafer, and the wafer processing step was repeated in which the polished wafer was separated by a substrate transfer device (pusher). As a result, it has been found that there is a variation in the release time, which is the time from when the release operation for ejecting the pressurized fluid from the release nozzle in the substrate transfer apparatus to the time when the wafer is detached from the top ring. That is, when the release times of several hundred wafers were analyzed, the release was most often performed in a short time, but there were a considerable number of cases where the release time was twice or more.

本発明者らは、ウエハのリリース時間のバラツキが発生する原因を解明するために、種々の実験を行うとともに実験結果の解析を進めた結果、トップリングの回転位相とウエハのリリース時間との間に相関関係があることを見出した(後述する)。この相関関係が生ずる原因をつきとめるために、トップリングの構造とリリースノズルとの関係を調査した結果、メンブレンにはウエハを吸着保持するために複数の孔が設けられているため、ウエハリリース時にこれらのメンブレン孔とリリースノズルから噴射される加圧流体との回転位相が一致してしまうと、加圧流体がメンブレン孔からメンブレン内に侵入しメンブレンを大きく膨らませてしまい、メンブレンが大きく膨らむとリリースノズルからの加圧流体がウエハ・メンブレン間の適切な位置に当たらなくなり、ウエハのリリース時間が長くかかるという知見を得たものである。   The present inventors conducted various experiments and analyzed the experimental results in order to elucidate the cause of the variation in the wafer release time, and as a result, the results show that there is a difference between the rotation phase of the top ring and the wafer release time. Have been found to have a correlation (described later). In order to find out the cause of this correlation, the relationship between the top ring structure and the release nozzle was investigated. As a result, the membrane has a plurality of holes to hold and hold the wafer. If the rotational phase of the membrane hole and the pressurized fluid ejected from the release nozzle match, the pressurized fluid will enter the membrane through the membrane hole, causing the membrane to expand significantly, and if the membrane expands significantly, the release nozzle It has been found that the pressurized fluid from is not applied at an appropriate position between the wafer and the membrane, and that it takes a long time to release the wafer.

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、半導体ウエハ等の基板の変形および基板にかかる応力を低減し、基板の欠陥や基板の破損を防止して、基板のトップリングからの離脱(リリース)を安全で効率的に行うことができる研磨装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, reduces deformation of a substrate such as a semiconductor wafer and stress applied to the substrate, prevents defects in the substrate and breakage of the substrate, and removes the substrate from the top ring ( It is an object of the present invention to provide a polishing apparatus and method capable of performing (release) safely and efficiently.

本発明の研磨装置は、研磨面を有した研磨テーブルと、少なくとも一部が弾性膜で構成された基板保持面を有し、該基板保持面で基板を保持するとともに前記基板の外周縁をリテーナリングで保持して前記研磨面に押圧する基板保持装置と、前記基板保持装置からの基板受け渡し位置において前記基板保持装置から基板の受け渡しを行う基板受渡し装置と、前記基板受渡し装置と一体に設けられるか又は別途設けられ、前記基板保持面の外周側から加圧流体を噴射して基板を前記基板保持面から剥離する基板剥離促進機構と、前記基板保持装置を回転駆動させる回転駆動機構と、前記基板保持装置の回転角度位置を検知する検知機構と、前記基板保持装置の回転角度位置を制御する制御部とを備えた研磨装置であって、前記基板受渡し装置は、前記基板を前記基板保持装置から受け取る前に、前記リテーナリングの底面を前記基板保持面よりも上方へ押し上げ、前記基板保持装置から前記基板受渡し装置へ基板の受け渡しを行う前に、前記基板保持装置の回転角度位置を特定の位置に制御することを特徴とする。
本発明によれば、研磨後の基板を基板保持装置から基板搬送機構に受け渡す前に、基板保持装置の回転角度位置を所望の位置に制御し、その後、基板剥離促進機構により研磨後の基板を基板保持面から剥離させ、基板を基板保持装置から基板搬送機構に受け渡すことができる。したがって、基板を受け渡す前に、基板保持装置と基板剥離促進機構の位置関係を最適な位置関係にした状態で、加圧流体を噴射することができるため、噴射された加圧流体が基板保持面と基板の間に正確に当たり、基板を基板保持面から安全にかつ効率的に剥離することができる。
The polishing apparatus of the present invention has a polishing table having a polishing surface, and a substrate holding surface at least partially made of an elastic film, holds the substrate by the substrate holding surface, and retains the outer peripheral edge of the substrate. provided a substrate holding apparatus for pressing said polishing surface and retaining ring, and a substrate transfer device for transferring the substrate from the substrate holding device at the substrate delivery position from the substrate holding device, together with the substrate transfer device Or a substrate peeling acceleration mechanism that ejects pressurized fluid from the outer peripheral side of the substrate holding surface and peels the substrate from the substrate holding surface, a rotation drive mechanism that rotates the substrate holding device, and a detection mechanism for detecting the rotational angular position of the substrate holding apparatus, a polishing apparatus and a control unit for controlling the rotational angular position of the substrate holding device, the substrate transfer device Before receiving the substrate from the substrate holding device, the bottom surface of the retainer ring is pushed up above the substrate holding surface, and before the substrate is transferred from the substrate holding device to the substrate delivery device, the substrate holding device The rotation angle position is controlled to a specific position .
According to the present invention, before the substrate after polishing is transferred from the substrate holding device to the substrate transport mechanism, the rotational angle position of the substrate holding device is controlled to a desired position, and then the substrate after polishing by the substrate peeling promotion mechanism. Can be peeled off from the substrate holding surface, and the substrate can be transferred from the substrate holding device to the substrate transport mechanism. Therefore, before the substrate is delivered, the pressurized fluid can be ejected in a state where the positional relationship between the substrate holding device and the substrate peeling promoting mechanism is in an optimum positional relationship. It is possible to accurately hit between the surface and the substrate and to peel the substrate safely and efficiently from the substrate holding surface.

本発明の好ましい態様は、前記基板保持面の弾性膜は孔を有し、前記制御部は、前記基板剥離促進機構から噴射される加圧流体が前記孔に向かって噴射されないように、前記基板保持装置の回転角度位置を制御することを特徴とする。
本発明によれば、噴射された加圧流体が孔から弾性膜の内部に侵入することがないため、弾性膜が膨らむことがなく、基板を基板保持面から短時間で安全に剥離することができる。
In a preferred aspect of the present invention, the elastic film of the substrate holding surface has a hole, and the control unit prevents the pressurized fluid sprayed from the substrate peeling promotion mechanism from being sprayed toward the hole. The rotation angle position of the holding device is controlled.
According to the present invention, since the injected pressurized fluid does not enter the inside of the elastic film from the hole, the elastic film does not swell, and the substrate can be safely separated from the substrate holding surface in a short time. it can.

本発明の研磨装置は、研磨面を有した研磨テーブルと、少なくとも一部が弾性膜で構成された基板保持面を有し、該基板保持面で基板を保持するとともに前記基板の外周縁をリテーナリングで保持して前記研磨面に押圧する基板保持装置と、前記基板保持装置からの基板受け渡し位置において前記基板保持装置から基板の受け渡しを行う基板受渡し装置と、前記基板受渡し装置と一体に設けられるか又は別途設けられ、基板を前記基板保持面から剥離する基板剥離促進機構とを備え、前記基板保持面には複数の孔が設けられ、前記孔の孔径は2mm以上6mm以下である研磨装置であって、前記基板受渡し装置は、前記基板を前記基板保持装置から受け取る前に、前記リテーナリングの底面を前記基板保持面よりも上方へ押し上げることを特徴とする。
本発明によれば、基板を基板保持面から剥離する際に加圧流体を噴射する場合であっても、弾性膜の孔の孔径が6mm以下であるため、噴射された加圧流体が弾性膜の内部に侵入することが非常に困難であり、弾性膜が膨らむことがなく、基板を基板保持面から安全にかつ効率的に剥離することができる。また、弾性膜の孔の孔径が2mm以上であるため、基板を安全に吸着して保持することができる。
The polishing apparatus of the present invention has a polishing table having a polishing surface, and a substrate holding surface at least partially made of an elastic film, holds the substrate by the substrate holding surface, and retains the outer peripheral edge of the substrate. A substrate holding device that is held by a ring and pressed against the polishing surface, a substrate transfer device that transfers a substrate from the substrate holding device at a substrate transfer position from the substrate holding device, and the substrate transfer device are provided integrally. or separately provided, and a substrate peeling promotion mechanism for peeling the substrate from the substrate holding surface, wherein the substrate holding surface is provided multiple holes, diameter of said hole is 2mm or more than 6mm polishing apparatus a is, the substrate transfer apparatus, especially that pushes up the substrate prior to receiving from said substrate holding apparatus, the bottom surface of the retainer ring upward from the substrate holding surface To.
According to the present invention, even when the pressurized fluid is ejected when the substrate is peeled from the substrate holding surface, since the hole diameter of the hole of the elastic membrane is 6 mm or less, the ejected pressurized fluid is the elastic membrane. It is very difficult to enter the inside of the substrate, the elastic film does not swell, and the substrate can be safely and efficiently peeled from the substrate holding surface. Moreover, since the hole diameter of the hole of the elastic membrane is 2 mm or more, the substrate can be safely adsorbed and held.

本発明の好ましい態様は、前記基板剥離促進機構は、前記基板保持面の外周側から加圧流体を噴射して基板を前記基板保持面から剥離することを特徴とする。
本発明によれば、噴射された加圧流体が弾性膜の内部に侵入することが困難であるため、基板保持面と加圧流体を噴射する機構の位置関係を最適な位置関係にすることができ、噴射された加圧流体が基板保持面と基板の間に正確に当たり、基板を基板保持面から安全にかつ効率的に剥離することができる。
In a preferred aspect of the present invention, the substrate peeling promotion mechanism is characterized in that a pressurized fluid is ejected from an outer peripheral side of the substrate holding surface to peel the substrate from the substrate holding surface .
According to the present invention, since it is difficult for the injected pressurized fluid to enter the elastic film, the positional relationship between the substrate holding surface and the mechanism for injecting the pressurized fluid can be set to an optimal positional relationship. In addition, the injected pressurized fluid can accurately hit between the substrate holding surface and the substrate, and the substrate can be safely and efficiently separated from the substrate holding surface.

本発明の研磨方法は、少なくとも一部が弾性膜で構成された基板保持面を有する基板保持装置により基板を保持するとともに前記基板の外周縁をリテーナリングで保持して研磨面に押圧し、基板と前記研磨面とを相対運動させながら基板の研磨を行い、研磨後の基板を前記基板保持装置により吸着して保持し、研磨後の基板を保持した前記基板保持装置を回転させ、該基板保持装置の回転角度位置を特定の位置に制御し、前記特定の位置に制御された前記基板保持装置の外周側から加圧流体を噴射し、前記基板保持面から基板を剥離して基板を基板受渡し装置に受け渡す研磨方法であって、前記基板保持装置から前記基板受渡し装置へ基板の受け渡しを行う前に、前記基板保持装置の回転角度位置を特定の位置に制御し、前記基板保持装置から前記基板受渡し装置へ基板の受け渡しを行う前に、前記基板受渡し装置により前記リテーナリングの底面を前記基板保持面よりも上方へ押し上げることを特徴とする。
本発明によれば、研磨後の基板を基板保持装置から基板搬送機構に受け渡す前に、基板保持装置の回転角度位置を特定の位置に制御し、その後、基板剥離促進機構により研磨後の基板を基板保持面から剥離させ、基板を基板保持装置から基板搬送機構に受け渡すことができる。したがって、基板を受け渡す前に、基板保持装置と基板剥離促進機構の位置関係を最適な位置関係にすることができ、基板を基板保持面から安全にかつ効率的に剥離することができる。
In the polishing method of the present invention, a substrate is held by a substrate holding device having a substrate holding surface at least partially made of an elastic film, and the outer peripheral edge of the substrate is held by a retainer ring and pressed against the polishing surface. The substrate is polished while relatively moving the polishing surface and the polishing surface, the polished substrate is sucked and held by the substrate holding device, and the substrate holding device holding the polished substrate is rotated to hold the substrate The rotation angle position of the apparatus is controlled to a specific position, the pressurized fluid is ejected from the outer peripheral side of the substrate holding apparatus controlled to the specific position, the substrate is peeled off from the substrate holding surface, and the substrate is delivered. a receiving pass to Migaku Ken method in the apparatus, before receiving and transferring the substrates from the substrate holding device to the substrate transfer apparatus, and controls the rotational angular position of the substrate holding device in a particular position, the substrate holding device Or Before receiving and transferring the substrates to the substrate transfer apparatus, and wherein the pushing up the bottom surface of the retainer ring by the substrate transfer device upward from the substrate holding surface.
According to the present invention, before the substrate after polishing is transferred from the substrate holding device to the substrate transport mechanism, the rotational angle position of the substrate holding device is controlled to a specific position, and then the substrate after polishing by the substrate peeling promotion mechanism. Can be peeled off from the substrate holding surface, and the substrate can be transferred from the substrate holding device to the substrate transport mechanism. Therefore, before the substrate is delivered, the positional relationship between the substrate holding device and the substrate peeling promoting mechanism can be set to an optimum positional relationship, and the substrate can be peeled off safely and efficiently from the substrate holding surface.

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
(1)研磨後の基板を保持した基板保持装置から基板を剥離して基板搬送機構に受け渡す際に、基板が変形することがなく、また基板に局所的な応力がかかることがない。したがって、基板上に形成された微細な配線や素子等の破断や破損を防止することができ、また基板の破損も防止することができる。
(2)研磨後の基板を保持した基板保持装置から基板を剥離して基板搬送機構に受け渡す際に、基板保持面から基板を速やかにかつ安全に剥離して基板搬送機構に受け渡すことができ、基板上の回路素子や配線等の保護を充分に図りつつ、研磨装置のスループットを向上させることができる。
The present invention has the following effects.
(1) When the substrate is peeled from the substrate holding device that holds the polished substrate and delivered to the substrate transport mechanism, the substrate is not deformed, and no local stress is applied to the substrate. Therefore, breakage and breakage of fine wirings and elements formed on the substrate can be prevented, and breakage of the substrate can also be prevented.
(2) When the substrate is peeled off from the substrate holding device holding the polished substrate and delivered to the substrate transport mechanism, the substrate can be quickly and safely peeled off from the substrate holding surface and delivered to the substrate transport mechanism. In addition, the throughput of the polishing apparatus can be improved while sufficiently protecting circuit elements and wirings on the substrate.

図1は、本発明に係る研磨装置の全体構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a polishing apparatus according to the present invention. 図2は、研磨対象物である半導体ウエハを保持して研磨テーブル上の研磨面に押圧する基板保持装置を構成するトップリングの模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a top ring that constitutes a substrate holding device that holds a semiconductor wafer as an object to be polished and presses it against a polishing surface on a polishing table. 図3は、トップリングと基板受渡し装置(プッシャ)とを示す概略図であり、ウエハをトップリングからプッシャへ受け渡しするために、プッシャを上昇させた状態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a top ring and a substrate delivery device (pusher), and is a schematic diagram showing a state in which the pusher is raised in order to deliver the wafer from the top ring to the pusher. 図4は、プッシャの詳細構造を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing the detailed structure of the pusher. 図5は、メンブレンからウエハを離脱させるウエハリリース時の状態を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing a state at the time of wafer release in which the wafer is detached from the membrane. 図6は、ウエハリリース時のプッシャに対するトップリングの回転位相とその時のウエハリリース時間を測定した結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the result of measuring the rotation phase of the top ring with respect to the pusher at the time of wafer release and the wafer release time at that time. 図7は、図6における位相50度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of the phase of 50 degrees in FIG. 図8は、図6における位相60度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of the phase of 60 degrees in FIG. 図9は、図6における位相10度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of a phase of 10 degrees in FIG. 図10は、図6における位相40度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of the phase of 40 degrees in FIG. 図11は、メンブレン孔とリリースシャワーの位相が一致した場合のリリースシャワーの挙動を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing the behavior of the release shower when the membrane hole and the release shower are in phase. 図12は、メンブレン孔とリリースシャワーの位相が一致した場合のメンブレンの挙動を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing the behavior of the membrane when the phases of the membrane hole and the release shower coincide. 図13は、孔径6mmで位相60度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole when the hole diameter is 6 mm and the phase is 60 degrees. 図14は、孔径6mmでウエハリリース時のプッシャに対するトップリングの回転位相とその時のウエハリリース時間を測定した結果を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the results of measuring the rotational phase of the top ring with respect to the pusher at the time of wafer release with a hole diameter of 6 mm and the wafer release time at that time.

以下、本発明に係る研磨装置の実施形態について図1乃至図14を参照して詳細に説明する。なお、図1から図14において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of a polishing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 14, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本発明に係る研磨装置の全体構成を示す概略図である。図1に示すように、研磨装置は、研磨テーブル100と、研磨対象物である半導体ウエ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トップリング1とを備えている。
研磨テーブル100は、テーブル軸100aを介してその下方に配置されるモータ(図示せず)に連結されており、そのテーブル軸100a周りに回転可能になっている。研磨テーブル100の上面には研磨パッド101が貼付されており、研磨パッド101の表面101aが半導体ウエハWを研磨する研磨面を構成している。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。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a polishing apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus includes a polishing table 100 and a top ring 1 that holds a substrate such as a semiconductor wafer that is an object to be polished and presses the substrate against a polishing surface on the polishing table.
The polishing table 100 is connected to a motor (not shown) disposed below the table via a table shaft 100a, and is rotatable around the table shaft 100a. A polishing pad 101 is affixed to the upper surface of the polishing table 100, and the surface 101 a of the polishing pad 101 constitutes a polishing surface for polishing the semiconductor wafer W. A polishing liquid supply nozzle 102 is installed above the polishing table 100, and the polishing liquid Q is supplied onto the polishing pad 101 on the polishing table 100 by the polishing liquid supply nozzle 102.

トップリング1は、半導体ウエハWを研磨面101aに対して押圧するトップリング本体2と、半導体ウエハWの外周縁を保持して半導体ウエハWがトップリングから飛び出さないようにするリテーナリング3とから基本的に構成されている。   The top ring 1 includes a top ring body 2 that presses the semiconductor wafer W against the polishing surface 101a, and a retainer ring 3 that holds the outer peripheral edge of the semiconductor wafer W so that the semiconductor wafer W does not jump out of the top ring. It basically consists of

トップリング1は、トップリングシャフト111に接続されており、このトップリングシャフト111は、上下動機構124によりトップリングヘッド110に対して上下動するようになっている。このトップリングシャフト111の上下動により、トップリングヘッド110に対してトップリング1の全体を昇降させ位置決めするようになっている。なお、トップリングシャフト111の上端にはロータリージョイント125が取り付けられている。
トップリングシャフト111およびトップリング1を上下動させる上下動機構124は、軸受126を介してトップリングシャフト111を回転可能に支持するブリッジ128と、ブリッジ128に取り付けられたボールねじ132と、支柱130により支持された支持台129と、支持台129上に設けられたACサーボモータ138とを備えている。サーボモータ138を支持する支持台129は、支柱130を介してトップリングヘッド110に固定されている。
The top ring 1 is connected to a top ring shaft 111, and the top ring shaft 111 moves up and down with respect to the top ring head 110 by a vertical movement mechanism 124. By moving the top ring shaft 111 up and down, the entire top ring 1 is moved up and down with respect to the top ring head 110 for positioning. A rotary joint 125 is attached to the upper end of the top ring shaft 111.
The vertical movement mechanism 124 that moves the top ring shaft 111 and the top ring 1 up and down includes a bridge 128 that rotatably supports the top ring shaft 111 via a bearing 126, a ball screw 132 attached to the bridge 128, and a column 130. A support base 129 supported by the above-mentioned structure, and an AC servo motor 138 provided on the support base 129. A support base 129 that supports the servo motor 138 is fixed to the top ring head 110 via a support 130.

ボールねじ132は、サーボモータ138に連結されたねじ軸132aと、このねじ軸132aが螺合するナット132bとを備えている。トップリングシャフト111は、ブリッジ128と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ138を駆動すると、ボールねじ132を介してブリッジ128が上下動し、これによりトップリングシャフト111およびトップリング1が上下動する。   The ball screw 132 includes a screw shaft 132a connected to the servo motor 138 and a nut 132b into which the screw shaft 132a is screwed. The top ring shaft 111 moves up and down integrally with the bridge 128. Therefore, when the servo motor 138 is driven, the bridge 128 moves up and down via the ball screw 132, and thereby the top ring shaft 111 and the top ring 1 move up and down.

また、トップリングシャフト111はキー(図示せず)を介して回転筒112に連結されている。この回転筒112はその外周部にタイミングプーリ113を備えている。トップリングヘッド110にはトップリング用回転モータ114が固定されており、上記タイミングプーリ113は、タイミングベルト115を介してトップリング用回転モータ114に設けられたタイミングプーリ116に接続されている。したがって、トップリング用回転モータ114を回転駆動することによってタイミングプーリ116、タイミングベルト115、およびタイミングプーリ113を介して回転筒112およびトップリングシャフト111が一体に回転し、トップリング1が回転する。トップリング用回転モータ114は、エンコーダ140を備えている。エンコーダ140は、トップリング1の回転角度位置を検知する機能やトップリング1の回転数を積算する機能を有している。また、トップリング1の回転角度「基準位置(0度)」を検知するセンサを別途設けても良い。なお、トップリングヘッド110は、フレーム(図示せず)に回転可能に支持されたトップリングヘッドシャフト117によって支持されている。研磨装置は、トップリング用回転モータ114、サーボモータ138、エンコーダ140をはじめとする装置内の各機器を制御する制御部50を備えている。   The top ring shaft 111 is connected to the rotary cylinder 112 via a key (not shown). The rotating cylinder 112 includes a timing pulley 113 on the outer periphery thereof. A top ring rotation motor 114 is fixed to the top ring head 110, and the timing pulley 113 is connected to a timing pulley 116 provided on the top ring rotation motor 114 via a timing belt 115. Accordingly, when the top ring rotary motor 114 is driven to rotate, the rotary cylinder 112 and the top ring shaft 111 rotate together via the timing pulley 116, the timing belt 115, and the timing pulley 113, and the top ring 1 rotates. The top ring rotary motor 114 includes an encoder 140. The encoder 140 has a function of detecting the rotational angle position of the top ring 1 and a function of integrating the rotational speed of the top ring 1. A sensor for detecting the rotation angle “reference position (0 degree)” of the top ring 1 may be provided separately. The top ring head 110 is supported by a top ring head shaft 117 that is rotatably supported by a frame (not shown). The polishing apparatus includes a control unit 50 that controls each device in the apparatus including the top ring rotation motor 114, the servo motor 138, and the encoder 140.

図1に示すように構成された研磨装置において、トップリング1は、その下面に半導体ウエハWなどの基板を保持できるようになっている。トップリングヘッド110はトップリングシャフト117を中心として旋回可能に構成されており、下面に半導体ウエハWを保持したトップリング1は、トップリングヘッド110の旋回により半導体ウエハWの受取位置から研磨テーブル100の上方に移動される。そして、トップリング1を下降させて半導体ウエハWを研磨パッド101の表面(研磨面)101aに押圧する。このとき、トップリング1および研磨テーブル100をそれぞれ回転させ、研磨テーブル100の上方に設けられた研磨液供給ノズル102から研磨パッド101上に研磨液を供給する。このように、半導体ウエハWを研磨パッド101の研磨面101aに摺接させて半導体ウエハWの表面を研磨する。   In the polishing apparatus configured as shown in FIG. 1, the top ring 1 can hold a substrate such as a semiconductor wafer W on its lower surface. The top ring head 110 is configured to be pivotable about a top ring shaft 117, and the top ring 1 holding the semiconductor wafer W on the lower surface thereof is rotated from the receiving position of the semiconductor wafer W by the rotation of the top ring head 110. Is moved above. Then, the top ring 1 is lowered to press the semiconductor wafer W against the surface (polishing surface) 101 a of the polishing pad 101. At this time, the top ring 1 and the polishing table 100 are rotated, and the polishing liquid is supplied onto the polishing pad 101 from the polishing liquid supply nozzle 102 provided above the polishing table 100. Thus, the surface of the semiconductor wafer W is polished by bringing the semiconductor wafer W into sliding contact with the polishing surface 101a of the polishing pad 101.

次に、本発明の研磨装置におけるトップリング(研磨ヘッド)について説明する。図2は、研磨対象物である半導体ウエハを保持して研磨テーブル上の研磨面に押圧する基板保持装置を構成するトップリング1の模式的な断面図である。図2においては、トップリング1を構成する主要構成要素だけを図示している。
図2に示すように、トップリング1は、半導体ウエハWを研磨面101aに対して押圧するトップリング本体(キャリアとも称する)2と、研磨面101aを直接押圧するリテーナリング3とから基本的に構成されている。トップリング本体(キャリア)2は概略円盤状の部材からなり、リテーナリング3はトップリング本体2の外周部に取り付けられている。トップリング本体2は、エンジニアリングプラスティック(例えば、PEEK)などの樹脂により形成されている。トップリング本体2の下面には、半導体ウエハの裏面に当接する弾性膜(メンブレン)4が取り付けられている。弾性膜(メンブレン)4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。
Next, the top ring (polishing head) in the polishing apparatus of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the top ring 1 that constitutes a substrate holding device that holds a semiconductor wafer as an object to be polished and presses it against a polishing surface on a polishing table. In FIG. 2, only main components constituting the top ring 1 are illustrated.
As shown in FIG. 2, the top ring 1 basically includes a top ring body (also referred to as a carrier) 2 that presses the semiconductor wafer W against the polishing surface 101a and a retainer ring 3 that directly presses the polishing surface 101a. It is configured. The top ring body (carrier) 2 is formed of a substantially disk-shaped member, and the retainer ring 3 is attached to the outer peripheral portion of the top ring body 2. The top ring body 2 is formed of a resin such as engineering plastic (for example, PEEK). An elastic film (membrane) 4 that is in contact with the back surface of the semiconductor wafer is attached to the lower surface of the top ring body 2. The elastic membrane (membrane) 4 is formed of a rubber material having excellent strength and durability, such as ethylene propylene rubber (EPDM), polyurethane rubber, silicon rubber and the like.

前記弾性膜(メンブレン)4は同心状の複数の隔壁4aを有し、これら隔壁4aによって、弾性膜4の上面とトップリング本体2の下面との間に円形状のセンター室5、環状のリプル室6、環状のアウター室7、環状のエッジ室8が形成されている。すなわち、トップリング本体2の中心部にセンター室5が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室6、アウター室7、エッジ室8が形成されている。弾性膜(メンブレン)4は、リプルエリア(リプル室6)にウエハ吸着用の弾性膜の厚さ方向に貫通する複数の孔4hを有している。本実施例では孔4hはリプルエリアに設けられているが、リプルエリア以外に設けても良い。トップリング本体2内には、センター室5に連通する流路11、リプル室6に連通する流路12、アウター室7に連通する流路13、エッジ室8に連通する流路14がそれぞれ形成されている。そして、センター室5に連通する流路11、アウター室7に連通する流路13、エッジ室8に連通する流路14は、ロータリージョイント25を介して流路21,23,24にそれぞれ接続されている。そして、流路21,23,24は、それぞれバルブV1−1,V3−1,V4−1および圧力レギュレータR1,R3,R4を介して圧力調整部30に接続されている。また、流路21,23,24は、それぞれバルブV1−2,V3−2,V4−2を介して真空源31に接続されるとともに、バルブV1−3,V3−3,V4−3を介して大気に連通可能になっている。   The elastic membrane (membrane) 4 has a plurality of concentric partition walls 4a. By these partition walls 4a, a circular center chamber 5 and an annular ripple are formed between the upper surface of the elastic film 4 and the lower surface of the top ring body 2. A chamber 6, an annular outer chamber 7, and an annular edge chamber 8 are formed. That is, a center chamber 5 is formed at the center of the top ring main body 2, and a ripple chamber 6, an outer chamber 7, and an edge chamber 8 are sequentially formed concentrically from the center toward the outer peripheral direction. The elastic membrane (membrane) 4 has a plurality of holes 4h penetrating in the ripple area (ripple chamber 6) in the thickness direction of the elastic membrane for wafer adsorption. In this embodiment, the hole 4h is provided in the ripple area, but it may be provided in a place other than the ripple area. In the top ring body 2, a flow path 11 communicating with the center chamber 5, a flow path 12 communicating with the ripple chamber 6, a flow path 13 communicating with the outer chamber 7, and a flow path 14 communicating with the edge chamber 8 are formed. Has been. The flow path 11 communicating with the center chamber 5, the flow path 13 communicating with the outer chamber 7, and the flow path 14 communicating with the edge chamber 8 are connected to the flow paths 21, 23, and 24 via the rotary joint 25, respectively. ing. The flow paths 21, 23, 24 are connected to the pressure adjusting unit 30 via valves V1-1, V3-1, V4-1 and pressure regulators R1, R3, R4, respectively. The flow paths 21, 23, and 24 are connected to the vacuum source 31 via valves V1-2, V3-2, and V4-2, respectively, and via valves V1-3, V3-3, and V4-3. Can communicate with the atmosphere.

一方、リプル室6に連通する流路12は、ロータリージョイント25を介して流路22に接続されている。そして、流路22は、気水分離槽35、バルブV2−1および圧力レギュレータR2を介して圧力調整部30に接続されている。また、流路22は、気水分離槽35およびバルブV2−2を介して真空源131に接続されるとともに、バルブV2−3を介して大気に連通可能になっている。   On the other hand, the flow path 12 communicating with the ripple chamber 6 is connected to the flow path 22 via the rotary joint 25. And the flow path 22 is connected to the pressure adjustment part 30 via the steam-water separation tank 35, valve | bulb V2-1, and pressure regulator R2. The flow path 22 is connected to the vacuum source 131 via the steam-water separation tank 35 and the valve V2-2, and can communicate with the atmosphere via the valve V2-3.

また、リテーナリング3の直上にも弾性膜からなるリテーナリング加圧室9が形成されており、リテーナリング加圧室9は、トップリング本体(キャリア)2内に形成された流路15およびロータリージョイント25を介して流路26に接続されている。そして、流路26は、バルブV5−1および圧力レギュレータR5を介して圧力調整部30に接続されている。また、流路26は、バルブV5−2を介して真空源31に接続されるとともに、バルブV5−3を介して大気に連通可能になっている。圧力レギュレータR1,R2,R3,R4,R5は、それぞれ圧力調整部30からセンター室5、リプル室6、アウター室7、エッジ室8およびリテーナリング加圧室9に供給する圧力流体の圧力を調整する圧力調整機能を有している。圧力レギュレータR1,R2,R3,R4,R5および各バルブV1−1〜V1−3、V2−1〜V2−3,V3−1〜V3−3,V4−1〜V4−3,V5−1〜V5−3は、制御部50(図1参照)に接続されていて、それらの作動が制御されるようになっている。また、流路21,22,23,24,26にはそれぞれ圧力センサP1,P2,P3,P4,P5および流量センサF1,F2,F3,F4,F5が設置されている。   A retainer ring pressurizing chamber 9 made of an elastic film is also formed immediately above the retainer ring 3, and the retainer ring pressurizing chamber 9 includes a flow path 15 formed in the top ring body (carrier) 2 and a rotary. It is connected to the flow path 26 via the joint 25. The flow path 26 is connected to the pressure adjusting unit 30 via the valve V5-1 and the pressure regulator R5. The flow path 26 is connected to the vacuum source 31 via a valve V5-2 and can communicate with the atmosphere via a valve V5-3. The pressure regulators R1, R2, R3, R4, and R5 adjust the pressure of the pressure fluid supplied from the pressure adjusting unit 30 to the center chamber 5, the ripple chamber 6, the outer chamber 7, the edge chamber 8, and the retainer ring pressurizing chamber 9, respectively. It has a pressure adjustment function. Pressure regulators R1, R2, R3, R4, R5 and valves V1-1 to V1-3, V2-1 to V2-3, V3-1 to V3-3, V4-1 to V4-3, V5-1 V5-3 is connected to the control part 50 (refer FIG. 1), and those operations are controlled. Further, pressure sensors P1, P2, P3, P4, P5 and flow sensors F1, F2, F3, F4, F5 are installed in the flow paths 21, 22, 23, 24, 26, respectively.

図2に示すように構成されたトップリング1においては、上述したように、トップリング本体2の中心部にセンター室5が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室6、アウター室7、エッジ室8が形成され、これらセンター室5、リプル室6、アウター室7、エッジ室8およびリテーナリング加圧室9に供給する流体の圧力を圧力調整部30および圧力レギュレータR1,R2,R3,R4,R5によってそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、半導体ウエハWを研磨パッド101に押圧する押圧力を半導体ウエハの領域毎に調整でき、かつリテーナリング3が研磨パッド101を押圧する押圧力を調整できる。   In the top ring 1 configured as shown in FIG. 2, as described above, the center chamber 5 is formed at the center of the top ring main body 2, and the ripples are sequentially concentrically from the center toward the outer peripheral direction. The chamber 6, the outer chamber 7, and the edge chamber 8 are formed, and the pressure of the fluid supplied to the center chamber 5, the ripple chamber 6, the outer chamber 7, the edge chamber 8 and the retainer ring pressurizing chamber 9 is adjusted by the pressure adjusting unit 30 and the pressure. Each of the regulators R1, R2, R3, R4, and R5 can be adjusted independently. With such a structure, the pressing force for pressing the semiconductor wafer W against the polishing pad 101 can be adjusted for each region of the semiconductor wafer, and the pressing force for the retainer ring 3 to press the polishing pad 101 can be adjusted.

次に、図1および図2に示すように構成された研磨装置による一連の研磨処理工程について説明する。
トップリング1は基板受渡し装置から半導体ウエハWを受け取り真空吸着により保持する。弾性膜(メンブレン)4には半導体ウエハWを真空吸着するための複数の孔4hが設けられており、これらの孔4hは真空源131に連通されている。半導体ウエハWを真空吸着により保持したトップリング1は、予め設定したトップリングの研磨時設定位置まで下降する。この研磨時設定位置では、リテーナリング3は研磨パッド101の表面(研磨面)101aに接地しているが、研磨前は、トップリング1で半導体ウエハWを吸着保持しているので、半導体ウエハWの下面(被研磨面)と研磨パッド101の表面(研磨面)101aとの間には、わずかな間隙(例えば、約1mm)がある。このとき、研磨テーブル100およびトップリング1は、ともに回転駆動されている。この状態で、半導体ウエハの裏面側にある弾性膜(メンブレン)4を膨らませ、半導体ウエハの下面(被研磨面)を研磨パッド101の表面(研磨面)に当接させ、研磨テーブル100とトップリング1とを相対運動させることにより、半導体ウエハの表面(被研磨面)が所定の状態(例えば、所定の膜厚)になるまで研磨する。
Next, a series of polishing processing steps by the polishing apparatus configured as shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
The top ring 1 receives the semiconductor wafer W from the substrate transfer device and holds it by vacuum suction. The elastic film (membrane) 4 is provided with a plurality of holes 4 h for vacuum-sucking the semiconductor wafer W, and these holes 4 h communicate with a vacuum source 131. The top ring 1 holding the semiconductor wafer W by vacuum suction is lowered to a preset setting position for polishing the top ring. At this polishing setting position, the retainer ring 3 is in contact with the surface (polishing surface) 101a of the polishing pad 101. However, before the polishing, the top ring 1 holds the semiconductor wafer W by suction. There is a slight gap (for example, about 1 mm) between the lower surface (surface to be polished) and the surface (polishing surface) 101a of the polishing pad 101. At this time, both the polishing table 100 and the top ring 1 are rotationally driven. In this state, the elastic film (membrane) 4 on the back side of the semiconductor wafer is expanded, the lower surface (surface to be polished) of the semiconductor wafer is brought into contact with the surface (polishing surface) of the polishing pad 101, and the polishing table 100 and the top ring The surface of the semiconductor wafer (surface to be polished) is polished until it reaches a predetermined state (for example, a predetermined film thickness).

研磨パッド101上でのウエハ処理工程の終了後、ウエハWをトップリング1に吸着し、トップリング1を上昇させ、基板搬送機構を構成する基板受渡し装置(プッシャ)へ移動させて、ウエハWの離脱(リリース)を行う。
図3は、トップリング1と基板受渡し装置(プッシャ)150とを示す概略図であり、ウエハをトップリング1からプッシャ150へ受け渡しするために、プッシャを上昇させた状態を示す模式図である。図3に示すように、プッシャ150は、トップリング1との間で芯出しを行うためにトップリング1の外周面と嵌合可能なトップリングガイド151と、トップリング1とプッシャ150との間でウエハを受け渡しする際にウエハを支持するためのプッシャステージ152と、プッシャステージ152を上下動させるためのエアシリンダ(図示せず)と、プッシャステージ152とトップリングガイド151とを上下動させるためのエアシリンダ(図示せず)とを備えている。
After the wafer processing step on the polishing pad 101 is completed, the wafer W is attracted to the top ring 1, the top ring 1 is lifted, and moved to a substrate delivery device (pusher) that constitutes a substrate transport mechanism. Release (release).
FIG. 3 is a schematic view showing the top ring 1 and the substrate delivery device (pusher) 150, and is a schematic view showing a state in which the pusher is raised in order to deliver the wafer from the top ring 1 to the pusher 150. As shown in FIG. 3, the pusher 150 includes a top ring guide 151 that can be fitted to the outer peripheral surface of the top ring 1 for centering with the top ring 1, and between the top ring 1 and the pusher 150. In order to move the pusher stage 152 up and down, the pusher stage 152 for supporting the wafer, an air cylinder (not shown) for moving the pusher stage 152 up and down, and the pusher stage 152 and the top ring guide 151 up and down. Air cylinder (not shown).

以下においては、ウエハWをトップリング1からプッシャ150に受け渡しする動作を説明する。
研磨パッド101上でのウエハ処理工程終了後、トップリング1はウエハWを吸着する。ウエハの吸着は、メンブレン4の孔4hを真空源131に連通させることにより行う。ウエハの吸着後に、トップリング1を上昇させ、プッシャ150へ移動させて、ウエハWの離脱(リリース)を行う。プッシャ150へ移動後、トップリング1に吸着保持したウエハWに純水や薬液を供給しつつトップリング1を回転させて洗浄動作を行う場合もある。
In the following, an operation for transferring the wafer W from the top ring 1 to the pusher 150 will be described.
After the wafer processing process on the polishing pad 101 is completed, the top ring 1 attracts the wafer W. The adsorption of the wafer is performed by communicating the hole 4h of the membrane 4 with the vacuum source 131. After the wafer is adsorbed, the top ring 1 is raised and moved to the pusher 150, and the wafer W is released (released). After moving to the pusher 150, the cleaning operation may be performed by rotating the top ring 1 while supplying pure water or chemicals to the wafer W adsorbed and held on the top ring 1.

本発明では、ウエハの離脱前に「トップリングの回転位相を特定の位相に位置させる」。上記洗浄動作を行わない場合には、プッシャ150への移動中などにトップリング1の回転位相の調整が行われ、「トップリングの回転位相を特定の位相に位置させる」。トップリング1の回転を伴う洗浄動作を行う場合には、洗浄動作終了時に「トップリングの回転位相を特定の位相に位置させる」ようにトップリング1の回転を停止する。この場合、「トップリングの回転位相を特定の位相に位置させる」には、エンコーダ140によりトップリング1の基準位置(0度)からの回転角度位置を検知し、制御部50によりトップリング用回転モータ114を制御することにより、トップリング1を所定の回転角度位置で停止させる。その後、プッシャ150のプッシャステージ152とトップリングガイド151が上昇し、トップリングガイド151がトップリング1の外周面と嵌合してトップリング1とプッシャ150との芯出しを行う。このとき、トップリングガイド151は、リテーナリング3を押し上げるが、同時にリテーナリング加圧室9を真空にすることにより、リテーナリング3の上昇を速やかに行うようにしている。そして、プッシャの上昇完了時、リテーナリング3の底面は、トップリングガイド151の上面に押圧されてメンブレン4の下面よりも上方に押し上げられているので、ウエハとメンブレンとの間が露出された状態となっている。図3に示す例においては、リテーナリング3の底面はメンブレン下面よりも1mm上方に位置している。その後、トップリング1によるウエハWの真空吸着を止め、ウエハリリース動作を行う。なお、プッシャが上昇する代わりにトップリングが下降することによって所望の位置関係に移動しても良い。   In the present invention, the rotational phase of the top ring is positioned at a specific phase before the wafer is detached. When the cleaning operation is not performed, the rotational phase of the top ring 1 is adjusted during movement to the pusher 150, etc., and “the rotational phase of the top ring is positioned at a specific phase”. When performing the cleaning operation with the rotation of the top ring 1, the rotation of the top ring 1 is stopped so as to “position the rotation phase of the top ring at a specific phase” at the end of the cleaning operation. In this case, in order to “position the rotation phase of the top ring at a specific phase”, the encoder 140 detects the rotation angle position from the reference position (0 degree) of the top ring 1 and the control unit 50 rotates the top ring. By controlling the motor 114, the top ring 1 is stopped at a predetermined rotational angle position. Thereafter, the pusher stage 152 and the top ring guide 151 of the pusher 150 are raised, and the top ring guide 151 is fitted to the outer peripheral surface of the top ring 1 to center the top ring 1 and the pusher 150. At this time, the top ring guide 151 pushes up the retainer ring 3, but at the same time, the retainer ring pressurizing chamber 9 is evacuated to quickly raise the retainer ring 3. When the pusher has been lifted, the bottom surface of the retainer ring 3 is pressed against the top surface of the top ring guide 151 and pushed up above the bottom surface of the membrane 4, so that the space between the wafer and the membrane is exposed. It has become. In the example shown in FIG. 3, the bottom surface of the retainer ring 3 is located 1 mm above the lower surface of the membrane. Thereafter, vacuum suction of the wafer W by the top ring 1 is stopped, and a wafer release operation is performed. In addition, you may move to a desired positional relationship by a top ring falling instead of a pusher raising.

図4は、プッシャ150の詳細構造を示す概略図である。図4に示すように、プッシャ150は、トップリングガイド151と、プッシャステージ152と、トップリングガイド151内に形成され圧力流体を噴射するためのリリースノズル153とを備えている。リリースノズル153は、トップリングガイド151の円周方向に所定間隔を置いて複数個設けられており、加圧窒素と純水の混合流体をトップリングガイド151の半径方向内方に噴出するようになっている。これにより、ウエハWとメンブレン4との間に、加圧窒素と純水の混合流体からなるリリースシャワーを噴射し、メンブレンからウエハを離脱させるウエハリリースを行うことができる。リリースノズル153は、基板剥離促進機構を構成している。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the detailed structure of the pusher 150. As shown in FIG. 4, the pusher 150 includes a top ring guide 151, a pusher stage 152, and a release nozzle 153 that is formed in the top ring guide 151 and ejects pressure fluid. A plurality of release nozzles 153 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the top ring guide 151 so as to eject a mixed fluid of pressurized nitrogen and pure water inward in the radial direction of the top ring guide 151. It has become. Thereby, a release shower made of a mixed fluid of pressurized nitrogen and pure water is sprayed between the wafer W and the membrane 4 to perform wafer release for releasing the wafer from the membrane. The release nozzle 153 constitutes a substrate peeling promotion mechanism.

図5は、メンブレンからウエハを離脱させるウエハリリース時の状態を示す概略図である。図5に示すように、プッシャが上昇完了してリテーナリング3の底面がトップリングガイド151の上面に押圧されてメンブレン4の下面よりも上方に押し上げられ、ウエハWとメンブレン4との間が露出された状態になっているので、メンブレン4を加圧すること無しに大気開放状態で、すなわちウエハWに応力をかけること無しに、リリースノズル153からリリースシャワーをウエハWとメンブレン4間に噴射することが可能である。リリースノズル153からは、加圧窒素と純水の混合流体を噴出するが、加圧気体のみや加圧液体のみを噴出するようにしても良いし、他の組合せの加圧流体を噴出するようにしても良い。ウエハの裏面の状態によっては、メンブレンとウエハ裏面との密着力が強く、ウエハがメンブレンから剥がれ難い場合がある。このような場合には、リプルエリア(リプル室6)を0.1MPa以下の低い圧力で加圧し、ウエハの離脱を補助する動作を行っても良い。また、リプルエリアの加圧を行う場合には、ウエハがメンブレンに密着した状態でメンブレンが膨らみつづけることを防ぐために、リプルエリア以外のエリアを真空状態にしてメンブレンの膨らみを抑えるようにしても良い。   FIG. 5 is a schematic view showing a state at the time of wafer release in which the wafer is detached from the membrane. As shown in FIG. 5, the pusher is lifted and the bottom surface of the retainer ring 3 is pressed against the upper surface of the top ring guide 151 and pushed up above the lower surface of the membrane 4, and the gap between the wafer W and the membrane 4 is exposed. The release shower is sprayed between the wafer W and the membrane 4 from the release nozzle 153 in an open state without pressurizing the membrane 4, that is, without applying stress to the wafer W. Is possible. From the release nozzle 153, a mixed fluid of pressurized nitrogen and pure water is ejected, but only pressurized gas or pressurized liquid may be ejected, or other combinations of pressurized fluid may be ejected. Anyway. Depending on the state of the back surface of the wafer, the adhesion between the membrane and the back surface of the wafer is strong, and the wafer may be difficult to peel off from the membrane. In such a case, the ripple area (ripple chamber 6) may be pressurized at a low pressure of 0.1 MPa or less to assist the wafer removal. Further, when pressurizing the ripple area, in order to prevent the membrane from continuing to expand while the wafer is in close contact with the membrane, the area other than the ripple area may be in a vacuum state to suppress the expansion of the membrane. .

次に、上記「トップリングの回転位相を特定の位相に位置させる」ことについて、図6乃至図10を用いて説明する。
図6は、ウエハリリース時のプッシャに対するトップリングの回転位相とその時のウエハリリース時間を測定した結果を示すグラフである。図6において縦軸はウエハリリース時間を示し、横軸はトップリングの回転角度を0度から360度で示す。トップリングの回転方向に目盛りをつけ、ウエハリリース時のプッシャに対するトップリングの回転位相とその時のウエハリリース時間をウエハ300枚について測定した。図6からトップリングの回転位相が60度毎にウエハリリース時間が長くなっていることが明確に読み取れる。この実験では、6箇所等配の孔があるメンブレンを用いているため、トップリングが60度回転してもプッシャに対するメンブレンの孔位置は同じとなる。すなわち、プッシャに対してメンブレンの孔が特定の位相に位置した場合にウエハリリース時間が長くなっていることがわかる。本測定結果では、位相50〜60度の場合、およびこの位相から60度毎回転した場合にウエハリリース時間が長くなっている。
Next, the above-mentioned “positioning the rotational phase of the top ring at a specific phase” will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a graph showing the result of measuring the rotation phase of the top ring with respect to the pusher at the time of wafer release and the wafer release time at that time. In FIG. 6, the vertical axis represents the wafer release time, and the horizontal axis represents the rotation angle of the top ring from 0 degrees to 360 degrees. The top ring was calibrated in the rotation direction, and the rotation phase of the top ring with respect to the pusher during wafer release and the wafer release time at that time were measured for 300 wafers. It can be clearly seen from FIG. 6 that the wafer release time becomes longer every 60 degrees of the rotation phase of the top ring. In this experiment, since a membrane having six equally spaced holes is used, the hole position of the membrane with respect to the pusher is the same even if the top ring rotates 60 degrees. That is, it can be seen that the wafer release time is long when the hole of the membrane is positioned in a specific phase with respect to the pusher. In this measurement result, the wafer release time is long when the phase is 50 to 60 degrees and when the phase is rotated every 60 degrees from this phase.

図7は、図6における位相50度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。位相110度、170度などの場合も同じ位置関係になる。図7に示すように、円周方向に4箇所設置されたトップリングガイド151には、それぞれ2個のリリースノズル153が設けられているので、ウエハリリース時にウエハWとメンブレン4間に8箇所のリリースシャワーSHを噴射することが可能である。トップリング1のメンブレン4には6箇所等配のメンブレン孔4hが形成されている。したがって、トップリングが60度回転してもプッシャに対するメンブレンの孔位置は同じとなる。
図8は、図6における位相60度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。位相0度、120度などの場合も同じ位置関係になる。
図7および図8より、位相50度および位相60度の場合には、2箇所のメンブレン孔4hとリリースシャワーSHの位相が一致していることがわかる。位相が一致したメンブレン孔4hとリリースシャワーSHの部分は、点線の円形で囲んでいる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of the phase of 50 degrees in FIG. The same positional relationship is obtained when the phase is 110 degrees, 170 degrees, and the like. As shown in FIG. 7, two release nozzles 153 are provided in each of the top ring guides 151 installed in the circumferential direction, so that eight locations are provided between the wafer W and the membrane 4 when the wafer is released. It is possible to spray the release shower SH. The membrane 4 of the top ring 1 has six equally spaced membrane holes 4h. Therefore, even if the top ring rotates 60 degrees, the hole position of the membrane with respect to the pusher is the same.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of the phase of 60 degrees in FIG. The same positional relationship is obtained when the phase is 0 degrees, 120 degrees, and the like.
7 and 8, it can be seen that when the phase is 50 degrees and the phase is 60 degrees, the phases of the two membrane holes 4h and the release shower SH are the same. The membrane hole 4h and the release shower SH that are in phase are surrounded by a dotted circle.

図9は、図6における位相10度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。図10は、図6における位相40度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。図9および図10の場合には、メンブレン孔4hとリリースシャワーSHの位相の一致は見られない。なお、図7乃至図10の場合におけるメンブレン孔径はφ15mmの場合である。
図6乃至図10より、トップリングの回転位相が50〜60度の場合、およびこの位相から60度毎回転した位相の場合に、リリースシャワーとメンブレン孔との位相が一致し、その時にウエハリリース時間が長くなっていることが分かる。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of a phase of 10 degrees in FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing the positional relationship between the release shower and the membrane hole in the case of the phase of 40 degrees in FIG. In the case of FIG. 9 and FIG. 10, the phase matching between the membrane hole 4h and the release shower SH is not observed. Note that the membrane hole diameter in the case of FIGS. 7 to 10 is φ15 mm.
6 to 10, the phase of the release shower coincides with the phase of the membrane hole when the rotation phase of the top ring is 50 to 60 degrees and the phase rotated every 60 degrees from this phase. At that time, the wafer is released. You can see that the time is getting longer.

次に、メンブレン孔とリリースシャワーの位相が一致した場合にメンブレンにどのような影響を与えるかについて図11および図12を用いて説明する。
図11は、メンブレン孔とリリースシャワーの位相が一致した場合のリリースシャワーの挙動を示す模式図である。図12は、メンブレン孔とリリースシャワーの位相が一致した場合のメンブレンの挙動を示す模式図である。メンブレン孔とリリースシャワーの位相が一致した場合には、図11に示すように、リリースシャワーの加圧流体がメンブレン孔からメンブレン内に侵入する。ここでリリースシャワーの加圧流体には0.35MPaのNガスと0.1MPaのDIW(純水)の混合流体を用いているが、0.25MPa以上の加圧気体のみでも良いし、0.05MPa以上の加圧液体のみでも良いし、それらの混合流体でも良い。メンブレン内に侵入したリリースシャワーの加圧流体は、図12に示すように、リプルエリア(リプル室6)のメンブレンを下方向に膨らませるように作用する。メンブレンが膨らんでしまうと、メンブレン・ウエハ裏面間に噴射しているリリースシャワーの位置が最適位置からずれてしまい、実験結果に現れているようにウエハリリース時間が長くかかる結果となっている。また、メンブレンが膨らむことによりウエハに局所的な応力が加わり、ウエハ上に形成された微細な配線が破断したり、最悪の場合にはウエハが破損してしまうことにつながる可能性がある。
Next, the influence on the membrane when the phase of the membrane hole coincides with the release shower will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the behavior of the release shower when the membrane hole and the release shower are in phase. FIG. 12 is a schematic diagram showing the behavior of the membrane when the phases of the membrane hole and the release shower coincide. When the phases of the membrane hole and the release shower coincide with each other, as shown in FIG. 11, the pressurized fluid of the release shower enters the membrane from the membrane hole. Here, a mixed fluid of 0.35 MPa N 2 gas and 0.1 MPa DIW (pure water) is used as the pressurized fluid of the release shower, but only a pressurized gas of 0.25 MPa or more may be used. Only a pressurized liquid of 0.05 MPa or more or a mixed fluid thereof may be used. As shown in FIG. 12, the release shower pressurized fluid that has entered the membrane acts to swell the membrane in the ripple area (ripple chamber 6) downward. When the membrane swells, the position of the release shower sprayed between the membrane and the back surface of the wafer shifts from the optimum position, resulting in a long wafer release time as shown in the experimental results. Further, when the membrane swells, local stress is applied to the wafer, and fine wiring formed on the wafer may be broken, or in the worst case, the wafer may be damaged.

本発明では、このような状況を避けるためにウエハリリース前に図9および図10に示すような位置関係になるようにトップリングの回転位相を制御する。すなわち、エンコーダ140によりトップリング1の回転角度位置を検知し、制御部50によりトップリング用回転モータ114を制御することにより、トップリング1を所定の回転角度位置で停止させる。こうすることにより、ウエハリリース時にリリースシャワーを噴出させても、メンブレン孔からメンブレン内にリリースシャワーの加圧流体が侵入することなく、安定してウエハリリースを行うことができる。また、トップリングの回転位相を制御する代わりに、トップリングガイド151を回転可能とすることによりリリースシャワーをトップリングの位相に合わせて回転させるようにしても良い。   In the present invention, in order to avoid such a situation, the rotational phase of the top ring is controlled so that the positional relationship shown in FIGS. 9 and 10 is obtained before the wafer is released. That is, the rotation angle position of the top ring 1 is detected by the encoder 140, and the top ring rotation motor 114 is controlled by the control unit 50, whereby the top ring 1 is stopped at a predetermined rotation angle position. By doing so, even when the release shower is ejected at the time of wafer release, the pressurized fluid of the release shower does not enter the membrane from the membrane hole, and the wafer can be released stably. Instead of controlling the rotation phase of the top ring, the release shower may be rotated in accordance with the phase of the top ring by making the top ring guide 151 rotatable.

次に、本発明の他の実施形態について図13および図14を参照して説明する。
図13は、孔径6mmのメンブレンを用いた場合の位相60度の場合のリリースシャワーとメンブレン孔との位置関係を示す模式図である。図14は、孔径6mmのメンブレンを用いた場合の図6と同様の実験結果であり、ウエハリリース時のプッシャに対するトップリングの回転位相とその時のウエハリリース時間を測定した結果を示すグラフである。図6では孔径15mmのメンブレンを用いていたのに対し、図14では孔径6mmのメンブレンを用いている。図14の縦軸のレンジは図6の縦軸のレンジと同一である。図14に示すように、孔径6mmのメンブレンを用いた場合、ウエハリリース時間が長くなるものが大幅に減少し、改善されていることが明らかである。この理由は、図13に示すようにメンブレンの孔径を小さくしたことでリリースシャワーSHがメンブレン孔4hの内側へ侵入することが非常に困難になり、図11および図12に示す状況が起こる可能性が極めて小さくなったためである。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a positional relationship between a release shower and a membrane hole in the case of a phase of 60 degrees when a membrane having a hole diameter of 6 mm is used. FIG. 14 is a graph showing experimental results similar to those of FIG. 6 in the case of using a membrane having a hole diameter of 6 mm, and measuring the rotational phase of the top ring with respect to the pusher at the time of wafer release and the wafer release time at that time. In FIG. 6, a membrane with a hole diameter of 15 mm was used, whereas in FIG. 14, a membrane with a hole diameter of 6 mm was used. The vertical range in FIG. 14 is the same as the vertical range in FIG. As shown in FIG. 14, when a membrane having a hole diameter of 6 mm is used, it is apparent that the wafer release time is long and is greatly reduced and improved. This is because, as shown in FIG. 13, it is very difficult for the release shower SH to enter the inside of the membrane hole 4h by reducing the pore diameter of the membrane, and the situation shown in FIGS. 11 and 12 may occur. This is because has become extremely small.

メンブレン孔の孔径が6mm以下の場合に上述の効果が得られるが、孔径を小さくしすぎる場合には幾つかの問題点がある。
1つ目の問題点は組立が困難になることである。通常、メンブレンの孔はメンブレンを取り付けるキャリア本体(トップリング本体)の孔と位置合わせをして取り付けられる。これはウエハの吸着時にメンブレン孔を介してウエハを吸着保持するためである。しかしながら、例えば、孔径1mmとした場合には1mm以下の精度でメンブレン孔とキャリア孔の位置合わせをしなくてはならず、組立が非常に困難となる。
2つ目の問題点はウエハの吸着力の問題である。孔径を小さくしていくとウエハの吸着時にウエハ裏面で真空状態となる領域が減少する。例えば1mmの孔径で6個の孔を配置したメンブレンでは孔部の総面積は約4.7mmとなる。通常用いられる真空圧−80kPaでウエハを吸着した場合の吸着力は約0.38Nとなり、例えば直径12インチのシリコンウエハの自重約1.3Nよりも小さい吸着力となってしまうため、ウエハを安定して吸着保持することができなくなってしまう。孔の個数を増やして吸着力を増やすことは可能であるが、研磨中に孔から加圧流体がリークしてしまったり、リリースシャワーと孔との一致が起こりやすくなってしまうことなどの問題点があり、実際上は採用が困難である。したがって、孔径2mm以上のメンブレンを使用するのが望ましい。
The above-mentioned effect can be obtained when the hole diameter of the membrane hole is 6 mm or less, but there are some problems when the hole diameter is too small.
The first problem is that assembly is difficult. Usually, the holes of the membrane are attached in alignment with the holes of the carrier body (top ring body) to which the membrane is attached. This is because the wafer is sucked and held through the membrane hole when the wafer is sucked. However, for example, when the hole diameter is 1 mm, the membrane hole and the carrier hole must be aligned with an accuracy of 1 mm or less, which makes assembly very difficult.
The second problem is the problem of wafer adsorption. As the hole diameter is reduced, the area that is in a vacuum state on the backside of the wafer during wafer adsorption decreases. For example, in a membrane in which six holes are arranged with a hole diameter of 1 mm, the total area of the holes is about 4.7 mm 2 . When a wafer is adsorbed at a vacuum pressure of −80 kPa, which is normally used, the adsorbing force is about 0.38 N. For example, the adsorbing force is smaller than about 1.3 N of the weight of a silicon wafer having a diameter of 12 inches. As a result, it cannot be held by suction. It is possible to increase the adsorption power by increasing the number of holes, but there are problems such as the pressurized fluid leaking from the holes during polishing and the match between the release shower and the holes is likely to occur. In practice, it is difficult to adopt. Therefore, it is desirable to use a membrane having a hole diameter of 2 mm or more.

またリリースノズルのレイアウトによってはリリースシャワーとメンブレンの孔の4箇所で位相が一致してしまう場合がある。このような場合にもリリースシャワーがメンブレン孔の内側へ侵入し、メンブレンを膨らませリリース時間が長くかかってしまうことが確認されている。したがって、このような状況にならないように4箇所の位相一致が起こらないようにリリースシャワーのレイアウトを選択するようにしてもよい。   Depending on the layout of the release nozzle, the phases may coincide at the four locations of the release shower and the membrane hole. Even in such a case, it has been confirmed that the release shower enters the inside of the membrane hole, inflates the membrane and takes a long release time. Therefore, the layout of the release shower may be selected so that the four phases do not coincide with each other so that this situation does not occur.

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。   Although the embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea.

1 トップリング
2 トップリング本体
3 リテーナリング
4 弾性膜(メンブレン)
4a 隔壁
4h 孔
5 センター室
6 リプル室
7 アウター室
8 エッジ室
9 リテーナリング加圧室
11,12,13,14,15,21,22,23,24,26 流路
25 ロータリージョイント
30 圧力調整部
31 真空源
35 気水分離槽
50 制御部
100 研磨テーブル
100a テーブル軸
101 研磨パッド
101a 表面
102 研磨液供給ノズル
111 トップリングシャフト
112 回転筒
113 タイミングプーリ
114 トップリング用回転モータ
115 タイミングベルト
116 タイミングプーリ
117 トップリングヘッドシャフト
124 上下動機構
125 ロータリージョイント
126 軸受
128 ブリッジ
129 支持台
130 支柱
131 真空源
132 ボールねじ
132a ねじ軸
132b ナット
138 ACサーボモータ
140 エンコーダ
150 基板受渡し装置(プッシャ)
151 トップリングガイド
152 プッシャステージ
153 リリースノズル
F1〜F5 流量センサ
R1〜R5 圧力レギュレータ
P1〜P5 圧力センサ
SH リリースシャワー
V1−1〜V1−3、V2−1〜V2−3,V3−1〜V3−3,V4−1〜V4−3,V5−1〜V5−3 バルブ
1 Top ring 2 Top ring body 3 Retainer ring 4 Elastic membrane (membrane)
4a Partition 4h Hole 5 Center chamber 6 Ripple chamber 7 Outer chamber 8 Edge chamber 9 Retainer ring pressurizing chamber 11, 12, 13, 14, 15, 21, 22, 23, 24, 26 Flow path 25 Rotary joint 30 Pressure adjusting section 31 Vacuum source 35 Air-water separation tank 50 Control unit 100 Polishing table 100a Table shaft 101 Polishing pad 101a Surface 102 Polishing liquid supply nozzle 111 Top ring shaft 112 Rotating cylinder 113 Timing pulley 114 Top ring rotation motor 115 Timing belt 116 Timing pulley 117 Top ring head shaft 124 Vertical movement mechanism 125 Rotary joint 126 Bearing 128 Bridge 129 Support stand 130 Post 131 Vacuum source 132 Ball screw 132a Screw shaft 132b Nut 138 AC servo motor 1 0 encoder 150 substrate transfer apparatus (pusher)
151 Top ring guide 152 Pusher stage 153 Release nozzle F1 to F5 Flow rate sensor R1 to R5 Pressure regulator P1 to P5 Pressure sensor SH Release shower V1-1 to V1-3, V2-1 to V2-3, V3-1 to V3- 3, V4-1 to V4-3, V5-1 to V5-3 Valve

Claims (5)

研磨面を有した研磨テーブルと、
少なくとも一部が弾性膜で構成された基板保持面を有し、該基板保持面で基板を保持するとともに前記基板の外周縁をリテーナリングで保持して前記研磨面に押圧する基板保持装置と、
前記基板保持装置からの基板受け渡し位置において前記基板保持装置から基板の受け渡しを行う基板受渡し装置と、
前記基板受渡し装置と一体に設けられるか又は別途設けられ、前記基板保持面の外周側から加圧流体を噴射して基板を前記基板保持面から剥離する基板剥離促進機構と、
前記基板保持装置を回転駆動させる回転駆動機構と、
前記基板保持装置の回転角度位置を検知する検知機構と、
前記基板保持装置の回転角度位置を制御する制御部とを備えた研磨装置であって、
前記基板受渡し装置は、前記基板を前記基板保持装置から受け取る前に、前記リテーナリングの底面を前記基板保持面よりも上方へ押し上げ、
前記基板保持装置から前記基板受渡し装置へ基板の受け渡しを行う前に、前記基板保持装置の回転角度位置を特定の位置に制御することを特徴とする研磨装置。
A polishing table having a polishing surface;
A substrate holding device having at least a part of a substrate holding surface made of an elastic film, holding the substrate by the substrate holding surface and holding the outer peripheral edge of the substrate by a retainer ring, and pressing the polishing surface;
A substrate transfer device for transferring the substrate from the substrate holding device at the substrate delivery position from the substrate holding device,
A substrate peeling promotion mechanism that is provided integrally with the substrate delivery device or provided separately, and ejects pressurized fluid from the outer peripheral side of the substrate holding surface to peel the substrate from the substrate holding surface;
A rotational drive mechanism for rotationally driving the substrate holding device;
A detection mechanism for detecting a rotation angle position of the substrate holding device;
A polishing apparatus comprising: a control unit that controls a rotation angle position of the substrate holding device ;
The substrate delivery device pushes up the bottom surface of the retainer ring above the substrate holding surface before receiving the substrate from the substrate holding device,
A polishing apparatus , wherein a rotation angle position of the substrate holding device is controlled to a specific position before the substrate is transferred from the substrate holding device to the substrate delivery device.
前記基板保持面の弾性膜は孔を有し、前記制御部は、前記基板剥離促進機構から噴射される加圧流体が前記孔に向かって噴射されないように、前記基板保持装置の回転角度位置を制御することを特徴とする請求項記載の研磨装置。 The elastic film of the substrate holding surface has a hole, and the control unit controls the rotation angle position of the substrate holding device so that the pressurized fluid injected from the substrate peeling promotion mechanism is not injected toward the hole. The polishing apparatus according to claim 1 , wherein the polishing apparatus is controlled. 研磨面を有した研磨テーブルと、
少なくとも一部が弾性膜で構成された基板保持面を有し、該基板保持面で基板を保持するとともに前記基板の外周縁をリテーナリングで保持して前記研磨面に押圧する基板保持装置と、
前記基板保持装置からの基板受け渡し位置において前記基板保持装置から基板の受け渡しを行う基板受渡し装置と、
前記基板受渡し装置と一体に設けられるか又は別途設けられ、基板を前記基板保持面から剥離する基板剥離促進機構とを備え、
前記基板保持面には複数の孔が設けられ、前記孔の孔径は2mm以上6mm以下である研磨装置であって、
前記基板受渡し装置は、前記基板を前記基板保持装置から受け取る前に、前記リテーナリングの底面を前記基板保持面よりも上方へ押し上げることを特徴とする研磨装置
A polishing table having a polishing surface;
A substrate holding device having at least a part of a substrate holding surface made of an elastic film, holding the substrate by the substrate holding surface and holding the outer peripheral edge of the substrate by a retainer ring, and pressing the polishing surface;
A substrate delivery device for delivering a substrate from the substrate holding device at a substrate delivery position from the substrate holding device;
A substrate peeling acceleration mechanism that is provided integrally with the substrate delivery device or provided separately, and peels the substrate from the substrate holding surface;
Wherein the substrate holding surface is provided multiple holes, diameter of said hole is a polishing apparatus is 2mm or more than 6mm,
The polishing apparatus, wherein the substrate delivery device pushes up the bottom surface of the retainer ring above the substrate holding surface before receiving the substrate from the substrate holding device .
前記基板剥離促進機構は、前記基板保持面の外周側から加圧流体を噴射して基板を前記基板保持面から剥離することを特徴とする請求項記載の研磨装置The polishing apparatus according to claim 3, wherein the substrate peeling promotion mechanism ejects a pressurized fluid from an outer peripheral side of the substrate holding surface to peel the substrate from the substrate holding surface . 少なくとも一部が弾性膜で構成された基板保持面を有する基板保持装置により基板を保持するとともに前記基板の外周縁をリテーナリングで保持して研磨面に押圧し、基板と前記研磨面とを相対運動させながら基板の研磨を行い、
研磨後の基板を前記基板保持装置により吸着して保持し、
研磨後の基板を保持した前記基板保持装置を回転させ、該基板保持装置の回転角度位置を特定の位置に制御し、
前記特定の位置に制御された前記基板保持装置の外周側から加圧流体を噴射し、前記基板保持面から基板を剥離して基板を基板受渡し装置に受け渡す研磨方法であって、
前記基板保持装置から前記基板受渡し装置へ基板の受け渡しを行う前に、前記基板保持装置の回転角度位置を特定の位置に制御し、
前記基板保持装置から前記基板受渡し装置へ基板の受け渡しを行う前に、前記基板受渡し装置により前記リテーナリングの底面を前記基板保持面よりも上方へ押し上げることを特徴とする研磨方法。
The substrate is held by a substrate holding device having a substrate holding surface at least partially made of an elastic film, and the outer peripheral edge of the substrate is held by a retainer ring and pressed against the polishing surface, so that the substrate and the polishing surface are relatively Polish the substrate while moving it,
The substrate after polishing is sucked and held by the substrate holding device,
Rotating the substrate holding device holding the polished substrate, and controlling the rotation angle position of the substrate holding device to a specific position,
The injected pressurized fluid from the outer peripheral side of a particular of the substrate holding device which is controlled in position, the substrate is peeled off the substrate from the substrate holding surface a receiving pass to Migaku Ken method in the substrate transfer device,
Before transferring the substrate from the substrate holding device to the substrate delivery device, the rotational angle position of the substrate holding device is controlled to a specific position,
A polishing method , wherein before the substrate is transferred from the substrate holding device to the substrate transfer device, the bottom surface of the retainer ring is pushed upward from the substrate holding surface by the substrate transfer device .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014002702A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-03 コニカミノルタ株式会社 Manufacturing method for information recording medium, and board stripping jig
JP5891127B2 (en) * 2012-07-03 2016-03-22 株式会社荏原製作所 Polishing apparatus and polishing method
US9105516B2 (en) 2012-07-03 2015-08-11 Ebara Corporation Polishing apparatus and polishing method
JP5856546B2 (en) * 2012-07-11 2016-02-09 株式会社荏原製作所 Polishing apparatus and polishing method
US9539699B2 (en) 2014-08-28 2017-01-10 Ebara Corporation Polishing method
JP2016072372A (en) * 2014-09-29 2016-05-09 株式会社荏原製作所 Polishing device
JP6343207B2 (en) * 2014-08-28 2018-06-13 株式会社荏原製作所 Polishing method and polishing apparatus
JP6225088B2 (en) * 2014-09-12 2017-11-01 株式会社荏原製作所 Polishing method and polishing apparatus
SG10201606197XA (en) 2015-08-18 2017-03-30 Ebara Corp Substrate adsorption method, substrate holding apparatus, substrate polishing apparatus, elastic film, substrate adsorption determination method for substrate holding apparatus, and pressure control method for substrate holding apparatus
JP6463303B2 (en) * 2016-05-13 2019-01-30 株式会社荏原製作所 Elastic film, substrate holding device, substrate polishing device, substrate adsorption determination method and pressure control method in substrate holding device
SG10202100910UA (en) 2015-08-18 2021-03-30 Ebara Corp Substrate adsorption method, substrate holding apparatus, substrate polishing apparatus, elastic film, substrate adsorption determination method for substrate holding apparatus, and pressure control m
JP2017185589A (en) 2016-04-06 2017-10-12 株式会社荏原製作所 Substrate processing device
CN113118965B (en) * 2019-12-31 2022-09-30 清华大学 Substrate loading and unloading control method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3439314B2 (en) * 1997-03-28 2003-08-25 不二越機械工業株式会社 Wafer polishing system
JPH11179649A (en) * 1997-12-16 1999-07-06 Speedfam Co Ltd Take out method of workpiece and surface polishing device with workpiece take out mechanism
JP3753577B2 (en) * 1999-11-16 2006-03-08 株式会社荏原製作所 Substrate holding device and polishing apparatus provided with the substrate holding device
JP5390807B2 (en) * 2008-08-21 2014-01-15 株式会社荏原製作所 Polishing method and apparatus

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