JP7003838B2 - 研磨ヘッド及びこれを用いたウェーハ研磨装置及び研磨方法 - Google Patents
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Description
本発明による研磨ヘッドの研磨面圧力分布をシミュレーションにより評価した。ここで、研磨対象は直径300mmのシリコンウェーハとし、リテーナリングの厚さは5mm、中心部制御圧力Pcは15kPaとし、外周部制御圧力Peの変更範囲を0kPa~40kPaとした。その結果を図5(a)及び(b)に示す。
次に、本発明による研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨した時のウェーハ中心から149mmの最外周部における研磨面圧力をシミュレーションにより評価した。その結果を図6(a)及び(b)に示す。
10 研磨ヘッド
11 回転軸
12 剛体ヘッド
12a ヘッド上部
12b ヘッド下部
12c ヘッド外周部
12d ドライブリング
12e 貫通孔(洗浄穴)
14 リテーナリング
16 メンブレンヘッド
16a メンブレンヘッドの主面部
16b メンブレンヘッドの側面部
16c メンブレンヘッドの上側環状フラップ
16d メンブレンヘッドの下側環状フラップ
17 外リング
18 内リング
21 回転定盤
22 研磨布
23 スラリー供給部
D 隙間
Dc 中心部制御圧力の付与領域
De 外周部制御圧力の付与領域
Pc 中心部制御圧力
Pe 外周部制御圧力
Pr リテーナ接地圧力
R1 中心部圧力室
R2 外周部圧力室
S1 中心部圧力室の内側底面
S2 中心部圧力室の内側上面
W ウェーハ
Claims (9)
- ウェーハの片面を研磨するウェーハ研磨装置の研磨ヘッドであって、
前記ウェーハの中心部を押圧する中心部制御圧力と前記ウェーハの外周部を押圧する外周部制御圧力とを独立に制御可能なメンブレンヘッドと、
前記メンブレンヘッドの外周部を構成するように当該メンブレンヘッドと一体化された外リングと、
前記メンブレンヘッドの外側に設けられた接地型リテーナリングとを備え、
前記メンブレンヘッドは、
前記中心部制御圧力を制御する単室構造の中心部圧力室と、
前記中心部圧力室の上方に設けられ、前記外周部制御圧力を制御する外周部圧力室とを有し、
前記外リングの下端の位置は、少なくとも前記中心部圧力室の内側底面の位置に達しており、
前記外リングの上端の位置は、少なくとも前記中心部圧力室の内側上面の位置に達しており、
前記メンブレンヘッドに接触する前記外リングのコーナー部が面取りされており、
前記メンブレンヘッドに接触しない前記外リングの外周面に凹部が形成されていることを特徴とする研磨ヘッド。 - 前記メンブレンヘッドは、
前記ウェーハの押圧面を構成する円形の主面部と、
前記主面部の外周端から上方へ延びる環状の側面部とを有し、
前記外リングは、前記メンブレンヘッドの成型時に前記メンブレンヘッドと一体成形されて前記側面部の外周面に接着固定されている、請求項1に記載の研磨ヘッド。 - 前記メンブレンヘッドは、
前記側面部の上端部から径方向の内方に延びる上側環状フラップと、
前記上端部よりも下方の前記側面部の中間部から前記径方向の内方に延びる下側環状フラップとをさらに含み、
前記中心部圧力室は、前記主面部、前記側面部及び前記下側環状フラップに囲まれた閉空間であり、
前記外周部圧力室は、前記下側環状フラップ、前記側面部及び前記上側環状フラップに囲まれた閉空間であり、
前記主面部の上面は、前記中心部圧力室の内側底面を構成しており、
前記下側環状フラップの底面は、前記中心部圧力室の内側上面を構成している、請求項2に記載の研磨ヘッド。 - 前記メンブレンヘッドの成型時に前記メンブレンヘッドと一体成形されて前記側面部の内周面に接着固定された内リングをさらに備える、請求項2又は3に記載の研磨ヘッド。
- 前記メンブレンヘッドに接触する前記内リングのコーナー部が面取りされており、
前記メンブレンヘッドに接触しない前記内リングの内周面に凹部が形成されている、請求項4に記載の研磨ヘッド。 - 前記メンブレンヘッド及び前記リテーナリングが取り付けられる剛体ヘッドをさらに備え、前記剛体ヘッドは、前記メンブレンヘッドの前記側面部及び前記外リングと前記剛体ヘッドとの間の隙間に接続された貫通孔を有し、前記メンブレンヘッドを洗浄するための洗浄液が前記貫通孔から前記隙間内に供給される、請求項2乃至5のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
- 前記中心部制御圧力の付与領域は、前記ウェーハの中心から半径が少なくとも0.85R(Rはウェーハの半径)までの円形領域であり、前記外周部制御圧力の付与領域は、前記中心部制御圧力の付与領域の外側の環状領域である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
- 研磨布が貼り付けられた回転定盤と、前記回転定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、前記研磨布上のウェーハを押圧しながら保持する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の研磨ヘッドとを備えることを特徴とするウェーハ研磨装置。
- 請求項8に記載のウェーハ研磨装置を用いてウェーハの片面を研磨する方法であって、
前記ウェーハの研磨面圧力分布が一定となるように前記中心部制御圧力と前記外周部制御圧力を独立に制御すると共に、前記リテーナリングの消耗に合わせて前記外周部制御圧力を小さくすることを特徴とするウェーハ研磨方法。
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