JP7345433B2 - Polishing head and wafer single-sided polishing method - Google Patents
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本発明は、研磨ヘッド及びウェーハの片面研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing head and a method for polishing one side of a wafer.
シリコンウェーハのエッジフラットネスコントロールのためには、エッジ部近傍にかかる荷重の制御が必要である。従前のリテーナーリング構造を有する研磨ヘッドでは、リテーナー効果による荷重低減でエッジ部におけるロールオフ量低減は可能であったが、ウェーハ面内の荷重と独立してエッジ部近傍(エッジ領域)の選択的な荷重制御はできなかった。 In order to control the edge flatness of a silicon wafer, it is necessary to control the load applied near the edge. With conventional polishing heads that have a retainer ring structure, it was possible to reduce the amount of roll-off at the edge by reducing the load due to the retainer effect. It was not possible to properly control the load.
例えば、特許文献1には、研磨ヘッド及び研磨処理装置が記載されている。特許文献1には、片面研磨する際にウェーハのエッジ部の研磨加工量が不均等になりESFQRが悪化するため、研磨ヘッドの外周リテーナー部の圧力を研磨ヘッド圧力と異なる圧力(補正圧力)を加え研磨ヘッドの傾動角補正を行うことが記載されており、それにより、特許文献1の研磨ヘッド及び研磨処理装置は、ウェーハの平坦化または研磨量の面内均等化が可能となる。
For example,
また、特許文献2には、ウェーハの片面研磨ではエッジ部において応力集中やスラリーの流入により中心部より研磨量が大きくなりダレが発生しやすいという課題に着目し、これらを改善するため中心部とエッジ部の圧力を別々にコントロールするためのメンブレンとリテーナーリングを有する研磨ヘッドとウェーハを研磨装置及び研磨方法が記載されている。
In addition,
例えば特許文献1及び2に記載されたような、エッジ部近傍にかかる荷重の制御のために、ウェーハ加圧のためのエアバッグをゾーン分けしたゾーン加圧ヘッドであっても、荷重分布は設計した領域よりも広がる傾向にあり、この傾向はエッジ部近傍で特に顕著に見られ、制御性に乏しいものであった。
For example, even in the case of a zone pressure head in which an air bag for pressurizing a wafer is divided into zones in order to control the load applied near the edge portion as described in
従来の一例の研磨ヘッドを、図8を参照しながら説明する。
図8に断面図を示す研磨ヘッド10’は、上部金属2と、上部金属2の上方に接合されたフランジ3とを具備する。上部金属2は、フランジ3とは反対側の外周部にリング状の突起部2aを備える。
An example of a conventional polishing head will be described with reference to FIG.
A polishing head 10' whose cross-sectional view is shown in FIG. 8 includes an
研磨ヘッド10’は、上部金属2の下方に、リテーナーリング4’を更に具備する。リテーナーリング4’は、上部金属2のリング状突起部2aに対応した位置に配置されており、同じくリング状の平面形状を有している。
The polishing head 10' further includes a retainer ring 4' below the
リング状突起部2aとリテーナーリング4’との間には、リング状のリテーナーリング加圧部41’が配されている。
A ring-shaped retainer ring pressurizing part 41' is arranged between the ring-
リテーナーリング4’の内側には、裏板22が配されている。裏板22と上部金属2とは、それらの間にウェーハ加圧部21を規定している。裏板22の外周部の上部には裏板ストッパー22aが配されている。
A
研磨ヘッド10’は、リテーナーリング4’の下方に、リテーナーリング4’の平面形状と同様の平面形状を有するテンプレートガイドリング5を更に具備する。また、リテーナーリング4’とテンプレートガイドリング5との間には、上部金属2の平面形状と同様の平面形状を有するバックパッド24が配されている。バックパッド24と裏板22とは、それらの間に流体封入部23を規定している。
The polishing head 10' further includes, below the retainer ring 4', a
図8の研磨ヘッド10’を用いたウェーハの片面研磨では、まず、リング状のテンプレートガイドリング5の内側にウェーハ100を保持させる。次いで、フランジ3を加圧することで研磨ヘッド10’を研磨パッド200に押し付け、更にウェーハ加圧部21にエアを導入することで、流体封入部23を介してウェーハ100を加圧することができる。
In single-side polishing of a wafer using the polishing head 10' of FIG. 8, first, the
フランジ3への加圧による荷重は、リテーナーリング加圧部41’を介して、リテーナーリング4’にも伝わる。リテーナーリング4’が受けた荷重は、バックパッド24を介してテンプレートガイドリング5に伝わる。テンプレートガイドリング5が受けた荷重は、研磨パッド200のうちテンプレートガイドリング5に接した部分200cに伝わってこれを変形させ、この部分200cの表面を下方に押し下げる。
The load due to the pressurization of the
一部200cが変形した状態の研磨パッド200で研磨を行うことにより、研磨中のウェーハ100のエッジ部100E近傍に過剰に荷重がかかることを抑えて、それによりエッジ部100E近傍に対する過剰研磨を防ぐことができる。この効果は、研磨パッド200の一部200cにかかる荷重が大きいほど、大きくなる。
By performing polishing with the
しかしながら、フランジ3の押し圧(ヘッドプレス)とウェーハ加圧部21によるウェーハ100の押し圧(バックエアプレス)は完全に独立ではない。そのため、ウェーハ加圧時にヘッドプレスを高めることでテンプレートガイドリング5に伝わる荷重を高めてウェーハ100のエッジ部100E近傍にかかる荷重を弱めようとしても、バックエアプレスによる荷重も連れだって高くなってしまい、圧力の調整幅には限界があった。
However, the pressing force of the flange 3 (head press) and the pressing force of the
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できる研磨ヘッド、及びこの研磨ヘッドを用いたウェーハの片面研磨方法を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and provides a polishing head that can control the load applied near the edge of the wafer independently of the load applied within the wafer surface, and a wafer polishing head using this polishing head. The purpose is to provide a single-sided polishing method.
上記課題を達成するために、本発明では、ウェーハを保持し、前記ウェーハを加圧して該ウェーハを研磨パッドの研磨面に押し当てながら、前記ウェーハを前記研磨面内で回転させて研磨を行うように構成された研磨ヘッドであって、
加圧面を有し、
前記加圧面側の外周部にリテーナーリングを具備し、
前記リテーナーリングが、外側リテーナーリングと、前記外側リテーナーリングの内側に位置する内側リテーナーリングとを具備し、
前記加圧面の前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分が、前記ウェーハを加圧するように構成されており、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングが、互いに独立して前記研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものであることを特徴とする研磨ヘッドを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention performs polishing by holding a wafer and pressing the wafer against the polishing surface of a polishing pad while rotating the wafer within the polishing surface. A polishing head configured as follows,
has a pressure surface;
A retainer ring is provided on the outer periphery of the pressure surface side,
The retainer ring includes an outer retainer ring and an inner retainer ring located inside the outer retainer ring,
A portion of the pressing surface corresponding to the inside of the inner retainer ring is configured to press the wafer,
The polishing head is characterized in that the outer retainer ring and the inner retainer ring are configured to apply loads to the polishing pad independently of each other.
本発明の研磨ヘッドは、内側リテーナーリングと外側リテーナーリングとを具備するリテーナーリングを具備し、外側リテーナーリング及び内側リテーナーリングを、互いに独立して研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものとすることで、ウェーハ面内への荷重の変化を起こさずにこれとは独立して外側リテーナーリングから研磨パッドへの荷重を高めることができる。すなわち、本発明の研磨ヘッドによると、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できる。それにより、ウェーハ面内への荷重値を変化させずに、研磨パッドのうち研磨の際にウェーハのエッジ部近傍に摺接される部分を変形できる。このような2段のリテーナーリングを用いて研磨パッドを変形させることで、研磨時のウェーハエッジ部近傍への荷重を弱め、エッジロールオフを低減でき、それによりウェーハエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。 The polishing head of the present invention includes a retainer ring including an inner retainer ring and an outer retainer ring, and is configured such that the outer retainer ring and the inner retainer ring can apply a load to the polishing pad independently of each other. By doing so, the load from the outer retainer ring to the polishing pad can be increased independently without causing a change in the load within the wafer plane. That is, according to the polishing head of the present invention, the load applied near the edge of the wafer can be controlled independently of the load applied within the wafer surface. Thereby, the portion of the polishing pad that comes into sliding contact with the vicinity of the edge of the wafer during polishing can be deformed without changing the load value within the wafer surface. By deforming the polishing pad using such a two-stage retainer ring, it is possible to weaken the load near the wafer edge during polishing, reduce edge roll-off, and thereby reduce the amount of flatness deterioration at the wafer edge. reduction can be achieved.
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングからの荷重を受け且つ該荷重を前記研磨パッドに伝えるように構成されたテンプレートガイドリングを更に具備することが好ましい。 Preferably, the polishing apparatus further includes a template guide ring configured to receive loads from the outer retainer ring and the inner retainer ring and transmit the loads to the polishing pad.
このようなテンプレートガイドリングを具備した研磨ヘッドであれば、ウェーハを確実に保持して、エッジ部近傍にかかる荷重を高い精度で制御できる。 A polishing head equipped with such a template guide ring can reliably hold the wafer and control the load applied near the edge portion with high precision.
また、本発明では、ウェーハの片面研磨方法であって、
本発明の研磨ヘッドを用い、前記加圧面のうち前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分にウェーハを保持し、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングによって研磨パッドにそれぞれ独立して荷重をかけて、該研磨パッドを変形させ、
前記研磨ヘッドで前記ウェーハを保持して加圧しながら、前記変形させた研磨パッドによって前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの片面研磨方法を提供する。
The present invention also provides a method for polishing one side of a wafer, comprising:
Using the polishing head of the present invention, holding a wafer on a portion of the pressurizing surface that corresponds to the inside of the inner retainer ring,
Applying a load to the polishing pad independently by the outer retainer ring and the inner retainer ring to deform the polishing pad,
The present invention provides a method for polishing one side of a wafer, comprising polishing the wafer with the deformed polishing pad while holding and pressurizing the wafer with the polishing head.
このようなウェーハの片面研磨方法は、本発明の研磨ヘッドを用いるので、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御しながら、ウェーハの片面研磨を行うことができる。それにより、エッジロールオフを低減でき、それによりウェーハのエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。 Since such a single-sided wafer polishing method uses the polishing head of the present invention, it is possible to perform single-sided polishing of the wafer while controlling the load applied near the edge of the wafer independently of the load applied within the wafer surface. can. Thereby, edge roll-off can be reduced, thereby achieving a reduction in the amount of flatness deterioration at the edge portion of the wafer.
以上のように、本発明の研磨ヘッドであれば、2段のリテーナーリングにより、ウェーハ面内への荷重値を変化させずに、研磨パッドのうち研磨の際にウェーハのエッジ部近傍に摺接される部分を変形できる。それにより、研磨の際、ウェーハ面内にかかる荷重とは独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できることができる。その結果、本発明の研磨ヘッドを用いて研磨を行うことにより、エッジロールオフを低減でき、ウェーハのエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。 As described above, with the polishing head of the present invention, the two-stage retainer ring allows the polishing pad to slide into contact with the vicinity of the edge of the wafer during polishing without changing the load value within the wafer surface. You can transform the part that is displayed. Thereby, during polishing, the load applied to the vicinity of the edge of the wafer can be controlled independently of the load applied within the wafer surface. As a result, by performing polishing using the polishing head of the present invention, edge roll-off can be reduced, and the amount of flatness deterioration at the edge portion of the wafer can be reduced.
また、本発明のウェーハの片面研磨方法であれば、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御しながら、ウェーハの片面研磨を行うことができる。それにより、エッジロールオフを低減でき、ウェーハのエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。 Furthermore, with the single-side wafer polishing method of the present invention, it is possible to perform single-side polishing of the wafer while controlling the load applied near the edge of the wafer independently of the load applied within the wafer surface. Thereby, edge roll-off can be reduced, and the amount of flatness deterioration at the edge portion of the wafer can be reduced.
上述のように、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できる研磨ヘッドの開発が求められていた。 As mentioned above, there has been a need to develop a polishing head that can control the load applied near the edge of the wafer independently of the load applied within the wafer surface.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、従来ヘッドの構造をベースとしながら、リテーナーリングを、内側リテーナーリングと外側リテーナーリングとを具備するもの、言い換えるとダブルリテーナーリングとし、外側リテーナーリング及び内側リテーナーリングを、互いに独立して研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものとすることで、ウェーハ面内にかかる荷重の変化を起こさずに独立して外側リテーナーリングから研磨パッドにかかる荷重を高めることができ、その結果、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, the present inventors have determined that the retainer ring is equipped with an inner retainer ring and an outer retainer ring, in other words, a double retainer ring, based on the structure of the conventional head. By configuring the retainer ring and the inner retainer ring to be able to apply loads to the polishing pad independently of each other, polishing can be performed independently from the outer retainer ring without causing any change in the load applied within the wafer surface. The present invention was completed based on the discovery that the load applied to the pad can be increased, and as a result, the load applied near the edge of the wafer can be controlled independently of the load applied within the wafer plane.
即ち、本発明は、ウェーハを保持し、前記ウェーハを加圧して該ウェーハを研磨パッドの研磨面に押し当てながら、前記ウェーハを前記研磨面内で回転させて研磨を行うように構成された研磨ヘッドであって、
加圧面を有し、
前記加圧面側の外周部にリテーナーリングを具備し、
前記リテーナーリングが、外側リテーナーリングと、前記外側リテーナーリングの内側に位置する内側リテーナーリングとを具備し、
前記加圧面の前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分が、前記ウェーハを加圧するように構成されており、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングが、互いに独立して前記研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものであることを特徴とする研磨ヘッドである。
That is, the present invention provides a polishing device configured to hold a wafer, apply pressure to the wafer, press the wafer against the polishing surface of a polishing pad, and rotate the wafer within the polishing surface to perform polishing. A head,
has a pressure surface;
A retainer ring is provided on the outer periphery of the pressure surface side,
The retainer ring includes an outer retainer ring and an inner retainer ring located inside the outer retainer ring,
A portion of the pressing surface corresponding to the inside of the inner retainer ring is configured to press the wafer,
The polishing head is characterized in that the outer retainer ring and the inner retainer ring are configured to apply loads to the polishing pad independently of each other.
また、本発明は、ウェーハの片面研磨方法であって、
本発明の研磨ヘッドを用い、前記加圧面のうち前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分にウェーハを保持し、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングによって研磨パッドにそれぞれ独立して荷重をかけて、該研磨パッドを変形させ、
前記研磨ヘッドで前記ウェーハを保持して加圧しながら、前記変形させた研磨パッドによって前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの片面研磨方法である。
The present invention also provides a method for polishing one side of a wafer, comprising:
Using the polishing head of the present invention, holding a wafer on a portion of the pressurizing surface that corresponds to the inside of the inner retainer ring,
Applying a load to the polishing pad independently by the outer retainer ring and the inner retainer ring to deform the polishing pad,
The method of polishing one side of a wafer is characterized in that the wafer is polished by the deformed polishing pad while the wafer is held and pressed by the polishing head.
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
[研磨ヘッド]
まず、本発明の研磨ヘッドの一例を、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、本発明の一例の研磨ヘッドを示す概略断面図である。図2は、本発明の一例の研磨ヘッドの外側リテーナーリングと、内側リテーナーリングと、加圧面の一部との位置関係を示す概略平面図である。
[Polishing head]
First, an example of the polishing head of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a polishing head according to an example of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view showing the positional relationship between the outer retainer ring, the inner retainer ring, and a part of the pressurizing surface of the polishing head according to an example of the present invention.
図1に断面を概略的に示す研磨ヘッド10は、略円形の平面形状を有する。研磨ヘッド10は、上部金属2と、上部金属2の上方に接合されたフランジ3とを具備する。上部金属2のフランジ3とは反対側の面に、上部金属シール部材20が配されている。
A polishing
研磨ヘッド10は、フランジ3が接合された側とは反対側に、加圧面1を有する。研磨ヘッド10は、上部金属2の下方の、加圧面1側の外周部に、リテーナーリング4を更に具備する。リテーナーリング4は、図1及び図2に示す、外側リテーナーリング4aと、外側リテーナーリング4aの内側に位置する内側リテーナーリング4bとを具備する。そのため、リテーナーリング4は、ダブルリテーナーリングと呼ぶこともできる。
The polishing
上部金属2は、外側リテーナーリング4aに対応する位置に、空間である外側リテーナーリング加圧部41が設けられている。また、外側リテーナーリング加圧部41と、外側リテーナーリング4aとの間には、リング状の弾性体の外側加圧部シール部材42が配されている。外側加圧部シール部材42は、外側リテーナーリング加圧部41をシールするように配置されている。
The
一方、上部金属2のうち、内側リテーナーリング4bに対応する部分は、中実となっている。
On the other hand, the portion of the
内側リテーナーリング4bの内側には、裏板22が配されている。裏板22と上部金属シール部材20とは、それらの間に空間であるウェーハ加圧部21を規定している。また、裏板ストッパー22aが、ウェーハ加圧部21をシールするように配置されている。
A
研磨ヘッド10は、リテーナーリング4の下方に、リテーナーリング4の平面形状と同様の平面形状を有するテンプレートガイドリング5を更に具備する。また、リテーナーリング4とテンプレートガイドリング5との間には、上部金属2の平面形状と同様の平面形状を有するバックパッド24が配されている。バックパッド24と裏板22とは、それらの間に流体封入部23を規定している。
The polishing
研磨ヘッド10は、テンプレートガイドリング5の内側に、図1に点線で示すようにウェーハ100を保持することができる。また、研磨の際には、加圧面1を、図1に点線で示すように、研磨パッド200に対向させる。
The polishing
図1の研磨ヘッド10を用いたウェーハの片面研磨では、フランジ3に荷重をかけてこれを加圧することで、研磨ヘッド10を研磨パッド200に押し付け、更にウェーハ加圧部21にエアを導入することで、裏板22、流体封入部23及びバックパッド24の一部を介してウェーハ100を加圧する。それにより、ウェーハ100が研磨パッド200に押し当てられる。フランジ3、ウェーハ加圧部21、裏板22、流体封入部23及びバックパッド24の一部は、図1及び図2に示す加圧面1の内側リテーナーリング4bの内側に対応する部分1aに通じている。すなわち、図1及び図2に示した加圧面1の内側リテーナーリング4bの内側に対応する部分1aは、ウェーハを加圧するように構成されている。
In single-side polishing of a wafer using the polishing
フランジ3にかけられた荷重の一部は、内側リテーナーリング4bに伝わる。内側リテーナーリング4bに伝わった荷重は、バックパッド24及びテンプレートガイドリング5を順に伝わり、研磨パッド200の一部200bにかかる。それにより、研磨パッド200の一部200bが変形し、その表面が下方に押し下げられる。
A portion of the load applied to the
一方、外側リテーナーリング4aは、以下に詳細に説明するように、フランジ3にかかる荷重とは独立して、研磨パッド200に荷重をかけることができる。
On the other hand, the
外側リテーナーリング加圧部41は、空間になっており、ここに例えばエアを導入することで、圧力が高まる。それにより、弾性体である外側加圧部シール部材42の一部が下方に押し下がる。押し下げられた外側加圧部シール部材42は、その下方に配置された外側リテーナーリング4aに荷重をかける。外側リテーナーリング4aにかかった荷重は、バックパッド24のうち外側リテーナーリング4aに接した部分、及びこれに接したテンプレートガイドリング5の一部を順に伝わり、研磨パッド200の一部200aにかかる。それにより、研磨パッド200の一部200aが変形し、その表面が下方に押し下げられる。
The outer retainer
外側リテーナーリング加圧部41の加圧は、フランジ3からの加圧から独立している。よって、外側リテーナーリング加圧部41から端を発して外側リテーナーリング4aに伝わる荷重は、フランジ3から端を発した内側リテーナーリング4bに伝わる荷重とは独立している。したがって、研磨ヘッド10では、外側リテーナーリング4a及び内側リテーナーリング4bが、互いに独立して研磨パッド200に荷重をかけられるように構成されている。
The pressurization of the outer
また、外側リテーナーリング4aが研磨パッド200にかける荷重は、内側リテーナーリング4bがかける荷重とは独立しているので、フランジ3からの加圧に端を発する点で内側リテーナーリング4aによる荷重と関連する、加圧面1の一部1aがウェーハ100にかける荷重とも独立している。
Furthermore, since the load applied by the
よって、図1及び図2に示す研磨ヘッド10によると、ウェーハ面内100Pへの荷重の変化を起こさずに独立して外側リテーナーリング4aから研磨パッド200への荷重を制御し、これを高めることができる。それにより、研磨パッド200を変形させて、ウェーハ100のエッジ部100E近傍への荷重を低減することができる。
Therefore, according to the polishing
この作用効果を、図3を参照しながらより具体的に説明する。図3(a)は、図8を参照しながら先に説明した従来の一例の研磨ヘッド10’を用いた場合を示す概略図である。図3(b)は、図1及び2を参照しながら説明した本発明の一例の研磨ヘッド10を用いた場合を示す概略図である。
This action and effect will be explained in more detail with reference to FIG. 3. FIG. 3(a) is a schematic diagram showing a case where the conventional polishing head 10' described above with reference to FIG. 8 is used. FIG. 3(b) is a schematic diagram showing a case where the polishing
従来の研磨ヘッド10’は、図3(a)に示すように、リテーナーリング4’により、研磨パッド200の一部の表面を下方に押し下げることができる。それにより、研磨パッド200からウェーハ100のエッジ部100E近傍にかかる荷重を低減できる。一方、この低減の効果を高めようとして、リテーナーリング4’による荷重を大きくすると、研磨パッド200からのウェーハ100のウェーハ面内100Pにかかる荷重も連れだって増加することで、エッジ部での荷重の内外差が生じずエッジロールオフを更に低減することができない。
As shown in FIG. 3(a), the conventional polishing head 10' can press down a portion of the surface of the
一方、本発明の研磨ヘッド10では、外側リテーナーリング4aが、内側リテーナーリング4bとは独立して研磨パッド200に荷重をかけることにより、図3(b)に示すように、研磨パッド200からのウェーハ100のウェーハ面内100Pにかかる荷重を変えることなく、研磨パッド200の一部の表面を更に押し下げることができる。それにより、研磨パッド200からウェーハ100のエッジ部100E近傍にかかる荷重をさらに低減できる。その結果、エッジロールオフをさらに低減することができる。
On the other hand, in the polishing
図1及び図2を参照した説明では、外側リテーナーリング加圧部41を空圧式の加圧部として説明したが、外側リテーナーリング4aによって研磨パッド200にかける荷重をかける手段は、内側リテーナーリング4bから研磨パッド200にかける荷重と独立して制御できるものであれば特に限定されず、他の手段を用いることもできる。
In the explanation with reference to FIGS. 1 and 2, the outer retainer
また、テンプレートガイドリング5は任意の構成であるが、テンプレートガイドリング5を更に具備することにより、ウェーハ100を確実に保持して、エッジ部100E近傍にかかる荷重を高い精度で制御できる。
Further, although the
[ウェーハの片面研磨方法]
次に、図4を参照しながら、本発明のウェーハの片面研磨方法の一例を説明する。図4は、本発明の一例のウェーハの片面研磨方法を示す概略図である。
[Wafer single-sided polishing method]
Next, an example of the method for polishing one side of a wafer according to the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a method for polishing one side of a wafer according to an example of the present invention.
この例の方法では、図1及び図2を参照しながら説明した本発明の一例の研磨ヘッド10を用いる。この研磨ヘッド10の加圧面1のうち内側リテーナーリング4bの内側に対応する部分1aにウェーハ100を保持させる。
In the method of this example, the polishing
一方で、回転定盤201を準備する。回転定盤201の上向きの面には、研磨パッド200が貼り付けられている。また、回転定盤201の下向きの面には、回転軸202が接合されている。
On the other hand, a rotating surface plate 201 is prepared. A
次に、ウェーハ100を保持した研磨ヘッド10を、回転定盤201上の研磨パッド200に押し付ける。また、研磨ヘッド10の外側リテーナーリング4a及び内側リテーナーリング4bによって研磨パッド200にそれぞれ独立して荷重をかけ、研磨パッド200を変形させる。より具体的には、外側リテーナーリング4aによる荷重で、研磨パッド200の一部200aを変形させる。一方、内側リテーナーリング4bによる荷重で、研磨パッド200の一部200bを変形させる。
Next, the polishing
このように研磨ヘッド10でウェーハ100を保持して加圧しながら、変形させた研磨パッド200によってウェーハ100を研磨する。
While holding and pressurizing the
研磨に際し、研磨ヘッド10を、フランジ3を軸にして自転させる。また、回転定盤201を、回転軸202を軸にして自転させる。これにより、変形させた研磨パッド200が、ウェーハ100の片面に摺接して、これを研磨する。また、研磨に際し、スラリー供給装置300からスラリー301を研磨パッド200の研磨面に提供する。
During polishing, the polishing
研磨ヘッド10、研磨パッド200、及びスラリー供給装置300は、片面研磨装置1000を構成することができる。
The polishing
このようにして、研磨ヘッド10がウェーハ100を加圧してこのウェーハ10を研磨パッド200の研磨面に押し当てながら、ウェーハ100を研磨パッド200の研磨面内で回転させて研磨を行う。この研磨は、一部200a及び他の一部200bが上記の通り変形した研磨パッド200を用いて行われる。それにより、ウェーハ100のウェーハ面内100Pにかかる荷重を変えることなく、ウェーハ100のエッジ部100E近傍に過剰な荷重がかかるのを防ぐことができる。その結果、ウェーハ100のウェーハ面内100Pを十分に研磨しながら、ウェーハ100のエッジ部100Eにおけるエッジロールオフを低減でき、ウェーハ100のエッジ部100Eのフラットネス悪化量の低減を達成できる。
In this way, the polishing
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
(実施例)
図1及び図2を参照しながら説明した構造の研磨ヘッドを用いて、下表1、2となるように、内側リテーナーリングでの圧力を基準値1(100%)として、外側リテーナーリングの圧力を0%、200%、300%としてウェーハの片面研磨を行い、実施例とした。研磨対象のウェーハとしては、直径300mm<100>のシリコンウェーハを用いた。
(Example)
Using the polishing head having the structure described with reference to FIGS. 1 and 2, the pressure at the outer retaining ring is set as the reference value 1 (100%) at the inner retaining ring, as shown in Tables 1 and 2 below. One-side polishing of the wafer was performed with the ratio of 0%, 200%, and 300% as examples. A silicon wafer with a diameter of 300 mm <100> was used as the wafer to be polished.
(比較例)
比較例として、図8に示す、従前のリテーナーリングを有する研磨ヘッドを用いて、静止時のウェーハ加圧部による荷重、リテーナーリングによる荷重が同等となるような圧力条件とし、ウェーハの片面研磨を行った。
(Comparative example)
As a comparative example, using a polishing head with a conventional retainer ring shown in Fig. 8, one-side polishing of a wafer was performed under pressure conditions such that the load from the wafer presser when stationary and the load from the retainer ring were the same. went.
(荷重分布測定)
研磨の前に、研磨パッドからエッジ部近傍にかかる荷重が、外側リテーナーリングの加圧によって変化することを確認するため、図5に示すような形態で、タクタイルセンサー(圧力分布測定センサー)400を用いた荷重分布測定を行った。その結果を、図6に示す。
(Load distribution measurement)
Before polishing, in order to confirm that the load applied from the polishing pad to the vicinity of the edge changes due to the pressurization of the outer retainer ring, a tactile sensor (pressure distribution measurement sensor) 400 was installed in the form shown in FIG. The load distribution was measured. The results are shown in FIG.
図6は、図5に示すヘッド中心10Cからの距離(角度方向の平均)を横軸にとり、ウェーハ100のそれぞれの部分が受ける荷重を縦軸にとってプロットしたものである。
FIG. 6 is a plot in which the horizontal axis represents the distance from the
図6から明らかなように、実施例にて、外側リテーナーリングでの圧力を、内側リテーナーリングでの圧力100%に対し、200%及び300%とした時、外側リテーナーリングで荷重をかけなかった場合(0%)及び比較例に比べて、ウェーハのエッジ部近傍(ヘッド中心からの距離が150mm付近)にかかる荷重が低下したことが分かる。一方で、ウェーハ面内への荷重は変化がなかったことが分かる。この結果から、実施例の研磨ヘッドを用いることによってウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できるという効果が確認された。 As is clear from FIG. 6, in the example, when the pressure on the outer retainer ring was set to 200% and 300% of the pressure on the inner retainer ring of 100%, no load was applied on the outer retainer ring. It can be seen that the load applied near the edge of the wafer (distance from the center of the head is around 150 mm) was reduced compared to the case (0%) and the comparative example. On the other hand, it can be seen that the load on the wafer surface did not change. From this result, it was confirmed that by using the polishing head of the example, it was possible to control the load applied near the edge of the wafer independently of the load applied within the wafer surface.
(片面研磨試験)
研磨加工は、セラミック定盤に研磨パッドを貼付け、シリカ系砥粒を含むKOHベースのアルカリ性水溶液の研磨スラリーを定盤に供給しながら、研磨ヘッドと定盤を回転させてウェーハを研磨パッドに摺接させることで行った。
(Single-sided polishing test)
In the polishing process, a polishing pad is attached to a ceramic surface plate, and while a polishing slurry of KOH-based alkaline aqueous solution containing silica-based abrasive grains is supplied to the surface plate, the polishing head and surface plate are rotated to slide the wafer onto the polishing pad. I did this by letting them touch each other.
比較例、実施例の片面研磨後のウェーハ100に対しては、SC1洗浄を行った。フラットネスについては、洗浄後ウェーハをKLA製のWafer Sight 2を用いて測定し、ウェーハエッジ部のフラットネスに与える効果の指標として、研磨前後でのESFQD(Edge Site Front least sQuares Deviation)変化量を用いた。各加圧条件で10wfずつ片面研磨を行なった。その平均値を図7に示す。
The
図7に示す結果から、実施例の研磨ヘッドの外側リテーナーリングの圧力を高めることで、ESFQDの変化量が小さくなったことが分かる。このことから、実施例の研磨ヘッドを用いた片面研磨では、エッジ部におけるロールオフ量の低減効果があったことが確認された。 The results shown in FIG. 7 show that the amount of change in ESFQDs was reduced by increasing the pressure on the outer retainer ring of the polishing head of the example. From this, it was confirmed that single-sided polishing using the polishing head of the example had the effect of reducing the amount of roll-off at the edge portion.
また、実施例の研磨ヘッドを用いた片面研磨では、外側リテーナーリングの圧力を高めて研磨を行なっても、ウェーハ面内の研磨を、外側リテーナーリングで荷重をかけなかった場合と同程度に行うことができた。 In addition, in single-sided polishing using the polishing head of the example, even if polishing is performed with increased pressure on the outer retainer ring, the polishing within the wafer surface is performed to the same extent as when no load is applied with the outer retainer ring. I was able to do that.
一方、比較例の研磨ヘッドのリテーナーリングでの圧力を上げた場合、ESFQD値は変わらなかった一方、欠陥が増え、研磨後の粗さが大きくなる傾向があった。これは、比較例の研磨ヘッドのリテーナーリングでの圧力を大きくしたことに伴いウェーハ面内にかかる荷重も連れだって増加することで内外の圧力差が生じなかった一方、外圧上昇によりスラリー流入量が低下したためと推察される。 On the other hand, when the pressure at the retainer ring of the polishing head of the comparative example was increased, while the ESFQD value did not change, there was a tendency for the number of defects to increase and the roughness after polishing to increase. This is because as the pressure in the retainer ring of the polishing head in the comparative example was increased, the load applied within the wafer surface also increased, so no pressure difference occurred between the inside and outside, but the increase in external pressure caused the slurry inflow volume to increase. This is presumed to be due to a decline in
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. The above-mentioned embodiments are illustrative, and any embodiment that has substantially the same configuration as the technical idea stated in the claims of the present invention and has similar effects is the present invention. covered within the technical scope of.
1…加圧面、 1a…加圧面の一部、 2…上部金属、 2a…突起部、 3…フランジ、 4及び4’…リテーナーリング、 4a…外側リテーナーリング、 4b…内側リテーナーリング、 5…テンプレートガイドリング、 10及び10’…研磨ヘッド、 10C…ヘッド中心、 20…上部金属シール部材、 21…ウェーハ加圧部、 22…裏板、 22a…裏板ストッパー、 23…流体封入部、 24…バックパッド、 41…外側リテーナーリング加圧部、 41’…リテーナーリング加圧部、 42…外側加圧部シール部材、 100…ウェーハ、 100E…エッジ部、 100P…ウェーハ面内、 200…研磨パッド、 200a、200b及び200c…研磨パッドの一部、 201…回転定盤、 202…回転軸、 300…スラリー供給装置、 301…スラリー、 400…タクタイルセンサー、 1000…片面研磨装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
加圧面を有し、
前記加圧面側の外周部にリテーナーリングを具備し、
前記リテーナーリングが、外側リテーナーリングと、前記外側リテーナーリングの内側に位置する内側リテーナーリングとを具備し、
前記加圧面の前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分が、前記ウェーハを加圧するように構成されており、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングが、互いに独立して前記研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものであり、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングからの荷重を受け且つ該荷重を前記研磨パッドに伝えるように構成されたテンプレートガイドリングと、
前記リテーナーリングと前記テンプレートガイドリングとの間に配された部分と、前記研磨ヘッドの前記加圧面の前記内側リテーナーリングの内側に対応する前記部分に含まれ且つ前記ウェーハを加圧するように配置された部分とを有するバックパッドと
を更に具備するものであることを特徴とする研磨ヘッド。 A polishing head configured to hold a wafer, apply pressure to the wafer, press the wafer against a polishing surface of a polishing pad, and rotate the wafer within the polishing surface to perform polishing,
has a pressure surface;
A retainer ring is provided on the outer periphery of the pressure surface side,
The retainer ring includes an outer retainer ring and an inner retainer ring located inside the outer retainer ring,
A portion of the pressing surface corresponding to the inside of the inner retainer ring is configured to press the wafer,
The outer retainer ring and the inner retainer ring are configured to apply a load to the polishing pad independently of each other,
a template guide ring configured to receive loads from the outer retainer ring and the inner retainer ring and transmit the loads to the polishing pad;
included in a portion disposed between the retainer ring and the template guide ring and a portion of the pressurizing surface of the polishing head corresponding to the inner side of the inner retainer ring, and is disposed so as to pressurize the wafer. 1. A polishing head, further comprising a back pad having a flat portion .
請求項1に記載の研磨ヘッドを用い、前記加圧面のうち前記内側リテーナーリングの内側に対応する前記部分にウェーハを保持し、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングによって研磨パッドにそれぞれ独立して荷重をかけて、該研磨パッドを変形させ、
前記研磨ヘッドで前記ウェーハを保持して加圧しながら、前記変形させた研磨パッドによって前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの片面研磨方法。
A method for polishing one side of a wafer,
Using the polishing head according to claim 1, holding a wafer on the portion of the pressurizing surface that corresponds to the inside of the inner retainer ring,
Applying a load to the polishing pad independently by the outer retainer ring and the inner retainer ring to deform the polishing pad,
A method for polishing one side of a wafer, comprising polishing the wafer with the deformed polishing pad while holding and pressurizing the wafer with the polishing head.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001338901A (en) | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Hitachi Ltd | Process method and equipment for planarization, and method for manufacturing semiconductor device |
WO2008050475A1 (en) | 2006-10-27 | 2008-05-02 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Polishing head and polishing apparatus |
JP2008302464A (en) | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Renesas Technology Corp | Polishing device and manufacturing method of semiconductor device using it |
US20130102152A1 (en) | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor manufacturing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
JP2013094918A (en) | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Template pressing wafer polishing method |
JP2013166200A (en) | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Polishing head and polishing device |
JP2017064908A (en) | 2016-02-08 | 2017-04-06 | 株式会社荏原製作所 | Substrate holding device, polishing device, and polishing method |
JP2017157646A (en) | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社荏原製作所 | Polishing method and polishing device |
JP2018111144A (en) | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 不二越機械工業株式会社 | Workpiece polishing head |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6113468A (en) * | 1999-04-06 | 2000-09-05 | Speedfam-Ipec Corporation | Wafer planarization carrier having floating pad load ring |
KR20040056634A (en) * | 2002-12-24 | 2004-07-01 | 삼성전자주식회사 | Chemical and mechanical polishing apparatus |
-
2020
- 2020-06-05 JP JP2020098129A patent/JP7345433B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001338901A (en) | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Hitachi Ltd | Process method and equipment for planarization, and method for manufacturing semiconductor device |
WO2008050475A1 (en) | 2006-10-27 | 2008-05-02 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Polishing head and polishing apparatus |
JP2008302464A (en) | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Renesas Technology Corp | Polishing device and manufacturing method of semiconductor device using it |
US20130102152A1 (en) | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor manufacturing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
JP2013094918A (en) | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Template pressing wafer polishing method |
JP2013166200A (en) | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Polishing head and polishing device |
JP2017064908A (en) | 2016-02-08 | 2017-04-06 | 株式会社荏原製作所 | Substrate holding device, polishing device, and polishing method |
JP2017157646A (en) | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社荏原製作所 | Polishing method and polishing device |
JP2018111144A (en) | 2017-01-10 | 2018-07-19 | 不二越機械工業株式会社 | Workpiece polishing head |
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