JPH08257901A - トップリング装置 - Google Patents

トップリング装置

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JPH08257901A
JPH08257901A JP8871395A JP8871395A JPH08257901A JP H08257901 A JPH08257901 A JP H08257901A JP 8871395 A JP8871395 A JP 8871395A JP 8871395 A JP8871395 A JP 8871395A JP H08257901 A JPH08257901 A JP H08257901A
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JP
Japan
Prior art keywords
top ring
polishing
wafer
protrusion
polishing apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP8871395A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Kimura
憲雄 木村
Hozumi Yasuda
穂積 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP8871395A priority Critical patent/JPH08257901A/ja
Publication of JPH08257901A publication Critical patent/JPH08257901A/ja
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トップリングのウエハ保持面の形状を凸型に
形成することにより、研磨面内での押圧力分布をウエハ
中心部の圧力が高くなるような分布になるようにし、ウ
エハ研磨面の中心部の研磨不足による研磨の不均一を解
消し、高精度の平坦度を得ることを可能にするポリッシ
ング装置を提供する。 【構成】 各々独立に回転するトップリング3とターン
テーブル1とを有し、トップリング3とターンテーブル
1との間に半導体ウエハ2を介在させ、所定の力で押圧
することによってウエハの表面を研磨するポリッシング
装置において、トップリング3は下方に突出可能な突出
部11,12,13と突出部11,12,13を駆動す
る突出駆動部14,15,16とを有し、トップリング
3のウエハ保持面が突出可能であって、凸面を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリッシング装置に係
り、特に半導体ウエハの表面を平坦かつ鏡面に研磨する
ポリッシング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積が進むに
つれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くな
りつつある。特に、0.5μm以下の光リソグラフィの
場合、焦点深度が浅くなるためステッパの結像面の平坦
度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦化
することが必要となるが、この平坦化法の一手段として
ポリッシング装置により研磨することが行われている。
従来、この種のポリッシング装置は、各々独立した回転
数で回転するターンテーブルとトップリングとを有し、
トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与え、タ
ーンテーブル上の砥液を含んだ研磨布とトップリングと
の間にポリッシング対象物を介在させて該ポリッシング
対象物を保持して研磨していた。
【0003】上述したポリッシング装置の性能は、ポリ
ッシング対象物の高精度な平坦度が要求される。近年の
半導体デバイス技術においては、ポリッシング対象物、
特に半導体ウエハの研磨面の高低差は±200オングス
トローム(0.02μm)以下であることが望ましい。
したがって、ポリッシング時に半導体ウエハを保持する
保持面、すなわちトップリングの下端面、および半導体
ウエハに接する研磨布の接触面、ひいてはターンテーブ
ルの研磨布の張り付け面は高精度な平坦度を有するもの
が望ましいと考えられ、用いられてきた。
【0004】また、ポリッシング装置の研磨作用におよ
ぼす要因は、トップリングの保持面および研磨布の接触
面の形状だけでなく、研磨布と半導体ウエハの相対速
度、半導体ウエハの研磨面上の押圧力の分布、研磨布上
の砥液の量、研磨布の使用時間等が影響することが知ら
れている。すなわち、これらの要素を半導体ウエハの研
磨面全面で等しくすれば、高精度な平坦度が得られると
考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のポリッシング装置においては、研磨対象ウエハの
半径が大きくなってくると、研磨砥液が中心部に入らず
中心部分が研磨されないという問題点があった。本発明
は、上述の点に鑑みてなされたもので、トップリングの
ウエハ保持面の形状を凸型に形成することにより、研磨
面内での押圧力分布をウエハ中心部の圧力が高くなるよ
うな分布になるようにし、ウエハ研磨面の中心部の研磨
不足による研磨の不均一を解消し、高精度の平坦度を得
ることを可能にするポリッシング装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明の第1の態様は、各々独立に回転するトッ
プリングとターンテーブルとを有し、前記トップリング
と前記ターンテーブルとの間に半導体ウエハを介在さ
せ、所定の力で押圧することによって前記ウエハの表面
を研磨するポリッシング装置において、前記トップリン
グが下方に突出可能な突出部と該突出部を駆動する突出
駆動部とを有し、前記トップリングのウエハ保持面が突
出可能であって、凸面を形成することを特徴とするもの
である。
【0007】また本発明の第2の態様は、各々独立に回
転するトップリングとターンテーブルとを有し、前記ト
ップリングと前記ターンテーブルとの間に半導体ウエハ
を介在させ、所定の力で押圧することによって前記ウエ
ハの表面を研磨するポリッシング装置において、前記ト
ップリングのウエハ保持面の中心部が円柱状に突出して
いることを特徴とするものである。
【0008】さらに本発明の第3の態様は、各々独立に
回転するトップリングとターンテーブルとを有し、前記
トップリングと前記ターンテーブルとの間に半導体ウエ
ハを介在させ、所定の力で押圧することによって前記ウ
エハの表面を研磨するポリッシング装置において、前記
トップリングのウエハ保持面が球面状に突出しているこ
とを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、トップリングのウエハ保持面
の形状を凸形に形成することにより、研磨面内での押圧
力分布をウエハ中心部の圧力が高くなるような分布にな
るようにし、ウエハ研磨面の中心部の研磨不足による研
磨の不均一を解消し、半導体ウエハの平坦度を得ること
ができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係るポリッシング装置の実施
例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明のポリッ
シング装置の全体構成を示す縦断面図である。図1に示
されるように、ポリッシング装置は、ターンテーブル1
と、半導体ウエハ2を保持しつつターンテーブル1に押
しつけるトップリング3とを具備している。前記ターン
テーブル1はモータ(図示せず)に連結されており、矢
印で示すようにその軸心回わりに回転可能になってい
る。またターンテーブル1の上面には、研磨布4が貼設
されている。
【0011】またトップリング3は、モータ(図示せ
ず)に連結されるとともに昇降シリンダ(図示せず)に
連結されている。これによって、トップリング3は、矢
印で示すように昇降可能かつその軸心回わりに回転可能
になっており、半導体ウエハ2を研磨布4に対して任意
の圧力で押圧することができるようになっている。な
お、トップリング3の下部外周部には、半導体ウエハ2
の外れ止めを行うガイドリング6が設けられている。
【0012】また、ターンテーブル1の上方には研磨砥
液ノズル5が設置されており、研磨砥液ノズル5によっ
てターンテーブル1に張り付けられた研磨布4上に研磨
砥液Qが供給されるようになっている。
【0013】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング3の下面に半導体ウエハ2を保持させ、半導
体ウエハ2を回転しているターンテーブル1の上面の研
磨布4に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液
ノズル5から研磨砥液Qを流すことにより、研磨布4に
研磨砥液Qが保持されており、半導体ウエハ2の研磨さ
れる面(下面)と研磨布4の間に研磨砥液Qが存在した
状態でポリッシングが行われる。
【0014】図2および図3は、本実施例のトップリン
グの詳細を示す図であり、図2はトップリングの縦断面
図、図3はトップリングの下から見た底面図である。本
実施例では、トップリング3内に独立に下方に突出可能
な部分が3つ形成されている。すなわち図2に示される
ように、トップリング3には、中央部に円柱状の突出部
11及び該突出部11を突出駆動する突出駆動部14
と、前記突出部11の周囲を囲むように設けられた円筒
状の第2の突出部12及びその突出駆動部15と、前記
突出部12の周囲を囲むように設けられた円筒状の第3
の突出部13及びその突出駆動部16とが設けられてい
る。
【0015】上述の各突出部11,12,13には、ト
ップリング3の本体と同じ材質が用いられ、一般的には
セラミックス等が使用される。また、上述の各突出駆動
部14,15,16にはピエゾ素子が用いられている。
ピエゾ素子は、電圧を印加すると膨張する性質を持って
おり、印加する電圧の大きさを変化させることにより膨
張を制御することが可能である。また、ピエゾ素子の材
質としてはPZT系セラミックス、高分子材料、半導
体、水晶等があるが、汎用的にはPZT系セラミックス
が使用されている。
【0016】各々のピエゾ素子上部には端子17,1
8,19が設けられ、ここからピエゾ素子に電圧が印加
される。トップリング3の外部には、供給電源21及び
電圧制御器20が載置され、電圧供給及び供給電圧の制
御を行う。これにより各々の突出駆動部14,15,1
6への印加電圧を制御し、各々について所望の突出部1
1,12,13の突出量のバランスを変えることによ
り、微妙な調整を行うことができる。
【0017】図4は、図2に示すトップリングの動作状
態を示す図であり、中央部の円柱状の突出部11が最も
突出し、第2の突出部12が次に突出し、第3の突出部
13が最も突出していない。本例では、各々の突出部1
1,12,13の突出量は、例えば突出部11が30μ
m、第2の突出部が20μm、第3の突出部が10μm
に設定されており、階段状のウエハ保持面が形成されて
いる。前述したように各突出量は独立に設定可能であ
り、所望の凸状のウエハ保持面が形成可能である。
【0018】図5は本発明のトップリングの第2実施例
を示す縦断面図である。本実施例においては、突出部1
1aが1つだけであり、ウエハ保持面には薄板24が用
いられている。第1実施例と同様に、突出駆動部14a
にはピエゾ素子が用いられている。またピエゾ素子上部
に端子17aを設け、外部に電源21a及び電圧制御器
20aを具備するのも、第1実施例で示したものと同様
である。
【0019】突出部11aの周囲25はトップリング本
体と同じ材質で形成されている。薄板24の材質は、突
出高が5〜40μmに調整されるような適度の硬度を備
えたものが望ましい。本実施例においては、ウエハ保持
面に薄板24を介在させるため、ウエハ保持面の形状は
滑らかな凸面を形成する。このため、薄板24が一種の
緩衝板として働き、押圧力の局部集中が回避され、押圧
力が広い範囲に分散される。
【0020】なお、第1実施例及び第2実施例に示した
突出駆動部に用いるものはピエゾ素子に限定するもので
はなく、空気圧・油圧により作動するシリンダ、電流を
流すことにより斥力を発生する電磁石等を用いても良
い。空圧シリンダを用いた場合には空気圧供給源及び空
気圧調節器が設置され、油圧シリンダを用いた場合には
油圧供給源及び油圧調節器が設置される。
【0021】図6は本発明のトップリングの第3実施例
を示す縦断面図である。本実施例においては、トップリ
ング3のトップリング本体の中央部に一体に円柱状の突
出部26が形成されている。トップリング3のウエハ保
持面の直径は200mm程度であり、突出部26の直径
は50〜100mm程度である。また、突出部26の高
さは5〜40μm程度である。
【0022】図7は、通常の平坦な形状のトップリング
のウエハ保持面中央部に、図6の突出部26と同じ寸法
の薄板26aを介在させたものである。図6の実施例に
おいては、突出部26がトップリング本体と一体である
ため、突出部寸法の変更ができないが、図7の実施例に
おいては、薄板26aが交換可能であるため、薄板26
aの直径及び厚さは任意のものにすることができ、ウエ
ハの特性等に合わせた形状にすることが可能である。
【0023】図8は本発明のトップリングの第4実施例
を示す縦断面図である。本実施例においては、トップリ
ング3のウエハ保持面が球面状に突出して形成されてい
る。図6の実施例と同様、トップリングの直径は200
mm程度、突出部26bの高さは5〜40μm程度であ
る。本実施例によれば、突出部は滑らかな凸面を形成し
ているため、押圧力の局部集中が回避され、押圧力は広
い範囲に分散される。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ップリングのウエハ保持面の形状を凸型に形成すること
により、研磨面の押圧力分布をウエハ中心部の圧力が高
くなるような分布にすることができ、ウエハ研磨面の中
心部の研磨不足による研磨の不均一を解消し、平坦度の
高い研磨が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るポリッシング装置の全体構成を示
す縦断面図である。
【図2】本発明のポリッシング装置におけるトップリン
グの第1実施例を示す縦断面図である。
【図3】本発明のポリッシング装置におけるトップリン
グの第1実施例を示す底面図である。
【図4】図2及び図3に示すトップリングの動作状態を
示す縦断面図である。
【図5】本発明のポリッシング装置におけるトップリン
グの第2実施例を示す縦断面図である。
【図6】本発明のポリッシング装置におけるトップリン
グの第3実施例を示す縦断面図である。
【図7】本発明のポリッシング装置におけるトップリン
グの第3実施例の変形例を示す縦断面図である。
【図8】本発明のポリッシング装置におけるトップリン
グの第4実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 ターンテーブル 2 半導体ウエハ 3 トップリング 4 研磨布 5 研磨砥液ノズル 6 ガイドリング 11,12,13 突出部 14,15,16 突出駆動部 24 薄板 26 突出部 26a 薄板 26b 突出部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各々独立に回転するトップリングとター
    ンテーブルとを有し、前記トップリングと前記ターンテ
    ーブルとの間に半導体ウエハを介在させ、所定の力で押
    圧することによって前記ウエハの表面を研磨するポリッ
    シング装置において、 前記トップリングは下方に突出可能な突出部と該突出部
    を駆動する突出駆動部とを有し、前記トップリングのウ
    エハ保持面が突出可能であって、凸面を形成することを
    特徴とするポリッシング装置。
  2. 【請求項2】 前記突出部は、前記ウエハ保持面の中心
    部にあって、円柱状のものであることを特徴とする請求
    項1記載のポリッシング装置。
  3. 【請求項3】 前記円柱状突出部の周囲を、単数又は複
    数の円筒状突出部が取り囲んでいることを特徴とする請
    求項2記載のポリッシング装置。
  4. 【請求項4】 前記突出部の表面が薄板で覆われ、ウエ
    ハ保持面が該薄板であることを特徴とする請求項2又は
    3記載のポリッシング装置。
  5. 【請求項5】 前記突出駆動部がピエゾ素子であって、
    該ピエゾ素子の突出量を制御する電源及び電圧制御器を
    備えていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか
    1項に記載のポリッシング装置。
  6. 【請求項6】 前記突出駆動部がシリンダであって、該
    シリンダの突出量を制御する空気圧供給源及び空気圧調
    節器を備えていることを特徴とする請求項2乃至4のい
    ずれか1項に記載のポリッシング装置。
  7. 【請求項7】 前記突出駆動部がシリンダであって、該
    シリンダの突出量を制御する油圧供給源及び油圧調節器
    を備えていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれ
    か1項に記載のポリッシング装置。
  8. 【請求項8】 各々独立に回転するトップリングとター
    ンテーブルとを有し、前記トップリングと前記ターンテ
    ーブルとの間に半導体ウエハを介在させ、所定の力で押
    圧することによって前記ウエハの表面を研磨するポリッ
    シング装置において、 前記トップリングのウエハ保持面の中心部が円柱状に突
    出していることを特徴とするポリッシング装置。
  9. 【請求項9】 前記トップリングの前記突出部は薄板で
    あってトップリングと分離可能になっており、交換可能
    であることを特徴とする請求項8記載のポリッシング装
    置。
  10. 【請求項10】 各々独立に回転するトップリングとタ
    ーンテーブルとを有し、前記トップリングと前記ターン
    テーブルとの間に半導体ウエハを介在させ、所定の力で
    押圧することによって前記ウエハの表面を研磨するポリ
    ッシング装置において、 前記トップリングのウエハ保持面が球面状に突出してい
    ることを特徴とするポリッシング装置。
JP8871395A 1995-03-22 1995-03-22 トップリング装置 Pending JPH08257901A (ja)

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JP8871395A JPH08257901A (ja) 1995-03-22 1995-03-22 トップリング装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000354959A (ja) * 1999-06-10 2000-12-26 Applied Materials Inc 基板に圧力を加えて保持するためのキャリアヘッド
JP2001334454A (ja) * 2000-05-29 2001-12-04 Shin Etsu Handotai Co Ltd ワークの研磨方法並びにワーク保持板及びワーク研磨装置
JP2003136395A (ja) * 2001-11-02 2003-05-14 Nikon Corp 研磨装置、研磨方法、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法
JP2008060598A (ja) * 2007-10-16 2008-03-13 Sumco Corp ワックスレスマウント式研磨方法およびその装置
JP2020142334A (ja) * 2019-03-07 2020-09-10 株式会社ディスコ 保持手段と加工装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000354959A (ja) * 1999-06-10 2000-12-26 Applied Materials Inc 基板に圧力を加えて保持するためのキャリアヘッド
JP2001334454A (ja) * 2000-05-29 2001-12-04 Shin Etsu Handotai Co Ltd ワークの研磨方法並びにワーク保持板及びワーク研磨装置
JP2003136395A (ja) * 2001-11-02 2003-05-14 Nikon Corp 研磨装置、研磨方法、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法
JP2008060598A (ja) * 2007-10-16 2008-03-13 Sumco Corp ワックスレスマウント式研磨方法およびその装置
JP2020142334A (ja) * 2019-03-07 2020-09-10 株式会社ディスコ 保持手段と加工装置

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