JPH11165255A - ウエハ研磨装置および研磨方法 - Google Patents
ウエハ研磨装置および研磨方法Info
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- JPH11165255A JPH11165255A JP33394797A JP33394797A JPH11165255A JP H11165255 A JPH11165255 A JP H11165255A JP 33394797 A JP33394797 A JP 33394797A JP 33394797 A JP33394797 A JP 33394797A JP H11165255 A JPH11165255 A JP H11165255A
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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- B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
- B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨量のむらをなくして収量を増加させるこ
とができるウエハ研磨装置および研磨方法を提供する。 【解決手段】 研磨定盤２の回転に伴って回転する研磨
布３に研磨剤供給部５から研磨剤４を供給し加圧機構１
４によりウエハ１をキャリアヘッド６ごと研磨布３に押
圧しながらスピンドル１３で回転させ、キャリアヘッド
６とリテーナ９はクロスローラベアリング７により独立
に回転するようになっており、キャリアヘッド６とウエ
ハ１が回転しても、回転しない加圧機構１４に固定され
たストッパ１５とシャフト１６とが接触することでリテ
ーナ９の回転は防止される。これにより、ウエハ１の回
転とリテーナ９の回転とには速度差が発生し、相対的に
みれば溝１０はウエハ１の周囲を回転していることにな
るので、研磨剤４の流入量はウエハ１の円周方向に平均
化される。
とができるウエハ研磨装置および研磨方法を提供する。 【解決手段】 研磨定盤２の回転に伴って回転する研磨
布３に研磨剤供給部５から研磨剤４を供給し加圧機構１
４によりウエハ１をキャリアヘッド６ごと研磨布３に押
圧しながらスピンドル１３で回転させ、キャリアヘッド
６とリテーナ９はクロスローラベアリング７により独立
に回転するようになっており、キャリアヘッド６とウエ
ハ１が回転しても、回転しない加圧機構１４に固定され
たストッパ１５とシャフト１６とが接触することでリテ
ーナ９の回転は防止される。これにより、ウエハ１の回
転とリテーナ９の回転とには速度差が発生し、相対的に
みれば溝１０はウエハ１の周囲を回転していることにな
るので、研磨剤４の流入量はウエハ１の円周方向に平均
化される。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ研磨装置お
よび研磨方法、特に、半導体装置の製造により形成され
た半導体ウエハ上の凹凸部を平坦化する化学的機械的研
磨に適用し得るウエハ研磨装置および研磨方法に関す
る。
よび研磨方法、特に、半導体装置の製造により形成され
た半導体ウエハ上の凹凸部を平坦化する化学的機械的研
磨に適用し得るウエハ研磨装置および研磨方法に関す
る。
【０００１】
【従来の技術】図９に半導体装置の製造により形成され
た半導体ウエハ上の凹凸部を平坦化する化学的機械的研
磨を行う場合におけるウエハ外周部の研磨後の形状をグ
ラフとして示す。図９おいてその横軸はウエハ外周から
中心へ向けての半径方向の位置を示し、縦軸はウエハの
残膜厚を示す。
た半導体ウエハ上の凹凸部を平坦化する化学的機械的研
磨を行う場合におけるウエハ外周部の研磨後の形状をグ
ラフとして示す。図９おいてその横軸はウエハ外周から
中心へ向けての半径方向の位置を示し、縦軸はウエハの
残膜厚を示す。
【０００２】一般に化学的機械的研磨を行うウエハ研磨
装置は、回転する研磨布に研磨剤を供給し、ウエハを研
磨布に押圧することで研磨を行う。その場合、通常、研
磨処理中のウエハの飛び出しを防止するためにリテーナ
と呼ばれるリングがウエハを囲むように配置される。図
１０に（ａ）で示す曲線はリテーナが研磨布に接触して
いない場合のウエハ形状を示す。一般的に、研磨後のウ
エハ外周部の形状は、このリテーナが研磨布に押圧され
た場合の形状であり、（ｂ）で示す曲線はリテーナが研
磨布に接触していない場合のウエハ形状である。一般的
に、研磨後のウエハ外周部の形状は、このようにリテー
ナが研磨布を押圧しているか否かで異なり、研磨布を押
圧した方が図１０の（ａ）で示す曲線に見られるように
良好な平坦性が得られることが知られている。
装置は、回転する研磨布に研磨剤を供給し、ウエハを研
磨布に押圧することで研磨を行う。その場合、通常、研
磨処理中のウエハの飛び出しを防止するためにリテーナ
と呼ばれるリングがウエハを囲むように配置される。図
１０に（ａ）で示す曲線はリテーナが研磨布に接触して
いない場合のウエハ形状を示す。一般的に、研磨後のウ
エハ外周部の形状は、このリテーナが研磨布に押圧され
た場合の形状であり、（ｂ）で示す曲線はリテーナが研
磨布に接触していない場合のウエハ形状である。一般的
に、研磨後のウエハ外周部の形状は、このようにリテー
ナが研磨布を押圧しているか否かで異なり、研磨布を押
圧した方が図１０の（ａ）で示す曲線に見られるように
良好な平坦性が得られることが知られている。
【０００３】半導体製造工程において１枚のウエハから
得られる半導体チップの数量（以下収量と示す）は、ウ
エハの平坦領域の面積に依存するため、図１０に（ａ）
で示す曲線の場合、すなわちリテーナが研磨布に押圧さ
れた場合の方がウエハ外周部分の平坦性が良く、１枚の
ウエハから得られる収量が増加し、製造コストを低くす
ることができる。したがって、かかる観点からはリテー
ナを研磨布に押圧した方が製造工程上有利となる。しか
しながらこの場合には、リテーナがウエハを囲んでいる
ので、リテーナの下面が平面であるとウエハの研磨面へ
の研磨剤の供給が阻害され、研磨速度の低下やウエハ中
央部分の研磨不足が発生するという問題がある。
得られる半導体チップの数量（以下収量と示す）は、ウ
エハの平坦領域の面積に依存するため、図１０に（ａ）
で示す曲線の場合、すなわちリテーナが研磨布に押圧さ
れた場合の方がウエハ外周部分の平坦性が良く、１枚の
ウエハから得られる収量が増加し、製造コストを低くす
ることができる。したがって、かかる観点からはリテー
ナを研磨布に押圧した方が製造工程上有利となる。しか
しながらこの場合には、リテーナがウエハを囲んでいる
ので、リテーナの下面が平面であるとウエハの研磨面へ
の研磨剤の供給が阻害され、研磨速度の低下やウエハ中
央部分の研磨不足が発生するという問題がある。
【０００４】そこでこの様な問題を解消することのでき
るウエハ研磨装置が特開平７−２３７１２０号公報に記
載されている。この特開平７−２３７１２０号公報に記
載のウエハ研磨装置について図１０を参照して説明す
る。
るウエハ研磨装置が特開平７−２３７１２０号公報に記
載されている。この特開平７−２３７１２０号公報に記
載のウエハ研磨装置について図１０を参照して説明す
る。
【０００５】図１０に示すウエハ研磨装置は、回転自在
な研磨定盤２と、研磨定盤２上に設けられた研磨布３
と、ポンプ等を用いて研磨布３の表面に研磨剤４を供給
する研磨剤供給部５と、被研磨対象であるウエハ１を保
持するキャリアヘッド６と、ウエハ１を囲み、研磨時に
はウエハ１周囲の研磨布３を押圧する高さになるように
キャリアヘッド６に固定され、研磨布３に接触する面に
複数本の溝１０を設けたリング形状のリテーナ９と、ウ
エハ１とリテーナ９をキャリアヘッド６ごと研磨布３に
押圧する加圧機構１４と、ウエハ１とリテーナ９をキャ
リアヘッド６ごと研磨布３上で回転させるスピンドル１
３とを含んで構成される。
な研磨定盤２と、研磨定盤２上に設けられた研磨布３
と、ポンプ等を用いて研磨布３の表面に研磨剤４を供給
する研磨剤供給部５と、被研磨対象であるウエハ１を保
持するキャリアヘッド６と、ウエハ１を囲み、研磨時に
はウエハ１周囲の研磨布３を押圧する高さになるように
キャリアヘッド６に固定され、研磨布３に接触する面に
複数本の溝１０を設けたリング形状のリテーナ９と、ウ
エハ１とリテーナ９をキャリアヘッド６ごと研磨布３に
押圧する加圧機構１４と、ウエハ１とリテーナ９をキャ
リアヘッド６ごと研磨布３上で回転させるスピンドル１
３とを含んで構成される。
【０００６】この図１０に示す従来のウエハ研磨装置
は、一般的な化学的機械的研磨を行う装置と同様に、回
転する研磨布３に研磨剤４を供給し、ウエハ１を加圧機
構１４により研磨布３に押圧しながらスピンドル１３で
回転させることで研磨を行う。このとき、リテーナ９も
研磨布３に押圧しているため、ウエハ１の外周部では図
１０（ａ）に示すように良好な平坦性が得られ、収量が
増加する。また、リテーナ８には複数本の溝１０が設け
てあるので、この溝１０からウエハ１の研磨面に研磨剤
４が供給されることになり、研磨速度の低下やウエハ１
中央部分の研磨不足の問題が解決される。
は、一般的な化学的機械的研磨を行う装置と同様に、回
転する研磨布３に研磨剤４を供給し、ウエハ１を加圧機
構１４により研磨布３に押圧しながらスピンドル１３で
回転させることで研磨を行う。このとき、リテーナ９も
研磨布３に押圧しているため、ウエハ１の外周部では図
１０（ａ）に示すように良好な平坦性が得られ、収量が
増加する。また、リテーナ８には複数本の溝１０が設け
てあるので、この溝１０からウエハ１の研磨面に研磨剤
４が供給されることになり、研磨速度の低下やウエハ１
中央部分の研磨不足の問題が解決される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のウエハ研磨装置は、ウエハとリテーナがキャリアヘ
ッドを介して同期回転するところに未だ問題を残してい
た。すなわち従来のウエハ研磨装置は、ウエハとリテー
ナが同期して回転するので、リテーナの溝がある部分と
ない部分とで研磨剤の流入量が異なってしまう。そのた
め、ウエハの円周方向に研磨量のむらが発生し、その分
の収量低下が発生するという欠点があった。また、従来
のウエハ研磨装置は、ウエハ研磨面への研磨剤の供給・
排出を制御できないので、研磨の進行に伴って研磨くず
および反応生成物がウエハ研磨面下に蓄積されていくた
め、これによるウエハ表面のスクラッチの発生と研磨速
度の低下がある、という欠点があった。本発明は以上の
従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、
研磨量のむらをなくして収量を増加させることができ、
かつ反応生成物の蓄積によるスクラッチの発生と研磨速
度の低下を防止することができるウエハ研磨装置および
研磨方法を提供することを目的とする。
来のウエハ研磨装置は、ウエハとリテーナがキャリアヘ
ッドを介して同期回転するところに未だ問題を残してい
た。すなわち従来のウエハ研磨装置は、ウエハとリテー
ナが同期して回転するので、リテーナの溝がある部分と
ない部分とで研磨剤の流入量が異なってしまう。そのた
め、ウエハの円周方向に研磨量のむらが発生し、その分
の収量低下が発生するという欠点があった。また、従来
のウエハ研磨装置は、ウエハ研磨面への研磨剤の供給・
排出を制御できないので、研磨の進行に伴って研磨くず
および反応生成物がウエハ研磨面下に蓄積されていくた
め、これによるウエハ表面のスクラッチの発生と研磨速
度の低下がある、という欠点があった。本発明は以上の
従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、
研磨量のむらをなくして収量を増加させることができ、
かつ反応生成物の蓄積によるスクラッチの発生と研磨速
度の低下を防止することができるウエハ研磨装置および
研磨方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のウエハ研磨装置
は、回転自在な研磨定盤と、前記研磨定盤上に設けられ
た研磨布と、前記研磨布の表面に研磨剤を供給する研磨
剤供給手段と、被研磨対象であるウエハを研磨するため
に前記ウエハを前記研磨布に所定圧力で押圧するウエハ
押圧手段と、前記ウエハを囲むように配置され前記研磨
布に接触する面に複数本の溝を設けたリング形状のリテ
ーナと、前記リテーナを前記研磨布に所定圧力で押圧す
るリテーナ押圧手段と、前記ウエハと前記リテーナを研
磨布上で回転させる回転駆動手段と、前記ウエハと前記
リテーナの回転速度に差を発生させる回転速度差発生手
段とを含んで構成される。
は、回転自在な研磨定盤と、前記研磨定盤上に設けられ
た研磨布と、前記研磨布の表面に研磨剤を供給する研磨
剤供給手段と、被研磨対象であるウエハを研磨するため
に前記ウエハを前記研磨布に所定圧力で押圧するウエハ
押圧手段と、前記ウエハを囲むように配置され前記研磨
布に接触する面に複数本の溝を設けたリング形状のリテ
ーナと、前記リテーナを前記研磨布に所定圧力で押圧す
るリテーナ押圧手段と、前記ウエハと前記リテーナを研
磨布上で回転させる回転駆動手段と、前記ウエハと前記
リテーナの回転速度に差を発生させる回転速度差発生手
段とを含んで構成される。
【０００９】また本発明のウエハ研磨方法は、回転自在
な研磨定盤上に設けられた研磨布の表面に研磨剤を供給
すると共に被研磨対象であるウエハ及び、前記ウエハを
囲むように配置されたリテーナを前記研磨布に所定圧力
で押圧して回転駆動し、前記ウエハと前記リテーナの回
転速度に差を発生させることを特徴とする。
な研磨定盤上に設けられた研磨布の表面に研磨剤を供給
すると共に被研磨対象であるウエハ及び、前記ウエハを
囲むように配置されたリテーナを前記研磨布に所定圧力
で押圧して回転駆動し、前記ウエハと前記リテーナの回
転速度に差を発生させることを特徴とする。
【００１０】さらに、本発明のウエハ研磨方法は、回転
自在な研磨定盤上に設けられた研磨布の表面に研磨剤を
供給すると共に被研磨対象であるウエハ及び、前記ウエ
ハを囲むように配置されたリテーナを前記研磨布に所定
圧力で押圧して回転駆動すると共に、前記リテーナを研
磨布上で回転させる回転方向を切り換えることにより、
研磨剤をウエハの研磨面に供給するステップと、研磨剤
をウエハの研磨面から排出するステップとを、所定のシ
ーケンスに従って繰り返すことを特徴とする。
自在な研磨定盤上に設けられた研磨布の表面に研磨剤を
供給すると共に被研磨対象であるウエハ及び、前記ウエ
ハを囲むように配置されたリテーナを前記研磨布に所定
圧力で押圧して回転駆動すると共に、前記リテーナを研
磨布上で回転させる回転方向を切り換えることにより、
研磨剤をウエハの研磨面に供給するステップと、研磨剤
をウエハの研磨面から排出するステップとを、所定のシ
ーケンスに従って繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本発明のウエハ研磨装置
の第一の実施の形態を示す構成図である。図１に示すウ
エハ研磨装置は、回転自在な研磨定盤２と、研磨定盤２
上に設けられた研磨布３と、ポンプ等を用いて研磨布３
の表面に研磨剤４を供給する研磨剤供給部５と、被研磨
対象であるウエハ１を保持するキャリアヘッド６と、内
輪をキャリアヘッド６に固定されたクロスローラベアリ
ング７と、クロスローラベアリング７に外輪に固定され
てキャリアヘッド６とは独立に回転し、内部に圧縮空気
の流路を有するリング上のリテーナベース８と、ウエハ
１を囲むように配置され、研磨布３に接触する面に複数
本の溝１０を設けたリング状のリテーナ９と、リテーナ
ベース８とリテーナ９との間に配置され、その内部にリ
テーナベース８の流路から所定圧力の圧縮空気を導入す
ることで、リテーナ９を所定圧力で研磨布３に押圧する
ベローズ１１と、リテーナベース８に接続され、リテー
ナベース８内の流路に圧縮空気を供給するエアチューブ
１２と、キャリアヘッド６に接続され、ウエハ１をキャ
リアヘッド６ごと研磨布３上で回転させるスピンドル１
３と、スピンドル１３とキャリアヘッド６を介して、ウ
エハ１を研磨布３に所定圧力で押圧する、回転しない加
圧機構１４と、加圧機構１４に固定され、その先端がキ
ャリアヘッド６の両側に位置するように垂直方向に配置
された、２本のストッパ１５と、リテーナベース８に固
定され、キャリアヘッド６の両側に水平方向に飛び出し
ており、キャリアヘッド６の回転時にストッパ１５に接
触して、リテーナベース８およびリテーナ９の回転を止
める２本のシャフト１６とを含んで構成される。
して詳細に説明する。図１は、本発明のウエハ研磨装置
の第一の実施の形態を示す構成図である。図１に示すウ
エハ研磨装置は、回転自在な研磨定盤２と、研磨定盤２
上に設けられた研磨布３と、ポンプ等を用いて研磨布３
の表面に研磨剤４を供給する研磨剤供給部５と、被研磨
対象であるウエハ１を保持するキャリアヘッド６と、内
輪をキャリアヘッド６に固定されたクロスローラベアリ
ング７と、クロスローラベアリング７に外輪に固定され
てキャリアヘッド６とは独立に回転し、内部に圧縮空気
の流路を有するリング上のリテーナベース８と、ウエハ
１を囲むように配置され、研磨布３に接触する面に複数
本の溝１０を設けたリング状のリテーナ９と、リテーナ
ベース８とリテーナ９との間に配置され、その内部にリ
テーナベース８の流路から所定圧力の圧縮空気を導入す
ることで、リテーナ９を所定圧力で研磨布３に押圧する
ベローズ１１と、リテーナベース８に接続され、リテー
ナベース８内の流路に圧縮空気を供給するエアチューブ
１２と、キャリアヘッド６に接続され、ウエハ１をキャ
リアヘッド６ごと研磨布３上で回転させるスピンドル１
３と、スピンドル１３とキャリアヘッド６を介して、ウ
エハ１を研磨布３に所定圧力で押圧する、回転しない加
圧機構１４と、加圧機構１４に固定され、その先端がキ
ャリアヘッド６の両側に位置するように垂直方向に配置
された、２本のストッパ１５と、リテーナベース８に固
定され、キャリアヘッド６の両側に水平方向に飛び出し
ており、キャリアヘッド６の回転時にストッパ１５に接
触して、リテーナベース８およびリテーナ９の回転を止
める２本のシャフト１６とを含んで構成される。
【００１２】図２はリテーナ９に設けられた溝１０の第
一の実施の形態を示した図であり、溝１０はリテーナ９
の中心に向かって直線状に形成されている。次に動作を
説明する。ウエハ１の研磨は、従来のウエハ研磨装置と
同様に、研磨定盤２の回転に伴って回転する研磨布３
に、研磨剤供給部５から研磨剤４を供給し、加圧機構１
４によりウエハ１をキャリアヘッド６ごと研磨布３に押
圧しながら、スピンドル１３で回転させることで行う。
一の実施の形態を示した図であり、溝１０はリテーナ９
の中心に向かって直線状に形成されている。次に動作を
説明する。ウエハ１の研磨は、従来のウエハ研磨装置と
同様に、研磨定盤２の回転に伴って回転する研磨布３
に、研磨剤供給部５から研磨剤４を供給し、加圧機構１
４によりウエハ１をキャリアヘッド６ごと研磨布３に押
圧しながら、スピンドル１３で回転させることで行う。
【００１３】このとき、リテーナ９は、エアチューブ１
２およびリテーナベース８の流路を通してベローズ１１
内部に供給された圧縮空気により、研磨布３を所定圧力
で押圧し、ウエハ１外周部の研磨平坦性を確保する。こ
のリテーナ９が研磨布３を押圧する圧力は、強すぎても
弱すぎても、ウエハ１外周部の研磨平坦性が悪化するこ
とが知られている。図３は、リテーナ９の加圧力とウエ
ハ１外周部の形状との関係を示したグラフであり、横軸
はウエハ１の外周から中心へ向けての半径方向の位置、
縦軸はウエハ１の残膜厚である。図３中、各折れ線
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、加圧力が１ｐｓ
ｉ、７ｐｓｉ、１５ｐｓｉのときの残膜厚を示す。図３
に示すように、リテーナ９の加圧力が７ｐｓｉのときが
研磨平坦性が良く、１ｐｓｉおよび１５ｐｓｉでは研磨
平坦性は悪化する。従って、ベローズ１１に供給する圧
縮空気は、研磨平坦性が最良になる圧力に設定する。な
お、研磨平坦性が最良になるリテーナ９の加圧力は、研
磨布３や装置自体の特性等により異なるため、あらかじ
め評価しておく。
２およびリテーナベース８の流路を通してベローズ１１
内部に供給された圧縮空気により、研磨布３を所定圧力
で押圧し、ウエハ１外周部の研磨平坦性を確保する。こ
のリテーナ９が研磨布３を押圧する圧力は、強すぎても
弱すぎても、ウエハ１外周部の研磨平坦性が悪化するこ
とが知られている。図３は、リテーナ９の加圧力とウエ
ハ１外周部の形状との関係を示したグラフであり、横軸
はウエハ１の外周から中心へ向けての半径方向の位置、
縦軸はウエハ１の残膜厚である。図３中、各折れ線
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、加圧力が１ｐｓ
ｉ、７ｐｓｉ、１５ｐｓｉのときの残膜厚を示す。図３
に示すように、リテーナ９の加圧力が７ｐｓｉのときが
研磨平坦性が良く、１ｐｓｉおよび１５ｐｓｉでは研磨
平坦性は悪化する。従って、ベローズ１１に供給する圧
縮空気は、研磨平坦性が最良になる圧力に設定する。な
お、研磨平坦性が最良になるリテーナ９の加圧力は、研
磨布３や装置自体の特性等により異なるため、あらかじ
め評価しておく。
【００１３】研磨動作中、研磨剤４は、リテーナ９に設
けられた複数本の溝１０からウエハ１の研磨面に流入す
る。よって、溝１０の有るところと無いところとでは、
研磨剤４の流入量が異なるため、そのままでは、ウエハ
１の円周方向に研磨量のむらが発生することになる。そ
こで本実施の形態では、キャリアヘッド６とリテーナ９
はクロスローラベアリング７により独立に回転するよう
になっており、キャリアヘッド６とウエハ１が回転して
も、回転しない加圧機構１４に固定されたストッパ１５
とシャフト１６とが接触することでリテーナ９の回転は
防止される。これにより、ウエハ１の回転とリテーナ９
の回転とには速度差が発生し、相対的にみれば溝１０は
ウエハ１の周囲を回転していることになるので、研磨剤
４の流入量はウエハ１の円周方向に平均化される。
けられた複数本の溝１０からウエハ１の研磨面に流入す
る。よって、溝１０の有るところと無いところとでは、
研磨剤４の流入量が異なるため、そのままでは、ウエハ
１の円周方向に研磨量のむらが発生することになる。そ
こで本実施の形態では、キャリアヘッド６とリテーナ９
はクロスローラベアリング７により独立に回転するよう
になっており、キャリアヘッド６とウエハ１が回転して
も、回転しない加圧機構１４に固定されたストッパ１５
とシャフト１６とが接触することでリテーナ９の回転は
防止される。これにより、ウエハ１の回転とリテーナ９
の回転とには速度差が発生し、相対的にみれば溝１０は
ウエハ１の周囲を回転していることになるので、研磨剤
４の流入量はウエハ１の円周方向に平均化される。
【００１４】図４は、ウエハ外周部の円周方向の研磨形
状を示すグラフであり、横軸はウエハ外周部の円周方向
の位置であり、縦軸はウエハの残膜厚である。図４中
（ａ）は本発明を適用したときの研磨形状であり、
（ｂ）は従来の研磨形状である。従来のウエハ研磨装置
は、ウエハとリテーナが同期して回転するので、リテー
ナの溝がある部分とない部分とで研磨剤の流入量が異な
ってしまう。そのため、図４（ｂ）のようにウエハの円
周方向に研磨量のむらが発生し、その分の収量低下が発
生するという欠点があった。これに対し本発明実施の形
態のウエハ研磨装置により研磨した場合には図４（ａ）
に示すように、ウエハ１の研磨は円周方向に均一に行わ
れる。
状を示すグラフであり、横軸はウエハ外周部の円周方向
の位置であり、縦軸はウエハの残膜厚である。図４中
（ａ）は本発明を適用したときの研磨形状であり、
（ｂ）は従来の研磨形状である。従来のウエハ研磨装置
は、ウエハとリテーナが同期して回転するので、リテー
ナの溝がある部分とない部分とで研磨剤の流入量が異な
ってしまう。そのため、図４（ｂ）のようにウエハの円
周方向に研磨量のむらが発生し、その分の収量低下が発
生するという欠点があった。これに対し本発明実施の形
態のウエハ研磨装置により研磨した場合には図４（ａ）
に示すように、ウエハ１の研磨は円周方向に均一に行わ
れる。
【００１５】なお、本発明において、ウエハ１とリテー
ナ９の回転速度差を発生させる構成は、本実施の形態に
示す例に特に制限されることはない。独立回転用の軸受
けとしては、玉軸受けやニードルローラ等の各種の転が
り軸受けや、摺動部材による各種の滑り軸受けが使用で
き、リテーナベース８およびリテーナ９自体を摺動材料
で構成する事で軸受けの代わりにすることもできる。リ
テーナ９の回転防止機構としては、リテーナ９の側面を
高摩擦係数の部材で加圧する構成も可能であり、この場
合には、部材の加圧力を調整することで回転速度差をあ
る程度制御する事もできる。
ナ９の回転速度差を発生させる構成は、本実施の形態に
示す例に特に制限されることはない。独立回転用の軸受
けとしては、玉軸受けやニードルローラ等の各種の転が
り軸受けや、摺動部材による各種の滑り軸受けが使用で
き、リテーナベース８およびリテーナ９自体を摺動材料
で構成する事で軸受けの代わりにすることもできる。リ
テーナ９の回転防止機構としては、リテーナ９の側面を
高摩擦係数の部材で加圧する構成も可能であり、この場
合には、部材の加圧力を調整することで回転速度差をあ
る程度制御する事もできる。
【００１６】また、リテーナ９の底面を高摩擦係数の部
材で構成し、研磨布３との間の摩擦力を大きくすること
で回転防止を行うこともできる。要は、ウエハ１の回転
とリテーナ９の回転とに速度差が発生する構成であれば
よい。
材で構成し、研磨布３との間の摩擦力を大きくすること
で回転防止を行うこともできる。要は、ウエハ１の回転
とリテーナ９の回転とに速度差が発生する構成であれば
よい。
【００１７】さらに、リテーナ９を押圧する手段も、ベ
ローズと圧縮空気による加圧以外に、円周上に並べた複
数本のコイルバネや、リング状の板バネ等、種々の構成
が適用できる。また、研磨定盤２の性能によっては、研
磨動作中に研磨布３に傾斜や上下変動が発生する場合が
ある。このときには、キャリアヘッド６とスピンドル１
３の接続に、傾斜自在な継ぎ手を使用し、例えば球面継
ぎ手等の回転自在な継ぎ手の場合には、回転力の伝達に
ピン等を使用する。
ローズと圧縮空気による加圧以外に、円周上に並べた複
数本のコイルバネや、リング状の板バネ等、種々の構成
が適用できる。また、研磨定盤２の性能によっては、研
磨動作中に研磨布３に傾斜や上下変動が発生する場合が
ある。このときには、キャリアヘッド６とスピンドル１
３の接続に、傾斜自在な継ぎ手を使用し、例えば球面継
ぎ手等の回転自在な継ぎ手の場合には、回転力の伝達に
ピン等を使用する。
【００１８】図５は、本発明のウエハ研磨装置の第二の
実施の形態を示す構成図である。図５に示すウエハ研磨
装置は、回転速度差発生手段が、第一の実施の形態に示
したストッパ１５とシャフト１６との接触による回転防
止機構の代わりに、キャリアヘッド６ごとウエハ１を回
転させるスピンドル１３とは独立に回転し、リテーナベ
ース８に接続されてリテーナベース８とリテーナ９の回
転を、ウエハ１の回転とは独立に行うリテーナスピンド
ル１７と、スピンドル１３とリテーナスピンドル１７の
回転方向と回転速度をそれぞれ独立に制御する、第一の
回転制御部１８および第二の回転制御部１９とで構成さ
れる以外は、第一の実施の形態と同一の構成である。
実施の形態を示す構成図である。図５に示すウエハ研磨
装置は、回転速度差発生手段が、第一の実施の形態に示
したストッパ１５とシャフト１６との接触による回転防
止機構の代わりに、キャリアヘッド６ごとウエハ１を回
転させるスピンドル１３とは独立に回転し、リテーナベ
ース８に接続されてリテーナベース８とリテーナ９の回
転を、ウエハ１の回転とは独立に行うリテーナスピンド
ル１７と、スピンドル１３とリテーナスピンドル１７の
回転方向と回転速度をそれぞれ独立に制御する、第一の
回転制御部１８および第二の回転制御部１９とで構成さ
れる以外は、第一の実施の形態と同一の構成である。
【００１９】図６はリテーナ９に設けられた溝１０の第
二の実施の形態を示した図であり、溝１０は、研磨定盤
２の回転速度とリテーナ９の回転速度とで決定される研
磨剤４の流線に沿った形状をなしている。また、図７は
リテーナ９に設けられた溝１０の第３の実施の形態を示
した図であり、溝１０は、ウエハ１の中心点を通る複数
本の直線に対して所定の角度をなし、かつ直線形状であ
る。
二の実施の形態を示した図であり、溝１０は、研磨定盤
２の回転速度とリテーナ９の回転速度とで決定される研
磨剤４の流線に沿った形状をなしている。また、図７は
リテーナ９に設けられた溝１０の第３の実施の形態を示
した図であり、溝１０は、ウエハ１の中心点を通る複数
本の直線に対して所定の角度をなし、かつ直線形状であ
る。
【００２０】次に動作を説明する。本実施の形態と第一
の実施の形態とでは、基本的な動作は同様であるが、ウ
エハ１とリテーナ９との回転速度差を発生させる動作が
異なる。本実施の形態においては、第一の回転制御部１
８および第二の回転制御部１９で、スピンドル１３とリ
テーナスピンドル１７の回転を、それぞれ異なる回転速
度あるいは回転方向に制御することで行う。従って、ウ
エハ１の回転とリテーナ９の回転は、同一方向に回転し
速度に差がある状態、それぞれ逆方向に回転する状態、
ウエハ１のみ回転しリテーナ９は停止している状態が設
定でき、研磨布３や研磨装置自体の特性に応じて選択す
ることができる。
の実施の形態とでは、基本的な動作は同様であるが、ウ
エハ１とリテーナ９との回転速度差を発生させる動作が
異なる。本実施の形態においては、第一の回転制御部１
８および第二の回転制御部１９で、スピンドル１３とリ
テーナスピンドル１７の回転を、それぞれ異なる回転速
度あるいは回転方向に制御することで行う。従って、ウ
エハ１の回転とリテーナ９の回転は、同一方向に回転し
速度に差がある状態、それぞれ逆方向に回転する状態、
ウエハ１のみ回転しリテーナ９は停止している状態が設
定でき、研磨布３や研磨装置自体の特性に応じて選択す
ることができる。
【００２１】また、本実施の形態では、リテーナスピン
ドル１７の回転は第二の回転制御部１９で一定速度に制
御する事ができる。この場合には、溝１０は、図６に示
すように、研磨定盤２の回転速度とリテーナ９の回転速
度とで決定される研磨剤４の流線に沿った形状をしてい
る方が、研磨剤４の流入性がよくなる。ただし、ある程
度の流入性改善でよい場合や、回転速度が変化するよう
な研磨動作を行う場合には、溝１０は、図７に示すよう
に、ウエハ１の中心点を通る複数本の直線に対して所定
の角度をなし、かつ直線であるような形状でよい。
ドル１７の回転は第二の回転制御部１９で一定速度に制
御する事ができる。この場合には、溝１０は、図６に示
すように、研磨定盤２の回転速度とリテーナ９の回転速
度とで決定される研磨剤４の流線に沿った形状をしてい
る方が、研磨剤４の流入性がよくなる。ただし、ある程
度の流入性改善でよい場合や、回転速度が変化するよう
な研磨動作を行う場合には、溝１０は、図７に示すよう
に、ウエハ１の中心点を通る複数本の直線に対して所定
の角度をなし、かつ直線であるような形状でよい。
【００２２】図８は、本発明のウエハ研磨方法の一実施
の形態を示すフローチャートである。図８に示すウエハ
研磨方法は、図５に示した本発明のウエハ研磨装置の第
二の実施の形態において、研磨剤４をウエハ１の研磨面
に供給するために、リテーナ９をＣＷ（時計回り）方向
に回転させるステップと、研磨剤４をウエハ１の研磨面
から排出するために、リテーナ９をＣＣＷ（半時計回
り）に回転させるステップとを、研磨動作中に繰り返し
て行うことを特徴とする。なお、回転方向は、図６、図
７に示した溝１０の形状においてリテーナ９の研磨布３
に接する面からみた方向であり、溝１０がこれらと逆の
方向に傾斜して形成されている場合には、供給と排出を
行うための回転方向は逆になる。
の形態を示すフローチャートである。図８に示すウエハ
研磨方法は、図５に示した本発明のウエハ研磨装置の第
二の実施の形態において、研磨剤４をウエハ１の研磨面
に供給するために、リテーナ９をＣＷ（時計回り）方向
に回転させるステップと、研磨剤４をウエハ１の研磨面
から排出するために、リテーナ９をＣＣＷ（半時計回
り）に回転させるステップとを、研磨動作中に繰り返し
て行うことを特徴とする。なお、回転方向は、図６、図
７に示した溝１０の形状においてリテーナ９の研磨布３
に接する面からみた方向であり、溝１０がこれらと逆の
方向に傾斜して形成されている場合には、供給と排出を
行うための回転方向は逆になる。
【００２３】次に動作を説明する。研磨開始後は、ま
ず、リテーナ９をＣＷ方向に回転させる。この回転方向
の場合には、溝１０の傾斜により、研磨剤４がリテーナ
９内に積極的に引き込まれることになるため、研磨剤４
はウエハ１の研磨面へ供給される。しかしながらこのま
までは、研磨剤４はあまり排出されないため、研磨が進
行するに伴い、研磨くずやウエハ１表面と研磨剤４との
反応生成物がウエハ１の研磨面下に溜まっていき、スク
ラッチの発生や研磨速度の低下を招く。そこで次に、一
定時間経過後、リテーナ９をＣＣＷ方向に回転させる。
この場合には、ＣＷ方向とは逆に、研磨剤４はウエハ１
の研磨面から積極的に排出されるため、研磨くずや反応
生成物はウエハ１の研磨面下から取り除かれる。排出動
作後には、再度リテーナ９をＣＷ方向に回転させるステ
ップを行い、再び研磨を進行させ、これらの供給と排出
のステップを研磨終了まで交互に複数回行うことによ
り、スクラッチの発生や研磨速度の低下なく、ウエハ１
の研磨を行う。
ず、リテーナ９をＣＷ方向に回転させる。この回転方向
の場合には、溝１０の傾斜により、研磨剤４がリテーナ
９内に積極的に引き込まれることになるため、研磨剤４
はウエハ１の研磨面へ供給される。しかしながらこのま
までは、研磨剤４はあまり排出されないため、研磨が進
行するに伴い、研磨くずやウエハ１表面と研磨剤４との
反応生成物がウエハ１の研磨面下に溜まっていき、スク
ラッチの発生や研磨速度の低下を招く。そこで次に、一
定時間経過後、リテーナ９をＣＣＷ方向に回転させる。
この場合には、ＣＷ方向とは逆に、研磨剤４はウエハ１
の研磨面から積極的に排出されるため、研磨くずや反応
生成物はウエハ１の研磨面下から取り除かれる。排出動
作後には、再度リテーナ９をＣＷ方向に回転させるステ
ップを行い、再び研磨を進行させ、これらの供給と排出
のステップを研磨終了まで交互に複数回行うことによ
り、スクラッチの発生や研磨速度の低下なく、ウエハ１
の研磨を行う。
【００２４】
【発明の効果】本発明のウエハ研磨装置は、ウエハとリ
テーナが同期回転する代わりに、ウエハと溝を有するリ
テーナの回転に速度差を発生させるため、ウエハへの研
磨剤の流入量がウエハの円周方向で平均化されるので、
ウエハの円周方向の研磨量が均一になり、収量が増加す
るという効果がある。また、本発明のウエハ研磨方法
は、ウエハ研磨面への研磨剤の供給・排出が一定である
代わりに、研磨剤の供給と排出のステップを研磨終了ま
で交互に行うため、研磨の進行に伴って発生する研磨く
ずおよび反応生成物がウエハ研磨面下に蓄積されないの
で、ウエハ表面にスクラッチが発生せず、また、研磨速
度が一定に保てるという効果がある。
テーナが同期回転する代わりに、ウエハと溝を有するリ
テーナの回転に速度差を発生させるため、ウエハへの研
磨剤の流入量がウエハの円周方向で平均化されるので、
ウエハの円周方向の研磨量が均一になり、収量が増加す
るという効果がある。また、本発明のウエハ研磨方法
は、ウエハ研磨面への研磨剤の供給・排出が一定である
代わりに、研磨剤の供給と排出のステップを研磨終了ま
で交互に行うため、研磨の進行に伴って発生する研磨く
ずおよび反応生成物がウエハ研磨面下に蓄積されないの
で、ウエハ表面にスクラッチが発生せず、また、研磨速
度が一定に保てるという効果がある。
【図１】 本発明のウエハ研磨装置の第一の実施の形態
を示す構成図
を示す構成図
【図２】 図１に示す実施の形態のウエハ研磨装置のリ
テーナに設けられた溝の形態を示した平面図
テーナに設けられた溝の形態を示した平面図
【図３】 図１に示す実施の形態のウエハ研磨装置のリ
テーナの加圧力とウエハ外周部の形状との関係を示した
グラフ
テーナの加圧力とウエハ外周部の形状との関係を示した
グラフ
【図４】 ウエハ外周部の円周方向の研磨形状を示すグ
ラフ
ラフ
【図５】 本発明のウエハ研磨装置の第二の実施の形態
を示す構成図
を示す構成図
【図６】 図５に示す実施の形態のウエハ研磨装置のリ
テーナに設けられた溝の形態を示した平面図
テーナに設けられた溝の形態を示した平面図
【図７】 図５に示す実施の形態のウエハ研磨装置のリ
テーナに設けられた溝の形態を示した平面図
テーナに設けられた溝の形態を示した平面図
【図８】 本発明のウエハ研磨方法の一実施の形態を示
すフローチャート
すフローチャート
【図９】 従来のウエハ研磨装置を示す構成図
【図１０】 ウエハ研磨装置においてリテーナにより研
磨面を押圧した場合とリテーナが研磨面に非接触である
場合の研磨面の平坦性を比較して示す説明図
磨面を押圧した場合とリテーナが研磨面に非接触である
場合の研磨面の平坦性を比較して示す説明図
２・・・研磨定盤、３・・・研磨布、４・・・研磨剤、５・・・研磨
剤供給部、６・・・キャリアヘッド、７・・・クロスローラベ
アリング、８・・・リテーナベース、９・・・リテーナ、１１
・・・ベローズ、１２・・・エアチューブ、１３・・・スピンド
ル、１４・・・加圧機構、１５・・・ストッパ、１６・・・シャ
フト、１７・・・リテーナスピンドル、１８・・・第一の回転
制御部、１９・・・第二の回転制御部。
剤供給部、６・・・キャリアヘッド、７・・・クロスローラベ
アリング、８・・・リテーナベース、９・・・リテーナ、１１
・・・ベローズ、１２・・・エアチューブ、１３・・・スピンド
ル、１４・・・加圧機構、１５・・・ストッパ、１６・・・シャ
フト、１７・・・リテーナスピンドル、１８・・・第一の回転
制御部、１９・・・第二の回転制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 精一 東京都港区芝５丁目７番１号 日本電気株 式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 回転自在な研磨定盤と、前記研磨定盤上
に設けられた研磨布と、前記研磨布の表面に研磨剤を供
給する研磨剤供給手段と、被研磨対象であるウエハを研
磨するために前記ウエハを前記研磨布に所定の圧力で押
圧するウエハ押圧手段と、前記ウエハを囲撓させて配置
され前記研磨布に接触する面に内周方向側部と外周方向
側部と挿通する複数本の溝を設けたリング形状のリテー
ナと、前記リテーナを前記研磨布に所定圧力で押圧する
リテーナ押圧手段と、前記ウエハと前記リテーナを研磨
布上で回転させる回転駆動手段と、前記ウエハと前記リ
テーナの回転速度に差を発生させる回転速度差発生手段
とを含むことを特徴とするウエハ研磨装置。 - 【請求項２】 リテーナに設けられた複数本の溝は、ウ
エハの中心点を通る複数本の直線に沿い、かつ直線形状
であることを特徴とする請求項１記載のウエハ研磨装
置。 - 【請求項３】 リテーナに設けられた複数本の溝は、研
磨定盤の回転速度とリテーナの回転速度とで決定される
研磨剤の所定の流線に沿って設けられていることを特徴
とする請求項１記載のウエハ研磨装置。 - 【請求項４】 リテーナに設けられた複数本の溝は、ウ
エハの中心点を通る直線に対して偏寄した所定の角度を
なし、かつ直線形状であることを特徴とする請求項１記
載のウエハ研磨装置。 - 【請求項５】 リテーナに設けられた複数本の溝は、ウ
エハの中心点を通る複数本の直線に対して偏寄した所定
の角度をなし、かつ曲線形状であることを特徴とする請
求項１記載のウエハ研磨装置。 - 【請求項６】 回転速度差発生手段は、ウエハとリテー
ナが回転するように回転駆動手段とリテーナとの間に設
けられた軸受けと、リテーナの回転を防止する回転防止
手段とを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃
至請求項４の何れか一に記載のウエハ研磨装置。 - 【請求項７】 回転駆動手段はウエハとリテーナとにそ
れぞれ別々に設けられ、回転速度差発生手段はそれぞれ
の回転駆動手段の回転方向と回転速度をそれぞれ独立に
制御する２つの回転制御手段を含んで構成されることを
特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一に記載のウ
エハ研磨装置。 - 【請求項８】 回転自在な研磨定盤上に設けられた研磨
布の表面に研磨剤を供給すると共に被研磨対象であるウ
エハ及び、前記ウエハを囲むように配置されたリテーナ
を前記研磨布に所定圧力で押圧して回転駆動し、前記ウ
エハと前記リテーナの回転速度に差を発生させることを
特徴とするウエハ研磨方法。 - 【請求項９】 回転自在な研磨定盤上に設けられた研磨
布の表面に研磨剤を供給すると共に被研磨対象であるウ
エハ及び、前記ウエハを囲むように配置されたリテーナ
を前記研磨布に所定圧力で押圧して回転駆動すると共
に、前記リテーナを研磨布上で回転させる回転方向を切
り換えることにより、一の回転方向への回転を研磨剤を
ウエハの研磨面に供給するステップとなし、他の回転方
向への回転を研磨剤をウエハの研磨面から排出するステ
ップとなすことを特徴とするウエハ研磨方法。 - 【請求項１０】 リテーナの研磨布に接触する面にウエ
ハの中心点を通る直線に対して偏寄して所定の角度をな
す複数本の溝を設けることにより、リテーナを研磨布上
で回転させる回転方向のうち一の回転方向への回転を研
磨剤をウエハの研磨面に供給するステップとなし、他の
回転方向への回転を研磨剤をウエハの研磨面から排出す
るステップとなす請求項９記載のウエハ研磨方法。 - 【請求項１１】 リテーナを研磨布上で回転させる回転
方向の切り換えが所定のシーケンスに従って反復される
請求項９記載のウエハ研磨方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33394797A JP3006568B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | ウエハ研磨装置および研磨方法 |
| KR1019980052784A KR100281665B1 (ko) | 1997-12-04 | 1998-12-03 | 웨이퍼 연마 장치 및 연마 방법 |
| TW087120178A TW383262B (en) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | Wafer polishing device and polishing method thereof |
| CN98111675A CN1082866C (zh) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | 晶片抛光装置和抛光方法 |
| US09/205,695 US6168684B1 (en) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | Wafer polishing apparatus and polishing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33394797A JP3006568B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | ウエハ研磨装置および研磨方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11165255A true JPH11165255A (ja) | 1999-06-22 |
| JP3006568B2 JP3006568B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=18271767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33394797A Expired - Fee Related JP3006568B2 (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | ウエハ研磨装置および研磨方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6168684B1 (ja) |
| JP (1) | JP3006568B2 (ja) |
| KR (1) | KR100281665B1 (ja) |
| CN (1) | CN1082866C (ja) |
| TW (1) | TW383262B (ja) |
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| CN116765968A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-09-19 | 达州市雅森环保建材有限公司 | 一种玻璃刮痕修补抛光装置及抛光方法 |
Families Citing this family (19)
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|---|---|---|---|---|
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| US6736696B2 (en) * | 2002-04-30 | 2004-05-18 | Promos Technologies Inc. | Method of improving uniformity control on wafers during chemical mechanical polishing |
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| KR101958874B1 (ko) | 2008-06-04 | 2019-03-15 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법 |
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