JPH1119868A - 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置 - Google Patents
基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置Info
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- JPH1119868A JPH1119868A JP19312197A JP19312197A JPH1119868A JP H1119868 A JPH1119868 A JP H1119868A JP 19312197 A JP19312197 A JP 19312197A JP 19312197 A JP19312197 A JP 19312197A JP H1119868 A JPH1119868 A JP H1119868A
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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】 研磨中に基板が外れるおそれがなく、しかも
基板の着脱を容易に行なえるようにする。 【解決手段】 基板保持装置Ｅ1 は、基板保持面側が解
放された凹所１ａを有する枠体１と、凹所１ａ内に同心
状に設けられた第１ないし第３の流体室２〜４を備え、
各流体室２〜４の少なくとも前記基板保持面側が変形自
在な弾性体膜２ａ〜４ａで構成され、前記弾性体膜２ａ
〜４ａの外面上には変形自在なバッキング材５が配設さ
れている。各流体室２〜４内の内圧を個別に制御するこ
とで、各弾性体膜２ａ〜４ａの突出変形量を変化させる
ことができ、保持された基板Ｗを離脱させる際には、第
１の流体室２内の内圧を増大させて前記弾性体膜２ａを
突出変形させることにより基板Ｗを突き出す。
基板の着脱を容易に行なえるようにする。 【解決手段】 基板保持装置Ｅ1 は、基板保持面側が解
放された凹所１ａを有する枠体１と、凹所１ａ内に同心
状に設けられた第１ないし第３の流体室２〜４を備え、
各流体室２〜４の少なくとも前記基板保持面側が変形自
在な弾性体膜２ａ〜４ａで構成され、前記弾性体膜２ａ
〜４ａの外面上には変形自在なバッキング材５が配設さ
れている。各流体室２〜４内の内圧を個別に制御するこ
とで、各弾性体膜２ａ〜４ａの突出変形量を変化させる
ことができ、保持された基板Ｗを離脱させる際には、第
１の流体室２内の内圧を増大させて前記弾性体膜２ａを
突出変形させることにより基板Ｗを突き出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、
ＩｎＰ等の半導体ウエハあるいは表面上に複数の島状の
半導体領域が形成された石英やガラス基板等の基板を保
持するための基板保持装置ならびに該基板保持装置を用
いた研磨方法および研磨装置に関するものである。
ＩｎＰ等の半導体ウエハあるいは表面上に複数の島状の
半導体領域が形成された石英やガラス基板等の基板を保
持するための基板保持装置ならびに該基板保持装置を用
いた研磨方法および研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの超微細化や多層配線化
が進み、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体ウエハある
いは表面上に複数の島状の半導体領域が形成された石英
やガラス基板等の基板の外表面を高精度に平坦化するこ
とが求められている。さらに、ＳＯＩウエハの出現や３
次元集積化の必要性からも基板の外表面のグローバル平
坦化が望まれている。
が進み、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体ウエハある
いは表面上に複数の島状の半導体領域が形成された石英
やガラス基板等の基板の外表面を高精度に平坦化するこ
とが求められている。さらに、ＳＯＩウエハの出現や３
次元集積化の必要性からも基板の外表面のグローバル平
坦化が望まれている。
【０００３】このような基板のグローバル平坦化はもち
ろんミクロな平坦化も可能な平坦化技術として、例えば
次に説明するような化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が知ら
れている。
ろんミクロな平坦化も可能な平坦化技術として、例えば
次に説明するような化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が知ら
れている。
【０００４】（イ） 図７に示すように、加工面に研磨
クロス１０２が貼着された定盤１０１と、内部に圧力流
体１１２が密封された弾性体１１１を有するトップリン
グ１１０とを備え、定盤１０１の研磨クロス１０２上に
載置したウエハ１０３をトップリング１１０の弾性体１
１１により均一な押圧力（加工圧）で押圧し、研磨砥液
（不図示）を供給しつつ定盤１０１を自転を伴なわない
円運動させてウエハ１０３のデバイス面を研磨するよう
に構成された化学機械研磨装置（特開平５−７４７４９
号公報参照）。
クロス１０２が貼着された定盤１０１と、内部に圧力流
体１１２が密封された弾性体１１１を有するトップリン
グ１１０とを備え、定盤１０１の研磨クロス１０２上に
載置したウエハ１０３をトップリング１１０の弾性体１
１１により均一な押圧力（加工圧）で押圧し、研磨砥液
（不図示）を供給しつつ定盤１０１を自転を伴なわない
円運動させてウエハ１０３のデバイス面を研磨するよう
に構成された化学機械研磨装置（特開平５−７４７４９
号公報参照）。
【０００５】（ロ） 図８に示すように、各々自転する
トップリング２１０とターンテーブル２０１とを備え、
ターンテーブル２０１とトップリング２１０との間に半
導体ウエハ２０３を介在させ、ノズル２２０より研磨砥
液２２１を供給しつつ所定の加工圧を与えて半導体ウエ
ハ２０３の表面を研磨する研磨装置において、トップリ
ング２１０の外周部に突設されたガイドリング２１３の
内径部に半導体ウエハ２０３を嵌合し、同心状に設けら
れた複数の突出部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃの図示
下方への突出量を中心部の突出部２１２ａが最大になる
ように段階的に変化させることにより、半導体ウエハ２
０３を凸面状に変形させた状態で押圧して研磨するよう
に構成された化学機械研磨装置（特開平８−２５７９０
１号公報参照）。
トップリング２１０とターンテーブル２０１とを備え、
ターンテーブル２０１とトップリング２１０との間に半
導体ウエハ２０３を介在させ、ノズル２２０より研磨砥
液２２１を供給しつつ所定の加工圧を与えて半導体ウエ
ハ２０３の表面を研磨する研磨装置において、トップリ
ング２１０の外周部に突設されたガイドリング２１３の
内径部に半導体ウエハ２０３を嵌合し、同心状に設けら
れた複数の突出部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃの図示
下方への突出量を中心部の突出部２１２ａが最大になる
ように段階的に変化させることにより、半導体ウエハ２
０３を凸面状に変形させた状態で押圧して研磨するよう
に構成された化学機械研磨装置（特開平８−２５７９０
１号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の技術
は、いずれも研磨中に基板がトップリングから外れ易い
という問題点がある。
は、いずれも研磨中に基板がトップリングから外れ易い
という問題点がある。
【０００７】また、（イ）は、トップリングへの基板の
着脱が難しく、一方（ロ）は、基板の被研磨面が研磨工
具であるターンテーブルの研磨面（加工面）にならわ
ず、例えば層間絶縁膜の厚みがＩＣチップ内の位置によ
り異なってしまうという問題点がある。
着脱が難しく、一方（ロ）は、基板の被研磨面が研磨工
具であるターンテーブルの研磨面（加工面）にならわ
ず、例えば層間絶縁膜の厚みがＩＣチップ内の位置によ
り異なってしまうという問題点がある。
【０００８】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであって、研磨中に基板が外れる
おそれがなく、しかも基板の着脱を容易に行なうことが
できる基板保持装置を実現することを第１の目的とす
る。
に鑑みてなされたものであって、研磨中に基板が外れる
おそれがなく、しかも基板の着脱を容易に行なうことが
できる基板保持装置を実現することを第１の目的とす
る。
【０００９】また、第２の目的は、基板自体に存在する
そりやうねりに応じて自動的にイコライズが行なわれ、
基板の被研磨面を高精度に平坦化することができる基板
保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法およ
び研磨装置を実現することである。
そりやうねりに応じて自動的にイコライズが行なわれ、
基板の被研磨面を高精度に平坦化することができる基板
保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法およ
び研磨装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の基板保持装置は、基板保持面側が解放され
た凹所を有する枠体と、前記凹所内に同心状に設けられ
た複数の流体室と、前記流体室の内圧を個別に増減する
ことができる加圧流体給排手段を備え、前記流体室の少
なくとも前記基板保持面側の壁面が変形自在な弾性体膜
で構成されていることを特徴とするものである。
に、本発明の基板保持装置は、基板保持面側が解放され
た凹所を有する枠体と、前記凹所内に同心状に設けられ
た複数の流体室と、前記流体室の内圧を個別に増減する
ことができる加圧流体給排手段を備え、前記流体室の少
なくとも前記基板保持面側の壁面が変形自在な弾性体膜
で構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】また、凹所の解放側内周面を、保持される
基板を着脱自在に嵌合できる形状としたり、保持される
基板が着脱自在に嵌合できる形状の内周面を有するガイ
ドリングを、最外側の流体室の弾性体膜の外面上に配設
する。
基板を着脱自在に嵌合できる形状としたり、保持される
基板が着脱自在に嵌合できる形状の内周面を有するガイ
ドリングを、最外側の流体室の弾性体膜の外面上に配設
する。
【００１２】さらに、基板保持面側に露出する弾性体膜
の外面上に変形自在なバッキング材を配設する。
の外面上に変形自在なバッキング材を配設する。
【００１３】本発明の研磨方法は、請求項１ないし５い
ずれか１項記載の基板保持装置を用い、前記基板保持装
置によって保持した基板の被研磨面と、前記被研磨面に
所定の加工圧を与えた状態で当接された研磨工具の研磨
面との間に研磨剤を供給しつつ研磨を行なったのち、研
磨済の前記基板を離脱させる際に、前記基板保持装置の
複数の流体室のうちの凹所中心部の流体室の内圧を増大
させることによりその弾性体膜を突出変形させて前記基
板を突き出すことを特徴とするものである。
ずれか１項記載の基板保持装置を用い、前記基板保持装
置によって保持した基板の被研磨面と、前記被研磨面に
所定の加工圧を与えた状態で当接された研磨工具の研磨
面との間に研磨剤を供給しつつ研磨を行なったのち、研
磨済の前記基板を離脱させる際に、前記基板保持装置の
複数の流体室のうちの凹所中心部の流体室の内圧を増大
させることによりその弾性体膜を突出変形させて前記基
板を突き出すことを特徴とするものである。
【００１４】本発明の研磨装置は、基板保持手段に保持
された基板の被研磨面と、前記被研磨面に所定の加工圧
を与えた状態で当接された研磨工具の研磨面との間に研
磨剤を供給しつつ研磨を行なう研磨装置において、前記
基板保持手段が、請求項１ないし請求項５いずれか１項
記載の基板保持装置を備えたことを特徴とするものであ
る。
された基板の被研磨面と、前記被研磨面に所定の加工圧
を与えた状態で当接された研磨工具の研磨面との間に研
磨剤を供給しつつ研磨を行なう研磨装置において、前記
基板保持手段が、請求項１ないし請求項５いずれか１項
記載の基板保持装置を備えたことを特徴とするものであ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】先ず、本発明に係る基板保持装置
の実施の形態を図面に基づいて説明する。
の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】図１は、基板保持装置の一実施の形態を示
す説明図である。この基板保持装置Ｅ1 は、基板保持面
側が解放された凹所１ａを有する枠体１と、凹所１ａの
中心部に設けられた筒状の第１の流体室２と、第１の流
体室２の外側に順次同心状に設けられた環状の第２の流
体室３および第３の流体室４を備え、各流体室２〜４の
少なくとも前記基板保持面側の壁面が変形自在な弾性体
膜２ａ〜４ａで構成され、前記基板保持面側に露出する
前記弾性体膜２ａ〜４ａの外面上には変形自在なバッキ
ング材５が配設されている。
す説明図である。この基板保持装置Ｅ1 は、基板保持面
側が解放された凹所１ａを有する枠体１と、凹所１ａの
中心部に設けられた筒状の第１の流体室２と、第１の流
体室２の外側に順次同心状に設けられた環状の第２の流
体室３および第３の流体室４を備え、各流体室２〜４の
少なくとも前記基板保持面側の壁面が変形自在な弾性体
膜２ａ〜４ａで構成され、前記基板保持面側に露出する
前記弾性体膜２ａ〜４ａの外面上には変形自在なバッキ
ング材５が配設されている。
【００１７】各流体室２〜４には、各流体室の内圧を個
別に増減できる加圧流体給排手段として、制御弁７ａ〜
９ａを有する第１ないし第３の供給路７〜９を介して加
圧流体供給手段１３が接続されているとともに、制御弁
１０ａ〜１２ａを有する第１ないし第３の排出路１０〜
１２を介して減圧手段１４が接続されている。
別に増減できる加圧流体給排手段として、制御弁７ａ〜
９ａを有する第１ないし第３の供給路７〜９を介して加
圧流体供給手段１３が接続されているとともに、制御弁
１０ａ〜１２ａを有する第１ないし第３の排出路１０〜
１２を介して減圧手段１４が接続されている。
【００１８】この基板保持装置Ｅ1 は、各流体室２〜４
内に導入する加圧流体の流量等を各供給路７〜９に介在
された各制御弁７ａ〜９ａによって個別に制御して各流
体室２〜４の内圧を個別に増圧することにより、各弾性
体膜２ａ〜４ａの基板保持面側への突出変形量を変化さ
せることができるとともに、各流体室２〜４内から排出
する加圧流体の流量等を各排出路１０〜１２に介在され
た各制御弁１０ａ〜１２ａによって個別に制御して各流
体室２〜４の内圧を個別に減圧することにより各弾性体
膜２ａ〜４ａの反基板保持面側への窪み変形量を変化さ
せることができる。
内に導入する加圧流体の流量等を各供給路７〜９に介在
された各制御弁７ａ〜９ａによって個別に制御して各流
体室２〜４の内圧を個別に増圧することにより、各弾性
体膜２ａ〜４ａの基板保持面側への突出変形量を変化さ
せることができるとともに、各流体室２〜４内から排出
する加圧流体の流量等を各排出路１０〜１２に介在され
た各制御弁１０ａ〜１２ａによって個別に制御して各流
体室２〜４の内圧を個別に減圧することにより各弾性体
膜２ａ〜４ａの反基板保持面側への窪み変形量を変化さ
せることができる。
【００１９】図１に示す基板保持装置Ｅ1 において、各
流体室２〜４の内圧を個別に調節して、凹所１ａの解放
側内周面に基板Ｗをその図示上面が枠体１の周縁部上端
面１ｂよりもわずかに突き出した状態で着脱自在に嵌合
させて保持した際に、基板Ｗの裏面がバッキング材５の
外面に密着するように各流体室２〜４の弾性体膜２ａ〜
４ａの突出変形量にすることができる。
流体室２〜４の内圧を個別に調節して、凹所１ａの解放
側内周面に基板Ｗをその図示上面が枠体１の周縁部上端
面１ｂよりもわずかに突き出した状態で着脱自在に嵌合
させて保持した際に、基板Ｗの裏面がバッキング材５の
外面に密着するように各流体室２〜４の弾性体膜２ａ〜
４ａの突出変形量にすることができる。
【００２０】なお、バッキング材５は、弾性体膜よりも
摩擦係数の大きな材料から構成すると、基板Ｗとの密着
性を高めることができる。
摩擦係数の大きな材料から構成すると、基板Ｗとの密着
性を高めることができる。
【００２１】一方、保持された基板Ｗを離脱させる際に
は、図２に示すように、凹所１ａの中心部に設けられた
第１の流体室２内に導入される加圧流体の流量等を増大
させてその内圧を増圧し、その弾性体膜２ａとともにバ
ッキング材５の中央部を図示上方へ向けて凸面状に突出
変形させることにより、基板Ｗを突き出して簡単に離脱
させることができる。逆に、第１の流体室２の内圧を減
圧して弾性体膜２ａを凹面状に窪み変形させることによ
り基板Ｗを吸着することもできる。また、第２の流体室
３の内圧を増大させて弾性体膜３ａをドーナツ状に突出
変形させることによって基板Ｗを吸着させることも可能
である。
は、図２に示すように、凹所１ａの中心部に設けられた
第１の流体室２内に導入される加圧流体の流量等を増大
させてその内圧を増圧し、その弾性体膜２ａとともにバ
ッキング材５の中央部を図示上方へ向けて凸面状に突出
変形させることにより、基板Ｗを突き出して簡単に離脱
させることができる。逆に、第１の流体室２の内圧を減
圧して弾性体膜２ａを凹面状に窪み変形させることによ
り基板Ｗを吸着することもできる。また、第２の流体室
３の内圧を増大させて弾性体膜３ａをドーナツ状に突出
変形させることによって基板Ｗを吸着させることも可能
である。
【００２２】図３は、基板保持装置の他の実施の形態を
示す説明図である。この基板保持装置Ｅ2 は、第３の流
体室４の基板保持面側の弾性体膜４ａの外面にガイドリ
ング６を配設し、基板保持面側に露出している第１およ
び第２の流体室２，３の基板保持面側の弾性体膜２ａ，
３ａの外面には変形自在なバッキング材１５が配設され
ている。
示す説明図である。この基板保持装置Ｅ2 は、第３の流
体室４の基板保持面側の弾性体膜４ａの外面にガイドリ
ング６を配設し、基板保持面側に露出している第１およ
び第２の流体室２，３の基板保持面側の弾性体膜２ａ，
３ａの外面には変形自在なバッキング材１５が配設され
ている。
【００２３】なお、上記以外の部分は図１に示した基板
保持装置Ｅ1 と同様でよいのでその説明は省略する。
保持装置Ｅ1 と同様でよいのでその説明は省略する。
【００２４】図３に示す基板保持装置Ｅ2 において、第
１ないし第３の流体室２〜４内に導入される加圧流体の
流量等を個別に制御することによって、第３の流体室４
の弾性体膜４ａを基板保持面側へより多く突出変形さ
せ、ガイドリング６の上面が枠体１の周縁部上端面１ｂ
および第１および第２の流体室２，３の弾性体膜２ａ，
３ａ上のバッキング材１５の外面よりわずかに突出（例
えば、保持される基板Ｗの厚み程度）させた状態にして
おき、ガイドリング６の内径面６ｂに基板Ｗを着脱自在
に嵌合させることにより、基板Ｗの裏面にバッキング材
１５が当接した状態で保持させることができる。
１ないし第３の流体室２〜４内に導入される加圧流体の
流量等を個別に制御することによって、第３の流体室４
の弾性体膜４ａを基板保持面側へより多く突出変形さ
せ、ガイドリング６の上面が枠体１の周縁部上端面１ｂ
および第１および第２の流体室２，３の弾性体膜２ａ，
３ａ上のバッキング材１５の外面よりわずかに突出（例
えば、保持される基板Ｗの厚み程度）させた状態にして
おき、ガイドリング６の内径面６ｂに基板Ｗを着脱自在
に嵌合させることにより、基板Ｗの裏面にバッキング材
１５が当接した状態で保持させることができる。
【００２５】一方、保持された基板Ｗを離脱させる際に
は、図４に示すように、第１の流体室２内へ導入する加
圧流体の流量等を増加してその内圧を増圧させることに
より、その弾性体膜２ａとともにバッキング材１５の中
央部を凸面状に突出変形させて基板Ｗを突き出し、簡単
に離脱させることができる。
は、図４に示すように、第１の流体室２内へ導入する加
圧流体の流量等を増加してその内圧を増圧させることに
より、その弾性体膜２ａとともにバッキング材１５の中
央部を凸面状に突出変形させて基板Ｗを突き出し、簡単
に離脱させることができる。
【００２６】次に、本発明に係る研磨装置の実施の形態
について説明する。
について説明する。
【００２７】図５は、研磨装置の一実施の形態を示す説
明図である。この研磨装置Ｐ1 は、図３に示した基板保
持装置Ｅ2 を用いたものであって、回転兼直線駆動機構
２７によって回転かつ直線移動される中空の軸部材２６
の自由端側に基板保持装置Ｅ2 の枠体１を固着し、各供
給路７〜９および各排出路１０〜１２が、軸部材２６の
回転を許す継手２５を介して軸部材２６内に配設された
各延長供給路７ｂ〜９ｂおよび各延長排出路１０ｂ〜１
２ｂにそれぞれ連通されている。
明図である。この研磨装置Ｐ1 は、図３に示した基板保
持装置Ｅ2 を用いたものであって、回転兼直線駆動機構
２７によって回転かつ直線移動される中空の軸部材２６
の自由端側に基板保持装置Ｅ2 の枠体１を固着し、各供
給路７〜９および各排出路１０〜１２が、軸部材２６の
回転を許す継手２５を介して軸部材２６内に配設された
各延長供給路７ｂ〜９ｂおよび各延長排出路１０ｂ〜１
２ｂにそれぞれ連通されている。
【００２８】他方、研磨ステーション２０は、基板Ｗの
口径の２倍以上の大きな口径を有するとともに基板保持
装置Ｅ2 の基板保持面側に対向する研磨面が研磨パッド
２２からなる研磨工具２１と、研磨パッド２２上に研磨
剤２３を供給するための供給手段であるノズル２４を備
え、研磨工具２１が図示しない揺動テーブルに回転自在
に支持されたものであって、図示しない駆動機構によっ
て研磨工具２１を回転軸線Ｏのまわりに回転させるとと
もに径方向へ揺動させることができるように構成されて
いる。
口径の２倍以上の大きな口径を有するとともに基板保持
装置Ｅ2 の基板保持面側に対向する研磨面が研磨パッド
２２からなる研磨工具２１と、研磨パッド２２上に研磨
剤２３を供給するための供給手段であるノズル２４を備
え、研磨工具２１が図示しない揺動テーブルに回転自在
に支持されたものであって、図示しない駆動機構によっ
て研磨工具２１を回転軸線Ｏのまわりに回転させるとと
もに径方向へ揺動させることができるように構成されて
いる。
【００２９】図６は、研磨装置の他の実施の形態を示す
説明図である。この研磨装置Ｐ2 は、図３に示した基板
保持装置Ｅ2 を不動のものとし、口径が基板Ｗの口径の
１〜２倍の範囲以内の口径の研磨工具３１を備えた研磨
ステーション３０を備えている。
説明図である。この研磨装置Ｐ2 は、図３に示した基板
保持装置Ｅ2 を不動のものとし、口径が基板Ｗの口径の
１〜２倍の範囲以内の口径の研磨工具３１を備えた研磨
ステーション３０を備えている。
【００３０】研磨ステーション３０は、基板保持装置Ｅ
2 の基板保持面側に対向する研磨面が研磨パッド３２か
らなるとともに中心部に研磨剤供給路３３が設けられた
研磨工具３１を備え、研磨工具３１が図示しない揺動テ
ーブルに回転かつ軸方向へ移動自在に支持されたもので
あって、図示しない駆動機構により、研磨工具２１を直
線移動させて所定の加工圧を与えた状態で矢印方向また
は反矢印方向へ回転させるとともに径方向へ揺動させる
ことができるように構成されている。
2 の基板保持面側に対向する研磨面が研磨パッド３２か
らなるとともに中心部に研磨剤供給路３３が設けられた
研磨工具３１を備え、研磨工具３１が図示しない揺動テ
ーブルに回転かつ軸方向へ移動自在に支持されたもので
あって、図示しない駆動機構により、研磨工具２１を直
線移動させて所定の加工圧を与えた状態で矢印方向また
は反矢印方向へ回転させるとともに径方向へ揺動させる
ことができるように構成されている。
【００３１】続いて、本発明に係る研磨方法の一実施の
形態について、図６に示した研磨装置Ｐ2 を用いた場合
を例に挙げて説明する。
形態について、図６に示した研磨装置Ｐ2 を用いた場合
を例に挙げて説明する。
【００３２】（１） 図６に示すように、各流体室２〜
４へ導入される加圧流体の流量を個別に制御してガイド
リング６の図示上面がバッキング材１５の図示上面より
もわずかに突出した状態にし、ガイドリング６の内径部
６ａに基板Ｗを嵌合することにより、基板Ｗの裏面がバ
ッキング材１５の上面に当接した状態で基板Ｗの外表面
（被研磨面）がガイドリング６の図示上面より若干高く
なるように保持させる。
４へ導入される加圧流体の流量を個別に制御してガイド
リング６の図示上面がバッキング材１５の図示上面より
もわずかに突出した状態にし、ガイドリング６の内径部
６ａに基板Ｗを嵌合することにより、基板Ｗの裏面がバ
ッキング材１５の上面に当接した状態で基板Ｗの外表面
（被研磨面）がガイドリング６の図示上面より若干高く
なるように保持させる。
【００３３】（２） 上記（１）ののち、研磨工具３１
を所定の加工圧を与えた状態で研磨パッド３２を基板Ｗ
の被研磨面に当接させ、研磨剤供給路３３を介して研磨
剤を供給しつつ研磨工具３１を所定の回転数にて回転さ
せる。
を所定の加工圧を与えた状態で研磨パッド３２を基板Ｗ
の被研磨面に当接させ、研磨剤供給路３３を介して研磨
剤を供給しつつ研磨工具３１を所定の回転数にて回転さ
せる。
【００３４】（３） 上記（２）ののち、研磨工具３１
の回転数を上げるとともに径方向へ揺動させて所定時間
の間化学機械研磨を行なう。
の回転数を上げるとともに径方向へ揺動させて所定時間
の間化学機械研磨を行なう。
【００３５】（４） 上記（３）ののち、研磨工具３１
を基板Ｗから離間させ、基板Ｗの被研磨面の表面形状を
測定する。
を基板Ｗから離間させ、基板Ｗの被研磨面の表面形状を
測定する。
【００３６】（５） 上記（４）による測定の結果、基
板Ｗの被研磨面が所定の面形状にまで研磨されていない
場合には上記（２）および（３）の工程と同様の化学機
械研磨を行なう。
板Ｗの被研磨面が所定の面形状にまで研磨されていない
場合には上記（２）および（３）の工程と同様の化学機
械研磨を行なう。
【００３７】（６） 上記（４）および（５）の工程と
同様の工程を基板Ｗの被研磨面が所定の面形状になるま
で繰り返し行ない、所定の面形状が得られた時点で、研
磨工具３１を基板Ｗから離間させて研磨を終了する。
同様の工程を基板Ｗの被研磨面が所定の面形状になるま
で繰り返し行ない、所定の面形状が得られた時点で、研
磨工具３１を基板Ｗから離間させて研磨を終了する。
【００３８】（７） 上記（６）ののち、第１の流体室
２内へ導入される加圧流体の流入量を増大させることに
より、図４に示したように、その弾性体膜２ａとともに
バッキング材１５の中心部をガイドリング６の図示上面
よりも突出するように突出変形させることにより基板Ｗ
を突き出して離脱させる。
２内へ導入される加圧流体の流入量を増大させることに
より、図４に示したように、その弾性体膜２ａとともに
バッキング材１５の中心部をガイドリング６の図示上面
よりも突出するように突出変形させることにより基板Ｗ
を突き出して離脱させる。
【００３９】本発明において、枠体の凹所内に同心状に
配設された流体室の数は、上述した３個に限らず、２個
あるいは４個以上とすることができる。
配設された流体室の数は、上述した３個に限らず、２個
あるいは４個以上とすることができる。
【００４０】本発明により研磨できる基板としては、Ｓ
ｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰ等の半導体
からなるウエハ、絶縁性表面上に半導体の層を有するＳ
ＯＩウエハや絶縁性基板があり、抵抗、容量、ダイオー
ド、トランジスタ等の機能素子を作製する前であって
も、作製中であっても作製後であってもよい。
ｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰ等の半導体
からなるウエハ、絶縁性表面上に半導体の層を有するＳ
ＯＩウエハや絶縁性基板があり、抵抗、容量、ダイオー
ド、トランジスタ等の機能素子を作製する前であって
も、作製中であっても作製後であってもよい。
【００４１】従って、被研磨体である基板の外表面すな
わち被研磨面は、半導体表面であったり、絶縁性表面で
あったり、導電性表面であったり、これら３つのうちの
少なくとも２つが混在する面であり得る。とりわけ本発
明は、１つの基板上においてほぼ同じ厚さの膜が必要と
なる多層配線の絶縁膜および／または導電体膜の研磨に
好適である。
わち被研磨面は、半導体表面であったり、絶縁性表面で
あったり、導電性表面であったり、これら３つのうちの
少なくとも２つが混在する面であり得る。とりわけ本発
明は、１つの基板上においてほぼ同じ厚さの膜が必要と
なる多層配線の絶縁膜および／または導電体膜の研磨に
好適である。
【００４２】本発明の研磨工具の研磨面としては、不織
布、発泡ポリウレタン等のパッドの表面を利用すること
が望ましい。
布、発泡ポリウレタン等のパッドの表面を利用すること
が望ましい。
【００４３】本発明に用いられる研磨剤としては、微粒
子を含む液体が望ましく、具体的には、微粒子としては
シリカ（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化マ
ンガン（ＭｎＯ2 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）等が挙げ
られ、液体としては水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶
液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、過酸化水素水（Ｈ
2 Ｏ2 ）等が挙げられる。
子を含む液体が望ましく、具体的には、微粒子としては
シリカ（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化マ
ンガン（ＭｎＯ2 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）等が挙げ
られ、液体としては水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶
液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、過酸化水素水（Ｈ
2 Ｏ2 ）等が挙げられる。
【００４４】微粒子の粒径は８ｎｍ〜５０ｎｍが好まし
く、例えば、ＫＯＨのｐＨを変化させることで粒子の凝
集の度合いを制御できる。そして、その凝集の度合いに
より研磨量を変えることができる。
く、例えば、ＫＯＨのｐＨを変化させることで粒子の凝
集の度合いを制御できる。そして、その凝集の度合いに
より研磨量を変えることができる。
【００４５】半導体表面の研磨の際には、シリカ分散水
酸化ナトリウム溶液が好ましく、絶縁膜の研磨の際には
シリカ分散水酸化カリウム溶液が好ましく、タングステ
ン等の金属膜の研磨の際にはアルミナや酸化マンガン分
散の過酸化水素水が好ましいものである。
酸化ナトリウム溶液が好ましく、絶縁膜の研磨の際には
シリカ分散水酸化カリウム溶液が好ましく、タングステ
ン等の金属膜の研磨の際にはアルミナや酸化マンガン分
散の過酸化水素水が好ましいものである。
【００４６】例えば、半導体表面の研磨の場合、研磨剤
としてシリカ分散ＮａＯＨ水溶液を用いると、シリコン
表面がＮａＯＨと反応し反応生成分であるＮａ2 ＳｉＯ
3 層を作る。これをシリカと研磨パッドによる機械的研
磨により除去し、新たなシリコン表面を露出させること
で、反応が進行する。このようなメカニズムが化学機械
研磨と呼ばれる由縁である。
としてシリカ分散ＮａＯＨ水溶液を用いると、シリコン
表面がＮａＯＨと反応し反応生成分であるＮａ2 ＳｉＯ
3 層を作る。これをシリカと研磨パッドによる機械的研
磨により除去し、新たなシリコン表面を露出させること
で、反応が進行する。このようなメカニズムが化学機械
研磨と呼ばれる由縁である。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載するような効果を奏する。
ので、次に記載するような効果を奏する。
【００４８】各流体室内の圧力を個別に制御することが
できるので、各流体室内の少なくとも基板保持面側の壁
面を構成する弾性体膜の突出変形量を変化させ、基板の
うねりやそり等に柔軟に対応することができる。また、
保持された基板を離脱させる際には、中央部の流体室内
の圧力を増圧してその弾性体膜の突出量を増大させるこ
とにより、基板Ｗを突き出して簡単に離脱することがで
きる。
できるので、各流体室内の少なくとも基板保持面側の壁
面を構成する弾性体膜の突出変形量を変化させ、基板の
うねりやそり等に柔軟に対応することができる。また、
保持された基板を離脱させる際には、中央部の流体室内
の圧力を増圧してその弾性体膜の突出量を増大させるこ
とにより、基板Ｗを突き出して簡単に離脱することがで
きる。
【図１】本発明に係る基板保持装置の一実施の形態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２】図１に示す基板保持装置における基板の離脱動
作を示す説明図である。
作を示す説明図である。
【図３】本発明に係る基板保持装置の他の実施の形態を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】図３に示す基板保持装置における基板の離脱動
作を示す説明図である。
作を示す説明図である。
【図５】本発明に係る研磨装置の一実施の形態を示す説
明図である。
明図である。
【図６】本発明に係る研磨装置の他の実施の形態を示す
説明図である。
説明図である。
【図７】従来の化学機械研磨装置の一例を示す説明図で
ある。
ある。
【図８】従来の化学機械研磨装置の他の例を示し、
（ａ）は全体構成の説明図、（ｂ）はトップリングの動
作状態を示す模式断面図である。
（ａ）は全体構成の説明図、（ｂ）はトップリングの動
作状態を示す模式断面図である。
１ 枠体 １ａ 凹所 ２ 第１の流体室 ３ 第２の流体室 ４ 第３の流体室 ２ａ〜４ａ 弾性体膜 ５，１５ バッキング材 ６ ガイドリング ７ 第１の供給路 ７ａ〜１２ａ 制御弁 ８ 第２の供給路 ９ 第３の供給路 １０ 第１の排出路 １１ 第２の排出路 １２ 第３の排出路 １３ 加圧流体供給手段 １４ 減圧手段 ２０，３０ 研磨ステーション ２１，３１ 研磨工具 ２２，３２ 研磨パッド ２３ 研磨剤 ２４ ノズル ３３ 研磨剤供給路
Claims (11)
- 【請求項１】 基板保持面側が解放された凹所を有する
枠体と、前記凹所内に同心状に設けられた複数の流体室
と、前記流体室の内圧を個別に増減することができる加
圧流体給排手段を備え、前記流体室の少なくとも前記基
板保持面側の壁面が変形自在な弾性体膜で構成されてい
ることを特徴とする基板保持装置。 - 【請求項２】 凹所の解放側内周面が、保持される基板
を着脱自在に嵌合できる形状であることを特徴とする請
求項１記載の基板保持装置。 - 【請求項３】 保持される基板が着脱自在に嵌合できる
形状の内周面を有するガイドリングを、最外側の流体室
の弾性体膜の外面上に配設したことを特徴とする請求項
１記載の基板保持装置。 - 【請求項４】 基板保持面側に露出する弾性体膜の外面
上に変形自在なバッキング材を配設したことを特徴とす
る請求項１ないし３いずれか１項記載の基板保持装置。 - 【請求項５】 バッキング材が、弾性体膜よりも摩擦係
数の大きな材料から構成されていることを特徴とする請
求項４記載の基板保持装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか１項記載の基
板保持装置を用い、前記基板保持装置によって保持した
基板の被研磨面と、前記被研磨面に所定の加工圧を与え
た状態で当接された研磨工具の研磨面との間に研磨剤を
供給しつつ研磨を行なったのち、研磨済の前記基板を離
脱させる際に、前記基板保持装置の複数の流体室のうち
の凹所中心部の流体室の内圧を増大させることによりそ
の弾性体膜を突出変形させて前記基板を突き出すことを
特徴とする研磨方法。 - 【請求項７】 基板が、機能素子の形成中または形成後
の基板であることを特徴とする請求項６記載の研磨方
法。 - 【請求項８】 基板が、半導体であることを特徴とする
請求項６記載の研磨方法。 - 【請求項９】 基板が、絶縁性基板上に半導体膜を形成
したものであることを特徴とする請求項６記載の研磨方
法。 - 【請求項１０】 基板が、表面に絶縁膜および／または
金属膜が形成された基板であることを特徴とする請求項
６記載の研磨方法。 - 【請求項１１】 基板保持手段に保持された基板の被研
磨面と、前記被研磨面に所定の加工圧を与えた状態で当
接された研磨工具の研磨面との間に研磨剤を供給しつつ
研磨を行なう研磨装置において、 前記基板保持手段が、請求項１ないし請求項５いずれか
１項記載の基板保持装置を備えたことを特徴とする研磨
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19312197A JP3027551B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置 |
| US09/108,372 US6135858A (en) | 1997-07-03 | 1998-07-01 | Substrate holding device and polishing method and polishing apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19312197A JP3027551B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1119868A true JPH1119868A (ja) | 1999-01-26 |
| JP3027551B2 JP3027551B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=16302617
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19312197A Expired - Fee Related JP3027551B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置 |
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|---|---|
| US (1) | US6135858A (ja) |
| JP (1) | JP3027551B2 (ja) |
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| JP2006263903A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-10-05 | Ebara Corp | 研磨装置及び研磨方法 |
| KR100870941B1 (ko) * | 2001-03-16 | 2008-12-01 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 기판유지장치, 폴리싱장치, 폴리싱방법, 드레싱장치 및 드레싱방법 |
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| KR20150034262A (ko) * | 2010-12-20 | 2015-04-02 | 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 | 웨이퍼의 장착을 위한 수용 수단 |
| KR101959040B1 (ko) * | 2018-06-29 | 2019-07-04 | 주식회사 다이나테크 | 반도체 패키지의 웨이퍼 마운팅용 정전 척을 이용한 테이프 본딩 공정 |
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