JPH11333716A - 研磨ヘッド及び研磨装置 - Google Patents
研磨ヘッド及び研磨装置Info
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- JPH11333716A JPH11333716A JP10140289A JP14028998A JPH11333716A JP H11333716 A JPH11333716 A JP H11333716A JP 10140289 A JP10140289 A JP 10140289A JP 14028998 A JP14028998 A JP 14028998A JP H11333716 A JPH11333716 A JP H11333716A
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- polished
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＣＭＰ研磨装置は、ウェハを保持し
た研磨ヘッドを研磨パッドに加圧、且つ相対運動を与え
ながら研磨した時に被研磨面内に於ける研磨圧力が均一
でないため、研磨量の面内均一性が良くないという問題
があった。この問題を解決した研磨ヘッド、更には研磨
装置を提供することが課題である。 【解決手段】ウェハを吸着するバッキングパッドと、ウ
ェハをバッキングパッドを介して固定する保持部とを具
え、ウェハの被研磨面の研磨に用いられる研磨ヘッドに
於いて、研磨ヘッドが、被研磨面の面内に於ける研磨量
を均一にするために、被研磨面に研磨圧の局所的な補正
量を与えるための押圧部を具えた。
た研磨ヘッドを研磨パッドに加圧、且つ相対運動を与え
ながら研磨した時に被研磨面内に於ける研磨圧力が均一
でないため、研磨量の面内均一性が良くないという問題
があった。この問題を解決した研磨ヘッド、更には研磨
装置を提供することが課題である。 【解決手段】ウェハを吸着するバッキングパッドと、ウ
ェハをバッキングパッドを介して固定する保持部とを具
え、ウェハの被研磨面の研磨に用いられる研磨ヘッドに
於いて、研磨ヘッドが、被研磨面の面内に於ける研磨量
を均一にするために、被研磨面に研磨圧の局所的な補正
量を与えるための押圧部を具えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】半導体プロセスに於いて、ウ
ェハ上の半導体デバイスの平坦化のための研磨装置及び
研磨装置用研磨ヘッドに関するものである。
ェハ上の半導体デバイスの平坦化のための研磨装置及び
研磨装置用研磨ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ウエハ上に半導体デバイスを形成する半
導体プロセスでは、パターン形成された電極層、電極層
の層間絶縁膜としての誘電体層が積層されるので、表面
層には必ず下部パターン層の影響である段差を生じ、こ
の段差の存在は続く露光工程、等の半導体プロセスの障
害となるので、この段差を平坦化する要求は半導体デバ
イスパターンの高精細化に伴いますます高まっている。
さらに、金属電極層の埋め込みであるいわゆる象嵌（プ
ラグ、ダマシン）の要求も高く、この場合、金属層の積
層後の余分な金属層の除去及び平坦化が不可欠な工程と
なる。
導体プロセスでは、パターン形成された電極層、電極層
の層間絶縁膜としての誘電体層が積層されるので、表面
層には必ず下部パターン層の影響である段差を生じ、こ
の段差の存在は続く露光工程、等の半導体プロセスの障
害となるので、この段差を平坦化する要求は半導体デバ
イスパターンの高精細化に伴いますます高まっている。
さらに、金属電極層の埋め込みであるいわゆる象嵌（プ
ラグ、ダマシン）の要求も高く、この場合、金属層の積
層後の余分な金属層の除去及び平坦化が不可欠な工程と
なる。
【０００３】半導体デバイス表面を平坦化する方法とし
ては、化学的機械的研磨（ChemicalMechanical Polishi
ng 又はChemical Mechanical Planarization ）（以後
ＣＭＰと呼ぶ）技術が有望な方法と考えられている。Ｃ
ＭＰの一般的な方法は、研磨定盤の上に研磨布または高
分子材料を有する研磨パッドを貼り付け、スラリー状の
研磨剤（以下単に研磨剤と呼ぶ）を滴下しながら研磨定
盤と被研磨部材であるウェハを保持した研磨ヘッドを回
転、振動させ、プロセス中途の半導体デバイス表面層を
研磨する方法であった。
ては、化学的機械的研磨（ChemicalMechanical Polishi
ng 又はChemical Mechanical Planarization ）（以後
ＣＭＰと呼ぶ）技術が有望な方法と考えられている。Ｃ
ＭＰの一般的な方法は、研磨定盤の上に研磨布または高
分子材料を有する研磨パッドを貼り付け、スラリー状の
研磨剤（以下単に研磨剤と呼ぶ）を滴下しながら研磨定
盤と被研磨部材であるウェハを保持した研磨ヘッドを回
転、振動させ、プロセス中途の半導体デバイス表面層を
研磨する方法であった。
【０００４】図１０（ａ）は最も一般的な従来のＣＭＰ
研磨装置を示す。１００はプラテンと呼ばれる研磨定
盤、１０１は研磨パッド、１０２はウェハ、１０３はウ
ェハを保持するための研磨ヘッド、１０４は研磨剤供給
機構である。この研磨装置はウェハの被研磨面に加圧Ｐ
を加えながらプラテンと研磨ヘッドを同じ方向にほぼ同
一回転速度で回転させ、更に研磨ヘッドに揺動を加える
ことによってウェハと研磨パッドとの間に相対運動を与
え、ウェハ上の半導体デバイス表面を研磨する装置であ
る。機械的作用と、研磨剤１０５の化学的作用との相乗
的作用により良好な研磨が行われる。図１０（ｂ）は図
１０（ａ）の円盤状研磨装置を上から見た図である。
研磨装置を示す。１００はプラテンと呼ばれる研磨定
盤、１０１は研磨パッド、１０２はウェハ、１０３はウ
ェハを保持するための研磨ヘッド、１０４は研磨剤供給
機構である。この研磨装置はウェハの被研磨面に加圧Ｐ
を加えながらプラテンと研磨ヘッドを同じ方向にほぼ同
一回転速度で回転させ、更に研磨ヘッドに揺動を加える
ことによってウェハと研磨パッドとの間に相対運動を与
え、ウェハ上の半導体デバイス表面を研磨する装置であ
る。機械的作用と、研磨剤１０５の化学的作用との相乗
的作用により良好な研磨が行われる。図１０（ｂ）は図
１０（ａ）の円盤状研磨装置を上から見た図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウェハ１０
２を保持する研磨ヘッド１０３は、一般に拡大図１１に
示すように、ウェハ１０２を吸着させるバッキングパッ
ド２４、ウェハの保持部２５、ウェハの飛び出し防止用
のリテーナリング２７及び回転軸２８とを具える。
２を保持する研磨ヘッド１０３は、一般に拡大図１１に
示すように、ウェハ１０２を吸着させるバッキングパッ
ド２４、ウェハの保持部２５、ウェハの飛び出し防止用
のリテーナリング２７及び回転軸２８とを具える。
【０００６】このような研磨ヘッド１０３に保持された
ウェハ１０２の被研磨面を研磨パッド１０１に、研磨パ
ッド１０１に加圧する加圧機構（加圧方向２６のみを示
す）により加圧し、研磨ヘッド１０３と研磨パッド１０
１間に相対運動を与えて研磨すると、ウェハ１０２の被
研磨面の各点で研磨量が均一にならないという問題があ
る。研磨量は被研磨面の周辺（最外周）でリング状に最
大値を示し、中心に向けて急激に低下し、周辺から若干
内側でリング状に最低値を示した後、中心に向けて上昇
し、中程ではほぼ一定値を示すのである。この様子を図
７に示す。横軸研磨量の面上の測定位置を示し、０はウ
ェハの中心位置を示す。縦軸は研磨量を示す。研磨量の
面内均一性は±１２．８％と大きかった。
ウェハ１０２の被研磨面を研磨パッド１０１に、研磨パ
ッド１０１に加圧する加圧機構（加圧方向２６のみを示
す）により加圧し、研磨ヘッド１０３と研磨パッド１０
１間に相対運動を与えて研磨すると、ウェハ１０２の被
研磨面の各点で研磨量が均一にならないという問題があ
る。研磨量は被研磨面の周辺（最外周）でリング状に最
大値を示し、中心に向けて急激に低下し、周辺から若干
内側でリング状に最低値を示した後、中心に向けて上昇
し、中程ではほぼ一定値を示すのである。この様子を図
７に示す。横軸研磨量の面上の測定位置を示し、０はウ
ェハの中心位置を示す。縦軸は研磨量を示す。研磨量の
面内均一性は±１２．８％と大きかった。
【０００７】この研磨量の不均一性はＣＭＰ研磨の研磨
品質を低下させ、ＣＭＰ研磨装置のスループットを低下
させる。本発明の目的は簡単な構造で、以上の研磨量の
不均一性の問題を解決し、ウェハ全面の各位置での研磨
量を均一にすることを可能にする研磨ヘッド、更には研
磨装置を提供することを目的とする。
品質を低下させ、ＣＭＰ研磨装置のスループットを低下
させる。本発明の目的は簡単な構造で、以上の研磨量の
不均一性の問題を解決し、ウェハ全面の各位置での研磨
量を均一にすることを可能にする研磨ヘッド、更には研
磨装置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】一般に研磨量Ｖは、研磨
圧力Ｐ、ウェハと研磨パッドとの相対速度ｖ、及び研磨
時間ｔにより、 Ｖ＝ｋＰｖｔ ｋ＝定数 なる、Ｐｒｅｓｔｏｎの式により表される。
圧力Ｐ、ウェハと研磨パッドとの相対速度ｖ、及び研磨
時間ｔにより、 Ｖ＝ｋＰｖｔ ｋ＝定数 なる、Ｐｒｅｓｔｏｎの式により表される。
【０００９】ウェハ全面の各位置での相対速度ｖは、研
磨パッドとウェハの回転速度を等しくすると均一になる
ことから、図７で示される研磨量Ｖの不均一性の原因
は、研磨圧力Ｐの不均一性にあるものと考えられる。そ
こで研磨圧力を均一化する試みを数々行なった結果、研
磨ヘッドに以下に示すような研磨圧を補正して均一化す
るための押圧部を設けることによって、研磨量の均一化
を図ることが可能なことが分かった。
磨パッドとウェハの回転速度を等しくすると均一になる
ことから、図７で示される研磨量Ｖの不均一性の原因
は、研磨圧力Ｐの不均一性にあるものと考えられる。そ
こで研磨圧力を均一化する試みを数々行なった結果、研
磨ヘッドに以下に示すような研磨圧を補正して均一化す
るための押圧部を設けることによって、研磨量の均一化
を図ることが可能なことが分かった。
【００１０】このため本発明は第一に、「被研磨部材を
吸着するバッキングパッドと、前記被研磨部材を前記バ
ッキングパッドを介して固定する保持部とを具え、前記
被研磨部材の被研磨面の研磨に用いられる研磨ヘッドに
於いて、前記研磨ヘッドが、前記被研磨面の面内に於け
る研磨量を均一にするために、前記被研磨面に研磨圧の
局所的な補正量を与えるための、押圧部を具えることを
特徴とする研磨ヘッド（請求項１）」を提供する。
吸着するバッキングパッドと、前記被研磨部材を前記バ
ッキングパッドを介して固定する保持部とを具え、前記
被研磨部材の被研磨面の研磨に用いられる研磨ヘッドに
於いて、前記研磨ヘッドが、前記被研磨面の面内に於け
る研磨量を均一にするために、前記被研磨面に研磨圧の
局所的な補正量を与えるための、押圧部を具えることを
特徴とする研磨ヘッド（請求項１）」を提供する。
【００１１】第二に、「前記押圧部が、前記被研磨部材
の外径よりも小さい径のリング形状を有することを特徴
とする請求項１記載の研磨ヘッド（請求項２）」を提供
する。第三に、「前記押圧部が、前記被研磨部材と前記
バッキングパッドとの間に挟持されていることを特徴と
する請求項１、２何れか１項記載の研磨ヘッド（請求項
３）」を提供する。
の外径よりも小さい径のリング形状を有することを特徴
とする請求項１記載の研磨ヘッド（請求項２）」を提供
する。第三に、「前記押圧部が、前記被研磨部材と前記
バッキングパッドとの間に挟持されていることを特徴と
する請求項１、２何れか１項記載の研磨ヘッド（請求項
３）」を提供する。
【００１２】第四に、「前記押圧部が、前記バッキング
パッドと前記保持部との間に挟持されていることを特徴
とする請求項１、２何れか１項記載の研磨ヘッド（請求
項４）」を提供する。第五に、「前記押圧部が、剛性材
料から成ることを特徴とする請求項１、２、３、４何れ
か１項記載の研磨ヘッド（請求項５）」を提供する。
パッドと前記保持部との間に挟持されていることを特徴
とする請求項１、２何れか１項記載の研磨ヘッド（請求
項４）」を提供する。第五に、「前記押圧部が、剛性材
料から成ることを特徴とする請求項１、２、３、４何れ
か１項記載の研磨ヘッド（請求項５）」を提供する。
【００１３】第六に、「前記押圧部が、加圧流体を注入
可能な気密チューブを有することを特徴とする請求項４
記載の研磨ヘッド（請求項６）」を提供する。第七に、
「前記押圧部が、前記バッキングパッドの前記保持部側
の面に当接し、前記保持部が、前記保持部の前記バッキ
ングパッド側の面の対向面から前記バッキングパッド側
の面に嵌通する、前記押圧部に当接し変位を与えるため
の、研磨圧補正ネジ部を有することを特徴とする請求項
１、２何れか１項記載の研磨ヘッド（請求項７）」を提
供する。
可能な気密チューブを有することを特徴とする請求項４
記載の研磨ヘッド（請求項６）」を提供する。第七に、
「前記押圧部が、前記バッキングパッドの前記保持部側
の面に当接し、前記保持部が、前記保持部の前記バッキ
ングパッド側の面の対向面から前記バッキングパッド側
の面に嵌通する、前記押圧部に当接し変位を与えるため
の、研磨圧補正ネジ部を有することを特徴とする請求項
１、２何れか１項記載の研磨ヘッド（請求項７）」を提
供する。
【００１４】第八に、「前記押圧部が、前記保持部の前
記バッキングパッドに当接する面に穿たれたリング形状
の溝から成り、前記保持部が、前記バッキングパッドに
当接する面の対向面から前記リング形状の溝まで貫通す
る、研磨圧補正のために加圧流体を前記押圧部に供給す
るための、加圧流体供給孔を有することを特徴とする請
求項２記載の研磨ヘッド（請求項８）」を提供する。
記バッキングパッドに当接する面に穿たれたリング形状
の溝から成り、前記保持部が、前記バッキングパッドに
当接する面の対向面から前記リング形状の溝まで貫通す
る、研磨圧補正のために加圧流体を前記押圧部に供給す
るための、加圧流体供給孔を有することを特徴とする請
求項２記載の研磨ヘッド（請求項８）」を提供する。
【００１５】第九に、「前記保持部が、円柱状形状の保
持体と円筒状形状の保持体と一方の面にリング状に凸部
を有する研磨圧補正板とを有し、前記押圧部が、前記円
柱状形状の保持体と前記円筒状形状の保持体とを同心円
状に配置して生じる円筒状形状の空間に充たされた複数
の針状部材から成り、前記研磨圧補正板が、前記円柱状
形状の保持体と前記円筒状形状の保持体とに結合され、
前記凸部に当接する複数の前記針状部材の各々に研磨圧
補正のための各変位を与えることを特徴とする請求項２
記載の研磨ヘッド（請求項９）」を提供する。
持体と円筒状形状の保持体と一方の面にリング状に凸部
を有する研磨圧補正板とを有し、前記押圧部が、前記円
柱状形状の保持体と前記円筒状形状の保持体とを同心円
状に配置して生じる円筒状形状の空間に充たされた複数
の針状部材から成り、前記研磨圧補正板が、前記円柱状
形状の保持体と前記円筒状形状の保持体とに結合され、
前記凸部に当接する複数の前記針状部材の各々に研磨圧
補正のための各変位を与えることを特徴とする請求項２
記載の研磨ヘッド（請求項９）」を提供する。
【００１６】第十に、「研磨ヘッド部と研磨パッド部と
を具え、前記研磨ヘッド部は、請求項１〜９何れか１項
記載の研磨ヘッドと加圧機構とを具え、前記研磨パッド
部は研磨パッドと研磨定盤とを具え、更に研磨パッド部
または研磨ヘッド部の少なくとも一方に被研磨部材と研
磨パッドとの間に相対運動を与えるための回転機構また
は揺動機構から選ばれた一つ以上の機構を具えることを
特徴とする研磨装置（請求項１０）」を提供する。
を具え、前記研磨ヘッド部は、請求項１〜９何れか１項
記載の研磨ヘッドと加圧機構とを具え、前記研磨パッド
部は研磨パッドと研磨定盤とを具え、更に研磨パッド部
または研磨ヘッド部の少なくとも一方に被研磨部材と研
磨パッドとの間に相対運動を与えるための回転機構また
は揺動機構から選ばれた一つ以上の機構を具えることを
特徴とする研磨装置（請求項１０）」を提供する。
【００１７】第十一に、「前記被研磨部材が半導体ウェ
ハであることを特徴とする請求項１〜９何れか１項記載
の研磨ヘッド（請求項１１）」を提供する。第十二に、
「前記被研磨部材が半導体ウェハであることをことを特
徴とする請求項１０記載の研磨装置（請求項１２）」を
提供する。
ハであることを特徴とする請求項１〜９何れか１項記載
の研磨ヘッド（請求項１１）」を提供する。第十二に、
「前記被研磨部材が半導体ウェハであることをことを特
徴とする請求項１０記載の研磨装置（請求項１２）」を
提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明ではウェハの被研磨面の研
磨量の不均一性を解消し均一にするため、研磨ヘッドに
研磨圧を補正するための押圧部を設けた。 ［実施の形態１］本実施の形態の研磨ヘッドは、ウェハ
保持部とウェハとの間にリング状形状の押圧部と弾性を
有するバッキングパッドとを具える。この補正リングの
半径方向の位置は、ウェハの最外周近くの研磨圧力が低
いリング状のゾーンの、半径方向の位置と一致する。押
圧部はウェハに局所的な変位を与えることにより研磨圧
の補正量を与える。押圧部の形状（断面形状、幅、厚
み、半径、等）は、ウェハの被研磨面上の研磨圧力が低
いリング状のゾーンの各位置の研磨圧力と平均研磨圧力
との差の圧力変位量に対応して最適化される。研磨圧力
の圧力変位量に等しい大きさの圧力補正量を被研磨面に
与えることによって、被研磨面全面の各位置での研磨圧
力を均一にすることができ、従って、研磨量を均一にす
ることができるのである。研磨量の分布の形状によって
は径、幅が異なる複数の補正リングを重ねても良い。 ［実施の形態２］本実施の形態の研磨ヘッドは、バッキ
ングパッドの保持部側の面に当接して、押圧部を具える
と共に、保持部に、押圧部に押圧力を与えるための押圧
機構を具える。押圧部による被研磨面への押圧は弾性を
有するバッキングパッドを介して行われる。この押圧部
の半径方向の位置は、ウェハの最外周近くの研磨圧力が
低いリング状のゾーンの、半径方向の位置と一致する。
押圧部が、ウェハの被研磨面上の研磨圧力が低いリング
状のゾーンの各位置に対して、ウェハに局所的な変位を
与えることにより研磨圧の補正量を与える。押圧部の形
状と押圧機構の調整量は、圧力変位量に対応して最適化
される。研磨圧力の圧力変位量に等しい大きさの圧力補
正量を被研磨面に与えることによって、被研磨面全面の
各位置での研磨圧力を均一にすることができ、従って、
研磨量を均一にすることができるのである。 ［実施の形態３］本実施の形態は、実施の形態１または
実施の形態２の研磨ヘッドを具えた研磨装置である。本
実施の形態の研磨装置は、図８に示すように研磨ヘッド
部１０７と研磨パッド部１０６とを具える。研磨ヘッド
部１０７は、研磨ヘッド１０３と加圧機構（加圧方向２
６のみを示す）とを具え、研磨パッド部１０６は研磨パ
ッド１０１と研磨定盤１００とを具え、更に研磨パッド
部または研磨ヘッド部の少なくとも一方にウェハと研磨
パッドとの間に相対運動を与えるための回転機構（方向
のみを５２、５３で示す）または揺動機構（方向のみを
５１、５４で示す）から選ばれた一つ以上の機構を具え
る。
磨量の不均一性を解消し均一にするため、研磨ヘッドに
研磨圧を補正するための押圧部を設けた。 ［実施の形態１］本実施の形態の研磨ヘッドは、ウェハ
保持部とウェハとの間にリング状形状の押圧部と弾性を
有するバッキングパッドとを具える。この補正リングの
半径方向の位置は、ウェハの最外周近くの研磨圧力が低
いリング状のゾーンの、半径方向の位置と一致する。押
圧部はウェハに局所的な変位を与えることにより研磨圧
の補正量を与える。押圧部の形状（断面形状、幅、厚
み、半径、等）は、ウェハの被研磨面上の研磨圧力が低
いリング状のゾーンの各位置の研磨圧力と平均研磨圧力
との差の圧力変位量に対応して最適化される。研磨圧力
の圧力変位量に等しい大きさの圧力補正量を被研磨面に
与えることによって、被研磨面全面の各位置での研磨圧
力を均一にすることができ、従って、研磨量を均一にす
ることができるのである。研磨量の分布の形状によって
は径、幅が異なる複数の補正リングを重ねても良い。 ［実施の形態２］本実施の形態の研磨ヘッドは、バッキ
ングパッドの保持部側の面に当接して、押圧部を具える
と共に、保持部に、押圧部に押圧力を与えるための押圧
機構を具える。押圧部による被研磨面への押圧は弾性を
有するバッキングパッドを介して行われる。この押圧部
の半径方向の位置は、ウェハの最外周近くの研磨圧力が
低いリング状のゾーンの、半径方向の位置と一致する。
押圧部が、ウェハの被研磨面上の研磨圧力が低いリング
状のゾーンの各位置に対して、ウェハに局所的な変位を
与えることにより研磨圧の補正量を与える。押圧部の形
状と押圧機構の調整量は、圧力変位量に対応して最適化
される。研磨圧力の圧力変位量に等しい大きさの圧力補
正量を被研磨面に与えることによって、被研磨面全面の
各位置での研磨圧力を均一にすることができ、従って、
研磨量を均一にすることができるのである。 ［実施の形態３］本実施の形態は、実施の形態１または
実施の形態２の研磨ヘッドを具えた研磨装置である。本
実施の形態の研磨装置は、図８に示すように研磨ヘッド
部１０７と研磨パッド部１０６とを具える。研磨ヘッド
部１０７は、研磨ヘッド１０３と加圧機構（加圧方向２
６のみを示す）とを具え、研磨パッド部１０６は研磨パ
ッド１０１と研磨定盤１００とを具え、更に研磨パッド
部または研磨ヘッド部の少なくとも一方にウェハと研磨
パッドとの間に相対運動を与えるための回転機構（方向
のみを５２、５３で示す）または揺動機構（方向のみを
５１、５４で示す）から選ばれた一つ以上の機構を具え
る。
【００１９】
【実施例】以下本発明の実施例を説明するが、本発明の
範囲はこれらの説明や、説明に用いた図の範囲に限定さ
れるものではなく、当業者が容易に修正できる全ての範
囲を含む。 ［実施例１］本実施例は実施の形態１に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図１に示す。
範囲はこれらの説明や、説明に用いた図の範囲に限定さ
れるものではなく、当業者が容易に修正できる全ての範
囲を含む。 ［実施例１］本実施例は実施の形態１に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図１に示す。
【００２０】本実施例では押圧部として補正リング１を
ウェハ１０２とバッキングパッド２４とで挟持し、且つ
ウェハ１０２とバッキングパッド２４とに当接して設け
た。この補正リング１はリング状形状を有し、剛性材料
から成る。図２で示すように、補正リング１はウェハの
被研磨面上の研磨圧力が低いリング状のゾーンの各位置
に対して局所的な変位を与えることによって、研磨圧力
の補正量を与える。この補正量は補正リングの厚みと幅
の大きさを変化させることによって調整することがで
き、これによって、被研磨面全面の各位置での研磨圧力
を均一にすることができ、従って、研磨量を均一にする
ことができた。 ［実施例２］本実施例は実施の形態１に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図２に示す。
ウェハ１０２とバッキングパッド２４とで挟持し、且つ
ウェハ１０２とバッキングパッド２４とに当接して設け
た。この補正リング１はリング状形状を有し、剛性材料
から成る。図２で示すように、補正リング１はウェハの
被研磨面上の研磨圧力が低いリング状のゾーンの各位置
に対して局所的な変位を与えることによって、研磨圧力
の補正量を与える。この補正量は補正リングの厚みと幅
の大きさを変化させることによって調整することがで
き、これによって、被研磨面全面の各位置での研磨圧力
を均一にすることができ、従って、研磨量を均一にする
ことができた。 ［実施例２］本実施例は実施の形態１に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図２に示す。
【００２１】本実施例では押圧部として補正リング１を
バッキングパッド２４とウェハ保持部２５とで挟持し、
且つバッキングパッド２４とウェハ保持部２５とに当接
して設けた。この補正リング１はリング状形状を有し、
剛性材料から成る。図２で示すように、補正リング１は
バッキングパッド２４に対して局所的な変位を与え、こ
の変位がウェハの被研磨面上の研磨圧力が低いリング状
のゾーンの各位置に対して局所的な変位を与えることに
よって、研磨圧力の補正量を与える。この補正量は補正
リングの厚みと幅の大きさを変化させることによって調
整することができ、これによって、これによって、被研
磨面全面の各位置での研磨圧力を均一にすることがで
き、従って、研磨量を均一にすることができた。 ［実施例３］本実施例は実施の形態１に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図３に示す。
バッキングパッド２４とウェハ保持部２５とで挟持し、
且つバッキングパッド２４とウェハ保持部２５とに当接
して設けた。この補正リング１はリング状形状を有し、
剛性材料から成る。図２で示すように、補正リング１は
バッキングパッド２４に対して局所的な変位を与え、こ
の変位がウェハの被研磨面上の研磨圧力が低いリング状
のゾーンの各位置に対して局所的な変位を与えることに
よって、研磨圧力の補正量を与える。この補正量は補正
リングの厚みと幅の大きさを変化させることによって調
整することができ、これによって、これによって、被研
磨面全面の各位置での研磨圧力を均一にすることがで
き、従って、研磨量を均一にすることができた。 ［実施例３］本実施例は実施の形態１に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図３に示す。
【００２２】本実施例では保持部２５にリング状形状の
溝２を穿ち、この溝２とバッキングパッド２４とで囲ま
れたリング状空間に気密チューブ３を収め、この気密チ
ューブ３内に加圧流体として加圧ガス供給系（図示され
ず）から加圧ガスを注入したものを押圧部とした。高圧
ガス注入によってこの気密チューブ３はリング状空間内
部で膨張し、弾性を有するバッキングパッド２４を押す
ので、バッキングパッド２４は外部に変位する。この変
位がウェハの被研磨面上の研磨圧力が低いリング状のゾ
ーンの各位置に対して局所的な変位を与えることによっ
て、研磨圧力の補正量を与える。この補正量は高圧ガス
の圧力と溝の幅を変えることによって調整することがで
き、これによって、被研磨面全面の各位置での研磨圧力
を均一にすることができ、従って、研磨量を均一にする
ことができた。
溝２を穿ち、この溝２とバッキングパッド２４とで囲ま
れたリング状空間に気密チューブ３を収め、この気密チ
ューブ３内に加圧流体として加圧ガス供給系（図示され
ず）から加圧ガスを注入したものを押圧部とした。高圧
ガス注入によってこの気密チューブ３はリング状空間内
部で膨張し、弾性を有するバッキングパッド２４を押す
ので、バッキングパッド２４は外部に変位する。この変
位がウェハの被研磨面上の研磨圧力が低いリング状のゾ
ーンの各位置に対して局所的な変位を与えることによっ
て、研磨圧力の補正量を与える。この補正量は高圧ガス
の圧力と溝の幅を変えることによって調整することがで
き、これによって、被研磨面全面の各位置での研磨圧力
を均一にすることができ、従って、研磨量を均一にする
ことができた。
【００２３】実施例１、２と較べてガス圧を変えるだけ
で研磨圧力の補正量の調整が容易に出来るという特長が
ある。 ［実施例４］本実施例は実施の形態２に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図４に示す。
で研磨圧力の補正量の調整が容易に出来るという特長が
ある。 ［実施例４］本実施例は実施の形態２に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図４に示す。
【００２４】本実施例では押圧部としてバッキングパッ
ド２４に当接してリング部材４を具え、押圧機構として
保持部２５に保持部の上下を貫通するネジ孔を副数カ
所、互いに等距離に設けた。上部よりこれらのネジ穴に
螺合する中ネジ６を回転させることによりその先端で当
接するリング部材４がバッキングパッドに向けて押し込
まれ、リング部材４がバッキングパッドに局所的な変位
を与える。この変位がウェハ１０２の被研磨面上の研磨
圧力が低いリング状のゾーンの各位置に対して局所的な
変位を与えることによって、研磨圧力の補正量を与え
る。中ネジ６を回転させ、押し込み量を最適化すること
により、被研磨面全面の各位置での研磨圧力を均一にす
ることができ、従って、研磨量を均一にすることができ
た。
ド２４に当接してリング部材４を具え、押圧機構として
保持部２５に保持部の上下を貫通するネジ孔を副数カ
所、互いに等距離に設けた。上部よりこれらのネジ穴に
螺合する中ネジ６を回転させることによりその先端で当
接するリング部材４がバッキングパッドに向けて押し込
まれ、リング部材４がバッキングパッドに局所的な変位
を与える。この変位がウェハ１０２の被研磨面上の研磨
圧力が低いリング状のゾーンの各位置に対して局所的な
変位を与えることによって、研磨圧力の補正量を与え
る。中ネジ６を回転させ、押し込み量を最適化すること
により、被研磨面全面の各位置での研磨圧力を均一にす
ることができ、従って、研磨量を均一にすることができ
た。
【００２５】ガス圧を変えるだけで研磨圧力の補正量の
調整が容易に出来るという特長がある。 ［実施例５］本実施例は実施の形態２に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図５に示す。
調整が容易に出来るという特長がある。 ［実施例５］本実施例は実施の形態２に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図５に示す。
【００２６】本実施例では保持部２５にリング状形状の
溝２を穿ち、この溝２とバッキングパッドとで囲まれた
リング状空間を押圧部とした。更にこのリング状空間か
ら保持部２５の上面まで貫通する少なくとも一カ所の貫
通孔を設け、これを加圧流体としての加圧ガス供給孔７
とした。ガス供給源（図示されず、供給方向８のみ示
す）から加圧ガスが加圧ガス供給孔７を通って、押圧部
であるリング状形状の溝２内に供給され、この押圧部２
がバッキングパッド２４に局所的な変位を与える。この
変位がウェハ１０２の被研磨面上の研磨圧力が低いリン
グ状のゾーンの各位置に対して局所的な変位を与えるこ
とによって、研磨圧力の補正量を与える。押圧部の寸法
と供給ガスの圧力と流量とを調整することによって、変
位量を調整し、被研磨面全面の各位置での研磨圧力を均
一にすることができ、従って、研磨量を均一にすること
ができた。 ［実施例６］本実施例は実施の形態２に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図６に示す。
溝２を穿ち、この溝２とバッキングパッドとで囲まれた
リング状空間を押圧部とした。更にこのリング状空間か
ら保持部２５の上面まで貫通する少なくとも一カ所の貫
通孔を設け、これを加圧流体としての加圧ガス供給孔７
とした。ガス供給源（図示されず、供給方向８のみ示
す）から加圧ガスが加圧ガス供給孔７を通って、押圧部
であるリング状形状の溝２内に供給され、この押圧部２
がバッキングパッド２４に局所的な変位を与える。この
変位がウェハ１０２の被研磨面上の研磨圧力が低いリン
グ状のゾーンの各位置に対して局所的な変位を与えるこ
とによって、研磨圧力の補正量を与える。押圧部の寸法
と供給ガスの圧力と流量とを調整することによって、変
位量を調整し、被研磨面全面の各位置での研磨圧力を均
一にすることができ、従って、研磨量を均一にすること
ができた。 ［実施例６］本実施例は実施の形態２に対応し、本実施
例の、研磨パッドへ未加圧状態での、研磨ヘッドの構造
を図６に示す。
【００２７】本実施例では保持部２５が円柱状形状の内
側保持体２５１と円筒状形状の外側保持体２５２と研磨
圧補正板９と複数の針状部材１０とバッキングパッド２
４とから構成される。複数の針状部材１０は内・外側保
持体と同じ長さを有し、内側保持体２５１と外側保持体
２５２との間に生じる同心円のリング状形状の貫通溝１
２に充たされる。研磨圧補正板９は、内側保持体２５１
と外側保持体２５２との結合状態で押圧部となる複数の
針状部材１０に研磨圧補正のための各変位を与えるため
の凸部１１を一方の面に持ち、内側保持体２５１と外側
保持体２５２と結合されている。バッキングパッド２４
は内・外側保持体２５１、２５２の下面で複数の針状部
材１０に当接しているので、複数の針状部材１０は内・
外側保持体の下面から外部に突き出し、バッキングパッ
ドに局所的な変位を与える。この変位がウェハ１０２の
被研磨面上の研磨圧力が低いリング状のゾーンの各位置
に対して局所的な変位を与えることによって、研磨圧力
の補正量を与える。研磨圧補正板の凸部の形状を変え、
変位量を最適化することにより、被研磨面全面の各位置
での研磨圧力を均一にすることができ、従って、研磨量
を均一にすることができた。
側保持体２５１と円筒状形状の外側保持体２５２と研磨
圧補正板９と複数の針状部材１０とバッキングパッド２
４とから構成される。複数の針状部材１０は内・外側保
持体と同じ長さを有し、内側保持体２５１と外側保持体
２５２との間に生じる同心円のリング状形状の貫通溝１
２に充たされる。研磨圧補正板９は、内側保持体２５１
と外側保持体２５２との結合状態で押圧部となる複数の
針状部材１０に研磨圧補正のための各変位を与えるため
の凸部１１を一方の面に持ち、内側保持体２５１と外側
保持体２５２と結合されている。バッキングパッド２４
は内・外側保持体２５１、２５２の下面で複数の針状部
材１０に当接しているので、複数の針状部材１０は内・
外側保持体の下面から外部に突き出し、バッキングパッ
ドに局所的な変位を与える。この変位がウェハ１０２の
被研磨面上の研磨圧力が低いリング状のゾーンの各位置
に対して局所的な変位を与えることによって、研磨圧力
の補正量を与える。研磨圧補正板の凸部の形状を変え、
変位量を最適化することにより、被研磨面全面の各位置
での研磨圧力を均一にすることができ、従って、研磨量
を均一にすることができた。
【００２８】実施例６では等しい長さの複数の針状部材
１０を用い、研磨圧補正板に凸部を設けたが、長めの針
状部材を用い、研磨圧補正板に凹部を設けても、また、
研磨圧補正板に凸部も凹部も設けず、凸部の形状に対応
して異なる長さの針状部材を用いても全く等価な効果が
得られることは言う迄もない。以上実施例１〜６は何れ
も同等な効果が得られるが、実施例２で得られた研磨量
の面内均一性のデータ例を図９に示した。面内均一性は
±６．６％と従来例（図７）の±１２．８％から大幅に
向上した。
１０を用い、研磨圧補正板に凸部を設けたが、長めの針
状部材を用い、研磨圧補正板に凹部を設けても、また、
研磨圧補正板に凸部も凹部も設けず、凸部の形状に対応
して異なる長さの針状部材を用いても全く等価な効果が
得られることは言う迄もない。以上実施例１〜６は何れ
も同等な効果が得られるが、実施例２で得られた研磨量
の面内均一性のデータ例を図９に示した。面内均一性は
±６．６％と従来例（図７）の±１２．８％から大幅に
向上した。
【００２９】以上説明したように本発明により研磨量の
面内均一性が大幅に向上した。以上本発明を実施例１〜
６で説明したが、本発明は本実施例に限定されるもので
もなく、当業者が容易に修正できる全ての変形例を含む
ことは言うまでもない。
面内均一性が大幅に向上した。以上本発明を実施例１〜
６で説明したが、本発明は本実施例に限定されるもので
もなく、当業者が容易に修正できる全ての変形例を含む
ことは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウェハの被研磨面上に於ける研磨量の不均一性の問題を
解決し、ウェハ全面の各位置での研磨量を均一にする研
磨ヘッド、及びＣＭＰ研磨装置を提供するので、ＣＭＰ
研磨装置の研磨品質を向上させ、ひいてはスループット
を向上させることが可能となった。
ウェハの被研磨面上に於ける研磨量の不均一性の問題を
解決し、ウェハ全面の各位置での研磨量を均一にする研
磨ヘッド、及びＣＭＰ研磨装置を提供するので、ＣＭＰ
研磨装置の研磨品質を向上させ、ひいてはスループット
を向上させることが可能となった。
【図１】実施例１の研磨ヘッドの概略図である。
【図２】実施例２の研磨ヘッドの概略図である。
【図３】実施例３の研磨ヘッドの概略図である。
【図４】実施例４の研磨ヘッドの概略図である。
【図５】実施例５の研磨ヘッドの概略図である。
【図６】実施例６の研磨ヘッドの概略図である。
【図７】従来の研磨ヘッドを用いた研磨量の面内均一性
を示すデータ例である。
を示すデータ例である。
【図８】本発明の研磨装置である。
【図９】実施例２の研磨ヘッドを用いた研磨量の面内均
一性を示すデータ例である。
一性を示すデータ例である。
【図１０】従来の研磨装置である。（ａ）正面図 （ｂ）上面図
【図１１】従来の研磨装置の研磨ヘッドの詳細図であ
る。
る。
１ 補正リング ２ 溝 ３ 気密チューブ ４ リング部材 ５ 研磨圧補正ネジ部 ６ 中ネジ ７ 加圧ガス供給孔 ８ 加圧ガスの供給方向 ９ 研磨圧補正板 １０ 針状部材 １１ 凸部 １２ リング状形状の貫通孔 ２４ バッキングパッド ２５ 保持部 ２６ 加圧方向 ２７ リテーナリング ２８ 回転軸 ５１ 研磨ヘッドの揺動方向を表す ５２ 研磨ヘッドの回転方向を表す ５３ 研磨パッドの回転方向を表す ５４ 研磨パッドの揺動方向を表す １００ 研磨定盤（プラテン） １０１ 研磨パッド １０２ 被研磨部材（ウェハ） １０３ 研磨ヘッド １０４ 研磨剤供給機構 １０５ 研磨剤 １０６ 研磨パッド １０７ 研磨ヘッド部 ２５１ 内側保持体 ２５２ 外側保持体
Claims (12)
- 【請求項１】被研磨部材を吸着するバッキングパッド
と、前記被研磨部材を前記バッキングパッドを介して固
定する保持部とを具え、前記被研磨部材の被研磨面の研
磨に用いられる研磨ヘッドに於いて、前記研磨ヘッド
が、前記被研磨面の面内に於ける研磨量を均一にするた
めに、前記被研磨面に研磨圧の局所的な補正量を与える
ための、押圧部を具えることを特徴とする研磨ヘッド。 - 【請求項２】前記押圧部が、前記被研磨部材の外径より
も小さい径のリング形状を有することを特徴とする請求
項１記載の研磨ヘッド。 - 【請求項３】前記押圧部が、前記被研磨部材と前記バッ
キングパッドとの間に挟持されていることを特徴とする
請求項１、２何れか１項記載の研磨ヘッド。 - 【請求項４】前記押圧部が、前記バッキングパッドと前
記保持部との間に挟持されていることを特徴とする請求
項１、２何れか１項記載の研磨ヘッド。 - 【請求項５】前記押圧部が、剛性材料から成ることを特
徴とする請求項１、２、３、４何れか１項記載の研磨ヘ
ッド。 - 【請求項６】前記押圧部が、加圧流体を注入可能な気密
チューブを有することを特徴とする請求項４記載の研磨
ヘッド。 - 【請求項７】前記押圧部が、前記バッキングパッドの前
記保持部側の面に当接し、前記保持部が、前記保持部の
前記バッキングパッド側の面の対向面から前記バッキン
グパッド側の面に嵌通する、前記押圧部に当接し変位を
与えるための、研磨圧補正ネジ部を有することを特徴と
する請求項１、２何れか１項記載の研磨ヘッド。 - 【請求項８】前記押圧部が、前記保持部の前記バッキン
グパッドに当接する面に穿たれたリング形状の溝から成
り、前記保持部が、前記バッキングパッドに当接する面
の対向面から前記リング形状の溝まで貫通する、研磨圧
補正のために加圧流体を前記押圧部に供給するための、
加圧流体供給孔を有することを特徴とする請求項２記載
の研磨ヘッド。 - 【請求項９】前記保持部が、円柱状形状の保持体と円筒
状形状の保持体と一方の面にリング状に凸部を有する研
磨圧補正板とを有し、前記押圧部が、前記円柱状形状の
保持体と前記円筒状形状の保持体とを同心円状に配置し
て生じる円筒状形状の空間に充たされた複数の針状部材
から成り、前記研磨圧補正板が、前記円柱状形状の保持
体と前記円筒状形状の保持体とに結合され、前記凸部に
当接する複数の前記針状部材の各々に研磨圧補正のため
の各変位を与えることを特徴とする請求項２記載の研磨
ヘッド。 - 【請求項１０】研磨ヘッド部と研磨パッド部とを具え、
前記研磨ヘッド部は、請求項１〜９何れか１項記載の研
磨ヘッドと加圧機構とを具え、前記研磨パッド部は研磨
パッドと研磨定盤とを具え、更に研磨パッド部または研
磨ヘッド部の少なくとも一方に被研磨部材と研磨パッド
との間に相対運動を与えるための回転機構または揺動機
構から選ばれた一つ以上の機構を具えることを特徴とす
る研磨装置。 - 【請求項１１】前記被研磨部材が半導体ウェハであるこ
とを特徴とする請求項１〜９何れか１項記載の研磨ヘッ
ド。 - 【請求項１２】前記被研磨部材が半導体ウェハであるこ
とをことを特徴とする請求項１０記載の研磨装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10140289A JPH11333716A (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 研磨ヘッド及び研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10140289A JPH11333716A (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 研磨ヘッド及び研磨装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11333716A true JPH11333716A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=15265334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10140289A Pending JPH11333716A (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 研磨ヘッド及び研磨装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11333716A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPWO2004087372A1 (ja) * | 2003-03-31 | 2006-06-29 | 富士通株式会社 | 加工方法及び装置 |
| JP2007274012A (ja) * | 2007-07-23 | 2007-10-18 | Sumco Corp | ワックスレスマウント式研磨方法 |
| CN117226621A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-15 | 成都承奥科技有限公司 | 一种石墨环磨合机 |
-
1998
- 1998-05-21 JP JP10140289A patent/JPH11333716A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPWO2004087372A1 (ja) * | 2003-03-31 | 2006-06-29 | 富士通株式会社 | 加工方法及び装置 |
| US7534159B2 (en) | 2003-03-31 | 2009-05-19 | Fujitsu Limited | Processing method and apparatus |
| JP2007274012A (ja) * | 2007-07-23 | 2007-10-18 | Sumco Corp | ワックスレスマウント式研磨方法 |
| CN117226621A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-15 | 成都承奥科技有限公司 | 一种石墨环磨合机 |
| CN117226621B (zh) * | 2023-11-15 | 2024-01-26 | 成都承奥科技有限公司 | 一种石墨环磨合机 |
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