TWI791014B - Elastic membrane, substrate holding device, and polishing apparatus - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種在基板邊緣部分可精密調整研磨輪廓之彈性膜。 The invention provides an elastic film which can precisely adjust the grinding profile at the edge of the substrate.
用於研磨頭1之彈性膜10具備:抵接於晶圓W之抵接部11;直立設於抵接部11外周端之圓環狀的側壁15;從側壁15朝向徑方向內側以剖面觀看,係直線狀延伸之第一分隔壁14f;及從抵接部11之外周端部朝向徑方向內側的上方以剖面觀看,係直線狀延伸之第二分隔壁14e;並以第一分隔壁14f、第二分隔壁14e與側壁15構成用於按壓晶圓W邊緣之邊緣壓力室16f。 The elastic film 10 used for the polishing head 1 is provided with: an abutting portion 11 abutting against the wafer W; an annular side wall 15 erected at the outer peripheral end of the abutting portion 11; viewed in cross section from the side wall 15 toward the radially inner side , the first partition wall 14f that extends linearly; and the second partition wall 14e that extends linearly when viewed in cross section from the outer peripheral end of the contact portion 11 toward the radially inner side; and the first partition wall 14f , The second partition wall 14e and the side wall 15 form an edge pressure chamber 16f for pressing the edge of the wafer W.
Description
本發明係關於一種用於研磨晶圓等基板之研磨裝置、研磨裝置中用於保持基板之基板保持裝置、及用於基板保持裝置之彈性膜。 The present invention relates to a grinding device for grinding substrates such as wafers, a substrate holding device for holding substrates in the grinding device, and an elastic film used for the substrate holding device.
近年來,隨著半導體元件高積體化、高密度化,電路的配線更加微細化,多層配線總數亦增加。為了達到電路微細化而且實現多層配線,由於係沿著下側層的表面凹凸導致階差更大,因此,隨著配線總數增加,在薄膜形成中對階差形狀之膜被覆性(階躍式覆蓋率)惡化。因此,為了實現多層配線,須改善該階躍式覆蓋率,並以適當過程進行平坦化處理。此外,因為隨著光微影術之微細化,焦點深度變淺,所以需要對半導體元件表面進行平坦化處理,使半導體元件表面之凹凸階差限制在焦點深度以下。 In recent years, along with the high integration and high density of semiconductor elements, circuit wiring has become more miniaturized, and the total number of multilayer wiring has also increased. In order to achieve circuit miniaturization and realize multi-layer wiring, the step difference is larger due to the unevenness along the surface of the lower layer. Therefore, as the total number of wiring increases, the film coverage of the step shape in the film formation (step type coverage) worsens. Therefore, in order to realize multilayer wiring, it is necessary to improve the step coverage and planarize with an appropriate process. In addition, since the depth of focus becomes shallower with the miniaturization of photolithography, it is necessary to planarize the surface of the semiconductor element to limit the unevenness of the surface of the semiconductor element below the depth of focus.
因此,在半導體元件之製造工序中,半導體元件表面之平坦化愈來愈重要。該表面平坦化中最重要的一個技術是化學機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)。該化學機械研磨係將含二氧化矽(SiO2)等研磨粒之研磨液供給至研磨墊的研磨面上,同時使晶圓與研磨面滑動接觸來進行研磨者。 Therefore, in the manufacturing process of the semiconductor device, the planarization of the surface of the semiconductor device becomes more and more important. One of the most important techniques for this surface planarization is chemical mechanical polishing (CMP: Chemical Mechanical Polishing). This chemical mechanical polishing is performed by supplying a polishing solution containing abrasive grains such as silicon dioxide (SiO 2 ) to the polishing surface of a polishing pad, and simultaneously bringing the wafer into sliding contact with the polishing surface.
用於進行CMP之研磨裝置具備:支撐研磨墊之研磨台;及用於保持晶圓之稱為上方環形轉盤或研磨頭等的基板保持裝置。使用此種研磨裝置進 行晶圓之研磨情況下,係藉由基板保持裝置保持晶圓,同時將該晶圓朝向研磨墊之研磨面以指定壓力按壓。此時,係藉由使研磨台與基板保持裝置相對運動,而使晶圓與研磨面滑動接觸來研磨晶圓表面。 A polishing apparatus for performing CMP includes: a polishing table supporting a polishing pad; and a substrate holding device called an upper ring turntable or a polishing head for holding a wafer. When using such a polishing device to polish a wafer, the wafer is held by the substrate holding device, and at the same time, the wafer is pressed toward the polishing surface of the polishing pad with a specified pressure. At this time, the surface of the wafer is polished by relatively moving the polishing table and the substrate holding device so that the wafer is brought into sliding contact with the polishing surface.
研磨中之晶圓與研磨墊的研磨面之間的相對按壓力若在整個晶圓上不均勻,則依賦予晶圓各部分之按壓力而產生研磨不足或過度研磨。因此,為了使按壓力對晶圓均勻化,係在基板保持裝置下部設置以彈性膜形成的壓力室,藉由在該壓力室中供給空氣等流體,而經由彈性膜藉著流體壓按壓晶圓(例如,參照專利文獻1)。 If the relative pressing force between the wafer being polished and the polishing surface of the polishing pad is not uniform over the entire wafer, under-grinding or over-grinding will occur depending on the pressing force applied to each part of the wafer. Therefore, in order to uniformize the pressing force on the wafer, a pressure chamber formed of an elastic membrane is provided at the lower part of the substrate holding device, and by supplying fluid such as air in the pressure chamber, the wafer is pressed by fluid pressure through the elastic membrane. (For example, refer to Patent Document 1).
第二十三圖係顯示專利文獻1所記載之研磨裝置的基板保持裝置之剖面圖,第二十四圖係第二十三圖之彈性膜的邊緣部分放大剖面圖。如第二十三圖所示,過去之彈性膜110具有:安裝於頭本體102之下面,配合晶圓形狀形成圓形之抵接部111;及從抵接部111直立設置之側壁110h。該彈性膜110之抵接部111下面成為彈性膜110的底面,藉由該抵接部111之下面將晶圓按壓於下方,而將晶圓按壓於研磨墊的研磨面。 Figure 23 is a cross-sectional view showing the substrate holding device of the polishing device described in
如第二十三圖及第二十四圖所示,抵接部111上隔以間隔設有延伸於上方之複數個同心圓狀的分隔壁120a~120g,並在抵接部111之外周端形成延伸於上方的側壁110h。各分隔壁120a~120g之間形成壓力室116a~116g,外周端部係在最外分隔壁與側壁之間形成邊緣壓力室116g。而後,藉由從頭本體102對各壓力室116a~116g個別地輸送空氣來控制各壓力室116a~116g的壓力。藉由控制各壓力室116a~116g之壓力,可控制對應於各壓力室116a~116g之各底面部分的按壓力。 As shown in the twenty-third figure and the twenty-fourth figure, the
具有如上述過去構成之彈性膜的研磨裝置中,因為研磨墊具有彈性,所以研磨中施加於晶圓之邊緣部(周緣部)的按壓力不均勻,而發生僅晶圓之邊緣部研磨過多的所謂「塌緣」。為了防止此種塌緣,按壓晶圓邊緣部之彈性膜的外周端部宜以更微細之範圍控制按壓力。 In a polishing apparatus having an elastic film as described above, since the polishing pad has elasticity, the pressing force applied to the edge (periphery) of the wafer during polishing is not uniform, and only the edge of the wafer is excessively polished. The so-called "collapse edge". In order to prevent such edge collapse, it is preferable to control the pressing force in a finer range at the outer peripheral end of the elastic film that presses the edge of the wafer.
第二十五圖係專利文獻1中記載之另外例的彈性膜之邊緣部分的放大剖面圖。該例中,與第二十四圖之例比較,分隔壁120f係從更靠近抵接部111外周端之位置延伸,而邊緣壓力室116g可以比較窄之範圍按壓晶圓的邊緣部分。 Fig. 25 is an enlarged cross-sectional view of an edge portion of another example of an elastic film described in
【先前技術文獻】 [Prior technical literature]
【專利文獻】 【Patent Literature】
[專利文獻1]日本特開2015-193070號公報 [Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2015-193070
本發明之目的為提供一種特別是在基板邊緣部分可精密調整研磨輪廓之研磨裝置、用於此種研磨裝置之基板保持裝置、及用於此種基板保持裝置之彈性膜。 An object of the present invention is to provide a grinding device capable of finely adjusting the grinding profile especially at the edge portion of a substrate, a substrate holding device used in the grinding device, and an elastic film used in the substrate holding device.
本發明一種樣態之彈性膜,係用於基板保持裝置,且具備:抵接部,其係抵接於基板;圓環狀之側壁,其係直立設於前述抵接部之外周端;第一分隔壁,其係從前述側壁朝向徑方向內側以剖面觀看係直線狀延伸;及第二分隔壁,其係從前述抵接部外周端部朝向徑方向內側之上方以剖面觀看係直線狀延 伸;並以前述第一分隔壁、前述第二分隔壁與前述側壁構成用於按壓前述基板之邊緣的邊緣壓力室。 An elastic film according to one aspect of the present invention is used in a substrate holding device, and has: an abutment portion, which abuts on the substrate; an annular side wall, which is erected on the outer peripheral end of the aforesaid abutment portion; A partition wall extending linearly in cross-section from the side wall toward the inner side in the radial direction; and a second partition wall extending linearly in cross-sectional view from the outer peripheral end of the contact portion toward the inner side in the radial direction. and the edge pressure chamber for pressing the edge of the aforementioned substrate is formed by the aforementioned first partition wall, the aforementioned second partition wall and the aforementioned side wall.
藉由該構成,因為控制邊緣壓力室之壓力,所以可在外周端部之狹窄範圍控制抵接部的按壓力。此外,由於第一分隔壁與第二分隔壁分別從剖面觀看係直線狀延伸,因此第一分隔壁與第二分隔壁不易接觸,因而可輕易進行邊緣壓力室之壓力控制。此外,即使邊緣壓力室之壓力提高,由於第一分隔壁係從側壁直線狀延伸,因此可抑制側壁向外側膨脹。 With this configuration, since the pressure of the edge pressure chamber is controlled, the pressing force of the abutting portion can be controlled within a narrow range of the outer peripheral end. In addition, since the first partition wall and the second partition wall respectively extend in a straight line when viewed in cross-section, the first partition wall and the second partition wall are not easily contacted, so that the pressure control of the edge pressure chamber can be easily performed. In addition, even if the pressure of the peripheral pressure chamber increases, since the first partition wall extends linearly from the side wall, outward expansion of the side wall can be suppressed.
上述彈性膜中,前述第一分隔壁與前述第二分隔壁之間隔宜從前述抵接部的徑方向內側朝向徑方向外側逐漸擴大。 In the above-mentioned elastic film, it is preferable that the distance between the first partition wall and the second partition wall gradually increases from the inner side in the radial direction of the contact portion toward the outer side in the radial direction.
藉由該構成,空氣容易流到邊緣壓力室內的整個空間,因此可在外周端部之狹窄範圍控制抵接部的按壓力。 With this configuration, air can easily flow into the entire space of the edge pressure chamber, so that the pressing force of the abutting portion can be controlled within a narrow range of the outer peripheral end.
上述彈性膜中,前述基板保持裝置宜具備頭本體,其係安裝前述彈性膜,前述第一分隔壁在前端具有第一嚙合部,其係與前述頭本體嚙合;前述第二分隔壁在前端具有第二嚙合部,其係與前述頭本體嚙合;前述第一分隔壁與前述第二分隔壁之間隔宜從前述第一嚙合部及前述第二嚙合部朝向前述側面逐漸擴大。 In the above-mentioned elastic film, the above-mentioned substrate holding device preferably has a head body, which is installed with the above-mentioned elastic film, and the above-mentioned first partition wall has a first engaging portion at the front end, which is engaged with the aforementioned head body; The second engaging portion is engaged with the head body; the interval between the first partition wall and the second partition wall is preferably gradually enlarged from the first engaging portion and the second engaging portion toward the side.
即使藉由該構成,空氣仍然容易流到邊緣壓力室內的整個空間,可在外周端部之狹窄範圍控制抵接部的按壓力。 Even with this configuration, air can easily flow into the entire space of the edge pressure chamber, and the pressing force of the abutting portion can be controlled in a narrow range at the outer peripheral end.
上述彈性膜中,前述第二分隔壁宜從比前述側壁之內周面在0.5~1.5mm內側的位置直線狀延伸。 In the above elastic film, the second partition wall preferably extends linearly from a position 0.5 to 1.5 mm inside the inner peripheral surface of the side wall.
藉由該構成,將從彈性膜之外周端至內側0.5mm到1.5mm為止(邊緣按壓寬d)的部分作為外周端部,可在外周端部之狹窄範圍控制底面的按壓力。 With this configuration, the portion from the outer peripheral end of the elastic film to the inner side of 0.5 mm to 1.5 mm (edge pressing width d) is used as the outer peripheral end, and the pressing force of the bottom surface can be controlled in a narrow range of the outer peripheral end.
上述彈性膜中,在前述抵接部上面之前述第二分隔壁的外周面與前述側壁內周面之間的距離宜為1.5~8mm。 In the elastic film, the distance between the outer peripheral surface of the second partition wall on the upper surface of the contact portion and the inner peripheral surface of the side wall is preferably 1.5 to 8 mm.
藉由該構成,即使是外周端部並未形成膜之基板,仍可精密控制在膜外周端部之研磨輪廓。 With this configuration, even for a substrate on which no film is formed on the outer peripheral end, the polishing profile at the outer peripheral end of the film can be precisely controlled.
上述彈性膜中,前述第二分隔壁連接於前述抵接部上面之基端部宜彎曲而形成基端連接部,前述基端連接部之長度宜為0.5~3.5mm。 In the above elastic film, the base end of the second partition wall connected to the abutting portion is preferably bent to form a base end connection portion, and the length of the base end connection portion is preferably 0.5-3.5 mm.
藉由該構成,可確保彼此之距離,使第二分隔壁與鄰接之分隔壁不接觸。 With this structure, the mutual distance can be ensured, and the 2nd partition wall and the adjacent partition wall will not contact.
上述彈性膜中,構成前述邊緣壓力室之前述側壁的外周面宜平坦。 In the above-mentioned elastic film, the outer peripheral surface of the side wall constituting the edge pressure chamber is preferably flat.
藉由該構成,由於側壁無階差,因此會造成缺陷之漿液不易滯留。 With this structure, since the side wall has no level difference, the slurry causing defects is not easy to stagnate.
本發明其他樣態之基板保持裝置,係保持基板,且具備:上述之彈性膜;及頭本體,其係安裝前述彈性膜。 A substrate holding device according to another aspect of the present invention holds a substrate and includes: the above-mentioned elastic film; and a head body on which the above-mentioned elastic film is mounted.
即使藉由該構成,仍然可藉著控制壓力室之壓力,在外周端部之狹窄範圍控制抵接部的按壓力。此外,由於第一分隔壁與第二分隔壁分別直線狀延伸,因此第一分隔壁與第二分隔壁不易接觸,因而可輕易進行壓力室之壓力控制。即使壓力室之壓力提高,由於第一分隔壁係從側壁直線狀延伸,因此可抑制側壁向外側膨脹。 Even with this configuration, by controlling the pressure of the pressure chamber, the pressing force of the abutting portion can be controlled within a narrow range of the outer peripheral end. In addition, since the first partition wall and the second partition wall respectively extend linearly, the first partition wall and the second partition wall are less likely to be in contact, and thus the pressure control of the pressure chamber can be easily performed. Even if the pressure of the pressure chamber increases, since the first partition wall extends linearly from the side wall, the side wall can be suppressed from expanding outward.
本發明另外樣態之研磨裝置,係研磨基板,且具備:研磨台,其係支撐具有研磨面之研磨墊;及上述基板保持裝置;以前述基板保持裝置保持前述基板,同時將前述基板朝向前述研磨面以指定壓力按壓,並且藉由使前述研磨 台與前述基板保持裝置相對運動,而使前述基板與前述研磨面滑動接觸,來研磨前述基板表面。 A polishing apparatus according to another aspect of the present invention is to polish a substrate, and is provided with: a polishing table supporting a polishing pad having a polishing surface; and the aforementioned substrate holding device; the aforementioned substrate is held by the aforementioned substrate holding device while the aforementioned substrate is directed toward the aforementioned The polishing surface is pressed with a predetermined pressure, and the substrate is brought into sliding contact with the polishing surface by relatively moving the polishing table and the substrate holding device, thereby polishing the surface of the substrate.
即使藉由該構成,仍然可藉著控制壓力室之壓力,在外周端部之狹窄範圍控制抵接部的按壓力。此外,由於第一分隔壁與第二分隔壁分別直線狀延伸,因此第一分隔壁與第二分隔壁不易接觸,因而可輕易進行壓力室之壓力控制。即使壓力室之壓力提高,由於第一分隔壁係從側壁直線狀延伸,因此可抑制側壁向外側膨脹。 Even with this configuration, by controlling the pressure of the pressure chamber, the pressing force of the abutting portion can be controlled within a narrow range of the outer peripheral end. In addition, since the first partition wall and the second partition wall respectively extend linearly, the first partition wall and the second partition wall are less likely to be in contact, and thus the pressure control of the pressure chamber can be easily performed. Even if the pressure of the pressure chamber increases, since the first partition wall extends linearly from the side wall, the side wall can be suppressed from expanding outward.
採用本發明時,可藉由控制壓力室之壓力,在外周端部之狹窄範圍控制抵接部的按壓力。此外,由於第一分隔壁與第二分隔壁分別直線狀延伸,因此第一分隔壁與第二分隔壁不易接觸,因而可輕易進行壓力室之壓力控制。即使壓力室之壓力提高,由於第一分隔壁係從側壁直線狀延伸,因此可抑制側壁向外側膨脹。 According to the present invention, by controlling the pressure of the pressure chamber, the pressing force of the abutting portion can be controlled within a narrow range of the outer peripheral end. In addition, since the first partition wall and the second partition wall respectively extend linearly, the first partition wall and the second partition wall are less likely to be in contact, and thus the pressure control of the pressure chamber can be easily performed. Even if the pressure of the pressure chamber increases, since the first partition wall extends linearly from the side wall, the side wall can be suppressed from expanding outward.
1‧‧‧研磨頭 1‧‧‧Grinding head
2‧‧‧頭本體 2‧‧‧head body
3‧‧‧扣環 3‧‧‧Buckle
3a‧‧‧環構件 3a‧‧‧ring member
3b‧‧‧驅動環 3b‧‧‧Drive ring
10‧‧‧彈性膜 10‧‧‧elastic film
10a‧‧‧基板保持面 10a‧‧‧Substrate holding surface
11‧‧‧抵接部 11‧‧‧Abutment
14a~14f‧‧‧分隔壁 14a~14f‧‧‧Partition wall
15‧‧‧側壁 15‧‧‧side wall
16a~16g‧‧‧壓力室 16a~16g‧‧‧pressure chamber
17‧‧‧通孔 17‧‧‧through hole
18‧‧‧研磨台 18‧‧‧Grinding table
18a‧‧‧台軸 18a‧‧‧Table shaft
19‧‧‧研磨墊 19‧‧‧Grinding pad
19a‧‧‧研磨面 19a‧‧‧Grinding surface
22‧‧‧垂直部 22‧‧‧vertical part
23、23a~23g‧‧‧連結環 23. 23a~23g‧‧‧connecting ring
24‧‧‧彎曲部 24‧‧‧bending part
25‧‧‧研磨液供給噴嘴 25‧‧‧Abrasive liquid supply nozzle
27‧‧‧頭軸桿 27‧‧‧head shaft
28‧‧‧水平部 28‧‧‧Horizontal Department
29‧‧‧台馬達 29‧‧‧motors
30‧‧‧突出部 30‧‧‧protruding part
31‧‧‧階差部 31‧‧‧Level Department
32‧‧‧磁鐵 32‧‧‧Magnet
33‧‧‧突出部 33‧‧‧protruding part
34‧‧‧階差部 34‧‧‧Level Department
35‧‧‧突出部 35‧‧‧protruding part
36‧‧‧內側嚙合溝 36‧‧‧Internal engagement groove
37‧‧‧外側嚙合溝 37‧‧‧Outside engagement groove
38‧‧‧階差部 38‧‧‧Level Department
40‧‧‧控制裝置 40‧‧‧Control device
41‧‧‧凸緣 41‧‧‧flange
42‧‧‧間隔物 42‧‧‧Spacer
43‧‧‧載體 43‧‧‧carrier
43a‧‧‧溝 43a‧‧‧ditch
43b‧‧‧凹部 43b‧‧‧Concave
43c‧‧‧上面 43c‧‧‧above
43d‧‧‧下面 43d‧‧‧below
44‧‧‧密封構件 44‧‧‧Sealing components
45‧‧‧第一凹部 45‧‧‧First recess
46‧‧‧第二凹部 46‧‧‧Second recess
47‧‧‧第三凹部 47‧‧‧The third recess
48‧‧‧第四凹部 48‧‧‧Fourth recess
49‧‧‧第五凹部 49‧‧‧Fifth recess
50‧‧‧環垂直部 50‧‧‧Ring vertical part
51‧‧‧環傾斜部 51‧‧‧Ring inclined part
51a‧‧‧內周面 51a‧‧‧inner peripheral surface
51b‧‧‧外周面 51b‧‧‧outer peripheral surface
51c‧‧‧前端 51c‧‧‧Frontend
51d‧‧‧貫穿孔 51d‧‧‧through hole
51e‧‧‧密封溝 51e‧‧‧Sealing groove
53‧‧‧傾斜面 53‧‧‧Inclined surface
53a‧‧‧密封溝 53a‧‧‧Sealing groove
54‧‧‧密封突起 54‧‧‧Sealing protrusion
55‧‧‧分隔壁本體 55‧‧‧Partition wall body
56‧‧‧螺絲孔 56‧‧‧Screw hole
60‧‧‧扣環按壓機構 60‧‧‧Clasp pressing mechanism
61‧‧‧活塞 61‧‧‧piston
62‧‧‧旋轉隔板 62‧‧‧rotating partition
63‧‧‧橫溝 63‧‧‧Henggou
64‧‧‧縱溝 64‧‧‧longitudinal groove
65‧‧‧壓力調整裝置 65‧‧‧Pressure adjustment device
66‧‧‧旋轉筒 66‧‧‧Rotating drum
671‧‧‧定時滑輪 671‧‧‧timing pulley
672‧‧‧定時滑輪 672‧‧‧timing pulley
68‧‧‧頭馬達 68‧‧‧head motor
69‧‧‧定時皮帶 69‧‧‧Timing belt
70‧‧‧固定具 70‧‧‧Fixer
71‧‧‧固定具本體 71‧‧‧fixture body
71a‧‧‧上面 71a‧‧‧above
71b‧‧‧溝 71b‧‧‧ditch
72‧‧‧鍔 72‧‧‧E
72a、72b‧‧‧傾斜面 72a, 72b‧‧‧inclined surface
73‧‧‧流體管線 73‧‧‧fluid pipeline
73a、73b、73c‧‧‧貫穿孔 73a, 73b, 73c‧‧‧through hole
74‧‧‧密封構件 74‧‧‧Sealing components
75‧‧‧連結構件 75‧‧‧connecting components
76‧‧‧軸部 76‧‧‧Shaft
77‧‧‧肘套 77‧‧‧Elbow sleeve
78‧‧‧輻條 78‧‧‧spokes
79‧‧‧螺絲 79‧‧‧Screws
80‧‧‧支臂軸桿 80‧‧‧arm shaft
81‧‧‧上下運動機構 81‧‧‧Up and down movement mechanism
82‧‧‧旋轉接頭 82‧‧‧rotary joint
83‧‧‧軸承 83‧‧‧Bearing
84‧‧‧橋接物 84‧‧‧bridge
85‧‧‧球面軸承 85‧‧‧Spherical bearing
86‧‧‧支柱 86‧‧‧Pillar
87‧‧‧支撐台 87‧‧‧support table
88‧‧‧滾珠螺桿 88‧‧‧Ball screw
88a‧‧‧螺旋軸 88a‧‧‧Screw shaft
88b‧‧‧螺帽 88b‧‧‧Nut
90‧‧‧伺服馬達 90‧‧‧Servo motor
91‧‧‧中間輪 91‧‧‧Intermediate wheel
91a‧‧‧外面 91a‧‧‧outside
91b‧‧‧內面 91b‧‧‧Inside
91c‧‧‧貫穿孔 91c‧‧‧through hole
92‧‧‧外輪 92‧‧‧outer ship
92a‧‧‧鍔 92a‧‧‧E
92b‧‧‧內面 92b‧‧‧inside
92c‧‧‧貫穿孔 92c‧‧‧through hole
93‧‧‧內輪 93‧‧‧inner wheel
93a‧‧‧外面 93a‧‧‧outside
93b‧‧‧貫穿孔 93b‧‧‧through hole
94‧‧‧螺絲 94‧‧‧Screws
96‧‧‧內側開口 96‧‧‧Inside opening
97‧‧‧外側開口 97‧‧‧outside opening
102‧‧‧頭本體 102‧‧‧head body
110‧‧‧彈性膜 110‧‧‧elastic film
110h‧‧‧側壁 110h‧‧‧side wall
111‧‧‧抵接部 111‧‧‧Abutment
115‧‧‧側壁 115‧‧‧side wall
116a~116g‧‧‧壓力室 116a~116g‧‧‧pressure chamber
120a~120g‧‧‧分隔壁 120a~120g‧‧‧Partition wall
141e‧‧‧基端連接部 141e‧‧‧Base end connection
151‧‧‧方塊 151‧‧‧blocks
214e、214f‧‧‧分隔壁 214e, 214f‧‧‧partition wall
216e、216f‧‧‧壓力室 216e, 216f‧‧‧pressure chamber
C1‧‧‧頂點 C1‧‧‧Apex
θ、θ'、θ"‧‧‧傾斜角度 θ , θ ', θ "‧‧‧Inclination angle
O‧‧‧支點 O‧‧‧Fulcrum
CP‧‧‧中間點 CP‧‧‧intermediate point
L1、L2、d‧‧‧距離 L1, L2, d‧‧‧distance
Q‧‧‧研磨液 Q‧‧‧Grinding liquid
W‧‧‧晶圓 W‧‧‧Wafer
第一圖係顯示本發明實施形態之研磨裝置的圖。 The first figure is a view showing a grinding device according to an embodiment of the present invention.
第二圖係顯示設於第一圖所示之研磨裝置的研磨頭(基板保持裝置)之圖。 The second figure is a figure showing the polishing head (substrate holding device) provided in the polishing apparatus shown in the first figure.
第三圖係顯示第二圖所示之扣環及連結環的俯視圖。 The third figure is a top view showing the clasp and connecting ring shown in the second figure.
第四圖係第二圖所示之球面軸承及連結環的部分放大剖面圖。 Figure 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the spherical bearing and connecting ring shown in Figure 2.
第五圖係顯示本發明實施形態之彈性膜連結於頭本體之載體狀態的概略剖面圖。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing the state of the carrier in which the elastic film is connected to the head body according to the embodiment of the present invention.
第六圖係顯示第五圖所示之彈性膜的一部分之放大剖面圖。 Figure 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of the elastic film shown in Figure 5 .
第七A圖係本發明實施形態之第三連結環的剖面圖。 The seventh figure A is a cross-sectional view of the third connecting ring of the embodiment of the present invention.
第七B圖係第七A圖之A線箭頭方向觀看圖。 The seventh picture B is a view viewed from the direction of the arrow of line A in the seventh picture A.
第八圖係顯示在本發明實施形態之連結環的環傾斜部內周面形成按壓突起之一例的放大剖面圖。 Fig. 8 is an enlarged cross-sectional view showing an example of forming a pressing protrusion on the inner peripheral surface of the ring inclined portion of the coupling ring according to the embodiment of the present invention.
第九A圖係本發明實施形態之固定具的俯視圖。 The ninth figure A is a top view of the fixture of the embodiment of the present invention.
第九B圖係第九A圖之B-B線剖面圖。 The ninth figure B is the B-B line sectional view of the ninth figure A.
第十圖係顯示將第六圖所示之彈性膜連結於頭本體的工序模式圖。 Figure 10 is a schematic view showing the process of connecting the elastic film shown in Figure 6 to the head body.
第十一圖係顯示將第六圖所示之彈性膜連結於頭本體的工序模式圖。 Figure 11 is a schematic view showing the process of connecting the elastic film shown in Figure 6 to the head body.
第十二圖係顯示將第六圖所示之彈性膜連結於頭本體的工序模式圖。 Figure 12 is a schematic view showing the process of connecting the elastic film shown in Figure 6 to the head body.
第十三圖係顯示將第六圖所示之彈性膜連結於頭本體的工序模式圖。 Fig. 13 is a schematic view showing the process of connecting the elastic film shown in Fig. 6 to the head body.
第十四圖係顯示本發明實施形態之固定具的配置一例之模式圖。 Fig. 14 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of fixtures according to the embodiment of the present invention.
第十五A圖係用於說明本發明實施形態之彈性膜的優點之模式圖。 Fig. 15A is a schematic diagram for explaining the advantages of the elastic film according to the embodiment of the present invention.
第十五B圖係顯示過去彈性膜之模式圖。 Figure 15B is a schematic diagram showing the elastic membrane in the past.
第十五C圖係用於說明過去彈性膜之問題的模式圖。 Fig. 15C is a schematic diagram for explaining the problems of elastic membranes in the past.
第十六A圖係用於說明本發明實施形態之彈性膜的優點之模式圖。 Figure 16A is a schematic diagram for explaining the advantages of the elastic film according to the embodiment of the present invention.
第十六B圖係顯示過去彈性膜之模式圖。 Figure 16B is a schematic diagram showing an elastic membrane in the past.
第十六C圖係用於說明過去彈性膜之問題的模式圖。 Figure 16C is a schematic diagram for explaining the problems of the elastic membrane in the past.
第十七A圖係用於說明本發明實施形態之彈性膜的優點之模式圖。 Figure 17A is a schematic view for explaining the advantages of the elastic film according to the embodiment of the present invention.
第十七B圖係顯示過去彈性膜之模式圖。 Figure 17B is a schematic diagram showing the elastic membrane in the past.
第十七C圖係用於說明過去彈性膜之問題的模式圖。 Figure 17C is a schematic diagram for explaining the problems of the elastic membrane in the past.
第十八A圖係用於說明本發明實施形態之彈性膜的優點之模式圖。 Figure 18A is a schematic view for explaining the advantages of the elastic film according to the embodiment of the present invention.
第十八B圖係顯示過去彈性膜之模式圖。 Figure 18B is a schematic diagram showing an elastic membrane in the past.
第十八C圖係用於說明過去彈性膜之問題的模式圖。 Figure 18C is a schematic diagram for explaining the problems of the elastic membrane in the past.
第十九A圖係用於說明本發明實施形態之彈性膜的優點之模式圖。 Figure 19A is a schematic view for explaining the advantages of the elastic film according to the embodiment of the present invention.
第十九B圖係用於說明過去彈性膜之問題的模式圖。 Figure 19B is a schematic diagram for explaining the problems of the elastic membrane in the past.
第二十A圖係用於說明本發明實施形態之彈性膜的優點之模式圖。 Fig. 20A is a schematic diagram illustrating the advantages of the elastic film according to the embodiment of the present invention.
第二十B圖係用於說明過去彈性膜之問題的模式圖。 Fig. 20B is a schematic diagram for explaining the problems of the elastic membrane in the past.
第二十一A圖係顯示本發明實施形態之第一變形例的彈性膜之一部分的放大剖面圖。 Fig. 21A is an enlarged cross-sectional view showing part of an elastic film according to the first modified example of the embodiment of the present invention.
第二十一B圖係顯示本發明實施形態之第二變形例的彈性膜之一部分的放大剖面圖。 Fig. 21B is an enlarged cross-sectional view showing part of an elastic film according to a second modified example of the embodiment of the present invention.
第二十二圖係顯示本發明實施形態之第三變形例的彈性膜之一部分的放大剖面圖。 Fig. 22 is an enlarged cross-sectional view showing part of an elastic film according to a third modified example of the embodiment of the present invention.
第二十三圖係顯示過去研磨裝置之基板保持裝置的剖面圖。 Fig. 23 is a sectional view showing a substrate holding device of a conventional polishing device.
第二十四圖係顯示過去之彈性膜的一部分之放大剖面圖。 Fig. 24 is an enlarged sectional view showing a part of a conventional elastic film.
第二十五圖係顯示過去另外例之彈性膜的一部分之放大剖面圖。 Fig. 25 is an enlarged sectional view showing a part of an elastic film of another conventional example.
以下,參照圖式說明本發明之實施形態。另外,以下說明之實施形態係顯示實施本發明時的一例者,而並非將本發明限定為以下說明之具體構成者。本發明在實施時,係依實施形態採用適當的具體構成。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below shows an example at the time of carrying out this invention, and does not limit this invention to the thing of the concrete structure demonstrated below. When the present invention is implemented, appropriate specific configurations are adopted according to the embodiment.
第一圖係顯示實施形態之研磨裝置的圖。如第一圖所示,研磨裝置具備:支撐研磨墊19之之研磨台18:及保持作為研磨對象物之基板的一例之晶 圓W,並按壓於研磨台18上之研磨墊19的基板保持裝置1。以下說明時,將基板保持裝置1稱為研磨頭1。 The first figure is a figure which shows the grinding|polishing apparatus of embodiment. As shown in the first figure, the polishing apparatus includes: a polishing table 18 supporting a
研磨台18經由台軸18a連結於配置在其下方之台馬達29,可在其台軸18a周圍旋轉。研磨墊19貼合在研磨台18上面,研磨墊19之表面19a構成研磨晶圓W的研磨面。在研磨台18上方設置研磨液供給噴嘴25,可藉由該研磨液供給噴嘴25在研磨台18上之研磨墊19上供給研磨液Q。 The grinding table 18 is connected to a
研磨頭1具備:對研磨面19a按壓晶圓W之頭本體2;及保持晶圓W,不使晶圓W從研磨頭1滑出之扣環3。研磨頭1連接於頭軸桿27,該頭軸桿27藉由上下運動機構81而對頭支臂64上下運動。藉由頭軸桿27上下運動,整個研磨頭1對頭支臂64升降定位。在頭軸桿27之上端安裝有旋轉接頭82。 The polishing
使頭軸桿27及研磨頭1上下運動之上下運動機構81具備:經由軸承83可旋轉地支撐頭軸桿27之橋接物84;安裝於橋接物84之滾珠螺桿88;藉由支柱86所支撐之支撐台87;及設於支撐台87上之伺服馬達90。支撐伺服馬達90之支撐台87經由支柱86而固定於頭支臂64。 The up and down
滾珠螺桿88具備:連結於伺服馬達90之螺旋軸88a;及該螺旋軸88a螺合之螺帽88b。頭軸桿27可與橋接物84一體地上下運動。因此,驅動伺服馬達90時,橋接物84經由滾珠螺桿88而上下運動,藉此頭軸桿27及研磨頭1上下運動。 The ball screw 88 includes: a
頭軸桿27經由鍵(無圖示)而連結於旋轉筒66。該旋轉筒66在其外周部具備定時滑輪671。頭支臂64上固定有頭馬達68,上述定時滑輪671經由定時皮帶69而連接於設置在頭馬達68上的定時滑輪672。因此,藉由旋轉驅動頭馬達68,旋轉筒66及頭軸桿27經由定時滑輪672、定時皮帶69及定時滑輪671而一體旋轉,且研磨頭1旋轉。頭支臂64藉由可旋轉地支撐於框架(無圖示)的支臂軸 桿80而支撐。研磨裝置具備控制頭馬達68、伺服馬達90等裝置內之各設備的控制裝置40。 The
研磨頭1構成可在其下面保持晶圓W。頭支臂64以支臂軸桿80為中心可回轉地構成。在下面保持了晶圓W之研磨頭1,藉由頭支臂64之回轉而在晶圓W之接收位置與研磨台18的上方位置之間移動。 The polishing
晶圓W之研磨進行如下。使研磨頭1及研磨台18分別旋轉,並從設於研磨台18上方之研磨液供給噴嘴25供給研磨液Q至研磨墊19上。在該狀態下,使研磨頭1下降至指定位置(指定高度),在該指定位置將晶圓W按壓於研磨墊19之研磨面19a。晶圓W與研磨墊19之研磨面19a滑動接觸,藉此研磨晶圓W之表面。 The polishing of the wafer W is performed as follows. The polishing
其次,說明研磨頭1。第二圖係研磨頭(基板保持裝置)1之概略剖面圖。如第二圖所示,研磨頭1具備:對研磨面19a按壓晶圓W之頭本體2;及以包圍晶圓W之方式配置的扣環3。頭本體2及扣環3藉由頭軸桿27之旋轉而一體旋轉。扣環3構成可與頭本體2獨立地上下運動。 Next, the polishing
頭本體2具備:圓形之凸緣41;安裝於凸緣41下面之間隔物42;及安裝於間隔物42下面之載體43。凸緣41連結於頭軸桿27。載體43經由間隔物42而連結於凸緣41,凸緣41、間隔物42及載體43一體地旋轉,且一體地上下運動。具有凸緣41、間隔物42、及載體43之頭本體2藉由工程塑膠(例如聚醚醚酮(PEEK))等樹脂而形成。另外,亦可以SUS、鋁等金屬形成凸緣41。 The
在頭本體2下面連結有抵接於晶圓W背面之彈性膜10。關於將彈性膜10連結於頭本體2之方法於後述。彈性膜10之圓形抵接部11的下面係抵接於晶圓W之抵接面,且構成基板保持面10a。側壁15從抵接部11之外周端直立設置。 彈性膜10具有複數個(第二圖係6個)環狀之分隔壁14a、14b、14c、14d、14e、14f,此等分隔壁14a~14f配置成同心狀。分隔壁14a~14e從抵接部11之上面向上方延伸,分隔壁14f從側壁15延伸於徑方向內側。藉由此等分隔壁14a~14f而在彈性膜10與頭本體2之間形成7個壓力室,亦即位於中央之圓形狀的中央壓力室16a、位於最外周之環狀的邊緣壓力室16f及16g、及位於中央壓力室16a與邊緣壓力室16f之間的中間壓力室16b、16c、16d、16e。邊緣壓力室16g形成於邊緣壓力室16f之上方。 An
此等壓力室16a~16g經由旋轉接頭82而連接於壓力調整裝置65,並可從壓力調整裝置65通過分別延伸之流體管線73供給流體(例如氣體,更具體而言為空氣或氮)至各壓力室16a~16g。壓力調整裝置65連接於控制裝置40,可獨立調整此等7個壓力室16a~16g內之壓力。再者,壓力調整裝置65亦可在壓力室16a~16g內形成負壓。如此,在研磨頭1中,藉由調整供給至形成於頭本體2與彈性膜10之間的各壓力室16a~16g之流體壓力,即可每個晶圓W區域調整施加於晶圓W之按壓力。 These
彈性膜10係藉由乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、矽橡膠等強度及耐用性優異的橡膠材料形成。各壓力室16a~16g亦連接於大氣開放機構(無圖示),亦可將壓力室16a~16g開放於大氣。 The
扣環3之上部連接於環狀的扣環按壓機構60,該扣環按壓機構60對扣環3之整個上面(更具體而言,係驅動環3b之上面)賦予均勻向下之負荷,藉此對研磨墊19之研磨面19a按壓扣環3的下面(亦即,環構件3a的下面)。 The upper part of the
扣環按壓機構60具備:固定於驅動環3b上部之環狀的活塞61;及連接於活塞61上面之環狀的旋轉隔板62。旋轉隔板62內部形成有扣環壓力室63。 該扣環壓力室63經由旋轉接頭82而連接於壓力調整裝置65。從該壓力調整裝置65供給流體(例如空氣)至扣環壓力室63時,旋轉隔板62將活塞61壓向下方,進一步活塞61將整個扣環3壓向下方。 The buckle
如此,扣環按壓機構60對研磨墊19之研磨面19a按壓扣環3的下面。進一步藉由壓力調整裝置65在扣環壓力室63內形成負壓,可使整個扣環3上升。扣環壓力室63亦連接於大氣開放機構(無圖示),亦可將扣環壓力室63開放於大氣。 In this way, the
扣環3可裝卸地連結於扣環按壓機構60。更具體而言,活塞61係由金屬等磁性材料形成,並在驅動環3b之上部配置有複數個磁鐵32。藉由此等磁鐵32吸引活塞61,扣環3藉由活塞61之磁力而固定。活塞61之磁性材料例如使用耐腐蝕性之磁性不鏽鋼。另外,亦可以磁性材料形成驅動環3b,並在活塞61上配置磁鐵。 The
扣環3經由連結構件75而連結於球面軸承85。該球面軸承85配置於扣環3之徑方向內側。第三圖係顯示扣環3及連結構件75之俯視圖。如第三圖所示,連結構件75具備:配置於頭本體2之中心部的軸部76;固定於該軸部76之肘套77;及從該肘套77放射狀延伸之複數個(圖式之例係6個)輻條78。 The
輻條78之一方端部固定於肘套77,輻條78之另一方端部固定於扣環3的驅動環3b。肘套77、輻條78與驅動環3b一體形成。載體43上固定有複數對驅動銷80、80。各對之驅動銷80、80配置於各輻條78的兩側,載體43之旋轉經由驅動銷80、80傳達至扣環3,藉此頭本體2與扣環3一體旋轉。 One end of the
如第二圖所示,軸部76在球面軸承85內縱方向延伸。如第三圖所示,載體43上形成有收容輻條78之複數個放射狀的溝43a,各輻條78在各溝43a內 於縱方向移動自如。連結構件75之軸部76在縱方向移動自如地支撐於配置在頭本體2中央部的球面軸承85。藉由如此構成,連結構件75及固定於此之扣環3可對頭本體2在縱方向移動。再者,扣環3藉由球面軸承85可傾斜移動地支撐。 As shown in FIG. 2 , the
以下,更詳細說明球面軸承85。第四圖係球面軸承85及連結構件75之一部分的放大剖面圖。如第四圖所示,軸部76藉由複數個螺絲79而固定於肘套77。軸部76中形成有縱方向延伸之貫穿孔88。該貫穿孔88作用為軸部76對球面軸承85縱方向移動時之排氣孔,藉此,扣環3可對頭本體2在縱方向順利地移動。 Hereinafter, the
球面軸承85具備:經由連結構件75而連結於扣環3之中間輪91;從上滑動自如地支撐中間輪91之外輪92;及從下滑動自如地支撐中間輪91之內輪93。中間輪91具有比球殼上半部分小之部分的球殼形狀,並夾在外輪92與內輪93之間。 The
在載體43之中央部形成有凹部43b,外輪92配置於凹部43b內。外輪92在其外周部具有鍔92a,藉由將該鍔92a以螺栓(無圖示)固定於凹部43b之階部,外輪92固定於載體43,並且可對中間輪91及內輪93施加壓力。內輪93配置於凹部43b之底面上,並以在中間輪91之下面與凹部43b的底面之間形成間隙的方式,從下支撐中間輪91。 A
外輪92之內面92b、中間輪91之外面91a及內面91b、及內輪93之外面93a由將支點O作為中心之概略半球面而構成。中間輪91之外面91a滑動自如地接觸於外輪92的內面92b,中間輪91之內面91b滑動自如地接觸於內輪93的外面93a。外輪92之內面92b(滑動接觸面)、中間輪91之外面91a及內面91b(滑動接觸面)、及內輪93之外面93a(滑動接觸面)具有比球面之上半部分小的部分球 面形狀。藉由此種構成,中間輪91可對外輪92及內輪93全方向(360°)傾斜移動,且傾斜移動中心之支點O位於比球面軸承85下方。 The
外輪92、中間輪91及內輪93中分別形成有插入軸部76之貫穿孔92c、91c、93b。在外輪92之貫穿孔92c與軸部76之間形成有間隙,同樣地,在內輪93之貫穿孔93b與軸部76之間形成有間隙。中間輪91之貫穿孔91c的直徑比外輪92及內輪93之貫穿孔92c、93b小,軸部76對中間輪91僅可在縱方向移動。因此,連結於軸部76之扣環3實質上不容許在橫方向移動,扣環3之橫方向(水平方向)的位置藉由球面軸承85固定。 Through-
球面軸承85容許扣環3之上下移動及傾斜移動,而限制扣環3在橫方向之移動(水平方向的移動)。晶圓W研磨中,扣環3從晶圓W承受因晶圓W與研磨墊19摩擦產生橫方向之力(朝向晶圓W徑方向外側之力)。該橫方向之力藉由球面軸承85承受。如此,球面軸承85在晶圓W研磨中,發揮承受因晶圓W與研磨墊19摩擦,扣環3從晶圓W承受之橫方向的力(朝向晶圓W徑方向外側之力),而且限制扣環3在橫方向之移動(亦即固定扣環3在水平方向之位置)的支撐機構之功能。 The
第五圖係顯示彈性膜10連結於頭本體2之狀態的概略剖面圖,第六圖係顯示第五圖所示之彈性膜10的一部分之放大剖面圖。彈性膜10具有:作為抵接於晶圓W之抵接面的圓形之抵接部11;垂直地直立設置於抵接部11外周端之圓環狀的側壁15;連接於抵接部11上面之複數個(第五圖係5個)分隔壁14a、14b、14c、14d、14e;及連接於側壁15內面之分隔壁14f。分隔壁14a~14f係同心狀配置之環狀分隔壁。 The fifth figure is a schematic cross-sectional view showing the state where the
如上述,藉由此等6個分隔壁14a~14f而形成7個壓力室(即中央壓力室16a、中間壓力室16a~16e、及邊緣壓力室16f及16g)。抵接部11接觸於晶圓W之背面,亦即接觸於與須研磨之表面的相反側之面,並對研磨墊19按壓晶圓W。 As mentioned above, the 7 pressure chambers (ie, the
邊緣壓力室16g與邊緣壓力室16f藉由概略水平地延伸之分隔壁14f而隔開。由於分隔壁14f連接於側壁15,因此邊緣壓力室16g與邊緣壓力室16f之差壓產生將側壁15鉛直方向壓下的向下之力。換言之,邊緣壓力室16g內之壓力比邊緣壓力室16f內的壓力大時,藉由邊緣壓力室16g、16f間之差壓在側壁15產生向下之力,側壁15將抵接部11之周緣部鉛直方向地按壓於晶圓W的背面。結果,抵接部11之周緣部對研磨墊19按壓晶圓邊緣部。如此,由於側壁15本身向下之力作用於鉛直方向,因此抵接部11之周緣部可對研磨墊19按壓晶圓W邊緣部之狹窄區域。因此,可精密控制晶圓W邊緣部之輪廓。 The edge pressure chamber 16g and the
以下之說明,在不需要區別分隔壁14a~14f時、及統稱分隔壁14a~14f時註記為分隔壁14。此外,就壓力室16a~16g,亦在不需要區別此等時、及統稱此等時註記為壓力室16。 In the following description, when it is not necessary to distinguish between the
在從抵接部11之上面延伸的分隔壁14a~14e中,分隔壁14e連接於抵接部11之外周端部,分隔壁14d配置於比分隔壁14e在徑方向內側,分隔壁14c配置於比分隔壁14d在徑方向內側,分隔壁14b配置於比分隔壁14c在徑方向內側,分隔壁14a配置於比分隔壁14b在徑方向內側。以下之說明係將分隔壁14f稱為第一分隔壁14f,將分隔壁14e稱為第二分隔壁14e,將分隔壁14d稱為第三分隔壁14d,將分隔壁14c稱為第四分隔壁14c,將分隔壁14b稱為第五分隔壁14b,將 分隔壁14a稱為第六分隔壁14a。從抵接部11之上面延伸的分隔壁14a~14e從抵接部11之上面延伸於上方。 Of the
抵接部11在周方向以指定間距形成有與形成於第五分隔壁14b與第四分隔壁14c之間的壓力室16c連通之複數個通孔17。第五圖及第六圖僅顯示1個通孔17。在晶圓W接觸於抵接部11之狀態下,形成有複數個通孔17之中間壓力室16c減壓時,晶圓W保持於抵接部11之下面。亦即,晶圓W藉由真空吸引而保持於研磨頭1。再者,晶圓W從研磨墊19離開之狀態下,在形成有複數個通孔17之中間壓力室16c中供給流體時,則從研磨頭1釋放晶圓W。通孔17亦可取代中間壓力室16c而形成於其他壓力室。此時,晶圓W之真空吸引及釋放係藉由控制形成通孔17之壓力室的壓力來進行。 A plurality of through
本實施形態,從抵接部11上面延伸之分隔壁14a~14e係構成傾斜於徑方向內側的傾斜分隔壁,且皆具有直線狀之形狀(直線形狀)。以下,說明位於最外側之分隔壁14e的構成,作為傾斜分隔壁之分隔壁14a~14e的代表。 In this embodiment, the
傾斜分隔壁之第二分隔壁14e從抵接部11之外周端部朝向徑方向內側的上方剖面觀看時係直線狀延伸。第二分隔壁14e由從抵接部11上面在徑方向內側且上方直線狀延伸之分隔壁本體55;及形成於該分隔壁本體55前端之環狀的密封突起54而構成。本實施形態之密封突起54具有圓狀之剖面形狀,分隔壁本體55在密封突起54之切線方向延伸。 The
第二分隔壁14e從其下端部(基端部)至上端部的整體,在徑方向內側以指定之角度θ傾斜,而且延伸於上方。第二分隔壁14e之下端部連接於抵接部11,第二分隔壁14e之上端部(即密封突起54)連接於後述之頭本體2的連結環23d。 The entirety of the
分隔壁14e對底面之傾斜角度θ宜設定在20°~70°之範圍。傾斜角度θ比20°小時,若供給至鄰接之壓力室16的流體壓力差大時,可能鄰接之各分隔壁14接觸。傾斜角度θ比70°大時,可能藉由分隔壁14而阻礙彈性膜10在鉛直方向之伸縮(即彈性膜10之變形)。此時,由於彈性膜10無法依供給至壓力室16之流體壓力而適切伸縮,因此每個晶圓W區域調整施加於晶圓W之按壓力可能有困難。 The inclination angle θ of the
如第六圖所示,構成傾斜分隔壁之分隔壁14a~14e由於相互具有相同形狀,因此分隔壁14a~14e相互平行地延伸。更具體而言,分隔壁14a~14e之分隔壁本體55相互平行。如第五圖所示,在第六分隔壁14a與第五分隔壁14b之間形成壓力室16b,在第五分隔壁14b與第四分隔壁14c之間形成壓力室16c,在第四分隔壁14c與第三分隔壁14d之間形成壓力室16d,在第三分隔壁14d與第二分隔壁14e之間形成壓力室16e,在第二分隔壁14e與第一分隔壁14f之間形成邊緣壓力室16f。 As shown in FIG. 6 , since the
再者,第五圖及第六圖所示之彈性膜10中,構成傾斜分隔壁之分隔壁14a~14e相互平行地延伸。亦即,分隔壁14a~14e之分隔壁本體55的傾斜角度θ相同。此時,由於可以極為狹窄之間隔配置鄰接的分隔壁14,因此使壓力室16之徑方向的寬度極為狹窄。 Furthermore, in the
構成傾斜分隔壁之分隔壁14a~14e相互不接觸時,分隔壁14a~14e亦可相互概略平行地延伸。更具體而言,構成傾斜分隔壁之分隔壁14a~14e的分隔壁本體55之傾斜角度θ亦可相互有某種程度差異。本說明書中,「概略平行」之表現,在將構成傾斜分隔壁之分隔壁14中的1個分隔壁14之傾斜角度(權宜上說明,係將該傾斜角度稱為基準傾斜角度θs)作為基準時,是指構成傾斜分隔壁之其他分隔壁14的傾斜角度θ對基準傾斜角度θs在±10°的範圍內(即θs-10≦θ≦ θs+10)。例如,分隔壁14a之傾斜角度係45°,且將分隔壁14a之傾斜角度作為基準傾斜角度θs時,分隔壁14b~14e之基準傾斜角度θs對分隔壁14a之基準傾斜角度θs’(=45°)在±10°的範圍(即35°~55°的範圍)。 When the
本實施形態之側壁15係由:從抵接部11之外周端垂直地延伸的垂直部22;形成於上端之水平部28;及形成於垂直部22之上端與水平部28的外側端部之間,且在徑方向內側凸狀彎曲之彎曲部24而構成。此外,在水平部28之前端(內側端)亦與分隔壁14a~14f同樣地形成有密封突起54。 The
第一分隔壁14f從側壁15之垂直部22的上端部朝向徑方向內側水平地延伸。分隔壁14f亦與分隔壁14a~14e同樣整體具有直線形狀,並由直線狀延伸之分隔壁本體55;及形成於該分隔壁本體55前端之環狀的密封突起54而構成。不過,分隔壁14f之分隔壁本體55係從側壁15之內面朝向徑方向內側而水平地延伸。 The
以下進一步說明由第一分隔壁14f、側壁15之垂直部22、第二分隔壁14e構成之邊緣壓力室16f。第一分隔壁14f與第二分隔壁14e從剖面觀看皆為直線狀形狀(直線形狀),分隔壁本體55中除去其端部,並無曲折部位或彎曲部位。此外,側壁15之垂直部22從剖面觀看亦為直線狀形狀(直線形狀),且垂直部22中並無曲折部位或彎曲部位。因而,第一分隔壁14f之延長線、側壁15之垂直部22、及第二分隔壁14e之延長線從剖面觀看係構成三角形T。該三角形T之1個頂點C1在徑方向的位置成為彈性膜10之抵接部11的外周端。 The
邊緣壓力室16f中,第一分隔壁14f與第二分隔壁14e之間隔從抵接部11的徑方向內側朝向外側逐漸擴大。此外,側壁15之垂直部22,亦即至少在構成邊緣壓力室16f之部分,外周面係平坦並無階差。 In the
形成於抵接部11上面之分隔壁14a~14e中,最外側之分隔壁的第二分隔壁14e連接於抵接部11的外周端部。本說明書中,「外周端部」之用語,是指包含抵接部11之外周端,還包含從此處之若干內側部分的範圍。具體而言,如第六圖之剖面觀看,第二分隔壁14e之上面與抵接部11的上面相交之點、與側壁15內面與抵接部11上面相交之點間的距離(邊緣按壓寬)d為0~8mm時,第二分隔壁14e連接於抵接部11之外周端部,或是從抵接部11之外周端部延伸者。另外,本實施形態之邊緣按壓寬d係設定成0.5~1.5mm。 Among the
另外,彈性膜10藉由其彈性未必能自律地維持第五圖及第六圖所示之形狀,不過本說明書中,在說明彈性膜10之形狀時,是指安裝於頭本體2用於研磨狀態時的形狀。 In addition, due to its elasticity, the
分隔壁14a~14f、側壁15、及具有抵接部11之彈性膜10可使用金屬型等而一體成型。 The
如上述,在各壓力室16a~16f上,從壓力調整裝置65通過經由旋轉接頭82而延伸之流體管線73(參照第一圖及第二圖)分別供給流體。第五圖僅顯示用於從壓力調整裝置65供給流體至壓力室16d之流體管線73的一部分。 As described above, fluid is supplied from the
第五圖所示之流體管線73的一部分藉由:形成於間隔物42之貫穿孔73a;形成於載體43,並與貫穿孔73a連通之貫穿孔73b;及形成於後述之連結環23,並連通於貫穿孔73b的貫穿孔73c而構成。此等貫穿孔73a、73b、73c具有相同直徑。在形成於連結環23之貫穿孔73c的上端形成有環狀之凹部,且在該凹部配置密封連結環23與載體43間之間隙的密封構件(例如O-形環)74。藉由該密封構件74防止流經貫穿孔73b、73c之流體從連結環23與載體43之間的間隙洩漏。 A part of the
同樣地,在形成於載體43之貫穿孔73b的上端形成有環狀的凹部,在該凹部配置密封載體43與間隔物42間之間隙的密封構件(例如O-形環)44。藉由該密封構件44防止流經貫穿孔73a、73b之流體從間隔物42與載體43之間的間隙洩漏。 Similarly, an annular recess is formed at the upper end of the through
頭本體2進一步具有連接分隔壁14a~14f及側壁15之複數個連結環23a~23f。連結環23a配置於第六分隔壁14a與第五分隔壁14b之間,以下說明時稱為第六連結環23a。連結環23b配置於第五分隔壁14b與第四分隔壁14c之間,以下說明時稱為第五連結環23b。連結環23c配置於第四分隔壁14c與第三分隔壁14d之間,以下說明時稱為第四連結環23c。連結環23d配置於第三分隔壁14d與第二分隔壁14e之間,以下說明時稱為第三連結環23d。 The
連結環23e配置於第二分隔壁14e與第一分隔壁14f之間,以下說明時稱為第二連結環23e。連結環23f配置於第一分隔壁14f與側壁15之彎曲部24及水平部28之間,以下說明時稱為第一連結環23f。如此,各連結環23a~23e配置於鄰接的分隔壁14之間。 The
本實施形態由於第六分隔壁14a亦構成傾斜分隔壁,因此頭本體2具有連結該分隔壁14a之連結環23g。以下說明時,將連結環23g稱為追加連結環23g。 In this embodiment, since the
第六連結環23a、第五連結環23b、第四連結環23c、第三連結環23d、第二連結環23e、及第一連結環23f之構成相同。以下,將第四連結環23c作為代表例詳細說明其構造。 The configurations of the sixth connecting
第七A圖係第四連結環23c之剖面圖,第七B圖係第七A圖之A線箭頭方向觀看圖。第七A圖係以虛線(點線)描繪上述密封構件74。第四連結環23c 具有:對頭本體2之載體43垂直延伸的環垂直部50;及與該環垂直部50從該環垂直部50延伸於徑方向外側且傾斜於下方的環傾斜部51。環傾斜部51之內周面51a對與彈性膜10之抵接部11平行的水平面P之傾斜角度θ’,比構成傾斜分隔壁之第四分隔壁14c的傾斜角度θ(參照第六圖)小,環傾斜部51之外周面51b對水平面P的傾斜角度θ",比構成傾斜分隔壁之第二分隔壁14e的傾斜角度θ大。 The seventh A figure is a cross-sectional view of the fourth connecting
環傾斜部51之外周面51b與環傾斜部51的內周面51a在環傾斜部51之前端51c連接。因此,環傾斜部51具有朝向環傾斜部51之前端51c而逐漸變細的剖面形狀。連接內周面51a與外周面51b之環傾斜部51的前端51c具有曲面構成之剖面形狀(例如,半圓狀之剖面形狀)。再者,第四連結環23c具有從第四連結環23c之環傾斜部51的內周面51a伸展至外周面51b的貫穿孔51d。再者,在環傾斜部51之外周面51b形成有在該外周面51b全周延伸之環狀的密封溝51e。 The outer
如第七B圖所示,在第四連結環23c之環傾斜部51的內周面51a上形成有:在該內周面51a之周方向延伸的複數條橫溝63;及使鄰接之橫溝63相互連通的複數條縱溝64。本實施形態之流體管線73的貫穿孔73c係在形成於環傾斜部51之內周面51a的橫溝63開口,貫穿孔51d則在與流體管線73開口之橫溝63不同的橫溝63開口。 As shown in the seventh B figure, on the inner
流體管線73之貫穿孔73c及貫穿孔51d亦可分別在形成於環傾斜部51之內周面51a的縱溝64開口。在第四連結環23c之環傾斜部51的外周面51b上形成有:在該外周面51b之周方向延伸的複數條橫溝;及使鄰接之橫溝相互連通的複數條縱溝,不過無圖示。貫穿孔51d宜在形成於環傾斜部51之外周面51b的橫溝或縱溝開口。 The through-
第六圖所示之分隔壁14的密封突起54嵌入形成於環傾斜部51之外周面51b的密封溝51e。將彈性膜10連結於頭本體2時,密封突起54藉由位於該密封突起54之徑方向外側的連結環23之環傾斜部51的內周面51a而按壓於密封溝51e之底面。例如,形成於第五分隔壁14b前端之密封突起54嵌入形成於第六連結環23a之環傾斜部51的外周面51b之密封溝51e,並藉由第五連結環23b之環傾斜部51的內周面51a而按壓於第六連結環23a之密封溝51e的底面。 The
藉此,第五分隔壁14b與第六連結環23a的環傾斜部51間之間隙;及第五分隔壁14b與第五連結環23b之環傾斜部51的外周面51b間之間隙被密封。藉由此種構成,防止供給至各壓力室16a~16e之流體從各壓力室16a~16e洩漏。如此,分隔壁14中之密封突起54係藉由與頭本體2嚙合,並將分隔壁14固定於頭本體2,而使彈性膜10支撐於頭本體2者,且相當於本發明之嚙合部,特別是第一分隔壁14f之密封突起54相當於本發明的第一嚙合部,第二分隔壁14e之密封突起54相當於本發明的第二嚙合部。 Thereby, the gap between the
如第八圖所示,亦可在連結環23之環傾斜部51的內周面51a上形成與嵌入密封溝51e之密封突起54相對的環狀按壓突起51f。按壓突起51f在環傾斜部51之內周面51a的全周延伸。藉由按壓突起51f可利用密封溝51e之底面以強按壓力按壓密封突起54。結果,可更有效防止供給至各壓力室16a~16e之流體從各壓力室16a~16e洩漏。 As shown in FIG. 8, an annular
如第五圖所示,分隔壁14a~14f分別僅以密封突起54而與連結環23a~23f。亦即,在具有朝向前端51c而逐漸變細之剖面形狀的環傾斜部51、與密封突起54以外的分隔壁14之間形成間隙。藉由該間隙對各壓力室16a~16f供給加壓流體時,容許分隔壁14a~14f在徑方向移動(亦即,將密封突起54作為支點而 轉動)。結果,由於可依供給至壓力室16a~16f之流體壓力使彈性膜10順利膨脹,因此可精密調整研磨輪廓。 As shown in FIG. 5 , the
如上述,對各壓力室16a~16f供給加壓流體時彈性膜10膨脹,分隔壁14a~14e與抵接部11之連接部分亦在徑方向移動。但是,分隔壁14a~14e之密封突起54以外的部分,由於在分隔壁14a~14e與連結環23a~23e之間形成有上述間隙,因此在分隔壁14a~14e之徑方向某種程度的移動不受連結環23a~23f的妨礙。因此,可依供給至各壓力室16a~16f之流體壓力使彈性膜10膨脹。 As mentioned above, when the pressurized fluid is supplied to each
分別供給至鄰接之壓力室16的流體有壓力差時,劃分此等壓力室16之分隔壁會在徑方向變形。但是,由於分隔壁14之徑方向的變形受到連結環23之環傾斜部51的內周面51a或外周面51b限制,因此可有效防止分隔壁14與抵接部11上面接觸,同時有效防止鄰接之各分隔壁14相互接觸。本實施形態連結環23之環傾斜部51的前端51c具有曲面構成之剖面形狀。因此,分隔壁14接觸於環傾斜部51之前端51c時,亦可防止分隔壁14之損傷。 When there is a pressure difference between the fluids supplied to the adjacent pressure chambers 16 , the partition walls dividing these pressure chambers 16 are deformed in the radial direction. However, since the deformation of the partition wall 14 in the radial direction is limited by the inner
如上述,連結環23具有:形成於環傾斜部51之內周面51a及外周面51b的橫溝63與縱溝64;以及從內周面51a延伸至外周面51b,且在橫溝63(或縱溝64)開口之貫穿孔51d。再者,供給至各壓力室16a~16f之流體流動的流體管線73之貫穿孔73c(參照第五圖)係開口於橫溝63。 As mentioned above, the connecting ring 23 has: the
因此,藉由分別供給至鄰接之壓力室16的流體之壓力差,即使分隔壁14接觸於連結環23之環傾斜部51的內周面51a及/或外周面51b,仍可將在流體管線73中流動之流體經由形成於環傾斜部51之橫溝63與縱溝64、及貫穿孔51d而迅速且順利地供給至壓力室16。結果,即使在分隔壁14接觸於連結環23之環傾 斜部51的內周面51a及/或外周面51b之狀態下,仍可使從流體管線73供給之流體壓力迅速作用於抵接部11。 Therefore, even if the partition wall 14 is in contact with the inner
如第五圖所示,環傾斜部51之前端51c宜位於比構成傾斜分隔壁之分隔壁14a~14e的中間點CP下方。如第六圖所示,中間點CP位於以指定之傾斜角度θ而延伸於上方的分隔壁14a~14e之中央。亦即,分隔壁14a~14e之中間點CP與抵接部11上面之間的距離L1,等於中間點CP與分隔壁14a~14e前端之間的距離L2。 As shown in FIG. 5 , the
為了使晶圓W吸附於彈性膜10之基板保持面10a(抵接部11的下面),而將壓力室(例如,中間壓力室16c)中形成真空時,彈性膜10朝向頭本體2變形。彈性膜10之變形量大時,發生於晶圓W之應力增加,會造成形成於晶圓W上之電子迴路損傷,或是晶圓W產生裂紋。本實施形態由於環傾斜部51之前端51c比分隔壁14a~14c之中間點CP位於下方,因此抵接部11之上面與環傾斜部51的前端51c間之距離縮短。 When vacuum is formed in the pressure chamber (for example, the
因此,將晶圓W吸附於彈性膜10之基板保持面10a(參照第二圖)時,彈性膜10接觸於環傾斜部51之前端51c,可減少彈性膜10之變形量。結果,可減少發生於晶圓W上的應力。再者,因為環傾斜部51之前端51c具有曲面構成的剖面形狀,所以當彈性膜10接觸到環傾斜部51之前端51c時,可防止彈性膜10損傷。 Therefore, when the wafer W is adsorbed on the
採用本實施形態時,分隔壁14a~14e係形成不具過去形成於分隔壁之水平部的直線形狀之分隔壁。再者,此等分隔壁14a~14e具有相同形狀且相互平行(或概略平行)地延伸。因此,即使分別供給至鄰接之壓力室的的流體壓力差大時,分隔壁14a~14e仍不致與抵接部11之上面接觸。 In this embodiment, the
再者,可防止鄰接之分隔壁相互接觸。特別是由於在鄰接的分隔壁14之間設有具備限制分隔壁14在徑方向內側或外側移動之環傾斜部51的連結環23,因此可有效防止分隔壁14與抵接部11之上面接觸及鄰接之各分隔壁14的接觸。結果,可精密調整保持於研磨頭(基板保持裝置)1之晶圓W的研磨輪廓。 Furthermore, adjacent partition walls can be prevented from contacting each other. In particular, since the connecting ring 23 provided with the ring inclined
再者,採用本實施形態時,由於構成傾斜分隔壁之分隔壁14a~14e相互平行地延伸,因此可縮小鄰接的分隔壁14a~14e之間的間隔。結果,由於可縮小各壓力室16a~16e在徑方向之寬度,因此可精密調整保持於研磨頭(基板保持裝置)1之晶圓W的研磨輪廓。 Furthermore, according to the present embodiment, since the
將分隔壁14a~14e構成傾斜分隔壁時,鄰接的分隔壁14之間的間隔及分隔壁14e與側壁15的垂直部22間之間隔、各壓力室之徑方向寬度可依晶圓W之研磨輪廓而任意設定。亦即,可將鄰接之分隔壁14的間隔設定成希望的間隔(例如,極窄之間隔)。亦可將複數個分隔壁14a~14e中鄰接之至少2個分隔壁構成傾斜分隔壁。例如,亦可將分隔壁14c、分隔壁14d、分隔壁14e構成傾斜分隔壁,亦可將鄰接於側壁15而配置之2個分隔壁14d、14e構成傾斜分隔壁。 When the
連結環23藉由複數個固定具而固定於載體43。藉由固定釘將連結環23固定於載體43,而將彈性膜10連接於頭本體2。將構成傾斜分隔壁之鄰接的分隔壁14間之間隔小的彈性膜10連結於頭本體2時,頭本體2之連結環23在徑方向的寬度亦變小。結果,須將連結環23固定於載體43用之固定具配置在狹窄空間。再者,用於將連結環23固定於載體43之固定具數量多時,在維修時從載體43裝卸彈性膜10之作業量增加。 The connecting ring 23 is fixed on the
再者,設置用於將連結環23固定於頭本體2之載體43的固定具之空間有限制。更具體而言,在頭本體2之載體43中有將流體供給至各壓力室 16a~16f的複數條流體管線73(參照第二圖)貫穿,固定具須配置成不致干擾此等流體管線73。再者,頭本體2之載體43上形成有收容輻條78之複數條放射狀的溝43a(參照第三圖),而無法將固定具配置在形成有此等溝43a之位置。 Moreover, the space for setting the fixture for fixing the connecting ring 23 to the
因此,本實施形態之研磨頭1具有用於將形成傾斜分隔壁之鄰接的2個分隔壁14經由3個或4個連結環23同時固定於頭本體2之固定具70。以下,說明該固定具70、以及使用固定具70將連接有彈性膜10之連結環23固定於頭本體2的方法。 Therefore, the polishing
第九A圖係固定具70之俯視圖,第九B圖係第九A圖之B-B線剖面圖。如第九A圖及第九B圖所示,固定具70具備:圓柱狀之固定具本體71;及從固定具本體71之外周面突出於外側,且具有橢圓形狀之鍔72。鍔72具有2個傾斜面72a、72b,此等傾斜面72a、72b分別延伸至鍔72之外周面。除去傾斜面72a、72b之鍔72在鉛直方向的厚度,與形成於連結環23之環垂直部50的嚙合溝(後述)相同。在固定具本體71之上面71a形成有無圖示之夾具(例如,一字槽扳手)的前端可嚙合之溝71b。藉由使夾具前端嚙合於溝71b,進一步使夾具旋轉,可使固定具70旋轉。 The ninth figure A is a top view of the
其次,說明使用第九A圖及第九B圖所示之固定具70同時將3個或4個連結環23固定於頭本體2之載體43的方法,將3個連結環23固定於載體43時,2個鄰接之分隔壁14同時連結於頭本體2。以下之說明係將3個連結環23中位於徑方向內側的連結環23稱為內側連結環23,並將3個連結環23中在徑方向外側的連結環23稱為外側連結環23,並將位於內側連結環23與外側連結環23間之連結環23稱為中間連結環。此外,將構成傾斜分隔壁之鄰接的2個分隔壁14中位於徑方 向內側之分隔壁14稱為內側分隔壁14,並將構成傾斜分隔壁之鄰接的2個分隔壁14中位於徑方向外側之分隔壁14稱為外側分隔壁14。 Next, the method of fixing three or four connecting rings 23 to the
第十圖至第十三圖係顯示為了將第六圖所示之彈性膜10連結於頭本體2,而使用第九A圖及第九B圖所示之固定具70將3個或4個連結環23同時固定於載體43的各工序之模式圖。 The tenth figure to the thirteenth figure show that in order to connect the
第五圖所示之彈性膜10,其第五分隔壁14b係內側分隔壁14,第四分隔壁14c係外側分隔壁14。第六連結環23a對第五分隔壁14b與第四分隔壁14c係內側連結環23,第五連結環23b係中間連結環23,第四連結環23c係外側連結環23。藉由固定具70將第六連結環23a~23c固定於載體43,而將第五分隔壁14b與第四分隔壁14c連結於頭本體2。 In the
同樣地,第三分隔壁14d係內側分隔壁14,第二分隔壁14e係外側分隔壁14。第四連結環23c對第三分隔壁14d與第二分隔壁14e係內側連結環23,第三連結環23d係中間連結環23,第二連結環23e係外側連結環23。藉由固定具70將連結環23c~23e固定於載體43,而將第三分隔壁14d與第二分隔壁14e連結於頭本體2。如此,第四連結環23c對第五分隔壁14b與第四分隔壁14c係外側連結環23,對第三分隔壁14d與第二分隔壁14e係內側連結環23。 Similarly, the
如第十圖所示,在頭本體2之載體43的上面43c形成有分別插入複數個固定具70之複數個第一凹部45。各第一凹部45從載體43之上面43c朝向載體43的下面43d延伸。第一凹部45具有橢圓形狀之剖面,避免與插入該第一凹部45之固定具70的鍔72接觸。 As shown in FIG. 10 , a plurality of
再者,在載體43之下面43d形成有:插入中間連結環23之環垂直部50的環狀第三凹部47;插入外側連結環23之環垂直部50的第二凹部46及第四凹 部48;與插入第一連結環23f及第二連結環23e之環垂直部50的第五凹部49。第二凹部46、第三凹部47、第四凹部48、及第五凹部49在包含載體43之全周延伸,且從載體43之下面43d朝向上面43c而延伸。 Furthermore, the
在第一凹部45之徑方向內側的內面形成有內側開口96,在第一凹部45之徑方向外側的內面形成有外側開口97。第一凹部45經由內側開口96而與第二凹部46連通,且經由外側開口97與第四凹部48連通。使插入第一凹部45之固定具70旋轉時,固定具70之鍔72通過內側開口96及外側開口97突出於第二凹部46及第四凹部48的內部。 An
中間連結環23被內側連結環23與外側連結環23夾著,而保持於該內側連結環23與外側連結環23。例如中間連結環23之第五連結環23b保持於內側連結環23之第六連結環23a與外側連結環23的第四連結環23c。同樣地,中間連結環23之第三連結環23d保持於內側連結環23之第四連結環23c與外側連結環23的第二連結環23e。 The intermediate connecting ring 23 is sandwiched between the inner connecting ring 23 and the outer connecting ring 23 , and held by the inner connecting ring 23 and the outer connecting ring 23 . For example, the fifth connecting
本實施形態,中間連結環23具有從其內周面突出於內側之環狀的突出部30,內側連結環23具有裝載突出部30之環狀的階差部31。再者,外側連結環23具有從其內周面突出於內側之環狀的突出部33,中間連結環23具有裝載突出部33之環狀的階差部34。由於第四連結環23c對第五分隔壁14b與第四分隔壁14c發揮外側連結環23之功能,並對第三分隔壁14d與第二分隔壁14e發揮內側連結環23之功能,因此第四連結環23c具有:環狀之突出部33、與環狀之階差部31。 In this embodiment, the intermediate connecting ring 23 has an annular protruding
再者,內側連結環23之環垂直部50中形成有固定具70之鍔72可嚙合的內側嚙合溝36,並在外側連結環23之環垂直部50中形成有固定具70之鍔72可嚙合的外側嚙合溝37。由於第四連結環23c對第五分隔壁14b與第四分隔壁14c 發揮外側連結環23之功能,並對第三分隔壁14d與第二分隔壁14e發揮內側連結環23之功能,因此第四連結環23c具有:內側嚙合溝36與外側嚙合溝37。 Furthermore, the inner engaging
在形成於內側連結環23(例如第六連結環23a)之環傾斜部51的外周面之密封溝51e中嵌合形成於內側分隔壁14(例如第五分隔壁14b)之前端的密封突起54。在形成於中間連結環23(例如第五連結環23b)之環傾斜部51的外周面之密封溝51e中嵌入形成於外側分隔壁14(例如第四分隔壁14c)之前端的密封突起54。再者,使中間連結環23之突出部33裝載於中間連結環23之階差部34。該狀態顯示於第十圖。 The sealing
此外,如第十圖所示,彈性膜10之第六分隔壁14a亦構成傾斜分隔壁。第六分隔壁14a連接於追加連結環23g,藉由將該追加連結環23g固定於載體43而連結於頭本體2。更具體而言,追加連結環23g具有傾斜面53,傾斜面53上形成有嵌入形成於第六分隔壁14a前端之密封突起54的密封溝53a。第六分隔壁14a在將該第六分隔壁14a之密封突起54嵌入追加連結環23g的密封溝53a狀態下,被第六連結環23a與追加連結環23g夾著,藉此,第六分隔壁14a被第六連結環23a與追加連結環23g保持。 In addition, as shown in FIG. 10, the
再者,如第十圖所示,連結環23f具有從其內周面突出於內側之環狀的突出部35,連結環23e具有裝載突出部35之環狀的階差部38。彈性膜10之側壁15具有水平部28。在該水平部28前端形成有密封突起54,在第一連結環23f之外周面形成有嵌入該密封突起54之密封溝51e。將彈性膜10連結於頭本體2之載體43時,使彈性膜10之分隔壁14b~14e預先保持於連結環23a~23f,且使分隔壁14a預先保持於追加連結環23g。 Furthermore, as shown in FIG. 10 , the connecting
其次,如第十一圖所示,使彈性膜10、連結環23a~23f及追加連結環23g朝向載體43移動,並將各連結環23a~23f插入形成於載體43之下面43b的凹部46、47、48、49(參照第十圖)。如第十圖所示,插入第四連結環23c之凹部係對第五分隔壁14b及第四分隔壁14c之第四凹部48,另外係對第三分隔壁14d及第二分隔壁14e之第二凹部46。 Next, as shown in the eleventh figure, the
如第九A圖及第九B圖所示,在固定具70之鍔72上形成有2個傾斜面72a、72b。傾斜面72a、72b分別延伸至鍔72之外周面。鍔72藉由該傾斜面72a、72b可順利地進入嚙合溝36、37。 As shown in the ninth figure A and the ninth figure B, two
因為除去傾斜面72a、72b之鍔72的厚度與嚙合溝36、37的厚度相同,所以順利進入嚙合溝36、37之鍔72與嚙合溝36、37強固地嚙合。結果,內側連結環(例如第六連結環23a)、外側連結環(例如第四連結環23c)強固地固定於載體43。此時,保持於內側連結環23與外側連結環23之中間連結環23(例如第五連結環23b)亦強固地連結於內側連結環23與外側連結環23。 Since the thickness of the
同時,內側分隔壁(例如第五分隔壁14b)之密封突起54藉由中間連結環23之環傾斜部51的內周面51a而按壓於內側連結環23之環傾斜部51的外周面51b上所形成之密封溝51e中,外側分隔壁(例如分隔壁14c)之密封突起54藉由外側連結環23之環傾斜部51的內周面51a而按壓於中間連結環23之環傾斜部51的外周面51b上所形成之密封溝51e中。 Simultaneously, the sealing
藉此,密封內側分隔壁14與內側連結環23間之間隙、及內側分隔壁14與中間連結環23間的間隙,並密封外側分隔壁14與中間連結環23間之間隙、及外側分隔壁14與外側連結環23間的間隙。如參照第八圖之說明,亦可在連結環 23之環傾斜部51的內周面51a上形成將密封突起54按壓於密封溝51e之按壓突起51f。 Thereby, the gap between the inner partition wall 14 and the inner connecting ring 23 and the gap between the inner partition wall 14 and the middle connecting ring 23 are sealed, and the gap between the outer partition wall 14 and the middle connecting ring 23 and the outer partition wall are sealed. 14 and the gap between the outer connecting ring 23. As described with reference to FIG. 8, a
側壁15之密封突起54藉由載體43之下面43d(參照第十圖)而按壓於第一連結環23f之環傾斜部51的外周面51b上所形成之密封溝51e,藉此,密封側壁15與第一連結環23f間之間隙、及側壁15與載體43間的間隙。 The sealing
亦可在載體43之下面43d配置參照第八圖而說明之環狀的按壓突起51f。將彈性膜10連結於頭本體2時,藉由設於下面43d之按壓突起51f,而將側壁15之密封突起54以強按壓力按壓於第一連結環23f之環傾斜部51的外周面51b上所形成之密封溝51e。 On the
本實施形態,追加連結環23g係藉由複數個螺絲94而固定於載體43。在載體43中形成有插入螺絲94之貫穿孔43f(參照第十圖),追加連結環23g上形成有從其上面朝向下面延伸之螺絲孔56。藉由將螺絲94插入貫穿孔43f,並使螺絲94螺合於螺絲孔56,而將追加連結環23g強固地固定於載體43。 In this embodiment, the
此時,第六分隔壁14a之密封突起54係藉由第六連結環23a之環傾斜部51的內周面51a按壓於追加連結環23g之傾斜面53上所形成的密封溝53a。藉此,密封第六分隔壁14a與追加連結環23g間之間隙、第六分隔壁14a與第六連結環23a間之間隙、及第六分隔壁14a與第六連結環23a間之間隙。 At this time, the sealing
第十四圖係顯示固定具70之配置的一例之模式圖。如第十四圖所示,第六連結環23a、第五連結環23b及第四連結環23c藉由沿著第五連結環23b之周方向而配置的複數個固定具70固定於載體43。第四連結環23c、第三連結環23d、及第二連結環23e藉由沿著第三連結環23d之周方向而配置的複數個固定具70固定於載體43。 FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the
如此,使用上述固定具70將3個或4個連結環23同時固定於載體43時,即使壓力室16a~16f在徑方向之寬度小時,仍可將彈性膜10連結於頭本體2。再者由於可減少固定具70數量,因此可減少裝卸彈性膜10時之作業量。 In this way, when three or four connecting rings 23 are simultaneously fixed to the
如第十四圖所示,載體43配置防止流經用於對各壓力室16a~16f供給流體之流體管線73的複數個貫穿孔73a、73b之流體洩漏的密封構件44(參照第五圖)。再者,如參照第三圖之說明,載體43形成有收容輻條78之複數個放射狀的溝43a。 As shown in FIG. 14, the
如本實施形態,為了將鄰接之2個分隔壁14連結於頭本體2,而藉由固定具70將3個連結環23固定於頭本體2之載體43時,可使固定具70輕易配置在貫穿孔73b及溝43a之不同位置。再者,由於可減少固定具70數量,因此彈性膜10之裝卸容易。 Like this embodiment, in order to connect the two adjacent partition walls 14 to the
上述之實施形態中,複數個分隔壁14中之至少2個鄰接的分隔壁係構成傾斜於徑方向內側之傾斜分隔壁。構成傾斜分隔壁之分隔壁14以外的分隔壁14形狀不拘。例如,亦可將分隔壁14d、14e構成傾斜分隔壁,並將分隔壁14d、14e以外之分隔壁14a~14c構成具有從抵接部11傾斜於徑方向內側之傾斜部、與從該傾斜部水平延伸之水平部的分隔壁。 In the above-mentioned embodiment, at least two adjacent partition walls among the plurality of partition walls 14 constitute an inclined partition wall inclined inward in the radial direction. The shape of the partition walls 14 other than the partition walls 14 constituting the inclined partition walls is not limited. For example, the
本實施形態如上述,關於形成於彈性膜10與頭本體2之間的複數個壓力室中在最外側之邊緣壓力室16f,構成該邊緣壓力室16f之分隔壁的第一分隔壁14f與第二分隔壁14e係形成直線形狀,且構成從抵接部11之徑方向內側朝向外側,第一分隔壁14f與第二分隔壁14e之間隔逐漸擴大。藉由邊緣壓力室16f之此種構成可獲得各種效果。 In this embodiment, as described above, regarding the
第十五圖至第二十圖係用於說明邊緣壓力室16f因上述構成獲得之效果的模式圖。如第十五B圖所示之過去例,構成壓力室216f之分隔壁214f與214e平行延伸,且此等間隔窄時,邊緣壓力室216e之壓力比壓力室216f的壓力大,其差壓大時,如第十五C圖所示,壓力室216e膨脹,且分隔壁214e變形,可能導致分隔壁214e與分隔壁214f接觸。 Fig. 15 to Fig. 20 are schematic diagrams for explaining the effect of the
如第十五C圖所示,分隔壁214e與分隔壁214f接觸時,無法從接觸部分正確控制外側之壓力室216f的壓力,因而無法正確控制彈性膜10對晶圓W之邊緣部分的按壓力。 As shown in FIG. 15C, when the
而本實施形態之彈性膜10,由於係將第一分隔壁14f與第二分隔壁14e形成直線形狀,且構成從抵接部11之徑方向內側朝向外側,第一分隔壁14f與第二分隔壁14e之間隔逐漸擴大,因此如第十五A圖所示,邊緣壓力室16f之壓力比壓力室16e的壓力小,且即使其差壓變大,第一分隔壁14f與第二分隔壁14e仍不易接觸。因而,可精密調整邊緣壓力室16f之壓力,亦可精密調整對晶圓W之邊緣部分的按壓力。 In the
此外,如第十六B圖所示之過去例,第二分隔壁114e與抵接部111上面之接觸部位與抵接部111的外周端間之距離(邊緣按壓寬)大時,如第十六C圖所示,在彈性膜10之邊緣部分無法在細小範圍控制按壓力,而產生塌緣等的問題。 In addition, as in the past example shown in Figure 16B, when the distance (edge pressing width) between the contact portion of the
而本實施形態之彈性膜10如第十六A圖所示,由於構成邊緣壓力室16f之下側分隔壁的分隔壁14e與抵接部11之接觸部位在接近抵接部11外周端的部位,且分隔壁14e從抵接部11之外周端部延伸,因此邊緣按壓寬變小,在彈性膜10之邊緣部分可在細小範圍控制按壓力。 In the
此外,如第十七B圖所示之過去例,構成邊緣壓力室116f之側壁115的部分長時,當提高邊緣壓力室116f之壓力時,如第十七C圖所示,在邊緣壓力室116f中,側壁115向徑方向外側膨脹而接觸於扣環3,邊緣部分之按壓力不穩定,可能造成晶圓W邊緣部分之研磨率不穩定。 In addition, as in the conventional example shown in FIG. 17B, when the part of the
而本實施形態之彈性膜10如第十七A圖所示,由於直線形狀之分隔壁14f連接於側壁15,因此,即使邊緣壓力室16f之壓力提高,分隔壁14f仍可抑制側壁15之膨脹,因此側壁15不易接觸到扣環3。因而,本實施形態之彈性膜10在邊緣部分的按壓力穩定,且在晶圓W之邊緣部分的研磨率穩定。 In the
另外,即使第二十三圖及第二十四圖所示之過去例,相當於本實施形態之彈性膜10的分隔壁14f之分隔壁120g係連接於側壁110h,不過該分隔壁120g並非直線形狀而係彎曲,且分隔壁120f亦彎曲,因此當邊緣壓力室116g之壓力提高,此等彎曲部伸展變平直,側壁110h可在徑方向外側膨脹。 In addition, even in the conventional examples shown in FIG. 23 and FIG. 24, the
而本實施形態之彈性膜10如第十七A圖所示,由於連接於側壁15之分隔壁14f係直線形狀,因此該分隔壁14f向徑方向外側延伸的餘地極小,可有效抑制側壁15之膨脹。 And the
此外,如第十八B圖所示之過去例,抵接部111之端部剖面為四方時,如第十八C圖所示,邊緣壓力室116f之壓力產生的按壓力係以該四方寬度賦予晶圓W。如此,在邊緣部分無法在狹窄範圍按壓晶圓W,邊緣部分無法精密調整按壓力。 In addition, as in the previous example shown in FIG. 18B, when the end section of the abutting
而本實施形態之彈性膜10如第十八A圖所示,由於分隔壁14e連接於抵接部11之外周端部,因此可縮小邊緣壓力室16f之邊緣按壓寬,可在邊緣部分精密調整按壓力。 In the
此外,如第十九B圖之過去例,側壁115有階差時,漿液S容易滯留在該階差上形成缺陷原因。而本實施形態之彈性膜10如第十九A圖所示,由於側壁15之外周面平坦,因此漿液不易滯留。 In addition, as in the previous example of FIG. 19B, when the
此外,如第二十B圖所示之過去例,構成邊緣壓力室116f之分隔壁114e彎曲,藉此,當邊緣壓力室116f彎曲時,在該彎曲角產生壓力損失,壓力無法傳遞到該邊緣壓力室116f之端,亦即抵接部111之外周端部,精密調整在邊緣部分之按壓力困難。 In addition, as in the conventional example shown in FIG. 20B, the
而本實施形態之彈性膜10如第二十A圖所示,對邊緣壓力室16f而言係流體源之流體管線73係從某個徑方向內側朝向下游側的徑方向外側,第一分隔壁14f與第二分隔壁14e之間隔逐漸擴大,邊緣壓力室16f變寬。因而不致阻擋流體的通道,流體容易流至整個邊緣壓力室16f,在邊緣部分可精密調整按壓力。 In the
其次,說明本實施形態之彈性膜10的變形例。第二十一A圖係顯示第一種變形例之彈性膜的一部分之放大剖面圖。上述實施形態構成邊緣壓力室16f之上側的分隔壁14f係從側壁15水平地延伸,而本變形例之彈性膜10',其分隔壁14f'係從徑方向外側朝向內側稍微向上傾斜。 Next, modified examples of the
即使按照該變形例之構成,由於第一分隔壁14f仍然為從側壁15朝向徑方向內側而延伸的直線形狀,第二分隔壁14e形成從抵接部11之外周端部朝向徑方向內側的上方延伸之直線形狀,並由第一分隔壁14f、第二分隔壁14e與側壁15構成邊緣壓力室16f,因此可獲得與上述同樣之效果。另外,分隔壁14f亦可與分隔壁14e平行或形成朝向徑方向內側向上方傾斜的角度。 Even with the configuration of this modified example, since the
第二十一B圖係顯示第二種變形例之彈性膜的一部分之放大剖面圖。本變形例之彈性膜10除了第二十一A圖的構成之外,還在側壁15'內側形成有用於抑制側壁15'向徑方向外側膨脹的方塊151。側壁15'之內側亦可方塊151在周方向連續而形成圓環形狀,亦可在周方向隔以間隔設置複數個方塊151。 Figure 21B is an enlarged cross-sectional view showing a part of the elastic film of the second modification. In addition to the configuration in FIG. 21A, the
即使按照該變形例之構成,由於第一分隔壁14f係形成從側壁15朝向徑方向內側而延伸的直線形狀,第二分隔壁14e形成從抵接部11之外周端部朝向徑方向內側的上方延伸之直線形狀,並由第一分隔壁14f、第二分隔壁14e、與側壁15構成邊緣壓力室16f,因此可獲得與上述同樣之效果。 Even according to the structure of this modified example, since the
另外,第二十一A圖及第二十一B圖所示之彈性膜的第二分隔壁14e,在其基端部於垂直方向彎曲形成基端連接部141e,該基端連接部141e連接於抵接部11之上面。該基端連接部141e之外周面與側壁15的內周面間之距離(相當於上述邊緣按壓寬d)可為1.5~8mm(宜為3~6mm)。 In addition, the
如此,自抵接部11之外周端,從距離d內側的位置形成第二分隔壁14e時,此種第二分隔壁14e亦屬於從抵接部11之外周端部延伸的分隔壁。此外,基端連接部141e之長度L可為0.5~3.5mm(並宜為1~2.5mm程度)。即使形成有此種基端連接部141e之第二分隔壁14e,分隔壁本體55之大部分仍形成直線狀,而屬於直線狀延伸之分隔壁。 In this way, when the
第二十二圖係顯示具有更明確之距離d及長度L之例的第三種變形例圖。第二十二圖所示之變形例,其基端連接部141e之外周面與側壁15的內周面間之距離d係5mm,且基端連接部141e之長度L係3mm。亦即,本例之抵接部11外周端部的極小(5mm寬的)部分亦構成邊緣壓力室16f。 Figure 22 is a figure showing a third modified example with a more definite distance d and length L. In the modified example shown in Figure 22, the distance d between the outer peripheral surface of the base
在晶圓W上形成有銅或鎢等金屬膜時,覆膜之範圍係從晶圓W的外周進入內側,晶圓W之外周端部並未形成膜。此種情況下,需要精密控制比晶圓W外周端若干內側的部分,亦即膜之外周端部的研磨輪廓。 When a metal film such as copper or tungsten is formed on the wafer W, the range of the coating film extends from the outer periphery of the wafer W to the inner side, and no film is formed on the outer peripheral end of the wafer W. In this case, it is necessary to precisely control the polishing profile of the portion slightly inside the outer peripheral end of the wafer W, that is, the outer peripheral end portion of the film.
採用上述之變形例時,藉由某種程度確保距離d,可精密控制形成於晶圓W之膜的外周端部之研磨處理。此外,藉由形成基端連接部141e,可使第二分隔壁14e之基端連接部141e以外的部分之位置及姿態與第六圖所示之上述實施形態的第二分隔壁14e相同。 According to the modification described above, by securing the distance d to some extent, it is possible to precisely control the polishing process of the outer peripheral end portion of the film formed on the wafer W. Furthermore, by forming the base
亦即,使第六圖之第二分隔壁14e照樣平行移動於內側時,第二分隔壁14e與第三分隔壁14d間之距離變窄,藉由使第二分隔壁14e之基端部彎曲而形成基端連接部141e,可將第二分隔壁14e與第三分隔壁14d間之距離保持與上述實施形態相同,而可確保邊緣按壓寬d。另外,邊緣按壓寬d係8mm以下,且長度L為3.5mm以下時,可充分享受上述實施形態所說明之作用效果。 That is, when the
上述實施形態係以具有本發明所屬之技術領域的一般知識者可實施本發明為目的而記載者。熟悉本技術之業者當然可形成上述實施形態的各種變形例,本發明之技術性思想亦可適用於其他實施形態。因此,本發明不限定於所記載之實施形態,而應按照申請專利範圍所定義之技術性思想作最廣範圍的解釋。 The above-mentioned embodiments are described for the purpose that the present invention can be practiced by those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. Those skilled in the art can of course create various modifications of the above-mentioned embodiments, and the technical idea of the present invention can also be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but should be interpreted in the widest range according to the technical ideas defined in the claims.
2‧‧‧頭本體 2‧‧‧head body
3‧‧‧扣環 3‧‧‧Buckle
3a‧‧‧環構件 3a‧‧‧ring member
3b‧‧‧驅動環 3b‧‧‧Drive ring
10‧‧‧彈性膜 10‧‧‧elastic film
11‧‧‧抵接部 11‧‧‧Abutment
14a~14f‧‧‧分隔壁 14a~14f‧‧‧Partition wall
15‧‧‧側壁 15‧‧‧side wall
16a~16f‧‧‧壓力室 16a~16f‧‧‧pressure chamber
17‧‧‧通孔 17‧‧‧through hole
23a~23g‧‧‧連結環 23a~23g‧‧‧connecting ring
41‧‧‧凸緣 41‧‧‧flange
42‧‧‧間隔物 42‧‧‧Spacer
43‧‧‧載體 43‧‧‧carrier
44‧‧‧密封構件 44‧‧‧Sealing components
51b‧‧‧外周面 51b‧‧‧outer peripheral surface
54‧‧‧密封突起 54‧‧‧Sealing protrusion
60‧‧‧扣環按壓機構 60‧‧‧Clasp pressing mechanism
70‧‧‧固定具 70‧‧‧Fixer
73‧‧‧流體管線 73‧‧‧fluid pipeline
73a、73b、73c‧‧‧貫穿孔 73a, 73b, 73c‧‧‧through hole
74‧‧‧密封構件 74‧‧‧Sealing components
94‧‧‧螺絲 94‧‧‧Screws
CP‧‧‧中間點 CP‧‧‧intermediate point
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