WO2022130783A1 - 研磨ヘッドおよび基板処理装置 - Google Patents

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WO2022130783A1
WO2022130783A1 PCT/JP2021/039071 JP2021039071W WO2022130783A1 WO 2022130783 A1 WO2022130783 A1 WO 2022130783A1 JP 2021039071 W JP2021039071 W JP 2021039071W WO 2022130783 A1 WO2022130783 A1 WO 2022130783A1
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WO
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substrate
polishing
polishing head
plate
base member
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PCT/JP2021/039071
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English (en)
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Inventor
遊 石井
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株式会社荏原製作所
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/12Lapping plates for working plane surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27Work carriers
    • B24B37/30Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • a chemical mechanical polishing (CMP) device is used to flatten the surface of a substrate used in the manufacture of semiconductor devices.
  • the substrate is often disk-shaped.
  • CCL substrates Copper Clad Laminate substrates
  • PCBs Printed Circuit Board
  • photomask substrates and display panels.
  • a package substrate on which an electronic device such as a PCB substrate is arranged there is an increasing demand for flattening the surface of a package substrate on which an electronic device such as a PCB substrate is arranged.
  • Substrate processing equipment such as chemical mechanical polishing equipment includes a polishing head for holding the substrate.
  • the polishing head described in Patent Document 1 includes a base member connected to a rotating shaft and an elastic pad provided on the lower surface of the base member, and holds a substrate on the lower surface of the elastic pad.
  • the polishing head is configured to press the substrate against the polishing pad by supplying a fluid to a pressurizing chamber formed between the elastic pad and the base member.
  • the board processing device may polish a board on which a plurality of wiring units are formed.
  • each of the plurality of wiring units has a wiring pattern.
  • An IC chip die or the like may be mounted on each of the plurality of wiring units of the polished substrate.
  • a die mounting defect may occur.
  • the polishing head described in Patent Document 1 presses the substrate against the polishing pad by supplying a fluid to the pressurizing chamber, and removes a constant thickness of the wiring pattern anywhere on the entire surface of the substrate. Is configured to do. Therefore, it is difficult to polish the height of the wiring pattern flat for each of a plurality of wiring units on the substrate.
  • one of the purposes of the present application is to realize a polishing head capable of flatly polishing the height of the wiring pattern for each of a plurality of wiring units formed on the substrate.
  • a polishing head for holding a substrate on which a plurality of wiring units are formed, the rotary shaft, a base member connected to the rotary shaft, and the plurality of wiring units of the substrate.
  • a pressurizing space arranged between the base member and the plurality of plate-shaped members, which holds the back surface on which the substrate is not formed, and communicates with a fluid source for pressurizing the substrate.
  • an elastic member comprising an elastic film configured to form an elastic head, including a polishing head.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the substrate processing apparatus 1000 according to the embodiment.
  • the substrate processing apparatus 1000 shown in FIG. 1 includes a load unit 100, a transfer unit 200, a polishing unit 300, a drying unit 500, and an unload unit 600.
  • the transport unit 200 has two transport units 200A, 200B
  • the polishing unit 300 has two polishing units 300A, 300B.
  • each of these units can be formed independently. By forming these units independently, it is possible to easily form the substrate processing apparatus 1000 having different configurations by arbitrarily combining the number of each unit.
  • the board processing device 1000 includes a control device 900, and each component of the board processing device 1000 is controlled by the control device 900.
  • the control device 900 can be composed of a general computer including an input / output device, an arithmetic unit, a storage device, and the like.
  • the load unit 100 is a unit for introducing the substrate WF before the processing such as polishing and cleaning into the substrate processing apparatus 1000.
  • the load unit 100 is configured to comply with the SMEMA (Surface Mount Equipment Manufacturers Association) mechanical device interface standard (IPC-SMEMA-9851).
  • SMEMA Surface Mount Equipment Manufacturers Association
  • the transport mechanism of the load unit 100 has a plurality of transport rollers 202 and a plurality of roller shafts 204 to which the transport rollers 202 are attached.
  • three transfer rollers 202 are attached to each roller shaft 204.
  • the substrate WF is arranged on the transfer roller 202, and the substrate WF is conveyed by the rotation of the transfer roller 202.
  • the mounting position of the transport roller 202 on the roller shaft 204 can be arbitrary as long as it can stably transport the substrate WF. However, since the transfer roller 202 comes into contact with the substrate WF, it should be arranged so that the transfer roller 202 comes into contact with a region where there is no problem even if it comes into contact with the substrate WF to be processed.
  • the transport roller 202 of the load unit 100 can be made of a conductive polymer. In one embodiment, the transport roller 202 is electrically grounded via a roller shaft 204 or the like. This is to prevent the substrate WF from being charged and damaging the substrate WF. Further, in one embodiment, the load unit 100 may be provided with an ionizer (not shown) in order to prevent charging of the substrate WF.
  • the substrate processing apparatus 1000 shown in FIG. 1 includes two transfer units 200A and 200B. Since the two transfer units 200A and 200B can have the same configuration, they will be collectively referred to as the transfer unit 200 below.
  • the illustrated transfer unit 200 includes a plurality of transfer rollers 202 for transporting the substrate WF. By rotating the transport roller 202, the substrate WF on the transport roller 202 can be transported in a predetermined direction.
  • the transport roller 202 of the transport unit 200 may be formed of a conductive polymer or a non-conductive polymer.
  • the transfer roller 202 is driven by a motor (not shown). The substrate WF is conveyed to the substrate delivery position by the transfer roller 202.
  • the transport unit 200 has a cleaning nozzle 284.
  • the cleaning nozzle 284 is connected to a source of cleaning liquid (not shown).
  • the cleaning nozzle 284 is configured to supply the cleaning liquid to the substrate WF conveyed by the transfer roller 202.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the polishing unit 300 according to the embodiment.
  • the substrate processing apparatus 1000 shown in FIG. 1 includes two polishing units 300A and 300B. Since the two polishing units 300A and 300B can have the same configuration, they will be collectively referred to as the polishing unit 300 below.
  • the polishing unit 300 includes a polishing table 350 and a polishing head 302 that holds a substrate to be polished and presses it against a polishing surface on the polishing table 350.
  • the polishing table 350 is connected to a polishing table rotation motor (not shown) arranged below the table shaft 351 via a table shaft 351 and can rotate around the table shaft 351.
  • a polishing pad 352 is attached to the upper surface of the polishing table 350, and the surface 352a of the polishing pad 352 constitutes a polishing surface for polishing the substrate.
  • a polishing liquid supply nozzle 354 is installed above the polishing table 350, and the polishing liquid is supplied onto the polishing pad 352 on the polishing table 350 by the polishing liquid supply nozzle 354. Further, as shown in FIG. 2, the polishing table 350 and the table shaft 351 are provided with a passage 353 for supplying the polishing liquid.
  • the passage 353 communicates with the opening 355 on the surface of the polishing table 350.
  • a through hole 357 is formed in the polishing pad 352 at a position corresponding to the opening 355 of the polishing table 350, and the polishing liquid passing through the passage 353 is passed through the opening 355 of the polishing table 350 and the through hole 357 of the polishing pad 352. It is supplied to the surface of the polishing pad 352.
  • the opening 355 of the polishing table 350 and the through hole 357 of the polishing pad 352 may be one or a plurality. Further, the positions of the opening 355 of the polishing table 350 and the through hole 357 of the polishing pad 352 are arbitrary, but in one embodiment, they are arranged near the center of the polishing table 350.
  • the polishing unit 300 includes an atomizer 358 for injecting a liquid or a mixed fluid of a liquid and a gas toward the polishing pad 352 (FIG. 1). reference).
  • the liquid ejected from the atomizer 358 is, for example, pure water, and the gas is, for example, nitrogen gas.
  • the polishing head 302 is connected to a rotary shaft 18, and the rotary shaft 18 moves up and down with respect to the swing arm 360 by a vertical movement mechanism 319. By the vertical movement of the rotating shaft 18, the entire polishing head 302 is vertically moved and positioned with respect to the swing arm 360.
  • the rotary shaft 18 is adapted to rotate by driving a polishing head rotary motor (not shown). Due to the rotation of the rotating shaft 18, the polishing head 302 rotates about the rotating shaft 18.
  • the polishing head 302 can hold a quadrangular substrate on its lower surface.
  • the polishing head 302 for holding the quadrangular substrate will be described as an example, but the substrate is not limited to the quadrangular shape and may have a circular shape or other shape.
  • the swing arm 360 is configured to be rotatable around a support shaft 362.
  • the polishing head 302 can be moved between the substrate transfer position of the above-mentioned transfer unit 200 and the upper part of the polishing table 350 by turning the swing arm 360. By lowering the rotary shaft 18, the polishing head 302 can be lowered to press the substrate against the surface (polishing surface) 352a of the polishing pad 352.
  • the polishing head 302 and the polishing table 350 are rotated, respectively, from the polishing liquid supply nozzle 354 provided above the polishing table 350 and / or from the opening 355 provided in the polishing table 350 onto the polishing pad 352. Supply the polishing liquid to.
  • the substrate WF can be pressed against the polishing surface 352a of the polishing pad 352 to polish the surface to be polished of the substrate.
  • the arm 360 may be fixed or swung so that the polishing head 302 passes through the center of the polishing pad 352 (so as to cover the through hole 357 of the polishing pad 352).
  • the vertical movement mechanism 319 that moves the rotary shaft 18 and the polishing head 302 up and down is supported by a bridge 28 that rotatably supports the rotary shaft 18 via a bearing 321 and a ball screw 32 attached to the bridge 28, and a support column 130.
  • the support base 29 provided and the AC servomotor 38 provided on the support base 29 are provided.
  • the support base 29 that supports the servomotor 38 is fixed to the swing arm 360 via the support column 130.
  • the ball screw 32 includes a screw shaft 32a connected to the servomotor 38 and a nut 32b into which the screw shaft 32a is screwed.
  • the rotating shaft 18 is integrated with the bridge 28 to move up and down. Therefore, when the servomotor 38 is driven, the bridge 28 moves up and down via the ball screw 32, whereby the rotary shaft 18 and the polishing head 302 move up and down.
  • the polishing unit 300 includes a dressing unit 356 that dresses the polishing surface 352a of the polishing pad 352.
  • the dressing unit 356 rotatably rotates the dresser 50 which is slidably contacted with the polishing surface 352a, the dresser shaft 51 to which the dresser 50 is connected, the air cylinder 53 provided at the upper end of the dresser shaft 51, and the dresser shaft 51. It is provided with a swing arm 55 that supports it.
  • the lower part of the dresser 50 is composed of a dressing member 50a, and needle-shaped diamond particles are attached to the lower surface of the dressing member 50a.
  • the air cylinder 53 is arranged on a support base 57 supported by the columns 56, and these columns 56 are fixed to the swing arm 55.
  • the swing arm 55 is driven by a motor (not shown) and is configured to rotate around a support shaft 58.
  • the dresser shaft 51 is rotated by driving a motor (not shown), and the rotation of the dresser shaft 51 causes the dresser 50 to rotate around the dresser shaft 51.
  • the air cylinder 53 moves the dresser 50 up and down via the dresser shaft 51, and presses the dresser 50 against the polishing surface 352a of the polishing pad 352 with a predetermined pressing force.
  • Dressing of the polished surface 352a of the polishing pad 352 is performed as follows.
  • the dresser 50 is pressed against the polished surface 352a by the air cylinder 53, and at the same time, pure water is supplied to the polished surface 352a from a pure water supply nozzle (not shown).
  • the dresser 50 rotates around the dresser shaft 51, and the lower surface (diamond particles) of the dressing member 50a is brought into sliding contact with the polished surface 352a. In this way, the polishing pad 352 is scraped off by the dresser 50, and the polishing surface 352a is dressed.
  • the drying unit 500 is a device for drying the substrate WF.
  • the drying unit 500 dries the substrate WF cleaned by the cleaning unit of the transport unit 200 after being polished by the polishing unit 300.
  • the drying unit 500 is arranged downstream of the transport unit 200.
  • the drying unit 500 has a nozzle 530 for injecting gas toward the substrate WF to be conveyed on the transfer roller 202.
  • the gas can be, for example, compressed air or nitrogen.
  • the substrate WF can be dried by blowing off the water droplets on the conveyed substrate WF by the drying unit 500.
  • the unload unit 600 is a unit for carrying out the substrate WF after processing such as polishing and cleaning to the outside of the substrate processing apparatus 1000.
  • the unload unit 600 receives the substrate after being dried by the drying unit 500.
  • the unload unit 600 is arranged downstream of the drying unit 500.
  • the unload unit 600 is configured to comply with the SMEMA (Surface Mount Equipment Manufacturers Association) mechanical device interface standard (IPC-SMEMA-9851).
  • SMEMA Surface Mount Equipment Manufacturers Association
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the polishing head 302 of one embodiment.
  • the polishing head 302 includes a rotary shaft 18 and a base member 2 connected to the rotary shaft 18.
  • the base member 2 is a flange-shaped member connected to the rotating shaft 18.
  • the polishing head 302 of the present embodiment is configured to hold the substrate WF on which a plurality of wiring unit PUs are formed.
  • the plurality of wiring unit PUs are formed on the substrate WF, for example, in a grid pattern.
  • FIG. 3 shows a row of wiring units PU-1 to PU-10 among a plurality of grid-shaped wiring unit PUs.
  • an elastic film (membrane) 4 for pressing the substrate WF is attached to the lower surface of the base member 2.
  • the elastic membrane 4 is formed of a rubber material having excellent strength and durability, such as ethylene propylene rubber (EPDM), polyurethane rubber, and silicon rubber.
  • EPDM ethylene propylene rubber
  • the elastic membrane 4 can be formed from a rubber material using a mold.
  • a pressure space for pressurizing the substrate WF is formed between the elastic membrane 4 and the base member 2.
  • the elastic membrane 4 has a plurality of concentric partition walls 4a, and the partition walls 4a form a circular shape as a plurality of pressurizing chambers between the upper surface of the elastic membrane 4 and the lower surface of the base member 2.
  • a center chamber 5, a square frame-shaped ripple chamber 6 surrounding the center chamber 5, a square frame-shaped intermediate chamber 7 surrounding the ripple chamber 6, and a square frame-shaped outer chamber 8 surrounding the intermediate chamber 7 are formed. .. That is, the center chamber 5 is formed in the central portion of the base member 2, and the ripple chamber 6, the intermediate chamber 7, and the outer chamber 8 are sequentially formed concentrically from the center toward the outer peripheral direction.
  • the flow path 11 communicating with the center chamber 5 As shown in FIG. 3, in the base member 2, the flow path 11 communicating with the center chamber 5, the flow path 12 communicating with the ripple chamber 6, the flow path 13 communicating with the intermediate chamber 7, and the outer chamber 8 are communicated with each other.
  • Each of the flow paths 14 is formed.
  • the flow path 11, the flow path 12, the flow path 13, and the flow path 14 are connected to the fluid supply source 19 via a rotary joint (not shown).
  • a ring member 34 formed in a frame shape so as to surround the elastic film 4 is provided on the lower surface of the base member 2.
  • the pressure of the fluid supplied to the center chamber 5, the ripple chamber 6, the intermediate chamber 7, and the outer chamber 8 can be adjusted independently.
  • the pressing force for pressing the substrate WF against the polishing pad 352 can be adjusted for each region of the substrate WF.
  • the polishing head 302 includes a plurality of plate-shaped members 3 that hold a back surface on which a plurality of wiring unit PUs of the substrate WF are not formed.
  • the plurality of plate-shaped members 3 include a plurality of porous members 30 for adsorbing the back surface of the substrate WF in a state where the surface PU-a to be polished of the plurality of wiring unit PUs is directed downward.
  • the plurality of porous members 30 are arranged below the elastic membrane 4.
  • Each of the plurality of porous members 30 is formed in a plate shape having the same size as the wiring unit PU.
  • the plurality of porous members 30 are arranged corresponding to the plurality of wiring unit PUs of the substrate WF.
  • the plurality of porous members 30 are arranged in a grid pattern in a one-to-one correspondence with the plurality of wiring unit PUs.
  • FIG. 3 shows a row of porous members 30-1 to 30-10 among a plurality of porous members 30 arranged in a grid pattern.
  • the elastic film 4 is an example of an elastic member arranged between the base member 2 and the plurality of plate-shaped members 3, the elastic member is not limited to the elastic film 4.
  • the porous members 30-1 to 30-10 are arranged in a region surrounded by the ring member 34.
  • the porous members 30-1 to 30-10 are connected to each other by wires 32 so that the porous members 30-1 to 30-10 can independently move in the direction toward the base member 2 and in the direction away from the base member 2.
  • the porous members arranged on the outer peripheral portion are held by the ring member 34. ..
  • the entire plurality of porous members 30 are held by the base member 2.
  • the plurality of porous members 30 may be any members that can vacuum-adsorb the substrate WF by vacuuming using the depressurizing means (vacuum source) 31.
  • the porous member 30 is made of a resin porous material in which a large number of pores are formed in a resin such as PE (polyethylene), PP (polypropylene), PTFE (polytetrafluoroethylene), or PVC (polyvinyl chloride). be able to.
  • Each of the plurality of porous members 30 has a substrate suction surface 30a for sucking the back surface of the substrate WF and a pressure reducing portion 30b communicating with the pressure reducing means (vacuum source) 31.
  • a flow path 17 communicates with the plurality of porous members 30, and the flow path 17 is connected to the decompression means 31 via a rotary joint (not shown).
  • FIG. 4 is a diagram showing a state before and after polishing the wiring pattern included in the wiring unit.
  • FIG. 4 shows the state before and after polishing the wiring unit PU-1.
  • the wiring unit PU-1 includes a plurality of wiring patterns P-1 to P-7 and a protective film layer Tc for insulating between the plurality of wiring patterns P-1 to P-7. ,It is included.
  • the plurality of wiring patterns P-1 to P-7 are, in one example, an RDL layer (ReDistributionLayer: rewiring layer), but are not limited thereto.
  • an IC chip die or the like is mounted on the polished wiring unit PU-1.
  • the heights of the wiring patterns P-1 to P-7 before polishing are not flat.
  • the wiring patterns P-1 to P-7 whose heights are not uniform are subjected to surface reference polishing in which the substrate WF is directly pressed by the elastic film 4 without providing a plurality of porous members 30. do.
  • the heights of the wiring patterns P-1 to P-7 are unlikely to be flat even after polishing.
  • the entire substrate WF is ground with reference to the back surface by arranging a plate-shaped member (for example, a porous member) having the same size as the substrate WF on the lower surface of the elastic film 4.
  • a plate-shaped member for example, a porous member
  • the heights of the plurality of wiring patterns of each wiring unit PU can be polished flat.
  • the thickness of a plurality of wiring unit PUs varies, only the wiring pattern of the thick wiring unit PU is polished and the other wiring unit PUs are not polished. As a result of concentration, the desired polishing may not be possible.
  • the polishing head 302 of the present embodiment since the porous member 30 is individually arranged for each of the plurality of wiring unit PUs, the plurality of wiring unit PUs can be individually polished on the back surface. That is, even if the thickness of the plurality of wiring unit PUs varies, the direction in which the plurality of porous members 30 independently approach the base member 2 and from the base member 2 according to the thickness of each wiring unit PU. Move away. As a result, the entire substrate WF can be pressed with a uniform pressure, so that the heights of the wiring patterns P-1 to P-7 can be flatly polished for the wiring unit PU-1 as shown in FIG. In addition, any of the other plurality of wiring unit PUs can similarly polish the height of the wiring pattern flatly.
  • the pressurizing space for pressurizing the substrate WF is divided into a plurality of pressurizing chambers such as a center chamber 5, a ripple chamber 6, an intermediate chamber 7, and an outer chamber 8. There is. Therefore, the overall polishing profile of the substrate WF can be improved.
  • the center and the outer periphery of the substrate WF may be affected by variations in the flow of the polishing liquid, differences in relative speed between the substrate WF and the polishing pad 352, and the like. Polishing rates may vary.
  • a plurality of pressurizing chambers (center chamber 5, ripple chamber 6, intermediate chamber 7, and outer chamber 8) are used according to the difference in polishing rate for each region of the substrate WF.
  • the polishing rate of the entire substrate WF can be made uniform.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the polishing head of one embodiment. The description of the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 3 will be omitted.
  • the polishing head 302 includes a plurality of plate-shaped members 3 arranged on the back surface side of the substrate WF corresponding to the plurality of wiring units PU.
  • the plurality of plate-shaped members 3 do not include the porous member, but include a hard plate member 33 such as metal or resin.
  • Each of the plurality of plate members 33 has the same size as the wiring unit PU, and is arranged in a grid pattern in a one-to-one correspondence with the plurality of wiring unit PUs.
  • FIG. 5 shows a row of plate members 33-1 to 33-10 among a plurality of plate members 33 arranged in a grid pattern.
  • a frame-shaped retainer pressurizing chamber 10 is provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the base member 2 by an elastic film, and the retainer is provided.
  • a frame-shaped retainer 15 is provided on the lower surface of the pressurizing chamber 10.
  • the retainer pressurizing chamber 10 is connected to the fluid supply source 19 via a flow path 16 formed in the base member 2.
  • the retainer 15 can be raised and lowered by adjusting the flow rate of the fluid supplied to the retainer pressurizing chamber 10.
  • the plate member 33 is individually arranged for each of the plurality of wiring unit PUs in this embodiment, so that the plurality of wiring unit PUs can be individually polished on the back surface. Further, even if the thickness of the plurality of wiring unit PUs varies, the plurality of plate members 33 independently approach the base member 2 and separate from the base member 2 according to the thickness of each wiring unit PU. Move in the direction. As a result, the entire substrate WF can be pressed with a uniform pressure, so that the heights of the wiring patterns P-1 to P-7 can be flatly polished for the wiring unit PU-1 as shown in FIG. In addition, any of the other plurality of wiring unit PUs can similarly polish the height of the wiring pattern flatly.
  • the present application is, as an embodiment, a polishing head for holding a substrate on which a plurality of wiring units are formed, the rotary shaft, a base member connected to the rotary shaft, and the plurality of wirings of the substrate. Pressurization that is arranged between the base member and the plurality of plate-shaped members that hold the back surface on which the unit is not formed and communicates with a fluid source for pressurizing the substrate.
  • a polishing head comprising an elastic member comprising an elastic film configured to form a space.
  • the plurality of plate-shaped members include a polishing head including a substrate suction surface for sucking the back surface of the substrate and a porous member having a pressure reducing portion communicating with the pressure reducing means. Disclose.
  • the plurality of plate-shaped members are adjacent to each other so that the individual plate-shaped members can independently move in a direction toward the base member and a direction away from the base member.
  • a polishing head connected to a plate-shaped member.
  • the base member includes a ring member provided in a frame shape on the lower surface of the base member, and the plurality of plate-shaped members are arranged in a region surrounded by the ring member. Disclose a polishing head that is and is held by the ring member.
  • the present application discloses, as an embodiment, a polishing head in which the plurality of plate-shaped members are provided on the back surface of the substrate corresponding to the plurality of wiring units.
  • the present application discloses, as an embodiment, a polishing head in which the pressurizing space includes a plurality of concentrically arranged pressurizing chambers.
  • the present application discloses, as an embodiment, a substrate processing apparatus having the polishing head according to any one of the above and a polishing table configured to hold a polishing pad.

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Abstract

基板に形成された複数の配線ユニットごとに配線パターンの高さを平坦に研磨することができる研磨ヘッドを実現する。 複数の配線ユニットPU-1~PU-10が形成された基板WFを保持するための研磨ヘッド302は、回転シャフト18と、回転シャフト18に連結されたベース部材2と、基板WFの複数の配線ユニットPU-1~PU-10が形成されていない裏面を保持する複数の多孔質部材30-1~30-10と、ベース部材2と複数の多孔質部材30-1~30-10との間に配置され、基板を加圧するための流体の供給源と連通する加圧空間を形成するように構成された弾性膜4と、を含む。

Description

研磨ヘッドおよび基板処理装置
 本願は、研磨ヘッドおよび基板処理装置に関する。本願は、2020年12月17日出願の日本特許出願番号第2020-209324号に基づく優先権を主張する。日本特許出願番号第2020-209324号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に援用される。
 半導体デバイスの製造に使用される基板の表面を平坦化するために化学機械研磨(CMP)装置が用いられている。基板は多くの場合、円板形状である。また、半導体デバイスに限らず、CCL基板(Copper Clad Laminate基板)やPCB(Printed Circuit Board)基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板の表面を平坦化する際の平坦度の要求も高まっている。また、PCB基板などの電子デバイスが配置されたパッケージ基板の表面を平坦化することへの要求も高まっている。
 化学機械研磨装置などの基板処理装置は、基板を保持するための研磨ヘッドを含む。例えば特許文献1に記載されている研磨ヘッドは、回転軸に連結されたベース部材と、ベース部材の下面に設けられた弾性パッドと、を備え、弾性パッドの下面に基板を保持する。この研磨ヘッドは、弾性パッドとベース部材との間に形成される加圧室に流体を供給することによって基板を研磨パッドに押圧するように構成されている。
特開2020-9987号公報
 基板処理装置は、複数の配線ユニットが形成された基板を研磨する場合がある。この種の基板は、複数の配線ユニットのそれぞれが配線パターンを有する。研磨処理された基板の複数の配線ユニットにはそれぞれICチップのダイなどが実装されることがある。ここで、複数の配線ユニットごとに配線パターンの高さが平坦に研磨されていないとダイの実装不良が生じる可能性がある。
 この点、特許文献1に記載されている研磨ヘッドは、加圧室に流体を供給することによって基板を研磨パッドに押圧し、基板全面のどこにおいても配線パターンの一定厚を除去する表面基準研磨を行うように構成されている。したがって、基板の複数の配線ユニットごとに配線パターンの高さを平坦に研磨するのは難しい。
 一方、弾性パッドと基板との間に硬質の板状部材などを配置することによって、基板全面が一定厚になるように裏面基準研磨を行うことも考えられる。しかしながら、この方式では基板全体を裏面基準研磨することになるので、複数の配線ユニットの厚みにばらつきがある場合には、複数の配線ユニットごとに配線パターンの高さを平坦に研磨できないおそれがある。
 そこで、本願は、基板に形成された複数の配線ユニットごとに配線パターンの高さを平坦に研磨することができる研磨ヘッドを実現することを1つの目的としている。
 一実施形態によれば、複数の配線ユニットが形成された基板を保持するための研磨ヘッドであって、回転シャフトと、前記回転シャフトに連結されたベース部材と、前記基板の前記複数の配線ユニットが形成されていない裏面を保持する複数の板状部材と、前記ベース部材と前記複数の板状部材との間に配置され、前記基板を加圧するための流体の供給源と連通する加圧空間を形成するように構成された弾性膜を含む弾性部材と、を含む、研磨ヘッドが開示される。
一実施形態による、基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 一実施形態による、研磨ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態の研磨ヘッドを概略的に示す断面図である。 配線ユニットに含まれる配線パターンを研磨する前と研磨した後の状態を示す図である。 一実施形態の研磨ヘッドを概略的に示す断面図である。
 以下に、本発明に係る研磨ヘッドおよび基板処理装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。
 図1は、一実施形態による基板処理装置1000の全体構成を示す平面図である。図1に示される基板処理装置1000は、ロードユニット100、搬送ユニット200、研磨ユニット300、乾燥ユニット500、およびアンロードユニット600を有する。図示の実施形態において、搬送ユニット200は、2つの搬送ユニット200A、200Bを有し、研磨ユニット300は、2つの研磨ユニット300A、300Bを有する。一実施形態において、これらの各ユニットは、独立に形成することができる。これらのユニットを独立して形成することで、各ユニットの数を任意に組み合わせることで異なる構成の基板処理装置1000を簡易に形成することができる。また、基板処理装置1000は、制御装置900を備え、基板処理装置1000の各構成要素は制御装置900により制御される。一実施形態において、制御装置900は、入出力装置、演算装置、記憶装置などを備える一般的なコンピュータから構成することができる。
 <ロードユニット>
 ロードユニット100は、研磨および洗浄などの処理が行われる前の基板WFを基板処理装置1000内へ導入するためのユニットである。一実施形態において、ロードユニット100は、SMEMA(Surface Mount Equipment Manufacturers Association)の機械装置インタフェース規格(IPC-SMEMA-9851)に準拠するように構成される。
 図示の実施形態において、ロードユニット100の搬送機構は、複数の搬送ローラ202と、搬送ローラ202が取り付けられる複数のローラシャフト204とを有する。図1に示される実施形態においては、各ローラシャフト204には3つの搬送ローラ202が取り付けられている。基板WFは、搬送ローラ202上に配置され、搬送ローラ202が回転することで基板WFが搬送される。ローラシャフト204上の搬送ローラ202の取り付け位置は、基板WFを安定的に搬送することができる位置であれば任意とすることができる。ただし、搬送ローラ202は基板WFに接触するので、処理対象である基板WFに接触しても問題の無い領域に搬送ローラ202が接触するように配置すべきである。一実施形態において、ロードユニット100の搬送ローラ202は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ202は、ローラシャフト204などを介して電気的に接地される。これは、基板WFが帯電して基板WFを損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、ロードユニット100に、基板WFの帯電を防止するためにイオナイザー(図示せず)を設けてもよい。
 <搬送ユニット>
 図1に示される基板処理装置1000は、2つの搬送ユニット200A、200Bを備えている。2つの搬送ユニット200A、200Bは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して搬送ユニット200として説明する。
 図示の搬送ユニット200は、基板WFを搬送するための複数の搬送ローラ202を備えている。搬送ローラ202を回転させることで、搬送ローラ202上の基板WFを所定の方向に搬送することができる。搬送ユニット200の搬送ローラ202は、導電性ポリマーから形成されても、導電性のないポリマーから形成されてもよい。搬送ローラ202は、図示していないモータにより駆動される。基板WFは、搬送ローラ202によって基板受け渡し位置まで搬送される。
 一実施形態において、搬送ユニット200は、洗浄ノズル284を有する。洗浄ノズル284は、図示しない洗浄液の供給源に接続される。洗浄ノズル284は、搬送ローラ202によって搬送される基板WFに洗浄液を供給するように構成される。
 <研磨ユニット>
 図2は、一実施形態による研磨ユニット300の構成を概略的に示す斜視図である。図1に示される基板処理装置1000は、2つの研磨ユニット300A、300Bを備えている。2つの研磨ユニット300A、300Bは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して研磨ユニット300として説明する。
 図2に示すように、研磨ユニット300は、研磨テーブル350と、研磨対象物である基板を保持して研磨テーブル350上の研磨面に押圧する研磨ヘッド302とを備えている。研磨テーブル350は、テーブルシャフト351を介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ(図示せず)に連結されており、テーブルシャフト351周りに回転可能になっている。研磨テーブル350の上面には研磨パッド352が貼付されており、研磨パッド352の表面352aが基板を研磨する研磨面を構成している。
 研磨テーブル350の上方には研磨液供給ノズル354が設置されており、この研磨液供給ノズル354によって研磨テーブル350上の研磨パッド352上に研磨液が供給されるようになっている。また、図2に示されるように、研磨テーブル350およびテーブルシャフト351には、研磨液を供給するための通路353が設けられている。通路353は、研磨テーブル350の表面の開口部355に連通している。研磨テーブル350の開口部355に対応する位置において研磨パッド352には貫通孔357が形成されており、通路353を通る研磨液は、研磨テーブル350の開口部355および研磨パッド352の貫通孔357から研磨パッド352の表面に供給される。なお、研磨テーブル350の開口部355および研磨パッド352の貫通孔357は、1つであっても複数でもよい。また、研磨テーブル350の開口部355および研磨パッド352の貫通孔357の位置は任意であるが、一実施形態においては研磨テーブル350の中心付近に配置される。
 図2には示されていないが、一実施形態において、研磨ユニット300は、液体、または、液体と気体との混合流体、を研磨パッド352に向けて噴射するためのアトマイザ358を備える(図1参照)。アトマイザ358から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。
 研磨ヘッド302は、回転シャフト18に接続されており、この回転シャフト18は、上下動機構319により揺動アーム360に対して上下動するようになっている。この回転シャフト18の上下動により、揺動アーム360に対して研磨ヘッド302の全体を上下動させ位置決めするようになっている。回転シャフト18は、図示しない研磨ヘッド回転モータの駆動により回転するようになっている。回転シャフト18の回転により、研磨ヘッド302が回転シャフト18を中心にして回転するようになっている。
 研磨ヘッド302は、その下面に四角形の基板を保持できるようになっている。なお、本実施形態では四角形の基板を保持する研磨ヘッド302を例に挙げて説明するが、基板は四角形に限られず円形その他の形状であってもよい。揺動アーム360は支軸362を中心として旋回可能に構成されている。研磨ヘッド302は、揺動アーム360の旋回により、上述の搬送ユニット200の基板受け渡し位置と研磨テーブル350の上方との間で移動可能である。回転シャフト18を下降させることで、研磨ヘッド302を下降させて基板を研磨パッド352の表面(研磨面)352aに押圧することができる。このとき、研磨ヘッド302および研磨テーブル350をそれぞれ回転させ、研磨テーブル350の上方に設けられた研磨液供給ノズル354から、および/または、研磨テーブル350に設けられた開口部355から研磨パッド352上に研磨液を供給する。このように、基板WFを研磨パッド352の研磨面352aに押圧して基板の被研磨面を研磨することができる。基板WFの研磨中に、研磨ヘッド302が研磨パッド352の中心を通過するように(研磨パッド352の貫通孔357を覆うように)、アーム360を固定あるいは揺動させてもよい。
 回転シャフト18および研磨ヘッド302を上下動させる上下動機構319は、軸受321を介して回転シャフト18を回転可能に支持するブリッジ28と、ブリッジ28に取り付けられたボールねじ32と、支柱130により支持された支持台29と、支持台29上に設けられたACサーボモータ38とを備えている。サーボモータ38を支持する支持台29は、支柱130を介して揺動アーム360に固定されている。
 ボールねじ32は、サーボモータ38に連結されたねじ軸32aと、このねじ軸32aが螺合するナット32bとを備えている。回転シャフト18は、ブリッジ28と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ38を駆動すると、ボールねじ32を介してブリッジ28が上下動し、これにより回転シャフト18および研磨ヘッド302が上下動する。
 一実施形態による研磨ユニット300は、研磨パッド352の研磨面352aをドレッシングするドレッシングユニット356を備えている。このドレッシングユニット356は、研磨面352aに摺接されるドレッサ50と、ドレッサ50が連結されるドレッサシャフト51と、ドレッサシャフト51の上端に設けられたエアシリンダ53と、ドレッサシャフト51を回転自在に支持する揺動アーム55とを備えている。ドレッサ50の下部はドレッシング部材50aにより構成され、このドレッシング部材50aの下面には針状のダイヤモンド粒子が付着している。エアシリンダ53は、支柱56により支持された支持台57上に配置されており、これらの支柱56は揺動アーム55に固定されている。
 揺動アーム55は図示しないモータに駆動されて、支軸58を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト51は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト51の回転により、ドレッサ50がドレッサシャフト51周りに回転するようになっている。エアシリンダ53は、ドレッサシャフト51を介してドレッサ50を上下動させ、ドレッサ50を所定の押圧力で研磨パッド352の研磨面352aに押圧する。
 研磨パッド352の研磨面352aのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサ50はエアシリンダ53により研磨面352aに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面352aに供給される。この状態で、ドレッサ50がドレッサシャフト51周りに回転し、ドレッシング部材50aの下面(ダイヤモンド粒子)を研磨面352aに摺接させる。このようにして、ドレッサ50により研磨パッド352が削り取られ、研磨面352aがドレッシングされる。
 <乾燥ユニット>
 乾燥ユニット500は、基板WFを乾燥させるための装置である。図1に示される基板処理装置1000においては、乾燥ユニット500は、研磨ユニット300で研磨された後に、搬送ユニット200の洗浄部で洗浄された基板WFを乾燥させる。図1に示されるように、乾燥ユニット500は、搬送ユニット200の下流に配置される。乾燥ユニット500は、搬送ローラ202上を搬送される基板WFに向けて気体を噴射するためのノズル530を有する。気体は、たとえば圧縮された空気または窒素とすることができる。搬送される基板WF上の水滴を乾燥ユニット500によって吹き飛ばすことで、基板WFを乾燥させることができる。
 <アンロードユニット>
 アンロードユニット600は、研磨および洗浄などの処理が行われた後の基板WFを基板処理装置1000の外へ搬出するためのユニットである。図1に示される基板処理装置1000においては、アンロードユニット600は、乾燥ユニット500で乾燥された後の基板を受け入れる。図1に示されるように、アンロードユニット600は、乾燥ユニット500の下流に配置される。一実施形態において、アンロードユニット600は、SMEMA(Surface Mount Equipment Manufacturers Association)の機械装置インタフェース規格(IPC-SMEMA-9851)に準拠するように構成される。
 <研磨ヘッド>
 次に、一実施形態による研磨ユニット300における研磨ヘッド302について説明する。図3は、一実施形態の研磨ヘッド302を概略的に示す断面図である。図3に示すように、研磨ヘッド302は、回転シャフト18と、回転シャフト18に連結されたベース部材2と、を含む。ベース部材2は、具体的には、回転シャフト18に連結されたフランジ状の部材である。
 図3に示すように、本実施形態の研磨ヘッド302は、複数の配線ユニットPUが形成された基板WFを保持するように構成される。複数の配線ユニットPUは、基板WFに例えば格子状に形成されている。図3には、格子状の複数の配線ユニットPUのうちの一列の配線ユニットPU-1~PU-10が示されている。
 ベース部材2の下面には、基板WFを押圧するための弾性膜(メンブレン)4が取り付けられている。一実施形態において、弾性膜(メンブレン)4は、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成される。一実施形態において、弾性膜4は、金型を使用してゴム材から形成することができる。
 図3に示されるように、弾性膜(メンブレン)4とベース部材2との間には、基板WFを加圧するための加圧空間が形成される。具体的には、弾性膜4は同心状の複数の隔壁4aを有し、これら隔壁4aによって、弾性膜4の上面とベース部材2の下面との間に複数の加圧室として、円形状のセンター室5、センター室5を囲う四角の枠状のリプル室6、リプル室6を囲う四角の枠状の中間室7、中間室7を囲う四角の枠状のアウター室8が形成されている。すなわち、ベース部材2の中心部にセンター室5が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室6、中間室7、アウター室8が形成されている。図3に示されるように、ベース部材2内には、センター室5に連通する流路11、リプル室6に連通する流路12、中間室7に連通する流路13、アウター室8に連通する流路14がそれぞれ形成されている。流路11、流路12、流路13、および流路14は、図示していないロータリージョイントを介して流体供給源19に接続されている。ベース部材2の下面には、弾性膜4を囲むように枠状に形成されたリング部材34が設けられる。
 図3に示されるように構成された研磨ヘッド302においては、センター室5、リプル室6、中間室7、およびアウター室8に供給する流体の圧力をそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、基板WFを研磨パッド352に押圧する押圧力を基板WFの領域毎に調整できる。
 研磨ヘッド302は、基板WFの複数の配線ユニットPUが形成されていない裏面を保持する複数の板状部材3を備える。本実施形態では、複数の板状部材3は、複数の配線ユニットPUの被研磨面PU-aを下方に向けた状態の基板WFの裏面を吸着するための複数の多孔質部材30を含む。複数の多孔質部材30は、弾性膜4の下方に配置される。複数の多孔質部材30はそれぞれ配線ユニットPUと同等の大きさの板状に形成されている。複数の多孔質部材30は、基板WFの複数の配線ユニットPUに対応して配置されている。すなわち、複数の多孔質部材30は、複数の配線ユニットPUに1対1に対応して格子状に配置されている。図3には、格子状に配置された複数の多孔質部材30のうちの一列の多孔質部材30-1~30-10が示されている。なお、弾性膜4は、ベース部材2と複数の板状部材3との間に配置された弾性部材の一例であるので、弾性部材は弾性膜4に限られない。
 図3に示すように、多孔質部材30-1~30-10は、リング部材34に囲まれた領域に配置されている。多孔質部材30-1~30-10は、それぞれが独立してベース部材2に近づく方向およびベース部材2から離れる方向に移動することができるように、隣接する多孔質部材同士がワイヤ32によって接続されている。格子状に配置された複数の多孔質部材30のうち外周部に配置された多孔質部材(図3の例では多孔質部材30-1および30-10)は、リング部材34に保持されている。これにより複数の多孔質部材30全体がベース部材2に保持される。
 複数の多孔質部材30は、減圧手段(真空源)31を用いた真空引きによって基板WFを真空吸着することができる部材であればよい。多孔質部材30は、例えばPE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、またはPVC(ポリ塩化ビニル)などの樹脂に多数の細孔が形成された樹脂ポーラス材で構成することができる。複数の多孔質部材30はそれぞれ、基板WFの裏面を吸着するための基板吸着面30aおよび減圧手段(真空源)31と連通する減圧部30bを有する。複数の多孔質部材30には流路17が連通しており、流路17は図示していないロータリージョイントを介して減圧手段31に接続されている。
 図4は、配線ユニットに含まれる配線パターンを研磨する前と研磨した後の状態を示す図である。図4は、配線ユニットPU-1の研磨前後の状態を示している。図4に示すように、配線ユニットPU-1には、複数の配線パターンP-1~P-7と、複数の配線パターンP-1~P-7間を絶縁するための保護膜層Tcと、が含まれている。複数の配線パターンP-1~P-7は、一例では、RDL層(Re Distribution Layer:再配線層)であるが、これに限定されない。一実施形態では、研磨後の配線ユニットPU-1には、ICチップのダイなどが実装される。研磨前の配線パターンP-1~P-7は、高さが平坦になっていない。このように高さが揃っていない配線パターンP-1~P-7に対して、複数の多孔質部材30を設けずに、弾性膜4で直接基板WFを押圧する表面基準研磨を行うと仮定する。この場合、配線パターンP-1~P-7それぞれについて同じ厚みが除去されるので、研磨後も配線パターンP-1~P-7の高さは平坦になり難い。
 一方、弾性膜4の下面に基板WFと同様の大きさを有する板状部材(例えば多孔質部材)を配置することによって、基板WF全体を裏面基準研磨すると仮定する。この場合、複数の配線ユニットPUの厚みが揃っている場合には、各配線ユニットPUの複数の配線パターンの高さを平坦に研磨できると考えられる。しかしながら、複数の配線ユニットPUの厚みにばらつきがある場合には、厚みが大きい配線ユニットPUの配線パターンのみが研磨されて他の配線ユニットPUが研磨されないなど、基板WFの一部に加圧力が集中する結果、所望の研磨を行うことができないおそれがある。
 これに対して本実施形態の研磨ヘッド302は、複数の配線ユニットPUそれぞれに個別に多孔質部材30が配置されているので、複数の配線ユニットPUを個別に裏面基準研磨することができる。すなわち、複数の配線ユニットPUの厚みにばらつきがある場合であっても、各配線ユニットPUの厚みに応じて、複数の多孔質部材30が独立してベース部材2に近づく方向およびベース部材2から離れる方向に移動する。その結果、基板WF全体を均等な圧力で押圧することができるので、図4に示すように、配線ユニットPU-1について配線パターンP-1~P-7の高さを平坦に研磨することができるとともに、他の複数の配線ユニットPUのいずれも同様に配線パターンの高さを平坦に研磨することができる。
 また、本実施形態の研磨ヘッド302は、基板WFを加圧するための加圧空間が、センター室5、リプル室6、中間室7、およびアウター室8という複数の加圧室にエリア分けされている。したがって、基板WFの全体の研磨プロファイルを改善することができる。例えば本実施形態の基板処理装置のように研磨液を用いて研磨を行う場合、研磨液の流れのばらつき、基板WFと研磨パッド352との相対速度の違いなどによって、基板WFの中心と外周で研磨レートが異なる場合がある。これに対して本実施形態の研磨ヘッド302によれば、基板WFの領域ごとの研磨レートの違いに応じて複数の加圧室(センター室5、リプル室6、中間室7、およびアウター室8)へ供給する流体の流量を調整することによって、基板WF全体の研磨レートを均一化させることができる。
 上記の実施形態では、研磨ヘッド302が板状部材3の一形態として多孔質部材30を備える実施形態を説明したが、これに限定されない。図5は、一実施形態の研磨ヘッドを概略的に示す断面図である。図3に示した実施形態と同様の構成については説明を省略する。
 図5に示すように、研磨ヘッド302は、基板WFの裏面側に複数の配線ユニットPUに対応して配置された複数の板状部材3を備える。本実施形態では、複数の板状部材3は、多孔質部材を含んでおらず、金属または樹脂などの硬質の板部材33を含む。複数の板部材33はそれぞれ、配線ユニットPUと同等の大きさを有し、複数の配線ユニットPUに1対1に対応して格子状に配置されている。図5には、格子状に配置された複数の板部材33のうちの一列の板部材33-1~33-10が図示されている。
 本実施形態では、研磨中に基板WFが研磨ヘッド302から飛び出すことを防止するために、ベース部材2の下面の外周部には、弾性膜によって枠状のリテーナ加圧室10が設けられ、リテーナ加圧室10の下面には枠状のリテーナ15が設けられる。リテーナ加圧室10は、ベース部材2内に形成された流路16を介して流体供給源19に接続されている。リテーナ加圧室10に供給する流体の流量を調整することによりリテーナ15を昇降させることができる。
 本実施形態も上述の実施形態と同様に、複数の配線ユニットPUそれぞれに個別に板部材33が配置されているので、複数の配線ユニットPUを個別に裏面基準研磨することができる。また、複数の配線ユニットPUの厚みにばらつきがある場合であっても、各配線ユニットPUの厚みに応じて、複数の板部材33が独立してベース部材2に近づく方向およびベース部材2から離れる方向に移動する。その結果、基板WF全体を均等な圧力で押圧することができるので、図4に示すように、配線ユニットPU-1について配線パターンP-1~P-7の高さを平坦に研磨することができるとともに、他の複数の配線ユニットPUのいずれも同様に配線パターンの高さを平坦に研磨することができる。
 以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
 本願は、一実施形態として、複数の配線ユニットが形成された基板を保持するための研磨ヘッドであって、回転シャフトと、前記回転シャフトに連結されたベース部材と、前記基板の前記複数の配線ユニットが形成されていない裏面を保持する複数の板状部材と、前記ベース部材と前記複数の板状部材との間に配置され、前記基板を加圧するための流体の供給源と連通する加圧空間を形成するように構成された弾性膜を含む弾性部材と、を含む、研磨ヘッドを開示する。
 さらに、本願は、一実施形態として、前記複数の板状部材はそれぞれ、前記基板の裏面を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材を含む、研磨ヘッドを開示する。
 さらに、本願は、一実施形態として、前記複数の板状部材は、個々の板状部材が独立して前記ベース部材に近づく方向および前記ベース部材から離れる方向に移動することができるように隣接する板状部材と接続されている、研磨ヘッドを開示する。
 さらに、本願は、一実施形態として、前記ベース部材は、前記ベース部材の下面に枠状に設けられたリング部材を含み、前記複数の板状部材は、前記リング部材に囲まれた領域に配置され、前記リング部材に保持される、研磨ヘッドを開示する。
 さらに、本願は、一実施形態として、前記複数の板状部材は、前記複数の配線ユニットに対応して前記基板の裏面に設けられている、研磨ヘッドを開示する。
 さらに、本願は、一実施形態として、前記加圧空間は、同心状に配置された複数の加圧室を含む、研磨ヘッドを開示する。
 さらに、本願は、一実施形態として、上記のいずれかに記載の研磨ヘッドと、研磨パッドを保持するように構成された研磨テーブルと、を有する、基板処理装置を開示する。
2 ベース部材
3 板状部材
4 弾性膜(メンブレン)
5 センター室
6 リプル室
7 中間室
8 アウター室
18 回転シャフト
19 流体供給源
30 多孔質部材
30a 基板吸着面
30b 減圧部
31 減圧手段(真空源)
32 ワイヤ
33 板部材
34 リング部材
302 研磨ヘッド
350 研磨テーブル
352 研磨パッド
1000 基板処理装置
P 配線パターン
PU 配線ユニット
WF 基板
PU-a 被研磨面

Claims (7)

  1.  複数の配線ユニットが形成された基板を保持するための研磨ヘッドであって、
     回転シャフトと、
     前記回転シャフトに連結されたベース部材と、
     前記基板の前記複数の配線ユニットが形成されていない裏面を保持する複数の板状部材と、
     前記ベース部材と前記複数の板状部材との間に配置され、前記基板を加圧するための流体の供給源と連通する加圧空間を形成するように構成された弾性膜を含む弾性部材と、
     を含む、研磨ヘッド。
  2.  前記複数の板状部材はそれぞれ、前記基板の裏面を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材を含む、
     請求項1に記載に研磨ヘッド。
  3.  前記複数の板状部材は、個々の板状部材が独立して前記ベース部材に近づく方向および前記ベース部材から離れる方向に移動することができるように隣接する板状部材と接続されている、
     請求項1または2に記載の研磨ヘッド。
  4.  前記ベース部材は、前記ベース部材の下面に枠状に設けられたリング部材を含み、
     前記複数の板状部材は、前記リング部材に囲まれた領域に配置され、前記リング部材に保持される、
     請求項1から3のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
  5.  前記複数の板状部材は、前記複数の配線ユニットに対応して前記基板の裏面に設けられている、
     請求項1から4のいずれか一項に記載に研磨ヘッド。
  6.  前記加圧空間は、同心状に配置された複数の加圧室を含む、
     請求項1から5のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
  7.  請求項1から6のいずれか一項に記載の研磨ヘッドと、
     研磨パッドを保持するように構成された研磨テーブルと、を有する、
     基板処理装置。
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