JP3045966B2 - ポリッシング装置および方法 - Google Patents
ポリッシング装置および方法Info
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Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Description
リッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシ
ング装置および方法に係り、特にポリッシング対象物の
周縁部の研磨量を制御する機構を具備したポリッシング
装置および方法に関する。
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が0.5μm以下の光リソグラ
フィの場合、許容される焦点深度が浅くなるためステッ
パーの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウ
エハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦
化法の1手段としてポリッシング装置により研磨するこ
とが行われている。
ンテーブルとトップリングとを有し、トップリングが一
定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブルとト
ップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて、
砥液を供給しつつ該ポリッシング対象物の表面を平坦且
つ鏡面に研磨している。
プリングの半導体ウエハ保持面に弾性を有する、例えば
ポリウレタン等の弾性マットを貼り、トップリングから
ポリッシング対象物に印加する押圧力を均一にしようと
する試みがなされている。これは押圧力を均一化するこ
とで半導体ウエハが局部的に研磨されることを緩和し、
ポリッシング対象物の平坦度を向上させることを目的と
している。
を示す図である。ポリッシング装置は、上面に研磨布4
2を貼った回転するターンテーブル41と、回転および
押圧可能にポリッシング対象物である半導体ウエハ43
を保持するトップリング45と、研磨布42に砥液Qを
供給する砥液供給ノズル48を備えている。トップリン
グ45はトップリングシャフト49に連結されており、
またトップリング45はその下面にポリウレタン等の弾
性マット47を備えており、弾性マットに接触させて半
導体ウエハ43を保持する。さらにトップリング45
は、研磨中に半導体ウエハ43がトップリング45の下
面から外れないようにするため、円筒状のガイドリング
46を外周縁部に備えている。ここで、ガイドリング4
6はトップリング45に対して固定されており、その下
端面はトップリング45の保持面から突出するように形
成され、ポリッシング対象物である半導体ウエハ43が
保持面内に保持され、研磨中に研磨布42との摩擦力に
よってトップリング外へ飛び出さないようになってい
る。
面の弾性マット47の下部に保持し、ターンテーブル4
1上の研磨布42に半導体ウエハ43をトップリング4
5によって押圧するとともに、ターンテーブル41およ
びトップリング45を回転させて研磨布42と半導体ウ
エハ43を相対運動させて研磨する。このとき、砥液供
給ノズル48から研磨布42上に砥液Qを供給する。砥
液は、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁
したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥
粒による機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウ
エハを研磨する。
弾性マットの状態を示す拡大断面図である。図15に示
すように、ポリッシング対象物である半導体ウエハ43
の周縁は、研磨布42との接触/非接触の境界であると
同時に、弾性マット47との接触/非接触との境界にな
っている。このため、これらの境界であるポリッシング
対象物の周縁において、ポリッシング対象物に加わる研
磨圧力が不均一になり、ポリッシング対象物の周縁のみ
が多く研磨され、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまう
という問題点があった。
2 )等の被膜が形成された6インチ半導体ウエハについ
て有限要素法(finite element method )で求めた半径
方向位置と研磨圧力との関係及び半径方向位置と膜厚と
の関係を示すグラフである。図中、白丸は有限要素法で
求めた研磨圧力(gf/cm2)の計算値を示し、黒丸は
研磨後の膜厚(オングストローム)の測定値を示す。計
算で求められた研磨圧力は半導体ウエハの周縁部(70
〜74mm)で不均一であり、これに応じて膜厚は半導体
ウエハの周縁部(70〜73.5mm)で不均一になって
いる。そして、膜厚の実測値から明らかなように半導体
ウエハの周縁部が過研磨になって縁だれが生じているの
がわかる。
止するため、ガイドリングをリング状の重りによって構
成し、ガイドリングをトップリングに対して上下動可能
とし、ガイドリングの重量によって研磨布を押圧する構
造を採用したものがある(例えば、特開昭55−157
473号)。また、トップリングとガイドリングとの間
にバネを介装し、バネ力によってガイドリングを研磨布
に押圧する構造を採用したものがある(例えば、特公昭
58−10193号)。
ングの重量によって研磨布を押圧する構造のものにおい
ては、ポリッシング対象物や研磨条件に応じて、トップ
リングがポリッシング対象物である半導体ウエハを研磨
布に押圧する押圧力を変更しても、ガイドリングが研磨
布を押圧する押圧力は常に一定であり変更することがで
きないため、トップリングの押圧力に比べてガイドリン
グの研磨布に対する押圧力が低すぎたり高すぎたりする
場合があり、半導体ウエハの周縁部のみが多く研磨され
たり、逆に研磨量が少なかったりするという問題点があ
った。
グを研磨布に押圧する構造のものにおいては、使用する
バネによって押圧力が決定されてしまい、上述と同様
に、ポリッシング対象物や研磨条件に応じて、トップリ
ングがポリッシング対象物である半導体ウエハを研磨布
に押圧する押圧力を変更しても、ガイドリングが研磨布
を押圧する押圧力は変更することができないため、トッ
プリングの押圧力に比べてガイドリングの研磨布に対す
る押圧力が低すぎたり高すぎたりする場合があり、半導
体ウエハの周縁部のみが多く研磨されたり、逆に研磨量
が少なかったりするという問題点があった。
で、トップリングの周囲に押圧リングを設けポリッシン
グ対象物や研磨条件に応じて押圧リングが研磨布に最適
な押圧力を与えるようにすることにより、ポリッシング
対象物の周縁部における研磨量の過不足を防止し、より
平坦度の高い研磨を行うことができるポリッシング装置
および方法を提供することを目的とする。
ング対象物によってはポリッシング対象物の周縁部で内
部側より研磨量を多く又は逆に少なくしたいという要請
があるため、この要請にも答えることができるようにポ
リッシング対象物の周縁部の研磨量を意図的に増減する
ことができるポリッシング装置および方法を提供するこ
とを目的とする。
ため本発明のポリッシング装置は、上面に研磨布を貼っ
たターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターン
テーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を
介在させて所定の力で押圧することによって該ポリッシ
ング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化するポリッシング
装置において、前記ポリッシング対象物を収容する凹部
を有し該凹部の内周面によってポリッシング対象物の外
周部を保持するトップリングの周囲に押圧リングを上下
動自在に配置し、前記押圧リングを研磨布に対して押圧
する押圧手段を設け、該押圧手段の押圧力を可変にした
ことを特徴とするものである。
研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有
し、前記ターンテーブルとトップリングとの間にポリッ
シング対象物を介在させて所定の力で押圧することによ
って該ポリッシング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化す
るポリッシング方法において、前記ポリッシング対象物
を収容する凹部を有し該凹部の内周面によってポリッシ
ング対象物の外周部を保持するトップリングの周囲に押
圧リングを上下動自在に配置し、ポリッシング対象物が
接触する研磨布の周囲を、押圧リングによりトップリン
グの押圧力に基づいて決定された押圧力で押圧しながら
研磨することを特徴とするものである。
図1において、符号1はトップリングであり、トップリ
ング1はポリッシング対象物である半導体ウエハ4を収
容する凹部1aを有している。トップリング1の下面に
は弾性マット2が貼着されている。またトップリング1
の外周部には押圧リング3が配置されている。この押圧
リング3はトップリング1に対して上下動自在になって
いる。
リッシング対象物である半導体ウエハ4をターンテーブ
ル5上の研磨布6に押圧する押圧力F1(単位面積当た
りの圧力,gf/cm2)を可変とし、また押圧リング
3が研磨布6を押圧する押圧力F2(単位面積当たりの
圧力,gf/cm2)を可変としている。そして、押圧
力F1 と押圧力F2 とは、それぞれ独立して押圧力を変
更できるようになっている。したがって、押圧リング3
が研磨布6を押圧する押圧力F2 をトップリング1が半
導体ウエハ4を研磨布6に押圧する押圧力F1 に応じて
変更することができる。
半導体ウエハ4を研磨布6に押圧する押圧力F1 と押圧
リング3が研磨布6を押圧する押圧力F2 とを等しくす
れば、ポリッシング対象物である半導体ウエハ4の中心
部から周縁部、さらには半導体ウエハ4の外側にある押
圧リング3の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均
一になる。そのため、ポリッシング対象物である半導体
ウエハ4の周縁部における研磨量の過不足を防止するこ
とができる。
研磨布6に押圧する押圧力F1と押圧リング3が研磨布
6を押圧する押圧力F2との関係を変えた場合の模式図
であり、図2(a)はF1>F2の場合を示し、図2
(b)はF1≒F2の場合を示し、図2(C)はF1<F2
の場合を示す。図2(a),(b),(c)に示される
ように、押圧リング3に押圧力F2を加えた場合、研磨
布6が圧縮され、半導体ウエハ4の周縁部に対する研磨
布6の接触状態が変化していく。このため、F1とF2と
の関係を変更することにより半導体ウエハ4の研磨圧力
の分布を内部側と周縁部とで種々に変えることができ
る。
には半導体ウエハ4の周縁部の研磨圧力が内部より高く
なり、半導体ウエハ4の周縁部の研磨量を内部の研磨量
より多くすることができる。F1≒F2の場合には半導体
ウエハ4の中心部から周縁部、さらには押圧リングの外
周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一になり、半導
体ウエハ4は中心部から周縁部まで均一な研磨量が得ら
れる。F1<F2の場合には半導体ウエハ4の周縁部の研
磨圧力が内部より低くなり、半導体ウエハ4の周縁部の
研磨量を内部の研磨量より少なくすることができる。
ウエハを研磨した場合の実験結果を示すグラフである。
半導体ウエハは8インチのものを使用し、トップリング
による半導体ウエハに加わる押圧力(研磨圧力)は40
0gf/cm2 で一定であり、押圧リングの押圧力は600
〜200gf/cm2 まで変更したものである。図3(a)
は押圧リングの押圧力を600gf/cm2 、図3(b)は
同押圧力を500gf/cm2 、図3(c)は同押圧力を4
00gf/cm2 、図3(d)は同押圧力を300gf/c
m2 、図3(e)は同押圧力を200gf/cm2としたもの
である。各図において横軸は半導体ウエハの中心からの
距離(mm)、縦軸は研磨量(オングストローム)を示
す。
圧力を変えることによって、半導体ウエハの半径方向位
置の研磨量が影響を受けていることがわかる。即ち、押
圧リングの押圧力が200〜300gf/cm2 の場合(図
3(d),図3(e))には、半導体ウエハの周縁部で
縁だれが生じており、同押圧力が400〜500gf/cm
2 の場合(図3(b),図3(c))には半導体ウエハ
の周縁部の縁だれが少なく、さらに同押圧力が600g
f/cm2 の場合(図3(a))には半導体ウエハの周縁部
で研磨不足が生じている。
押圧力をトップリングの押圧力とは独立に変更すること
により、ポリッシング対象物の周縁部における研磨量の
過不足を調整できることが裏付けられた。理論的には押
圧リングの押圧力はトップリングの押圧力と等しい場合
がポリッシング対象物の周縁部の研磨結果は良くなるは
ずであるが、ポリッシング対象物や研磨条件によって一
概には云いきれないため、本発明においてはポリッシン
グ対象物や研磨条件によって、押圧リングの押圧力をト
ップリングの押圧力に基づいて最適な値に選択する。
によっては、ポリッシング対象物の周縁部を内部側より
意図的に研磨量を多く又は逆に少なくしたいという要請
があるため、この要請に対しても押圧リングの押圧力を
トップリングの押圧力に基づいて最適な値に選択するこ
とによりポリッシング対象物の周縁部の研磨量を意図的
に増減することができる。
リッシング対象物を収容する凹部を有しているため、押
圧リングがトップリングに対して上下動する際に、ポリ
ッシング対象物の外周面をこすることがない。そのた
め、ポリッシング対象物の研磨中に押圧リングの上下動
により生ずる研磨性能への影響を避けることができる。
方法の一実施例を図4及び図5を参照して説明する。図
4はポリッシング装置の全体構成を示す断面図であり、
図5はポリッシング装置の要部構成を示す断面図であ
り、図6はトップリング及び押圧リングの部分を示す拡
大断面図である。図4および図5において、符号1はト
ップリングであり、トップリング1の下面には弾性マッ
ト2が貼着されている。またトップリング1の外周部に
は押圧リング3が配置されている。またトップリング1
の下方には、上面に研磨布6を貼ったターンテーブル5
が設置されている。
ップリングシャフト8に接続されており、このトップリ
ングシャフト8はトップリングヘッド9に固定されたト
ップリング用エアシリンダ10に連結されており、この
トップリング用エアシリンダ10によってトップリング
シャフト8は上下動し、トップリング1の下端面に保持
された半導体ウエハ4をターンテーブル5に押圧するよ
うになっている。
示せず)を介して回転筒11に連結されており、この回
転筒11はその外周部にタイミングプーリ12を有して
いる。そして、タイミングプーリ12は、タイミングベ
ルト13を介して、トップリングヘッド9に固定された
トップリング用モータ14に設けられたタイミングプー
リ15に接続されている。したがって、トップリング用
モータ14を回転駆動することによってタイミングプー
リ15、タイミングベルト13およびタイミングプーリ
12を介して回転筒11及びトップリングシャフト8が
一体に回転し、トップリング1が回転する。トップリン
グヘッド9は、フレーム(図示せず)に固定支持された
トップリングヘッドシャフト16によって支持されてい
る。
ップリング1に連結されており、押圧リング3はトップ
リング1に対して上下動自在であるとともにトップリン
グ1と一体に回転可能になっている。そして、押圧リン
グ3はベアリング19を保持したベアリング押え20お
よびシャフト21を介して押圧リング用エアシリンダ2
2に連結されている。押圧リング用エアシリンダ22は
トップリングヘッド9に固定されている。押圧リング用
エアシリンダ22は円周上に複数個(本実施例では3
個)配設されている。
リング用エアシリンダ22は、それぞれレギュレータR
1,R2を介して圧縮空気源24に接続されている。そ
して、レギュレータR1によってトップリング用エアシ
リンダ10へ供給する空気圧を調整することによりトッ
プリング1が半導体ウエハ4を研磨布6に押圧する押圧
力を調整することができ、レギュレータR2によって押
圧リング用エアシリンダ22へ供給する空気圧を調整す
ることにより押圧リング3が研磨布6を押圧する押圧力
を調整することができる。レギュレータR1及びR2は
図示しないコントローラによって独立に制御される。
給ノズル25が設置されており、砥液供給ノズル25に
よってターンテーブル5上の研磨布6上に研磨砥液Qが
供給されるようになっている。
造を示す詳細図である。図6に示されるように、トップ
リング1の外端部は下方に垂下する垂下部1sを有して
おり、この垂下部1sとトップリング1の下面によって
半導体ウエハ4を収容する凹部1aが形成されている。
ップリング1の下面に半導体ウエハ4を保持させ、トッ
プリング用エアシリンダ10を作動させてトップリング
1をターンテーブル5に向かって押圧し、回転している
ターンテーブル5の上面の研磨布6に半導体ウエハ4を
押圧する。一方、砥液供給ノズル25から研磨砥液Qを
流すことにより、研磨布6に研磨砥液Qが保持されてお
り、半導体ウエハ4の研磨される面(下面)と研磨布6
の間に研磨砥液Qが存在した状態でポリッシングが行わ
れる。
ップリング1の押圧力に応じて押圧リング用エアシリン
ダ22による押圧リング3の研磨布6への押圧力を適宜
調整して半導体ウエハ4の研磨を行う。研磨中にレギュ
レータR1によってトップリング1が半導体ウエハ4を
ターンテーブル5上の研磨布6に押圧する押圧力F1を
変更でき、レギュレータR2によって押圧リング3が研
磨布6を押圧する押圧力F2 を変更できる(図1参
照)。したがって、研磨中に、押圧リング3が研磨布6
を押圧する押圧力F2 を、トップリング1が半導体ウエ
ハ4を研磨布6に押圧する押圧力F1 に応じて変更する
ことができる。この押圧力F1 に対する押圧力F2 を適
宜調整することにより、半導体ウエハ4の中心部から周
縁部、さらには半導体ウエハ4の外側にある押圧リング
3の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一にな
る。そのため、半導体ウエハ4の周縁部における研磨量
の過不足を防止することができる。
意図的に研磨量を多くし又は逆に少なくしたい場合に
は、押圧リングの押圧力F2をトップリングの押圧力F1
に基づいて最適な値に選択することにより、半導体ウエ
ハ4の周縁部の研磨量を意図的に増減できる。
導体ウエハ4を収容する凹部1aを有しているため、押
圧リング3がトップリング1に対して上下動する際に、
半導体ウエハ4の外周面をこすることがない。そのた
め、半導体ウエハ4の研磨中に押圧リング3の上下動に
より生ずる研磨性能への影響を避けることができる。
施例を示す図である。本実施例においては、トップリン
グ1の外周部にある押圧リング3は押圧リング押え26
により保持されており、押圧リング押え26は複数のロ
ーラ27により押圧されるようになっている。ローラ2
7はシャフト28を介してトップリングヘッド9に固定
された押圧リング用エアシリンダ22に連結されてい
る。押圧リング3がトップリング1に対して上下動自在
でトップリング1とともに回転できることは、図4及び
図5に示す実施例と同様である。
転中にローラ27は押圧リング押え26と摺接して自身
の軸心回わりに回転し、押圧リング3はローラ27によ
って押圧リング押え26を介して下方に押圧される。そ
の結果、押圧リング3は研磨布6を所定の押圧力で押圧
する。その他の構成は図4および図5に示す実施例と同
様である。また作用効果も図4および図5に示す実施例
と同様である。上述のように、第1実施例及び第2実施
例においては、トップリングシャフト8の周囲に別個に
設けられ、トップリングシャフト8と一緒に回転するこ
とはしない部材21及び28を介して押圧リングへ押圧
力が伝達されるので、研磨中すなわちトップリングが回
転中であっても、押圧リングの押圧力を変更することが
可能である。
施例を示す図である。本実施例においては、トップリン
グ1の外周部にある押圧リング3は、トップリング1に
固定された押圧リング用エアシリンダ31に連結されて
いる。押圧リング用エアシリンダ31はトップリングシ
ャフト8内の連通路8a、ロータリージョイント32、
レギュレータR2を介して圧縮空気源24に接続されて
いる。
4の実施例と同様にレギュレータR1を介して圧縮空気
源24に接続されている。またレギュレータR1,R2
は演算器33に接続されている。
ップリング用エアシリンダ10によるトップリング1の
押圧力によって研磨布6に押圧されて研磨される。また
押圧リング3は押圧リング用エアシリンダ31によって
研磨布6に押圧される。押圧リング3を研磨布6に押圧
すると、押圧リング3は反力を受けて、トップリング1
の押圧力に影響を与えることになる。そのため、本実施
例においては、トップリング1の押圧力と押圧リング3
の押圧力の設定値を演算器33に入力し、演算器33に
よってトップリング用エアシリンダ10および押圧リン
グ用エアシリンダ31に与える空気圧を演算し、レギュ
レータR1,R2を調整して、所定の空気圧のエアをト
ップリング用エアシリンダ10および押圧リング用エア
シリンダ31にそれぞれ供給する。これによってトップ
リング1の押圧力と押圧リング3の押圧力としてそれぞ
れ所望の値が得られるようになっている。即ち、トップ
リング1の押圧力と押圧リング3の押圧力は、研磨中に
それぞれ影響を受けることなく独立に変更可能になって
いる。その他の構成は図4および図5に示す実施例と同
様である。また作用効果も図4および図5に示す実施例
と同様である。この第3実施例においても、ロータリー
ジョイントを介して圧縮空気を供給しているので、研磨
中すなわちトップリングが回転中であっても、押圧リン
グの押圧力を変更することができる。
施例を示す図である。本実施例においては、トップリン
グ1の外周部にある押圧リング3は、シャフト34を介
して押圧リング用エアシリンダ35に連結されている。
押圧リング用エアシリンダ35はトップリングヘッド9
に固定されている。押圧リング用エアシリンダ35は円
周上に複数個配設されている。
リング用エアシリンダ35は、それぞれレギュレータR
1,R2を介して圧縮空気源24に接続されている。そ
して、レギュレータR1によってトップリング用エアシ
リンダ10へ供給する空気圧を調整することによりトッ
プリング1が半導体ウエハ4を研磨布6に押圧する押圧
力を調整することができ、レギュレータR2によって押
圧リング用エアシリンダ35へ供給する空気圧を調整す
ることにより押圧リング3が研磨布6を押圧する押圧力
を調整することができる。
圧リング3との間に、トップリング1の回転を押圧リン
グ3に伝達するためのキー等の手段が設けられていな
い。従って、研磨中にトップリング1はトップリングシ
ャフト8の軸心まわりに回転するが、押圧リング3は自
身の軸線に対して非回転に構成されている。そのため、
トップリング1の回転力が押圧リング3へ伝達しないの
で、トップリングシャフト8の回転負荷が、第1乃至第
3実施例と比較して少なくなる。また、押圧リング3を
トップリングヘッド9に固定された押圧リング用エアシ
リンダ35によって直接作動させることができるため、
装置構造が簡易になる。その他の構成および作用効果
は、図4乃至図8に示す第1乃至第3実施例と同様であ
る。
ある。トップリング51は、トップリング本体52と、
トップリング本体52の下部外周部にボルト53によっ
て着脱可能に固定されたリング状部材54とからなり、
半導体ウエハ4を収容する凹部51aはトップリング本
体52の下面とリング状部材54によって形成されてい
る。そして、トップリング本体52の下面によって半導
体ウエハ4の上面を保持し、リング状部材54によって
半導体ウエハ4の外周部を保持している。押圧リング3
はトップリング51の周囲に上下動可能に設けられてい
る。
ンバ52aを有し、このチャンバ52a内に真空、加圧
空気、水等の液体が供給できるようになっている。トッ
プリング本体52はチャンバ52aと連通して下面に開
口する多数の連通孔52bを有している。弾性マット2
も同様に前記連通孔52bに対応した位置に開口2aを
有している。これによって、半導体ウエハ4の上面を真
空によって吸着可能であり、又、半導体ウエハ4の上面
に液体又は加圧空気を供給できるようになっている。
圧リング3とを最適な材質のものを選択することができ
る。リング状部材54は、内周面が半導体ウエハ4に接
触し、下端が研磨布6に接触しないため、樹脂又は樹脂
で表面を覆われた金属等の比較的柔らかな表面を有する
材料から選ぶことができる。硬い材料を用いると、研磨
中に半導体ウエハ4が割れることがあるからである。
触せず、かつ研磨布6と接触するために、セラミック等
の硬度の高いかつ耐摩耗性に富んだ材料から選択するこ
とができる。押圧リング3は、摩耗が少なく、かつ研磨
布6との摩擦抵抗が小さく、又、押圧リングの摩耗粉が
半導体ウエハ4上の半導体デバイスに悪影響を与えない
ものが望ましい。押圧リング3は上述したように半導体
ウエハ4と直接接触することがないために、この面から
の制約がないので、上記要請を満たすような最適な材質
を選択することができる。
す図であり、図11(a)は断面図、図11(b)は図
11(a)のXI(b)矢視図である。本実施例におい
ては、トップリング61は外周部に全周に亘って凹凸部
61aを有している。トップリング61の周囲に設けら
れた押圧リング63は内周部に凹凸部63aを有してい
る。そして、トップリング61の凹凸部61aと押圧リ
ング63の凹凸部63aとは互いに係合しており、トッ
プリング61と押圧リング63とは一体に回転できるよ
うになっている。トップリング61の外周部下部は下方
に垂下する垂下部61sを有しており、この垂下部61
sとトップリング61の下面によって半導体ウエハ4を
収容する凹部61cが形成されている。また、押圧リン
グ63はトップリング61に対して上下動可能になって
いる。本実施例によれば、トップリング61の垂下部6
1sの厚さが厚くとも、押圧リング63の凹凸部63a
がトップリング61の垂下部61sの内部に入り込むこ
とができるので、垂下部61sの厚さに影響されないで
研磨布6を押圧することができる。
実施例の要部構成を示す図であり、トップリング及びそ
の周辺機器の具体的な構造を示す図である。トップリン
グ71は、トップリング本体72と、トップリング本体
72の下部外周部にボルト73によって着脱可能に固定
されたL形状の断面を有するリング状部材74とからな
り、半導体ウエハ4を収容する凹部71aはトップリン
グ本体72の下面とリング状部材74によって形成され
ている。そして、トップリング本体72の下面によって
半導体ウエハ4の上面を保持し、リング状部材74によ
って半導体ウエハ4の外周部を保持するようになってい
る。前記トップリング本体72およびリング状部材74
の周囲には押圧リング75が上下動可能に設けられてい
る。
材からなり研磨布6と接触する第1押圧リング部材75
aと、第1押圧リング部材75aの上方にあるL形状の
断面を有する第2押圧リング部材75bと、第2押圧リ
ング部材75bの上方にある第3押圧リング部材75c
とから構成されている。第1,第2リング部材75a,
75bはテープ75dを介して一体に固定されている。
第2,第3リング部材75b,75cはボルト76によ
って一体に固定されている。押圧リング75はトップリ
ング本体72に固定されたピン78と係合して一体に回
転するようになっている。
aを有した取付フランジ80が固定されている。一方、
トップリングシャフト8の下端には、凹球面81aを有
した部材81を保持した駆動軸フランジ82が固定され
ている。そして、前記両凹球面80a,81a間には、
球ベアリング83が介装されている。また、トップリン
グ本体72と取付フランジ80との間にはギャップ85
が形成され、このギャップ85に真空、加圧空気、水等
の液体が供給できるようになっている。トップリング本
体72はギャップ85と連通して下面に開口する多数の
連通孔72aを有している。弾性マット2も同様に前記
連通孔72aに対応した位置に開口2aを有している。
これによって、半導体ウエハ(図示せず)の上面を真空
によって吸着可能であり、又、半導体ウエハの上面に液
体又は加圧空気を供給できるようなっている。
略L形状の断面を有して、トップリング本体72の内側
に向かって伸びている。従って、押圧リング75の外径
を大きくすることなく、押圧リング75の研磨布6に対
する接触面積を大きくとることができる。押圧リング7
5は図7に示す実施例と同様にエアシリンダによって上
下動されるローラ27によって研磨布6に対して押圧さ
れる。本実施例の作用効果は図1乃至図11に示した実
施例と同様である。
部側より意図的に研磨量を少なくする場合の例を示す説
明図である。図13に示す例では、半導体デバイスは、
シリコンからなる基材36と、基材36上の酸化膜37
と、酸化膜37上の金属膜38と、金属膜38上の酸化
膜39とから構成されている。図13(a)は研磨前の
状態を示し、図13(b)は研磨後の状態を示す。研磨
後には、半導体デバイスの周縁部で金属膜38が露出し
ている。研磨後に薬液洗浄すると、図13(c)に示す
ように金属膜38が薬液によって侵される。金属膜38
を薬液に侵されないようにするためには、図13(d)
に示すように周縁部の研磨量を内部側より少なくして周
縁部の酸化膜39を厚く残すことが好ましい。このよう
な要請に本発明は好適である。
として半導体ウエハを用いた例について説明したが、ポ
リッシング対象物としてはガラス製品、液晶板、或いは
セラミック製品等にも適用可能であるのは勿論である。
またトップリング1および押圧リング3の押圧手段とし
てエアシリンダを説明したが、液体圧シリンダでも勿論
よい。さらに押圧リングの押圧手段として機械的手段を
説明したが、ピエゾ素子や電磁気力を使用した電気的手
段であってもよい。
グ装置および方法によれば、ポリッシングに際してポリ
ッシング対象物の周縁部における押圧力分布が不均一に
なることを防止して研磨圧力をポリッシング対象物の全
面に亘って均一にし、ポリッシング対象物の周縁部の研
磨量が過不足となることを防止することができる。従っ
て、ポリッシング対象物の全面を平坦かつ鏡面に研磨す
ることができる。そして、半導体製造工程等に用いてよ
り質の高いポリッシングを行うことができ、また半導体
ウエハの周縁部まで製品に供することができるため、半
導体ウエハの歩留りの向上に寄与するものである。
リッシング対象物によってはポリッシング対象物の周縁
部で内部側より意図的に研磨量を多く又は逆に少なくし
たいという要請があるため、この要請にも答えることが
できるようにポリッシング対象物の周縁部の研磨量を意
図的に増減することができる。
リッシング対象物を収容する凹部を有しているため、押
圧リングがトップリングに対して上下動する際に、ポリ
ッシング対象物の外周面をこすることがない。そのた
め、ポリッシング対象物の研磨中に押圧リングの上下動
により生ずる研磨性能への影響を避けることができる。
関係を変更した場合の挙動を説明する説明図である。
磨した場合の実験結果を示すグラフである。
全体構成を示す断面図である。
要部構成を示す断面図である。
おけるトップリングと押圧リングの詳細を示す図であ
る。
要部構成を示す断面図である。
要部構成を示す断面図である。
要部構成を示す断面図である。
の要部構成を示す断面図である。
図的に研磨量を少なくする場合の例を示す説明図であ
る。
面図である。
ハと研磨布と弾性マットとの状態を示す拡大断面図であ
る。
関係及び半径方向位置と膜厚との関係を示すグラフであ
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 上面に研磨布を貼ったターンテーブルと
トップリングとを有し、前記ターンテーブルとトップリ
ングとの間にポリッシング対象物を介在させて所定の力
で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨
し、平坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、 前記ポリッシング対象物を収容する凹部を有し該凹部の
内周面によってポリッシング対象物の外周部を保持する
トップリングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置
し、前記押圧リングを研磨布に対して押圧する押圧手段
を設け、該押圧手段の押圧力を可変にしたことを特徴と
するポリッシング装置。 - 【請求項2】 前記トップリングがポリッシング対象物
に与える押圧力と前記押圧リングが研磨布に与える押圧
力は、それぞれ独立に変更可能であることを特徴とする
請求項1記載のポリッシング装置。 - 【請求項3】 前記押圧リングが研磨布に与える押圧力
は、前記トップリングがポリッシング対象物に与える押
圧力に基づいて決定することを特徴とする請求項1記載
のポリッシング装置。 - 【請求項4】 前記ポリッシング対象物の周縁部の研磨
量と内部の研磨量とが同一となるように、前記押圧リン
グが研磨布に与える押圧力を前記トップリングがポリッ
シング対象物に与える押圧力とほぼ同一とすることを特
徴とする請求項3記載のポリッシング装置。 - 【請求項5】 前記ポリッシング対象物の周縁部の研磨
量を内部の研磨量より多くするように、前記押圧リング
が研磨布に与える押圧力を前記トップリングがポリッシ
ング対象物に与える押圧力より小さくすることを特徴と
する請求項3記載のポリッシング装置。 - 【請求項6】 前記ポリッシング対象物の周縁部の研磨
量を内部の研磨量より少なくするように、前記押圧リン
グが研磨布に与える押圧力を前記トップリングがポリッ
シング対象物に与える押圧力より大きくすることを特徴
とする請求項3記載のポリッシング装置。 - 【請求項7】 前記トップリングは、ポリッシング対象
物の上面を保持するトップリング本体と、このトップリ
ング本体の外周部に着脱可能に配置されポリッシング対
象物の外周部を保持するリング状部材とからなり、前記
ポリッシング対象物を収容する凹部は前記トップリング
本体の下面と前記リング状部材の内周面とにより形成さ
れていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1
項に記載のポリッシング装置。 - 【請求項8】 前記押圧リングの押圧手段は、流体圧シ
リンダからなることを特徴とする請求項1乃至7のいず
れか1項に記載のポリッシング装置。 - 【請求項9】 前記流体圧シリンダはトップリングを支
持するトップリングヘッドに固定されていることを特徴
とする請求項8記載のポリッシング装置。 - 【請求項10】前記流体圧シリンダはトップリングに固
定されていることを特徴とする請求項8記載のポリッシ
ング装置。 - 【請求項11】前記押圧リングは、自身の軸線に対して
非回転に構成されていることを特徴とする請求項1記載
のポリッシング装置。 - 【請求項12】 上面に研磨布を貼ったターンテーブル
とトップリングとを有し、前記ターンテーブルとトップ
リングとの間にポリッシング対象物を介在させて所定の
力で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨
し、平坦且つ鏡面化するポリッシング方法において、 前記ポリッシング対象物を収容する凹部を有し該凹部の
内周面によってポリッシング対象物の外周部を保持する
トップリングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置
し、ポリッシング対象物が接触する研磨布の周囲を、押
圧リングによりトップリングの押圧力に基づいて決定さ
れた押圧力で押圧しながら研磨することを特徴とするポ
リッシング方法。 - 【請求項13】 前記トップリングがポリッシング対象
物に与える押圧力と前記押圧リングが研磨布に与える押
圧力は、それぞれ独立に変更可能であることを特徴とす
る請求項12記載のポリッシング方法。 - 【請求項14】 前記ポリッシング対象物の周縁部の研
磨量を内部の研磨量と同一となるように、前記押圧リン
グが研磨布に与える押圧力と前記トップリングがポリッ
シング対象物に与える押圧力とをほぼ同一とすることを
特徴とする請求項12記載のポリッシング方法。 - 【請求項15】 前記ポリッシング対象物の周縁部の研
磨量を内部の研磨量より多くするように、前記押圧リン
グが研磨布に与える押圧力を前記トップリングがポリッ
シング対象物に与える押圧力より小さくすることを特徴
とする請求項12記載のポリッシング方法。 - 【請求項16】 前記ポリッシング対象物の周縁部の研
磨量を内部の研磨量より少なくするように、前記押圧リ
ングが研磨布に与える押圧力を前記トップリングがポリ
ッシング対象物に与える押圧力より大きくすることを特
徴とする請求項12記載のポリッシング方法。 - 【請求項17】 半導体製造方法において、ターンテー
ブルとトップリングとの間に半導体ウエハを介在させて
所定の力で押圧することによって半導体ウエハを研磨す
るに際して、半導体ウエハを収容する凹部を有し該凹部
の内周面によってポリッシング対象物の外周部を保持す
るトップリングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置
し、半導体ウエハが接触する研磨布の周囲を、押圧リン
グによりトップリングの押圧力に基づいて決定された押
圧力で押圧しながら研磨することを特徴とする半導体製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28147896A JP3045966B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-10-02 | ポリッシング装置および方法 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5405596 | 1996-02-16 | ||
| JP8-54055 | 1996-06-11 | ||
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| JP8-171735 | 1996-06-11 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1058309A JPH1058309A (ja) | 1998-03-03 |
| JP3045966B2 true JP3045966B2 (ja) | 2000-05-29 |
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ID=27295162
Family Applications (1)
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| JP28147896A Expired - Lifetime JP3045966B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-10-02 | ポリッシング装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045966B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7740521B2 (en) | 2005-03-14 | 2010-06-22 | Shin-Etsu-Handotai Co., Ltd. | Polishing head, polishing apparatus and polishing method for semiconductor wafer |
| CN105666315A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-15 | 科森科技东台有限公司 | 抛光盘、抛光装置及高亮度耐磨金属镜面粗抛工艺 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0878268B1 (en) * | 1994-05-23 | 2002-03-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Polishing apparatus and method for hard material-coated wafer |
| US6251215B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-06-26 | Applied Materials, Inc. | Carrier head with a multilayer retaining ring for chemical mechanical polishing |
| US6524164B1 (en) | 1999-09-14 | 2003-02-25 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad with transparent window having reduced window leakage for a chemical mechanical polishing apparatus |
| KR20030029145A (ko) * | 2000-08-22 | 2003-04-11 | 램 리서치 코포레이션 | 연마 헤드와 반도체 기판 사이의 중첩 영역의 함수로서연마 압력을 제어하기 위한 연마장치 및 방법 |
| US8360817B2 (en) | 2009-04-01 | 2013-01-29 | Ebara Corporation | Polishing apparatus and polishing method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4954142A (en) | 1989-03-07 | 1990-09-04 | International Business Machines Corporation | Method of chemical-mechanical polishing an electronic component substrate and polishing slurry therefor |
| US5205082A (en) | 1991-12-20 | 1993-04-27 | Cybeq Systems, Inc. | Wafer polisher head having floating retainer ring |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP28147896A patent/JP3045966B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4954142A (en) | 1989-03-07 | 1990-09-04 | International Business Machines Corporation | Method of chemical-mechanical polishing an electronic component substrate and polishing slurry therefor |
| US5205082A (en) | 1991-12-20 | 1993-04-27 | Cybeq Systems, Inc. | Wafer polisher head having floating retainer ring |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7740521B2 (en) | 2005-03-14 | 2010-06-22 | Shin-Etsu-Handotai Co., Ltd. | Polishing head, polishing apparatus and polishing method for semiconductor wafer |
| CN105666315A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-15 | 科森科技东台有限公司 | 抛光盘、抛光装置及高亮度耐磨金属镜面粗抛工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1058309A (ja) | 1998-03-03 |
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