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JP2000334657A - Subcarrier, polishing device incoporating thereof and manufacture of wafer - Google Patents

Subcarrier, polishing device incoporating thereof and manufacture of wafer

Info

Publication number
JP2000334657A
JP2000334657A JP21293999A JP21293999A JP2000334657A JP 2000334657 A JP2000334657 A JP 2000334657A JP 21293999 A JP21293999 A JP 21293999A JP 21293999 A JP21293999 A JP 21293999A JP 2000334657 A JP2000334657 A JP 2000334657A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
subcarrier
polished
polishing
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP21293999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsunobu Kobayashi
達宜 小林
Hiroshi Tanaka
弘志 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP21293999A priority Critical patent/JP2000334657A/en
Publication of JP2000334657A publication Critical patent/JP2000334657A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device equipped with a subcarrier, and a method of manufacturing a wafer, wherein the subcarrier can flatlymirror- surface-finish a workpiece to be polished so as to allow the workpiece to have a uniform polished surface, and it is possible to enhance the productivity. SOLUTION: A subcarrier has a pressure receiving surface 21b which receive a static hydraulic pressure from a compressed air (fluid) in an air chamber (fluid chamber) and which has a large area in comparison with the area of 2 attaching surface 21a to which a wafer W (workpiece to be polished). With this arrangement, the pressure receiving surface 21b side overhangs outward from the outer peripheral part 21c of the attaching surface 21a so as to define an overhanging part 21d.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被研磨材が取り付
けられた状態でフローティング支持されるサブキャリア
及びこれを具備した研磨装置並びにウェーハ製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a subcarrier floatingly supported with a material to be polished mounted thereon, a polishing apparatus having the subcarrier, and a wafer manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】表面の研磨に高い精度が要求される被研
磨材、例えば半導体の基板に用いるウェーハなどは、半
導体集積回路の高集積化、それによるパターンの微細化
に伴い、基板となるウェーハの面精度向上の要求が近年
ますます高まっている。特に多層構造の微細なパターン
の形成が容易かつ確実に行われるために、製造工程中に
おける半導体ウェーハの表面を極力平坦化させることが
重要となってきている。その場合、表面の膜を研磨する
ために平坦化の度合いが高い化学機械的研磨法(CMP
法)が脚光を浴びている。
2. Description of the Related Art Materials to be polished, which require high precision in surface polishing, such as wafers used for semiconductor substrates, are becoming substrates as semiconductor integrated circuits become more highly integrated and patterns become finer. In recent years, there has been an increasing demand for improved surface accuracy. In particular, in order to easily and surely form a fine pattern having a multilayer structure, it has become important to flatten the surface of a semiconductor wafer as much as possible during a manufacturing process. In that case, a chemical mechanical polishing method (CMP) having a high degree of planarization to polish the surface film is used.
Law) is in the spotlight.

【0003】CMP法とは、砥粒剤としてSiO2 を用
いたアルカリ溶液やSeO2 を用いた中性溶液、あるい
はAl2O3を用いた酸性溶液等を用いて化学的・機械的
にウェーハ表面を研磨し、平坦化する方法であるが、こ
の方法に用いられるウェーハ研磨装置として、例えば図
1の正面図に示されるものがある。
In the CMP method, a wafer surface is chemically and mechanically polished using an alkaline solution using SiO 2 as an abrasive, a neutral solution using SeO 2, or an acidic solution using Al 2 O 3. As a method of flattening, there is a wafer polishing apparatus used in this method, for example, as shown in the front view of FIG.

【0004】図1において、ウェーハ研磨装置100
は、研磨すべきウェーハWを保持したウェーハ保持ヘッ
ド101と、円盤状に形成されたプラテン103上面に
全面にわたって貼付された研磨パッド102とを備えて
いる。このうちウェーハ保持ヘッド101は、ヘッド駆
動機構であるカルーセル104下部に複数取り付けられ
たものであり、スピンドル111によって回転可能に支
持され、研磨パッド102上で遊星回転されるようにな
っている。なおこの場合、プラテン103の中心位置と
ウェーハ保持ヘッド101の公転中心とを偏心させて設
置することも可能である。
In FIG. 1, a wafer polishing apparatus 100
Is provided with a wafer holding head 101 holding a wafer W to be polished, and a polishing pad 102 affixed over the entire surface of a platen 103 formed in a disk shape. Of these, a plurality of wafer holding heads 101 are mounted below the carousel 104, which is a head driving mechanism, are rotatably supported by a spindle 111, and are made to rotate planetarily on the polishing pad 102. In this case, the center position of the platen 103 and the revolving center of the wafer holding head 101 can be installed eccentrically.

【0005】プラテン103は、基台105の中央に水
平に配置されており、この基台105内に設けられたプ
ラテン駆動機構(図示せず)により軸線まわりに回転さ
れるようになっている。基台105の側方には支柱10
7が設けられているとともに、支柱107の間には、カ
ルーセル駆動機構110を支持する上側取付板109が
配置されている。カルーセル駆動機構110は、下方に
設けられたカルーセル104を軸線まわりに回転させる
機能を有している。
The platen 103 is disposed horizontally at the center of the base 105, and is rotated around an axis by a platen drive mechanism (not shown) provided in the base 105. A pillar 10 is provided beside the base 105.
7, and an upper mounting plate 109 that supports the carousel drive mechanism 110 is disposed between the columns 107. The carousel drive mechanism 110 has a function of rotating the carousel 104 provided below around an axis.

【0006】基台105からは、突き合わせ部112が
上方に突出するように配置されており、突き合わせ部1
12の上端には間隔調整機構113が設けられている。
一方、突き合わせ部112の上方には係止部114が対
向配置されている。この係止部114は上側取付板10
9に固定されているとともに上側取付板109から下方
に突出する構成となっている。そして、この間隔調整機
構113を調節し、突き合わせ部112と係止部114
とを当接させることにより、ウェーハ保持ヘッド101
と研磨パッド102との距離寸法を適切なものとしてい
る。そして、ウェーハ保持ヘッド101に保持されたウ
ェーハWと研磨パッド102表面とを当接させるととも
に、ウェーハWと研磨パッド102との間に研磨砥粒を
含むスラリーを供給しつつカルーセル104とプラテン
103とを回転させることによってウェーハWは研磨さ
れる。またウェーハ保持ヘッド101は、ヘッド本体内
に張られたダイヤフラムと、ダイヤフラムに固定されこ
のダイヤフラムとともにヘッド軸線方向に変位可能に設
けられ、研磨すべきウェーハWの一面を保持するための
キャリアとを備えたものである。このような、ウェーハ
保持ヘッド101とプラテン103とをそれぞれ回転さ
せることにより研磨パッド102でウェーハWを研磨す
る構成を持つウェーハ研磨装置100においては、ウェ
ーハWの研磨面全体を均一に研磨するために、ウェーハ
Wの研磨面内を研磨パッド102が当接して回転する相
対速度、すなわち研磨面が研磨パッド102によって研
磨される速度が研磨面内で均一になる条件でウェーハW
の研磨を行っている。面内速度均一条件とは、ウェーハ
保持ヘッド101の角速度をRh、プラテン103の角
速度をRp、カルーセル104の角速度をRcとした場
合、 Rp=Rh+Rc (1) の関係が成り立つ条件である。この条件で研磨を行った
時には、ウェーハWはもとよりウェーハ保持ヘッド10
1に回転力は生じない。従って、ヘッド構成要素である
ダイヤフラムに回転方向のねじれは生じず、またダイヤ
フラムにはねじれによる負担は加わらない。ここで、面
内速度が不均一になる条件、すなわち(1)式の関係が
成り立たない速度条件で研磨を行うと、ウェーハWの外
周部分が優先的に研磨される傾向がある。
From the base 105, a butt 112 is arranged to protrude upward.
At the upper end of 12, an interval adjusting mechanism 113 is provided.
On the other hand, the locking portion 114 is disposed above the butting portion 112 so as to face the same. The locking portion 114 is provided on the upper mounting plate 10.
9 and project downward from the upper mounting plate 109. Then, the gap adjusting mechanism 113 is adjusted so that the butting portion 112 and the locking portion 114 are adjusted.
And the wafer holding head 101
The distance dimension between the polishing pad 102 and the polishing pad 102 is appropriate. The wafer W held by the wafer holding head 101 and the surface of the polishing pad 102 are brought into contact with each other, and the carousel 104 and the platen 103 are moved while supplying a slurry containing abrasive grains between the wafer W and the polishing pad 102. Is rotated, the wafer W is polished. Further, the wafer holding head 101 includes a diaphragm stretched in the head main body, and a carrier fixed to the diaphragm, displaceable in the head axis direction together with the diaphragm, and holding one surface of the wafer W to be polished. It is a thing. In such a wafer polishing apparatus 100 having a configuration in which the wafer W is polished with the polishing pad 102 by rotating the wafer holding head 101 and the platen 103, in order to uniformly polish the entire polished surface of the wafer W, The relative speed at which the polishing pad 102 abuts and rotates on the polishing surface of the wafer W, that is, the speed at which the polishing surface is polished by the polishing pad 102 becomes uniform within the polishing surface.
Polishing. The in-plane speed uniform condition is a condition where the relationship of Rp = Rh + Rc (1) holds when the angular speed of the wafer holding head 101 is Rh, the angular speed of the platen 103 is Rp, and the angular speed of the carousel 104 is Rc. When polishing is performed under these conditions, not only the wafer W but also the wafer holding head 10
No rotational force is generated in 1. Therefore, the diaphragm, which is a head component, is not twisted in the rotation direction, and no load is applied to the diaphragm due to the twist. Here, when polishing is performed under the condition that the in-plane speed becomes non-uniform, that is, under the speed condition where the relationship of the expression (1) does not hold, the outer peripheral portion of the wafer W tends to be preferentially polished.

【0007】また、この種の研磨装置を改良したものと
して、米国特許5,205,082号では、図2の正断
面図に示すようなウェーハ保持ヘッドを備える研磨装置
が開示されている。このウェーハ保持ヘッドは、中空の
ヘッド本体1と、ヘッド本体1内に水平に張られたダイ
ヤフラム2と、ダイヤフラム2の下面に固定されたサブ
キャリア4とを有している。サブキャリア4の外周には
同心状にわずかな隙間をもってリテーナリング12が配
置され、このリテーナリング12もダイヤフラム2に固
定されている。更にリテーナリング12の外周には同心
状にわずかな隙間をもってヘッド本体1のストッパー3
が配置されている。また、ダイヤフラム2の上側には、
ヘッド本体1とダイヤフラム2とによって空気室6(流
体室)が形成され、この空気室6内にシャフト8の内部
を通じて加圧空気(流体)を供給できるようになってい
る。このように、サブキャリア4とリテーナリング12
とは、ダイヤフラム2によってヘッド本体1に対してフ
ローティング支持されている。すなわち、サブキャリア
4とリテーナリング12とは、ダイヤフラム2が空気室
6内の加圧空気の圧力またはサブキャリア4またはリテ
ーナリング12が研磨パッド14から受ける当接圧力を
受けて変形することで、ダイヤフラム2の変形に伴って
位置変位可能に支持されている。
As an improvement of this type of polishing apparatus, US Pat. No. 5,205,082 discloses a polishing apparatus having a wafer holding head as shown in the front sectional view of FIG. This wafer holding head has a hollow head main body 1, a diaphragm 2 stretched horizontally in the head main body 1, and a subcarrier 4 fixed to the lower surface of the diaphragm 2. A retainer ring 12 is concentrically arranged on the outer periphery of the subcarrier 4 with a small gap, and the retainer ring 12 is also fixed to the diaphragm 2. Further, the stopper 3 of the head main body 1 is concentrically provided with a slight gap around the outer periphery of the retainer ring 12.
Is arranged. Also, on the upper side of the diaphragm 2,
An air chamber 6 (fluid chamber) is formed by the head body 1 and the diaphragm 2, and pressurized air (fluid) can be supplied into the air chamber 6 through the inside of the shaft 8. Thus, the subcarrier 4 and the retainer ring 12
Is floating supported by the diaphragm 2 with respect to the head main body 1. That is, the subcarrier 4 and the retainer ring 12 are deformed by the diaphragm 2 receiving the pressure of the pressurized air in the air chamber 6 or the contact pressure received by the subcarrier 4 or the retainer ring 12 from the polishing pad 14. The diaphragm 2 is supported so as to be displaceable with the deformation of the diaphragm 2.

【0008】この研磨装置によるウェーハの研磨は、イ
ンサートSを介してサブキャリア4の下面に付着固定さ
れたウェーハWを研磨パッド14に当接させ、ウェーハ
Wと研磨パッド14との間にスラリーを供給しながら相
対運動をさせることで行う。このときの研磨パッド14
に対するウェーハWの当接圧力は、空気室6内に供給す
る空気の圧力、すなわちダイヤフラム2を押圧する圧力
を変化させることで調整可能となっている。このように
して上記従来の研磨装置は、ウェーハWの当接圧力の均
一化を図っている。
In the polishing of the wafer by this polishing apparatus, the wafer W adhered and fixed to the lower surface of the subcarrier 4 is brought into contact with the polishing pad 14 through the insert S, and the slurry is poured between the wafer W and the polishing pad 14. This is performed by causing relative movement while supplying. Polishing pad 14 at this time
Is adjustable by changing the pressure of the air supplied into the air chamber 6, that is, the pressure for pressing the diaphragm 2. In this way, the conventional polishing apparatus achieves a uniform contact pressure of the wafer W.

【0009】従来、ヘッド本体1において、サブキャリ
ア4はウェーハWと殆ど同じ径の円盤形の部材で構成さ
れており、プラテンに貼付される研磨パッド14の上面
とサブキャリア4によって保持されるウェーハWの研磨
面とが夫々平行になるように配されている。しかし、ま
たプラテンに設けられる研磨パッド14の表面とヘッド
本体1のサブキャリア4に保持されたウェーハWの研磨
面とが平行平面でない方が好ましいとの考えもあり、上
記した二面のうち少なくとも一方が曲面をなすポリッシ
ング装置及びこれを用いてウェーハを製造する方法も知
られている(特開平10−235552号公報、特開平
8−126956号公報)。
Conventionally, in the head body 1, the subcarrier 4 is formed of a disk-shaped member having substantially the same diameter as the wafer W, and the upper surface of the polishing pad 14 attached to the platen and the wafer held by the subcarrier 4. The W polishing surfaces are arranged so as to be parallel to each other. However, it is also considered that it is preferable that the surface of the polishing pad 14 provided on the platen and the polishing surface of the wafer W held on the subcarrier 4 of the head main body 1 are not parallel planes. A polishing apparatus having a curved surface on one side and a method for manufacturing a wafer using the polishing apparatus are also known (JP-A-10-235552, JP-A-8-126965).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の研磨装置におい
て、サブキャリア4がウェーハWと殆ど同じ径の円盤形
で構成されかつ研磨パッド14の上面とウェーハWの研
磨面とが平行平面である場合、ウェーハWが研磨パッド
14に接触した時に受ける当接圧力F1は、図3に示す
様に外周部分Waで大きくなる。ここで、図3はウェー
ハWが受ける当接圧力F1の分布を概略的に示すヘッド
本体1の部分拡大正断面図である。このため、ウェーハ
Wを保持するサブキャリア4は、ウェーハWが取り付け
られる取付面4a(下面)の外周部分4cに大きな圧力
を受け、サブキャリア4は外周部分が上方に反った形状
に変形する。一方、サブキャリア4は、ウェーハWが取
付けられている側とは反対側の受圧面4b(上面)に空
気室6内の加圧空気の圧力を受けるので、その中央部分
4eが、中央部下面4fを頂点として下に向けて凸とな
る形状に変形される。このため、サブキャリア4の下面
に取り付けられるウェーハWも同様に研磨パッド14側
に凸形状に変形し(図4の正断面図(概念図)参照)、
ウェーハWは研磨時にその中央部分Wbが研磨パッド1
4に強く接触することになる。これらのことから、従来
の研磨装置では、ウェーハWは中央部分Wbが削り取ら
れて断面視凹形状に研磨され、研磨の均一性が悪化して
しまうという問題があった。そしてこの問題は、ウェー
ハWが大口径となるほどに顕著となる。この問題を解消
するために、敢えて面内速度が不均一になる条件でウェ
ーハWの研磨を行って、ウェーハWの外周部分Waを優
先的に研磨することも考えられる。しかし、この条件で
研磨を行った時には、ウェーハW及びウェーハ保持ヘッ
ドに回転力が生じてダイヤフラム2に回転方向のねじれ
が生じ、このねじれによってダイヤフラム2に負担がか
かるために、ダイヤフラム2の寿命が短くなるという問
題が生じてしまう。
In the conventional polishing apparatus, the subcarrier 4 is formed in a disk shape having almost the same diameter as the wafer W, and the upper surface of the polishing pad 14 and the polishing surface of the wafer W are parallel planes. The contact pressure F1 received when the wafer W comes into contact with the polishing pad 14 increases in the outer peripheral portion Wa as shown in FIG. Here, FIG. 3 is a partially enlarged front sectional view of the head main body 1 schematically showing the distribution of the contact pressure F1 received by the wafer W. For this reason, the subcarrier 4 holding the wafer W receives a large pressure on the outer peripheral portion 4c of the mounting surface 4a (lower surface) on which the wafer W is mounted, and the subcarrier 4 is deformed into a shape in which the outer peripheral portion is warped upward. On the other hand, the subcarrier 4 receives the pressure of the pressurized air in the air chamber 6 on the pressure receiving surface 4b (upper surface) opposite to the side on which the wafer W is mounted. It is deformed into a convex shape with 4f as the vertex. For this reason, the wafer W attached to the lower surface of the subcarrier 4 is similarly deformed into a convex shape toward the polishing pad 14 (see the front sectional view (conceptual diagram) in FIG. 4).
The center portion Wb of the wafer W is polished during polishing.
4 will come into strong contact. For these reasons, in the conventional polishing apparatus, there is a problem that the central portion Wb of the wafer W is scraped off and polished into a concave shape in a cross-sectional view, thereby deteriorating polishing uniformity. This problem becomes more remarkable as the diameter of the wafer W increases. To solve this problem, it is conceivable that the wafer W is polished under the condition that the in-plane speed becomes non-uniform, and the outer peripheral portion Wa of the wafer W is polished preferentially. However, when polishing is performed under these conditions, a rotational force is generated in the wafer W and the wafer holding head, and the diaphragm 2 is twisted in the rotation direction. This twist places a load on the diaphragm 2, so that the life of the diaphragm 2 is shortened. The problem of shortening occurs.

【0011】また一方、研磨パッド14の表面とヘッド
本体1のサブキャリア4に保持されたウェーハWの表面
のうちの少なくとも一方が曲面をなしている研磨装置と
しては、例えば前記プラテンが上定盤と下定盤に2分割
されかつ両定盤間に冷却水の流路が設けられた構造をし
ており、該流路に流れる冷却水の水圧を調整することに
よって、上底盤が水圧を受けてパット面の表面(研磨パ
ッド上面)が凸形に変形されるよう制御されているもの
がある。しかしパット面の曲率を必要な曲率とするため
の水圧調整等は煩雑で、設備構造も複雑となってしまう
という問題があった。
On the other hand, as a polishing apparatus in which at least one of the surface of the polishing pad 14 and the surface of the wafer W held on the subcarrier 4 of the head body 1 has a curved surface, for example, the platen has an upper platen. And a lower surface plate, and a cooling water flow path is provided between the two surface plates. By adjusting the pressure of the cooling water flowing through the flow path, the upper bottom surface receives the water pressure. In some cases, the surface of the pad surface (polishing pad upper surface) is controlled so as to be deformed into a convex shape. However, there has been a problem that the water pressure adjustment and the like for making the curvature of the pad surface the required curvature are complicated and the equipment structure is complicated.

【0012】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、被研磨材をその全体に亘って平坦かつ鏡面状に研磨
することができ、研磨面均一性向上や生産性向上が可能
なサブキャリアを提供することを目的とする。また、こ
のサブキャリアを具備した研磨装置、並びにウェーハ製
造方法を提供することも目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a subcarrier capable of polishing a material to be polished flat and mirror-like over its entirety and capable of improving the uniformity of the polished surface and improving the productivity. The purpose is to provide. It is another object of the present invention to provide a polishing apparatus having the subcarrier and a wafer manufacturing method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、次のような構成を有するサブキャリア、
このサブキャリアを用いる研磨装置、並びにウェーハ製
造方法を採用する。すなわち、請求項1記載のサブキャ
リアにおいては、中空のヘッド本体に、ダイヤフラムを
介して前記ヘッド本体内に流体室を形成するように設け
られて、片面に被研磨材が取り付けられた状態で、前記
流体室内に送り込まれる流体の圧力によって押圧される
ことで前記ダイヤフラムの変形に伴って移動されるサブ
キャリアであって、前記被研磨材が取り付けられる取付
面の面積に対し前記流体から圧力を受ける受圧面の面積
が大きく、前記受圧面側が、前記取付面の外周部分に対
して外側方向に張り出していることを特徴とする。
As means for achieving the above object, a subcarrier having the following structure is provided.
A polishing apparatus using this subcarrier and a wafer manufacturing method are employed. That is, in the subcarrier according to claim 1, in a state in which the hollow head main body is provided so as to form a fluid chamber in the head main body via the diaphragm, and the material to be polished is attached to one surface, A subcarrier that is moved by the deformation of the diaphragm by being pressed by the pressure of the fluid sent into the fluid chamber, and receives a pressure from the fluid with respect to an area of a mounting surface on which the material to be polished is mounted. The area of the pressure receiving surface is large, and the pressure receiving surface side projects outward with respect to the outer peripheral portion of the mounting surface.

【0014】このように構成されるサブキャリアにおい
ては、被研磨材が取り付けられる取付面の面積に対し流
体の静水圧を受ける受圧面の面積が大きく取られて、受
圧面側が、取付面の外周部分に対して外側方向に張り出
しているので、この部分でも流体の静水圧を受ける。そ
して、この張り出した部分が受ける静水圧は、取付面の
外周部分に作用するので、取付面の外周部分には、他の
部分に比べてより多くの静水圧が作用する。そして、こ
の静水圧によって、取付面の外周部分が受ける当接圧力
に対抗するので、サブキャリアの外周部分の変形、すな
わちサブキャリアに取り付けられる被研磨材の外周部分
の変形が低減される。また、この張り出した部分は当然
サブキャリアの中央部分よりも肉厚が薄いので、サブキ
ャリアが静水圧を受けた場合には、この部分が中央部分
よりも先に変形してサブキャリアの中央部分を変形させ
る力を吸収する。これにより、サブキャリアの中央部分
の変形、すなわち被研磨材の中央部分の変形が低減され
る。
In the subcarrier thus constructed, the area of the pressure receiving surface that receives the hydrostatic pressure of the fluid is larger than the area of the mounting surface on which the material to be polished is mounted, and the pressure receiving surface side is the outer periphery of the mounting surface. Because it overhangs the portion outwardly, it also receives the hydrostatic pressure of the fluid. Since the hydrostatic pressure received by the overhanging portion acts on the outer peripheral portion of the mounting surface, more hydrostatic pressure acts on the outer peripheral portion of the mounting surface as compared with other portions. Since the hydrostatic pressure opposes the contact pressure received by the outer peripheral portion of the mounting surface, the deformation of the outer peripheral portion of the subcarrier, that is, the deformation of the outer peripheral portion of the polishing target material attached to the subcarrier is reduced. Also, since the overhanging portion is naturally thinner than the center portion of the subcarrier, if the subcarrier is subjected to hydrostatic pressure, this portion is deformed before the center portion and the center portion of the subcarrier is deformed. Absorb the force that deforms. Thereby, the deformation of the central portion of the subcarrier, that is, the deformation of the central portion of the material to be polished is reduced.

【0015】請求項2記載の研磨装置においては、表面
に研磨パッドが貼付されたプラテンと、被研磨材の一面
を保持して、前記研磨パッドに前記被研磨材の他面を当
接させるウェーハ保持ヘッドと、該ウェーハ保持ヘッド
を駆動することにより前記被研磨材の他面を研磨するヘ
ッド駆動機構とを具備し、前記ウェーハ保持ヘッドは、
ヘッド軸線に対し略垂直な面に開口部が設けられるヘッ
ド本体と、前記ヘッド本体内にヘッド軸線に対し略垂直
に張られたダイヤフラムと、該ダイヤフラムに固定され
てダイヤフラムとともにヘッド軸線方向に変位し、前記
ウェーハの一面を保持する円盤状のサブキャリアと、該
サブキャリアの外周に同心状に配置されて研磨時に研磨
パッドに当接するリテーナリングとを具備し、サブキャ
リアとして、前記請求項1記載のサブキャリアを用いる
ことを特徴とする。このように構成される研磨装置にお
いては、被研磨材の外周部分の変形が低減されるサブキ
ャリアを用いて被研磨材の研磨を行うことができる。ま
た、被研磨材の中央部分の変形が低減されるサブキャリ
アを用いて被研磨材の研磨を行うことができる。
In the polishing apparatus according to the present invention, a platen having a polishing pad adhered to a surface thereof and a wafer holding one surface of the material to be polished and bringing the other surface of the material to be polished into contact with the polishing pad. Holding head, comprising a head drive mechanism for polishing the other surface of the workpiece by driving the wafer holding head, the wafer holding head,
A head body having an opening in a surface substantially perpendicular to the head axis, a diaphragm stretched substantially perpendicular to the head axis in the head body, and displaced in the head axis direction together with the diaphragm fixed to the diaphragm. 2. A disk-shaped subcarrier for holding one surface of the wafer, and a retainer ring which is concentrically arranged on the outer periphery of the subcarrier and abuts on a polishing pad during polishing, wherein the subcarrier is used as the subcarrier. Are used. In the polishing apparatus configured as described above, the material to be polished can be polished using the subcarrier in which the deformation of the outer peripheral portion of the material to be polished is reduced. In addition, the material to be polished can be polished using a subcarrier in which the deformation of the central portion of the material to be polished is reduced.

【0016】請求項3記載の研磨装置においては、請求
項2記載の研磨装置において、前記リテーナリングが、
前記サブキャリアに一体的に設けられていることを特徴
とする。このように構成される研磨装置においては、サ
ブキャリアとリテーナリングが一体的に設けられている
ので、これらの共振を防止することができる。
In the polishing apparatus according to a third aspect, in the polishing apparatus according to the second aspect, the retainer ring includes:
It is characterized by being provided integrally with the subcarrier. In the polishing apparatus configured as described above, since the subcarrier and the retainer ring are provided integrally, the resonance can be prevented.

【0017】請求項4記載の研磨装置においては、請求
項2または3記載の研磨装置において、前記ヘッド本体
内面と、前記サブキャリアの外周に、前記ヘッド軸線を
回転中心とした相対的な回転を規制するよう互いを係合
させる係合部が設けられていることを特徴とする。この
ように構成される研磨装置においては、被研磨材を研磨
する際に、研磨パッドから受けるサブキャリアを回転さ
せる向きの力が係合部で受けられるので、ヘッド軸線を
回転中心としたヘッド本体に対するサブキャリアの相対
的な回転が規制され、ダイヤフラムにかかるねじれをな
くすることができる。このため、ダイヤフラムに負担が
かからず、ダイヤフラムの寿命が長くなるので、ダイヤ
フラムにねじれ力がかかるような研磨条件、すなわち面
内速度が不均一になる条件で被研磨材を研磨することが
できる。
In the polishing apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in the polishing apparatus according to the second or third aspect, relative rotation of the inner surface of the head main body and the outer periphery of the subcarrier about the head axis as a rotation center is provided. It is characterized in that an engaging portion for engaging each other is provided so as to regulate. In the polishing apparatus configured as described above, when polishing the material to be polished, the force in the direction of rotating the subcarrier received from the polishing pad is received by the engaging portion, so that the head main body around the head axis as the rotation center , The relative rotation of the subcarrier with respect to is restricted, and the torsion applied to the diaphragm can be eliminated. For this reason, a load is not applied to the diaphragm, and the life of the diaphragm is prolonged. Therefore, the material to be polished can be polished under polishing conditions in which a torsional force is applied to the diaphragm, that is, under conditions in which the in-plane speed is not uniform. .

【0018】請求項5記載のウェーハ製造方法において
は、請求項1記載のサブキャリアで、被研磨材であるウ
ェーハを研磨パッドに押し付けて、前記ウェーハと前記
研磨パッドとを相対移動させながら前記ウェーハの研磨
を行って研磨済みのウェーハを製造することを特徴とす
る。このように構成されるウェーハ製造方法において
は、ウェーハ(被研磨材)が取り付けられる取付面の面
積よりも流体の静水圧を受ける受圧面の面積が大きくと
られて、受圧面側が、取付面の外周部分に対して外側方
向に張り出しているサブキャリアを用いてウェーハの研
磨が行われる。このサブキャリアにおいて、取付面の外
周部分には、通常加わる静水圧に加えて、受圧面側の張
り出した部分が受ける静水圧も作用し、これによって取
付面の外周部分が受ける当接圧力に対抗するので、該面
の外周部分の変形、すなわちウェーハの外周部分の変形
が低減される。このように、ウェーハの外周部分の変形
が低減されるサブキャリアを用いてウェーハの研磨が行
われるので、平坦性、均一性の良い研磨を行うことがで
きる。また、このサブキャリアは、静水圧を受けた場合
にサブキャリアの中央部分よりも肉厚の薄い受圧面側の
張り出した部分が先に変形してサブキャリアの中央部分
を変形させる力を吸収するので、中央部分の変形、すな
わちウェーハの中央部分の変形が低減される。このよう
に、ウェーハの中央部分の変形が低減されるサブキャリ
アを用いてウェーハの研磨が行われるので、平坦性、均
一性の良い研磨を行うことができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a wafer according to the first aspect of the present invention, the wafer as the material to be polished is pressed against a polishing pad with the subcarrier according to the first aspect, and the wafer and the polishing pad are relatively moved. Polishing to produce a polished wafer. In the wafer manufacturing method configured as described above, the area of the pressure receiving surface that receives the hydrostatic pressure of the fluid is larger than the area of the mounting surface to which the wafer (material to be polished) is mounted. The wafer is polished by using the subcarriers that protrude outward with respect to the outer peripheral portion. In this subcarrier, in addition to the normal hydrostatic pressure applied to the outer peripheral portion of the mounting surface, the hydrostatic pressure received by the protruding portion on the pressure receiving surface side also acts, thereby opposing the contact pressure received by the outer peripheral portion of the mounting surface. Therefore, deformation of the outer peripheral portion of the surface, that is, deformation of the outer peripheral portion of the wafer is reduced. As described above, since the wafer is polished by using the subcarriers in which the deformation of the outer peripheral portion of the wafer is reduced, it is possible to perform the polishing with good flatness and uniformity. In addition, when receiving the hydrostatic pressure, this subcarrier absorbs the force that deforms the protruding portion on the pressure receiving surface side thinner than the central portion of the subcarrier and deforms the central portion of the subcarrier. Therefore, the deformation of the central portion, that is, the deformation of the central portion of the wafer is reduced. As described above, since the wafer is polished by using the subcarrier in which the deformation of the central portion of the wafer is reduced, the polishing can be performed with good flatness and uniformity.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるサブキャリ
ア及びこれを具備した研磨装置並びにウェーハ製造方法
の実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a subcarrier according to the present invention, a polishing apparatus having the same, and a wafer manufacturing method will be described below.

【0020】(第一の実施の形態)本発明の第一の実施
の形態に係わる研磨装置は、前述した従来の研磨装置1
00とほぼ同様の構成からなる研磨装置であって、図2
に示すウェーハ保持ヘッドとほぼ同様の構成からなるウ
ェーハ保持ヘッドを備えるものである。よって、従来の
研磨装置100及び図2に示すウェーハ保持ヘッドと同
様の構成部材については詳細な説明を省く。本発明の研
磨装置は、前述した従来の研磨装置において、ウェーハ
保持ヘッドのサブキャリア4の代わりに本発明のサブキ
ャリア21を用いたものである。ここで、従来のウェー
ハ保持ヘッドは、ヘッド本体1の空気室6内に加圧空気
が供給されることでこの空気圧によってダイヤフラム2
を変形させる機構であるが、本発明の研磨装置では、空
気室6(流体室)に供給するものは加圧空気に限られる
ものではなく、例えばサブキャリア21を冷却する冷却
水等の液体や、液体と気体の混合したものが供給される
構造としても構わない。
(First Embodiment) The polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention is the same as the conventional polishing apparatus 1 described above.
FIG. 2 shows a polishing apparatus having substantially the same configuration as that of FIG.
Is provided with a wafer holding head having substantially the same configuration as the wafer holding head shown in FIG. Therefore, detailed description of the same components as those of the conventional polishing apparatus 100 and the wafer holding head shown in FIG. 2 will be omitted. The polishing apparatus of the present invention uses the subcarrier 21 of the present invention instead of the subcarrier 4 of the wafer holding head in the conventional polishing apparatus described above. Here, in the conventional wafer holding head, when the pressurized air is supplied into the air chamber 6 of the head main body 1, the diaphragm 2 is moved by the air pressure.
However, in the polishing apparatus of the present invention, what is supplied to the air chamber 6 (fluid chamber) is not limited to pressurized air. For example, liquid such as cooling water for cooling the subcarrier 21 or liquid such as Alternatively, a structure in which a mixture of a liquid and a gas is supplied may be used.

【0021】本発明のサブキャリア21は、図5の正断
面図に示すように、上部の径を下部の径よりも大きくと
ることで、ウェーハW(被研磨材)が取り付けられる取
付面21aの面積に対し、流体(従来の研磨装置におけ
る加圧空気)の静水圧F2を受ける受圧面21bの面積
が大きく取られたものである。これによってサブキャリ
ア21は、受圧面21b側が取付面21aの外周部分2
1cに対して外側方向に張り出し、この部分が張り出し
部21dとされる。ここで、本実施の形態では、サブキ
ャリア21の上部の径を下部の径に対して大きくとるこ
とで張り出し部21dをフランジ形状に形成している
が、サブキャリア21を下部から上部に向けて径を徐々
に大きくして、張り出し部21dをテーパー形状に形成
してもよい。この張り出し部21dは、当然のことなが
らサブキャリア21の中央部分21eよりも肉厚が薄く
なっている。
As shown in the front sectional view of FIG. 5, the subcarrier 21 of the present invention has an upper diameter larger than a lower diameter so that the mounting surface 21a on which the wafer W (material to be polished) is mounted is formed. The area of the pressure receiving surface 21b that receives the hydrostatic pressure F2 of the fluid (pressurized air in the conventional polishing apparatus) is larger than the area. As a result, the sub-carrier 21 has the pressure receiving surface 21b on the outer peripheral portion 2 of the mounting surface 21a.
The portion protrudes outward with respect to 1c, and this portion serves as a protruding portion 21d. Here, in the present embodiment, the overhang portion 21d is formed in a flange shape by increasing the diameter of the upper part of the subcarrier 21 with respect to the diameter of the lower part, but the subcarrier 21 is directed upward from the lower part. The diameter may be gradually increased to form the overhang 21d in a tapered shape. Naturally, the overhang portion 21d is thinner than the central portion 21e of the subcarrier 21.

【0022】ここで、上記した本発明のサブキャリア2
1を用いたウェーハWの製造方法について説明する。
(図示略) 本発明のウェーハWの製造方法は、従来のウェーハWの
製造方法とほぼ同じであって、ウェーハ保持ヘッドのサ
ブキャリア21によってウェーハWの片面を保持し、ウ
ェーハWの他面を研磨パッド14に押し付けて、ウェー
ハWと研磨パッド14との間に研磨砥粒を含むスラリー
を供給しつつウェーハ保持ヘッドと研磨パッド14とを
相対的に移動させることによりウェーハWの研磨を行っ
て研磨済みのウェーハを製造するものである。
Here, the above-described subcarrier 2 of the present invention
1 will be described.
(Not shown) The manufacturing method of the wafer W of the present invention is almost the same as the conventional manufacturing method of the wafer W. One side of the wafer W is held by the subcarrier 21 of the wafer holding head, and the other side of the wafer W is held. The wafer W is polished by pressing against the polishing pad 14 and relatively moving the wafer holding head and the polishing pad 14 while supplying a slurry containing abrasive grains between the wafer W and the polishing pad 14. This is for manufacturing a polished wafer.

【0023】ここで図5に、サブキャリア21の形状、
及びこのサブキャリア21を用いた研磨装置によるウェ
ーハWの研磨時において、サブキャリア21が受ける圧
力の分布を概略的に示す。このように構成されるサブキ
ャリア21においては、取付面21aの面積に対し、受
圧面21bの面積が大きくとられていることにより、図
5に示すように、張り出し部21dでも静水圧F2を受
ける。そして、張り出し部21dが受ける静水圧F2は
取付面21aの外周部分21cに作用し、取付面21a
の外周部分21cが受ける当接圧力に対抗するので、サ
ブキャリア21の外周部分の変形が低減される。すなわ
ち、サブキャリア21に取り付けられるウェーハWの外
周部分Waの変形が低減される。また、サブキャリア2
1が静水圧F2を受けると、中央部分21eよりも先
に、肉厚の薄い張り出し部21dが変形して、サブキャ
リア21の中央部分21eを変形させる力を吸収する。
これによって、サブキャリア21の中央部分21eの変
形が低減される。すなわち、サブキャリア21に保持さ
れるウェーハWの中央部分Wbの変形が低減される。こ
れは、サブキャリア21の上部の径を下部の径に対して
大きくとることで張り出し部21dをフランジ形状に形
成した場合でも、またサブキャリア21を下部から上部
に向けて径を徐々に大きくして、張り出し部21dをテ
ーパー形状に形成した場合にも同様である。
FIG. 5 shows the shape of the subcarrier 21,
The distribution of the pressure applied to the subcarrier 21 when polishing the wafer W by the polishing apparatus using the subcarrier 21 is schematically shown. In the subcarrier 21 configured as described above, since the area of the pressure receiving surface 21b is larger than the area of the mounting surface 21a, the projecting portion 21d also receives the hydrostatic pressure F2 as shown in FIG. . The hydrostatic pressure F2 received by the overhang portion 21d acts on the outer peripheral portion 21c of the mounting surface 21a, and the mounting surface 21a
Is opposed to the contact pressure received by the outer peripheral portion 21c of the sub-carrier 21, so that the deformation of the outer peripheral portion of the subcarrier 21 is reduced. That is, the deformation of the outer peripheral portion Wa of the wafer W attached to the subcarrier 21 is reduced. Also, subcarrier 2
When 1 receives the hydrostatic pressure F2, the thin overhang portion 21d is deformed before the central portion 21e, and absorbs the force that deforms the central portion 21e of the subcarrier 21.
Thereby, the deformation of the central portion 21e of the subcarrier 21 is reduced. That is, the deformation of the central portion Wb of the wafer W held by the subcarrier 21 is reduced. This is because the diameter of the upper portion of the subcarrier 21 is made larger than that of the lower portion so that the overhang portion 21d is formed in a flange shape, and the diameter of the subcarrier 21 is gradually increased from the lower portion to the upper portion. The same applies to the case where the overhang 21d is formed in a tapered shape.

【0024】このように構成されるサブキャリア21に
よれば、ウェーハWの外周部分Wa及び中央部分Wbの
変形が低減されるので、ウェーハWの内外周においてよ
り均一な研磨が実現出来る。そして、このように構成さ
れるサブキャリア21を用いる研磨装置並びにウェーハ
製造方法によれば、ウェーハWの外周部分Wa及び中央
部分Wbの変形が低減されるサブキャリア21を用いて
ウェーハW(被研磨材)の研磨を行うことができるの
で、ウェーハWの変形が抑えられ内外周においてより均
一な研磨が実現出来る。すなわち、大口径のウェーハW
でもその全体に亘って平坦かつ鏡面状に研磨することが
でき、研磨面均一性向上や生産性向上が可能となる。
According to the subcarrier 21 configured as described above, since the deformation of the outer peripheral portion Wa and the central portion Wb of the wafer W is reduced, more uniform polishing can be realized on the inner and outer peripheral surfaces of the wafer W. According to the polishing apparatus and the wafer manufacturing method using the subcarrier 21 configured as described above, the wafer W (the object to be polished) is formed using the subcarrier 21 in which the deformation of the outer peripheral portion Wa and the central portion Wb of the wafer W is reduced. ), The deformation of the wafer W is suppressed, and more uniform polishing can be realized on the inner and outer circumferences. That is, a large-diameter wafer W
However, the entire surface can be polished in a flat and mirror-like shape, and the uniformity of the polished surface and the productivity can be improved.

【0025】(第二の実施の形態)本発明の第二の実施
の形態に係わる研磨装置は、前述した従来の研磨装置1
00とほぼ同様の構成からなる研磨装置であって、図2
に示すウェーハ保持ヘッドとほぼ同様の構成からなるウ
ェーハ保持ヘッドを備えるものである。よって、従来の
研磨装置100及び図2に示すウェーハ保持ヘッドと同
様の構成部材については詳細な説明を省く。
(Second Embodiment) The polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as the conventional polishing apparatus 1 described above.
FIG. 2 shows a polishing apparatus having substantially the same configuration as that of FIG.
Is provided with a wafer holding head having substantially the same configuration as the wafer holding head shown in FIG. Therefore, detailed description of the same components as those of the conventional polishing apparatus 100 and the wafer holding head shown in FIG. 2 will be omitted.

【0026】本発明の第二の実施の形態に係わる研磨装
置は、図2に示すウェーハ保持ヘッドにおいてサブキャ
リア4の代わりに本発明のサブキャリア22を用い、リ
テーナリング12の代わりにリテーナリング23を用い
たものである。このサブキャリア22は、図6に示す様
に、上部の径を下部の径に対して大きくとることで、ウ
ェーハWが取り付けられる取付面22aの面積に対し、
流体の静水圧F2を受ける受圧面22bの面積が大きく
取られたものである。これによって、サブキャリア22
の受圧面22b側が取付面22aの外周部分22cに対
して外側方向に張り出し、この部分がフランジ形状をな
す張り出し部22dとされる。この張り出し部22d
は、当然のことながらサブキャリア22の中央部分22
eよりも肉厚が薄くなっている。そして、そのフランジ
形状の張り出し部22dの下面には、ボルト止め等によ
ってリテーナリング23が固定されている。ここで、取
付面22aの外周部分22cの下面とリテーナリング2
3の上面との間には、リテーナリング23の下面が、サ
ブキャリア22の下面、すなわち取付面22aから突出
される高さを調整するためのシム24を介在させること
ができるように配されている。ここで、本発明の研磨装
置では、空気室6(流体室)に供給するものは、例えば
サブキャリア22を冷却する冷却水等の液体や、液体と
気体の混合したものが供給される構造としても構わな
い。
The polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention uses the subcarrier 22 of the present invention instead of the subcarrier 4 in the wafer holding head shown in FIG. 2, and the retainer ring 23 instead of the retainer ring 12. Is used. As shown in FIG. 6, the subcarrier 22 has an upper diameter larger than a lower diameter, so that the area of the mounting surface 22a on which the wafer W is mounted is reduced.
The area of the pressure receiving surface 22b that receives the hydrostatic pressure F2 of the fluid is large. Thereby, the subcarrier 22
The pressure receiving surface 22b of the mounting surface 22a protrudes outward with respect to the outer peripheral portion 22c of the mounting surface 22a, and this portion serves as a flange-shaped protruding portion 22d. This overhang 22d
Is, of course, the central portion 22 of the subcarrier 22
It is thinner than e. A retainer ring 23 is fixed to the lower surface of the flange-shaped overhang 22d by bolting or the like. Here, the lower surface of the outer peripheral portion 22c of the mounting surface 22a and the retainer ring 2
3, the lower surface of the retainer ring 23 is arranged so that a shim 24 for adjusting the height projected from the lower surface of the subcarrier 22, that is, the mounting surface 22a can be interposed. I have. Here, in the polishing apparatus of the present invention, what is supplied to the air chamber 6 (fluid chamber) has a structure in which a liquid such as cooling water for cooling the subcarrier 22 or a mixture of a liquid and a gas is supplied. No problem.

【0027】ここで、上記した本発明のサブキャリア2
2を用いたウェーハWの製造方法について説明する。
(以下図示略) 本発明のウェーハWの製造方法は、従来のウェーハWの
製造方法とほぼ同じであって、ウェーハ保持ヘッドのサ
ブキャリア22によってウェーハWの片面を保持し、ウ
ェーハWの他面を研磨パッド14に押し付けた状態で、
ウェーハWと研磨パッド14との間に研磨砥粒を含むス
ラリーを供給しつつウェーハ保持ヘッドと研磨パッド1
4とを相対的に移動させることによりウェーハWの研磨
を行う。
Here, the above-described subcarrier 2 of the present invention
2 will be described.
The method of manufacturing the wafer W of the present invention is substantially the same as the conventional method of manufacturing the wafer W. One side of the wafer W is held by the subcarrier 22 of the wafer holding head, and the other side of the wafer W is held. Is pressed against the polishing pad 14,
The wafer holding head and the polishing pad 1 are supplied while slurry containing polishing grains is supplied between the wafer W and the polishing pad 14.
4 is relatively moved to polish the wafer W.

【0028】本発明の第二の実施の形態のサブキャリア
22においては、取付面22aの面積に対し、受圧面2
2bの面積が大きく取られて、張り出し部22dが形成
される。これによって、本発明の第一の実施の形態と同
様、張り出し部22dが受ける静水圧F2が取付面22
aの外周部分22cに作用して、外周部分22cが受け
る当接圧力F1に対抗するので、サブキャリア22の外
周部分の変形が低減される。また、サブキャリア22が
静水圧F2を受けると、中央部分22eよりも先に肉厚
の薄い張り出し部22dが変形して、サブキャリア22
の中央部分22eを変形させる力を吸収するので、サブ
キャリア22の中央部分22eの変形が低減される。こ
れらのことから、本実施の形態では、第一の実施の形態
と同様、ウェーハWの外周部分Wa及び中央部分Wbの
変形が低減される。また、サブキャリア22とリテーナ
リング23とを一体的に設けてあるので、サブキャリア
22とリテーナリング23とをヘッド本体1に対してフ
ローティング保持しつつ、サブキャリア22とリテーナ
リング23との共振が防止される。
In the subcarrier 22 according to the second embodiment of the present invention, the pressure receiving surface 2
The area of 2b is large, and the overhang 22d is formed. Thus, as in the first embodiment of the present invention, the hydrostatic pressure F2 received by the overhang portion 22d is reduced by the mounting surface 22.
a, which acts on the outer peripheral portion 22c and opposes the contact pressure F1 received by the outer peripheral portion 22c, so that the deformation of the outer peripheral portion of the subcarrier 22 is reduced. Further, when the sub-carrier 22 receives the hydrostatic pressure F2, the thin overhang portion 22d is deformed before the central portion 22e, and the sub-carrier 22 is deformed.
Since the force for deforming the central portion 22e of the subcarrier 22 is absorbed, the deformation of the central portion 22e of the subcarrier 22 is reduced. For these reasons, in the present embodiment, the deformation of the outer peripheral portion Wa and the central portion Wb of the wafer W is reduced as in the first embodiment. In addition, since the subcarrier 22 and the retainer ring 23 are provided integrally, the resonance between the subcarrier 22 and the retainer ring 23 is maintained while the subcarrier 22 and the retainer ring 23 are kept floating with respect to the head body 1. Is prevented.

【0029】本発明の第二の実施の形態のサブキャリア
22及びこれを用いる研磨装置並びにウェーハ製造方法
によれば、第一の実施の形態と同様、ウェーハWの変形
が抑えられ内外周においてより均一な研磨が実現出来
る。さらに、サブキャリア22とリテーナリング23と
をヘッド本体1に対してフローティング保持しつつサブ
キャリア22とリテーナリング23との共振を防止して
振動による悪影響を低減でき、精度良くウェーハWの研
磨を行うことができる。以上のことから、大口径のウェ
ーハWでもその全体に亘って平坦かつ鏡面状に研磨する
ことができ、研磨面均一性向上や生産性向上が可能とな
る。
According to the subcarrier 22, the polishing apparatus and the wafer manufacturing method using the same according to the second embodiment of the present invention, similarly to the first embodiment, the deformation of the wafer W is suppressed and the inner and outer peripheries are reduced. Uniform polishing can be achieved. Further, while maintaining the subcarrier 22 and the retainer ring 23 in a floating state with respect to the head main body 1, the resonance between the subcarrier 22 and the retainer ring 23 can be prevented, and the adverse effect due to the vibration can be reduced. be able to. As described above, even a large-diameter wafer W can be polished flat and mirror-like over the entire surface, and the polished surface uniformity and productivity can be improved.

【0030】尚、上記第一、第二の実施形態では、被研
磨材として半導体用のウェーハWを用いた例について説
明したが、被研磨材としては、ガラス製品、セラミック
製品、或いはハードディスクのAl製ディスクなどの金
属等にも適用可能であることは勿論のことである。ま
た、上記第二の実施の形態において、図7に示すよう
に、ウェーハW研磨時の反作用によるサブキャリア22
の回転を防止するよう、サブキャリア22の張り出し部
22dの外周とヘッド本体1に設けられるストッパー3
の内面との間に係合部25を設けてもよい。ここで、図
7は、係合部25として、第二の実施の形態のサブキャ
リア22の張り出し部22dの外周に凸部25aを、ス
トッパー3の内面側に凹部25bを設けた例を示してお
り、図7(a)は正断面図、図7(b)は、図7(a)
のA−A矢視拡大断面図である。ここで、この係合部2
5は、サブキャリア22を安定して支持できるよう、2
箇所以上に設けられていることが望ましい。これによっ
て、サブキャリア22の回転を防止してダイヤフラム2
にかかるねじれをなくすることが可能になり、ダイヤフ
ラム2に負担がかからないので、ダイヤフラム2の寿命
が長くなる。そして、ダイヤフラム2の寿命が長くなる
ことによって、ダイヤフラム2にねじれ力がかかるよう
な研磨条件、つまり面内速度が不均一になる条件で被研
磨材を研磨することができる。すなわち、ウェーハWの
内周側が外周側に比べて多く削られるようであれば、面
内速度が不均一になる条件でウェーハWの研磨を行うこ
とで、ウェーハWの外周部分を優先的に研磨し、ウェー
ハWの内外周を均一に研磨することもできる。ここで、
図7では係合部25として張り出し部22dの外周に凸
部25aを、ストッパー3の内面側に凹部25bを形成
した例を示したが、これらの配置を逆にしてもよい。
In the first and second embodiments, an example is described in which a semiconductor wafer W is used as a material to be polished. However, as a material to be polished, a glass product, a ceramic product, or an Al Needless to say, the present invention can be applied to metals and the like such as discs made. In addition, in the second embodiment, as shown in FIG.
And a stopper 3 provided on the head body 1 to prevent rotation of the sub-carrier 22.
An engaging portion 25 may be provided between the inner surface and the inner surface. Here, FIG. 7 shows an example in which a projection 25 a is provided on the outer periphery of a projecting portion 22 d of the subcarrier 22 of the second embodiment, and a recess 25 b is provided on the inner surface side of the stopper 3 as the engagement portion 25. 7A is a front sectional view, and FIG. 7B is a sectional view of FIG.
FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG. Here, this engaging portion 2
5 is such that the subcarrier 22 can be stably supported.
It is desirable to be provided in more than a place. Thereby, rotation of the subcarrier 22 is prevented and the diaphragm 2
, And the load on the diaphragm 2 is reduced, so that the life of the diaphragm 2 is extended. Then, by extending the life of the diaphragm 2, the material to be polished can be polished under a polishing condition in which a torsional force is applied to the diaphragm 2, that is, a condition in which the in-plane speed becomes non-uniform. That is, if the inner peripheral side of the wafer W is more polished than the outer peripheral side, the outer peripheral portion of the wafer W is preferentially polished by polishing the wafer W under the condition that the in-plane speed becomes non-uniform. In addition, the inner and outer peripheries of the wafer W can be uniformly polished. here,
FIG. 7 shows an example in which the protrusion 25 a is formed on the outer periphery of the overhang 22 d as the engagement part 25 and the recess 25 b is formed on the inner surface side of the stopper 3, but these arrangements may be reversed.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1記載のサブキャリアによれば、
サブキャリアの外周部分及び中央部分の変形を低減する
ことができるので、サブキャリアに保持される被研磨材
の変形が抑えられ内外周においてより均一な研磨が実現
出来る。すなわち、被研磨材を全体に亘って平坦かつ鏡
面状に研磨することができ、研磨面均一性向上や生産性
向上が可能となる。これは、大口径の被研磨材を研磨す
るときにおいても有効である。更に本発明では、サブキ
ャリアの設計時に、その形状を多少変更するだけで実行
可能で、コスト的にも安く、圧力分布調整も簡便とな
る。
According to the subcarrier according to the first aspect,
Since the deformation of the outer peripheral portion and the central portion of the subcarrier can be reduced, the deformation of the material to be polished held by the subcarrier is suppressed, and more uniform polishing can be realized on the inner and outer circumferences. That is, the material to be polished can be polished flat and mirror-like over the entire surface, and the uniformity of the polished surface and the productivity can be improved. This is also effective when polishing a large-diameter workpiece. Further, the present invention can be executed by slightly changing the shape of the subcarrier when designing the subcarrier, and it is inexpensive in cost and the pressure distribution can be easily adjusted.

【0032】請求項2記載の研磨装置によれば、外周部
分の及び中央部分の変形が低減されるサブキャリアを用
いて被研磨材の研磨を行うことができるので、被研磨材
の変形が抑えられ内外周においてより均一な研磨が実現
出来る。また、従来の研磨装置の一部を変更するだけで
よいので、コスト的にも安くなる。
According to the polishing apparatus of the second aspect, since the material to be polished can be polished using the subcarriers whose deformation at the outer peripheral portion and the central portion is reduced, the deformation of the material to be polished is suppressed. Thus, more uniform polishing can be realized on the inner and outer circumferences. Further, since only a part of the conventional polishing apparatus needs to be changed, the cost is reduced.

【0033】請求項3記載の研磨装置によれば、リテー
ナリングがサブキャリアと一体的に移動するようにかつ
着脱を可能にして設けられることで、サブキャリアとリ
テーナリングとをヘッド本体に対してフローティング保
持しつつサブキャリアとリテーナリングとの共振を防止
して振動による悪影響を低減でき、精度良くウェーハの
研磨を行うことができる。
According to the polishing apparatus of the third aspect, since the retainer ring is provided so as to move integrally with the subcarrier and to be detachable, the subcarrier and the retainer ring can be attached to the head main body. While maintaining the floating state, the resonance between the subcarrier and the retainer ring can be prevented, the adverse effect of the vibration can be reduced, and the wafer can be polished with high accuracy.

【0034】請求項4記載の研磨装置によれば、係合部
によってヘッド本体とサブキャリアとの相対的な回転を
規制することができ、ダイヤフラムにかかるねじれをな
くすることができる。このように、ダイヤフラムに負担
がかからないので、ダイヤフラムの寿命が長くなる。そ
して、ダイヤフラムの寿命が長くなることによって、ダ
イヤフラムにねじれ力がかかるような研磨条件、つまり
面内速度が不均一になる条件で被研磨材を研磨すること
ができる。すなわち、被研磨材の内周側が外周側に比べ
て多く削られるようであれば、面内速度が不均一になる
条件でウェーハWの研磨を行うことで、ウェーハWの外
周部分を優先的に研磨し、ウェーハWの内外周を均一に
研磨することもできる。
According to the polishing apparatus of the fourth aspect, the relative rotation between the head main body and the subcarrier can be regulated by the engaging portion, and the torsion on the diaphragm can be eliminated. As described above, since no load is applied to the diaphragm, the life of the diaphragm is prolonged. Then, the material to be polished can be polished under a polishing condition in which a torsional force is applied to the diaphragm by extending the life of the diaphragm, that is, a condition in which the in-plane speed becomes non-uniform. That is, if the inner peripheral side of the material to be polished is more polished than the outer peripheral side, the outer peripheral portion of the wafer W is preferentially polished by polishing the wafer W under the condition that the in-plane speed becomes uneven. The inner and outer peripheries of the wafer W can be polished uniformly.

【0035】請求項5記載のウェーハ製造方法によれ
ば、外周部分及び中央部分の変形が低減されるサブキャ
リアを用いて被研磨材であるウェーハの研磨を行うこと
ができるので、ウェーハの変形が抑えられて、内外周に
おいてより均一に研磨された研磨済みのウェーハを製造
することができる。
According to the wafer manufacturing method of the present invention, since the wafer to be polished can be polished by using the subcarrier in which the deformation of the outer peripheral portion and the central portion is reduced, the deformation of the wafer is reduced. It is possible to manufacture a polished wafer that is suppressed and more uniformly polished on the inner and outer circumferences.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 従来の研磨装置の構成及び構造を示す正面図
である。
FIG. 1 is a front view showing the configuration and structure of a conventional polishing apparatus.

【図2】 従来の研磨装置のヘッド本体の構成及び構造
を示す正断面図である。
FIG. 2 is a front sectional view showing the configuration and structure of a head body of a conventional polishing apparatus.

【図3】 従来の研磨装置によるウェーハの研磨時にお
いてウェーハが受ける圧力の分布を概略的に示すヘッド
本体の部分拡大正断面図である。
FIG. 3 is a partially enlarged front sectional view of a head body schematically showing a distribution of a pressure applied to a wafer when the wafer is polished by a conventional polishing apparatus.

【図4】 従来の研磨装置によるウェーハの研磨時にお
けるサブキャリアの変形を示す概略正断面図である。
FIG. 4 is a schematic front sectional view showing deformation of a subcarrier during polishing of a wafer by a conventional polishing apparatus.

【図5】 本発明の第一の実施の形態の研磨装置のサブ
キャリアの形状、及びこの研磨装置によるウェーハの研
磨時においてサブキャリアが受ける力の分布を概略的に
示す正断面図である。
FIG. 5 is a front sectional view schematically showing a shape of a subcarrier of the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and a distribution of a force applied to the subcarrier during polishing of a wafer by the polishing apparatus.

【図6】 本発明の第二の実施の形態の研磨装置のヘッ
ド本体の正断面図である。
FIG. 6 is a front sectional view of a head body of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第二の実施の形態の研磨装置及びサ
ブキャリアの他の実施形態を示すヘッド本体断面図であ
って、図7(a)は正断面図、図7(b)は図7(a)
のA−A矢視拡大断面図である。
7A and 7B are cross-sectional views of a head body showing another embodiment of the polishing apparatus and the subcarrier according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A is a front cross-sectional view, and FIG. FIG. 7 (a)
FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヘッド本体 2 ダイヤフ
ラム 6 空気室(流体室) 21、22
サブキャリア 21a、22a 取付面 21b、22
b 受圧面 21c、22c 取付面の外周部分 21d、22
d 張り出し部 23 リテーナリング 25 係合部 100 研磨装置 102 研磨
パッド 103 プラテン 110 ヘッ
ド駆動機構 111 ウェーハ保持ヘッド W ウェーハ
(被研磨材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head main body 2 Diaphragm 6 Air chamber (fluid chamber) 21,22
Subcarrier 21a, 22a Mounting surface 21b, 22
b Pressure receiving surface 21c, 22c Outer peripheral portion of mounting surface 21d, 22
d Overhanging part 23 Retainer ring 25 Engaging part 100 Polishing device 102 Polishing pad 103 Platen 110 Head driving mechanism 111 Wafer holding head W Wafer (material to be polished)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中空のヘッド本体に、ダイヤフラムを介
して前記ヘッド本体内に流体室を形成するように設けら
れて、片面に被研磨材が取り付けられた状態で、前記流
体室内に送り込まれる流体の圧力によって押圧されるこ
とで前記ダイヤフラムの変形に伴って移動されるサブキ
ャリアであって、 前記被研磨材が取り付けられる取付面の面積に対し前記
流体から圧力を受ける受圧面の面積が大きく、前記受圧
面側が、前記取付面の外周部分に対して外側方向に張り
出していることを特徴とするサブキャリア。
1. A fluid which is provided in a hollow head main body through a diaphragm so as to form a fluid chamber in the head main body, and which is fed into the fluid chamber in a state where a polishing target is attached to one surface. The sub-carrier that is moved by the deformation of the diaphragm by being pressed by the pressure, the area of the pressure receiving surface receiving the pressure from the fluid is larger than the area of the mounting surface to which the polished material is mounted, A subcarrier, wherein the pressure receiving surface side projects outward from an outer peripheral portion of the mounting surface.
【請求項2】 表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
と、被研磨材の一面を保持して、前記研磨パッドに前記
被研磨材の他面を当接させるウェーハ保持ヘッドと、該
ウェーハ保持ヘッドを駆動することにより前記被研磨材
の他面を研磨するヘッド駆動機構とを具備し、 前記ウェーハ保持ヘッドは、ヘッド軸線に対し略垂直な
面に開口部が設けられるヘッド本体と、 前記ヘッド本体内に前記ヘッド軸線に対し略垂直に張ら
れたダイヤフラムと、 該ダイヤフラムに固定されて前記ダイヤフラムとともに
ヘッド軸線方向に変位し、前記ウェーハの一面を保持す
る円盤状のサブキャリアと、 該サブキャリアの外周に同心状に配置されて研磨時に前
記研磨パッドに当接するリテーナリングとを具備し、 サブキャリアとして、前記請求項1記載のサブキャリア
を用いることを特徴とする研磨装置。
2. A wafer holding head for holding a platen having a polishing pad adhered to a surface thereof, holding one surface of a material to be polished, and bringing the other surface of the material to be polished into contact with the polishing pad, and the wafer holding head. A head drive mechanism for polishing the other surface of the material to be polished by driving the head body, wherein the wafer holding head is provided with an opening in a surface substantially perpendicular to a head axis, and the head body A diaphragm stretched substantially perpendicularly to the head axis, a disk-shaped subcarrier fixed to the diaphragm, displaced in the head axis direction together with the diaphragm, and holding one surface of the wafer; and 2. The sub-carrier according to claim 1, further comprising: a retainer ring disposed concentrically on the outer periphery and abutting on the polishing pad during polishing. Polishing apparatus characterized by using Yaria.
【請求項3】 前記リテーナリングが、前記サブキャリ
アに一体的に設けられていることを特徴とする請求項2
記載の研磨装置。
3. The sub-carrier according to claim 2, wherein the retainer ring is provided integrally with the sub-carrier.
The polishing apparatus according to the above.
【請求項4】 前記ヘッド本体内面と、前記サブキャリ
アの外周に、前記ヘッド軸線を回転中心とした相対的な
回転を規制するよう互いを係合させる係合部が設けられ
ていることを特徴とする請求項2または3記載の研磨装
置。
4. An inner surface of the head body and an outer periphery of the subcarrier are provided with engaging portions for engaging each other so as to regulate relative rotation about the head axis as a rotation center. 4. The polishing apparatus according to claim 2, wherein:
【請求項5】 請求項1記載のサブキャリアで、被研磨
材であるウェーハを研磨パッドに押し付けて、前記ウェ
ーハと前記研磨パッドとを相対移動させながら前記ウェ
ーハの研磨を行って研磨済みのウェーハを製造すること
を特徴とするウェーハ製造方法。
5. The polished wafer, wherein the subcarrier according to claim 1, wherein the wafer to be polished is pressed against a polishing pad, and the wafer is polished by relatively moving the wafer and the polishing pad. A method for producing a wafer, comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US8376813B2 (en) 2000-09-08 2013-02-19 Applied Materials, Inc. Retaining ring and articles for carrier head

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