JP7539520B2 - CMP Equipment - Google Patents
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Description
本発明はウェハをCMP研磨するCMP装置に関するものである。 The present invention relates to a CMP apparatus for CMP polishing of wafers.
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)を平坦化するCMP装置が知られている。 In the field of semiconductor manufacturing, CMP apparatuses are known for planarizing semiconductor wafers (hereafter referred to as "wafers") such as silicon wafers.
特許文献1記載の研磨装置は、化学的機械的研磨、いわゆるCMP(Chemical Mechanical Polishing)技術を適用した研磨装置である。図8に示すように、CMP装置70の研磨ヘッド71が、キャリア72とリテーナリングホルダ73に周縁を保持されたメンブレンシート74との隙間に形成されたエア室75にエアー供給ライン76を介して圧縮空気を供給し、圧縮空気の圧力でウェハWを研磨布77に押し付けて研磨する。また、研磨時に研磨布77に押し付けられるリテーナリング78の上面にメンブレンシート74が貼着され、メンブレンシート74とウェハWとの間には発泡ウレタンのバッキングフィルム79が介在されている。 The polishing apparatus described in Patent Document 1 is a polishing apparatus that applies chemical mechanical polishing, or so-called CMP (Chemical Mechanical Polishing) technology. As shown in FIG. 8, a polishing head 71 of a CMP apparatus 70 supplies compressed air via an air supply line 76 to an air chamber 75 formed in the gap between a carrier 72 and a membrane sheet 74 whose periphery is held by a retainer ring holder 73, and the wafer W is pressed against a polishing cloth 77 by the pressure of the compressed air to be polished. In addition, a membrane sheet 74 is attached to the upper surface of a retainer ring 78 that is pressed against the polishing cloth 77 during polishing, and a backing film 79 of urethane foam is interposed between the membrane sheet 74 and the wafer W.
このような研磨装置70は、図9に示すように、研磨ヘッド71が、エアー供給ライン76を介してエア室75内をバキュームすることにより、ウェハWをキャリア72に密着させるように変形させて吸着保持して搬送する。 As shown in FIG. 9, in this type of polishing device 70, the polishing head 71 vacuums the air chamber 75 via the air supply line 76, deforming the wafer W so that it adheres closely to the carrier 72, and then adsorbs and holds the wafer W while transporting it.
しかしながら、上述したようなCMP装置では、エア室に正圧を供給して、ウェハの表面を基準に研磨を行うことしかできず、多種多様なウェハに対応するのが難しい虞があった。 However, the CMP apparatus described above can only supply positive pressure to the air chamber and polish based on the surface of the wafer, which may make it difficult to handle a wide variety of wafers.
そこで、多種多様なウェハに対応してCMP研磨を行うために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 As a result, technical problems arise that must be solved in order to perform CMP polishing on a wide variety of wafers, and the present invention aims to solve these problems.
上記目的を達成するために、本発明に係るCMP装置は、研磨パッド上のウェハを非吸着状態で収容可能な研磨ヘッドを備え、前記研磨ヘッドは、前記ウェハの上面に対向する吸着面を備えるポーラスチャックと、前記ウェハ及び前記ポーラスチャックの間に形成されるエア室に前記ポーラスチャックを介して圧縮空気を供給する圧縮空気源と、前記エア室の前記圧縮空気を徐々に外部に排出して、前記エア室に滞留される前記圧縮空気のエア層により前記ウェハを前記研磨パッドに押圧する圧力を調整するエア層形成手段と、を備え、前記エア層形成手段は、前記ウェハ及び前記ポーラスチャックの間の第1隙間よりも相対的に小さい第2隙間に相当し、前記エア室に滞留する前記圧縮空気を徐々に外部に排出する。 In order to achieve the above-mentioned object, the CMP apparatus of the present invention comprises a polishing head capable of accommodating a wafer on a polishing pad in a non-adsorbed state, the polishing head comprising a porous chuck having an adsorption surface facing the upper surface of the wafer, a compressed air source supplying compressed air through the porous chuck to an air chamber formed between the wafer and the porous chuck, and an air layer forming means for gradually discharging the compressed air in the air chamber to the outside and adjusting the pressure with which the wafer is pressed against the polishing pad by an air layer of the compressed air retained in the air chamber , the air layer forming means corresponding to a second gap relatively smaller than a first gap between the wafer and the porous chuck, and gradually discharging the compressed air retained in the air chamber to the outside .
この構成によれば、ポーラスチャックに供給された圧縮空気によってウェハとポーラスチャックとの間に形成されたエア層がウェハの裏面を均一に押圧し、研磨ヘッドがウェハを研磨パッドに押圧することにより、ウェハの表面を基準にしたエアーフロート研磨を行うことができる。 With this configuration, compressed air is supplied to the porous chuck, and the air layer formed between the wafer and the porous chuck presses the back surface of the wafer evenly, and the polishing head presses the wafer against the polishing pad, allowing air float polishing to be performed based on the front surface of the wafer.
また、本発明に係るCMP装置は、前記エア層形成手段が、前記ポーラスチャックを収容するキャリアと前記キャリアを包囲するリテーナとの間に形成され、前記ウェハの上面が均一に押圧されるように、前記エア室に滞留する前記圧縮空気を徐々に外部に排出することが好ましい。 In addition, in the CMP apparatus of the present invention, it is preferable that the air layer forming means is formed between a carrier that houses the porous chuck and a retainer that surrounds the carrier, and that the compressed air remaining in the air chamber is gradually discharged to the outside so that the upper surface of the wafer is uniformly pressed.
また、本発明に係るCMP装置は、前記研磨ヘッドが、前記ポーラスチャックに前記ウェハを吸着させる負圧を供給する負圧源と、前記ポーラスチャック及び前記負圧源の接続と前記ポーラスチャック及び前記圧縮空気源の接続とを択一的に切り換える切換手段と、をさらに備えていることが好ましい。 In addition, it is preferable that the polishing head of the CMP apparatus according to the present invention further comprises a negative pressure source that supplies a negative pressure for adsorbing the wafer to the porous chuck, and a switching means for selectively switching between the connection of the porous chuck and the negative pressure source and the connection of the porous chuck and the compressed air source.
また、本発明に係るCMP装置は、前記研磨ヘッドが、前記エア層により前記ウェハを前記研磨パッドに押圧して行うエアーフロート研磨、又は前記エア室に負圧を供給して前記ポーラスチャックに前記ウェハを吸着させた状態で前記ウェハを前記研磨パッドに押圧して行う吸着研磨の少なくとも一方を実行することが好ましい。 In addition, it is preferable that the CMP apparatus according to the present invention performs at least one of air float polishing, in which the polishing head presses the wafer against the polishing pad with the air layer, or suction polishing, in which negative pressure is supplied to the air chamber to suction the wafer to the porous chuck and then press the wafer against the polishing pad.
この構成によれば、エアーフロート研磨に加えて、ポーラスチャックに供給された負圧によってウェハがポーラスチャックに吸着保持され、研磨ヘッドがウェハを研磨パッドに押圧することにより、ウェハの裏面を基準にした吸着研磨を行うことができる。そして、切換弁を切り換えることにより、吸着研磨及びエアーフロート研磨を任意に切り換えることができる。 With this configuration, in addition to air float polishing, the wafer is held by suction on the porous chuck due to the negative pressure supplied to the porous chuck, and the polishing head presses the wafer against the polishing pad, allowing suction polishing based on the back surface of the wafer. Then, by switching the switching valve, it is possible to switch between suction polishing and air float polishing as desired.
本発明は、1台の研磨ヘッドで多種多様なウェハに対応することができる。 The present invention can handle a wide variety of wafers with a single polishing head.
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。 The embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the following, when referring to the number, numerical value, amount, range, etc. of components, unless otherwise specified or when it is clearly limited to a specific number in principle, it is not limited to that specific number, and it may be more or less than the specific number.
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。 In addition, when referring to the shape or positional relationship of components, etc., this includes things that are substantially similar or similar to that shape, etc., unless otherwise specified or considered in principle to be clearly different.
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。 In addition, drawings may exaggerate characteristic parts to make the features easier to understand, and the dimensional ratios of components may not be the same as in reality. In addition, in cross-sectional views, hatching of some components may be omitted to make the cross-sectional structure of the components easier to understand.
図1は、本発明の一実施形態に係るCMP装置1を模式的に示す斜視図である。CMP装置1は、ウェハWの一面を平坦に研磨するものである。CMP装置1は、プラテン2と、研磨ヘッド10と、を備えている。 Figure 1 is a perspective view showing a schematic diagram of a CMP apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. The CMP apparatus 1 polishes one surface of a wafer W to a flat surface. The CMP apparatus 1 includes a platen 2 and a polishing head 10.
プラテン2は、円盤状に形成されており、プラテン2の下方に配置された回転軸3に連結されている。回転軸3がモータ4の駆動によって回転することにより、プラテン2は図1中の矢印D1の方向に回転する。プラテン2の上面には、研磨パッド5が貼付されており、研磨パッド5上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるCMPスラリーが供給される。 The platen 2 is formed in a disk shape and is connected to a rotating shaft 3 arranged below the platen 2. When the rotating shaft 3 is rotated by the drive of a motor 4, the platen 2 rotates in the direction of the arrow D1 in FIG. 1. A polishing pad 5 is attached to the upper surface of the platen 2, and CMP slurry, which is a mixture of an abrasive and a chemical agent, is supplied onto the polishing pad 5 from a nozzle (not shown).
研磨ヘッド10は、プラテン2より小径の円盤状に形成されており、研磨ヘッド10の上方に配置された回転軸10aに連結されている。回転軸10aが図示しないモータの駆動によって回転することにより、研磨ヘッド10は、図1中の矢印D2の方向に回転する。研磨ヘッド10は、図示しない昇降装置によって垂直方向Vに昇降自在である。研磨ヘッド10は、ウェハWを研磨する際に下降して研磨パッド5にウェハWを押圧する。研磨ヘッド10が研磨するウェハWは、図示しないウェハ搬送機構によって受け渡される。 The polishing head 10 is formed in a disk shape with a smaller diameter than the platen 2, and is connected to a rotating shaft 10a disposed above the polishing head 10. When the rotating shaft 10a is rotated by a motor (not shown), the polishing head 10 rotates in the direction of the arrow D2 in FIG. 1. The polishing head 10 can be raised and lowered in the vertical direction V by a lifting device (not shown). When polishing the wafer W, the polishing head 10 descends to press the wafer W against the polishing pad 5. The wafer W polished by the polishing head 10 is transferred by a wafer transport mechanism (not shown).
CMP装置1の動作は、図示しない制御手段によって制御される。制御手段は、CMP装置1を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段は、例えばコンピュータであり、CPU、メモリ等により構成される。なお、制御手段の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作するものにより実現されても良い。 The operation of the CMP apparatus 1 is controlled by a control means (not shown). The control means controls each of the components that make up the CMP apparatus 1. The control means is, for example, a computer, and is composed of a CPU, memory, etc. The functions of the control means may be realized by control using software, or may be realized by something that operates using hardware.
次に、研磨ヘッド10について説明する。図2は、研磨ヘッド10の要部を模式的に示す縦断面図である。 Next, the polishing head 10 will be described. Figure 2 is a vertical cross-sectional view showing the main parts of the polishing head 10.
研磨ヘッド10は、ヘッド本体20と、キャリア30と、リテーナ40と、を備えている。 The polishing head 10 comprises a head body 20, a carrier 30, and a retainer 40.
ヘッド本体20は、回転軸10aに接続されており、回転軸10aと共に回転する。ヘッド本体20は、回転部21を介してヘッド本体20の下方に配置された緻密体のキャリア30に連結されており、ヘッド本体20及びキャリア30は連動して回転する。 The head body 20 is connected to the rotating shaft 10a and rotates together with the rotating shaft 10a. The head body 20 is connected to a dense body carrier 30 arranged below the head body 20 via a rotating part 21, and the head body 20 and the carrier 30 rotate in unison.
キャリア30の表面には、多孔質材料からなるポーラスチャック31を収容する収容部32が形成されている。ポーラスチャック31の下面(吸着面)31aは、略平坦に形成されている。なお、ポーラスチャック31の吸着面31aは、略平坦に形成されたものに限定されるものではなく、例えば、研磨後の所望のウェハ形状に応じて、中心が凸状に膨出したものや中心が凹状に窪んだものであっても構わない。ポーラスチャック31とウェハWとの間には、僅かな隙間が確保されており、エア室Aを形成している。 A storage section 32 is formed on the surface of the carrier 30 to store a porous chuck 31 made of a porous material. The lower surface (adsorption surface) 31a of the porous chuck 31 is formed to be approximately flat. Note that the adsorption surface 31a of the porous chuck 31 is not limited to being formed to be approximately flat, and may be, for example, one with a convex bulge or a concave depression in the center depending on the desired wafer shape after polishing. A small gap is secured between the porous chuck 31 and the wafer W, forming an air chamber A.
収容部32には、収容部32に開口する管路33が形成されており、管路33は、管路33は研磨ヘッド10の回転軸10aと同軸上に配置され、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源に接続されている。 The storage section 32 is formed with a conduit 33 that opens into the storage section 32, and the conduit 33 is arranged coaxially with the rotation axis 10a of the polishing head 10 and is connected to a vacuum source and a compressed air source via a rotary joint (not shown).
管路33内には、切換弁33aが設けられている。切換弁33aは、ポーラスチャック31及び真空源の接続及びポーラスチャック31及び圧縮空気源の接続を択一的に切り換えることができる。なお、ポーラスチャック31及び真空源の接続とポーラスチャック31及び圧縮空気源の接続の切り替えは、切換弁33aを用いた構成に限定されない。例えば、圧縮空気を供給する管路33と負圧を供給する管路33とをそれぞれ用意し、各管路33を必要に応じて開閉制御するものであっても構わない。 A switching valve 33a is provided in the pipeline 33. The switching valve 33a can selectively switch between the connection between the porous chuck 31 and the vacuum source and the connection between the porous chuck 31 and the compressed air source. Note that the switching between the connection between the porous chuck 31 and the vacuum source and the connection between the porous chuck 31 and the compressed air source is not limited to a configuration using the switching valve 33a. For example, a pipeline 33 for supplying compressed air and a pipeline 33 for supplying negative pressure may be provided, and each pipeline 33 may be controlled to open and close as necessary.
ヘッド本体20とキャリア30との間には、キャリア押圧手段34が設けられている。キャリア押圧手段34は、図示しないエア供給源から供給されるエアによって膨張するエアバッグ等である。エア供給源から供給されるエアの圧力は、図示しないレギュレータによって調整される。キャリア押圧手段34は、供給されるエアの圧力に応じて、キャリア30を介してウェハWを研磨パッド5に押圧する。 A carrier pressing means 34 is provided between the head body 20 and the carrier 30. The carrier pressing means 34 is an air bag or the like that is inflated by air supplied from an air supply source (not shown). The pressure of the air supplied from the air supply source is adjusted by a regulator (not shown). The carrier pressing means 34 presses the wafer W against the polishing pad 5 via the carrier 30 according to the pressure of the supplied air.
リテーナ40は、キャリア30の周囲を囲むように配置されている。リテーナ40は、研磨パッド5に接触可能なリテーナリング41とリテーナリングホルダ45とを備えている。リテーナリング41は、リテーナリング41とキャリア30との隙間が、ポーラスチャック31とウェハWとの隙間に対して相対的に小さくなるように設けられている。リテーナリング41は、キャリア30との間に僅かな隙間を空けて配置されており、エア層形成手段50を形成している。 The retainer 40 is arranged so as to surround the periphery of the carrier 30. The retainer 40 includes a retainer ring 41 that can contact the polishing pad 5, and a retainer ring holder 45. The retainer ring 41 is arranged so that the gap between the retainer ring 41 and the carrier 30 is relatively small compared to the gap between the porous chuck 31 and the wafer W. The retainer ring 41 is arranged with a small gap between it and the carrier 30, forming an air layer forming means 50.
リテーナリング41は、例えば、ガラスエポキシ、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)又はポリフェニレンサルファイド(PPS)等の樹脂から成る。リテーナリング41は、円環状に形成されており、中央にウェハWを収容する収容ポケット41aを備えている。リテーナリング41とリテーナリングホルダ45とは、スナップリング42を介してリテーナ押圧部材43に取り付けられている。ヘッド本体20とリテーナ押圧部材43との間には、リテーナ押圧手段44が設けられている。なお、符号45は、スナップリング42の上方を覆うカバーである。 The retainer ring 41 is made of a resin such as glass epoxy, polyether ether ketone (PEEK), or polyphenylene sulfide (PPS). The retainer ring 41 is formed in an annular shape and has a storage pocket 41a in the center for storing the wafer W. The retainer ring 41 and the retainer ring holder 45 are attached to a retainer pressing member 43 via a snap ring 42. A retainer pressing means 44 is provided between the head body 20 and the retainer pressing member 43. Reference numeral 45 denotes a cover that covers the top of the snap ring 42.
リテーナ押圧手段44は、図示しないエア供給源から供給されるエアによって膨張するエアバッグ等である。エア供給源から供給されるエアの圧力は、図示しないレギュレータによって調整される。リテーナ押圧手段44は、供給されるエアの圧力に応じて、リテーナ押圧手段44を介してリテーナ40を研磨パッド5に押圧する。 The retainer pressing means 44 is an air bag or the like that is inflated by air supplied from an air supply source (not shown). The pressure of the air supplied from the air supply source is adjusted by a regulator (not shown). The retainer pressing means 44 presses the retainer 40 against the polishing pad 5 via the retainer pressing means 44 according to the pressure of the air supplied.
次に、CMP装置1の作用について説明する。まず、ウェハWをポーラスチャック31に吸着保持して行う研磨(吸着研磨)について、図3に基づいて説明する。 Next, the operation of the CMP apparatus 1 will be described. First, the polishing (adsorption polishing) performed by adsorbing and holding the wafer W on the porous chuck 31 will be described with reference to FIG. 3.
真空源が起動すると、ポーラスチャック31を通って、収容ポケット41a内に収容されたウェハWとポーラスチャック31との間のエア室A内に負圧が供給され、ウェハWがポーラスチャック31に略平坦に吸着される。 When the vacuum source is activated, negative pressure is supplied through the porous chuck 31 into the air chamber A between the wafer W contained in the storage pocket 41a and the porous chuck 31, and the wafer W is adsorbed to the porous chuck 31 in a substantially flat manner.
ウェハWがポーラスチャック31に吸着保持された状態で、キャリア押圧手段34が起動してキャリア30を押圧することにより、ウェハWは、ポーラスチャック31に対向する裏面W1を基準にしてウェハWの表面W2が研磨パッド5に押圧されて研磨される。 When the wafer W is held by suction on the porous chuck 31, the carrier pressing means 34 is activated to press the carrier 30, and the wafer W is polished by pressing the front surface W2 of the wafer W against the polishing pad 5 with the back surface W1 facing the porous chuck 31 as a reference.
次に、ウェハWを圧縮空気で押圧しながら行う研磨(エアーフロート研磨)について、図4に基づいて説明する。 Next, we will explain polishing (air float polishing) performed while pressing the wafer W with compressed air, with reference to Figure 4.
圧縮空気源が起動すると、ポーラスチャック31を通って、収容ポケット41a内に収容されたウェハWとポーラスチャック31との間のエア室A内に圧縮空気が供給される。 When the compressed air source is activated, compressed air is supplied through the porous chuck 31 into the air chamber A between the wafer W contained in the storage pocket 41a and the porous chuck 31.
エア室Aに供給された圧縮空気がエア層形成手段50によってエア室A内に滞留することにより形成された圧縮空気のエア層が、ウェハWの裏面W1を均一な圧力で押圧する。具体的には、圧縮空気が、キャリア30とリテーナリング41との間の僅かな隙間であるエア層形成手段50を通って外部に徐々に排出されるため、エア室A内に滞留した圧縮空気のエア層が、ウェハWの裏面W1を均一な圧力で押圧する。 The compressed air supplied to the air chamber A is retained in the air chamber A by the air layer forming means 50, forming an air layer of compressed air, which presses the back surface W1 of the wafer W with uniform pressure. Specifically, the compressed air is gradually discharged to the outside through the air layer forming means 50, which is a small gap between the carrier 30 and the retainer ring 41, so that the air layer of compressed air retained in the air chamber A presses the back surface W1 of the wafer W with uniform pressure.
そして、キャリア押圧手段34が起動してキャリア30を押圧することにより、ウェハWは、研磨パッド5に対向する表面W2を基準にして研磨パッド5に押圧されて研磨される。 Then, the carrier pressing means 34 is activated to press the carrier 30, and the wafer W is pressed against the polishing pad 5 with the surface W2 facing the polishing pad 5 as a reference, and is polished.
CMP装置1は、上述した吸着研磨及びエアーフロート研磨の何れか一方のみを行っても構わないし、両方を順番に行っても構わない。 The CMP apparatus 1 may perform either the suction polishing or the air float polishing described above, or may perform both in sequence.
例えば、吸着研磨のみを行う場合には、研磨ヘッド10がウェハWを吸着保持して研磨パッド5までウェハWを搬送した後に、ウェハWを吸着保持した状態を維持して速やかにCMP研磨に移行することができる。 For example, when only suction polishing is performed, the polishing head 10 suction-holds the wafer W and transports the wafer W to the polishing pad 5, and then the wafer W can be quickly moved to CMP polishing while maintaining the suction-hold state of the wafer W.
吸着研磨では、ウェハWが研磨ヘッド10と一体となって回転して研磨されることから、吸着研磨が好適な研磨対象物としては、例えばリテーナリング41に接触するとエッジが破損する虞がある割れ易い薄物等である。 In suction polishing, the wafer W rotates together with the polishing head 10 and is polished, so objects suitable for suction polishing are, for example, thin objects that are prone to break and whose edges may be damaged if they come into contact with the retainer ring 41.
また、エアーフロート研磨のみを行う場合には、研磨ヘッド10がウェハWを吸着保持して研磨パッド5までウェハWを搬送した後に、ウェハWの吸着保持を解除して、ウェハWを研磨パッド5上に載せる。そして、エアーフロート研磨に移行し、ウェハWをCMP研磨する。 When only air float polishing is performed, the polishing head 10 holds the wafer W by suction and transports the wafer W to the polishing pad 5, then releases the suction hold of the wafer W and places the wafer W on the polishing pad 5. Then, the process moves to air float polishing, and the wafer W is polished by CMP.
エアーフロート研磨では、ウェハWの表面W2を基準に研磨を行うため、エアーフロート研磨が好適な研磨対象物としては、例えば比較的厚みがあり強度が確保されたもの等である。このようにして、吸着研磨及びエアーフロート研磨を任意に切換可能なため、1台の研磨ヘッド10で多種多様なウェハWに対応することができる。 In air float polishing, polishing is performed based on the surface W2 of the wafer W, so objects suitable for air float polishing are, for example, relatively thick and strong. In this way, since it is possible to freely switch between suction polishing and air float polishing, a single polishing head 10 can be used to handle a wide variety of wafers W.
また、エアーフロート研磨を行った後に、エア室Aに負圧を供給して、ウェハWを平坦に保持した状態で吸着研磨を行う場合には、同一の研磨ヘッド10でウェハの表面基準で研磨した後に、ウェハWの裏面W1を基準にして研磨を行うことができる。 In addition, if negative pressure is supplied to air chamber A after air float polishing and suction polishing is performed while holding the wafer W flat, the same polishing head 10 can be used to polish the wafer using the wafer's front surface as a reference, and then polish the wafer using the wafer's back surface W1 as a reference.
また、吸着研磨を行った後に、ウェハWの吸着保持を解除して、ウェハWを研磨パッド5上に載せ、エアーフロート研磨に移行する場合には、同一の研磨ヘッド10でウェハの裏面基準で研磨した後に、ウェハWの表面を基準にして研磨を行うことができる。 In addition, after suction polishing, the suction holding of the wafer W is released, the wafer W is placed on the polishing pad 5, and air float polishing is started. In this case, the wafer W can be polished with the back surface of the wafer as a reference using the same polishing head 10, and then polished with the front surface of the wafer W as a reference.
なお、吸着研磨した後にエアーフロート研磨を行う場合には、エアーフロート研磨した後に吸着研磨を行う場合と比較して、ウェハWを吸着保持する際に、ポーラスチャック31とウェハWとの間のスラリーが介在しないため、ウェハWの裏面W1を平坦に吸着保持し易いというメリットがある。 In addition, when performing air float polishing after suction polishing, there is an advantage in that it is easier to suction-hold the back surface W1 of the wafer W flatly, since no slurry is interposed between the porous chuck 31 and the wafer W when the wafer W is suction-held, compared to when suction polishing is performed after air float polishing.
ところで、従来のCMP装置70では、図8に示すように、メンブレンシート74を介してウェハW側とキャリア72側とが隔絶されているため、スラリーがキャリア72側に侵入することがなかった。 However, in a conventional CMP apparatus 70, as shown in FIG. 8, the wafer W side and the carrier 72 side are separated by a membrane sheet 74, so the slurry does not penetrate into the carrier 72 side.
しかしながら、本実施形態に係るCMP装置1は、スラリーが、ウェハWとリテーナリング41との間を通って、キャリア30に付着することが考えられる。そして、キャリア30にスラリーが付着した状態で、図4に示すようにエアーフロート研磨を行うと、図5に示すように、乾燥したスラリー残渣がキャリア30の外周縁部に固着し、ウェハWを吸着保持する際にリークが生じて吸着不良が生じる虞がある。 However, in the CMP apparatus 1 according to this embodiment, it is conceivable that the slurry may pass between the wafer W and the retainer ring 41 and adhere to the carrier 30. If air float polishing is performed as shown in FIG. 4 with the slurry adhered to the carrier 30, the dried slurry residue may adhere to the outer peripheral edge of the carrier 30 as shown in FIG. 5, which may cause leakage when the wafer W is held by suction, resulting in poor suction.
このようなスラリー残渣が吸着面31aに固着することを抑制するために、以下のような方法を採用することが好ましい。 To prevent such slurry residue from adhering to the adsorption surface 31a, it is preferable to adopt the following method.
例えば、管路33に図示しないロータリージョイントを介して給水源を接続する。そして、乾燥した圧縮空気を供給する代わりに、圧縮空気に微量の水分を混入することにより得られるミストエアーを供給する。これにより、乾燥した圧縮空気が供給された場合に比べて、スラリーが乾燥してキャリア30の外周縁部に固着することを抑制して、ポーラスチャック31の吸着面31aに沿ってウェハWを吸着することができる。 For example, a water supply source is connected to the pipe 33 via a rotary joint (not shown). Then, instead of supplying dry compressed air, mist air obtained by mixing a small amount of moisture into compressed air is supplied. This makes it possible to prevent the slurry from drying and adhering to the outer periphery of the carrier 30, and to adsorb the wafer W along the adsorption surface 31a of the porous chuck 31, compared to when dry compressed air is supplied.
また、図6に示すように、管路33とは別に、給水源に接続される給水管35を設け、管路33を介して乾燥した圧縮空気を供給するとともに、給水管35を介して水分を供給するように構成しても構わない。これにより、スラリーが乾燥してキャリア30の外周縁部に固着することを抑制して、ポーラスチャック31の吸着面31aに沿ってウェハWを吸着することができる。 As shown in FIG. 6, a water supply pipe 35 connected to a water supply source may be provided in addition to the pipe 33, and dry compressed air may be supplied via the pipe 33, while moisture may be supplied via the water supply pipe 35. This prevents the slurry from drying and adhering to the outer peripheral edge of the carrier 30, and allows the wafer W to be adsorbed along the adsorption surface 31a of the porous chuck 31.
また、図7に示すように、キャリア30及びポーラスチャック31の吸着面31aを洗浄する洗浄部材60を設けても構わない。洗浄部材60は、例えばスポンジやブラシ等が考えられる。 As shown in FIG. 7, a cleaning member 60 may be provided to clean the carrier 30 and the adsorption surface 31a of the porous chuck 31. The cleaning member 60 may be, for example, a sponge or a brush.
洗浄部材60でポーラスチャック31を洗浄する際には、スラリー残渣の飛散を抑制するために、研磨ヘッド10を洗浄カップ61内に収容した状態で行うのが好ましい。 When cleaning the porous chuck 31 with the cleaning member 60, it is preferable to do so while the polishing head 10 is housed in the cleaning cup 61 in order to prevent the slurry residue from scattering.
また、洗浄部材60による洗浄は、1枚のウェハWを研磨する毎に行うのが好ましいが、予め決められた研磨時間、ウェハ枚数等を目安に行っても構わない。これにより、スラリー残渣がポーラスチャック31の吸着面31aに固着することを抑制して、ポーラスチャック31の吸着面31aに沿ってウェハを吸着することができる。 It is preferable to perform cleaning with the cleaning member 60 each time one wafer W is polished, but cleaning may be performed after a predetermined polishing time, number of wafers, etc. is completed. This prevents slurry residue from adhering to the adsorption surface 31a of the porous chuck 31, and allows the wafer to be adsorbed along the adsorption surface 31a of the porous chuck 31.
このようにして、本実施形態に係るCMP装置1は、ポーラスチャック31に供給された負圧によってウェハWがポーラスチャック31に吸着保持され、研磨ヘッド10がウェハWを研磨パッド5に押圧することにより、ウェハWの裏面W1を基準にした吸着研磨を行うことができる。 In this way, the CMP apparatus 1 according to this embodiment is capable of performing adsorption polishing based on the back surface W1 of the wafer W by adsorbing and holding the wafer W to the porous chuck 31 through the negative pressure supplied to the porous chuck 31, and by the polishing head 10 pressing the wafer W against the polishing pad 5.
また、ポーラスチャック31に供給された圧縮空気によってウェハWとポーラスチャック31との間に形成されたエア層がウェハWの裏面W1を均一に押圧し、研磨ヘッド10がウェハWを研磨パッド5に押圧することにより、ウェハWの表面を基準にしたエアーフロート研磨を行うことができる。 In addition, the compressed air supplied to the porous chuck 31 creates an air layer between the wafer W and the porous chuck 31 that uniformly presses the back surface W1 of the wafer W, and the polishing head 10 presses the wafer W against the polishing pad 5, allowing air float polishing to be performed based on the surface of the wafer W.
そして、切換弁33aを切り換えることにより、吸着研磨及びエアーフロート研磨を任意に切換可能なため、1台の研磨ヘッド10で多種多様なウェハWに対応することができる。 And because the suction polishing and air float polishing can be switched between as desired by switching the switching valve 33a, a single polishing head 10 can handle a wide variety of wafers W.
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 Furthermore, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention extends to such modifications.
1 ・・・CMP装置
2 ・・・プラテン
3 ・・・(プラテンの)回転軸
4 ・・・モータ
5 ・・・研磨パッド
10 ・・・研磨ヘッド
10a ・・・(研磨ヘッドの)回転軸
20 ・・・ヘッド本体
21 ・・・回転部
30 ・・・キャリア
31 ・・・ポーラスチャック
31a ・・・吸着面
32 ・・・収容部
33 ・・・管路
33a ・・・切換弁(切換手段)
34 ・・・キャリア押圧手段
35 ・・・給水管
40 ・・・リテーナ
41 ・・・リテーナリング
41a ・・・収容ポケット
42 ・・・スナップリング
43 ・・・リテーナ押圧部材
44 ・・・リテーナ押圧手段
45 ・・・リテーナリングホルダ
50 ・・・エア層形成手段
60 ・・・洗浄部材
61 ・・・洗浄カップ
A ・・・エア室
W ・・・ウェハ
REFERENCE SIGNS LIST 1 CMP apparatus 2 Platen 3 Rotating shaft (of platen) 4 Motor 5 Polishing pad 10 Polishing head 10a Rotating shaft (of polishing head) 20 Head body 21 Rotating section 30 Carrier 31 Porous chuck 31a Adsorption surface 32 Storage section 33 Pipe 33a Switching valve (switching means)
Reference Signs List 34 Carrier pressing means 35 Water supply pipe 40 Retainer 41 Retainer ring 41a Storage pocket 42 Snap ring 43 Retainer pressing member 44 Retainer pressing means 45 Retainer ring holder 50 Air layer forming means 60 Cleaning member 61 Cleaning cup A Air chamber W Wafer
Claims (4)
前記研磨ヘッドは、
前記ウェハの上面に対向する吸着面を備えるポーラスチャックと、
前記ウェハ及び前記ポーラスチャックの間に形成されるエア室に前記ポーラスチャックを介して圧縮空気を供給する圧縮空気源と、
前記エア室に滞留する前記圧縮空気のエア層により前記ウェハを前記研磨パッドに押圧する圧力を調整するエア層形成手段と、を備え、
前記エア層形成手段は、前記ウェハ及び前記ポーラスチャックの間の第1隙間よりも相対的に小さい第2隙間に相当し、前記エア室に滞留する前記圧縮空気を徐々に外部に排出する、ことを特徴とするCMP装置。 a polishing head capable of accommodating a wafer on a polishing pad in a non-adsorbed state;
The polishing head includes:
a porous chuck having an adsorption surface facing an upper surface of the wafer;
a compressed air source that supplies compressed air through the porous chuck to an air chamber formed between the wafer and the porous chuck;
an air layer forming means for adjusting a pressure for pressing the wafer against the polishing pad by an air layer of the compressed air remaining in the air chamber ;
The CMP apparatus is characterized in that the air layer forming means corresponds to a second gap that is relatively smaller than the first gap between the wafer and the porous chuck, and gradually discharges the compressed air remaining in the air chamber to the outside.
前記ポーラスチャックに前記ウェハを吸着させる負圧を供給する負圧源と、
前記ポーラスチャック及び前記負圧源の接続と前記ポーラスチャック及び前記圧縮空気源の接続とを択一的に切り換える切換手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載のCMP装置。 The polishing head includes:
a negative pressure source that supplies a negative pressure for adsorbing the wafer to the porous chuck;
A switching means for selectively switching between a connection between the porous chuck and the negative pressure source and a connection between the porous chuck and the compressed air source;
2. The CMP apparatus of claim 1, further comprising:
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