JPH08267357A - 基板の研磨装置及びその研磨方法 - Google Patents
基板の研磨装置及びその研磨方法Info
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- JPH08267357A JPH08267357A JP7572095A JP7572095A JPH08267357A JP H08267357 A JPH08267357 A JP H08267357A JP 7572095 A JP7572095 A JP 7572095A JP 7572095 A JP7572095 A JP 7572095A JP H08267357 A JPH08267357 A JP H08267357A
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- substrate
- polishing
- vacuum suction
- surface side
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】研磨終了後に基板が研磨テーブル上に残ること
がなく、かつ研磨の面内分布を制御し、研磨中の基板の
保持性を向上することができる研磨装置及び研磨方法を
提供する。 【構成】基板１０の表面側１１を研磨するために基板１
０の裏面側１２を保持する基板保持部２０において、基
板１０の裏面側１２の周辺部を真空吸着することにより
基板１０の表面側１１を凸形状にする構造を有し、研磨
中から研磨終了後の取り離し中までこの凸形状を維持す
る。
がなく、かつ研磨の面内分布を制御し、研磨中の基板の
保持性を向上することができる研磨装置及び研磨方法を
提供する。 【構成】基板１０の表面側１１を研磨するために基板１
０の裏面側１２を保持する基板保持部２０において、基
板１０の裏面側１２の周辺部を真空吸着することにより
基板１０の表面側１１を凸形状にする構造を有し、研磨
中から研磨終了後の取り離し中までこの凸形状を維持す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は研磨装置及び研磨方法に
係わり、特に半導体ウエハ状態の半導体基板上のデバイ
スの表面を平坦化する研磨装置及び研磨方法に関する。
係わり、特に半導体ウエハ状態の半導体基板上のデバイ
スの表面を平坦化する研磨装置及び研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】研磨により基板表面を平滑化する技術
は、半導体基板の作製工程をはじめとし、あらゆる分野
で用いられてきた。一方、近年、半導体基板上のデバイ
ス作製工程においても、作製の過程で形成される表面の
凹凸、例えば層間絶縁膜表面の凹凸を研磨により平坦化
する化学機械研磨法が採用されつつある。この方法は半
導体基板等の基板自体の表面を研磨する方法とは異なる
点がいくつかあり、特有の問題を有している。
は、半導体基板の作製工程をはじめとし、あらゆる分野
で用いられてきた。一方、近年、半導体基板上のデバイ
ス作製工程においても、作製の過程で形成される表面の
凹凸、例えば層間絶縁膜表面の凹凸を研磨により平坦化
する化学機械研磨法が採用されつつある。この方法は半
導体基板等の基板自体の表面を研磨する方法とは異なる
点がいくつかあり、特有の問題を有している。
【０００３】基板自体の表面の平滑化の場合は、基板の
表面を磨くこと、すなわちポリシングが目的であるため
に比較的軟らかい研磨布が用いられていた。
表面を磨くこと、すなわちポリシングが目的であるため
に比較的軟らかい研磨布が用いられていた。
【０００４】しかし半導体ウエハ状態の半導体基板上の
デバイスの表面を平坦化が目的の場合には、絶対段差の
低減が目的であるため、硬めの研磨布が用いられる。硬
めの研磨布が用いられると、基板裏面の局所的な厚み変
動やゴミ、キズなどが表面の研磨の分布に直接的に影響
する。
デバイスの表面を平坦化が目的の場合には、絶対段差の
低減が目的であるため、硬めの研磨布が用いられる。硬
めの研磨布が用いられると、基板裏面の局所的な厚み変
動やゴミ、キズなどが表面の研磨の分布に直接的に影響
する。
【０００５】これは、基板を研磨布に押しつける圧力
が、ゴミなどにより局所的に変化することによる。すな
わち軟らかい研磨布では比較的広い面積でその変化を吸
収してしまうのに対し、硬い研磨布では圧力を分散でき
ないため局所的な研磨レートの不均一が起こるからであ
る。
が、ゴミなどにより局所的に変化することによる。すな
わち軟らかい研磨布では比較的広い面積でその変化を吸
収してしまうのに対し、硬い研磨布では圧力を分散でき
ないため局所的な研磨レートの不均一が起こるからであ
る。
【０００６】これを解決する一方策として、基板裏面と
基板保持部の間にインサートパッドと呼ばれる弾力性の
ある膜を設けている。具体的には商品名ＤＦ−２００
（ロデール社製）等が用いられる。このインサートパッ
ドは例えば、厚さ約０．５ｍｍ、圧縮率（１８００ｇ／
ｃｍ2 で測定、以下同様）３２％である。したがってこ
の場合、１８００ｇ／ｃｍ2 の圧力が局所的にかかって
も、インサートパッドが１６０μｍ変形するので、基板
裏面のゴミやキズの大きさがこれ以下であれば研磨の均
一性に与える影響を緩和することができる。この厚さ、
圧縮率は任意の物を選ぶことが出来る。
基板保持部の間にインサートパッドと呼ばれる弾力性の
ある膜を設けている。具体的には商品名ＤＦ−２００
（ロデール社製）等が用いられる。このインサートパッ
ドは例えば、厚さ約０．５ｍｍ、圧縮率（１８００ｇ／
ｃｍ2 で測定、以下同様）３２％である。したがってこ
の場合、１８００ｇ／ｃｍ2 の圧力が局所的にかかって
も、インサートパッドが１６０μｍ変形するので、基板
裏面のゴミやキズの大きさがこれ以下であれば研磨の均
一性に与える影響を緩和することができる。この厚さ、
圧縮率は任意の物を選ぶことが出来る。
【０００７】また、硬質研磨布を用いた場合、研磨剤が
基板と研磨布の間に入り込み込みにくいため、基板の中
央部の研磨レートが低めとなる傾向を示す。このため、
研磨中に基板の中央部の裏面から空気加圧を行い、基板
中央部の相対圧力を高めることにより、研磨の面内分布
を向上させる方法が現在一般的に用いられている。
基板と研磨布の間に入り込み込みにくいため、基板の中
央部の研磨レートが低めとなる傾向を示す。このため、
研磨中に基板の中央部の裏面から空気加圧を行い、基板
中央部の相対圧力を高めることにより、研磨の面内分布
を向上させる方法が現在一般的に用いられている。
【０００８】以上説明してきたデバイス表面の凹凸を平
坦化するための研磨の際に用いられている基板保持部を
図７に示す。図７において、（Ａ）は断面図であり、
（Ｂ）は（Ａ）を下から視た平面図である。
坦化するための研磨の際に用いられている基板保持部を
図７に示す。図７において、（Ａ）は断面図であり、
（Ｂ）は（Ａ）を下から視た平面図である。
【０００９】基板保持部はその本体５上に基板とほぼ同
径の基板装着面にインサートパッド１が設けられ、その
周りに、研磨中に基板が飛出すことを防ぐリテーナーリ
ング２が設けられている。また基板装着中央部に真空吸
着・裏面加圧兼用開口部１４が同心円状に形成されてい
る。
径の基板装着面にインサートパッド１が設けられ、その
周りに、研磨中に基板が飛出すことを防ぐリテーナーリ
ング２が設けられている。また基板装着中央部に真空吸
着・裏面加圧兼用開口部１４が同心円状に形成されてい
る。
【００１０】真空吸着・裏面加圧兼用開口部１４を通し
て真空吸着することにより基板の表面（下面）の中央部
を凹形状にし、また加工中は同開口部１４を通して裏面
加圧することにより基板の表面の中央部を凸形状にする
必要がある。したがってこの真空吸着・裏面加圧兼用開
口部１４は基板装着面の中央部に位置している必要があ
る。具体的には、寸法Ｎが５０ｍｍ以下である。図７は
直径１５０ｍｍ、厚さ６２５μｍの半導体ウエハ状態の
半導体基板上のデバイスの表面を平坦化を行なう基板保
持部を示し、その中心から半径５０ｍｍの同心円上に、
直径２ｍｍの８個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部１４
を均等配置して形成している。あるいは中心から３０ｍ
ｍの同心円上に４個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部を
均等配置して形成する。もしくは、中心から４０ｍｍの
同心円上に６個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部を均等
配置して形成し、中心から２０ｍｍの同心円上に３個の
真空吸着・裏面加圧兼用開口部を均等配置して形成し、
中心に１個の開口部を形成する。
て真空吸着することにより基板の表面（下面）の中央部
を凹形状にし、また加工中は同開口部１４を通して裏面
加圧することにより基板の表面の中央部を凸形状にする
必要がある。したがってこの真空吸着・裏面加圧兼用開
口部１４は基板装着面の中央部に位置している必要があ
る。具体的には、寸法Ｎが５０ｍｍ以下である。図７は
直径１５０ｍｍ、厚さ６２５μｍの半導体ウエハ状態の
半導体基板上のデバイスの表面を平坦化を行なう基板保
持部を示し、その中心から半径５０ｍｍの同心円上に、
直径２ｍｍの８個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部１４
を均等配置して形成している。あるいは中心から３０ｍ
ｍの同心円上に４個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部を
均等配置して形成する。もしくは、中心から４０ｍｍの
同心円上に６個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部を均等
配置して形成し、中心から２０ｍｍの同心円上に３個の
真空吸着・裏面加圧兼用開口部を均等配置して形成し、
中心に１個の開口部を形成する。
【００１１】さらに切り換えバルブ７２の入力ポートに
真空パイプ５３および加圧パイプ６３を通して真空装置
５１および加圧装置６１がそれぞれ接続し、出力ポート
はパイプ７３を通して真空吸着・裏面加圧兼用開口部１
４に接続している。
真空パイプ５３および加圧パイプ６３を通して真空装置
５１および加圧装置６１がそれぞれ接続し、出力ポート
はパイプ７３を通して真空吸着・裏面加圧兼用開口部１
４に接続している。
【００１２】図８（Ａ）〜（Ｃ）を用いて従来の研磨方
法を説明する。
法を説明する。
【００１３】まず図８（Ａ）において、搬送部等から基
板保持部に基板１０を装着する。これは、インサートパ
ッド１あるいは基板１０の裏面１２が水により濡らされ
た状態で基板の裏面をインサートパッドに接着させ、真
空吸着・裏面加圧兼用開口部１４を切り換えバルブ７２
により真空装置５１に通じさせることにより矢印５０に
示す真空吸着によりなされる。１ｋｇ／ｃｍ2 の吸着時
圧力が直径２ｍｍの８個の真空吸着・裏面加圧兼用開口
部１４を通して印加され、かつ従来技術では上記したよ
うに開口部１４が中心側によっているから、直径１５０
ｍｍの半導体ウエハである基板１０の表面側（図で研磨
テーブルに当接する下面側）１１は中央部が周辺部より
約５０μｍ持ち上った凹形状となる。
板保持部に基板１０を装着する。これは、インサートパ
ッド１あるいは基板１０の裏面１２が水により濡らされ
た状態で基板の裏面をインサートパッドに接着させ、真
空吸着・裏面加圧兼用開口部１４を切り換えバルブ７２
により真空装置５１に通じさせることにより矢印５０に
示す真空吸着によりなされる。１ｋｇ／ｃｍ2 の吸着時
圧力が直径２ｍｍの８個の真空吸着・裏面加圧兼用開口
部１４を通して印加され、かつ従来技術では上記したよ
うに開口部１４が中心側によっているから、直径１５０
ｍｍの半導体ウエハである基板１０の表面側（図で研磨
テーブルに当接する下面側）１１は中央部が周辺部より
約５０μｍ持ち上った凹形状となる。
【００１４】次に図８（Ｂ）において、基板１０を上面
に研磨布が設けられている研磨テーブル３０に押しつ
け、研磨テーブルと基板保持部を共に回転させる。この
際に、真空吸着・裏面加圧兼用開口部１４を切り換えバ
ルブ７２により加圧装置６１に通じさせることにより矢
印６０に示す裏面加圧を行い、基板中心部の荷重が相対
的に高くなるようにする。そうすることにより、研磨剤
の供給量不足で研磨レートが低めとなる基板中央部の研
磨レートを向上し、研磨分布の均一性を良くすることが
できる。具体的には、２５０ｇ／ｃｍ2 の加圧時圧力が
直径２ｍｍの８個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部１４
を通して印加されて、直径１５０ｍｍの半導体ウエハで
ある基板１０の表面側（図で研磨テーブルに当接する下
面側）１１は中央部が周辺部より約３０μｍ押し下った
凸形状となる。
に研磨布が設けられている研磨テーブル３０に押しつ
け、研磨テーブルと基板保持部を共に回転させる。この
際に、真空吸着・裏面加圧兼用開口部１４を切り換えバ
ルブ７２により加圧装置６１に通じさせることにより矢
印６０に示す裏面加圧を行い、基板中心部の荷重が相対
的に高くなるようにする。そうすることにより、研磨剤
の供給量不足で研磨レートが低めとなる基板中央部の研
磨レートを向上し、研磨分布の均一性を良くすることが
できる。具体的には、２５０ｇ／ｃｍ2 の加圧時圧力が
直径２ｍｍの８個の真空吸着・裏面加圧兼用開口部１４
を通して印加されて、直径１５０ｍｍの半導体ウエハで
ある基板１０の表面側（図で研磨テーブルに当接する下
面側）１１は中央部が周辺部より約３０μｍ押し下った
凸形状となる。
【００１５】次に図８（Ｃ）において、研磨終了後、裏
面加圧６０を真空吸着５０に切り換え、再び基板をイン
サートパッドに密着させて基板保持部を研磨テーブル５
から持ち上げる。この際は図８（Ａ）と同様に、直径１
５０ｍｍの半導体ウエハ１０の表面側１１は中央部が周
辺部より約５０μｍ持ち上った凹形状となる。
面加圧６０を真空吸着５０に切り換え、再び基板をイン
サートパッドに密着させて基板保持部を研磨テーブル５
から持ち上げる。この際は図８（Ａ）と同様に、直径１
５０ｍｍの半導体ウエハ１０の表面側１１は中央部が周
辺部より約５０μｍ持ち上った凹形状となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの従来
の研磨装置及び研磨方法では、研磨終了後に基板保持部
を研磨テーブルから引き離す際に、研磨テーブル上に基
板を残すという問題が生じやすかった。
の研磨装置及び研磨方法では、研磨終了後に基板保持部
を研磨テーブルから引き離す際に、研磨テーブル上に基
板を残すという問題が生じやすかった。
【００１７】これは、基板中心部分に裏面加圧用の穴と
真空吸着用の穴を兼用とした貫通部を設け、真空吸着→
裏面加圧→真空吸着を行ない、研磨テーブルに当接する
基板の表面側が凹形状→凸形状→凹形状の形状変換を行
うからである。
真空吸着用の穴を兼用とした貫通部を設け、真空吸着→
裏面加圧→真空吸着を行ない、研磨テーブルに当接する
基板の表面側が凹形状→凸形状→凹形状の形状変換を行
うからである。
【００１８】その結果、図８（Ｃ）に示すように、研磨
終了後、基板を持ち上げるための真空吸着を行う際に、
インサートパッドが弾力性を持っているために、基板が
研磨テーブルに対して吸盤状になり基板が研磨テーブル
にはりつくことになり基板が残ってしまうのである。
終了後、基板を持ち上げるための真空吸着を行う際に、
インサートパッドが弾力性を持っているために、基板が
研磨テーブルに対して吸盤状になり基板が研磨テーブル
にはりつくことになり基板が残ってしまうのである。
【００１９】また、従来の裏面加圧により研磨の分布を
制御する方法では、研磨中はリテーナーリングのみによ
り基板が飛出すのを防止しているから、なんらかの要因
により研磨中に基板が飛び出してしまう危険性も大きか
った。
制御する方法では、研磨中はリテーナーリングのみによ
り基板が飛出すのを防止しているから、なんらかの要因
により研磨中に基板が飛び出してしまう危険性も大きか
った。
【００２０】したがって本発明の目的は、研磨終了後に
基板が研磨テーブル上に残ることがない研磨装置を提供
することである。
基板が研磨テーブル上に残ることがない研磨装置を提供
することである。
【００２１】本発明の他の目的は、研磨終了後に基板が
研磨テーブル上に残ることがなく、研磨の面内分布を制
御し得る研磨装置及び研磨方法を提供することである。
研磨テーブル上に残ることがなく、研磨の面内分布を制
御し得る研磨装置及び研磨方法を提供することである。
【００２２】本発明の別の目的は、研磨中の基板の保持
性を向上した研磨装置及び研磨方法を提供することであ
る。
性を向上した研磨装置及び研磨方法を提供することであ
る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、基板の
表面側を研磨するために基板装着面に前記基板の裏面側
を保持する基板保持部を有する研磨装置において、前記
基板保持部は、前記基板の裏面側を真空吸着することに
より前記基板の表面側を凸形状にする構造を有している
基板の研磨装置にある。ここで前記基板保持部と前記基
板との間にインサートパッドを具備することが好まし
い。また、前記基板保持部の基板装着面の周辺部のみに
真空吸着用開口部が形成されていることができる。ある
いは、前記基板保持部の基板装着面の周辺部に真空吸着
用開口部が形成され、前記基板装着面の中央部に裏面加
圧用開口部が形成されていることができる。
表面側を研磨するために基板装着面に前記基板の裏面側
を保持する基板保持部を有する研磨装置において、前記
基板保持部は、前記基板の裏面側を真空吸着することに
より前記基板の表面側を凸形状にする構造を有している
基板の研磨装置にある。ここで前記基板保持部と前記基
板との間にインサートパッドを具備することが好まし
い。また、前記基板保持部の基板装着面の周辺部のみに
真空吸着用開口部が形成されていることができる。ある
いは、前記基板保持部の基板装着面の周辺部に真空吸着
用開口部が形成され、前記基板装着面の中央部に裏面加
圧用開口部が形成されていることができる。
【００２４】本発明の他の特徴は、基板保持部の基板装
着面に基板の裏面側を保持して前記基板の表面側を研磨
する基板の研磨方法において、前記基板保持部の基板装
着面の周辺部に設けられた真空吸着用開口部を通して前
記基板の裏面側の周辺部を真空吸着し、この真空吸着の
強さを調整することにより研磨の面内分布を調整する基
板の研磨方法にある。
着面に基板の裏面側を保持して前記基板の表面側を研磨
する基板の研磨方法において、前記基板保持部の基板装
着面の周辺部に設けられた真空吸着用開口部を通して前
記基板の裏面側の周辺部を真空吸着し、この真空吸着の
強さを調整することにより研磨の面内分布を調整する基
板の研磨方法にある。
【００２５】本発明の別の特徴は、基板保持部の基板装
着面に基板の裏面側を保持して前記基板の表面側を研磨
する基板の研磨方法において、前記基板保持部の基板装
着面の周辺部に設けられた真空吸着用開口部を通して前
記基板の裏面側の周辺部を真空吸着すると同時に、前記
基板保持部の基板装着面の中央部に設けられた裏面加圧
用開口部を通して前記基板の裏面側の中央部を加圧する
ことにより研磨の面内分布を調整する基板の研磨方法に
ある。
着面に基板の裏面側を保持して前記基板の表面側を研磨
する基板の研磨方法において、前記基板保持部の基板装
着面の周辺部に設けられた真空吸着用開口部を通して前
記基板の裏面側の周辺部を真空吸着すると同時に、前記
基板保持部の基板装着面の中央部に設けられた裏面加圧
用開口部を通して前記基板の裏面側の中央部を加圧する
ことにより研磨の面内分布を調整する基板の研磨方法に
ある。
【００２６】
【作用】上記本発明の基板保持部によれば、真空吸着す
ることにより前記基板の表面側を凸形状にするから、研
磨後に真空吸着により基板が研磨テーブルに対して凸形
状となり、基板と研磨テーブル上面の研磨布の間に空気
が外から入り込み、基板を研磨テーブル上から容易に引
き離すことができる。
ることにより前記基板の表面側を凸形状にするから、研
磨後に真空吸着により基板が研磨テーブルに対して凸形
状となり、基板と研磨テーブル上面の研磨布の間に空気
が外から入り込み、基板を研磨テーブル上から容易に引
き離すことができる。
【００２７】また周辺部に形成した真空吸着用開口部か
らの吸着の強さの制御により基板の変形量を制御するこ
とができ、基板内の相対的荷重をコントロールすること
ができ、このように研磨中にも基板を真空吸着する方法
であるから、研磨中の基板の保持性が向上する。
らの吸着の強さの制御により基板の変形量を制御するこ
とができ、基板内の相対的荷重をコントロールすること
ができ、このように研磨中にも基板を真空吸着する方法
であるから、研磨中の基板の保持性が向上する。
【００２８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。
【００２９】図６は本発明の実施例の研磨装置である化
学機械研磨装置の概要を示す図である。支持板３１上に
研磨布３２が貼られた研磨テーブル３０上に研磨剤４１
を流すための研磨剤供給口４０が設けられ、本発明の基
板保持具２０を有している。研磨剤としてはアルカリ水
溶液中にシリカ粒を分散したもの、具体的には商品名Ｉ
Ｃ１（キャボット製）などが用いられる。研磨布３２は
発泡ポリウレタン、具体的には商品名ＩＣ１０００（ロ
デール製）などが用いられる。上面に研磨布３２が貼ら
れた研磨テーブル３０および基板（半導体ウエハ）１０
を保持した基板保持部２０は回転機構を有しており、さ
らに基板保持部２０は基板の研磨面すなわち表面側（図
で下面側）を研磨テーブル３０の研磨布３２に加圧する
加圧機構を有している。
学機械研磨装置の概要を示す図である。支持板３１上に
研磨布３２が貼られた研磨テーブル３０上に研磨剤４１
を流すための研磨剤供給口４０が設けられ、本発明の基
板保持具２０を有している。研磨剤としてはアルカリ水
溶液中にシリカ粒を分散したもの、具体的には商品名Ｉ
Ｃ１（キャボット製）などが用いられる。研磨布３２は
発泡ポリウレタン、具体的には商品名ＩＣ１０００（ロ
デール製）などが用いられる。上面に研磨布３２が貼ら
れた研磨テーブル３０および基板（半導体ウエハ）１０
を保持した基板保持部２０は回転機構を有しており、さ
らに基板保持部２０は基板の研磨面すなわち表面側（図
で下面側）を研磨テーブル３０の研磨布３２に加圧する
加圧機構を有している。
【００３０】例えば、半導体ウエハ状態の半導体基板の
表面側に金属配線が形成され、この金属配線上に形成さ
れた層間絶縁膜を上記化学機械研磨装置で研磨する。す
なわち層間絶縁膜の上面の凸部のみに研磨テーブルの研
磨布が接触してそこを研磨することにより層間絶縁膜の
上面を平坦化する。
表面側に金属配線が形成され、この金属配線上に形成さ
れた層間絶縁膜を上記化学機械研磨装置で研磨する。す
なわち層間絶縁膜の上面の凸部のみに研磨テーブルの研
磨布が接触してそこを研磨することにより層間絶縁膜の
上面を平坦化する。
【００３１】図１は本発明の第１の実施例の研磨装置の
基板保持部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。
基板保持部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。
【００３２】基板保持部本体５上に研磨中の基板の飛出
し防止のために、基板外径より少し大きい内径を有する
リテーナーリング２が設けられ、その内側の基板保持本
体５の基板保持面上にはインサートパッド１が設けられ
ている。インサートパッド１は具体的には前述した商品
名ＤＦ−２００（ロデール社製）等が用いられる。基板
の真空吸着用開口部３は図２に示すように基板周辺部に
同心円状に配置している。
し防止のために、基板外径より少し大きい内径を有する
リテーナーリング２が設けられ、その内側の基板保持本
体５の基板保持面上にはインサートパッド１が設けられ
ている。インサートパッド１は具体的には前述した商品
名ＤＦ−２００（ロデール社製）等が用いられる。基板
の真空吸着用開口部３は図２に示すように基板周辺部に
同心円状に配置している。
【００３３】例えば、リテーナーリング２の内径は６イ
ンチ半導体ウエハが内部に装着できるように約１５３ｍ
ｍであり、そこから内方向に寸法Ｌ離間した同心円上に
１２個の直径２ｍｍの真空吸着用開口部３が基板保持部
本体５およびインサートパッド１を貫通して均一に分布
して形成されている。この実施例のインサートパッド１
の圧縮率は３２％である。
ンチ半導体ウエハが内部に装着できるように約１５３ｍ
ｍであり、そこから内方向に寸法Ｌ離間した同心円上に
１２個の直径２ｍｍの真空吸着用開口部３が基板保持部
本体５およびインサートパッド１を貫通して均一に分布
して形成されている。この実施例のインサートパッド１
の圧縮率は３２％である。
【００３４】真空吸着用開口部３から真空吸着すること
により半導体ウエハの表面（下面）の中央部を凸形状に
する必要があるから、真空吸着用開口部３は基板保持面
の周辺部に形成される。したがって半導体ウエハの大き
さあるいはインサートパッドの厚さや圧縮率により異な
るが実際上はＬが２０ｍｍ以下であることが好ましく、
この実施例ではＬ＝１５ｍｍである。
により半導体ウエハの表面（下面）の中央部を凸形状に
する必要があるから、真空吸着用開口部３は基板保持面
の周辺部に形成される。したがって半導体ウエハの大き
さあるいはインサートパッドの厚さや圧縮率により異な
るが実際上はＬが２０ｍｍ以下であることが好ましく、
この実施例ではＬ＝１５ｍｍである。
【００３５】また各真空吸着用開口部３は真空パイプ５
３を通して開閉バルブ５２の一方のポートに接続し、こ
の開閉バルブ５２の他方のポートと真空ポンプ等を含む
真空装置５１とが接続している。
３を通して開閉バルブ５２の一方のポートに接続し、こ
の開閉バルブ５２の他方のポートと真空ポンプ等を含む
真空装置５１とが接続している。
【００３６】次にこの研磨装置による研磨方法を図２
（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
【００３７】まず図２（Ａ）において、搬送部等から基
板保持部２０に基板１０を装着する。この実施例の基板
は、半導体素子や層間絶縁膜を具備する配線構造が形成
された表面側１１と裏面側１２を有する厚さ６２５μｍ
の６インチ（１５２ｍｍ）半導体ウエハ１０である。こ
れは、インサートパッド１あるいは半導体ウエハ１０の
裏面１２が水により濡らされた状態で半導体ウエハ１０
の裏面１２をインサートパッド１に接着させ、開閉バル
ブ５２を開にして真空吸着用開口部３を真空装置５１に
通じさせることにより矢印５０に示す真空吸着によりな
される。１ｋｇ／ｃｍ2 の吸着時圧力（負圧力）が周辺
部の直径２ｍｍの８個の真空吸着用開口部３を通して印
加されることにより、半導体ウエハ１０の表面側（図で
研磨テーブルに当接する下面側）１１は中央部が周辺部
より押し下った凸形状となる。
板保持部２０に基板１０を装着する。この実施例の基板
は、半導体素子や層間絶縁膜を具備する配線構造が形成
された表面側１１と裏面側１２を有する厚さ６２５μｍ
の６インチ（１５２ｍｍ）半導体ウエハ１０である。こ
れは、インサートパッド１あるいは半導体ウエハ１０の
裏面１２が水により濡らされた状態で半導体ウエハ１０
の裏面１２をインサートパッド１に接着させ、開閉バル
ブ５２を開にして真空吸着用開口部３を真空装置５１に
通じさせることにより矢印５０に示す真空吸着によりな
される。１ｋｇ／ｃｍ2 の吸着時圧力（負圧力）が周辺
部の直径２ｍｍの８個の真空吸着用開口部３を通して印
加されることにより、半導体ウエハ１０の表面側（図で
研磨テーブルに当接する下面側）１１は中央部が周辺部
より押し下った凸形状となる。
【００３８】次に図２（Ｂ）において、半導体ウエハ１
０の中央凸形状の表面側１１を研磨テーブル３０の研磨
布に押しつけ、研磨テーブルと基板保持部を共に回転さ
せる。この際に、真空吸着を引続き行う。これにより、
基板周辺部のインサートパッド１が圧縮され、基板の表
面側（研磨テーブルに当接する側）が凸部状に変形し、
基板中心部の荷重が相対的に高くなる。これにより研磨
剤の供給量不足で研磨レートが低めとなる基板中央部の
研磨レートを向上し、研磨分布の均一性を良くすること
ができる。
０の中央凸形状の表面側１１を研磨テーブル３０の研磨
布に押しつけ、研磨テーブルと基板保持部を共に回転さ
せる。この際に、真空吸着を引続き行う。これにより、
基板周辺部のインサートパッド１が圧縮され、基板の表
面側（研磨テーブルに当接する側）が凸部状に変形し、
基板中心部の荷重が相対的に高くなる。これにより研磨
剤の供給量不足で研磨レートが低めとなる基板中央部の
研磨レートを向上し、研磨分布の均一性を良くすること
ができる。
【００３９】研磨条件、インサートパッドの厚さや弾性
率、真空吸着開口の配置や大きさによりたがいに変化す
るので、これらを最適な条件に選ぶ必要がある。
率、真空吸着開口の配置や大きさによりたがいに変化す
るので、これらを最適な条件に選ぶ必要がある。
【００４０】場合によっては、研磨の途中で真空吸着の
強さを変化させてもよい。例えばこの実施例では真空装
置５１内の制御機構を制御することにより研磨中の吸着
力５０を６００ｇ／ｃｍ2 と図２（Ａ）の状態より弱め
ることにより表面中央部の研磨中の凸形状変形量を最適
の３０μｍとなるようにコントロールしている。
強さを変化させてもよい。例えばこの実施例では真空装
置５１内の制御機構を制御することにより研磨中の吸着
力５０を６００ｇ／ｃｍ2 と図２（Ａ）の状態より弱め
ることにより表面中央部の研磨中の凸形状変形量を最適
の３０μｍとなるようにコントロールしている。
【００４１】このように真空吸着力を弱めても研磨中に
基板を吸着していることにかわりがないから、基板が飛
出す危険性が従来よりも低減させている。
基板を吸着していることにかわりがないから、基板が飛
出す危険性が従来よりも低減させている。
【００４２】研磨終了後、真空吸着を行ったまま、研磨
テーブルから基板保持部を引き離す。この際に基板は研
磨テーブルに対して表面（下面）１１が凸状に変形して
いるままであるため、基板と研磨テーブル上面の研磨布
の間に空気が入り込むことができ、容易に研磨テーブル
から引き離すことができる。
テーブルから基板保持部を引き離す。この際に基板は研
磨テーブルに対して表面（下面）１１が凸状に変形して
いるままであるため、基板と研磨テーブル上面の研磨布
の間に空気が入り込むことができ、容易に研磨テーブル
から引き離すことができる。
【００４３】図３は本発明の第２の実施例の研磨装置の
基板保持部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。尚、図３において図
１と同一もしくは類似の機能の箇所は同じ符号を付けて
あるから重複する説明は省略する。
基板保持部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。尚、図３において図
１と同一もしくは類似の機能の箇所は同じ符号を付けて
あるから重複する説明は省略する。
【００４４】この例では、基板保持部の中央部に裏面加
圧用開口部４を周辺部の真空吸着用開口部３と別に設け
ている。この裏面加圧用開口部４はここから裏面加圧す
ることにより半導体ウエハの表面（下面）の中央部を凸
形状にする必要があるからその中心からの寸法Ｍは２０
ｍｍ以下が好ましく、この実施例ではＭ＝１０ｍｍの同
心円上に直径２ｍｍの８個の裏面加圧用開口部４が均一
に分布して形成されている。また裏面加圧用開口部４は
加圧パイプ６３を通して開閉バルブ６２の一方のポート
に接続し、この開閉バルブ６２の他方のポートと圧縮空
気配管や圧縮窒素ボンベ等の加圧装置６１とが接続して
いる。
圧用開口部４を周辺部の真空吸着用開口部３と別に設け
ている。この裏面加圧用開口部４はここから裏面加圧す
ることにより半導体ウエハの表面（下面）の中央部を凸
形状にする必要があるからその中心からの寸法Ｍは２０
ｍｍ以下が好ましく、この実施例ではＭ＝１０ｍｍの同
心円上に直径２ｍｍの８個の裏面加圧用開口部４が均一
に分布して形成されている。また裏面加圧用開口部４は
加圧パイプ６３を通して開閉バルブ６２の一方のポート
に接続し、この開閉バルブ６２の他方のポートと圧縮空
気配管や圧縮窒素ボンベ等の加圧装置６１とが接続して
いる。
【００４５】これにより周辺部の真空吸着と中央部の裏
面加圧とを同時にかつそれぞれ独立に制御することがで
きる。
面加圧とを同時にかつそれぞれ独立に制御することがで
きる。
【００４６】次に図４および図５の断面図を参照して、
図３の構造を用いた研磨方法をそれぞれ説明する。
図３の構造を用いた研磨方法をそれぞれ説明する。
【００４７】図４の方法では、研磨中は開閉バルブ６２
を開にして中心部の裏面加圧用開口部６より２５０ｇ／
ｃｍ2 の圧縮窒素ガスによる裏面加圧６０を行い３０μ
ｍの凸形状を中央に形成して研磨の面内分布を制御す
る。この図４の方法は、研磨中に真空系の開閉バルブ５
２は閉状態で真空吸着していないから、半導体ウエハ１
０とリテーナーリング２との組み合わせにおいて真空吸
着を研磨中に行なわなくても基板が飛び出す懸念がない
場合に適用できる。またこの実施例の方法の場合にはイ
ンサードパッド１の圧縮率は特に問題としない。
を開にして中心部の裏面加圧用開口部６より２５０ｇ／
ｃｍ2 の圧縮窒素ガスによる裏面加圧６０を行い３０μ
ｍの凸形状を中央に形成して研磨の面内分布を制御す
る。この図４の方法は、研磨中に真空系の開閉バルブ５
２は閉状態で真空吸着していないから、半導体ウエハ１
０とリテーナーリング２との組み合わせにおいて真空吸
着を研磨中に行なわなくても基板が飛び出す懸念がない
場合に適用できる。またこの実施例の方法の場合にはイ
ンサードパッド１の圧縮率は特に問題としない。
【００４８】研磨終了後の持ち上げ時には、真空系の開
閉バルブ５２を開にして周辺部の真空吸着用開口部３よ
り真空吸着することにより、第１の実施例と同様に、研
磨テーブル５上に基板がはりつくことを防止する。
閉バルブ５２を開にして周辺部の真空吸着用開口部３よ
り真空吸着することにより、第１の実施例と同様に、研
磨テーブル５上に基板がはりつくことを防止する。
【００４９】図５の方法では、研磨中に開閉バルブ６２
を開にして中心部の裏面加圧用開口部６より２５０ｇ／
ｃｍ2 の圧縮窒素ガスによる裏面加圧６０を行うと同時
に、開閉バルブ５２も開にして周辺部の真空吸着用開口
部３より２５０ｇ／ｃｍ2 の吸引力の真空吸着５０を行
い、さらに凸形状を強めて表面中央部を表面周辺部より
４０μｍ突出させることができると同時に、裏面加圧を
行いながらも真空吸着していることにより、研磨中の基
板の保持性を向上している。またこの実施例の方法の場
合にはインサードパッド１の圧縮率は４％である。
を開にして中心部の裏面加圧用開口部６より２５０ｇ／
ｃｍ2 の圧縮窒素ガスによる裏面加圧６０を行うと同時
に、開閉バルブ５２も開にして周辺部の真空吸着用開口
部３より２５０ｇ／ｃｍ2 の吸引力の真空吸着５０を行
い、さらに凸形状を強めて表面中央部を表面周辺部より
４０μｍ突出させることができると同時に、裏面加圧を
行いながらも真空吸着していることにより、研磨中の基
板の保持性を向上している。またこの実施例の方法の場
合にはインサードパッド１の圧縮率は４％である。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、研
磨後に基板を真空吸着する際に基板が研磨テーブルに対
して凸形状に変形するので、基板と研磨布の間に空気が
入り込み、容易に研磨テーブル上から基板を引き離すこ
とができる。
磨後に基板を真空吸着する際に基板が研磨テーブルに対
して凸形状に変形するので、基板と研磨布の間に空気が
入り込み、容易に研磨テーブル上から基板を引き離すこ
とができる。
【００５１】また、周辺に設けた開口部から基板を吸着
する強さの制御により基板の変形量を制御することがで
き、基板内の相対的荷重をコントロールすることができ
る。これにより、従来の裏面加圧方式と同様に研磨の面
内分布を制御することができる。
する強さの制御により基板の変形量を制御することがで
き、基板内の相対的荷重をコントロールすることができ
る。これにより、従来の裏面加圧方式と同様に研磨の面
内分布を制御することができる。
【００５２】さらに中心部に裏面加圧用の開口部を配置
し、周辺部に真空吸着用の開口部を配置し、それらを独
立させることにより、裏面加圧による研磨の面内分布の
制御をより綿密に行なうことができ、かつ研磨終了後の
はりつきの問題を同時に解決することができる。
し、周辺部に真空吸着用の開口部を配置し、それらを独
立させることにより、裏面加圧による研磨の面内分布の
制御をより綿密に行なうことができ、かつ研磨終了後の
はりつきの問題を同時に解決することができる。
【００５３】さらに、研磨中にも基板を真空吸着する方
法にすることができるから、研磨中の基板の保持性が向
上し、飛出しによる基板の破損の危険を低減することが
できる。
法にすることができるから、研磨中の基板の保持性が向
上し、飛出しによる基板の破損の危険を低減することが
できる。
【図１】本発明の第１の実施例の研磨装置における基板
保持部を主に示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。
保持部を主に示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。
【図２】図１の基板保持部を用いた研磨方法をステップ
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例の研磨装置における基板
保持部を主に示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。
保持部を主に示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は
（Ａ）を下から視た平面図である。
【図４】図３の基板保持部を用いた研磨方法の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】図３の基板保持部を用いた研磨方法の他の例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】化学機械研磨装置の概略を示す図である。
【図７】従来技術の研磨装置における基板保持部を主に
示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）を下か
ら視た平面図である。
示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）を下か
ら視た平面図である。
【図８】図７の基板保持部を用いた従来技術の研磨方法
をステップ順に示す断面図である。
をステップ順に示す断面図である。
１ インサートパッド ２ リテーナーリング ３ 真空吸着用開口部 ４ 裏面加圧用開口部 ５ 基板保持部本体 １０ 半導体ウエハ（基板） １１ 半導体ウエハの表面側 １２ 半導体ウエハの裏面側 １４ 真空吸着・裏面加圧兼用開口部 ２０ 基板保持部 ３０ 研磨テーブル ３１ 支持板 ３２ 研磨布 ４０ 研磨剤供給口 ４１ 研磨剤 ５０ 真空吸着 ５１ 真空装置 ５２，６２ 開閉バルブ ５３ 真空パイプ ６０ 裏面加圧 ６１ 加圧装置 ６３ 加圧パイプ ７２ 切り換えバルブ ７３ パイプ
Claims (6)
- 【請求項１】 基板の表面側を研磨するために基板装着
面に前記基板の裏面側を保持する基板保持部を有する研
磨装置において、前記基板保持部は、前記基板の裏面側
を真空吸着することにより前記基板の表面側を凸形状に
する構造を有していることを特徴とする基板の研磨装
置。 - 【請求項２】 前記基板保持部と前記基板との間にイン
サートパッドを具備したことを特徴とする請求項１記載
の基板の研磨装置。 - 【請求項３】 前記基板保持部の基板装着面の周辺部の
みに真空吸着用開口部が形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の基板の研磨装置。 - 【請求項４】 前記基板保持部の基板装着面の周辺部に
真空吸着用開口部が形成され、前記基板装着面の中央部
に裏面加圧用開口部が形成されていることを特徴とする
請求項１記載の基板の研磨装置。 - 【請求項５】 基板保持部の基板装着面に基板の裏面側
を保持して前記基板の表面側を研磨する基板の研磨方法
において、前記基板保持部の基板装着面の周辺部に設け
られた真空吸着用開口部を通して前記基板の裏面側の周
辺部を真空吸着し、この真空吸着の強さを調整すること
により研磨の面内分布を調整することを特徴とする基板
の研磨方法。 - 【請求項６】 基板保持部の基板装着面に基板の裏面側
を保持して前記基板の表面側を研磨する基板の研磨方法
において、前記基板保持部の基板装着面の周辺部に設け
られた真空吸着用開口部を通して前記基板の裏面側の周
辺部を真空吸着すると同時に、前記基板保持部の基板装
着面の中央部に設けられた裏面加圧用開口部を通して前
記基板の裏面側の中央部を加圧することにより研磨の面
内分布を調整することを特徴とする基板の研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7572095A JPH08267357A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 基板の研磨装置及びその研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7572095A JPH08267357A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 基板の研磨装置及びその研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267357A true JPH08267357A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=13584391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7572095A Pending JPH08267357A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 基板の研磨装置及びその研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08267357A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990024436A (ko) * | 1997-09-02 | 1999-04-06 | 윤종용 | 화학기계적 연마장치 |
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| JP2004518270A (ja) * | 2000-08-31 | 2004-06-17 | マルチプレーナーテクノロジーズ インコーポレーテッド | 化学的機械研磨（ｃｍｐ）ヘッド、装置及び方法、並びにそれによって製造された平坦化された半導体ウエハ |
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-
1995
- 1995-03-31 JP JP7572095A patent/JPH08267357A/ja active Pending
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| JP2014166678A (ja) * | 2014-04-18 | 2014-09-11 | Ebara Corp | 研磨装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980804 |