JP2007507079A

JP2007507079A - Holder for chemical mechanical polishing of flat work pieces, in particular semiconductor wafers

Info

Publication number: JP2007507079A
Application number: JP2005503807A
Authority: JP
Inventors: ホウグリップ; ロイカイプケ
Original assignee: ピーターウォルターズサーファステクノロジーズゲーエムベーハーウントコー．カーゲー
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2007-03-22
Also published as: DE10394257D2; WO2005005101A1; AU2003250921A1

Abstract

平坦な作業物、詳細には半導体ウェーハの化学的機械研磨を行う為の縦駆動スピンドルに連結された保持具であって、天井部分と側壁を有する円形筐体と、少なくとも側壁の下方部分を形成する止め輪と、筐体の底部側に配置されスピンドルに連結され頂部と底部側を有する硬質材料の保持板と、保持板の底部側に取り付けられ、保持板と共に４個以上の環状室を形成し、スピンドル軸に同心に配置された可撓性のある比較的薄い膜と、制御された圧力源又は真空源にその上方端部で接続可能であり、筐体中に案内される駆動スピンドル内部の少なくとも１個の第１チャンネルと、研磨工程中に放射方向に変化する圧力プロファイルを発生する為に、第１チャンネル及び保持板の孔を経由して室の各々に接続され、電気的制御ラインと回転トランスジューサーを経由して外部電気的制御装置に接続され、いくつかの電気的に制御可能な筐体中のオン−オフバルブとを備える保持具である。
【選択図】図１A holder connected to a vertical drive spindle for chemical mechanical polishing of a flat work piece, in particular a semiconductor wafer, forming a circular housing with a ceiling part and side walls and at least a lower part of the side walls A retaining ring which is disposed on the bottom side of the housing, is connected to the spindle and has a top and a bottom side, and is attached to the bottom side of the holding plate to form four or more annular chambers together with the holding plate A flexible, relatively thin membrane concentrically arranged on the spindle axis, and connected to a controlled pressure or vacuum source at its upper end and guided inside the drive spindle At least one first channel and an electrical control line connected to each of the chambers via a hole in the first channel and a holding plate to generate a radially changing pressure profile during the polishing process. And rotation Via Nsu juicer is connected to an external electrical control device, several electrically controllable on in the housing - a holder and a off valve.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、平坦な作業物、詳細には本発明の請求項１、５、および６に係わる化学的機械研磨のための半導体ウェーハの保持具に関する。 The present invention relates to a flat workpiece, in particular a semiconductor wafer holder for chemical mechanical polishing according to claims 1, 5 and 6 of the present invention.

半導体チップの製造において、いわゆるウェーハは適切な装置によって平坦化または研磨される。ひとつの知られた方法は、化学的機械研磨（短縮してＣＭＰ）である。この方法において、ウェーハはプラスチック研磨布上のエッチング剤および研磨剤を用いて、研磨布とウェーハを回転させ、任意選択的に揺動させて、所定の接触圧力で研磨される。研磨工程中に、研磨剤（スラリー）は研磨布上に流れ、布とウェーハの間に層を形成する。使用されるスラリーは化学的に活性な溶液からなり、その中にシリカ等の粒子がコロイド懸濁状に加えられる。 In the production of semiconductor chips, so-called wafers are planarized or polished by means of suitable equipment. One known method is chemical mechanical polishing (abbreviated CMP). In this method, a wafer is polished with a predetermined contact pressure by using an etching agent and an abrasive on a plastic polishing cloth to rotate and optionally swing the polishing cloth and the wafer. During the polishing process, the abrasive (slurry) flows over the polishing cloth and forms a layer between the cloth and the wafer. The slurry used consists of a chemically active solution into which particles such as silica are added in a colloidal suspension.

工程中に、ウェーハは保持具または運搬具によって保持され、それによって研磨のため機械加工表面に対して押圧される。保持具は駆動装置のスピンドルに接続され、ウェーハを機械加工表面に対して動かすために高さ調節可能に搭載される。 During the process, the wafer is held by a holder or carrier and thereby pressed against the machining surface for polishing. The holder is connected to the spindle of the drive and is mounted height adjustable to move the wafer relative to the machining surface.

保持具の下部保持面を鋼板で作製し、移動の間ウェーハを真空によって保持表面上に保つために、これに孔を設けることが知られている。保持面は均一な接触圧力を得るために自在継手を経由して加工機械のスピンドルに連結される。それらの保持具は、例えば独国特許第１００６２４９７Ａ１号（特許文献１）から知られている。さらに、保持板を保持具中に高さ調節可能に案内し、支持部分と保持板の間に環状閉膜を配置することが独国特許第１９７５５９７５Ａ１号（特許文献２）から知られている。膜の封止された内部空間はそれぞれ大気または真空または流体源に選択可能に接続される。保持具に対する保持板の調節は、圧力と真空を用いて行われる。 It is known that the lower holding surface of the holder is made of a steel plate and is provided with holes in order to keep the wafer on the holding surface by vacuum during movement. The holding surface is connected to the spindle of the processing machine via a universal joint in order to obtain a uniform contact pressure. Such holders are known, for example, from German Patent No. 10062497A1 (Patent Document 1). Furthermore, it is known from German Patent No. 1975595 A1 (Patent Document 2) to guide the holding plate into the holder so that the height can be adjusted and to arrange an annular closed membrane between the support portion and the holding plate. Each sealed interior space of the membrane is selectably connected to the atmosphere or vacuum or fluid source. Adjustment of the holding plate with respect to the holder is performed using pressure and vacuum.

保持具の異なる実施形態は、保持具の下部に配設された可撓性材料の膜を提供する。膜は装着したウェーハに接触圧力を伝える。また、米国特許第５，９６４，６５３号（特許文献３）から、保持板と保持板の底部に取り付けられた膜を用いて、３個の室、すなわち中央の円形室と、中央の室の周りの同心状に配置された２個の輪状室とを形成することが知られ、その各々はスピンドル中のチャンネルに連絡している。加圧された流体源は、ウェーハに加えられる接触圧力を制御するために、回転トランスジューサーを経由して３個の室に接続される。ここでも、保持具は駆動装置の駆動スピンドルに自在継手を経由して連結される。類似の装置が国際公開第ＷＯ０２／００４１７２Ａ３号（特許文献４）から知られている。これは他の互いに重なり合う２個の膜を用い、その間には加圧面の上に形成される３個の室へ異なる圧力が加えられる。 Different embodiments of the retainer provide a film of flexible material disposed on the lower portion of the retainer. The membrane transmits contact pressure to the mounted wafer. Also, from US Pat. No. 5,964,653 (Patent Document 3), using a holding plate and a film attached to the bottom of the holding plate, three chambers, namely a central circular chamber and a central chamber, It is known to form two concentrically arranged annular chambers, each in communication with a channel in the spindle. A pressurized fluid source is connected to the three chambers via a rotary transducer to control the contact pressure applied to the wafer. Again, the holder is connected to the drive spindle of the drive via a universal joint. A similar device is known from WO02 / 004172A3 (Patent Document 4). This uses two other overlapping membranes, between which different pressures are applied to the three chambers formed on the pressure surface.

独国特許第１００６２４９７Ａ１号公報German Patent No. 10062497A1 独国特許第１９７５５９７５Ａ１号公報German Patent No. 1,975,975 A1 米国特許第５，９６４，６５３号公報US Pat. No. 5,964,653 国際公開第ＷＯ０２／００４１７２Ａ３号公報International Publication No. WO02 / 004172A3

本発明は平坦な作業物、特に半導体ウェーハの化学的機械研磨のための保持具を提供することを目的とし、それによってウェーハの望ましい研磨プロファイルを簡単に確保することができる。 The present invention aims to provide a holder for chemical mechanical polishing of flat work pieces, particularly semiconductor wafers, whereby a desired polishing profile of the wafer can be easily ensured.

この目的は特許請求項１、５、および６の特徴によって解決される。 This object is solved by the features of claims 1, 5 and 6.

本発明に係わる特許請求項１の保持具は、保持板の底部側に比較的薄い可撓性膜を提供し、保持板の底部側と共に複数の同心環状室を形成する。保持具の筐体中に、環状室の数に対応して多数のオン−オフバルブが配設され、これらは全てスピンドル中のチャンネルに共通に接続される。スピンドル中のチャンネルはその上方領域でいわゆる回転トランスジューサーに接続され、すなわち加圧された流体の静的供給を行う。任意選択的に、真空への接続が可能である。オン−オフバルブを用いて、ウェーハ表面から研磨されるべき望ましいプロファイルに応じて、多数の環状室に個別の圧力を加えることができる。実際に、異なる圧力を同時に環状室に加えることができるように、オン−オフバルブの代りに比例バルブを提供することが考えられる。しかし、保持具または運搬具の筐体中に複数の比例バルブを収容することは、そのサイズのため不可能である。無論、筐体はその寸法が制限される。したがって、オン−オフバルブへの供給はスピンドルに１個のチャンネルしか必要とせず、環状室の圧力はこの中で連続的に調節され、これは所定の時間を要する。 The holder of claim 1 according to the present invention provides a relatively thin flexible film on the bottom side of the holding plate, and forms a plurality of concentric annular chambers together with the bottom side of the holding plate. A number of on-off valves corresponding to the number of annular chambers are arranged in the holder housing, all of which are connected in common to the channels in the spindle. The channel in the spindle is connected to a so-called rotary transducer in its upper region, i.e. provides a static supply of pressurized fluid. Optionally, a connection to a vacuum is possible. Using on-off valves, individual pressures can be applied to multiple annular chambers depending on the desired profile to be polished from the wafer surface. Indeed, it is conceivable to provide a proportional valve instead of an on-off valve so that different pressures can be applied simultaneously to the annular chamber. However, it is not possible to accommodate multiple proportional valves in the holder or carrier housing due to their size. Of course, the size of the housing is limited. Thus, the supply to the on-off valve requires only one channel in the spindle, and the pressure in the annular chamber is continuously adjusted in this, which takes a certain amount of time.

その他、代替として、駆動スピンドルを経由して環状室当たり１個の供給ラインを提供することが考えられ、駆動スピンドル中の供給ラインは回転トランスジューサーに連絡しており、静止配置の比例バルブによって起動される。したがって、圧力プロファイルを環状室を経由して同時に並行して調節することが可能である。回転トランスジューサーを備える駆動スピンドルの費用は高い。さらに、各保持具はその構造に応じて特殊な駆動スピンドルを必要とする。 Alternatively, it is possible to provide one supply line per annular chamber via the drive spindle, the supply line in the drive spindle is in communication with the rotary transducer and is activated by a proportional valve in a stationary arrangement Is done. It is thus possible to adjust the pressure profile simultaneously in parallel via the annular chamber. The cost of a drive spindle with a rotary transducer is high. Furthermore, each holder requires a special drive spindle depending on its structure.

保持具中のオン−オフバルブを起動するためには電気的信号が必要である。それらは外部からスリップリング構成を経由して筐体の内部へ伝送される。 An electrical signal is required to activate the on-off valve in the holder. They are transmitted from the outside through the slip ring configuration to the inside of the housing.

本発明の一実施形態によれば、保持板は、縦孔を経由して環状室に連絡している分配チャンネル系を有する。オン−オフバルブは保持板の頂部側に直接搭載して分配チャンネル系に接続することができるので、移動ラインまたは管を省くことができる。また、駆動スピンドルが保持板の頂部側に直接連絡しているとき、駆動スピンドル中のチャンネルを保持板の内部まで展延させることが考えられる。この場合、オン−オフバルブへの圧力媒体の供給はラインなしに行うことができる。 According to one embodiment of the invention, the holding plate has a distribution channel system that communicates with the annular chamber via a longitudinal hole. Since the on-off valve can be mounted directly on the top side of the holding plate and connected to the distribution channel system, a moving line or tube can be omitted. Further, when the driving spindle is in direct communication with the top side of the holding plate, it is conceivable to extend the channel in the driving spindle to the inside of the holding plate. In this case, the supply of the pressure medium to the on-off valve can be performed without a line.

本発明のさらに他の実施形態によれば、環状室に接続された圧力センサーが筐体中に配設され、その出力は回転トランスジューサー装置を経由してセンサーラインによって外部へ案内される。圧力センサーはマノメータースイッチであり、例えばそれは予め定めた値に調節され、予備設定した値に到達したか、または超えたかをそれぞれ示す。したがって、個々の環状室中の圧力を恒久的に監視することができる。さらに、膜の破損を検出することができる。回転トランスジューサー素子を小さく保つために、圧力センサーの全ての出力を出力ラインに配置することができる。個々の環状室は、説明したように、圧力が直列に提供されるので、圧力センサーによって発生した信号値を同期して検出することができ、ある時に検出された圧力は、起動されたばかりのオン−オフバルブの室の圧力として有効である。マノメータースイッチが圧力センサーとして使用されるとき、それらは、全ての室がマノメータースイッチのスイッチング圧力よりも高い圧力になるときにのみ遮断することができる。しかし、この理由のため、各環状室の恒久的監視はもはや不可能である。 According to yet another embodiment of the present invention, a pressure sensor connected to the annular chamber is disposed in the housing, and its output is guided to the outside by a sensor line via a rotary transducer device. The pressure sensor is a manometer switch, for example it is adjusted to a predetermined value to indicate whether a preset value has been reached or exceeded, respectively. Thus, the pressure in the individual annular chambers can be monitored permanently. In addition, breakage of the membrane can be detected. In order to keep the rotary transducer element small, all outputs of the pressure sensor can be placed in the output line. The individual annular chambers, as explained, can be detected in synchronism with the signal value generated by the pressure sensor, since the pressure is provided in series, and the pressure detected at one time is just turned on. -Effective as an off-valve chamber pressure. When manometer switches are used as pressure sensors, they can only be shut off when all chambers are at a pressure higher than the switching pressure of the manometer switch. However, for this reason, permanent monitoring of each annular chamber is no longer possible.

駆動スピンドルにスリップリングトランスジューサーの回転子を取り付け、スピンドル用のベアリング筐体上に固定子を取り付けることが考えられる。この目的のための本発明の他の実施形態は、従来の構造とは対照的に筐体の天井壁が静止している。静止天井壁の底部壁上にスリップリング構成の固定子が取り付けられる。スピンドルまたは保持板に固定された駆動スピンドルのベアリングスピゴットに、スリップリング構成の回転子が外側に取り付けられる。スリップリングは制御ラインを経由してそれぞれオン−オフバルブと圧力センサーの信号出力に連絡している。スリップリング構成は保持具筐体の内部に保護されて配置され、スピンドルを通過するケーブルによって複数の電気的ラインを筐体の内部に案内する必要はない。 It is conceivable to attach a rotor of a slip ring transducer to the drive spindle and to attach a stator on the bearing housing for the spindle. Another embodiment of the present invention for this purpose has a stationary ceiling wall of the housing as opposed to a conventional structure. A slip ring stator is mounted on the bottom wall of the stationary ceiling wall. A slip ring rotor is mounted on the outside of a bearing spigot of a driving spindle fixed to the spindle or the holding plate. The slip rings communicate with the signal output of the on-off valve and pressure sensor, respectively, via a control line. The slip ring arrangement is arranged protected inside the holder housing, and there is no need to guide a plurality of electrical lines into the housing by a cable passing through the spindle.

本発明に係わる特許請求項５による解決において、それぞれ平坦な窪みまたは溝として形成されることが好ましい、複数の環状の平坦な窪みが保持板の底部側にスピンドル軸に同心に配設して提供される。それらは、保持具の筐体内部の圧力分配装置を経由して、または駆動スピンドルを経由して、圧力源または真空へ選択的に接続可能である。また、ウェーハ用の保持具はウェーハを移動しなければならず、通常負の圧力によって行われることは既に最初に指摘した。負の圧力は膜の孔または保持板の孔によって直接ウェーハに伝えることができる。本発明において、可撓性膜を用いて吸引効果が発生され、ウェーハの吸引効果を与えるために、起動に応じて、１個だけの環状室またはいくつかの環状室に真空が提供される。環状室はむしろ平坦であり、最大１〜２ｍｍの深さである。 In the solution according to claim 5 according to the present invention, a plurality of annular flat depressions, each preferably formed as a flat depression or groove, are provided concentrically with the spindle shaft on the bottom side of the holding plate. Is done. They can be selectively connected to a pressure source or vacuum via a pressure distribution device inside the holder housing or via a drive spindle. It has already been pointed out first that the wafer holder must move the wafer and is usually done by negative pressure. Negative pressure can be transmitted directly to the wafer through a hole in the membrane or a hole in the holding plate. In the present invention, a suction effect is generated using a flexible membrane and a vacuum is provided to only one annular chamber or several annular chambers in response to activation in order to provide a wafer suction effect. The annular chamber is rather flat and has a maximum depth of 1-2 mm.

本発明に係わる特許請求項６による解決において、保持板の底部側に保持された膜の外部直径はそれぞれ作業物または止め輪の内径よりも大きい。研磨中に保持具に対してウェーハが滑るのを防ぐために、保持具にいわゆる止め輪を設けることは知られており、その内径はウェーハの外径とほぼ等しい。また、止め輪を保持具に対して高さ調節可能にし、適切な調節装置、例えば回転膜等を提供することも知られており、それによってウェーハが保持具によって作業物表面に対して押圧されるとき、止め輪は研磨布に対していくらかの接触圧力で押圧される。本発明による実施において、特定の接触圧力を研磨布に加えるために、膜の外部端は保持板と共に止め輪の下部部分に配設された圧力室を形成し、それによって、望ましい高さで止め輪上またはこの領域に配設された他の輪の上に圧力が加わる。ウェーハは研磨の間、所定量研磨布に押圧される。したがって、対策を講じないときはウェーハの縁部領域がより強く研磨されることは避けがたい。ここで、外部環状室を用いて、ウェーハの縁部に隣接する領域で研磨布が所望量押し下げられる。研磨布がさらに強く押し下げられると、ウェーハの縁部はほんの僅か研磨され、または研磨されない。したがって、ウェーハの縁部領域の研磨量は、膜の外部環状室を用いることによって所望の値に調節することができる。 In the solution according to claim 6 according to the present invention, the outer diameter of the membrane held on the bottom side of the holding plate is larger than the inner diameter of the work piece or the retaining ring, respectively. In order to prevent the wafer from sliding relative to the holder during polishing, it is known to provide a so-called retaining ring on the holder, the inner diameter of which is approximately equal to the outer diameter of the wafer. It is also known to make the retaining ring height adjustable with respect to the holder and to provide an appropriate adjustment device, such as a rotating membrane, whereby the wafer is pressed against the workpiece surface by the holder. The retaining ring is pressed against the polishing cloth with some contact pressure. In the practice according to the invention, in order to apply a specific contact pressure to the polishing cloth, the outer end of the membrane together with the retaining plate forms a pressure chamber disposed in the lower part of the retaining ring, thereby stopping at the desired height. Pressure is applied on the wheel or on other wheels arranged in this area. The wafer is pressed against the polishing cloth by a predetermined amount during polishing. Therefore, it is inevitable that the edge region of the wafer will be more strongly polished when no measures are taken. Here, the abrasive cloth is pushed down a desired amount in the region adjacent to the edge of the wafer using the external annular chamber. As the polishing cloth is pushed down more strongly, the edge of the wafer is only slightly polished or not polished. Therefore, the polishing amount of the wafer edge region can be adjusted to a desired value by using the outer annular chamber of the film.

ウェーハを装着した保持具は、研磨工程の間、ウェーハが研磨布の表面まで非常に近距離、例えば１ｍｍ未満の距離に位置するように、最初にいわゆる電気的軸を介して作業面上方の下部点へ動かすことが知られている。その最終点までの動きの中で、縦または軸のスピンドルの緩みを考慮しなければならない。これは無論ゼロではない。さらに、研磨工程中一定の時間の後、研磨布は摩滅によって高さを減じるので、ウェーハの底部側と研磨布の上部側の間の距離が時間の経過で大きくなり、ウェーハは作業面に対して押圧するためにより大きな行程を通過しなければならない。しかし、これらの変動にかかわらず、研磨布の接触圧力は望ましい値でなければならない。この目的のために、本発明の一実施形態は、膜がスピンドル軸に同心に、その上部に、保持板の底部側に固定され、環状室に圧力が加わった際に膜行程の最大高さを予め決定するいくつかの環状伸張ベローを有する形態を提供する。伸張ベローは膜の比較的大きな行程を可能にするので、膜によって形成される行程は、いずれの場合でも駆動スピンドルの最大縦公差および一緒に発生する作業面の最大許容磨耗よりも大きい。したがって、それらの構造を用いることによって、行路に依存しない研磨力を大きな行程領域で実現することができる。 The holder loaded with the wafer is first lowered below the work surface via a so-called electrical axis so that the wafer is located very close to the surface of the polishing cloth, for example less than 1 mm, during the polishing process. It is known to move to a point. In the movement to its final point, the slack of the longitudinal or axial spindle must be taken into account. Of course, this is not zero. In addition, after a certain time during the polishing process, the polishing cloth decreases in height due to abrasion, so the distance between the bottom side of the wafer and the top side of the polishing cloth increases over time, and the wafer is in relation to the work surface. You have to go through a bigger stroke to press. However, regardless of these variations, the contact pressure of the polishing cloth must be a desired value. For this purpose, one embodiment of the present invention provides that the membrane is concentric with the spindle axis, fixed at the top thereof, on the bottom side of the holding plate, and the maximum height of the membrane stroke when pressure is applied to the annular chamber. A form having a number of annular stretch bellows is predetermined. Stretch bellows allow for a relatively large stroke of the membrane, so that the stroke formed by the membrane is in each case greater than the maximum longitudinal tolerance of the drive spindle and the maximum allowable wear of the work surface occurring together. Therefore, by using these structures, it is possible to realize a polishing force that does not depend on the path in a large stroke region.

上部側に環状スリットを有する環状***としての環状伸張ベローは、同時に保持具板上に膜を固定する働きをし、伸張ベローまたは***は、それぞれ保持板の底部側の環状窪みの中に収容される。***または伸張ベローは、直径の距離に上方へ突出する突起を有する締め付け輪を収容し、これはスリットを通して上方へ伸張し、保持板中のネジによって環状窪みの底部に向かって引っ張られる。これによって、伸張ベローは保持板に固定される。さらに、締め付け輪はスリットを締め付け、環状室を互いに分離する働きをする。ここで、伸張ベローまたは環状***は、隣接する***の間にそれぞれ第１の種類の内部環状室と第２の種類の環状室を形成し、各々少なくとも１個の縦孔を経由して圧力分配装置に接続される。 An annular extension bellows as an annular ridge with an annular slit on the top side simultaneously serves to secure the membrane on the retainer plate, each of which is housed in an annular recess on the bottom side of the holding plate. The The ridge or extension bellows accommodates a clamping ring having a protrusion that projects upwards a diametric distance, which extends upward through the slit and is pulled toward the bottom of the annular recess by a screw in the retaining plate. Thereby, the extension bellows is fixed to the holding plate. Furthermore, the tightening ring serves to tighten the slit and separate the annular chambers from one another. Here, the extension bellows or annular ridge forms a first type of internal annular chamber and a second type of annular chamber, respectively, between adjacent ridges, each of which distributes pressure via at least one longitudinal hole. Connected to the device.

本発明の他の実施形態によれば、保持板は互いに重なり合う３個の単板からなり、その下方の１個は膜を保持し、分配チャンネル系が中間と上方の単板の間に形成され、一方で膜の個々の環状室に接続され、他方、圧力分配系を備える上方の単板中の縦孔を経由してそれぞれオン−オフバルブへ接続される。 According to another embodiment of the present invention, the holding plate is composed of three single plates that overlap each other, the lower one holds the membrane, and the distribution channel system is formed between the middle and upper single plates, To the individual annular chambers of the membrane, on the other hand, to the respective on-off valves via longitudinal holes in the upper veneer with the pressure distribution system.

上方および中間の単板はスピンドルまたはスピンドルスピゴットにネジ継手を介してそれぞれ直接接続することができるが、下方単板は上方単板に着座する少なくとも１個のブロックにネジ止めされ、収容された膜と一緒に分離して取り外し可能である。膜は磨耗部品であるので、膜を交換するには下方単板のみを取り外すべきである。これを行うために筐体の天井部分の対応する孔を通してネジを起動することが可能であり、各々、下方単板中のネジ孔でそれらをネジ止めするために１個のブロック中に案内される。通常、止め輪の下方の放射状部分は、保持板の下部に配設され、本発明の場合、膜の外部縁部の下部にそれぞれ配設されるので、止め輪用の保持輪が個別にネジをゆるめて取り外し可能な環状部品で実施されるとき、底部単板を取り外すとき最初に取り外すことが有利である。また、上方単板に互いにネジ止めされた、説明したブロックは、圧力センサーの筐体の搭載にも役立ち、保持ブロック中の縦孔は、圧力センサーを上方および中間単板中の分配チャンネル系に同時に接続するチャンネルを形成する。これによって、個々の環状室へ接続する圧力センサー用のラインまたは管も不要になる。 The upper and middle veneers can be directly connected to the spindle or spindle spigot via threaded joints, respectively, while the lower veneer is screwed and contained in at least one block seated on the upper veneer Can be separated and removed together. Since the membrane is a wear part, only the lower veneer should be removed to replace the membrane. To do this, it is possible to activate the screws through corresponding holes in the ceiling part of the housing, each guided into a block to screw them in the screw holes in the lower veneer. The Usually, the radial portion below the retaining ring is disposed at the lower part of the holding plate, and in the case of the present invention, the radial part is disposed at the lower part of the outer edge of the membrane. It is advantageous to remove the bottom veneer first when it is implemented with an annular part that is loosened and removable. Also, the blocks described above, screwed together on the upper veneer, help to mount the pressure sensor housing, and the vertical holes in the holding block allow the pressure sensor to be connected to the distribution channel system in the upper and intermediate veneers. Form channels to connect simultaneously. This eliminates the need for pressure sensor lines or tubes connecting to the individual annular chambers.

本発明の他の実施形態は、膜がその中心に、保持板中の孔を経由してスピンドル中の追加のチャンネルへ接続された孔を有し、追加のチャンネルは圧力源または真空源に選択的に接続可能である形態を提供する。真空にすることによって、ウェーハが膜に近接しているかどうかを検出することができる。したがって、ウェーハが装着作業の後に実際に装着されたかどうかのフィードバックが得られる。研磨作業の間、中心孔に所定の圧力が加えられ、孔の領域の磨耗が防止される。したがって、流体圧力は孔の領域の膜の欠如を相殺する。 Another embodiment of the invention has a hole in the center of which the membrane is connected to an additional channel in the spindle via a hole in the holding plate, the additional channel being selected as a pressure source or a vacuum source In a form that can be connected to each other. By applying a vacuum, it is possible to detect whether the wafer is close to the film. Therefore, feedback is obtained as to whether the wafer is actually mounted after the mounting operation. During the polishing operation, a predetermined pressure is applied to the central hole to prevent wear in the area of the hole. Thus, the fluid pressure offsets the lack of membrane in the pore area.

本発明による保持具を用いて、ウェーハの表面を測定した後、測定によって研磨または磨耗プロファイルをそれぞれ確立することが可能である。研磨作業の間に研磨された層の層厚さを測定することが知られている。したがって、本発明において、研磨および磨耗プロファイルを再調節することが可能である。ウェーハの様々な機械加工工程において、無論異なるウェーハ表面があり、その結果異なる磨耗プロファイルの必要性がある。ここでも、適切な調節を本発明で実施することができる。 After measuring the surface of the wafer using the holder according to the invention, it is possible to establish a polishing or wear profile respectively by measurement. It is known to measure the layer thickness of a polished layer during a polishing operation. Thus, in the present invention, it is possible to readjust the polishing and wear profile. There are, of course, different wafer surfaces in the various wafer machining processes, resulting in the need for different wear profiles. Again, appropriate adjustments can be made in the present invention.

以下で、本発明の実施例を図面によってさらに詳細に説明する。 In the following, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

図１において、半導体ウェーハ用保持具１０の概要図が示される。それは、環状壁部分１２を備える筐体と、ディスク状天井部分１４と、筐体の下部領域に下方板１８と上方板２０から構成され互いに重なり合って固定されて接続可能な保持板１６とを有する。駆動スピンドル２２は、回転と任意選択的な直線水平方向の動きのための適切な駆動装置（図示していない）に接続され、保持具１０の筐体の内部に天井部分１４を経由して案内され、上方板２０に固定して取り付けられる。天井部分１４は２４で示すように静止している。これは以下でさらに取り扱う。 In FIG. 1, a schematic diagram of a semiconductor wafer holder 10 is shown. It comprises a housing with an annular wall portion 12, a disk-like ceiling portion 14, and a holding plate 16 which is composed of a lower plate 18 and an upper plate 20 in the lower region of the housing and can be fixed and connected to each other. . The drive spindle 22 is connected to a suitable drive (not shown) for rotation and optional linear horizontal movement and is guided through the ceiling portion 14 inside the housing of the holder 10. And fixedly attached to the upper plate 20. The ceiling portion 14 is stationary as indicated at 24. This will be dealt with further below.

保持輪２６は、内部側に向かって引っ張られた部分で壁部分１２の内部側に配設され、この部分と壁部分１２の肩の間にベロー２８が配設される。保持輪２６はスプリング３０によってベロー２８に向かって上方に予備張力がかかっている。保持輪２６は、その底部側で放射状に内部に向かって展延し、下方板１８部分の下部に向かって展延する止め輪３２を支持する。 The retaining ring 26 is disposed on the inner side of the wall portion 12 at a portion pulled toward the inner side, and a bellows 28 is disposed between this portion and the shoulder of the wall portion 12. The retaining ring 26 is pretensioned upward toward the bellows 28 by a spring 30. The retaining ring 26 extends radially inward on the bottom side thereof, and supports a retaining ring 32 that extends toward the lower portion of the lower plate 18 portion.

下方板１８は、その底部側に、スピンドル軸に同心に配設された６個の環状で平坦な異なる幅の凹部を有する。その断面がレンズ状である凹部は比較的平坦であり、例えば最大深さ１〜１．５ｍｍである。円形膜３６は下方板１８の底部側に配設される。適切な実施と板１８中の窪みによって、上部側にフランジ４０を形成する膜３６のブリッジ３８が板１８に結合される。これにより、膜は下方板１８にしっかり保持される。このようにして、凹部３４と膜３６は６個の環状室ＭＫ１〜ＭＫ６を形成する。ＭＫ１〜ＭＫ６の各室は、板１８と２０中の少なくとも１個の縦孔４２を経由して保持具１０の筐体内のオン−オフバルブ４４に接続される。図１において、オン−オフバルブは単なる記号として示されている。 The lower plate 18 has, on the bottom side thereof, six annular and flat concave portions having different widths arranged concentrically with the spindle shaft. The concave portion having a lens-like cross section is relatively flat, and has a maximum depth of 1 to 1.5 mm, for example. The circular membrane 36 is disposed on the bottom side of the lower plate 18. With proper implementation and depressions in the plate 18, the bridge 38 of the membrane 36 that forms the flange 40 on the upper side is coupled to the plate 18. Thereby, the membrane is firmly held by the lower plate 18. In this way, the recess 34 and the membrane 36 form six annular chambers MK1 to MK6. Each chamber of MK1 to MK6 is connected to an on-off valve 44 in the housing of the holder 10 via at least one vertical hole 42 in the plates 18 and 20. In FIG. 1, the on-off valve is shown merely as a symbol.

スピンドル２２中の第１の軸状チャンネル４６は、回転継手４８を経由して静止ライン５０に連絡しており、そのライン５０は、図示していない制御された圧力源または任意選択的な真空に接続することができる。チャンネル４６は保持具１０の筐体の内部で外方向に案内され、オン−オフバルブ４４の全ての入力に接続されたライン５２に接続される。ライン５０に存在する圧力は、オン−オフバルブを開いた室ＭＫ１〜ＭＫ６に伝達される。このようにして、望ましい圧力を個々の室ＭＫ１〜ＭＫ６中に徐々に加えることが可能である。オン−オフバルブ４４の起動は、例えばスリップリングによって回転トランスジューサー５４を経由して行われる。回転トランスジューサー５４の回転子５６は、スピンドル２２に固定して接続され、２個の固定子部分５８が回転子５６と協働する。本実施例の場合、各々２×５個のブラシが１０個のスリップリングと協働し、８番目のスリップリングが７個のオン−オフバルブ５４の起動に必要である。固定子５８の、天井部分１４に接続された電気的結合はここには示していない。本実施例の場合、対応する天井部分の貫通孔を通して固定子部分５８に案内される２個のケーブルが必要である。１個の固定子だけが設けられる場合には、１個のケーブルで十分であろう。 The first axial channel 46 in the spindle 22 communicates with a stationary line 50 via a rotary joint 48, which is connected to a controlled pressure source (not shown) or an optional vacuum. Can be connected. The channel 46 is guided outwardly within the housing of the holder 10 and is connected to a line 52 that is connected to all inputs of the on-off valve 44. The pressure present in the line 50 is transmitted to the chambers MK1 to MK6 where the on-off valves are opened. In this way, it is possible to gradually apply the desired pressure into the individual chambers MK1 to MK6. The activation of the on-off valve 44 is performed via the rotary transducer 54 by, for example, a slip ring. The rotor 56 of the rotary transducer 54 is fixedly connected to the spindle 22, and two stator portions 58 cooperate with the rotor 56. In this embodiment, 2 × 5 brushes each cooperate with 10 slip rings, and an eighth slip ring is required to activate the seven on-off valves 54. The electrical coupling of the stator 58 connected to the ceiling portion 14 is not shown here. In the case of the present embodiment, two cables guided to the stator portion 58 through the corresponding through holes in the ceiling portion are necessary. If only one stator is provided, one cable may be sufficient.

図において、半導体ウェーハ６０は膜３６の底部側に固着することをさらに理解することができる。その横方向位置は止め輪３２によって画定され、その内径はウェーハ６０の外径よりも極僅かに大きい。図１におけるさらに他の理解は、膜３６の直径がウェーハ６０の直径よりも大きく、それが戻り部を有する止め輪３２部分の周りに展延することである。したがって、さらに他の室ＭＫ７が止め輪３２の上に形成され、これもチャンネル６２を経由してオン−オフバルブ４４に連絡している。 In the figure, it can be further understood that the semiconductor wafer 60 adheres to the bottom side of the membrane 36. Its lateral position is defined by a retaining ring 32, whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the wafer 60. Yet another understanding in FIG. 1 is that the diameter of the membrane 36 is larger than the diameter of the wafer 60, which extends around the portion of the retaining ring 32 having the return portion. Therefore, a further chamber MK 7 is formed on the retaining ring 32, which also communicates with the on-off valve 44 via the channel 62.

保持具１０の筐体の他の部分に、７個の圧力センサー６４が配設され、縦孔６６を経由して圧力室ＭＫ１〜ＭＫ７に接続される。圧力センサー６４は圧力室ＭＫ１〜ＭＫ７の圧力を検出する。圧力センサー６４の信号出力は、スリップリングトランスジューサー５４を経由して、信号を評価する外部制御装置（図示しない）に連絡している。したがって、室ＭＫ１〜ＭＫ７中に望ましい圧力が存在するかどうかを求めることができる。場合によって、次いで再調整を行うことができる。さらに、圧力センサーを用いて膜３６が正常に作動するかどうかを求めることができる。無論、圧力センサー６４からの個々の単一ラインは、回転トランスジューサー５４を経由して外部へ案内することが可能である。しかし、これは全部で８個のラインを必要とする。本実施例の場合、２個のスリップリングだけがやはり配設されている。したがって、圧力センサー６４の全ての信号は２個のラインを経由して外部へ案内される。しかし、圧力室ＭＫ１〜ＭＫ７は、圧力変化が望まれるとき連続的に圧力を提供することができるので、この圧力を圧力センサー６４によって同期して測定するには十分である。 Seven pressure sensors 64 are disposed in the other part of the housing of the holder 10 and are connected to the pressure chambers MK <b> 1 to MK <b> 7 via the vertical holes 66. The pressure sensor 64 detects the pressure in the pressure chambers MK1 to MK7. The signal output of the pressure sensor 64 is in communication with an external control device (not shown) for evaluating the signal via the slip ring transducer 54. Therefore, it can be determined whether a desired pressure exists in the chambers MK1 to MK7. In some cases, readjustment can then be performed. In addition, a pressure sensor can be used to determine whether the membrane 36 operates normally. Of course, individual single lines from the pressure sensor 64 can be guided to the outside via the rotary transducer 54. However, this requires a total of 8 lines. In the case of this example, only two slip rings are also provided. Therefore, all the signals of the pressure sensor 64 are guided to the outside via two lines. However, the pressure chambers MK1-MK7 can provide pressure continuously when a change in pressure is desired, so that it is sufficient to measure this pressure synchronously by the pressure sensor 64.

スピンドル２２において、回転結合４８を経由してライン６６に接続された第２室６４が提供され、前記ライン６６も圧力源に接続可能である。筐体の内部で、室６４はベロー２８に接続される。その結果、止め輪３２はベロー２８によって高さを調製することができる。 In the spindle 22, a second chamber 64 is provided which is connected to a line 66 via a rotary coupling 48, which can also be connected to a pressure source. Inside the housing, the chamber 64 is connected to the bellows 28. As a result, the retaining ring 32 can be adjusted in height by the bellows 28.

図１において、膜３６はその中心に孔６８を有し、板１８、２０中の縦孔を経由してスピンドル２２中の第３室７０に連絡している。回転接合４８を経由して、室７０は圧力源または任意選択的に真空源へ導くライン７２に接続される。下方板１８はテーパーを付けて孔の上の７４に凹部が設けられる。凹部は縦孔に接続される。その結果、真空の場合、孔６８で負の圧力が発生する。これにより、ウェーハ６０が保持具１０によって装着されたかどうかを求めることができる。研磨の場合、この領域に膜３６が欠如することを相殺するために孔６８に圧力が加えられる。 In FIG. 1, the membrane 36 has a hole 68 at its center and communicates with a third chamber 70 in the spindle 22 via a vertical hole in the plates 18 and 20. Via the rotary joint 48, the chamber 70 is connected to a line 72 leading to a pressure source or optionally a vacuum source. The lower plate 18 is tapered and a recess is provided at 74 above the hole. The recess is connected to the vertical hole. As a result, a negative pressure is generated in the hole 68 in the case of a vacuum. Thereby, it can be determined whether or not the wafer 60 is mounted by the holder 10. In the case of polishing, pressure is applied to the holes 68 to offset the lack of film 36 in this region.

以下で、図１による保持具の動作を図２〜図５と共に説明する。 In the following, the operation of the holder according to FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

保持具１０が予め配置したウェーハ上に降下するとき、ウェーハ６０は止め輪３２の内部に中心に置かれ、ライン５０およびオン−オフバルブ４４を経由して負の圧力が全ての環状室ＭＫ１〜ＭＫ６、またはいくつかの環状室に発生し、膜３６がそれ自体部分的にまたは完全に平坦な凹部３４中に湾曲するので、ウェーハ６０は吸引効果によって保持される。この間、スプリング３０は止め輪３２をその最上部に押圧し、ベロー２８は圧力がない。保持具１０はウェーハ６０を図２〜図５に７４で示した研磨皿に移動する。皿は研磨布７６を支持し、知られているように、図示していない軸の周りを回転駆動される。研磨皿７４の上に、保持具１０はスピンドル２２によって研磨布７６の上部側のわずかに上方の点、例えば、１ｍｍまたはそれ未満の距離まで降される。これはウェーハ６０に関して図２に示される。その後、ライン７２を経由してベロー２８に圧力が与えられ、圧力は止め輪３２を移動して研磨布２６と緊密に接触させる。この間に、研磨皿７４ならびに保持具１０は回転を開始することを述べなければならない。室ＭＫ１〜ＭＫ６を加圧することによって、膜３６はここで下方向に動き、ウェーハ６０に種々の研磨が得られるために、個々の室中の対応する圧力分配による圧力プロファイルがウェーハ６０に働く。既に述べたように、室ＭＫ１〜ＭＫ６の圧力は、それが１個のライン５０からだけ供給され、ライン５０は制御可能な圧力センサー、比例バルブ等に接続されるので、徐々に高まる。圧力源６４を用いて、それぞれの予備設定された圧力に実際に到達したかどうかを求めることができる。 When the holder 10 is lowered onto the pre-positioned wafer, the wafer 60 is centered inside the retaining ring 32 and negative pressure is applied to all the annular chambers MK1-MK6 via the line 50 and the on-off valve 44. Or the wafer 60 is held by a suction effect as it occurs in some annular chambers and the membrane 36 bends itself into a partially or completely flat recess 34. During this time, the spring 30 presses the retaining ring 32 to its uppermost position, and the bellows 28 is not under pressure. The holder 10 moves the wafer 60 to the polishing dish indicated by 74 in FIGS. The dish supports the polishing cloth 76 and, as is known, is driven to rotate about an axis not shown. On the polishing dish 74, the holder 10 is lowered by the spindle 22 to a slightly upper point on the upper side of the polishing cloth 76, for example, a distance of 1 mm or less. This is illustrated in FIG. Thereafter, pressure is applied to the bellows 28 via the line 72, and the pressure moves the retaining ring 32 to bring it into intimate contact with the polishing pad 26. During this time, it must be stated that the polishing pan 74 as well as the holder 10 begin to rotate. By pressurizing the chambers MK1 to MK6, the membrane 36 now moves downwards and various polishings are obtained on the wafer 60, so that the pressure profile due to the corresponding pressure distribution in the individual chambers acts on the wafer 60. As already mentioned, the pressure in the chambers MK1 to MK6 increases gradually because it is supplied from only one line 50, which is connected to a controllable pressure sensor, proportional valve, etc. The pressure source 64 can be used to determine if each preset pressure has actually been reached.

図４から、ウェーハ６０が対応する圧力で研磨布７６に少量押圧されることが理解できる。止め輪３２が示した位置に留まるとき、ウェーハ６０の縁部の研磨が大きくなる。これは望ましいときも望ましくないときもある。研磨の増加を回避したいとき、または縁部の研磨を少なく留めたいとき、図５に示したように室ＭＫ７に対応する圧力を発生させ、それによって止め輪３２は研磨布７６を所定量圧縮し、そうすることで研磨布をウェーハ６０の外側縁部から動かす。 It can be understood from FIG. 4 that the wafer 60 is pressed against the polishing cloth 76 by a corresponding pressure. When the retaining ring 32 remains in the position shown, the edge of the wafer 60 is greatly polished. This may or may not be desirable. When it is desired to avoid an increase in polishing, or when it is desired to keep the polishing of the edge low, a pressure corresponding to the chamber MK7 is generated as shown in FIG. Doing so moves the polishing cloth away from the outer edge of the wafer 60.

研磨工程を完了した後、室ＭＫ１〜ＭＫ７から圧力を抜き、その後ウェーハを研磨皿７４から持ち上げるために室ＭＫ１〜ＭＫ７を真空下におく。この作業中、および研磨皿への移動中に、ライン６６を経由して膜３６の孔６８が真空にされ、それによってウェーハが実際に保持具１０に近接して着座しているかどうかが検査される。研磨工程中、対照的に少量の過剰の圧力が孔６８に加えられ、それによってウェーハ６０の研磨が少なくなることが防止される。 After completing the polishing process, pressure is released from the chambers MK1 to MK7, and then the chambers MK1 to MK7 are placed under vacuum in order to lift the wafer from the polishing dish 74. During this operation, and during the transfer to the polishing dish, the hole 68 in the membrane 36 is evacuated via the line 66, thereby checking whether the wafer is actually seated close to the holder 10. The During the polishing process, in contrast, a small amount of excess pressure is applied to the holes 68, thereby preventing less polishing of the wafer 60.

説明した保持具を用いてウェーハを研磨工程にかける前に、ウェーハを取り出し位置から装着しなければならない。このとき、ウェーハの前面と背面はしばしばスラリーおよび／または水で濡らされる。ウェーハの装着には以下のステップが行われる。
内部環状室ＭＫ１を図示していない制御装置によって予め定めた圧力にする。割り当てた圧力センサーからフィードバックが与えられるまで待つ。
その後、制御装置は、環状室ＭＫ１〜ＭＫ６が逐次時間遅れで、すなわち内部から外部側へ予め定めた圧力が加わるようにオン−オフバルブ４４を起動する。こうすることによってウェーハ表面に残った液体は外側へ向けて取り除かれる。
外側環状室ＭＫ６を加圧した後、全ての環状室ＭＫ１〜ＭＫ６から圧力を取り除く。さらに、それぞれ孔ＭＫ０または６８を真空にする。
対応する遅れ時間の後、膜室ＭＫ２、ＭＫ３、およびＭＫ４を真空にして、ウェーハを膜３６に付着させる。
繰り返し遅れの後、保持具はウェーハを取り出し位置から持ち上げ、それを研磨装置へ移動する。 Before the wafer is subjected to a polishing process using the described holder, the wafer must be loaded from the removal position. At this time, the front and back surfaces of the wafer are often wetted with slurry and / or water. The following steps are performed for wafer loading.
The internal annular chamber MK1 is set to a predetermined pressure by a control device (not shown). Wait for feedback from the assigned pressure sensor.
Thereafter, the control device activates the on-off valve 44 so that the annular chambers MK1 to MK6 are sequentially delayed in time, that is, a predetermined pressure is applied from the inside to the outside. By doing so, the liquid remaining on the wafer surface is removed outward.
After pressurizing the outer annular chamber MK6, the pressure is removed from all the annular chambers MK1 to MK6. Further, the hole MK0 or 68 is evacuated.
After a corresponding delay time, the membrane chambers MK2, MK3, and MK4 are evacuated to attach the wafer to the membrane 36.
After repeated delays, the holder lifts the wafer from the removal position and moves it to the polishing apparatus.

図６〜図９によって、保持具の構造がより詳細に描かれ、それらは完全に同一の構造で実施されないが、図１〜図５には類似の部品が同じ参照番号で提供される。 6-9 depict the structure of the retainer in more detail and they are not implemented with the exact same structure, but similar parts are provided with the same reference numerals in FIGS. 1-5.

図７および図９において、スピンドル２２が筐体８０中に搭載されることが理解できる。さらに、保持具１０の天井部分１４は筐体８０に固定して取り付けられ、したがって、それは保持具１０の残りの部品と一緒に回転しない。スピゴット８２はスピンドル２２と一緒に固定してネジ止めされ、ローラーベアリング８４によって筐体８０に回転可能に搭載され、下方側へ向かって展延する。スリップリング構成の回転子５６はスピゴット８２に着座し、これは特に図７および図９において特に良く理解できる。後者の図において、天井部分１４に接続された固定子は示されていない。スリップ構成５４はシェル８６の内部に位置し、それによってスリップリング構成５４の磨耗した材料が保持具１０の筐体内部に広がることが防止される。 7 and 9, it can be understood that the spindle 22 is mounted in the housing 80. Furthermore, the ceiling portion 14 of the retainer 10 is fixedly attached to the housing 80 so that it does not rotate with the remaining parts of the retainer 10. The spigot 82 is fixed and screwed together with the spindle 22, is rotatably mounted on the housing 80 by the roller bearing 84, and extends downward. The slip ring rotor 56 is seated on a spigot 82, which can be seen particularly well in FIGS. In the latter figure, the stator connected to the ceiling part 14 is not shown. The slip configuration 54 is located inside the shell 86, thereby preventing the worn material of the slip ring configuration 54 from spreading into the housing of the retainer 10.

図６〜図９において、図１による保持板１６は３個の単板８８、９０、１００から構成されることが理解できる。板９０、１００は１０２で示されるように互いにネジ止めされる。それらは一緒に分配チャンネル系を形成するが、後で取り扱う。図６からわかるように、板９０と１００からのユニットはスピゴット８２と共にネジ止めされる。ネジの１個は図６中に９２で示される。ネジ９４を用いて２個の縦型ブロック９６が上方単板１００の上部側に固定される（図８でも認識される）。それらの断面はほぼ台形である。ブロック９６は圧力センサーを取り付ける働きをし、図８に９８で示される。図１の圧力センサー６４に対応して全部で７個の圧力センサー９８が搭載され、図８の右側上部の圧力センサー９８を除いて２個ごとに互いの上部に配設される。ブロック９６中には縦チャンネル（図８では点線でのみ示される）が形成されて圧力センサー９８の入力に接続され、環状室（図１のＭＫ１〜ＭＫ７）に接続するために、さらに図示していない分配チャンネル系の一部へ板ユニット９０、１００の下部へ下降する。圧力センサー９８の電気出力１０６は全てが互いに接続されたスリップリング構成５４へ向かい、２個のスリップリング構成５４だけがそれらに占拠される。 6 to 9, it can be understood that the holding plate 16 according to FIG. 1 is composed of three single plates 88, 90, 100. Plates 90 and 100 are screwed together as indicated at 102. Together they form a distribution channel system, but will be dealt with later. As can be seen from FIG. 6, the units from plates 90 and 100 are screwed together with spigots 82. One of the screws is shown at 92 in FIG. Two vertical blocks 96 are fixed to the upper side of the upper veneer 100 using screws 94 (also recognized in FIG. 8). Their cross section is almost trapezoidal. Block 96 serves to attach the pressure sensor and is shown at 98 in FIG. A total of seven pressure sensors 98 are mounted corresponding to the pressure sensors 64 in FIG. 1, and two pressure sensors 98 are arranged on top of each other except for the pressure sensor 98 in the upper right portion in FIG. In block 96, a vertical channel (shown only in dotted lines in FIG. 8) is formed and connected to the input of the pressure sensor 98 and further illustrated for connection to the annular chamber (MK1-MK7 in FIG. 1). The lower part of the plate unit 90, 100 is lowered to a part of the distribution channel system not present. The electrical output 106 of the pressure sensor 98 is directed to the slip ring arrangement 54, all connected to each other, and only two slip ring arrangements 54 are occupied by them.

図８において、７個のオン−オフバルブ１０８は上方単板１００に取り付けられることがさらに理解できる。オン−オフバルブ１０８の入力ならびに出力は、板１００と９０の間の分配チャンネル系に接続され、それらは図１に示すように圧力源または真空源に接続することができる。 In FIG. 8, it can be further understood that seven on-off valves 108 are attached to the upper veneer 100. The input and output of the on-off valve 108 is connected to the distribution channel system between the plates 100 and 90, which can be connected to a pressure source or a vacuum source as shown in FIG.

板９０は、上方側に向かって突出する軸状カラーを有し、これは上方板１００の開口を通って展延し、孔１１０を有する。 The plate 90 has an axial collar that protrudes upward, which extends through the opening in the upper plate 100 and has a hole 110.

下方板８８の底部側には膜３６が取り付けられる。膜３６は図１０でより良好に認識することができる。膜３６は薄い平坦部分１１２を有し、これは１１４で示したようにその縁部で伸張ベローと同様にして実施される。平坦部分１１２の上部側に、スピンドル２２の軸に同心に配設された３個の環状伸張ベロー１１４ａが形成される。それらはその上部に環状スリット１１６を有する。図６〜図９と併せて、平坦部分１１２の外径は止め輪３２の内径よりもわずかに小さいことが理解できる。伸張ベロー縁１１４と外部環状伸張ベロー１１４の間に環状プライ１１８が形成される。下方板８８への膜３６の搭載は図１１で最も良く理解することができる。 The membrane 36 is attached to the bottom side of the lower plate 88. The membrane 36 can be better recognized in FIG. The membrane 36 has a thin flat portion 112, which is performed in the same manner as a stretch bellows at its edges as indicated at 114. On the upper side of the flat portion 112, three annular extending bellows 114 a disposed concentrically with the axis of the spindle 22 are formed. They have an annular slit 116 at the top. 6 to 9, it can be understood that the outer diameter of the flat portion 112 is slightly smaller than the inner diameter of the retaining ring 32. An annular ply 118 is formed between the extended bellows edge 114 and the outer annular extended bellows 114. The mounting of the membrane 36 on the lower plate 88 can best be seen in FIG.

下方板８８は３個の環状同心窪み１２０を有し、環状伸張ベロー１１４ａを収容する。環状伸張ベロー１１４ａは、それ自体、断面が逆Ｔ形状に形成されスリット１１６を経由して導入される環状レッジ１２２を収容する。外辺部で環状レッジ１２２の上方部分は、図７および図９に１２４で認識できるように、下方板８８にネジ止めされる。さらに、上方部分は外辺部に環状レッジ１２２の環状溝１２８に合流する縦孔１２６を有する。上方側に向かって、孔１２６は下方板８８の孔１３０に向かって導かれ、これはそれ自体、任意選択的に圧力または真空を孔１２６に与えるために、図示していない板９０、１００の分配チャンネル系に連絡している。これによって、その条件は伸張ベロー１１４ａの内部に伝達される。環状レッジ１２２によって、板８８に対する十分な封止が達成される。 The lower plate 88 has three annular concentric depressions 120 and accommodates the annular extension bellows 114a. The annular extension bellows 114 a itself accommodates the annular ledge 122 that is formed in an inverted T shape in cross section and introduced via the slit 116. At the outer edge, the upper portion of the annular ledge 122 is screwed to the lower plate 88, as can be seen at 124 in FIGS. Further, the upper portion has a vertical hole 126 that joins the annular groove 128 of the annular ledge 122 on the outer side. Towards the upper side, the hole 126 is directed toward the hole 130 in the lower plate 88, which itself is optionally provided on the plates 90, 100, not shown, to provide pressure or vacuum to the hole 126. Contact the distribution channel system. Thereby, the condition is transmitted to the inside of the expansion bellows 114a. A sufficient seal against the plate 88 is achieved by the annular ledge 122.

板８８の縁部に、いくらか大きな環状窪み１３２が形成され、伸張ベロー１１４ならびに環状プライ１１８を収容する。その断面がＬ形状である第１環状レッジ１３４は板１１８の下部を掴まえる。それは図示していないネジによって窪み１３２の底部に対して押圧することができる。プライ１１８と伸張ベロー縁１１４の間に、その断面が逆Ｌ形状の輪１３６が着座し、これは輪１３４によって窪み１３２の底部に向かって押圧され、したがって伸張ベロー縁１１４を締め付けによって固定する。このようにして、図１による環状室ＭＫ６に対応する外部環状室は、環状伸張ベロー１１４ａとプライ１１８の間に形成される。プライ１１８と伸張ベロー縁１１４の間に、図１による室ＭＫ７に対応する最外室が形成される。室ＭＫ１〜ＭＫ６は膜３６の平坦部分１３２に面するが、最外室ＭＫ７は止め輪３２上で動作する。プライ１１６と伸張ベロー縁１１４の接合部の下部の膜３６のいくらか引っ込んだ部分は、図１１で特に良く認識できるように、止め輪３２の上部側に配置される。 A somewhat large annular recess 132 is formed at the edge of the plate 88 to accommodate the extension bellows 114 as well as the annular ply 118. A first annular ledge 134 having an L-shaped cross section can grip the lower portion of the plate 118. It can be pressed against the bottom of the recess 132 by a screw not shown. Between the ply 118 and the extended bellows edge 114 is seated a ring 136 whose cross section is inverted L-shaped, which is pressed by the ring 134 towards the bottom of the recess 132, thus securing the extended bellows edge 114 by clamping. In this way, an outer annular chamber corresponding to the annular chamber MK6 according to FIG. 1 is formed between the annular extension bellows 114a and the ply 118. Between the ply 118 and the extended bellows edge 114, an outermost chamber corresponding to the chamber MK7 according to FIG. 1 is formed. The chambers MK1 to MK6 face the flat portion 132 of the membrane 36, while the outermost chamber MK7 operates on the retaining ring 32. A portion of the membrane 36 at the bottom of the junction between the ply 116 and the extended bellows edge 114 is located on the upper side of the retaining ring 32, as can be seen particularly well in FIG.

締め付け輪１２２、１３４は、その底部側にホゾ穴１３５を有し、そこを通って環状室の周辺に流体分配が行われる。 The clamping rings 122 and 134 have a side hole 135 on the bottom side thereof, through which fluid is distributed around the annular chamber.

その結果、環状伸張ベロー１１４ａの内部および伸張ベロー１１４ａの間に膜３６を用いて環状ＭＫ１〜ＭＫ６が形成される。図６、図７、図９に示したように、例えば、伸張ベロー１１４ａ間の環状室も、それ自体板８０、１００の分配チャンネル系に接続された縦孔１４０に接続される。 As a result, the annular MK1 to MK6 are formed using the membrane 36 inside the annular extension bellows 114a and between the extension bellows 114a. As shown in FIGS. 6, 7, and 9, for example, the annular chamber between the extension bellows 114 a is also connected to the vertical hole 140 that is itself connected to the distribution channel system of the plates 80 and 100.

図９から理解できるように、膜３６は、説明したようにして、板８８を保持具１０に搭載する前に板８８に接続することができる。搭載は、ブロック９６内部のスリーブ１４４、および対応する板９０、１００の開口を通して案内されたより長いネジボルト１４２（図９参照）を用いて行われ、板８８の上部側のネジ孔１４６中にネジ止めされる。ネジボルト１４２のネジ付き部分は、ネジボルトを保持するために上方板１００のネジ孔に固定することができる。ネジボルト１４２の起動は、図９の左側に認識できるように、天井部分１４の開口を経由して行われ、いわゆる六角ソケットネジキーが１４８で示される。ネジ止めの後、孔は蓋１５０で閉じることができる。 As can be seen from FIG. 9, the membrane 36 can be connected to the plate 88 prior to mounting the plate 88 on the retainer 10 as described. Mounting is accomplished using a sleeve 144 inside the block 96 and a longer screw bolt 142 (see FIG. 9) guided through the openings in the corresponding plates 90, 100 and screwed into a screw hole 146 on the top side of the plate 88. Is done. The threaded portion of the screw bolt 142 can be fixed in the screw hole of the upper plate 100 to hold the screw bolt. The activation of the screw bolt 142 is performed through the opening of the ceiling portion 14 as can be recognized on the left side of FIG. 9, and a so-called hexagon socket screw key is indicated by 148. After screwing, the hole can be closed with a lid 150.

図９において、保持輪２６および止め輪３２は単一ユニットとして予備搭載され、環状組み立て体片１５４に頭なしネジ１５２を用いて横方向に固定され、これは筐体の内部に高さ調節可能に搭載され、膜２８によって起動されることがさらに理解できる。したがって、止め輪３２は下方向へ移動することができるが、図９では認識できないスプリングによって上方へ向かって予め張力が加えられる。保持輪２６および止め輪３２を簡単に取り外すことによって、また、下方板９８のネジを簡単に緩めることによって、膜３６は容易に交換することができる。膜３６は磨耗部品であり、適宜交換しなければならない。 In FIG. 9, the retaining ring 26 and the retaining ring 32 are pre-mounted as a single unit and fixed laterally to the annular assembly piece 154 using a headless screw 152, which is height adjustable within the housing. It can be further understood that it is mounted on and activated by the membrane 28. Accordingly, the retaining ring 32 can move downward, but tension is applied in advance upward by a spring that cannot be recognized in FIG. The membrane 36 can be easily replaced by simply removing the retaining ring 26 and retaining ring 32 and by simply unscrewing the lower plate 98. The membrane 36 is a wear part and must be replaced as appropriate.

膜３６の構成から、室ＭＫ１〜ＭＫ７がしかるべく加圧されたとき、伸張ベロー１１４ａと伸張ベロー縁１１４の締め付けによって、それが比較的大きな行程を有することが理解される。個々の環状室ＭＫ１〜ＭＫ７は互いに分離されており、それぞれ分配チャンネル系を経由してオン−オフバルブ４４（図１）または１０８（図８）に接続される。圧力センサー９８ならびにオン−オフバルブ１０８は、ラインに接続されないが、板９０、１００の分配チャンネル系、またはそれぞれスピゴット８２の対応する穴に直接接続することによって、スピンドル２２中のラインまたはチャンネル４６、６４（図１）に接続される。 From the configuration of the membrane 36, it can be seen that when the chambers MK1-MK7 are pressurized accordingly, the tightening of the extension bellows 114a and the extension bellows edge 114 has a relatively large stroke. The individual annular chambers MK1 to MK7 are separated from each other and are connected to the on-off valve 44 (FIG. 1) or 108 (FIG. 8) via a distribution channel system, respectively. The pressure sensor 98 as well as the on-off valve 108 are not connected to the line, but by connecting directly to the distribution channel system of the plates 90, 100, or the corresponding holes in the spigot 82, respectively, the lines or channels 46, 64 in the spindle 22. (Fig. 1).

図１１に示すように、止め輪３２がネジ１５６を用いて保持輪２６にネジ止めされる場合、下方板８８を取り除くために保持輪２６を取り外す必要がない。止め輪３２も磨耗部品であり、したがって、簡単に交換することができる。 As shown in FIG. 11, when the retaining ring 32 is screwed to the retaining ring 26 using screws 156, it is not necessary to remove the retaining ring 26 in order to remove the lower plate 88. The retaining ring 32 is also a wear part and can therefore be easily replaced.

図６において、２個のケーブル１６０、１６２の各々は対応する接合と導線を経由して保持具１０の天井部分１４に接続され、個々のワイヤはそれぞれオン−オフバルブ４４と１０８を起動するため、およびそれぞれ圧力センサー６４と９８からの信号を伝達するために、固定子５８とそのブラシに接続される。しかしこれに関して、ここではさらに詳細には取り扱わない。 In FIG. 6, each of the two cables 160, 162 is connected to the ceiling portion 14 of the retainer 10 via corresponding joints and conductors, and the individual wires activate the on-off valves 44 and 108, respectively. And connected to the stator 58 and its brushes for transmitting signals from pressure sensors 64 and 98, respectively. But this is not dealt with in more detail here.

図６、図７、図９から、保持具１０は適切なネジ止め接合によってスピンドルに取り付けることができることを見ることができる。例えば、他の保持具はスピンドル２２に取り付けることができ、または、必要であれば、保持具１０を簡単に取り外して保守と検査作業を行うことができる。スピゴット８２とスピンドル２２の対応する接合端部は、保持具１０がスピンドル２２へ正確な回転位置にねじ込まれるように実施されるので、３個のチャンネル４６、６４、７０はスピゴット８２の対応する孔に整列されることを理解すべきである。既に述べたように、スピゴット８２の孔は板９０、１００の分配チャンネル系に接続されるので、スピンドル２２のチャンネルは、それぞれオン−オフバルブ４４または１０８、およびそれぞれ圧力センサー６４または９８に接続される。加えて、分配チャンネル系は、オン−オフバルブの出力が個々の環状室ＭＫ１〜ＭＫ７に接続され、予め定めた放射方向の圧力プロファイルに従って、これらの室中の望ましい圧力を発生させ、装着されたウェーハ６０に対する膜３６の適切な接触圧力を提供する。図６において、中心孔１７０は上方板１００の中心孔１１０と整列され、またそれに整列された下方板８８の孔１７２に整列される。後者は再び膜３６の中心孔６８に整列される。この構成によって、既に述べたように、膜３６の底部側のウェーハ６０の存在を検出することができる。 It can be seen from FIGS. 6, 7 and 9 that the retainer 10 can be attached to the spindle by a suitable screw joint. For example, other holders can be attached to the spindle 22 or, if necessary, the holder 10 can be easily removed for maintenance and inspection operations. The corresponding joint ends of the spigot 82 and the spindle 22 are implemented so that the retainer 10 is screwed into the spindle 22 in the correct rotational position, so that the three channels 46, 64, 70 are corresponding holes in the spigot 82. It should be understood that they are aligned with each other. As already mentioned, since the holes of the spigot 82 are connected to the distribution channel system of the plates 90, 100, the channels of the spindle 22 are connected to the on-off valve 44 or 108, respectively, and the pressure sensor 64 or 98, respectively. . In addition, the distribution channel system has the output of the on-off valves connected to the individual annular chambers MK1-MK7 to generate the desired pressure in these chambers according to a predetermined radial pressure profile, and the mounted wafer. Proper contact pressure of membrane 36 to 60 is provided. In FIG. 6, the center hole 170 is aligned with the center hole 110 of the upper plate 100 and aligned with the hole 172 of the lower plate 88 aligned therewith. The latter is again aligned with the central hole 68 of the membrane 36. With this configuration, as already described, the presence of the wafer 60 on the bottom side of the film 36 can be detected.

本発明に係わる保持具の断面の概要図である。It is a schematic diagram of the cross section of the holder concerning this invention. 研磨工程直前の研磨皿に関する本発明に係わる保持具の一部を示す図である。It is a figure which shows some holders concerning this invention regarding the grinding | polishing dish immediately before a grinding | polishing process. 作業面に装着されたウェーハを備える図２と同様の図である。FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 with a wafer mounted on the work surface. 止め輪が第１の位置を占める、作業面に対するウェーハの接触圧力を示す図である。It is a figure which shows the contact pressure of the wafer with respect to a work surface in which a retaining ring occupies the 1st position. 止め輪が第２の位置を占める、図４と同様の図である。FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 where the retaining ring occupies a second position. 本発明に係わる保持具の断面を全て詳細に示す図である。It is a figure which shows all the cross sections of the holder concerning this invention in detail. いくつかの詳細を省いた図６と同様の図である。FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 with some details omitted. 図６および図７による保持具を天井部分を除去して示す平面図である。It is a top view which removes a ceiling part and shows the holder by FIG. 6 and FIG. 組み立て部品を分解して示す図７と同様の図である。It is a figure similar to FIG. 7 which shows an assembly part disassembled. 図６〜図９による保持具の膜を示す図である。FIG. 10 shows a membrane of the holder according to FIGS. 図６または図７による保持具の縁部領域の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of an edge region of the holder according to FIG. 6 or FIG. 7.

符号の説明Explanation of symbols

１０保持具
１２円形筐体側壁
１４円形筐体天井部
１６保持板
２２縦駆動スピンドル
２６，３２止め輪
３４環状室凹部
３６膜
４４，１０８オン−オフバルブ
４６第１チャンネル
５４回転トランスジューサー
５６環状回転子
５８固定子
６０ウェーハ
６４，９８圧力センサー
６８孔
７０チャンネル
７６研磨布
８２スピゴット
８８，９０，１００単板
９６ブロック
１１４１１４ａ環状伸張ベロー
１２０環状窪み
１２２，１３４，１３６締め付け輪
１２６縦チャンネル
１４０縦孔
１５２ネジ
ＭＫ１〜ＭＫ６環状室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Holding tool 12 Circular housing | casing side wall 14 Circular housing | casing ceiling part 16 Holding | maintenance board 22 Vertical drive spindle 26,32 Retaining ring 34 Recessed ring annular part 36 Membrane 44,108 On-off valve 46 1st channel 54 Rotary transducer 56 58 Stator 60 Wafer 64, 98 Pressure sensor 68 Hole 70 Channel 76 Abrasive cloth 82 Spigot 88, 90, 100 Single plate 96 Block 114 114a Annular extension bellow 120 Annular recess 122, 134, 136 Fastening ring 126 Vertical channel 140 Vertical hole 152 Screw MK1-MK6 annular chamber

Claims

平坦な作業物、詳細には半導体ウェーハの化学的機械研磨を行うための、縦駆動スピンドル（２２）に連結された保持具であって、
天井部分（１４）と側壁（１２）を有する円形筐体と、
側壁（１２）の少なくとも下方部分を形成する止め輪（２６、３２）と、
筐体の底部側に配置されスピンドル（２２）に連結され頂部と底部側を有する硬質材料の保持板（１６）と、
保持板（１６）の底部側に取り付けられ、保持板と共に４個以上の環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）を形成し、スピンドル軸に同心に配置された可撓性のある比較的薄い膜（３６）と、
制御された圧力源または真空源にその上方端部で接続可能であり、筐体中に案内される、駆動スピンドル（２２）内部の少なくとも１個の第１チャンネル（４６）と、
研磨工程中に放射方向に変化する圧力プロファイルを発生するために、第１チャンネル（４６）および保持板（１６）の孔を経由して室（ＭＫ１〜ＭＫ６）の各々に接続され、電気的制御ラインと回転トランスジューサー（５４）を経由して外部電気的制御装置に接続され、いくつかの電気的に制御可能な筐体中のオン−オフバルブ（４４、１０８）とを備える保持具。 A holder connected to a longitudinal drive spindle (22) for performing chemical mechanical polishing of a flat work piece, in particular a semiconductor wafer,
A circular housing having a ceiling portion (14) and a side wall (12);
Retaining rings (26, 32) forming at least the lower part of the side wall (12);
A hard material retaining plate (16) disposed on the bottom side of the housing and connected to the spindle (22) and having a top and bottom side;
A flexible, relatively thin membrane (36) that is attached to the bottom side of the holding plate (16), forms four or more annular chambers (MK1 to MK6) together with the holding plate, and is arranged concentrically with the spindle shaft. When,
At least one first channel (46) inside the drive spindle (22), connectable at its upper end to a controlled pressure or vacuum source and guided in the housing;
In order to generate a radially changing pressure profile during the polishing process, it is connected to each of the chambers (MK1 to MK6) via holes in the first channel (46) and the holding plate (16) for electrical control. A retainer connected to an external electrical controller via a line and a rotary transducer (54) and comprising an on-off valve (44, 108) in several electrically controllable housings.

前記保持板（１６）が分配チャンネル系を有し、オン−オフバルブ（１０８）が保持板（１６）の頂部側に直接搭載され、それらが前記分配チャンネル系に連絡していることを特徴とする請求項１に記載の保持具。 The holding plate (16) has a distribution channel system, and an on-off valve (108) is mounted directly on the top side of the holding plate (16), and communicates with the distribution channel system. The holder according to claim 1.

前記圧力センサー（６４、９８）が筐体中に配設され、前記環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）に接続され、その出力が前記回転トランスジューサー（５４）を経由してセンサーラインによって外部へ案内されることを特徴とする請求項１または２に記載の保持具。 The pressure sensors (64, 98) are disposed in a casing, connected to the annular chambers (MK1 to MK6), and the output thereof is guided to the outside by a sensor line via the rotary transducer (54). The holding tool according to claim 1 or 2, wherein:

前記天井部分（１４）は静止しており、筐体の残りの部品はスピンドル（２２）と一緒に回転し、スリップリング構成の固定子（５８）は天井部分の底部側に取り付けられ、前記保持板（１６）を前記駆動スピンドル（２２）に接続するスピゴット（８２）はスリップリング構成の環状回転子（５６）を外側に保持し、そのスリップリングは前記オン−オフバルブ（それぞれ４４および１０８）および前記圧力センサー（それぞれ６４および９８）の信号出力にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の保持具。 The ceiling part (14) is stationary, the remaining parts of the housing rotate with the spindle (22), and a slip ring stator (58) is mounted on the bottom side of the ceiling part and holds A spigot (82) connecting a plate (16) to the drive spindle (22) holds an annular rotor (56) in a slip ring configuration on the outside, which slip ring is connected to the on-off valves (44 and 108, respectively) and 4. The holder according to claim 1, wherein the holder is connected to a signal output of each of the pressure sensors (64 and 98, respectively). 5.

平坦な作業物、特に半導体ウェーハの化学的機械研磨を行うための、縦駆動スピンドル（２２）に連結された保持具であって、
天井部分（１４）と環状側壁（１２）を有する円形筐体と、
側壁（１２）の下方部分を形成する止め輪（２６、３２）と、
筐体の底部側に配置され前記スピンドル（２２）に連結され頂部と底部側を有する硬質材料の保持板（１６）と、
前記保持板（１６）の底部側に取り付けられ、保持板と共にいくつかの環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）を形成し、前記スピンドル軸に同心に配置された可撓性のある比較的薄い膜（３６）と、
制御可能な圧力下または真空下の流体源および環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）に選択可能に接続された、個々の環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）中の圧力の量を制御する圧力分配装置とを備え、
前記膜（３６）が少なくとも前記室（ＭＫ１）〜（ＭＫ６）へ侵入不可であり、
前記保持板（１６）の底部側は、前記室（ＭＫ１〜ＭＫ６）中の圧力によって研磨工程のための放射方向に変化する圧力プロファイルが生じ、少なくとも１個の前記室（ＭＫ１〜ＭＫ６）の真空によって作業物の装着のための吸引効果が生じるように、前記室（ＭＫ１〜ＭＫ６）を画定する平坦な凹んだ凹部（３４）を有する保持具。 A holder connected to a longitudinal drive spindle (22) for chemical mechanical polishing of a flat work piece, in particular a semiconductor wafer,
A circular housing having a ceiling portion (14) and an annular side wall (12);
Retaining rings (26, 32) forming the lower part of the side wall (12);
A hard material retaining plate (16) disposed on the bottom side of the housing and connected to the spindle (22) and having a top and bottom side;
A flexible, relatively thin membrane (36) attached to the bottom side of the holding plate (16) and forming several annular chambers (MK1 to MK6) together with the holding plate and arranged concentrically with the spindle shaft. )When,
A pressure distribution device for controlling the amount of pressure in the individual annular chambers (MK1 to MK6), selectively connected to the fluid source under controllable pressure or vacuum and the annular chambers (MK1 to MK6). ,
The membrane (36) cannot penetrate at least the chambers (MK1) to (MK6);
At the bottom side of the holding plate (16), a pressure profile that changes in the radial direction for the polishing process is generated by the pressure in the chamber (MK1 to MK6), and the vacuum of at least one of the chambers (MK1 to MK6) is generated. A holder having a flat concave recess (34) that defines the chambers (MK1 to MK6) so that a suction effect for mounting of a work piece is generated by.

研磨布を有する研磨皿上で半導体ウェーハに化学的機械研磨を行うための、縦駆動スピンドル（２２）に連結された保持具であって、
天井部分（１４）と環状側壁（１２）を有する円形筐体と、
前記側壁（１２）の下方部分を形成し、放射状の環状下方部分を有し、その内径は装着されたウェーハ（６０）の直径を画定し、加圧された流体源に接続可能な環状ベロー（２８）によって前記筐体内で前記保持板（１６）に対して垂直に調節可能である止め輪（２６、３２）と、
前記筐体の底部側に配置され前記スピンドル（２２）に連結され頂部と底部側を有する硬質材料の保持板（１６）と、
前記保持板（１６）の底部側に取り付けられ、前記保持板と共にいくつかの環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）を形成し、前記スピンドル軸に同心に配置された可撓性のある比較的薄い膜（３６）と、
制御可能な圧力下または真空下の流体源および環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）に接続され、それによって個々の環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）中の圧力の量が制御される圧力分配装置とを備え、
前記膜（３６）の外径は前記止め輪（２６、３２）の放射状部分の内径よりも大きく、放射状の外部圧力室（ＭＫ７）は前記膜（３６）と前記保持板（１６）の縁部領域の間に形成され、これは前記止め輪（３２）または分離輪の放射部分のいずれかに作用し、それによって外側環状室（ＭＫ７）の圧力に応じて前記ウェーハ（６０）の放射状外部の前記研磨布（７６）に直接圧力を発生させることができる保持具。 A holder connected to a longitudinal drive spindle (22) for performing chemical mechanical polishing on a semiconductor wafer on a polishing dish having a polishing cloth,
A circular housing having a ceiling portion (14) and an annular side wall (12);
An annular bellows that forms a lower portion of the side wall (12) and has a radial annular lower portion, the inner diameter of which defines the diameter of the mounted wafer (60) and is connectable to a pressurized fluid source. 28) retaining rings (26, 32) that are vertically adjustable with respect to the retaining plate (16) within the housing by
A hard material holding plate (16) disposed on the bottom side of the housing and connected to the spindle (22) and having a top and bottom side;
A flexible, relatively thin membrane attached to the bottom side of the holding plate (16) and forming several annular chambers (MK1 to MK6) with the holding plate and arranged concentrically with the spindle shaft ( 36)
A fluid source under controllable pressure or vacuum and a pressure distributor connected to the annular chambers (MK1 to MK6), whereby the amount of pressure in the individual annular chambers (MK1 to MK6) is controlled,
The outer diameter of the membrane (36) is larger than the inner diameter of the radial portion of the retaining ring (26, 32), and the radial external pressure chamber (MK7) is the edge of the membrane (36) and the holding plate (16). Formed between the regions, which act on either the retaining ring (32) or the radiating portion of the separating ring, thereby radiating externally of the wafer (60) in response to the pressure in the outer annular chamber (MK7). A holder capable of generating pressure directly on the polishing cloth (76).

前記膜（３６）はその頂部にスピンドル軸に同心のいくつかの環状伸張ベロー（１１４、１１４ａ）を有し、これは前記保持板（１６）の底部側に固定され、前記環状室（ＭＫ１〜ＭＫ６）の加圧の際に前記膜（３６）の行程を可能にし、行路に依存しない圧力制御を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の保持具。 The membrane (36) has several annular extension bellows (114, 114a) concentric with the spindle axis at its top, which are fixed to the bottom side of the holding plate (16), and the annular chamber (MK1- The holder according to any one of claims 1 to 6, wherein the pressure of the membrane (36) is enabled when the pressure of MK6) is applied, and pressure control independent of the path is performed.

前記膜（３６）は、その頂部側に前記スピンドル軸に同心に配設され前記保持板（１６）の底部側の環状窪み中に収容された頂部側に環状スリットを有する環状の中空***を有し、前記***は、前記スリット中を上方側に向かって展延する肩を有し前記保持板（１６）上のネジによって前記環状窪み（１２０）の底部に対して引っ張られて前記***を締め付けて固定し前記環状スリットを締め付けるための締め付け輪（１２２、１３４、１３６）を収容し、前記締め付け輪は、前記圧力分配装置に接続された少なくとも１個の縦チャンネル（１２６）を有し、第１環状室と第２環状室を形成する前記***の内部は隣接する***の間に形成され、これも前記保持板（１６）の縦孔（１４０）を経由して前記圧力分配装置に接続されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の保持具。 The membrane (36) has an annular hollow ridge having an annular slit on the top side which is concentrically arranged on the top side of the membrane and accommodated in an annular recess on the bottom side of the holding plate (16). The ridge has a shoulder extending upward in the slit and is pulled against the bottom of the annular recess (120) by a screw on the holding plate (16) to tighten the ridge. A clamping ring (122, 134, 136) for clamping and fixing the annular slit, the clamping ring having at least one longitudinal channel (126) connected to the pressure distributor, The interior of the ridges forming the first and second annular chambers is formed between adjacent ridges, which are also connected to the pressure distributor via the longitudinal holes (140) of the holding plate (16). It is characterized by Holder according to any one of claims 1 7.

前記***が前記伸張ベロー（１１４ａ）によって形成され、前記環状室（ＭＫ１〜ＭＫ７）が加圧されるとき行路に依存しない圧力制御を得るために、前記膜（３６）の比較的大きな行程を可能にすることを特徴とする請求項８に記載の保持具。 A relatively large stroke of the membrane (36) is possible in order to obtain a path independent pressure control when the bulge is formed by the extension bellows (114a) and the annular chamber (MK1-MK7) is pressurized The holding tool according to claim 8, wherein:

前記保持板（１６）は互いに重なり合う３個の単板（８８、９０、１００）から構成され、前記膜（３６）は前記底部板（８８）に取り付けられ、前記中間板および前記上方板（９０、１００）は互いの間に分配チャンネル系を形成し、これは前記膜の個々の環状室（ＭＫ１〜ＭＫ７）に接続され、前記上方単板（１００）中の縦孔を経由してそれぞれ前記圧力分配系と前記オン−オフバルブ（４４，１０８）に接続されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の保持具。 The holding plate (16) is composed of three single plates (88, 90, 100) that overlap each other, the membrane (36) is attached to the bottom plate (88), the intermediate plate and the upper plate (90 , 100) form a distribution channel system between each other, which is connected to the individual annular chambers (MK1 to MK7) of the membrane, each via a longitudinal hole in the upper veneer (100). 10. A holder according to any one of the preceding claims, connected to a pressure distribution system and to the on-off valve (44, 108).

前記上方および前記中間単板（９０、１００）は、前記スピンドルに接続されたスピゴット（８２）にネジ止め結合によって接続され、前記下方単板（８８）は、前記上方単板（１００）に着座したブロック（９６）にネジ止めされ、収容した膜（３６）と一緒に分離して着脱可能であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の保持具。 The upper and middle veneers (90, 100) are connected to a spigot (82) connected to the spindle by screwing connection, and the lower veneer (88) is seated on the upper veneer (100). 11. A holder according to any one of the preceding claims, characterized in that it is screwed onto the block (96) and can be detached and detached together with the membrane (36) accommodated.

前記止め輪は環状円筒部分（２６）を有し、横方向のネジ止め結合（１５２）によって前記保持具（１０）に接続され、底部側に放射状に内部に向かうネジ止めされた環状部分（３２）を有することを特徴とする請求項１１に記載の保持具。 The retaining ring has an annular cylindrical portion (26), is connected to the retainer (10) by a lateral screw coupling (152), and is screwed annular portion (32) radially inward on the bottom side. The holder according to claim 11, further comprising:

前記圧力センサー（９８）は少なくとも１個のブロック（９６）に取り付けられ、前記ブロック（９６）および前記保持板（１６）中のチャンネルを経由して前記環状室（ＭＫ１〜ＭＫ７）に連絡していることを特徴とする請求項３から１１のいずれか一項に記載の保持具。 The pressure sensor (98) is attached to at least one block (96) and communicates with the annular chambers (MK1 to MK7) via channels in the block (96) and the holding plate (16). The holder according to any one of claims 3 to 11, wherein the holder is provided.

前記オン−オフバルブ（それぞれ４４、１０８）の入力は前記保持板（１６）中のチャンネルを経由し、かつ前記スピゴット（８２）中の縦孔を経由して前記スピンドル（２２）中のチャンネル（４６）に接続されることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の保持具。 The inputs of the on-off valves (44, 108 respectively) are routed through channels in the holding plate (16) and through vertical holes in the spigot (82) to channels (46 in the spindle (22)). The holder according to claim 10, wherein the holder is connected to the bracket.

前記膜（３６）はその中心に孔（６８）を有し、これは前記保持板（１６）中の孔（１７２、１１０）を経由して前記スピンドル（２２）中のさらに他のチャンネル（７０）に接続され、前記さらに他のチャンネル（７０）は圧力源または真空源に選択的に接続可能であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の保持具。 The membrane (36) has a hole (68) in its center, which passes through the holes (172, 110) in the holding plate (16) and further channels (70) in the spindle (22). 15. The holder according to any one of the preceding claims, characterized in that the further channel (70) is selectively connectable to a pressure source or a vacuum source.

請求項１に記載の保持具でウェーハをその取り出し位置から装着する方法であって、
前記保持具をウェーハ上に降下させるステップと、
前記中間室（ＭＫ１）を予め定めた圧力に達するまで加圧された流体で充填するステップと、
前記室（ＭＫ２〜ＭＫ６）が、内部から外部へ進行する加圧された流体で徐々に充填されるように互いに逐次的に起動されるステップと、
引き続き全ての室（ＭＫ１〜ＭＫ６）が圧力から開放されるように切り替えられるステップと、
その後、全ての室（ＭＫ１〜ＭＫ６）が内部から外部へ進行して真空にされるステップと、
予め定めた遅れ時間の後、前記保持具が取り出し位置から前記ウェーハを持ち上げるステップとを特徴とする方法。 A method of mounting a wafer from its take-out position with the holder according to claim 1,
Lowering the holder onto the wafer;
Filling the intermediate chamber (MK1) with a pressurized fluid until a predetermined pressure is reached;
The chambers (MK2 to MK6) are sequentially activated with respect to each other so as to be gradually filled with pressurized fluid traveling from the inside to the outside;
A step of switching so that all the chambers (MK1 to MK6) are continuously released from the pressure;
Thereafter, all the chambers (MK1 to MK6) proceed from the inside to the outside to be evacuated,
A method wherein the holder lifts the wafer from the removal position after a predetermined delay time.

前記膜が請求項１５による孔を有し、前記室（ＭＫ１〜ＭＫ６）が真空にされる前に、最初に前記孔（６８）が真空にされることを特徴とする請求項１６に記載の方法。 17. The membrane according to claim 16, characterized in that the membrane has holes according to claim 15 and that the holes (68) are first evacuated before the chambers (MK1 to MK6) are evacuated. Method.