JP3069954B2 - Wafer polishing equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ研磨装置に
係り、特に化学的機械研磨法(CMP:ChemicalMechan
ical Polishing )による半導体ウェーハの研磨装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer polishing apparatus, and more particularly, to a chemical mechanical polishing method (CMP).
The present invention relates to an apparatus for polishing a semiconductor wafer by ical polishing.
【0002】[0002]
【従来の技術】特開平9−19863号公報に開示され
たウェーハ研磨装置は、キャリアとウェーハとの間に圧
力エア層を形成し、この圧力エア層を介してウェーハを
研磨定盤に押し付けて研磨する研磨装置である。また、
前記ウェーハ研磨装置によれば、前記キャリアの外周に
リテーナーリングが配置され、このリテーナーリングに
よって、研磨中のウェーハのキャリアからの飛び出しが
防止されている。即ち、研磨中のウェーハは、その外周
部がリテーナーリングの内周部に当接されることによっ
て、キャリアからの飛び出しが防止されている。2. Description of the Related Art In a wafer polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-19863, a pressure air layer is formed between a carrier and a wafer, and the wafer is pressed against a polishing platen via the pressure air layer. This is a polishing device for polishing. Also,
According to the wafer polishing apparatus, a retainer ring is arranged on the outer periphery of the carrier, and the retainer ring prevents the wafer being polished from jumping out of the carrier. In other words, the wafer being polished is prevented from jumping out of the carrier by contacting the outer peripheral portion with the inner peripheral portion of the retainer ring.
【0003】ところで、前記リテーナーリングをキャリ
アの外周部に直接固定した場合、ウェーハがリテーナー
リングに当接した時の衝撃力がリテーナーリング側に吸
収されず、反力となってウェーハにかかるので、ウェー
ハが破損する場合がある。そこで、ウェーハ研磨装置で
は、リテーナーリングをキャリアの外周部に対して所定
のガタ付きをもって配設し、このガタを利用して前記衝
撃力を吸収することにより、ウェーハの損傷を防止して
いる。When the retainer ring is directly fixed to the outer peripheral portion of the carrier, the impact force generated when the wafer comes into contact with the retainer ring is not absorbed by the retainer ring, but acts as a reaction force on the wafer. The wafer may be damaged. Therefore, in the wafer polishing apparatus, the retainer ring is disposed with a predetermined play on the outer peripheral portion of the carrier, and the wafer is prevented from being damaged by absorbing the impact force by using the play.
【0004】また、ウェーハ研磨装置では、リテーナー
リングがキャリアに対してガタ付きをもって配設されて
いるので、ウェーハはキャリアに対する位置が常に変動
しながら研磨される。Further, in a wafer polishing apparatus, since a retainer ring is provided with a play with respect to a carrier, the wafer is polished while its position with respect to the carrier constantly changes.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ウェーハ研磨装置において、ウェーハの研磨精度を向上
させるためには、ウェーハの中心をキャリアの中心軸上
に保持した状態で研磨することが好ましい。しかしなが
ら、前記従来のウェーハ研磨装置は、研磨中のウェーハ
の位置が常に変動するので、ウェーハの研磨精度を向上
させることが難しいという欠点があった。Incidentally, in such a wafer polishing apparatus, in order to improve the polishing accuracy of the wafer, it is preferable to carry out the polishing while keeping the center of the wafer on the center axis of the carrier. However, the conventional wafer polishing apparatus has a drawback that it is difficult to improve the polishing accuracy of the wafer because the position of the wafer being polished constantly changes.
【0006】このような不具合は、リテーナーリングを
キャリアの外周部に直接固定して、前記ガタを無くした
状態で研磨すれば解消できるが、ガタを無くすと、前述
したようにウェーハが破損するという欠点がある。本発
明は、このような事情に鑑みてなされたもので、リテー
ナーリングを有するウェーハ研磨装置において、ウェー
ハがリテーナーリングに当接した時の衝撃力に起因する
ウェーハの損傷を防止することができると共に、ウェー
ハの中心をキャリアの中心軸上に保持した状態で研磨す
ることによって研磨精度を向上させることができるウェ
ーハ研磨装置を提供することを目的とする。[0006] Such a problem can be solved by directly fixing the retainer ring to the outer peripheral portion of the carrier and polishing it in a state in which the play is eliminated, but if the play is eliminated, the wafer is damaged as described above. There are drawbacks. The present invention has been made in view of such circumstances, and in a wafer polishing apparatus having a retainer ring, it is possible to prevent damage to a wafer due to an impact force when the wafer comes into contact with the retainer ring. It is another object of the present invention to provide a wafer polishing apparatus capable of improving the polishing accuracy by polishing while maintaining the center of the wafer on the center axis of the carrier.
【0007】[0007]
【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、ウェーハを保持ヘッドに保持し回転する研
磨定盤に押し付けて、ウェーハの表面を研磨する研磨装
置において、前記保持ヘッドは、回転されると共に前記
研磨定盤に対向配置されるヘッド本体と、前記ヘッド本
体に上下方向移動自在に支持されたキャリアと、前記キ
ャリアの下面に設けられると共に前記ウェーハの裏面に
向けてエアを吹き出すことにより、キャリアとウェーハ
との間に圧力エア層を形成するエア吹出部材と、前記キ
ャリアを前記研磨定盤に向けて押圧することにより、前
記ウェーハを前記圧力エア層を介して前記研磨定盤に押
し付ける第1押圧手段と、前記キャリアの外周部のみに
緩衝部材を介して装着され、ウェーハの研磨時に研磨定
盤に押し付けられて前記キャリアからのウェーハの飛び
出しを防止すると共に、ウェーハを略隙間なく包囲して
ウェーハの中心をキャリアの中心軸上に保持させるリテ
ーナーリングと、前記リテーナーリングを前記研磨定盤
に押し付ける第2押圧手段と、から成ることを特徴とし
ている。In order to achieve the above object, the present invention provides a polishing apparatus for polishing a surface of a wafer by holding the wafer on a holding head and pressing the wafer against a rotating polishing platen. A head body that is rotated and arranged to face the polishing platen, a carrier that is supported by the head body so as to be vertically movable, and air that is provided on the lower surface of the carrier and faces the back surface of the wafer. By blowing air, an air blowing member that forms a pressure air layer between the carrier and the wafer, and pressing the carrier toward the polishing platen, polishing the wafer through the pressure air layer A first pressing means for pressing against a surface plate, and a buffering member mounted only on an outer peripheral portion of the carrier via a buffer member, and pressed against a polishing surface plate during wafer polishing. A retainer ring that prevents the wafer from jumping out of the carrier, surrounds the wafer with substantially no gap, and holds the center of the wafer on the center axis of the carrier, and a second pressing unit that presses the retainer ring against the polishing platen. And characterized by the following.
【0008】本発明によれば、リテーナーリングがキャ
リアの外周部に緩衝部材を介して装着されているので、
ウェーハがリテーナーリングに当接した時の衝撃力は前
記緩衝部材で吸収される。これにより、本発明は、前記
衝撃力に起因するウェーハの損傷を防止することができ
る。また、本発明によれば、リテーナーリングがキャリ
アにガタ無く装着されているので、ウェーハの外周をリ
テーナーリングで包囲し、ウェーハの中心をキャリアの
中心軸上に保持した状態で研磨することができる。よっ
て、研磨精度を向上させることができる。According to the present invention, since the retainer ring is mounted on the outer peripheral portion of the carrier via the buffer member,
The impact force when the wafer comes into contact with the retainer ring is absorbed by the buffer member. Thus, the present invention can prevent the wafer from being damaged due to the impact force. Further, according to the present invention, since the retainer ring is attached to the carrier without play, the outer periphery of the wafer can be surrounded by the retainer ring, and the wafer can be polished while being held on the center axis of the carrier. . Therefore, the polishing accuracy can be improved.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ研磨装置の好ましい実施の形態について詳説
する。図1は、本実施の形態のウェーハ研磨装置10の
全体構成図である。同図に示すウェーハ研磨装置10
は、研磨定盤12とウェーハ保持ヘッド14とを備えて
いる。研磨定盤12は円盤状に形成されており、その上
面には研磨布16が設けられている。また、研磨定盤1
2の下部には、軸18が連結され、この軸18はモータ
20の図示しない出力軸に連結されている。したがっ
て、前記モータ20を駆動すると、前記研磨定盤12
は、図1上矢印A方向に回転され、その回転する研磨定
盤12の研磨布16上に図示しないノズルからスラリが
供給される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a wafer polishing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a wafer polishing apparatus 10 according to the present embodiment. Wafer polishing apparatus 10 shown in FIG.
Has a polishing table 12 and a wafer holding head 14. The polishing platen 12 is formed in a disk shape, and a polishing cloth 16 is provided on an upper surface thereof. Polishing surface plate 1
A shaft 18 is connected to a lower portion of the motor 2, and the shaft 18 is connected to an output shaft (not shown) of the motor 20. Therefore, when the motor 20 is driven, the polishing platen 12
Is rotated in the direction of arrow A in FIG. 1, and slurry is supplied from a nozzle (not shown) onto the polishing pad 16 of the rotating polishing table 12.
【0010】図2は前記ウェーハ保持ヘッド14の縦断
面図である。同図に示すウェーハ保持ヘッド14は、ヘ
ッド本体22、キャリア24、ガイドリング26、リテ
ーナーリング28、及びゴムシート30等から構成され
る。前記ヘッド本体22は円盤状に形成され、その上面
には回転軸32がヘッド本体22の中心軸と同軸上に固
定されている。前記回転軸32は、図示しないモータの
出力軸に連結され、このモータの駆動力によってヘッド
本体22は図2上矢印B方向に回転される。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the wafer holding head 14. The wafer holding head 14 shown in FIG. 1 includes a head body 22, a carrier 24, a guide ring 26, a retainer ring 28, a rubber sheet 30, and the like. The head main body 22 is formed in a disk shape, and a rotating shaft 32 is fixed on the upper surface thereof coaxially with the center axis of the head main body 22. The rotating shaft 32 is connected to an output shaft of a motor (not shown), and the head body 22 is rotated in the direction of arrow B in FIG. 2 by the driving force of the motor.
【0011】前記ヘッド本体22にはエア供給路34、
36が形成されている。このエア供給路34は図2上二
点鎖線で示すようにウェーハ保持ヘッド14の外部に延
設され、レギュレータ38を介してエアポンプ40に接
続されている。また、エア供給路36も同様にウェーハ
保持ヘッド14の外部に延設され、レギュレータ42を
介して前記エアポンプ40に接続されている。The head body 22 has an air supply passage 34,
36 are formed. The air supply path 34 extends outside the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG. 2 and is connected to an air pump 40 via a regulator 38. Similarly, an air supply path 36 extends outside the wafer holding head 14 and is connected to the air pump 40 via a regulator 42.
【0012】前記キャリア24は、円盤状に形成されて
ヘッド本体22の下部にヘッド本体22の中心軸と同軸
上に配置されている。また、キャリア24の下面には凹
部25が形成され、この凹部25に通気性を有する多孔
質板44が収納されている。多孔質板44にはエア吸引
路46が連通され、エア吸引路46は図2上二点鎖線で
示すようにウェーハ保持ヘッド14の外部に延設されて
サクションポンプ48に接続されている。したがって、
サクションポンプ48が駆動されると、多孔質板44が
吸引部材として機能し、この多孔質板44にウェーハ5
0が吸着保持される。前記多孔質板44は、内部に多数
の通気路を有するものであり、例えば、セラミック材料
の焼結体よりなるものが用いられている。The carrier 24 is formed in a disk shape and is arranged below the head body 22 coaxially with the center axis of the head body 22. In addition, a concave portion 25 is formed on the lower surface of the carrier 24, and a porous plate 44 having air permeability is accommodated in the concave portion 25. An air suction path 46 communicates with the porous plate 44, and the air suction path 46 extends outside the wafer holding head 14 and is connected to a suction pump 48 as shown by a two-dot chain line in FIG. Therefore,
When the suction pump 48 is driven, the porous plate 44 functions as a suction member, and the porous plate 44
0 is held by suction. The porous plate 44 has a large number of air passages therein, and for example, a porous plate made of a sintered body of a ceramic material is used.
【0013】前記キャリア24の下面外周部には、多数
のエア噴射口52、52…が同心円上に所定の間隔をも
って形成されている。また、これらのエア噴射口52、
52…は、キャリア24の下面に形成された環状のエア
溝54を介して連通されている。更に、前記エア噴射口
52、52…は、図2上二点鎖線で示すエア供給路56
に連通されており、このエア供給路56は、ウェーハ保
持ヘッド14の外部に延設され、レギュレータ58を介
してエアポンプ40に接続されている。On the outer peripheral portion of the lower surface of the carrier 24, a large number of air injection ports 52 are formed at predetermined intervals on a concentric circle. In addition, these air injection ports 52,
52 are communicated via an annular air groove 54 formed on the lower surface of the carrier 24. Are connected to an air supply path 56 shown by a two-dot chain line in FIG.
The air supply path 56 extends outside the wafer holding head 14, and is connected to the air pump 40 via a regulator 58.
【0014】したがって、エアポンプ40が駆動される
と、エアポンプ40からの圧縮エアがエア供給路56、
エア噴射口52を介してエア溝54から下方に噴き出さ
れる。これにより、キャリア24の下面とウェーハ50
の裏面との間に圧力エア層60が形成される。ウェーハ
50は、前記圧力エア層60を介して伝達されるキャリ
ア24からの押圧力によって研磨布16に押し付けられ
研磨される。Therefore, when the air pump 40 is driven, the compressed air from the air pump 40 is supplied to the air supply path 56,
The air is ejected downward from the air groove 54 via the air ejection port 52. Thereby, the lower surface of the carrier 24 and the wafer 50
A pressurized air layer 60 is formed between the pressure air layer 60 and the back surface. The wafer 50 is pressed against the polishing pad 16 by the pressing force from the carrier 24 transmitted through the pressure air layer 60, and is polished.
【0015】前記ゴムシート30は、均一な厚さで1枚
の円盤状に形成される。また、ゴムシート30は、大中
小の環状の止め金62、64、66によってヘッド本体
22の下面に固定され、これらの止め金62、64、6
6によってゴムシート30は外側部30Aと内側部30
Bとに2分されている。このように2分されたゴムシー
ト30の内側部30Bは、キャリア24を押圧し、外側
部30Aはガイドリング26を介してリテーナーリング
28を押圧する。なお、符号68は、止め金62、6
4、66をヘッド本体22に締結するためのボルトであ
る。The rubber sheet 30 is formed into a single disk with a uniform thickness. The rubber sheet 30 is fixed to the lower surface of the head main body 22 by large, medium, and small annular stoppers 62, 64, 66.
6, the rubber sheet 30 is formed into an outer portion 30A and an inner portion 30.
And B. The inner portion 30B of the rubber sheet 30 thus divided presses the carrier 24, and the outer portion 30A presses the retainer ring 28 via the guide ring 26. Reference numeral 68 indicates the stoppers 62 and 6.
4 and 66 are bolts for fastening the head body 22.
【0016】前記の如くゴムシート30を2分すると、
ヘッド本体22の下方には、ゴムシート30の内側部3
0Bによって密閉される環状の空間70と、外側部30
Aによって密閉される環状の空間部72とが形成され
る。前記空間70には、前記エア供給路34が連通され
ている。したがって、エアポンプ40からの圧縮エアを
エア供給路34から空間70に供給すると、ゴムシート
30の内側部30Bはエア圧で膨張される。これによ
り、内側部30Bの下部に位置するキャリア24が、内
側部30Bの膨張によって下方に押圧される。そして、
この押圧力は、圧力エア層60を介してウェーハ50に
伝達されるので、研磨布16に対するウェーハ50の押
し付け力が得られる。また、エア圧をレギュレータ38
で調整すれば、研磨布16に対するウェーハ50の押し
付け力を制御することができる。When the rubber sheet 30 is divided into two parts as described above,
Below the head body 22, an inner portion 3 of the rubber sheet 30 is provided.
OB, an annular space 70 sealed by the
A forms an annular space 72 hermetically sealed. The space 70 communicates with the air supply passage 34. Therefore, when the compressed air from the air pump 40 is supplied from the air supply path 34 to the space 70, the inner portion 30B of the rubber sheet 30 is expanded by the air pressure. Thereby, the carrier 24 located below the inner portion 30B is pressed downward by the expansion of the inner portion 30B. And
Since this pressing force is transmitted to the wafer 50 via the pressure air layer 60, a pressing force of the wafer 50 against the polishing pad 16 is obtained. Also, the air pressure is regulated by the regulator 38.
In this case, the pressing force of the wafer 50 against the polishing pad 16 can be controlled.
【0017】一方、前記空間72には、前記エア供給路
36が連通されているので、エアポンプ40からの圧縮
エアをエア供給路36から空間72に供給すると、ゴム
シート30の外側部30Aをエア圧で膨張させることが
できる。これによって、外側部30Aの下部に位置する
ガイドリング26が外側部30Aに押し下げられ、そし
て、ガイドリング26の下部に配置されたリテーナーリ
ング28が研磨布16に押し付けられる。また、レギュ
レータ42でエア圧を調整すれば、リテーナーリング2
8の押し付け力を制御することができる。この場合のリ
テーナーリング28の押し付け力は、研磨布16からの
応力がウェーハ50のエッジ部に集中しない力に設定さ
れる。On the other hand, since the air supply path 36 is communicated with the space 72, when compressed air from the air pump 40 is supplied from the air supply path 36 to the space 72, the outside portion 30A of the rubber sheet 30 is It can be inflated with pressure. As a result, the guide ring 26 located below the outer portion 30A is pushed down to the outer portion 30A, and the retainer ring 28 arranged below the guide ring 26 is pressed against the polishing pad 16. If the air pressure is adjusted by the regulator 42, the retainer ring 2
8 pressing force can be controlled. In this case, the pressing force of the retainer ring 28 is set to a force at which the stress from the polishing pad 16 does not concentrate on the edge of the wafer 50.
【0018】前記ガイドリング26は、円筒状に形成さ
れてヘッド本体22の下部にヘッド本体22の中心軸と
同軸上に配置される。また、ガイドリング26の上部外
周にはフランジ26Aが形成され、このフランジ26A
は、ウェーハ保持ヘッド14を研磨布16から上昇させ
た時に、止め金62の下部内周に形成されたフランジ6
2Aに当接される。これにより、ウェーハ保持ヘッド1
4からのガイドリング26の脱落が防止されている。The guide ring 26 is formed in a cylindrical shape, and is arranged below the head body 22 coaxially with the center axis of the head body 22. A flange 26A is formed on the outer periphery of the upper part of the guide ring 26.
When the wafer holding head 14 is lifted from the polishing pad 16, the flange 6
2A. Thereby, the wafer holding head 1
4 prevents the guide ring 26 from falling off.
【0019】ところで、前記リテーナーリング28は、
研磨中のウェーハ50がウェーハ保持ヘッド14から飛
び出すのを防止するためのリングであり、キャリア24
の下部外周部にOリング(緩衝部材)74を介して装着
されている。このように、リテーナーリング28をOリ
ング74を介してキャリア24に装着すると、ウェーハ
50がリテーナーリング28に当接した時の衝撃力が、
前記Oリング74で吸収される。また、リテーナーリン
グ28は、ウェーハ50を略隙間なく包囲することがで
きる大きさに形成されているので、ウェーハ50はリテ
ーナーリング28で包囲された状態で、即ち、ウェーハ
50の中心がキャリア24の中心軸上に保持された状態
で研磨される。By the way, the retainer ring 28
This is a ring for preventing the wafer 50 being polished from jumping out of the wafer holding head 14, and is a carrier 24.
Is mounted via an O-ring (buffer member) 74 on the outer periphery of the lower part of the. Thus, when the retainer ring 28 is mounted on the carrier 24 via the O-ring 74, the impact force when the wafer 50 abuts on the retainer ring 28,
It is absorbed by the O-ring 74. Further, since the retainer ring 28 is formed to have a size capable of surrounding the wafer 50 with almost no gap, the wafer 50 is surrounded by the retainer ring 28, that is, the center of the wafer 50 is It is polished while being held on the central axis.
【0020】次に、本実施の形態のウェーハ保持ヘッド
14に適用された研磨量終点検出装置について説明す
る。本実施の形態の研磨量終点検出装置は、ウェーハ5
0の研磨量が終点に近づくに従ってキャリア24の回転
トルクが小さくなることに着目して構成されたものであ
る。即ち、前記研磨量終点検出装置は、キャリア24の
回転トルクを歪みとして検出する歪みゲージ96、歪み
ゲージから出力される電気信号に基づいて前記回転トル
クを演算する演算部を有する制御装置(不図示)から構
成される。Next, a polishing amount end point detecting device applied to the wafer holding head 14 according to the present embodiment will be described. The polishing amount end point detecting apparatus according to the present embodiment uses the wafer 5
The configuration is based on the fact that the rotational torque of the carrier 24 decreases as the polishing amount of 0 approaches the end point. That is, the polishing amount end point detecting device includes a strain gauge 96 for detecting the rotational torque of the carrier 24 as distortion, and a control device (not shown) having a computing unit for computing the rotational torque based on an electric signal output from the strain gauge. ).
【0021】前記歪みゲージ96は、連結バー80に取
り付けられている。この連結バー80は、ヘッド本体2
2にキャリア24を吊り下げ支持する部材であり、ウェ
ーハ保持ヘッド14の中心軸と同軸上に配置されてい
る。また、連結バー80は基部82、連結部84、及び
括れ部86から構成されている。前記基部82は、前記
ヘッド本体22に図示しないボルトによって固定され、
前記連結部84はキャリア24の上面に形成された矩形
状の凹状溝88に挿入されている。前記連結部84の下
部には図3に示すように矩形状のフランジ90が形成さ
れ、このフランジ90が前記溝88に嵌入されている。
これによって、前記キャリア24は、ヘッド本体22に
対して回り止めされた状態で連結されると共に、振れ止
めされた状態で連結される。なお、前記連結部84は、
キャリア24にボルト92で固定された抜け止めリング
94によってキャリア24からの脱落が防止されてい
る。The strain gauge 96 is attached to the connecting bar 80. The connecting bar 80 is connected to the head body 2
2 is a member for suspending and supporting the carrier 24, and is arranged coaxially with the central axis of the wafer holding head 14. The connecting bar 80 includes a base 82, a connecting portion 84, and a constricted portion 86. The base 82 is fixed to the head main body 22 by a bolt (not shown),
The connecting portion 84 is inserted into a rectangular concave groove 88 formed on the upper surface of the carrier 24. As shown in FIG. 3, a rectangular flange 90 is formed below the connecting portion 84, and the flange 90 is fitted into the groove 88.
Thus, the carrier 24 is connected to the head main body 22 in a state where it is prevented from rotating, and is connected in a state where it is prevented from swinging. The connecting portion 84 is
The retaining ring 94 fixed to the carrier 24 with bolts 92 prevents the carrier 24 from dropping off the carrier 24.
【0022】前記連結バー80の括れ部86には図2に
示すように、前記歪みケージ96が取り付けられてい
る。この歪みケージ96は、前記括れ部86の水平方向
の歪みを電気信号として検出し、この電気信号は前記制
御装置の演算部に出力される。演算部は、歪みケージ9
6から出力された電気信号に基づいてキャリア24の回
転トルクを演算する。そして、演算部で演算された前記
回転トルクが、研磨量終点に対応する基準の回転トルク
と合致した時に、制御装置がウェーハ研磨装置10を制
御してウェーハ50の研磨を終了させる。なお、前記基
準の回転トルクは、制御装置のRAMに予め記憶されて
おり、ウェーハ研磨時に制御装置によって読み出され、
実測された回転トルクと比較される。As shown in FIG. 2, the strain cage 96 is attached to the constricted portion 86 of the connecting bar 80. The strain cage 96 detects a horizontal strain of the constricted portion 86 as an electric signal, and the electric signal is output to an arithmetic unit of the control device. The calculation unit is a strain cage 9
The rotational torque of the carrier 24 is calculated based on the electric signal output from the control unit 6. Then, when the rotation torque calculated by the calculation unit matches the reference rotation torque corresponding to the polishing amount end point, the control device controls the wafer polishing apparatus 10 to finish polishing the wafer 50. The reference rotation torque is stored in the RAM of the control device in advance, and is read by the control device during wafer polishing.
It is compared with the measured rotational torque.
【0023】このように、ヘッド本体22とキャリア2
4とを連結バー80で連結し、この連結バー80に歪み
ゲージ96を設け、この歪みゲージ96から出力される
電気信号に基づいてキャリア24の回転トルクを検出す
れば、その回転トルクを正確に検出することができる。
よって、本実施の形態の研磨量終点検出装置によれば、
ウェーハ保持ヘッド14を回転させるモータの電気抵抗
でキャリア24の回転トルクを検出する研磨量終点検出
装置と比較すると、その回転トルクを正確に検出するこ
とができるので、ウェーハ50の研磨量終点を正確に検
出することができる。なお、キャリア24の回転トルク
を検出できるものであれば、前記歪みゲージ96に代え
て圧電素子等の他の検出手段を適用して良い。また、本
実施の形態では、キャリア24の横方向(水平方向)の
力Fを、ウェーハ保持ヘッド14の中心軸上で受けるの
で、ウェーハ保持ヘッド14の外周部で前記力Fを受け
るよりも、ウェーハ保持ヘッド14全体の傾きに対する
自由度を広げることができる。As described above, the head body 22 and the carrier 2
4 is connected by a connecting bar 80, a strain gauge 96 is provided on the connecting bar 80, and if the rotational torque of the carrier 24 is detected based on an electric signal output from the strain gauge 96, the rotational torque can be accurately determined. Can be detected.
Therefore, according to the polishing amount end point detecting device of the present embodiment,
Compared with the polishing amount end point detecting device that detects the rotation torque of the carrier 24 by the electric resistance of the motor that rotates the wafer holding head 14, the rotation torque can be detected accurately, so that the polishing amount end point of the wafer 50 can be accurately determined. Can be detected. In addition, as long as the rotational torque of the carrier 24 can be detected, other detecting means such as a piezoelectric element may be used instead of the strain gauge 96. Further, in the present embodiment, since the force F in the lateral direction (horizontal direction) of the carrier 24 is received on the central axis of the wafer holding head 14, the force F is not applied to the outer peripheral portion of the wafer holding head 14 than the above. The degree of freedom with respect to the inclination of the entire wafer holding head 14 can be increased.
【0024】次に、前記の如く構成されたウェーハ研磨
装置10のウェーハ保持ヘッド14の作用について説明
する。まず、研磨対象のウェーハ50を多孔質板44で
吸着保持し、この状態でウェーハ保持ヘッド14を研磨
布16上の所定の位置に移動させる。次に、多孔質板4
4によるウェーハ50の吸着保持を解除し、このウェー
ハ50を研磨布16上に載置する。Next, the operation of the wafer holding head 14 of the wafer polishing apparatus 10 configured as described above will be described. First, the wafer 50 to be polished is suction-held by the porous plate 44, and the wafer holding head 14 is moved to a predetermined position on the polishing pad 16 in this state. Next, the porous plate 4
4 and release the suction of the wafer 50, and place the wafer 50 on the polishing pad 16.
【0025】次に、エアポンプ40を駆動して、圧縮エ
アをエア供給路56からエア噴射口52及びエア溝54
を介してキャリア24とウェーハ50との間に噴射し、
キャリア24とウェーハ50との間に圧力エア層60を
形成する。そして、エアポンプ40からの圧縮エアをエ
ア供給路34を介して空間70に供給し、ゴムシート3
0の内側部30Bを内部エア圧により膨張させてキャリ
ア24を押圧する。これによって、ウェーハ50は、圧
力エア層60を介して伝達されるキャリア24の押圧力
によって研磨布16に押し付けられる。そして、レギュ
レータ38でエア圧を調整して内部エア圧力を所望の圧
力に制御し、研磨布16に対するウェーハ50の押付力
を一定にする。Next, the air pump 40 is driven to supply compressed air from the air supply path 56 to the air injection port 52 and the air groove 54.
Is injected between the carrier 24 and the wafer 50 through
A pressure air layer 60 is formed between the carrier 24 and the wafer 50. Then, compressed air from the air pump 40 is supplied to the space 70 via the air supply path 34, and the rubber sheet 3
The inner portion 30B of the “0” is expanded by the internal air pressure to press the carrier 24. Thus, the wafer 50 is pressed against the polishing pad 16 by the pressing force of the carrier 24 transmitted through the pressure air layer 60. Then, the air pressure is adjusted by the regulator 38 to control the internal air pressure to a desired pressure, and the pressing force of the wafer 50 against the polishing pad 16 is made constant.
【0026】次に、エアポンプ44からの圧縮エアをエ
ア供給路36を介して空間72に供給し、ゴムシート3
0の外側部30Aを内部エア圧により膨張させてリテー
ナーリング28をガイドリング26を介して押圧し、リ
テーナーリング28を研磨布16に押し付ける。そし
て、レギュレータ42でエア圧を調整して内部エア圧力
を所望の圧力に制御し、研磨布16に対するリテーナー
リング28の押付力を一定に保持する。Next, compressed air from the air pump 44 is supplied to the space 72 through the air supply path 36,
The outer portion 30 </ b> A is expanded by the internal air pressure to press the retainer ring 28 through the guide ring 26 and press the retainer ring 28 against the polishing pad 16. Then, the air pressure is adjusted by the regulator 42 to control the internal air pressure to a desired pressure, and the pressing force of the retainer ring 28 against the polishing pad 16 is kept constant.
【0027】次いで、ウェーハ保持ヘッド14と研磨定
盤12とを回転させてウェーハ50の研磨を開始する。
この研磨中において前記ウェーハ50は、その外周部が
リテーナーリング28の内周部に当接することによっ
て、ウェーハ保持ヘッド14からの飛び出しが防止され
た状態で研磨される。そして、リテーナーリング28に
ウェーハ50が当接した時の衝撃力は、Oリング74で
吸収されている。したがって、前記ウェーハ保持ヘッド
14によれば、前記衝撃力に起因するウェーハ50の損
傷を防止することができる。Next, the polishing of the wafer 50 is started by rotating the wafer holding head 14 and the polishing platen 12.
During this polishing, the wafer 50 is polished in a state where the wafer 50 is prevented from jumping out of the wafer holding head 14 by the outer peripheral portion abutting on the inner peripheral portion of the retainer ring 28. The impact force when the wafer 50 abuts on the retainer ring 28 is absorbed by the O-ring 74. Therefore, according to the wafer holding head 14, damage to the wafer 50 due to the impact force can be prevented.
【0028】また、前記ウェーハ保持ヘッド14では、
リテーナーリング28がキャリア24にガタなく固定さ
れ、これにより、ウェーハ50はリテーナーリングによ
って包囲された状態で研磨される。したがって、前記ウ
ェーハ保持ヘッド14によれば、ウェーハ50の中心を
キャリア24の中心軸上に保持した状態でウェーハ50
を研磨することができるので、ウェーハ50の研磨精度
を向上させることができる。In the wafer holding head 14,
The retainer ring 28 is fixed to the carrier 24 without play, whereby the wafer 50 is polished while being surrounded by the retainer ring. Therefore, according to the wafer holding head 14, the wafer 50 is held in a state where the center of the wafer 50 is held on the center axis of the carrier 24.
Can be polished, so that the polishing accuracy of the wafer 50 can be improved.
【0029】一方、ウェーハ研磨中におけるウェーハ5
0の研磨量は、歪みゲージ96と制御装置とでキャリア
24の回転トルクを検出することにより常時検出されて
いる。そして、検出された回転トルクが、研磨量終点に
対応する基準の回転トルクと合致した時に、制御装置が
ウェーハ研磨装置10を制御してウェーハ50の研磨を
終了する。On the other hand, during wafer polishing, the wafer 5
The polishing amount of 0 is always detected by detecting the rotational torque of the carrier 24 by the strain gauge 96 and the control device. Then, when the detected rotation torque matches the reference rotation torque corresponding to the polishing amount end point, the control device controls the wafer polishing apparatus 10 to finish polishing the wafer 50.
【0030】その後、研磨終了したウェーハ50を、多
孔質板44で吸着保持し、ウェーハ保持ヘッド14のア
ンロード動作によって次工程の洗浄装置に向けて搬送す
る。以上が、前記ウェーハ保持ヘッド14の作用であ
る。なお、本実施の形態では、緩衝部材としてOリング
74を適用した例について説明したが、これに限られる
ものではなく、ウェーハ50がリテーナーリング28に
当接した時の衝撃力を緩衝することができる部材であれ
ば、その形態は問わない。Thereafter, the polished wafer 50 is sucked and held by the porous plate 44, and is conveyed to the next-step cleaning device by the unloading operation of the wafer holding head 14. The above is the operation of the wafer holding head 14. In the present embodiment, an example in which the O-ring 74 is applied as the buffer member has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to buffer the impact force when the wafer 50 contacts the retainer ring 28. The form is not limited as long as the member can be formed.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ研磨装置によれば、リテーナーリングをキャリアの外
周部に緩衝部材を介して装着したので、ウェーハがリテ
ーナーリングに当接した時の衝撃力に起因するウェーハ
の損傷を防止することができ、また、リテーナーリング
がキャリアにガタ無く装着されているので、ウェーハの
外周をリテーナーリングで包囲し、ウェーハの中心をキ
ャリアの中心軸上に保持した状態で研磨することができ
る。よって、本発明は、ウェーハの研磨精度を向上させ
ることができる。As described above, according to the wafer polishing apparatus of the present invention, since the retainer ring is mounted on the outer peripheral portion of the carrier via the buffer member, the impact force when the wafer comes into contact with the retainer ring. It is possible to prevent the damage of the wafer caused by the above, and since the retainer ring is mounted on the carrier without play, the outer periphery of the wafer is surrounded by the retainer ring, and the center of the wafer is held on the center axis of the carrier. It can be polished in a state. Therefore, the present invention can improve the polishing accuracy of the wafer.
【図1】本実施の形態のウェーハ研磨装置の全体構造図FIG. 1 is an overall structural diagram of a wafer polishing apparatus according to the present embodiment.
【図2】図1に示したウェーハ研磨装置のウェーハ保持
ヘッドの縦断面図FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a wafer holding head of the wafer polishing apparatus shown in FIG.
【図3】キャリアに対する連結バーの取付位置を示す平
面図FIG. 3 is a plan view showing an attachment position of a connection bar to a carrier.
10…ウェーハ研磨装置 12…研磨定盤 14…ウェーハ保持ヘッド 16…研磨布 22…ヘッド本体 24…キャリア 26…ガイドリング 28…リテーナーリング 30…ゴムシート 74…Oリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wafer polishing apparatus 12 ... Polishing surface plate 14 ... Wafer holding head 16 ... Polishing cloth 22 ... Head main body 24 ... Carrier 26 ... Guide ring 28 ... Retainer ring 30 ... Rubber sheet 74 ... O-ring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 37/04 H01L 21/304 622 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B24B 37/04 H01L 21/304 622
Claims (1)
磨定盤に押し付けて、ウェーハの表面を研磨する研磨装
置において、 前記保持ヘッドは、 回転されると共に前記研磨定盤に対向配置されるヘッド
本体と、 前記ヘッド本体に上下方向移動自在に支持されたキャリ
アと、 前記キャリアの下面に設けられると共に前記ウェーハの
裏面に向けてエアを吹き出すことにより、キャリアとウ
ェーハとの間に圧力エア層を形成するエア吹出部材と、 前記キャリアを前記研磨定盤に向けて押圧することによ
り、前記ウェーハを前記圧力エア層を介して前記研磨定
盤に押し付ける第1押圧手段と、 前記キャリアの外周部のみに緩衝部材を介して装着さ
れ、ウェーハの研磨時に研磨定盤に押し付けられて前記
キャリアからのウェーハの飛び出しを防止すると共に、
ウェーハを略隙間なく包囲してウェーハの中心をキャリ
アの中心軸上に保持させるリテーナーリングと、前記リテーナーリングを前記研磨定盤に押し付ける第2
押圧手段と、 から成るこを特徴とするウェーハ研磨装置。1. A polishing apparatus for polishing a surface of a wafer by holding a wafer on a holding head and pressing the wafer against a rotating polishing table, wherein the holding head is rotated and arranged to face the polishing table. A main body, a carrier supported movably in the vertical direction by the head main body, and a pressure air layer provided between the carrier and the wafer by blowing air toward the back surface of the wafer while being provided on the lower surface of the carrier. An air blowing member to be formed, first pressing means for pressing the wafer against the polishing platen via the pressure air layer by pressing the carrier toward the polishing platen, and only an outer peripheral portion of the carrier To prevent the wafer from jumping out of the carrier by being pressed against the polishing platen when polishing the wafer. Together,
A retainer ring for surrounding the wafer with substantially no gap and holding the center of the wafer on the center axis of the carrier; and a second pressing the retainer ring against the polishing platen.
And a pressing unit .
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