JP7372107B2 - Wafer polishing head - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェーハの研磨工程において半導体ウェーハを保持するウェーハ研磨用ヘッドに関する。 The present invention relates to a wafer polishing head that holds a semiconductor wafer in a semiconductor wafer polishing process.
従来、半導体ウェーハの表面、即ち研磨面、を基準として研磨する表面基準研磨用のチャック機構として、弾性体から形成されたラバーチャック等の吸着チャックを有するチャック機構が知られている。 BACKGROUND ART Conventionally, as a chuck mechanism for surface-based polishing that polishes the surface of a semiconductor wafer, that is, the polished surface, a chuck mechanism having a suction chuck such as a rubber chuck formed of an elastic body is known.
例えば、特許文献1には、半導体ウェーハを吸着保持するためのシリコンゴムやシリコン発泡体等の弾性体からなるバッキング部材を有する半導体ウェーハの研磨装置が開示されている。同文献に開示された弾性体からなるバッキング部材は、研磨用定盤の上方に設けられた保持プレートの下面に固着されており、半導体ウェーハは、半導体ウェーハが入る空隙部に純水で濡らして張り付けられて水膜により固着保持される。
For example,
上記構成により、半導体ウェーハは弾性体からなるバッキング部材に吸着保持されているので、反りが矯正されて半導体ウェーハの表面が研磨用定盤の研磨布に押しつけられることになる。これにより、半導体ウェーハの裏面ではなく、その表面を基準とした研磨が行われる。 With the above configuration, the semiconductor wafer is held by suction on the backing member made of an elastic body, so that the warp is corrected and the surface of the semiconductor wafer is pressed against the polishing cloth of the polishing surface plate. As a result, polishing is performed based on the front surface of the semiconductor wafer, rather than the back surface.
また例えば、特許文献2には、ラバー膜にワークを保持する、いわゆるラバーチャック方式による研磨ヘッドが開示されている。この研磨ヘッドは、末端部がOリング状となったブーツ状のラバー膜を具備し、ラバー膜で密閉された密閉空間部に圧力調整機構より流体が供給されることにより、該ラバー膜が膨らみ、ワークの裏面に荷重が掛かる構造となっている。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a polishing head using a so-called rubber chuck method in which a workpiece is held on a rubber film. This polishing head is equipped with a boot-shaped rubber membrane with an O-ring shaped end, and when fluid is supplied from a pressure adjustment mechanism to a sealed space sealed with the rubber membrane, the rubber membrane swells. , the structure is such that the load is applied to the back side of the workpiece.
また、他の従来技術の例として、半導体ウェーハの研磨装置に関し、加工対象であるウェーハを保持して回転するウェーハ研磨用ヘッドのチャック機構として、剛体から形成された剛体チャック等の吸着チャックを有するチャック機構が知られている。 In addition, as another example of the conventional technology, regarding a semiconductor wafer polishing apparatus, a suction chuck such as a rigid chuck formed of a rigid body is used as a chuck mechanism of a wafer polishing head that rotates while holding a wafer to be processed. A chuck mechanism is known.
例えば、特許文献3には、ウェーハを直接吸着することが可能なポーラスセラミックス板よりなる剛体の吸着パッドを有するチャック機構が開示されている。このチャック機構は、吸着パッドのウェーハを吸着する面に液体を吹き付ける液体供給ノズルを具備し、吸着パッドが取り付けられているヘッドのチャンバを減圧した状態で、液体供給ノズルで吸着パッドに液体を吹き付けた後、吸着パッドの吸着面にウェーハを吸着させる。 For example, Patent Document 3 discloses a chuck mechanism having a rigid suction pad made of a porous ceramic plate that can directly suction a wafer. This chuck mechanism is equipped with a liquid supply nozzle that sprays liquid onto the surface of the suction pad that attracts the wafer, and while the chamber of the head to which the suction pad is attached is depressurized, the liquid supply nozzle sprays the liquid onto the suction pad. After that, the wafer is suctioned to the suction surface of the suction pad.
そして、液体供給ノズルからの液体吹き付けを中止した後、研磨布の上にチャック機構を下降させてウェーハを当接し、ウェーハの回転と研磨布の回転を利用してウェーハの表面を研磨布で研磨する。 After stopping the liquid spray from the liquid supply nozzle, the chuck mechanism is lowered onto the polishing cloth and the wafer is brought into contact with the polishing cloth, and the surface of the wafer is polished with the polishing cloth using the rotation of the wafer and the rotation of the polishing cloth. do.
特許文献1や特許文献2に開示された従来技術のように、ラバーチャック等の吸着チャックを有するラバーチャック方式のウェーハ研磨用ヘッドでは、半導体ウェーハの表面を基準として平坦性の高い高精度な研磨が可能である。
As in the prior art disclosed in
しかしながら、従来技術のラバーチャック方式による表面基準研磨用のウェーハ研磨用ヘッドでは、半導体ウェーハの裏面を基準とした裏面基準研磨を行うことはできない。裏面基準研磨を行うためには、裏面基準研磨が可能なウェーハ研磨用ヘッドに交換して半導体ウェーハを持ち換える工程が必要であった。 However, with the wafer polishing head for surface-based polishing using the conventional rubber chuck method, it is not possible to perform back-side-based polishing using the back surface of the semiconductor wafer as a reference. In order to perform backside reference polishing, it was necessary to change the semiconductor wafer to a wafer polishing head capable of backside reference polishing.
特許文献3に開示された従来技術のように、ポーラスセラミックス板等の剛体から形成された剛体チャックを有するウェーハ研磨用ヘッドによれば、剛性の高い吸着パッドで半導体ウェーハの裏面を平坦として保持し、裏面を基準とした裏面基準研磨を実行することができる。 According to the prior art disclosed in Patent Document 3, a wafer polishing head having a rigid chuck formed from a rigid body such as a porous ceramic plate holds the back surface of a semiconductor wafer flat with a highly rigid suction pad. , back surface reference polishing can be performed using the back surface as a reference.
しかしながら、従来技術の剛体から形成された剛体チャックを有する剛体チャック方式のウェーハ研磨用ヘッドでは、半導体ウェーハの表面を基準とする表面基準研磨を行うことはできない。 However, with a conventional rigid chuck type wafer polishing head having a rigid chuck formed from a rigid body, surface-based polishing using the surface of a semiconductor wafer as a reference cannot be performed.
よって、従来技術によれば、加工対象に応じて要求される好適な加工方法を実現するためには、ラバーチャックを有するラバーチャック方式のウェーハ研磨用ヘッドと、剛体チャックを有する剛体チャック方式のウェーハ研磨用ヘッドと、の両方を準備する必要があった。そして、加工プロセスに対応して、ラバーチャック方式のウェーハ研磨用ヘッドと、剛体チャック方式のウェーハ研磨用ヘッドと、を付け換えて使用しており、その交換工程に時間を要していた。 Therefore, according to the prior art, in order to realize a suitable processing method required depending on the processing object, it is necessary to use a rubber chuck type wafer polishing head having a rubber chuck and a rigid body chuck type wafer polishing head having a rigid body chuck. It was necessary to prepare both a polishing head and a. Then, depending on the processing process, a rubber chuck type wafer polishing head and a rigid chuck type wafer polishing head are replaced and used, and the replacement process takes time.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェーハ研磨装置の生産性を向上させると共に、研磨プロセスの効率化を図ることができるウェーハ研磨用ヘッドを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a wafer polishing head that can improve the productivity of a wafer polishing apparatus and improve the efficiency of the polishing process. It's about doing.
本発明のウェーハ研磨用ヘッドは、弾性体からなるラバーチャックと剛体からなる剛体チャックとを備えるチャック機構と、前記ラバーチャック近傍にエア供給可能な第1の圧力調整機構と、前記剛体チャック近傍にエア供給可能な第2の圧力調整機構と、を有し、前記ラバーチャックは、その下面で加工対象のウェーハを押し、前記剛体チャックは、その下面が前記ラバーチャックの上面に当接可能であり、前記剛体チャックの上方には、前記剛体チャックの外周部が保持される支持部を有し前記剛体チャックの上面を覆うチャック保持部材が設けられており、前記第1の圧力調整機構は、前記ラバーチャックの上面と前記剛体チャックの下面との間にエア供給可能であり、前記第2の圧力調整機構は、前記チャック保持部材の下面と前記剛体チャックの上面との間にエア供給可能であり、前記第1の圧力調整機構によるエア供給と前記第2の圧力調整機構によるエア供給を切り換えることにより加工方法の切り換えが可能であることを特徴とする。 The wafer polishing head of the present invention includes a chuck mechanism including a rubber chuck made of an elastic body and a rigid chuck made of a rigid body, a first pressure adjustment mechanism capable of supplying air to the vicinity of the rubber chuck, and a first pressure adjustment mechanism provided to the vicinity of the rigid chuck. a second pressure adjustment mechanism capable of supplying air, the rubber chuck pushes the wafer to be processed with its lower surface, and the rigid chuck has a lower surface that can come into contact with the upper surface of the rubber chuck. , a chuck holding member is provided above the rigid chuck and has a support portion for holding an outer peripheral portion of the rigid chuck and covers an upper surface of the rigid chuck, and the first pressure adjustment mechanism is configured to Air can be supplied between the upper surface of the rubber chuck and the lower surface of the rigid chuck, and the second pressure adjustment mechanism can supply air between the lower surface of the chuck holding member and the upper surface of the rigid chuck. , the processing method can be switched by switching between the air supply by the first pressure adjustment mechanism and the air supply by the second pressure adjustment mechanism.
本発明のウェーハ研磨用ヘッドによれば、チャック機構として弾性体からなるラバーチャックと剛体からなる剛体チャックとを備え、ラバーチャック近傍にエア供給可能な第1の圧力調整機構と、剛体チャック近傍にエア供給可能な第2の圧力調整機構と、を有し、第1の圧力調整機構によるエア供給と第2の圧力調整機構によるエア供給を切り換えることにより加工方法の切り換えが可能である。これにより、1つのウェーハ研磨用ヘッドで、ラバーチャック方式の研磨加工と、剛体チャック方式の研磨加工と、を切り換えて実行することができる。よって、ラバーチャックを有するウェーハ研磨用ヘッドと、剛体チャックを有するウェーハ研磨用ヘッドと、を別々に設ける必要がなくなり、ウェーハ研磨装置の生産性を向上させることができる。また、ラバーチャックを有するウェーハ研磨用ヘッドと、剛体チャックを有する研磨用ヘッドと、を交換するプロセスがなくなるので、研磨プロセスの効率化を図ることができる。 According to the wafer polishing head of the present invention, the chuck mechanism includes a rubber chuck made of an elastic body and a rigid chuck made of a rigid body. A second pressure adjustment mechanism capable of supplying air is provided, and the processing method can be switched by switching between the air supply by the first pressure adjustment mechanism and the air supply by the second pressure adjustment mechanism. Thereby, one wafer polishing head can switch between polishing using a rubber chuck and polishing using a rigid chuck. Therefore, there is no need to separately provide a wafer polishing head with a rubber chuck and a wafer polishing head with a rigid chuck, and the productivity of the wafer polishing apparatus can be improved. Further, since there is no need to replace the wafer polishing head with the rubber chuck and the polishing head with the rigid chuck, the efficiency of the polishing process can be improved.
また、本発明のウェーハ研磨用ヘッドによれば、ラバーチャックは、その下面で加工対象のウェーハを押し、剛体チャックは、その下面がラバーチャックの上面に当接可能であっても良い。これにより、従来技術のラバーチャックのみを有するラバーチャック方式のウェーハ研磨用ヘッドと同様に、ラバーチャックのみでウェーハを押圧して研磨加工を行うことができる。また、剛体チャックをラバーチャックの上面に当接させることにより、従来技術の剛体チャックのみを有する剛体チャック方式のウェーハ研磨用ヘッドと略同等に、ウェーハを吸着保持することができる。 Further, according to the wafer polishing head of the present invention, the rubber chuck may push the wafer to be processed with its lower surface, and the rigid chuck may have its lower surface contactable with the upper surface of the rubber chuck. As a result, the wafer can be pressed and polished using only the rubber chuck, similar to the conventional rubber chuck type wafer polishing head having only a rubber chuck. Further, by bringing the rigid chuck into contact with the upper surface of the rubber chuck, the wafer can be suctioned and held in a manner substantially equivalent to a conventional rigid chuck type wafer polishing head having only a rigid chuck.
また、本発明のウェーハ研磨用ヘッドによれば、第1の圧力調整機構は、ラバーチャックの上面と剛体チャックの下面との間にエア供給可能であり、第2の圧力調整機構は、剛体チャックの上面にエア供給可能であっても良い。これにより、第1の圧力調整機構によりラバーチャックの上面と剛体チャックの下面との間にエア供給し、ラバーチャックの下面でウェーハを保持するラバーチャック方式のチャック機構を構成することができる。また、第2の圧力調整機構によって剛体チャックの上面にエア供給し、剛体チャックの下面をラバーチャックの上面に当接させた状態で、ラバーチャックの下面でウェーハを保持する剛体チャック方式のチャック機構を構成することができる。 Further, according to the wafer polishing head of the present invention, the first pressure adjustment mechanism is capable of supplying air between the upper surface of the rubber chuck and the lower surface of the rigid chuck, and the second pressure adjustment mechanism is capable of supplying air between the upper surface of the rubber chuck and the lower surface of the rigid chuck. It may also be possible to supply air to the top surface. Thereby, it is possible to configure a rubber chuck type chuck mechanism in which air is supplied between the upper surface of the rubber chuck and the lower surface of the rigid chuck by the first pressure adjustment mechanism, and the wafer is held on the lower surface of the rubber chuck. In addition, a rigid chuck type chuck mechanism that supplies air to the top surface of the rigid chuck by a second pressure adjustment mechanism and holds the wafer on the bottom surface of the rubber chuck with the bottom surface of the rigid chuck in contact with the top surface of the rubber chuck. can be configured.
また、本発明のウェーハ研磨用ヘッドによれば、剛体チャックは、ポーラス体から形成されていても良い。これにより、剛体チャックを介する高精度な空気圧調整が可能となり、ラバーチャックの上面を平坦状に硬く支持することができる。よって、剛体チャック方式のウェーハ研磨用ヘッドとしての優れた機能を発揮することができる。 Further, according to the wafer polishing head of the present invention, the rigid chuck may be formed from a porous body. This allows highly accurate air pressure adjustment via the rigid chuck, and allows the upper surface of the rubber chuck to be firmly and flatly supported. Therefore, it is possible to exhibit excellent functionality as a rigid chuck type wafer polishing head.
また、本発明のウェーハ研磨用ヘッドによれば、第1の圧力調整機構によってエア供給した状態で表面基準研磨のチャック機構が構成され、第2の圧力調整機構によってエア供給した状態で裏面基準研磨のチャック機構が構成されても良い。これにより、表面基準研磨用と裏面基準研磨用の2種類のウェーハ研磨用ヘッドを準備することなく、1つのウェーハ研磨用ヘッドで表面基準研磨と裏面基準研磨を実行することができる。よって、ウェーハ研磨用ヘッドの種類を減らすことができるのでウェーハ研磨装置の生産性が向上し、ウェーハ研磨用ヘッドの交換プロセスが不要になるので、研磨加工の効率化を図ることができる。 Further, according to the wafer polishing head of the present invention, the chuck mechanism for surface reference polishing is configured with air supplied by the first pressure adjustment mechanism, and the back surface reference polishing is configured with air supplied by the second pressure adjustment mechanism. A chuck mechanism may be configured. Thereby, front surface reference polishing and back surface reference polishing can be performed with one wafer polishing head without preparing two types of wafer polishing heads, one for front surface reference polishing and one for back surface reference polishing. Therefore, the number of types of wafer polishing heads can be reduced, so the productivity of the wafer polishing apparatus is improved, and the process of replacing wafer polishing heads is no longer necessary, so it is possible to improve the efficiency of the polishing process.
また、本発明のウェーハ研磨用ヘッドによれば、第1の圧力調整機構は、ラバーチャック近傍の大気開放及びラバーチャック近傍からのエア吸引が可能であっても良い。このような構成の第1の圧力調整機構により、ラバーチャック近傍を、エア供給によって加圧して正圧に、大気開放によって大気圧に、及びエア吸引によって減圧して負圧に、調整することができる。これにより、ラバーチャック方式のチャック機構と剛体チャック方式のチャック機構を高精度に切り換えることができる。 Further, according to the wafer polishing head of the present invention, the first pressure adjustment mechanism may be capable of opening the vicinity of the rubber chuck to the atmosphere and sucking air from the vicinity of the rubber chuck. With the first pressure adjustment mechanism configured as described above, it is possible to adjust the vicinity of the rubber chuck to positive pressure by increasing pressure by air supply, to atmospheric pressure by opening to the atmosphere, and to reduce pressure to negative pressure by air suction. can. Thereby, it is possible to switch between the rubber chuck type chuck mechanism and the rigid body chuck type chuck mechanism with high precision.
以下、本発明の実施形態に係るウェーハ研磨用ヘッド1を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るウェーハ研磨用ヘッド1を備えたウェーハ研磨装置の概略構成を示す図である。
Hereinafter, a
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wafer polishing apparatus including a
図1を参照して、ウェーハ研磨用ヘッド1は、ウェーハ研磨装置に設けられて、ウェーハWを研磨する工程において、ウェーハWを吸着保持する装置である。ウェーハWは、例えば、半導体ウェーハである。
Referring to FIG. 1, a
ウェーハ研磨装置は、ウェーハWを研磨する装置であり、回転自在な作業テーブル30と、液体供給ノズル33と、ウェーハ研磨用ヘッド1と、を有する。
作業テーブル30は、定盤上に回転自在に設けられており、回転軸32を介して図示しない駆動装置によって駆動され回転する。
The wafer polishing apparatus is a device for polishing a wafer W, and includes a rotatable work table 30, a
The work table 30 is rotatably provided on a surface plate, and is driven and rotated by a drive device (not shown) via a
作業テーブル30の上面部には、上載台が設けられており、その上載台の上面に、ウェーハWを研磨する研磨布31が載置される。上載台の上面に載置された研磨布31は、例えば、図示しない減圧装置を利用して、上載台に真空吸着されても良い。
An upper stage is provided on the upper surface of the work table 30, and a polishing
作業テーブル30の内部、上載台の下面側には、図示しないチャンバが形成されており、そのチャンバを図示しない減圧装置で減圧することにより、上載台の上面に載置された研磨布31を吸着することができる。
A chamber (not shown) is formed inside the work table 30 and on the lower surface of the upper table, and by reducing the pressure in the chamber with a pressure reducing device (not shown), the polishing
上載台としては、例えば、ポーラス酸化アルミナ、ポーラスセラミックス、焼結金属、その他合成樹脂のポーラス素材からなる板材が使用される。
研磨布31は、ウェーハWを研磨するための布材料である。研磨布31としては、例えば、発泡ポリウレタンシート、フェルトが利用されても良い。
As the mounting table, for example, a plate made of a porous material such as porous alumina oxide, porous ceramics, sintered metal, or other synthetic resin is used.
The polishing
液体供給ノズル33は、研磨布31、ウェーハW、ラバーチャック10(図2参照)等に研磨用の液体を供給するためのノズルである。液体供給ノズル33から吹き付けられる研磨用の液体としては、例えば、純水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液が使用される。
The
ウェーハ研磨用ヘッド1は、加工対象のウェーハWを保持して回転駆動する装置である。ウェーハ研磨用ヘッド1は、その下面にウェーハWを保持した状態で、回転軸27を介して図示しない駆動装置によって駆動され回転する。ウェーハWは、その上面がウェーハ研磨用ヘッド1に保持されて回転し、下面が作業テーブル30上で回転する研磨布31の上面に押圧されて研磨される。以下、適宜、研磨面となるウェーハWの下面を表面と、ウェーハWの上面を裏面と、称する。
The
図2は、ウェーハ研磨用ヘッド1の概略構成を示す断面略図である。
図2を参照して、ウェーハ研磨用ヘッド1は、チャック機構として、ラバーチャック10と、剛体チャック11と、を備えている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the general configuration of the
Referring to FIG. 2, the
ウェーハ研磨用ヘッド1は、ラバーチャック方式のチャック機構としての機能を有すると共に、剛体チャック方式のチャック機構としての機能を有し、ラバーチャック方式と剛体チャック方式を切り換えて利用可能である。
The
ラバーチャック10は、合成ゴム材等の弾性体から形成された略円板状の部材である。ラバーチャック10の外周部近傍は、チャック保持部材12の外周部近傍の図示しない支持部に固定されている。
The
剛体チャック11は、ポーラスセラミックス、ポーラス酸化アルミナ、焼結金属板、アルミニウム、その他合成樹脂等の剛体材料から形成された略円板状の部材である。剛体チャック11は、ラバーチャック10の上方に設けられ、剛体チャック11の外周部近傍は、チャック保持部材12の外周部近傍の図示しない支持部に保持されている。剛体チャックがポーラス体から形成されることにより、剛体チャック10を介する高精度な空気圧調整が可能となり、ラバーチャック10の上面を平坦状に硬く支持することができ、剛体チャック方式のウェーハ研磨用ヘッド1としての優れた機能を発揮することができる。
The
ウェーハ研磨用ヘッド1は、ラバーチャック10近傍、例えば、ラバーチャック10と剛体チャック11との間にエア供給可能な第1の圧力調整機構23を備えている。第1の圧力調整機構23は、エア配管、エアバルブ等を有し、図示しない真空ポンプ、コンプレッサ等に接続されて、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間に空気を供給し、または、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間から空気を排出し、ラバーチャック10と剛体チャック11の間の圧力を調整する。
The
ウェーハ研磨用ヘッド1は、剛体チャック11近傍にエア供給可能な第2の圧力調整機構24を備えている。第2の圧力調整機構24は、例えば、チャック保持部材12内部の剛体チャック11の上方にエア供給可能に設けられている。第2の圧力調整機構24は、剛体チャック11上方の空気の圧力を調整するための機構である。
The
第2の圧力調整機構24は、エア配管、エアバルブ等を有し、図示しないコンプレッサ等に接続される。第2の圧力調整機構24は、剛体チャック11の上面に空気を供給し、または、剛体チャック11の上面から空気を排出し、剛体チャック11の上方の圧力を調整する。
The second
チャック保持部材12の上方には、チャックベース26が設けられている。チャックベース26は、チャック保持部材12を支持する部材である。ウェーハW(図1参照)を研磨する工程において、チャックベース26は、チャック保持部材12に対して回転する駆動力を伝達する。また、チャックベース26は、チャック保持部材12の上面に当接して、ラバーチャック10の下面をウェーハWに接触させるよう、チャック保持部材12を下方に押圧する。
A
チャックベース26の下部には、略円板状のドライブリング28が設けられている。ドライブリング28は、ばね鋼等から形成され、その表面はゴム部材で覆われている。ドライブリング28の外周部近傍は、チャックベース26に固定されており、ドライブリング28の内周部近傍は、チャック保持部材12の回転軸部に摺動自在に連結されている。
A substantially disc-shaped
チャックベース26の上部には、回転軸27が設けられている。ウェーハ研磨用ヘッド1は、図示しない駆動装置から回転軸27を介して伝達される回転動力によって回転する。回転軸27には、後述する第3の圧力調整機構25を構成する中空部が形成されている。
A rotating
チャックベース26の内部、ドライブリング28の上方には、チャンバ22となる空間が形成されている。回転軸27の中空部は、チャンバ22に連通しており、チャンバ22の空気の圧力を調整するための第3の圧力調整機構25を構成している。
A space serving as a
第3の圧力調整機構25は、図示しないエア配管、エアバルブ等を有し、コンプレッサ等に接続されて、チャンバ22に空気を供給し、または、チャンバ22から空気を排出し、チャンバ22の圧力を調整する。
The third
次に、図1及び図2を参照して、ウェーハ研磨用ヘッド1の研磨加工に使用する際の態様について詳細に説明する。
先ず、ウェーハ研磨用ヘッド1をラバーチャック方式として機能させる際の態様について説明する。
ウェーハ研磨用ヘッド1をラバーチャック方式とする研磨工程において、ラバーチャック10と剛体チャック11の間は第1の圧力調整機構23によるエア供給によって加圧され正圧に、剛体チャック11の上方は第2の圧力調整機構24によって大気開放され大気圧に、チャンバ22は第3の圧力調整機構25によるエア供給によって加圧され正圧に、調整される。
Next, with reference to FIGS. 1 and 2, the manner in which the
First, the manner in which the
In the polishing process in which the
ラバーチャック10と剛体チャック11の間が正圧に、剛体チャック11の上方が大気圧に、調整されることにより、剛体チャック11によるラバーチャック10への押圧が制限される。これにより、ラバーチャック10の下面でウェーハを保持するラバーチャック方式のチャック機構を構成することができる。
By adjusting the pressure between the
チャックベース26が駆動手段によって回転駆動され、上方から下方に向かって押圧されると、その回転駆動力及び押圧力は、正圧に調整されたチャンバ22及びドライブリング28を介してチャック保持部材12の上部に伝達される。そして、回転駆動力及び押圧力は、チャック保持部材12からラバーチャック10に伝達される。これにより、ラバーチャック10の下面でウェーハWを保持し、ウェーハWを研磨布31の上面に押し当てて回転させる研磨加工を実行することができる。
When the
ここで、ラバーチャック10は弾性体からなり、ラバーチャック10の弾性変形が剛体チャック11の押圧によって制限されることはないので、ラバーチャック10の下面はウェーハWの上面、即ち裏面、の形状に合わせて変形可能である。これにより、ウェーハWの下面、即ち表面、を基準とした表面基準研磨を実行可能なチャック機構が構成される。即ち、ウェーハWの表面を基準として、表面を高精度に平坦化加工する表面基準研磨が実行され、優れた平坦度のウェーハWが得られる。
Here, the
次に、ウェーハ研磨用ヘッド1を剛体チャック方式として機能させる際の態様について詳細に説明する。
ウェーハ研磨用ヘッド1を剛体チャック方式として機能させる研磨工程においては、ラバーチャック10と剛体チャック11の間は第1の圧力調整機構23によって大気開放され大気圧に、剛体チャック11の上面は第2の圧力調整機構24によって加圧され正圧に、チャンバ22は第3の圧力調整機構25によって加圧され正圧に、調整される。
Next, the manner in which the
In the polishing process in which the
ラバーチャック10と剛体チャック11の間が大気圧に、剛体チャック11の上方が正圧に、調整されることにより、剛体チャック11の下面はラバーチャック10の上面に当接する。即ち、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間には間隙がなくなる。換言すれば、ラバーチャック10は、その上面に当接する剛体からなる硬い剛体チャック11によって保持された状態となる。
By adjusting the pressure between the
チャックベース26が駆動手段によって回転駆動され、上方から下方に向かって押圧されると、その回転駆動力及び押圧力は、正圧に調整されたチャンバ22及びドライブリング28を介してチャック保持部材12の上部に伝達される。そして、回転駆動力及び押圧力は、チャック保持部材12から剛体チャック11及びラバーチャック10に伝達される。これにより、ラバーチャック10の下面でウェーハWを保持し、ウェーハWの表面を研磨布31の上面に押し当てて回転させる研磨加工を実行することができる。
When the
ここで、ラバーチャック10の上面は、剛体からなる剛体チャック11の平坦な下面に当接して保持されているので、ラバーチャック10の下面はウェーハWの上面、即ち裏面、を押圧して平坦に保持することができる。これにより、ウェーハWの裏面を基準とした裏面基準研磨を実行可能なチャック機構が構成される。よって、ウェーハWの裏面を基準として、裏面を平坦に保持した裏面基準研磨が実行され、面粗さが優れたウェーハWが得られる。
Here, since the upper surface of the
次に、ウェーハ研磨用ヘッド1のウェーハ搬送工程における状態について詳細に説明する。
ウェーハ搬送工程においては、ラバーチャック10と剛体チャック11の間は第1の圧力調整機構23のエア吸引によって減圧され負圧に、剛体チャック11の上面は第2の圧力調整機構24によって加圧され正圧に、チャンバ22は第3の圧力調整機構25によって大気開放され大気圧に、調整される。
Next, the state of the
In the wafer transfer process, the pressure between the
ラバーチャック10と剛体チャック11の間が負圧に、剛体チャック11の上面が正圧に、調整されることにより、剛体チャック11の下面がラバーチャック10の上面に当接した状態で保持される。即ち、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間には間隙がなくなる。換言すれば、ラバーチャック10は、その上面に当接する剛体からなる剛体チャック11に保持される。よって、ラバーチャック10は、平坦な状態でウェーハWを吸着することができる。
By adjusting the pressure between the
チャック保持部材12の図示しない回転軸部の上部周縁近傍には、搬送工程においてチャック保持部材12を支持するための図示しない支持部が形成されている。その支持部は、例えば、半径方向に突出する略環状の形態をなす。また、チャックベース26の内部には、チャック保持部材12の支持部に当接してチャック保持部材12を支える、例えば、略環状の図示しない支持部材が設けられている。
A support portion (not shown) for supporting the
搬送工程において、図示しない駆動装置によってチャックベース26が持ち上げられると、チャックベース26の支持部材がチャック保持部材12の支持部に当接して、チャック保持部材12が持ち上げられる。これにより、ラバーチャック10は、下面にウェーハWを吸着した状態で上昇し、ウェーハWは、ラバーチャック10に吸着された状態で研磨布31から離間して搬送される。
In the conveyance process, when the
前述のとおり、搬送時において、ラバーチャック10の上面には剛体からなる剛体チャック11が当接している。これによりラバーチャック10は、変形が抑えられて、平坦な状態で薄いウェーハWを吸着して搬送することができる。
As described above, during transportation, the
以上説明の如く、本実施形態に係るウェーハ研磨用ヘッド1によれば、チャック機構として弾性体からなるラバーチャック10と剛体からなる硬い剛体チャック11とを備え、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間にエア供給可能な第1の圧力調整機構23と、剛体チャック11の上面にエア供給可能な第2の圧力調整機構24と、を有し、第1の圧力調整機構23によるエア供給と第2の圧力調整機構24によるエア供給を切り換えることにより加工方法の切り換えが可能である。
As described above, the
このような構成により、ウェーハ研磨用ヘッド1は、ラバーチャック10によるラバーチャック方式のチャック機構としての機能と、剛体チャック11による剛体チャック方式のチャック機構としての機能と、を兼ね備え、その2つの機能を調整可能である。
With this configuration, the
これにより、ラバーチャック方式専用のウェーハ研磨用ヘッドと、剛体チャック方式専用のウェーハ研磨用ヘッドと、を別々に設ける必要がなくなり、1つのウェーハ研磨用ヘッド1を設ければ良いので、ウェーハ研磨用ヘッドの種類を減らすことができ、ウェーハ研磨装置の生産性を向上させることができる。また、ラバーチャック方式専用のウェーハ研磨用ヘッドと、剛体チャック方式専用のウェーハ研磨用ヘッドと、を交換するプロセスがなくなるので、研磨プロセスの効率化を図ることができる。
As a result, there is no need to separately provide a wafer polishing head dedicated to the rubber chuck method and a wafer polishing head dedicated to the rigid chuck method, and it is sufficient to provide one
例えば、ウェーハ研磨用ヘッド1を交換することなく、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間を正圧、剛体チャック11の上面を大気圧にした状態で表面基準研磨のチャック機構が構成され、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間を大気圧、剛体チャック11の上面を正圧にした状態で裏面基準研磨のチャック機構が構成される。また、ラバーチャック10の上面と剛体チャック11の下面との間を負圧にし、剛体チャック11の上面を正圧にした状態でウェーハ搬送機能が構成される。これにより、表面基準研磨用、裏面基準研磨用及びウェーハ搬送用のウェーハ研磨用ヘッドを別々に準備することなく、1つのウェーハ研磨用ヘッド1で表面基準研磨、裏面基準研磨及びウェーハ搬送を実行することができる。
For example, without replacing the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 ウェーハ研磨用ヘッド
10 ラバーチャック
11 剛体チャック
12 チャック保持部材
22 チャンバ
23 第1の圧力調整機構
24 第2の圧力調整機構
25 第3の圧力調整機構
26 チャックベース
27 回転軸
28 ドライブリング
30 作業テーブル
31 研磨布
32 回転軸
33 液体供給ノズル
W ウェーハ
1
Claims (4)
前記ラバーチャック近傍にエア供給可能な第1の圧力調整機構と、
前記剛体チャック近傍にエア供給可能な第2の圧力調整機構と、を有し、
前記ラバーチャックは、その下面で加工対象のウェーハを押し、
前記剛体チャックは、その下面が前記ラバーチャックの上面に当接可能であり、
前記剛体チャックの上方には、前記剛体チャックの外周部が保持される支持部を有し前記剛体チャックの上面を覆うチャック保持部材が設けられており、
前記第1の圧力調整機構は、前記ラバーチャックの上面と前記剛体チャックの下面との間にエア供給可能であり、
前記第2の圧力調整機構は、前記チャック保持部材の下面と前記剛体チャックの上面との間にエア供給可能であり、
前記第1の圧力調整機構によるエア供給と前記第2の圧力調整機構によるエア供給を切り換えることにより加工方法の切り換えが可能であることを特徴とするウェーハ研磨用ヘッド。 a chuck mechanism including a rubber chuck made of an elastic body and a rigid chuck made of a rigid body;
a first pressure adjustment mechanism capable of supplying air near the rubber chuck;
a second pressure adjustment mechanism capable of supplying air near the rigid chuck;
The rubber chuck pushes the wafer to be processed with its bottom surface,
The rigid chuck has a lower surface that can come into contact with an upper surface of the rubber chuck,
A chuck holding member is provided above the rigid chuck, and has a support portion for holding an outer peripheral portion of the rigid chuck, and covers an upper surface of the rigid chuck.
The first pressure adjustment mechanism is capable of supplying air between the upper surface of the rubber chuck and the lower surface of the rigid chuck,
The second pressure adjustment mechanism is capable of supplying air between the lower surface of the chuck holding member and the upper surface of the rigid chuck,
A wafer polishing head characterized in that processing methods can be switched by switching between air supply by the first pressure adjustment mechanism and air supply by the second pressure adjustment mechanism.
前記第2の圧力調整機構によってエア供給した状態で裏面基準研磨の前記チャック機構が構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のウェーハ研磨用ヘッド。 The chuck mechanism for surface-based polishing is configured with air supplied by the first pressure adjustment mechanism,
3. The wafer polishing head according to claim 1, wherein the chuck mechanism for back surface reference polishing is configured in a state where air is supplied by the second pressure adjustment mechanism.
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