晶圆抛光装置及用于该装置的抛光头制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够提高晶圆面内的抛光量的均匀性的晶圆抛光装置。晶圆抛光装置（1）具备贴附有抛光垫（22）的旋转平台（21）及按压并保持载置于抛光垫（22）上的晶圆（W）的抛光头（10）。抛光头（10）具备抵接于晶圆（W）的上表面并赋予按压力的膜（16）及支撑膜（16）的支撑板（15）。膜（16）具有与支撑板（15）的底面对置的主面部（16a）及与支撑板（15）的外周端面对置的侧面部（16b），基于膜（16）的侧面部（16b）的纵向的张力大于基于膜（16）的主面部（16a）的横向的张力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶圆抛光装置及用于该装置的抛光头
本专利技术涉及一种晶圆抛光装置及用于该装置的抛光头，尤其涉及一种膜加压方式的抛光头及使用该抛光头的晶圆抛光装置。
技术介绍
硅晶圆被广泛用作半导体器件的基板材料。通过对于单晶硅锭依序进行如下工序来制造硅晶圆：外围研磨、切片、研磨（lapping）、蚀刻、双面抛光、单面抛光、清洗等。其中，单面抛光工序为消除晶圆表面的凹凸或高低起伏以提高平坦度的必要工序，使用CMP（ChemicalMechanicalPolishing：化学的机械抛光）法进行镜面加工。通常，在硅晶圆的单面抛光工序中使用单片式的晶圆抛光装置（CMP装置）。该晶圆抛光装置具备贴附有抛光垫的旋转平台、及按压并保持抛光垫上的晶圆的抛光头，一边供给浆料，一边使旋转平台及抛光头分别旋转，由此抛光晶圆的单面。为了均匀按压晶圆的整个面以提高晶圆面内的抛光量的均匀性，采用使用了膜加压方式的抛光头的晶圆抛光装置。例如，专利文献1中记载了一种晶圆抛光装置，其具备：将按压力传递到抛光垫上的晶圆的膜；以及调整膜的张力的张力调整机构。另外，专利文献2中记载了一种抛光头，为了使晶圆面内的抛光量均匀化，将表面粗糙度相异的区域以同心圆状配置在膜（弹性体膜）的晶圆保持面上，从外周开始占有半径的10%以上且80%以下的第1区域的算术平均粗糙度Ra为5.0μm以上且50μm以下，第1区域的内侧的第2区域的算术平均粗糙度Ra小于5.0μm。另外在专利文献3中记载了一种抛光头用膜，其具有圆形底部、从底部的外缘立起的壁部、由壁部的上端朝向圆的中心方向延伸的环状部及位于环状部的终端的突出部。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-25217号公报专利文献2：日本特开2007-12918号公报专利文献3：日本特开2005-79465号公报。在过去的膜加压方式的抛光头中，膜由圆盘状的支撑板所支撑，膜的内侧的直径尺寸设定为与支撑板的直径尺寸相同或者较其略小的尺寸，另外膜橡胶的内侧的高度尺寸设定为与支撑板的高度尺寸相同。并且，将这种膜以气体加压，由此，对和晶圆对置的膜的按压面赋予弹力，由此均匀按压晶圆的整个面。但是，在膜的内侧的直径尺寸小于支撑板的直径尺寸且膜的内侧的高度尺寸与支撑板的高度尺寸几乎相同的情况下，基于与晶圆接触的膜的主面部的水平方向（横向）的张力大于基于膜的侧面部的垂直方向（纵向）的张力，因此存在以下问题：基于膜的按压力的面内分布产生偏差，而造成使晶圆的抛光量（削除量）的面内偏差变大。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种能够提高晶圆面内的抛光量的均匀性的晶圆抛光装置及用于该装置的抛光头。用于解决技术问题的方案为了解决上述问题，基于本专利技术的晶圆抛光装置的特征在于，其具备：贴附了抛光垫的旋转平台；及按压并保持载置于所述抛光垫上的晶圆的抛光头，所述抛光头具备：抵接于所述晶圆的上表面并赋予按压力的膜；及支撑所述膜的支撑板，所述膜具有：与所述支撑板的底面对置的主面部；及与所述支撑板的外周端面对置的侧面部，基于所述膜的所述侧面部的纵向的张力大于基于所述膜的所述主面部的横向的张力。另外，基于本专利技术的抛光头是按压并保持载置于贴附了抛光垫的旋转平台上的晶圆的抛光头，所述抛光头的特征在于，其具备：抵接于所述晶圆的上表面并赋予按压力的膜；及支撑所述膜的支撑板，所述膜具有：与所述支撑板的底面对置的主面部；及与所述支撑板的外周端面对置的侧面部，基于所述膜的所述侧面部的纵向的张力大于基于所述膜的所述主面部的横向的张力。根据本专利技术，能够防止基于膜的主面部的横向的张力将角落部向主面部侧牵引而使角落部附近的平坦度恶化的情况发生。因此，能够防止膜的松弛并谋求产生于晶圆按压面的压力的均匀化，而能够提高晶圆的削除量的面内分布的均匀性。在本专利技术中，优选所述膜的所述侧面部的内侧的高度（Mh）相对于所述支撑板的厚度（Ph）的尺寸比（Mh/Ph）大于0.75且小于1。另外，优选所述膜的所述主面部的内侧的直径（Md）相对于所述支撑板的直径（Pd）的尺寸比（Md/Pd）大于0.95且在1以下。只要膜的内径相对于支撑板的尺寸比在该范围内，则能够抑制因为膜的松弛而造成的晶圆抛光量的偏差，并且能够避免发生膜的尺寸太小而无法安装在支撑板的情况。在本专利技术中，优选所述膜构成单个的加压区，而不分割为能够独立加压控制的多个加压区。另外，优选所述抛光头还具备加固套，其与所述晶圆的外周端面抵接并限制所述晶圆的水平方向的移动，所述加固套的底面不与所述抛光垫的表面接触。晶圆抛光装置采用所谓的单区加压方式的晶圆加压机构或非接地型的加固套时，能够提升本专利技术的上述效果，并能够更进一步提高晶圆面内的抛光量的均匀性。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种能够提高晶圆面内的抛光量的均匀性的晶圆抛光装置及用于该装置的抛光头。附图说明图1是概略表示基于专利技术的实施方式的晶圆抛光装置的结构的侧面剖视图。图2是表示膜及支撑板的结构的侧面剖视图，图2（a）表示将膜安装在支撑板的状态、图2（b）表示膜单体、图2（c）表示支撑板单体。图3是表示膜相对于支撑板的纵尺寸比的变化和晶圆的抛光量的圆周方向的偏差的关系的曲线图。图4是表示膜相对于支撑板的横尺寸比的变化和晶圆的抛光量的径向的偏差的关系的曲线图。具体实施方式以下参考附图，说明本专利技术的优选的实施方式。图1为概略表示基于本专利技术的实施方式的晶圆抛光装置的结构的侧面剖视图。如图1所示，晶圆抛光装置1具备：贴附有抛光垫22的旋转平台21、按压并保持载置在抛光垫22上的晶圆W的膜加压方式的抛光头10。一边将浆料供给至抛光垫22上，一边使旋转平台21及保持于抛光头10上的晶圆W分别旋转，由此能够抛光与抛光垫22接触的晶圆W的单面。抛光头10具备以能够升降的方式被支撑着的旋转轴11、与旋转轴11的下端连接的不锈钢制的加压凸缘12、经由高度调整垫片13被安装在加压凸缘12的底面的加固套14、安装在加压凸缘12的支撑板15及安装在支撑板15的膜16。支撑板15经由传动销17与加压凸缘12连结，能够和加压凸缘12一起旋转。另外，抛光头10具备用于将气体送入到膜16的内部的膜加压线18、膜高度调整管19及膜高度调整垫片20，膜16的上端部被膜高度调整垫片20按压而被固定。加固套14为固定在加压凸缘12的底面的引导件。本实施方式的加固套14的底面在抛光工序中并不与抛光垫22的表面接触，两者之间一直形成有规定宽度的缝隙G。加固套14并不是如膜16那样能够独立于加压凸缘12而动作的部件，所以，即使不将加固套14的底面向抛光垫22按压，也能够使晶圆W的外周端面与加固套14抵接并限制晶圆W的水平方向的移动，从而能够防止晶圆向抛光头10的外侧飞出。膜16为具有挠性的部件，其材质优选为EPDM（乙丙橡胶）或硅胶。膜16的厚度优选为0.7～1.5mm，橡胶硬度优选为30～60度（JISK6253typeA）。膜16的主面（底面）的平面形状为符合晶圆W尺寸的圆形，与晶圆W上表面的实质上的整个面接触。膜16的主面构成按压晶圆W的上表面的按压面，经由膜16对晶圆W进行气体加压，由此朝向下方按压晶圆W。膜16和支撑板15之间的缝隙为密闭空间，将气体从膜加压线18供给至密闭空间内，由此能够对膜16赋予张力，并能够提高和晶圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆抛光装置，其特征在于，具备：贴附有抛光垫的旋转平台；及按压并保持载置于所述抛光垫上的晶圆的抛光头；所述抛光头具备：抵接于所述晶圆的上表面并赋予按压力的膜；及支撑所述膜的支撑板，所述膜具有与所述支撑板的底面对置的主面部及与所述支撑板的外周端面对置的侧面部，基于所述膜的所述侧面部的纵向的张力，大于基于所述膜的所述主面部的横向的张力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.30 JP 2015-2146061.一种晶圆抛光装置，其特征在于，具备：贴附有抛光垫的旋转平台；及按压并保持载置于所述抛光垫上的晶圆的抛光头；所述抛光头具备：抵接于所述晶圆的上表面并赋予按压力的膜；及支撑所述膜的支撑板，所述膜具有与所述支撑板的底面对置的主面部及与所述支撑板的外周端面对置的侧面部，基于所述膜的所述侧面部的纵向的张力，大于基于所述膜的所述主面部的横向的张力。2.如权利要求1所述的晶圆抛光装置，其中，所述膜的所述侧面部的内侧的高度（Mh）相对于所述支撑板的厚度（Ph）的尺寸比（Mh/Ph）大于0.75且小于1。3.如权利要求1或2所述的晶圆抛光装置，其中，所述膜的所述主面部的内侧的直径（Md）相对于所述支撑板的直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺川良也，谷本龙一，金子裕纪，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP