[发明专利]晶圆抛光装置及用于该装置的抛光头

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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（Chemical Mechanical Polishing：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。

发明内容

因此，本发明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，基于本发明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。