基板保持裝置和拋光裝置的制作方法

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專利名稱：基板保持裝置和拋光裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種S^保皿置，該保持保持作為拋 ^物的并按壓在研磨面上，尤其是涉及一種在研磨半導體晶片等后并進行平坦化的拋光裝置中，保持該鎌的基板保持錢。另外，本發明涉
及具備這種繊保^a的拋光裝置。
背景技術：
近年來，半導條件更加細微化，元件結構變復雜，另外，隨著邏輯類的多層布線的層數增加，半導條件的表面凹凸也曰益增加，有級差變大的傾向。這是因為在半導件的制造中，重復多次形成薄膜，并在進行布圖或開孔的細微加工后，形成下一薄膜等工序。
若半導條件的表面凹凸增加，則在形成薄膜時，階差部的膜厚變薄，產生布線的斷線弓胞的斷路或布線層間的絕緣差弓胞的短路，所以有不能取得合格品、同時生產率低下的傾向。另外，即使開始時正常動作，在長時間4頓時,生可靠性問題。并且，在光刻工序的曝光時，若照謝表面有凹凸，則曝光系統的透鏡焦點局部不重合，所以產生若半導件的表面凹凸增加難以形成細微圖案等問題。
因此，在半導條件的制紅序中，半導條件表面的平坦化技術愈發變得重要。在該平坦化技術中，最重要的技術在于機械化學研磨 (CMP(Chemical Mechanical Polishing))。該機械化學研磨iOT拋光^S，向研磨襯墊^F磨面上麟包賴化硅(Si02)等磨料的研磨液的同時，使半
導體晶片^S^滑動,在研磨面上，進行研磨。
這種拋光^s具有由研磨襯墊構成的研磨面的研磨臺、和用于保持半
導體晶片的稱為頂圈或滑架頭(carridge head)等的繊^f^g。在j頓這種拋光體研磨半導體晶片的情況下，由繊^^S保持半導體晶片，同時，以規定的壓力將半導體晶片按壓在研磨臺上。此時，M:使研磨臺與保持裝置相對運動，半導體晶片滑動接觸在研磨面上，將半導體晶片的表臓磨平aM鏡面。
在這種拋光裝置中，在研磨中半導體晶片與研磨襯墊的研磨面之間的相對按壓力在半導體晶片的整體面上不均勻的情況下，對應于施加于半導體晶片各部分上的按壓力，產生研磨不足或過研磨。因此，由橡膠等彈性材料構成的彈'M來形成S^保皿置的半導體晶片的保持面，并向彈性膜的里面施加空氣壓等液體壓，在旨面中均勻化施加于半導體晶片的按壓力。
另外，因為Jl^研磨襯墊具有彈性，所以研磨中施加于半導體晶片的夕卜周緣部上的按壓力變得不均勻，有時會引起僅半導體晶片的外周緣部被過多研磨的附胃[ii^下垂]。為了防止這種媳下垂，還艦具有如下結構的S^保皿置，即由引導環^lh擋環(retainer ring)來保持半導體晶片的外周緣，同時，由引導環或止擋環來按壓位于半導體晶片的夕卜周緣側的研磨面。
但是，形成于半導體晶片表面上的薄M據成膜時的方法^g特性，膜厚隨著半導體晶片的半徑方向的位置不同而不同。艮P，在半徑方向上具有膜厚分布。因此，在上述現有均勻按壓荊開磨半導體晶片針面的鎌保持裝置中，因為在半導體晶片的整體面上均勻研磨，所以不能得到與上述半導體晶片的表面上的膜厚分布相同的研磨量分布。因此，在現有的拋光裝置中，不能充分對應于，半徑方向的膜厚分布，這導致產生研磨不足或過研磨。
根據鵬方法或鵬裝置的種類，上述半導體晶片的表面上的膜厚分布也不同。即，膜厚厚的部分的半徑方向的位置或其數量、和膜厚薄的部分與厚的部分的膜厚差因鵬方法或成膜裝置的種類而不同。因此，不期望有^應于某，定膜厚分布的保持裝置，而期望有容易且可以低
財對應于各種膜厚分布的繊保^go
另外，為了防止纖下垂，在具備M弓I導環祉擋環來按壓位于半導體晶片的外周緣側的研磨面的結構的基板保,置中，有時僅通，制上述弓l導環或止擋環的按壓九不能充分抑制纖下垂等不均勻研磨。另外，雖然通常不在半導體晶片的外周緣部形件，但為了防止金屬熔出或其它缺陷，期望有意減小外周緣部的研磨速率，使下層的膜不露出半導體晶片的外周緣部，或與之完全相反，為了摘除膜，期望有意增大研磨速率。在現有的拋光裝置中，現狀是不能充分任意控制半導體晶片的夕卜周緣部的研磨速率。

發明內容
本發明鑒于Jd^現有技術的問題作出，其第l目的在于 —種保持裝置和拋光裝置，可對應于形成于半導體晶片等研磨m物的表面上的薄膜的膜厚分布鄉行研磨，可得到研磨后的麟均勻性。
另外，本發明鑒于不能充分任意控制5開磨m物的外周緣部的研磨速率等現有技術的問題作出，其第2目的在于 —種^^^^置和拋光裝置，在均勻研磨半導體晶片等研磨X^物的同時，尤其是可任意控制研磨)^tm物的外周緣部的研磨速率。
為了實U^第1目的，本發明的第1形態是一種翻^^S，保
持作為M)Wm物的皿，，壓在研磨面上，，征在于
具備內部具有容納空間的頂圈主體、和可在該頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件，
在mh下運動部件的下表面上裝配具，'M的相接部件，
，相接部件的彈M具備在具有向外凸出的外延凸緣，并直接或間接相接于上述基板的相接部；和i^Lbi相接部的外延凸,部向上延伸并連接于±3^±下運動部件的連接部，
J^i接部由比相接部更具有伸縮性的材質形成。
艦這種結構，可3拉控帝膙加于S^h的壓九并j樹麟厚的部
分的研磨面的按壓力比對Mi 薄的部分的研磨面的按壓力大，所以可選擇地提高該部分的研磨速率。從而，可不于，時的膜厚分布來在的整體面中進行不產生體、不足的研磨。另外，即使在將上下運動部件壓向下方，行研磨的情況下，也由于連接部容易彈性變形，所以不會向
緊貼于相接部的S^加過剩的向下力，在夾卜延凸緣的基部中的區域
中可實現均勻的研磨速率。另外，在向上抬扯下運動部件后進行研磨的情況下，由于連接部容易延伸，不會向相接部施加過剩的向上力，所以在外延凸緣的基部附近不會形皿空，在夾在基部的區域中可實現均勻的研
磨速率。
本發明的第2形^^作為拋M"^物的S^，壓在研磨面上的
^保皿置，其特征在于具備內部具有容納空間的頂圈主體、和可在該頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件，在i^上下運動部件的下表面上裝配具M性膜的相接部件，，相接部件的彈'ftM具備在具有向外凸出的外延凸緣的同時直接或間接相接于上述基板的相接部；和從上述相接部的外延凸緣基部向上延伸并連接于上述上下運動部件的連接部，±^^接部具有厚度比±^相接部薄的薄壁部。
M^種結構，在可不IK^于鵬時的麟分布來在繊的^^面中
進行不產^3i度、不足的研磨的同時，即使在將上下運動部件壓向下方來
進行研磨的情況下，也由于薄壁部艦接部容易娜，所以不會向緊貼于相接部的^ 加辦鵬向下力，在夾砂卜延凸緣的基部中的區域中可實
現均勻的研磨速率。另外，在向上^J:下運動部件后進行研磨的情況下，
由于雜部容易延伸，不會向相接部施加辦啲向上力，所以衫卜延凸緣的基部附近不會形成真空，在夾在基部的區域中可實現均勻的研磨速率。尤其是若將薄壁部形成為截面形狀向內變得中間細，則更有效地發揮這些艦。
本發明的第3形^^作為 ^^物的并按壓在研磨面上的
^^ 置，其特征在于具備內部具有容納空間的頂圈主體、和可在
該頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件，^±^±下運動部件的下表面上裝配具備彈性膜的相接部件，J^相接部件的彈',具備在具
有向外凸出的外延凸緣的同時直接或間接相接于J^S^的相接部;和從上述相接部的外延凸緣基部向上延伸并連接于上述上下運動部件的連接部，繊1J^^接部的夕卜延凸縫部TM的緊貼性。
M^種結構，在可不f繊于鵬時的麟分布來在繊的魏面中
進行不產^il度、不足的研磨的同時，在向上^±下運動部件后進行研磨的情況下，由于外延凸緣的基部難以緊貼于基板，所以在夕卜延凸緣的基部Pf^a佳以形戯空。因此，在夾在基部的區域中可實現均勻的研磨速率。此時，^th^鎌的緊貼性低的中間部f恢^i^相接部的外延凸緣基部的下面，可繊i戰外延凸織部的下面的緊貼性。或者，M在外延凸緣基部的下面例如形成溝，跡^l且糙面，可顧i外延凸織部與鎌的緊貼性。
本發明的第4形^TO作為拋^J^物的,，壓在研磨面上的保,置，其特征在于具備內部具有容納空間的頂圈主體、和可在該頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件，在J^Lh下運動部件的下表面上裝配具錢的相接部件，上述相接部件的彈'鵬具備在具有向外凸出的外延凸緣的同時直接或間接相接于，的相接部；和從上述相接部的外延凸緣基部向上延伸并連接于上述上下運動部件的連接部，^b2^i接部的外延凸縫部埋設由比該彈',硬的材質形成顧部件。此吋，Jd^lM部件敵為環浙。
iK^種結構，在可不fi^于鵬時的膜厚分布來在織的^t面中進行不產^3t度、不足的研磨的同時，即使在將上下運動部件壓向下方來進行研磨的情況下，也由于連接部產生的向下力被硬質部件分散，所以不會向緊貼于相接部的基M加M啲向下力，在夾卜延凸緣的基部中的區域中可實現均勻的研磨速率。另外，即使在向上^i:下運動部件后進行研磨的情況下，,部件也會控制外延凸緣基部附近的娜，所以砂卜
延凸緣的基部P(跪不會形成真空，在夾在基部的區域中可實現均勻的研磨速率。
本發明的第5形^i^寺作為ji^jm物的s^ffi壓在研磨面上的
^!fe^^置，，征在于具備內部具有容納空間的頂圈主體、和可在
該頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件，^J^Jl下運動部件的下表面上裝配具備彈'M的相接部件，上述相接部件的彈性膜具備在具
有向外凸出的夕卜延凸緣的同時直接或間接相接于J^I繊的相接部；在與 ±^相接部的外延凸緣之間形成溝、同時從激卜延凸緣的基部向夕卜延伸到比該外延凸緣的前端靠內的位置的延伸部；和>^^延伸部的外端部向上
延伸并連接于mJi下運動部件的連接部。
ffi^種結構，在W^，于,時的膜厚分布來在,的^^面中進行不產生繼、不足的研磨。另外，在使翻緊貼于相接部后，在向上抬^L下運動部件后進行研磨的情況下，延伸部將連接部產生的向上力變換為橫向或斜向的力后，施加于外延凸緣的基部。因此，可將施加于外延凸緣的基部上的向上力變得非常小，不會向相接部施加辦啲向上九因此，在基部附近不會形戯空，在夾在基部的區域中可實現均勻的研磨速率。
本發明的一最<挑態的特征在于，位于徑向內側的Jl^^接部的厚度與位于徑向夕剛的JJi^接部的厚度不同。此時，最好雄位于徑向內側的連接部的厚度比位于J^徑向夕剛的雜部的厚度薄。
本發明的一最i魏態的特征在于，向徑向夕卜側凸出的Jd^卜延凸緣的長度與向徑向內側凸出的Jt^卜延凸緣的長度不同。此時，驗，向徑向外側凸出的外延凸緣的長度比上述向徑向內側凸出的外延凸緣的長度長。
一般，因為曲率小的圓筒的剛性比曲率大的圓筒大，所以位于徑向內側的連接部施加于外延凸緣的基部上的上下方向的力比位于徑向夕卜側的連
接部施加于外延凸緣的基部上的力大。因此，5!5ih3t結構，可將施加于徑向內側的外延凸緣基部與徑向外側的外延凸緣基部的力調整成相同水平，或可提高徑向夕卜側的夕卜延凸緣的密封性，可在夾在基部的區域中可實鵬勻的研磨速率。
本發明的第6形 ^持作為#^#^1的皿，壓在研磨面上的 S^保自置，其特征在于具備內部具有容納空間的頂圈主體、和可在
該頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件，mi^h下運動部件
的下表面上裝配具備直接^^位相接于，S^上的彈M的相接部件，由剛性髙的材質來形成±^±下運動部件。
M3^種結構，由岡雌高的材質、例如環^M脂形成上下運動部件，從而上下運動部件難以撓曲，可防ih^部研磨速率變高。另外，魏擇不具有磁性的材料作為上下運動部件，貝贓保持應研磨的繊的狀態下，還可艦柳渦流的膜翻!l定方&^測定形成于其表面上的薄膜的膜厚。
本發明的第7形^(，作為 ^物的^1^ 壓在研磨面上的
S^保^置，其特征在于在頂圈的下面裝配具，性摸的相接部件，
±^相接部件的彈'|! ^備在具有向外凸出的外延凸緣的同時直接或間接相接于，的相接部；和從J^相接部的外延凸緣基部向上延伸并連接于，頂圈的連接部，在i^頂圈中設置支撐，相接部件的外延凸緣的娥部。
M^種結構，在麻依賴于鵬時的麟分布來在繊的Mft面中進行不產^tS、不足的研磨的同時，當向相接部件的周圍空間il^ra壓流體時，可防必卜延凸緣^^后貼在頂圈的下面，可實現穩定的研磨。
此時，驗使i^雄部的徑向錄比J^相接部件的外延凸緣的徑向儲長。因為^1設置這種支撐部可更確實支撐相接部件的外延凸緣，所以可實鞭穩定的研磨。
本發明的一衝魏態的特征在于在±^支撐部中形成向，相接部件的夕卜延凸緣的上面導入流體的流體導入溝。i!31^種結構，可向夕卜延凸緣的上面提供加壓流體，所以可提髙外延凸全l^t繊的緊貼性，可實現穩定的研磨。
本發明的第8形^^持作為 ^ 物的，壓在研磨面上的
■^^S,，征在于具備內部具有容納空間的頂圈主體、可在該頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件、和相接于戰,卜周緣部的上面的密封環，在±^±下運動部件中設置支撐，密封環的徑向
長度為lmm至7訓的雜部。
saii種結構，在^繊于鵬時的辦分布來在繊的難面中
進行不產，度、不足的研磨的同時，當向密封環附近的空間提供加壓流體時，可防止密封環娜后貼在上下運動部件的下面。另外，基板的外周部有妙過研磨的傾向，iMl將上下運動部件的支撐部的徑向長度設為 lmm-7mm,可抑帝隨禾中過研磨。
本發明的一最，態的特征在于^±^±下運動部件的支撐部中形成向Jd^密封環的上面導入流體的流體導入溝。iMi^種結構，可向密封環的上面提供加壓流體，所以可提高密封環對^t反的緊貼性，可實現穩定的研磨。
為了實IJLh^第2目的，本發明的第9形態^M寺作為研磨，的基板并按壓在研磨面上的保持^ ，其特征在于具備保持，的頂圈主體；相接于±^ ^卜周緣部的驗包(edge bag);和在J^I彖包的徑向內側相接于Jl^鎌的轉矩傳遞部件，3i^控制形成于Ji^ii^ 包內部的第1壓力室的壓力和形成于J^i^包徑向內側的第2壓力室的壓力。
M3S^種結構，可M51轉矩傳遞部件向基板傳遞充足的轉矩，另外， ffil3^ 2壓力室的壓力以均勻的力將去除,卜周緣部的劐本面按壓在研磨面上的同時，可3拉于第2壓力室的壓力來控制第1壓力室的壓力。因此，可控制S^卜周緣部的研磨速率，即控制外周緣部的研磨輪廓。
本發明的一最佳形態的特征在于iSJi^轉矩傳遞部件中形成iSl該轉矩傳遞部件的內部空間與夕卜部空間的iiil孔。
另外，膽制半導體晶片的夕卜周緣部的研磨速率的觀點看，驗形成
1壓力室的上^ii^包的部件徑向幅度為lmm至10mm。本發明的一最，態的特征在于具備固定或一體設置^Jl^頂圈主體中、保持基板的側端部的止擋環，3te于上腿力室的壓力來控帝U^Jh 擋環對研磨面的按壓力。這樣，還可控制止擋環的按壓力，可進行魏致的控制。
本發明的拋^S的特征在于具備J^皿保^g、和具有研磨面的研磨臺。

圖1是表示具備根據本發明的 ^ ^置的 ^2的結構的截面圖。
圖2是標lgm本發明實施方式1的繊傲^S的縱向截面圖。圖3是圖2 B^的基板保皿置的底面圖。
圖4是表示根據本發明實 "式1的S^傲^S中環狀管(ring tube)
的第1方式的縱向截面圖。
圖5是表示圖4所示環狀管的彈性膜的縱向截面圖。
圖6A至圖6C是^if狀管的彈'鵬的z挪方式的縱向截面圖。
圖7是^本發明的S^保^S中環艱管的彈tiM的第2方式的縱
向截面圖。
圖8是^本發明的S^M^S中環浙管的彈'M的第3方式的縱
向^M圖。
圖9是^^本發明的 ^^2中環浙管的彈1^的第4方式的縱
向毒〖面圖。'
圖10是表示本發明的SM^S中環狀管的彈'M的第5方式的縱
向^M圖。
圖11是^本發明的S^保^g中環浙管的彈性摸的第6方式的縱向截面圖。圖12A至圖12C是^^本發明的S^^^S中環狀管的第7方式的
縱向i^面圖。
圖13是録鵬本發明實施方式2的基板保機置的縱向截面圖。圖M是圖13 ^的^^^^S的底面圖。圖15是^鵬本發明實施方式2的1^保^S中環浙管的縱向截面圖。
圖16是^^在究緊板中未設S^部的情況下的環艱管的狀態的縱向截面圖。
圖17是表示圖15的夾緊^:撐部的局部立體圖。
圖18是^^在夾潔板中未^S^Ii部的情況下的密封環的狀態的縱向截面圖。
圖19是表示圖15的,保^S中的密封環的縱向截面圖。
圖20是^^鵬本發明實施方式3的繊^^置的縱向截面圖。
圖21是表示圖20的ii^包的局部截面圖。
圖22是表示圖20的^g傳遞部f牛的局部截面圖。
下面，參照附圖來詳細說明根據本發明的基板保，，置和拋光裝置的
圖1是^^具備根據本發明的S^保皿置的拋:)fe^g的整體結構的截面圖。這里，鎌傲^S^保掛乍為it)W^物的半導體晶片^fe、
^壓在研磨臺上的研磨面上的^a。如圖i戶^，在構^t據本發明的
^^^^置的頂圈(topring)1的下方，tSSJ:面粘貼了研磨襯墊101的研磨臺IOO。另外，在研磨臺100的上方設置研磨液麟噴嘴102，敏該研磨^ 嘴102，向研磨臺100上的研磨襯墊101上^5Jf磨液Q。
另外，作為可在市場上得到的研磨襯墊，有各種襯墊，例如有口f'-^ 公司制的SUBA800、 IC-1000、 IC—1000/SUBA400 (二層布料)、7 y' s o :r 一水UM亍7卜'公司制的Surfin xxx-5、 Surf in 000等。SUBA800、 Surf inxxx-5、 Surf in 000 JM尿^t對脂固定纖維的無紡織布，IO1000是5頓的發泡聚亞胺酯(單層)。發泡聚亞胺酯多孔(多孔粉形成，在表面具有多個細微的凹部或孔。
頂圈1節向敏部10 3i^頂圈驅動軸11上，頂圈驅動軸11連接于固定在頂圈頭110上的頂圈用氣缸111上。頂圈驅動軸11 ilil該頂圈用氣缸lll上下運動，在使頂圈1辦升降的同時，將固定在頂圈主體2的下端上的止擋環3按壓在研磨臺100上。頂圈用氣缸111經調整器R1連接于壓縮空氣源120，可il3S調整器Rl來調^^給頂圈用氣缸lll的加壓空氣的綴等。從而，可調^Jh擋環3按壓研磨襯墊101的按壓力。
另外，頂圈驅動軸11經栓沫圖示)體于旋轉筒112上。劍雜筒112 在其外周部具備定時傳動輪U3。在頂圈頭110上固定頂圈用電機114，上述定時傳動輪113經定時皮帶115連接于頂圈用電機114中設置的定時傳動輪116上。因此，S5U雜驅動頂圈用電機114，經定時傳動輪116、定時皮帶115和定時傳動輪113， ]^筒112和頂圈驅動軸11一體旋轉，頂圈1旋轉。另外，頂圈頭110由固定支驗框(未圖示)上的頂圈頭軸117 銀
下面，說明根據本發明的基板保機置的鄉方式1。圖2是澎示實施方式1的基^^^^置中的頂圈1的縱向截面圖，圖3是圖2所示的頂圈1 的底面圖。如圖2麻，構^l^^^g的頂圈1具備在內部具有容納空間的圓筒^ 的頂圈主體2、和固定在頂圈主體2的下端上的止擋環3。頂圈主體2由鍋鵬鶴3艘和剛性高的材料形成。另外，止擋環3由剛性高的樹脂或陶瓷等形成。
頂圈主體2具備圓筒容器汰的殼體部2a、嵌合在殼體部2a的圓筒部內側的環浙的加壓片雄部2b、和齢在殼體部2a的上面外周緣部的環浙密封部2c。在頂圈主體2的殼體部2a的下端固定止擋環3。 iM:擋環3的下部向內突出。另外，也可與頂圈主體2—體鵬^ih擋環3。
在頂圈主體2的殼體部2a的中央部上方，配置±^頂圈驅動軸11，通過萬向M部10連接頂圈主體2與頂圈驅動軸11 。 i^"向,部10具備可使頂圈主體2與頂圈驅動軸ll彼此慨斜移動的球面軸^l構、和將頂圈
驅動軸ii的旋轉4，ij頂圈主體2的旋轉傳遞機構，^t許m慨斜的同
時，從頂圈驅動軸11向頂圈主體2傳遞按壓力和旋轉力。
球面軸承機構包括形成于頂圈驅動軸11的下面中央的球面狀凹部 lla、形成于殼體部2a上面中央的球面狀凹部2d、和夾在兩凹部lla、 2d 之間的由陶瓷^石艘材料構成的軸，212。另一方面，旋轉^3H機構由固定在頂圈驅動軸11上的驅動銷(未圖示)和固定在殼體部2a上的被驅動銷(未圖示)構成。即使頂圈主體2傾斜，被驅動銷與驅動銷也可相對地沿上下方向移動，所以它們彼此的接觸點錯開后咬合，旋轉傳遞機構將頂圈驅動軸11的旋轉轉矩確實傳5iP頂圈主體2。
頂圈主體2和一體固定在頂圈主體2上的，環3的內部中區分的空間內，糊相舒由頂圈1保持的特體晶片W的外周部的密封環204、環狀支架環205、和可在頂圈主體2內部的^1空間內上下運動的大致圓盤狀的夾緊板206 (上下運動部件)。密封環204的外周部^A支架環205與固定 :&^環205下端的夾緊板206之間，SM夾緊板206夕卜緣Pf跪的下面。密封環204的下端面接觸作為 ^物的半導體晶片W的上面。別卜，在特體晶片W的外^S稱為槽口微向面的用于i鄉j游彭半導體晶片方向的切口，但密封環204驗從這種槽口艦向面延伸到夾緊板206 的內周側。
另外，鄉板206也可由鍋材料形成，但在將應研磨的半導體晶片保持在頂圈上的狀態下，當艦娜渦流的膜厚觀啶方絲測定形成于其表面的薄膜的膜厚等時，最好由不具有磁性的材料、例如M^樹脂、環氧細脂或陶瓷等絕緣性材料形成。
^^環205與頂圈主體2之間架設由彈M構成的加壓片207。i劾口壓片207的一端^A頂圈主體2的殼體部2a與加壓片支撐部2b之間，另一端^A，環205的上端部205a與止動部205b之間進行固定。通l頂
圈主體2、夾緊板206、 ^5環205和力口壓板207，在頂圈主體2的內部形艦力室221。如圖2麻，由管、連接器等構成的流體路徑31^1于壓力室221，壓力室221經ES在流體路徑31上的調整器R2 3^T壓縮空氣源120。另外，加壓片207由三元乙丙微(EP服)、翻胺酯賺、硅臓等弓驢和耐久'斷的賺材料形成。
另外，在加壓片207是^^辦性體的情況下，當將加壓片207狄雌環3與頂圈主體2之間進行固定時，由于作為彈性體的力口壓片207的彈性鄉，^ih擋環3的下面得不到好的平面。因此，為了防止這種情況的M，在本方式中，作為另1件，設卩壓片，部2b，并將加壓片207 ^A頂圈主體2的殼體部2a與加壓片娥部2b之間進行固定。另外，止擋環3可相對頂圈主體2上下運動，可多蚊于頂圈主體2來按壓 Jj^當環3，在這種情況下，未必頓，OE片207的固定方法。
在^頂圈主體2的密封部2c的殼體部2a的上面的外周緣附近'形 ^Jf艱溝構成的洗凈^^徑251。該洗凈、M徑251經密封部2c的通孔252 鄉于流體路徑32，經該流體路徑32M^洗凈液(^7K)。另外，在多怖位"OT^洗凈^^徑251貫穿殼體部2a、力啦片幼部2b的^il孔253，該5 1孔253 3 11嘧封環204的夕卜周面與止擋環3之間的微小間隙G。
成于究緊板206與半導體晶片W之間的空間內部，設置作為相接于半導體晶片W的相接部件的中心包208和環狀管209。在本實施方式中，如圖2和圖3所示，中心包208體在鄉板206下面的中心部，環狀管 209121在中心包208的外側，包圍中心包208的周圍。另外，密封環204、中心包208和環浙管209與加壓片207 —樣，由三元乙丙,(EPDM)、聚鵬酯賺、硅繊等離和耐久'斷的賺材料形成。
形成于^l緊板206與半導體晶片W之間的空間feh^中心包208和環狀管209區分成多個空間，從而分別在中心包208與環浙管209之間形成壓力室222，在環浙管209的外側形,力室223。
中心包208由相接于半導體晶片W的上面的彈性膜281 、可驗傲寺彈
鵬281的中心包支架282構成。在中心包支架282中形成tl^孔282a，將螺釘255擰入該!tl^孔282a中，從而將中心包208可J^i&^配在夾緊板206 Tffi的中心部上。在中心包208的內部，由彈',281和中心包支架282形成中心部壓力室224。
同樣，環狀管209由相接于特體晶片W的上面的彈鵬291、可拆裝 ^f^性膜291的環狀管支架292構成。在環狀管支架292中形成驗孔 292a，將螺釘256擰入該螺紋孔292a中，從而將環浙管209可拆裝il^配在^M板206的下面。在環浙管209的內部，由彈'鵬291和環浙管魏 292形成中間部壓力室225。
在本 ^中，分別由中心包208的彈14H 281和中心包支架282 形,力室224,由環狀管209的彈粗摸291和環狀管支架292形,力室 225， ffi力室222、 223也一樣可{頓彈和固定其的支架來形艦力室。另外，不用說，可適當魁鵬'鵬與支架，并增加壓力室。
ffi力室222、 223、中心部壓力室224和中間部壓力室225上分別連通由管、連接器等構成的流體路徑33、 34、 35、 36，各壓力室222-225經 ieS在各流體路徑33-36上的調整器R3、 R4、 R5、 R6連接于作為Jli共源的臓空氣源120上。另外，±^流體路徑31-36經體在頂圈軸110上端部上的旋轉敏(未圖示)雜于各調整器R1-R6上。
鄉Si3I于各壓力室的流體路徑31、 33、 34、 35、 36向上述夾緊板206 上方的壓力室221和J^LE力室222-225 ,加壓空氣等加壓流體。艦
為大:氣壓或真空。如圖i戶;^，可5i3iiea在壓力室221-225的流休路徑
31、 33、 34、 35、 36上的調整器R2-R6來調^^給各壓力室的加壓流體的壓力。從而，可分別^id^制各壓力室221-225的內部壓力或成為大氣壓或真空。這樣，艦由調整器R2-R6來3拉改變各壓力室221-225的內部壓力，可對半導體晶片￥的# 分調整將半導體晶片W按壓在研磨襯墊101上的按壓力。另外，也可根撤胄況不同而將這雖力室221-225連接于真空源121。
此吋，也可分別控帝皿給各壓力室222-225的加壓流體駄氣壓的溫度。這樣，可從半導體晶片等研磨，物的被研磨面里側直接控制研磨 ^t^物的，。尤其是若^^^各壓力室的皿，則可控制CMP中的化學研磨的化學M^3U^。
在究緊板206中，向下方突出的內周部吸附部261設置在中心包208 與環艱管209之間，另外，向下方突出的夕卜周部吸附部262 i體在環狀管 209的夕卜側。在本實臟式中，體8個吸附部261、 262。
在內周部吸附部261和外周部吸附部262中分別形成分別iiil于流體路徑37、 38的連51孔261a、 262a，內周部吸附部261和外周部吸附部262 經流體路徑37、 38和閥門V1、 V23i^P真^M等真空源121。另外，若將內周部吸附部261和外周部吸附部262的3i51孔261a、 262a連接于真空源 121，貝ij在^l孔261a、 262a的開口端形成負壓，將半導體晶片W吸附在在內周艦附部261和夕卜周部吸附部262上。另外，在內周部吸附部261 和外周部吸附部262的下端面上粘貼由薄的,片等構成的彈性片261b、 262b，內周部吸附部261和夕卜周部吸附部262柔軟地吸附傲寺半導體晶片W。
這里，在密封環204的夕卜周面與止擋環3之間有微小間隙G，所以支架環205、 t緊板206和裝配在夾緊板206上的密封環204等部件可相對頂圈主體2和止擋環3沿上下方向移動，構成浮動結構。在支架環205的止動部205b中，在多"t^位體從其外周緣部向夕卜突出的魏205c，艦麟起205c咬舒向雌環3的內側突出的部分的上面，將說魏環205等部件向下方的移動限制到規定，。
下面，詳細說明如此構成的頂圈1的作用。
^bi結構的m體中，M^半導體晶片W時，使頂圈1的整體位于半導體晶片w的移齒^S，經流體路徑37、 38將內周部吸附部261和夕卜周部吸附部262的iSl孔261a、262a連接于真空源121。由于iiil孔261a、 262a的吸引作用，將半導體晶片W真空吸附于內周部吸附部261和外周部吸附部262的下端面。之后，在吸附半導體晶片W的拔態下，使頂圈1移
動，使頂圈1的^#位于具頓磨面(研磨襯墊101)的研磨臺100的上方。另外，由戰環3 ^f半導體晶片W的外周緣，半導體晶片W不會從頂圈1飛出。
在研磨時，解除吸附部261、 262對半導體晶片W的吸附，使半導體晶片W^t在頂圈l的下面，同時，使體于頂圈驅動軸11上的頂圈用氣缸 111動作，以規定的按壓力將固定在頂圈1下端的止擋環3按壓在研磨臺 IOO的研磨面上。在該狀態下，分另響壓力室222、 223、中心部壓力室224 和中間部壓力室225提供規^J5力的加壓流體，并將半導體晶片W按壓在研磨臺100的研磨面上。另外，M事先從研磨液lii頓嘴102流出研磨液Q，柳開磨液Q傲寺在研磨襯墊lOl中，在半導體晶片W的被研磨面(下勵與硏磨襯墊101之間^S研磨液Q的狀態下進行研磨。
這里，由分別M^壓力室222、 223的加壓流體的壓力將半導體晶片 W位于壓力室222和223下方的部分按壓在研磨面上。另外，經中心包208 的彈鵬281，以$^中心部壓力室224的加壓流體的壓力將半導體晶片 W位于中心部壓力室224下方的部分按壓在研磨面上。經環浙管209的齊性膜291,以JI^給中間部壓力室225的加壓流體的壓力將半導體晶片W位于中心部壓力室225下方的部分按壓在研磨面上。
因此，皿分別控制JI^給各壓力室222-225的加壓流體的壓九可對半導體晶片W的^P分調M加于半導體晶片W的研磨壓力。即，由調整器R3-R6分別3te調Sil^給各壓力室222-225的加壓流體的壓力，對半導體晶片w的^np分調整將半導體晶片W按壓在研磨臺100上的研磨襯墊101的按壓力。這樣，頓半導體晶片W的^HU分艦磨壓力調整到期望值的狀態下，將特體晶片W按壓在正^J定轉的研磨臺100上面
的研磨襯墊ioi上。同樣，iiil調整器Ri來調^f^頂圏用氣缸m的
力口壓流體的壓力，并ljh擋環3 ^^^il研磨襯墊101的按壓力。這樣，
M:在研磨中il^環3適當調整按壓研磨襯墊ioi的按壓力和將半導體晶
片W按壓在研磨襯墊101上的按壓力，可將半導體晶片w的中心部(圖3的
Cl)、從中心部到中間部(C2)、中間部(C3)、進而到周緣部(C4)、再至啦于半導體晶片W夕卜側的戰環3的外周部的各部分的研磨壓力的分布變為期望的分布。
這樣，將半導體晶片W區分成同心的4個圓和圓環部分(C1"C4),以獨立的按壓力按壓各部分。雖然研磨速Wl決于半導體晶片W對研磨面的按壓力，但如JL^，因為可控制各部分的按壓力，所以可獨述制半導體晶片W的4怖分(C1"C4)的研磨速率。因此，即使半導體晶片W的表面的應研磨薄膜的膜厚存在判5方向的分布，在半導體晶片,面中也不會產生研磨不^1研磨。艮P，即使半導體晶片￥的表面的應研磨薄M厚因
半導體晶片w的半徑方向的健不同而不同時，也可5M:將Ji^各壓力室
222-225中位于半導體晶片W表面的llJf厚的部分的上方的壓力室的壓力設 f尋比其它壓力室的壓力高，^^于半導體晶片W表面的膜駒，的部分的上方的壓力室的壓力設得比其它壓力室的壓力低，可使膜厚厚的部分對研磨面的按壓力比膜衝薄的部分對研磨面的按壓力大，可選翻提高該部分的研磨速率。從而，^^繊于時的分布來在半導體晶片W的整體表面進^a跡足的研磨。
可13d^制止擋環3的按壓力來防止在半導體晶片W的周緣部弓跑的纖下垂。另外，在特體晶片W的周緣部應研磨的薄膜的麟有大突化的情況下，M3itl^;^發J、止擋環3的按壓力，可控制半導體晶片W 的周緣部的研^I率。另外，若向戰各壓力室222-225 ^i共加壓流體，貝i挾緊板206穀l讓方向的九所以在本實施拭中，經流體路徑31向壓力室221提供壓力流體，防止由于來自各壓力室222-225的力向上^fe夾緊板2C)6。
如JJM，適當調整頂圈用氣缸111產生的止擋環3對研磨襯墊101 的按壓力、和提#^各壓力室222-225的加壓空f生的半導體晶片W的 W^分對研磨襯墊101的按壓力，進行半導體晶片W的研磨。另外，當研磨結束時，將半導體晶片W再媳空吸附于內周部吸附部261和外周部
吸附部262的下端面。此時，停止向將半導體晶片W按壓在研磨面上的各壓力室222-225 ,加壓流體，開S5^:，，從而使半導體晶片W相接于內周部吸附部261和外周部吸附部262的下端面。另外，將壓力室221 內的壓力開^^:^E^為負壓。這是因為若壓力室221的壓力很高，貝IJ僅半導體晶片W相接于內周部吸附部261和外周部吸附部262的部分被強行按壓在研磨面上。因此，必需腿斷氐壓力室221的壓力，如圖2 戶^，皿力室221貫穿頂圈主體2地設S^氣口 239, fflil斷氏壓力室 221的壓力。此時，在向壓力室221施加壓力時，必需總題流體路徑31 5i^Mi共壓力流體。另外，放氣口 239具備止回閥，祖力室221內變為負壓時，外界氣脾^A壓力室221中。
如J^腿，在吸附特體晶片W后，使頂圈1的^#位于半導體晶片的移送，，從內周部吸附部261和夕卜周部吸附部26的5i51孔261a、 262b 向半導體晶片W噴針流體(例如臓空氣或氮與淑JC的混^1)，釋放半導體晶片W。
但是，在密封環204的外周面與止擋環3之間的微小間隙G中侵入研磨用的研磨液Q，若御開磨液固定，貝鵬礙支架環205、夾緊板206、和密封環204等部件相對頂圈主體2和ii^環3的圓滑的上下運動。因此，經流體路徑32向洗凈鵬徑251鄉洗凈液(,o從而，從多"tii51孔253 向間隙G的上;^m水，純水沖洗瀬i間隙G，防Ji^E研磨液Q固定。 ftl^在研磨后的半導體晶片、吸附接著研磨的半導體晶片之前的期間中提 ^fcK。另外， &1]^環3中mS^圖2麻的多^S1 L 3a，以在下 —次研磨之fP^^的嫩Jc頓排出到外部。并且，魏由雌環3、支架環205和加壓片207形成的空間226內充滿壓力，則妨礙究緊板206上升，所以為了使究緊板206平滑上升，iHft好設置J^l孔3a，使空間226變為與大氣相同的壓力。
如±B M，根據實施^: 1的S^W^1， 3ii1:^^制壓力室222、 223、中心包208內部的壓力室224、和環狀管209內部的壓力室225的壓九可控翁樹半導體晶片的按壓力。
這里，詳細說明根據本發明實施拭1的鎌砂錢中環浙管209 的第1誠。另外，下面僅說明環浙管209，但也可對中心包208作同樣考慮。
圖4是^圖2 B^狀管209的縱向截面圖，圖5是g圖4所示環浙管209的彈鵬291的縱向截面圖。第1方式的環狀管209的彈鵬 291如圖4和圖5所示，具有備有向外突出的外延凸緣(。^') 291a的相接部291b、和^±3^環艱管支架292連接于夾緊板206上的,部291c 。 i^g5i^部291c做卜延凸緣291a的基部291d向J:M伸。另外，相接部291b 的下面相接半導體晶片W的上面。這徵卜延凸緣291a、相接部291b、連接部291c由相同材料一體形成。
如#腿，在研磨半導體晶片時，向壓力室222和包圍環浙管209的壓力室223鄉加壓流體。從而，外延凸緣291aM31分別^i共給壓力室222、 223的加壓流體緊貼于半導體晶片W上。因此，即使^i徵周圍的壓力室 222或223的加壓流體的壓力比MI^ET浙管209的內部壓力室225的加壓流體的壓力高的情況下，周圍的壓力高的加壓流體也不會^A環狀管209 的下方。因此，艦設置J^卜延凸緣291a，可增大各壓力室的壓力控制幅度，可更穩，行半導體晶片的按壓。
另外，在環艱管209的相接部291b的中央部形概口 291e，經相接部 291b的開口 291e，提供給中間壓力室225的加壓流體直^M半導體晶片 W的上面。在研磨中，因為向中間部壓力室225,加壓流體，所以131該力口壓流1W環浙管209的相接部29lb壓在半導體晶片W的上面。因此，即 itt^成這種開口 291e的情況下，中間部壓力室225內部的加壓流體也基本上不會漏至帆部。另外，在釋放半導體晶片W時，可^h^幵口291e向半導體晶片W施加加壓流體產生的向下的壓力，所以半導體晶片W的釋放變得更平滑。
另外，如J^腐，磁制JI^中間部壓力室225的加壓流體的驢，
并從被研磨面的里側控制半導體晶片W的、鵬時，M31在環浙管209的相接部291b中形^^種開口 291e，可增大M控制后的加壓流,蟲半導體晶片W的面積，所以可使半導體晶片W的驢控制鵬高。另外，在研磨結束后，在釋放特體晶片W時，^J^開口291e分別向外界空氣開放中間部壓力室225，所以il^中間部壓力室225的流體等不會充滿其內部。因此，即 ^賣研磨半導體晶片W的情況下，也可保證^gg制的穩定性。
這里，若在環狀管209的相接部291b中^S，的夕卜延凸緣291a，則在向壓力室221 Ji^壓力流體并向下壓^e緊板206進行研磨的情況下，在環艱管209的外延凸緣29la的基部291d附近，連接部291c產生的向下力辦l肚繊倒半導體晶片W上，該部分的研磨速率局部變高。
另一方面，如圖6A至圖6C所示，在使半導體晶片W緊貼環浙管209 的相接部291b之后，向壓力室221鄉壓力，以比施加于壓力室222-225 的按壓力的^i十小，在向±|^究緊板206進行研磨時，連接部291c產生的向上力働卩于與半導體晶片W緊貼的外延凸緣291a的基部291d附近，在基部291d PM5fi形皿空293 (參照圖6C)，該部分的研^f率局^^f氐。
^!A^些觀點看，在本實施方式中，由比相接部291b更富伸縮性的柔軟材質來形跡狀管209的連接部291c。從而，即4贓向下壓^e緊板206進行研磨的情況下，也因為連接部291c容易彈性變形，所以不會向緊貼于相接部291b的特體晶片W施加^f ij的向下九可在去除外延凸緣291a的
相接部291b的^t面中實現均勻的研磨速率。另外，即艦向上離t緊板206進行研磨時，也由^5^部291c容易延伸而不會向相接部291b施加〗±剩的向上力，所以不會在外延凸緣291a的基部291d的附近形成真空，可在去除外延凸緣291a的相接部291b的整個面中實現均勻的研磨速率。另外，也可由富于伸縮性的柔軟材質^^^&^部291c的上下延伸的部分291f(參照圖5),財卜，也可由富刊申縮性的柔^^質*13^成, 在環浙管支架292上的部分291g。
圖7是 ^本發明的^^保皿置中環狀管的齊| 的第2方式的縱向截面圖。錢2誠的環4^管中，連接部291c具有厚度比相接部291b 薄的薄壁部294。該薄壁部294如圖7麻向內中間變細。淑體這種薄壁部294,即使在向下壓^緊板206進行研磨的情況下，也因為在薄壁部 294中連接部291c容易變形,所以不會向緊貼于相接部291b的半導體晶片 W施加過剩的向下力，可在去除外延凸緣291a的相接部291b的整個面中實現均勻的研磨速率。另外，即艦向J^^究緊板206進行研磨時，也由于薄壁部294容易延伸]W會向相接部291b施加5if!l的向上力，所以不會砂卜延凸緣291a的基部291d的附近形m空，可在去除外延凸緣291a的相接部291b的^i^面中實現均勻的研磨速率。尤其是^^每薄壁部294形成為 ^面皿向內中間變細，則更有效，這^效果。
圖8是表示本發明的S^保^^a中環狀管的彈14M的第3方式的縱向截面圖。在第3滅的環浙管中，衫卜延凸緣291a的基部291d的下面 -^^相對半導體晶片W的緊貼'性f氏的中間部件295。作為該中間部件295，只要與晶片W的緊貼性低，可以是任意部件，例如可^ffi賽璐玢帶等。另夕卜，厚離薄越高，驗為0. 2ram以下。從而，在向上離^e緊板206進行研磨時，夕卜延凸緣291a的基部291d難以緊貼于半導體晶片W上，所以難以桫卜延凸緣291a的基部291d的Pf,戯空。因此，可在去除外延凸緣29la的相接部291b的^h面中實鵬勻的研磨速率。另外，！Jtt 夕卜延凸緣291a的基部291d的TM形成例如溝^i糙tt^代替裝E^種中間部件295，也可削弱外延凸緣291a的基部291d與半導體晶片W的緊貼性。
圖9是^^本發明的S^^^g中環浙管的彈目的第4方式的縱向截面圖。在第4誠的環狀管中，卜延凸緣291a的基部291d中埋設材質比彈ffii291還硬(例如不!溯)形成的環艱石頓部件296。從而'即使在向下壓究緊板206進行研磨的情況下，也因為連接部291c產生的向下力被^M部件296分散，所以不會向緊貼于相接部291b的半導體晶片W勵口 ,鵬向下力，可在去除外延凸緣291a的相接部291b的整個面中實現均
勻的研^I率。另外，即使在向J^^^m板206進行研磨時，也由于硬質部件296抑制外延凸緣291a的基部291d附近的變形，所以不會在外延凸緣291a的基部291d的附近形M空，可在去除外延凸緣291a的相接部 291b的^t面中實現均勻的研磨速率。
圖10是^^本發明的保皿置中環狀管的彈' 的第5方式的縱向截面圖。第5方式的環狀管是^J^ 1方式的環浙管的彈M 291中、使位于徑向內側、即半導體晶片W的中心側的連接部291h比位于徑向夕剛的連接部291i薄的實例。一般，因為曲^J、的圓筒的剛性比曲率大的圓筒大，所以位于徑向內側的連接部施加于夕卜延凸緣的基部上的上下方向的力比位于徑向夕卜偵啲連接部施加于外延凸緣的基部上的力大。因此，如第5 方式的環浙管那樣，皿使位于徑向內側的,部291h比位于徑向外側的連接部291i薄，可將這些連接部291h、 291i施加于外延凸鍵部的上下方向的力調整至湘同水平，可在去除外延凸緣291a的相接部291b的齡面中實5鵬勻的研磨速率。另外，1方式的環浙管而言，M由比徑向夕卜惻的連接部更富伸縮性的柔軟材質來形成徑向內側的連接部，也可期望一樣的棘。
圖11是^本發明的S^保J^S中環浙管的彈tW的第6方式的縱向截面圖。第6誠的環狀管是:&J^ 1方式的環浙管的彈'鵬291中、使沿徑向外側突出的夕卜延凸緣291j的做比沿徑向內側突出的外延凸緣 291k的長度長的實例。從而，可提高徑向外側的外延凸緣291j的密封性，在去除外延凸緣291a的相接部291b的^h面中實鵬勻的研磨速率。
圖12A至圖12C是^^本發明的S^^t^S中if^管的第7方式的縱向截面圖。如圖12A戶標，第7方式的環狀管的彈鵬391具有絲向外突出的夕卜延凸緣391a的相接部391b;在與夕卜延凸緣391a之間形^ 勾392 、 ^gj^卜延凸緣391a的基部391c向夕卜延伸的延伸部391d;和經環浙管支架 292纖于究緊板206上的連接部391e。延伸部391d做卜延凸緣391a的基部391c向夕卜延伸到比外延凸緣391a的前^^內的健，JJSM伸部 391e從魏伸部391d的夕卜端部向JtM伸。這徵卜延凸緣391a、相接部391b、連接部391e、延伸部391d由相同材料一體形成。另外，在相接部391b的中央部形艦口391f。
M^IB此構成,在使半導體晶片W緊貼環狀管309的相接部391b (參照圖12B)之后，在在向J^^鄉板206進行研磨時，驗部391e產生的向上力伸部391d變換為橫向或斜向的，施加于夕卜延凸緣391a的基部 391c (參照圖120 。因此，可加于夕卜延凸緣391a的基部391c的向上力變得極小，不會向相接部391b施加辦鵬向上力。因此，不會在基部391c Pfffi^麟空，可在去除外延凸緣391a的相接部391b的齡面中實現均勻的研m率。此時，也可如，第5和第6方式的環狀管那樣，在徑向內側與夕剛改^i^部391e的厚度敬卜延凸緣391a的長度，或在徑向內側與夕卜側改頓伸部391d的誠。另外，也可按照研磨的半導體晶片上的麟中^^研磨襯墊的種，改變外延凸緣391a的厚度。在〗，U半導體晶片的電阻、研磨轉矩大的情況下，為了防必卜延凸緣391a彎曲，最好增厚外延凸緣391a。
^bi實施誠1的鎌做縫中，分別^^蟲設置流體路徑31、 33、 34、 35、 36，但也可邊統一這些荒4本路徑，邊使各壓力室彼itbim等，隨
著，加于半導體晶片w上的按壓力的大小^st加的^e^自由改變。另
外，^J^實^f式l中，說明中心包208和環浙管209直離觸半導體晶片W的實例，但不限于此，例如使彈性襯墊夾在中心包208和環狀管209 與半導體晶片W之間，中心包208和環狀管209間^M半導體晶片W。另夕卜，也可{吏±^各方式適當組合。
另外，^3i實施方式i的SI反保f^e中，M:研磨襯^^形成研
磨面，但不限于此。例如，也可通過固定磨料來形成研磨面。固定磨料是將磨料固定在粘合劑中，并形^^狀。在頓固定磨料的研磨中，固定磨料自發賊的磨料鄉行研磨。固定磨料由磨料、粘合劑和氣 L構成，例如將平均粒徑為0.5棘以下的氧化鈰(CeO》用作磨料，將環都柳旨
用作粘合劑。這種固定磨料構成硬質的研磨面。另外，除±^板狀的磨料外，固定磨料中還包含在薄的固定磨料層下粘貼具有彈性的研磨襯墊以形
t層結構的固定磨豐ij4寸墊。作為其它硬質的研磨面，有上述的ic-iooo。如J^M， Wg本發明m^ i的 ^保^*,可多te^制施加于的壓力，并使向膜厚厚的部分的研磨面的按壓力比向膜厚薄的部分
的研磨面的按壓力大，所以可選^i&提高該部分的研磨速率。從而，可不
依賴于鵬時的膜厚分布來在繊的^h面中進fi^度或不足的研磨。另外，即做向下壓上下運動部件規行研磨的情況下，也不會向緊貼于相
接部的施加^§!1的向下力，可在夾在,中的區域中實現均勻的研磨速率。另外，即使在向上^i:下運動部件總行研磨的情況下，也不會向相接部施加辦啲向上九所以不會在外延凸緣的基部卩f逝形成真空，可在夾在中的區域中實現均勻的研磨速率。
下面，說明根據本發明的^^^^S的實M^式2。圖13是表示實 2的S^《呆皿置的頂圈1的縱向毒〖面圖，圖14是圖13所示的頂圈1的底面圖。如圖13戶標，構^^^^S的頂圈1具備在內部具有容納空間的圓筒容器厭的頂圈主體2、和固定在頂圈主體2的下端上的止擋環3。頂圈主體2由鍋或陶瓷等^^和剛性高的材料形成。另外，鵬環 3由剛性高的柳旨或陶瓷等形成。
頂圈主體2具備圓筒容器沃的殼體部2a、嵌合在殼體部2a的圓筒部內側的環浙的力口JS^，部2b、和M在殼體部2a的上面外周緣部的環^t密封部2c。在頂圈主體2的殼體部2a的下端固定止擋環3。 iM^環3的下部向內突出。另外，也可與頂圈主體2—體鵬成止擋環3。
在頂圈主體2的殼體部2a的中央部上方，酉己置±^頂圈驅動軸11，通過萬向嫉部10連接頂圈主體2與頂圈驅動軸11。 TO向駭部10具備可使頂圈主體2與頂圈軸11彼此傾斜的球面軸承機構、和將頂圈驅動軸11的旋轉傳避頓圈主體2的旋轉傳遞機構，絲許ttk慨斜的同時，從頂圈驅動軸11向頂圈主體2傳遞按壓力和旋轉力。球面軸承機構包括形成于頂圈驅動軸11的下面中央的球面狀凹部
lla、形成于殼體部2a上面中央的球面狀凹部2d、和夾在兩凹部lla、 2d 之間的由陶瓷等高鵬材料構成的軸棘12。另一方面，旋轉傳遞機構由固定在頂圈驅動軸11上的驅動銷(未圖示)和固定在殼體部2a上的被驅動銷(未圖示)構成。即使頂圈主體2慨斜，被驅動銷與驅動銷也可相對地沿上下方向移動，所以它們彼此的,點錯開后咬合，旋轉傳遞機構將頂圈驅動軸11的旋轉轉矩確實傳，[l頂圈主體2。
頂圈主體2和一體固定在頂圈主體2上的止擋環3的內部中區分的空間內，糊相舒由頂圈1麟的特體晶片W的夕卜周部的密封環404、環 M架環405、和可在頂圈主體2內部的容納空間內上下運動的圓盤狀的究緊板406(上下運動部件)。
密封環的外周部^A^^環405與固定枝架環405下端的紀緊板406之間，SM^緊板406夕卜緣附近的下面。密封環404的下端面, 作為拋光對象物的半導體晶片W的上面。密封環404由三元乙丙橡膠 (EPDM)、聚亞胺酯f嫩、硅賺等弓跛和耐久'附子的^^材料形成。另外，在半導體晶片W的夕卜緣設置稱為槽口或取向面的用于識別(特定)半導體晶片方向^t刀口，但密封環204驗從這種槽口鄉向面延伸到究緊板206 的內周側。
在支架環405與頂圈主體2之間架設由彈'M構成的加壓片407。劍口壓片407的一端^A頂圈主體2的殼體部2a與加壓片鎖部2b之間，另 —端^A支架環405的上端部405a與止動部405b之間3J《亍固定。！3i頂圈主體2、 ^e緊板406、支架環405和加壓板407，在頂圈主體2的內部形皿力室421。如圖13所示，由管、3^^等構成的流體路徑3lM于壓力室421，壓力室421經Efi在流體路徑31上的調整器R2連接于壓縮空氣源120。另外，加壓片407由三元乙丙賺(EPDM)、 ^fES安酉,、硅橡應等弓驢和耐久性好的賺材料形成。
婦口壓片407是^^等彈性體的情況下，當將加壓片407 ^Aii^當環3 與頂圈主體2之間進行固定時，由于作為彈性體的加壓片407的彈性變形， &1^環3的預得不到好的平面。因此，為了防止這種情況的發生，在本 ^中，作為另1件，"SS(ra壓片娥部2b,并將加壓片407夾入頂圈主體2的殼體部2a與加壓片支撐部2b之間進行固定。另外，止擋環3可相對頂圈主體2上下運動，可3拉于頂圈主體2來按Jlih擋環3，在這種情況下，未必《頓，卩壓片407的固定方法。
在頂圈主體2的密封部2c的下面形成由環狀溝構成的洗凈^m圣451。該洗銜鵬徑451魏孔452魏于流體路徑32，經該流體路徑32微洗凈液(嫩JOo另外，在多^P位^S^密封部2c的洗凈^^徑451延伸、貫穿殼體部2a、加g支撐部2b的連通孔453，該3gl孔453 ,到密封環404的外周面與止擋環3之間的微小間隙G。
在^e緊板406的下面的中央部設置在中:^成開口 408a的中心端口 (center port) 408。另外，鄉成于3^!^板406與半導體晶片W之間的空間內部，體作為相接于半導體晶片W的相接部件的環浙管409。在本實施放中，如圖13和圖14戶標，環狀管409配置在中心端口 408的夕卜側，包圍中心端口408的周圍。另外，在^e緊板406中，向下突出的吸附部440 CT在環浙管409的外側，在本實式中，設置6個吸附部440 o
環狀管409由相接于半導體晶片W的上面的彈'鵬491、可麟保持彈鵬491的環浙管魏492構成，由這辦鵬491和環狀管支架492在環狀管409的內部形艦力室422。形成于鄉板406與特體晶片W之間的空間1±^環浙管409區分成多個空間，分別在環狀管409的內側、即中心端口408的周圍形腿力室423，在環浙管409的夕卜側、即吸附部440 的周圍形腿力室424。另外，環浙管409的彈髓491與加ffijt 407 —樣，由三元乙丙,(EPDM)、聚酯橡膠、硅,等5驢和耐久性好的橡膠材料形成。
在環浙管409內的壓力室422± 由管、驗器等構成的流體路徑 33，壓力室422經在該流體路徑33上的調整器R3 ，于空氣源
120上。另外，中心端口 408的開口 408a魏由管、連接器等構成的流體路徑34，中心端口408經gfig在流體路徑34上的調整器R4連接于ffit空氣源120上。在吸附部440中形^1于由管、連接器等構成的流體路徑 35的^il L 440a,吸附部440經CT在該流體路徑35上的調整器R5連接于壓縮空氣源120上。3!31OT^空氣源120，在吸附部440的iiM孔440a 的開口端形成負壓，將半導體晶片W吸附在吸附部440上。另外，在吸附部440的下端面粘貼由薄的片等構成的彈性片440b，吸附部440柔軟地吸附條半導體晶片W。另外，說壓力室421-424經設置在頂圈軸110 上端部上的旋轉敏(未圖示)對妾于各調整器R2-R5上。
纟Siil于各壓力室的流體路徑31、 33、 34、 35向上述夾緊板406上方的壓力室421和Ji^E力室422、 423、 424 ,加壓空氣等加壓流體，或成為大氣ram空。如圖1戶際，可iMSSS在壓力室421-424的流體路徑31、 33、 34、 35上的調整器R2-R5來調^Ji^給各壓力室的加壓流體的壓力。從而，可分別3te^制各壓力室421-424的內部壓力誠為大氣壓 m空。這樣，Mil由調整器R2-R5來3拉改變各壓力室421-424的內部壓力，可對半導體晶片W的^h^分調整將半導體晶片W按壓在研磨襯墊 101上的按壓力。
此時，也可分別控庫iJH^給各壓力室421-424的加壓流體^C嚷的溫度。這樣，可從半導體晶片等研磨^m物的被研磨面里側直驗制研磨 X^物的溫度。是群^ 制各壓力室的溫度，則可控制CMP中的化學研磨的化學^E^。
5^M，在密封環404的外周面與lh^環3之間有微小間隙G，所以支架環405、夾緊板406和裝配在夾緊板406上的密封環404等部件可相對頂圈主體2和止擋環3沿上下方向移動，構淑孚動結構。在支架環405的止動部405b中，在多怖位^a^其外周緣部向夕卜突出的魏405c，艦嫁起405c咬合于向止擋環3的內側突出的部分的上面，將±^支架環405等部件向下方的移動限制到規定，。例如，在由PPS(對^^輸形^e緊板的情況下，若壓力室421的壓力比夾緊板406下部的壓力室422-424的壓力高，貝挾緊板撓曲，吸附部440 按壓半導體晶片W，該部分的研磨速率局鵬高。因此，本實施方式的夾緊板406由剛性比PPS還高的^M材質、例如環^J^胡旨、是自纖維等維隹強化物形成。這樣，lilffi岡勝高的材質形戯緊板406,即艦力室421的壓力比^e緊板406下部的壓力室422-424的壓力高，夾緊板406 也難以撓曲，可防止研磨速率局部變髙。尤其是因為環,樹脂不具有磁性，所以在將應研磨的半導體晶片保持在頂圈上的狀態下，棚使用渦流的膜厚測定方^^測定形成于其表面的薄膜的膜厚的情況等下是最佳的材料。另外，不限于環織樹脂，例如即使4頓環竊柳旨以外的高剛性的樹脂m^鄉f^隹強化物、陶瓷等也是有效的。
下面，詳細說明如此構成的頂圈l的作用。
^m結構的m錢中，在艇半導體晶片W時，使頂圈1的魁本位于半導體晶片的移送錢，經流體路徑35將吸附部440的魏 L 440a ^^于ra空氣源120。由于3iM孔440a的吸引作用，將半導體晶片W真空吸附于吸附部440的下端面。之后，在吸附半導體晶片W的狀態下，使頂圈1移動，使頂圈1的整體位于具頓磨面(研磨襯墊101)的研磨臺100 的上方。另外，由雌環3 ^^P半導體晶片W的外周緣，半導體晶片W 不會從頂圈1飛出。
在研磨時，解除吸附部440對半導體晶片W的吸附，使半導體晶片￥
在頂圈1的下面，同時，使雜于頂圈驅動軸11上的頂圈用氣缸111 動作，以規定的按壓力將固定在頂圈1下端的止擋環3按壓在研磨臺滿的研磨面上。在該狀態下，分別向壓力室422、 423、 424 ,規皿力的力口壓流體，并將半導體晶片W按壓在研磨臺100的研磨面上。另外，131 事先從研磨^^, 102流出研磨液Q， >1^開磨液Q鵬在研磨襯墊101 中，在半導體晶片￥的被研磨面(下廊與研磨襯墊101之間雜研磨液Q 的狀態下謝預磨。
這里，由分別JI^給壓力室422、 423的加壓流體的壓力將半導體晶片 W位于壓力室422和423下方的部分按壓在研磨面上。另外，經環浙管409 的彈性膜491，以JI^^壓力室422的加壓流體的壓力將半導體晶片W位于壓力室422下方的部分按壓在研磨面上。因此，艦分別控希iM^給備壓力室422-424的加壓流體的壓力，可對半導體晶片W的^^P分調魁但加于半導體晶片W的研磨壓力。艮P，由調整器R3-R5分別3拉調^i乓給各壓力室422-424的加壓流體的壓九對半導體晶片W的^t^P分調整將半導體晶片W按壓在研磨臺100上的研磨襯墊101的按壓力。這樣，頓半導體晶片W的^^P分)IW磨壓力調觀鵬望值的狀態下，將半導體晶片W 按壓在正^l^的研磨臺100上面的研磨襯墊101上。同樣，艦調整器 Rl 5fe調^^l給頂圈用氣缸111的加壓流體的壓力，并_^±擋環3 ^M按壓研磨襯墊101的按壓力。辦，M31在研磨中雌環3適當調整按壓研磨襯墊101的按壓力和將半導體晶片￥按壓在研磨襯墊101上的按壓力，可將半導體晶片W的中心部(圖14的C1)、中間部(C2)、周緣部(C3)、再到位于半導體晶片W夕卜側的止擋環3的外周部的各部分的研磨壓力的分布變為期望的分布。
這樣，將半導體晶片W區分成同心的3個圓和圓環部分(C1"C3)，以獨立的按壓力按壓各部分。雖然研磨速決于半導體晶片W對研磨面的按壓力，但如上戶腿，因為可控制各部分的按壓九所以可3fc^制半導體晶片W的3錦分(C1"C3)的研磨速率。因此，即使半導體晶片W的表面的應研磨薄膜的Ei ，判5方向的分布，在半導體晶片旨面中也不會產生研磨不y^l研磨。艮P,即使半導體晶片W的表面的j^f磨薄Sm因半導體晶片W的判5方向的健不同而不同時，也可iia將J^各壓力室 422-424中位于半導體晶片W表面的JiJf厚的部分的上方的壓力室的壓力設得比其它壓力室的壓力高，^Mt于半導體晶片W表面的,薄的部分的上方的壓力室的壓力設得比其它壓力室的壓力低，可厚厚的部分對研磨面的按壓力比膜厚薄的部分對研磨的研磨速率。從而，可不于，時的膜厚分布來在半導體晶片w的整
體表面謝鵬跡足的研磨。
可M^制必當環3的按壓力來防止在半導體晶片W的周緣部弓胞的媳下垂。另外，在半導體晶片W的周緣部應研磨的薄膜的膜厚有大變化的情況下，5131有鎌域減小止擋環3的按壓力，可控制半導體晶片W 的周緣部的研磨速率。另外，若向±5^各壓力室422-424鄉加壓流體，則鄉板406穀IJ上方向的力，所以在本實施方式中，經流體路徑31向壓力室421提供壓力流體，防止由于來自各壓力室422-424的力向上^夾緊板406。
如J^M，適當調整頂圈用氣缸111產生的止擋環3對研磨襯墊101 的按壓力、和^^各壓力室422-424的加壓空氣產生的半導體晶片ff的 ^^分對研磨襯墊101的腿力，進行半導體晶片W的研磨。另沐當研磨結束時，將特體晶片W再次真空吸附于吸附部440的下端面。此時，停止向將半導體晶片W按壓在研磨面上的各壓力室422-424提供加壓流體，開^W^氣壓，從而使半導體晶片W相軒吸附部440的下端面。另外，將壓力室421內的壓力開方M^^E^為負壓。這是因為若壓力室421 的壓力臓很高，貝IJ僅半導體晶片W相接于吸附部440的部分被強行按壓在研磨面上。
如J^腿，在吸附半導體晶片W后，使頂圈1的^#位于半導體晶片的移送位置，從吸附部440的^1孔440a向半導體晶片W噴lt流體(例如壓縮空氣或氮與^7jC的混^！),釋放半導體晶片W。
但是，在密封環404的外周面與雌環3之間的微小間隙G中ftA研磨用的研磨液Q,若該研磨液固定，貝'J妨礙支架環405、 ^e緊板406、和密封環404等部件相對頂圈主體2和止擋環3的圓滑的上下運動。因此，經流體路徑32向洗凈^1^徑451 JI^洗凈液(衝K)。從而,從多個魏孔453 向間隙G的上^m7jC，會^K沖洗皿間隙G，防iLh^研磨液Q固定。最好在研磨后的半導體晶片、吸附接著研磨的半導體晶片之前的期間中提
供鄉feK。另外，最好^lt^環3中體如圖13所示的多個通孔3a，以在下 —次研磨之fPl^^的衝Jc鄉排出至帆部。并且，若在由J]^當環3、支架環405和加壓片407形成的空間226內充滿壓九貝鵬礙^^板406上升, 所以為了^緊板406平滑上升，也:M^SJl^I孔3a，使空間425變為與大氣相同的壓力。
如±;腐，根據本發明鄉方式2的^^微體，ii^teS制壓
力室422、 423、 424的壓力，可控制對半導體晶片的按壓力。
腿，進一雜細說明實施方式2的繊微體中的環艱管409。圖15是g圖13 ^5f狀管409的縱向截面圖。本實施方式的環狀管409的彈性膜491如圖15所示，具有歸向夕卜突出的外延凸緣491a的相接部491b、和^Ji^環浙管支架492雜于夾緊板406上的雜部艦c。 Jl5i3S接部491c ^卜延凸緣491a的基部491d向上延伸。另外，相接部491b 的TM相接半導體晶片W的上面。這對卜延凸緣491a、相接部491b、連接部491c由相同材料一體形成。
如上戶脫，在研磨特體晶片時，向壓力室422和包圍環狀管409的壓力室423、 424麟加壓流體。從而，夕卜延凸緣49la Sil分別^i趟合壓力室422、 423的加壓流體緊貼于半導體晶片W上。因此，即^f共給周圍的壓力室422或423的加壓流體的壓力比,會^T浙管409的內部壓力室 422的加壓流體的壓力高的情況下，周圍的壓力高的加壓流體也不會箭LA環狀管409的下方。因此，艦^SJd^卜延凸緣491a，可增大各壓力室的壓力控制幅度，可更穩^i行半導體晶片的按壓。
另外，在環狀管409的相接部491b的中央部于多，鄉成開口 491e, 經該開口 491e， tl^壓力室422的加壓流體直擬妾觸半導體晶片W的上面。在研磨中，因為向壓力室422麟加壓流體，所以艦渤口壓流糊冬環浙管409的相接部491b壓在半導體晶片W的上面。因此，即使鄉腿種開口 491e的情況下，壓力室422內部的加壓流體也基本上不會漏到外部。另外，在釋放半導體晶片W時，可^13^開口491e向半導體晶片W鋤咖
壓流體產生的向下的壓力，所以半導體晶片w的釋放變得更平滑。
另外，如Jt^腿，被制JI^^壓力室422柳n壓流體的驗，并從被研磨面的里側控制半導體晶片W的驢時，S31在環浙管409的相接部 491b中形成這種開口 491e，可增大鵬控制后的加壓流^M半導體晶片 W的面積，所以可使半導體晶片W的驗控制性提高。另外，在研磨結束后，在釋放半導體晶片W時，鄉^i^開口 491e分別向外界空氣開腿力室422，所以繊給壓力室422的流體等不會充滿其內部。因此，即使在i^賣研磨半導體晶片W的情況下，也可保證^^控制的穩定性。
如圖15所示，在究緊板406中^S^W狀管409的外延凸緣491a 的支撐部406a。在不^S^種支撐部406a的情況下，當向包圍環狀管509 的壓力室423、 424^J口壓流體時，夕卜延凸緣491a娜，如圖16戶標，粘貼于夾緊板406的下面。在這種狀態下，因為不育隨當控制壓力室422-424 的壓力，所以在本 ^中，如JlfM，在板406中設s^:OT狀管409的外延凸緣491a的雜部406a，從而防必卜延凸緣491a粘貼到夾緊板406的TM，實現各壓力室422-424的壓力穩定化。此時，若使支撐部的徑向長度比外延凸緣491a的徑向長度長，則可更確實支撐外延凸緣 491a。
此時，環狀管409的外延凸緣491a^i^m板406的^f部406a，但為了,卜延凸緣491a對半導體晶片W的緊貼性，必需MJ^壓力室 423、 424的加壓流體來按臉卜延凸緣491a。因此，在本實式中，如圖 17戶標，在^M板406的支撐部406a中形鵬體導入溝406b，給壓力室423、 424的加壓流體來穩定按壓外延凸緣491a，提高外延凸緣 491a與半導體晶片W的緊貼性。
另外，密封環404也一樣，如圖18戶麻，密封環404JM^給壓力室424的加壓流體斜占貼到夾緊板406的外周緣部，所以在本實施方式中，如圖19戶標，在夾緊板406的夕卜周緣部設置^f密封環404的支撐部406c。此B寸，與i^^f部406a —樣，在雜部406c中也設置流體導入溝，通
i^l給壓力室424的加壓流體來穩定,密封環404，也可提高密封環 404與半導體晶片W的緊貼性。另外，因為該溝可將加壓流體弓l導到特體晶片的影卜周，所以可在晶片外周部實iE鵬勻的按壓力。
若將雌環3 ^E在研磨襯墊101上,則ihJ當環3 Pf逝的研磨襯墊101 凸起(回彈)，所以有日寸半導體晶片W外周部的研磨速率局部變高。在本實施方式中，ilM^縮^Jl^夾緊板406的娥部406c的徑向鏈d，可抑制
半導體晶片w的外周部的過研磨。另外，在回彈影響少的情況下，ita減
小長度d，，壓力集中，^M:增大"fegd，使按壓力分散，可使研磨速率變化。具體而言，iM在lnm"7nm的范圍內變化，可得到期望的研磨速率。
^J^實施拭2的鎌保^2中，分別與蟲體流體路徑31、 33、 34、 35，但也可皿一這些流體路徑，邊使各壓力室彼lth^l等，隨著應施加于半導體晶片W上的按壓力的大小繊加的^^S^自由喊。另外， ^bS鄉方式中，說明環浙管409直^M半導體晶片W的實例，但不限于此，例如使彈性襯1^在環浙管409與半導體晶片W之間，環狀管409 間^M半導體晶片W。
另外，圖13至圖19所示的鄉方式2中，3M31研磨襯魏形成研磨面，但不限于此。例如，也可如圖2至圖12戶麻的實施方式1戶棚,，艦固定磨料來形成研磨面。
如J^M，根據本發明的實式2，可^^制施加于的壓力，并使向，厚的部分的研磨面的按壓力比向膜厚薄的部分的研磨面的按壓
力大，所以可選^k提高該部分的研磨速率。從而，可不依賴于鵬時的膜厚分布來在織的齡面中進行過度跡足的研磨。另外，由剛性高的輕量材質、例如環氧類樹脂形成上下運動部件，從而上下運動部件難以撓曲，可防JhM艦麟率變高。另外，若選新具有磁性的材料作為上下運動部件，則在將應研磨的半導體晶片保持在頂圈上的狀態下，渦流的膜厚觀啶方絲測定形成于其表面上的薄膜的膜厚的情況等下最好。
下面，說明根據本發明的^^^^置的實施方式3。圖20是^^實施方式3的頂圈1的縱向截面圖。如圖22 ，構^S^^Jt^g的頂圈 l具備在內部具有^空間的圓筒，伏的頂圈主體2、和固定在頂圈主體 2的下端上的止擋環3。頂圈主體2由^il或陶瓷等弓m和岡l勝高的材料形成。另外，止擋環3郵勝高的樹脂或陶瓷等形成。
頂圈主體2具備圓筒容器狀的殼體部2a、嵌合在殼體部2a的圓筒部內側的環浙的加貼魏部2b、和嵌合在殼體部2a的上面外周緣部的環浙密封部2c。在頂圈主體2的殼體部2a的下端固定止擋環3。 i^ih擋環3的下部向內突出。另外，也可與頂圈主體2—體i鵬^ih擋環3。
在頂圈主體2的殼體部2a的中央部上方，戰頂圈驅動軸11，通過萬向接頭部10 3i^頂圈主體2與頂圈驅動軸11。 TO"向M部10具備可使頂圈主體2與頂圈驅動軸11彼此傾斜的球面軸承機構、和將頂圈驅動軸11的旋轉傳3ii順圈主體2的,^i機構，在允許fetW恥斜移動的同時，從頂圈驅動軸11向頂圈主體2^I按壓力和旋轉力。
頂圈主體2和一體固定在頂圈主體2上的止擋環3的內部中區分的空間內，容納相接于由頂圈l麟的特體晶片W的外周部的3i^包504、環狀支架環505、可在頂圈主體2內部的容納空間內上下運動的大致圓盤狀的夾緊板506、和在ii^包504的徑向內側與半導體晶片W相接的轉矩傳遞部件507。
另外，3^m板506也可由鍋材料形成，但在將應研磨的半導體晶片保持在頂圈上的狀態下，當通過使用渦流的膜厚測定方M測定形成于其表面的薄膜的膜厚等時，最好由不具有磁性的材料、例如氟類樹脂或陶瓷等絕緣性材料形成。
在支架環505與頂圈主體2之間架設由彈'Mt勾成的加壓片508。劍口壓片508的一端^A頂圈主體2的殼體部2a與加旨支撐部2b之間，另一端^A支架環205的上端部505a與止動部505b之間進行固定。通過頂
圈主體2、鄉板506、支架環505和加壓板508，在頂圈主體2的內部形鵬力室521。如圖20麻，由管、連接器等構成的流體路徑31艦于壓力室521 ，壓力室521經配置在流體路徑31上的調整器R2連接于壓縮空氣源120。另外，加壓片508由三元乙丙賺(EPDM)、 MBK酯賺、硅賺等弓11^和耐久的^^材料形成。
在嵌合頂圈主體2的密封部2c的殼體部2a的上面的外周緣Pf逝，形斷微構成的洗凈,徑551 。該洗凈鵬徑551經密封部2c的通 L3i 通于流體路徑32，經該流體路徑32^^洗凈液(鄉felC)0另外，在多，位 "^ 從洗凈徑551延伸、貫穿殼體部2a、加壓片支撐部2b的孔 553 ， iMM孔553 Mi嘧封環504的夕卜周面與ij^當環3之間的微小間隙 Go
圖21是^R圖20的ii^包504的局部截面圖。如圖21戶^,，包 504的夕卜周側被^A支架環505的止動部505b與Kg在支架環505下部的 ii^包，506a之間，其內周側被^Aii^包支架506a與夾緊板主體506b 之間，進行固定。該i^^包504的下端面接觸作為研磨贈物的半導體晶片W的外周緣部。ii^彖包504由彈'鵬構成，由三元乙丙賺(EPDM)、聚亞胺酯敝硅賺等鵬口耐久'斷的賺材料形成。
ii^包504的TM相鮮導體晶片W的外周緣部，在該下面體向半徑方向內側突出的夕卜延凸緣541。另外，在，包504的內部由i^ftl 形成(第1)壓力室522。鄉力室522i^31由管、雜器辯勾成的流體路徑33，壓力室522經SSS在該流體路徑33上的調整器R3連接于IBI空氣源120。
研磨時，伴隨頂圈l的旋轉，半導體晶片W也旋轉，但與半導體晶片W 的接觸面積僅:&J^^參包504減小，掛L、不能j鍵旋,矩。因此，將相接于半導體晶片W后、向半導體晶片W傳艦夠的轉矩的轉矩傳遞部件 507固定在究緊板506上。^^巨傳遞部件507形成環狀的^R,以僅向半導體晶片W傳fil;^夠轉矩的^4面積沬與半導體晶片W接觸。
圖22是表示圖20的轉矩f^I部件507的局部截面圖。如圖22所示，轉矩j魏部件507由相接于特體晶片W上面的彈'鵬571、和可拆^k保持彈',571的轉矩傳遞部件支架572構成，由這娜鵬571和鞭傳遞部件支架572在^g^ii部件507的內部形成空間560。轉矩傳遞部件 507的彈,571與ii^包504—樣，由三元乙丙TO^(EPDM)、聚3EJg酯橡
膠、硅m^攀驢和耐久'斷的1t^材料形成。
轉矩傳遞部件507的彈鵬571如圖22戶標，具備具有向外突出的外延凸緣571a的相接部571b、和經±^轉矩#31部件支架572連接于究f板 506的驗部571c。另夕卜，±^接部571c做卜延凸緣571a的基部571d 向上延伸。另外，相接部571b的下面相鮮導體晶片W的上面。在雜部 571c中，在內周側和外周側兩方形成多^ii孔573, iiil辦巨傳遞部件 507的內部空間560與外部空間561、 562。
Mil將^&直方向延伸的兩^iJ妾部571c排列|2 &^￡的距離，可使雜部571c具有足以^il辦巨的弓驢。另外，鵬設歡卜延凸緣571a，可充分確保與半導體晶片W的接觸面積。
形成于^i板506與半導體晶片W之間的空間可區分成多個空間，即，包504徑向內側的壓力室522、，,#311部件507的內部空間560、 ii^彖包504與轉矩^ii部件507之間的空間561、轉矩傳遞部件507的徑向內側的空間562。如J^f述，因為在轉矩傳遞部件507的,部571c中設 S^31孔573，所以空間561、空間560、空間562經iMM孔573 通，在ii^包504的徑向內側形成(第2)壓力室523。
^g4鍵部件507內的空間560 iJiM由管、3i^器等構成的流體路徑34，空間560經配置在該流體路徑34上的調整器R4 ,于壓縮空氣源120。另外，^ii^包504與轉矩4魏部件507之間的空間561 JdM由管、連接器等構成的流體路徑35，空間560經隨在該流體路徑35上的調整器R5連接于壓縮空氣源120。財卜，在轉矩#31部件507的徑向內側的空間562魏由管、連接器等構成的流體路徑36,空間562經KS在該流
體路徑36上的調整器沫圖示)連接于鵬空氣源120。另外，J:3M力室 521-523經體在頂圈軸110上端部的麟 (未圖示)連接于各調整器。 ' 如±^丞，因為空間561、空間560、空間562MltbSl，所以即勉口此設置多個流體路徑，也可5im—個流體路^i^加壓流體鄉持壓力室523的壓力均勻，但為了改善iffi力室523的壓力變化時的響應，驗如實施方式3那樣設置多個流體路徑34、 35、 36。但是，未必對針流體路徑34、 35、 36都體調整器，也可將流體路徑34、 35、 36連接h個調整器±*^行壓力控制。
在研磨半導體晶片時，分別向壓力室522和壓力室523麟加壓流體。在ii^包504的下端面^ 卜延凸全彖541,該外延凸緣541 iM^給壓力室523的加壓流體緊貼于半導體晶片W上。因此，壓力室523的加壓流體不會回流到ii^包504的下面。因此，通過設置Jl^外延凸緣541，可在使壓力室522和壓力室523的壓力變化時進行穩雄制。這里，/J^制半導體晶片W的夕卜周緣部的研磨速率的觀點看，ii^包504內形腿力室522 的彈性膜的徑向幅度:ft^為卜10mm左右，在本 ^式中為5ran。
^i31于各壓力室的流體路徑31、 33、 34-36向說夾緊板506上方的壓力室521和i^E力室522、 523提供加壓空氣等加壓流體，，為大氣壓或真空。艮P，可MiaS軀力室521-523的流體路徑31、 33、 34—36 上的調整器來調^l^給各壓力室的加壓流體的壓力。從而，可分別^i: 控制各壓力室521-523的內部壓力^^大氣壓,空。M31^此構成，在由壓力室523的壓力以均勻的力將去除半導體晶片W外周緣部的li本面按壓在研磨面上的同時，可3te于壓力室523的壓力來控制壓力室522的壓力，可控制半導體晶片W的外周緣部的研磨驗、即外周緣部的研磨輪廓。另外，3B1^制戰環3的按壓力，可魏ifctffi制。
此時，也可分別控帝Jlli幾各壓力室522、 523的加壓流體^;氣壓的溫度。這樣，可從半導體晶片等研磨贈物的被研磨面里側直雜制研磨，物的溫度。皿是若多te^制各壓力室的溫度，則可控制CMP中的化
學研磨的化學反J^iUt。
M緊板506中，向下方突出的吸附部540設置^ii^包504與轉矩 4魏部件507之間，在本實航式中，設置4個吸附部540。該吸附部540 中形^gl于由管、織器等構成的流體路徑37的魏孔540a，吸附部 540經ES在該流體路徑37上的調整器(不圖7^)連接于壓縮空氣源120。 3iil^iBi空氣源120，在吸附部540的^1孔540a的開口端形成負壓，將半導體晶片W吸附于吸附部540上。另外，在吸附部540的下端面粘貼由薄的 ^對勾成的彈皿540b，吸附部540柔im吸附,半導體晶片W。
下面，詳細說明如此構成的頂圈1的作用。
^J^構的W:體中， ^半導體晶片W時，使頂圈1的整體位于半導體晶片W的移送錢，經流體路徑37將吸附部540的M孔540a 連接于壓縮空氣源120。由于該孔540a的吸引作用，將半導體晶片W 真空吸附于吸附部540的下端面。之后，在吸附半導體晶片W的狀態下，使頂圈1移動，使頂圈1的S^位于具頓磨面(研磨襯墊101)的研磨臺 IOO的上方。另外，由止擋環3^^寺半導體晶片W的側端部，半導體晶片 W不會從頂圈l飛出。
在研磨時，解除吸附部540對半導體晶片W的吸附，使半導體晶片W ^f在頂圈l的Tffi，同時，使麟于頂圈驅動軸li上的頂圈用氣缸m 動作，以規定的按壓力將固定在頂圈1下端的止擋環3按壓在研磨臺勤的研磨面上。在該狀態下，分別向壓力室522和壓力室523 Mi共規定壓力的加壓流體，并將半導體晶片W按壓在研磨臺100的研磨面上。另外，通過事先從研磨液^Wf 102流出研磨液Q, )j^開磨液Q ^J寺在研磨襯墊 101中，在半導體晶片W的被研磨面(下勵與研磨襯墊101之間存在研磨液 Q的狀態下進行研磨。
這里，由分別,給壓力室522和壓力室523的加壓流體的壓力將半導體晶片W位于壓力室522和壓力室523下方的部分按壓在研磨面上。因此，艦分別控制JI^^壓力室522和壓力室523的加壓流體的壓力，施加到半導體晶片W的研磨壓力以均勻的力將去除半導體晶片W外周緣部的 |^面按壓在研磨面上，同時，可控制特體晶片W的夕卜周緣部的研磨速度、即可控制半導體晶片W的外周緣部的研磨輪廓。另外，同樣鵬調整器R2來調^l^給壓力室521的加壓流體的壓力，變Mjh擋環3按壓研磨襯墊101的按壓力。這樣，在研磨中，M^當調^lJ^當環3按壓研磨襯墊101的按壓力與辭導體晶片W按壓在研磨襯墊101上的按壓力，可更細g^制半導體晶片W的外周緣部的研磨輪廓。另外，半導體晶片W位于壓力室523下方的部分有經轉矩#311部件507的相接部571b從流休施力口按壓力的部分、和加壓流體的壓力本身施加于半導體晶片W上的部分，但施加于3^部分上的按壓力為相同壓力。
如J^M,適當調整頂圈用氣缸111產生的止擋環3對研磨襯墊101 的按壓力、與Jli共給壓力室522和壓力室523的加壓流體產生的將半導體晶片W按壓在研磨襯墊101上的按壓力，研磨半導體晶片W。另外，在研磨結束時，將半導體晶片W再次真空吸附于吸附部540的下端面。此時，停止向壓力室522和壓力室523麟加壓流體，開方M^氣壓，從而使吸附部540的下端面相接于半導體晶片W。另外，將壓力室521內的壓力開鵬大nS救為負壓。這是因為若壓力室521的壓力很高，則僅半導體晶片W相接于吸附部540的部分被強行按壓在石開磨面上。
如JLfM，在吸附半導體晶片W后，使頂圈1的^^位于半導體晶片的移送體，從吸附部540的iSl孔540a向半導體晶片￥噴釙流體胸如 JBf空氣或氮與^7JC的混^t )，釋放半導體晶片W。
但是，在密封環504的夕卜周面與止擋環3之間的微小間隙G中tA研磨用的研磨液Q，若該研磨液固定，則妨礙支架環505、夾緊板506、和邊緣包504等部件相對頂圈主體2和止擋環3的圓滑的上下運動。因此，經流體路徑32向洗凈^t徑551 Jl^洗凈液(純水)。從而，從多^il孔553 向間隙G的上;^im7K，純水沖洗、^31間隙G，防止JJS研磨液Q固定。
在研磨后的半導體晶片、吸附接著研磨的半導體晶片之前的期間中提
J^實施方式3中，分別斜蟲體流體路徑31、 33-37,但也可鵬— 這些流體路徑，邊使各壓力室 ^1等，隨著iSM加于半導體晶片W上的按壓力的大小，加的^iS來自由改變。
另外，在圖20至圖22所示的實施方式3中，通過研磨襯形成研磨面，但不限于此，也可如圖2至圖12戶標的實施方式1那樣，艇固定磨料來形成研磨面。
如±0^，根據本發明的實施方式3，可M31轉矩^II部件向,傳遞艦的轉矩，另外，Ml第2壓力室的壓力以均勻的力將去除,卜周緣部的^*面按壓在研磨面上，同時，可3蚊于第2壓力室的壓力來控制第1 壓力室的壓力。因此，可控制S^卜周緣部的研磨速率，即可控制外周緣部的研磨輪廓。
產處的可利用性
本發明翻于在研磨并平坦化半導體晶片等基板的M^置中，保持該繊的繊保^g和具備該鎌傲^S的拋光驢。
權利要求
1、一種基板保持裝置，保持作為拋光對象物的基板并按壓在研磨面上，其特征在于，具備保持上述基板的頂圈主體；邊緣包，具有相接于上述基板的外周緣部的相接部，并在該相接部上具有向半徑方向內側凸出的外延凸緣；和轉矩傳遞部件，設置在上述邊緣包的徑向內側，并具有相接于上述基板的相接部，獨立地控制形成于上述邊緣包的內部的第1壓力室的壓力、和形成于上述邊緣包的徑向內側的第2壓力室的壓力。
全文摘要
本發明涉及一種在研磨半導體晶片等基板后進行平坦化的拋光裝置中保持該基板(W)并按壓在研磨面上的基板保持裝置。本發明的基板保持裝置具備內部具有容納空間的頂圈(top ring)主體(2)、和可在頂圈主體的容納空間內上下運動的上下運動部件(206)，在上下運動部件的下表面上裝配具備彈性膜的相接部件(209)，相接部件的彈性膜(291)具備在具有向外凸出的外延凸緣(291a)的同時直接或間接相接于基板的相接部(291b)和從相接部的外延凸緣基部(291d)向上延伸并連接于上下運動部件的連接部(291c)，連接部由比相接部更富伸縮性的材質形成。
文檔編號B24B37/30GK101096077SQ20071013681
公開日2008年1月2日申請日期2002年12月6日優先權日2001年12月6日
發明者吉田博, 市村照彥, 戶川哲二, 櫻井邦彥, 福島誠, 鍋谷治申請人:株式會社荏原制作所

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