DE112007002571B4

DE112007002571B4 - Polierkopf und Poliervorrichtung

Info

Publication number: DE112007002571B4
Application number: DE112007002571.9T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Masumura; Koji Kitagawa; Kouji Morita; Hiromi Kishida; Satoru Arakawa
Original assignee: Fujikoshi Machinery Corp; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Fujikoshi Machinery Corp; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: US8092281B2; TW200841990A; US20090291623A1; WO2008050475A1; KR20090074056A; JP4374370B2; DE112007002571T5; TWI413571B; KR101402720B1; CN101528416A; CN101528416B; JP2008110407A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Polierkopf sowie eine Poliervorrichtung zur Verwendung mit diesem Polierkopf, wobei der Polierkopf mit einem ringförmigen starren Ring, einer Gummifolie, die an den starren Ring mit einer gleichförmigen Spannung geklebt ist, einer Mittelplatte, die mit dem starren Ring verbunden ist und zusammen mit der Gummifolie und dem starren Ring einen Raumabschnitt bildet, und einer ringförmigen Schablone, die konzentrisch mit dem starren Ring in einem peripheren Abschnitt auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie bereitgestellt ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als ein Innendurchmesser des starren Rings ist, ausgestattet ist, bei welchem ein Druck des Raumabschnitts durch einen Druckeinstellmechanismus verändert werden kann, eine Rückseite eines Werkstücks auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie gehalten wird und eine Oberfläche des Werkstücks in gleitenden Kontakt mit dem auf einer Drehscheibe befestigten Polierkissen gebracht wird, um ein Polieren auszuführen, und ein Innendurchmesser der Schablone kleiner als ein Innendurchmesser des starren Rings ist und ein Verhältnis zwischen einer Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring und der Schablone und einer Differenz zwischen dem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser der Schablone 26% oder mehr und 45% oder weniger beträgt. Dadurch können ein Polierkopf und dergleichen bereitgestellt werden, die dauerhaft konstante Flachheit erzielen können.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Polierkopf zum Halten eines Werkstücks, wenn eine Oberfläche des Werkstücks poliert wird, und eine Poliervorrichtung, die mit diesem ausgestattet ist, und insbesondere einen Polierkopf zum Halten eines Werkstücks auf einer Gummifolie und eine Poliervorrichtung, die mit diesem ausgestattet ist.
ZUGRUNDELIEGENDER STAND DER TECHNIK
Als eine Vorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks, wie eines Silicium-Wafers, eine eine einzelne Seite bearbeitende Poliervorrichtung, in welcher das Werkstück auf jeder seiner Flächen nacheinander poliert wird, und eine doppelseitig arbeitende Poliervorrichtung, in welcher die beiden Flächen zur gleichen Zeit poliert werden.
Eine allgemeine, eine einzelne Seite bearbeitende Poliervorrichtung umfasst, wie in 5 gezeigt, beispielsweise eine Drehscheibe 93, auf welcher ein Polierkissen („Polishing Pad”) 94 befestigt ist, einen Zuführmechanismus für Poliermittel 96, einen Polierkopf 92 und dergleichen. In einer solchen Poliervorrichtung 91 wird das Polieren ausgeführt, indem ein Werkstück W durch den Polierkopf 92 gehalten wird, das Poliermittel 95 auf das Polierkissen 94 ausgehend von dem Zuführmechanismus für Poliermittel 96 aufgetragen wird und die Drehscheibe 93 bzw. der Polierkopf 92 gedreht werden, um die Oberfläche des Werkstücks W in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen 94 zu bringen.
Als ein Verfahren zum Halten des Werkstücks auf dem Polierkopf gibt es ein Verfahren, das Werkstück auf einer flachen, scheibenförmigen Platte durch einen Klebstoff, wie ein Wachs und dergleichen, anzuheften. Außerdem gibt es, insbesondere als ein Halteverfahren, welches das Aufsteigen oder Durchhängen des Werkstücks in seinem äußeren Umfangsabschnitt unterdrückt und die Flachheit des gesamten Werkstücks verbessert, ein sogenanntes Gummifutter(„rubber-chuck”)-Verfahren, bei welchem ein das Werkstück haltender Abschnitt aus einer Gummifolie hergestellt ist, ein unter Druck stehendes Fluid, wie Luft, in eine Rückseite der Gummifolie gegossen wird und die Gummifolie durch einen gleichförmigen Druck aufgeblasen wird, um das Werkstück auf das Polierkissen zu drücken (siehe beispielsweise die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H5-69310 ).
Ein Beispiel für eine Konfiguration des Gummifutter-Polierkopfs des Standes der Technik ist schematisch in 4(a) gezeigt und ein vergrößertes Diagramm eines peripheren Abschnitts des Polierkopfs ist in 4(b) gezeigt. Ein essentieller Teil eines Polierkopfs 71 ist ein starrer Ring 72, der aus einem ringförmigen SUS-Material (rostfreier Stahl) und dergleichen hergestellt ist, eine Gummifolie 73, die auf den starren Ring 72 geklebt ist, und eine Mittelplatte 74, die mit dem starren Ring 72 verbunden ist. Ein versiegelter Raum 75 wird durch den starren Ring 72, die Gummifolie 73 und die Mittelplatte 74 definiert. Auch wird eine ringförmige Schablone 76 konzentrisch mit dem starren Ring 72 in dem peripheren Abschnitt auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 73 bereitgestellt. Es wird auch ein durchgehendes Loch 78 zur Druckeinstellung, welches mit einem Druckeinstellungsmechanismus 77 in Verbindung steht, im Zentrum der Mittelplatte 74 bereitgestellt, so dass ein Druck des Raums 75 eingestellt wird, indem unter Druck stehendes Fluid durch den Druckeinstellungsmechanismus 77 und dergleichen zugeführt wird. Auch werden Drückmittel, die nicht gezeigt sind, für das Drücken der Mittelplatte 74 in Richtung des Polierkissens 94 bereitgestellt.
Unter Verwendung des Polierkopfes, der wie oben konfiguriert ist, wird das Werkstück W auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 73 durch ein Verstärkungskissen 79 gehalten, ein Kantenabschnitt des Werkstücks W wird durch die Schablone 76 gehalten und das Werkstück W wird in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen 94, das auf einer Oberfläche der Drehscheibe 93 befestigt ist, gebracht, indem ein Druck auf die Mittelplatte 74 ausgeübt wird, um das Polieren auszuführen.
Indem das Werkstück durch die Gummifolie gehalten wird und das Werkstück unter Verwendung des mit der Schablone, wie oben, ausgestatteten Polierkopfs poliert wird, wird die Flachheit (und die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung) des gesamten Werkstücks W in einigen Fällen verbessert, aber die Flachheit ist in anderen Fällen nach wie vor nicht günstig und es gibt ein Problem, dass konstante Flachheit nicht dauerhaft erzielt werden kann.
US 6,508,696 B1 offenbart einen Polierkopf zum Polieren von Wafern, umfassend: Einen Hauptkopf 106 mit einem unteren ungefähr zirkulären Öffnungsteil; und einer flexiblen Membran mit einer ungefähr zirkulären Form, um eine Druckkammer um mit dem Hauptkopf 106 eine Druckkammer 107 zu bilden und einen Wafer an einer Unterseite von einem inneren Umfangsteil 2a davon (siehe Anspruch 1, 1, 5a von D1).
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Dann wurde angesichts des obigen Problems die Erfindung gemacht und hat zum Gegenstand, einen Polierkopf bereitzustellen, der dauerhaft konstante Flachheit erzielen kann.
Die Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und stellt einen Polierkopf bereit, der mindestens mit einem ringförmigen starren Ring, einer Gummifolie, die an den starren Ring mit einer gleichförmigen Spannung geklebt ist, einer Mittelplatte, die mit dem starren Ring verbunden ist und zusammen mit der Gummifolie und dem starren Ring einen Raum bildet, und einer ringförmigen Schablone, die konzentrisch mit dem starren Ring in einem peripheren Abschnitt auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie bereitgestellt ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als ein Innendurchmesser des stauen Rings ist, ausgestattet ist, bei welchem ein Druck des Raums durch einen Druckeinstellmechanismus verändert werden kann, eine Rückseite eines Werkstücks auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie gehalten wird und eine Oberfläche des Werkstücks in gleitenden Kontakt mit dem auf einer Drehscheibe befestigten Polierkissen gebracht wird, um ein Polieren auszuführen, wobei ein Innendurchmesser der Schablone kleiner als ein Innendurchmesser des starren Rings ist und ein Verhältnis zwischen einer Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring und der Schablone und einer Differenz zwischen dem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser der Schablone 26% oder mehr und 45% oder weniger beträgt.
In dem wie oben konfigurierten Polierkopf, wenn er ein Polierkopf ist, bei welchem der Innendurchmesser der Schablone kleiner als der Innendurchmesser des starren Rings ist und das Verhältnis zwischen einer Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring und der Schablone und der Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Schablone 26% oder mehr und 45% oder weniger beträgt, kann ein innerer Umfangsabschnitt der Schablone frei verformt werden und das Halten des Werkstücks durch die Gummifolie und das Polieren davon können durch eine gleichförmigere Druckkraft über die gesamte Fläche des Werkstücks hinweg ausgeführt werden. Als Ergebnis kann, sogar wenn eine Lagebeziehung zwischen der Unterseite des Werkstücks und der Unterseite der Schablone geringfügig variiert, die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung günstig gehalten werden.
In diesem Falle ist der Innendurchmesser der Schablone um 0,5 mm oder mehr und 2,0 mm oder weniger größer als der Außendurchmesser des Werkstücks und der Außendurchmesser der Schablone ist vorzugsweise um 10% oder mehr und 20% oder weniger größer als der Außendurchmesser des Werkstücks.
Wenn der Innendurchmesser der Schablone um 0,5 mm oder mehr und 2,0 mm oder weniger großer als der Außendurchmesser des Werkstücks ist und der Außendurchmesser der Schablone um 10% oder mehr und 20% oder weniger größer als der Außendurchmesser des Werkstücks ist, kann das Werkstück ohne Brechen sicher gehalten werden und eine Entfernung der Schablone während des Polierens des Werkstücks kann verhindert werden. Auch kann eine Geschwindigkeit des Polierens eines Werkstücks in günstiger Weise gesteuert werden.
Das zu polierende Werkstück kann auch ein Silicium-Einkristall-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm oder mehr sein.
Sogar wenn das zu polierende Werkstück ein Silicium-Einkristall-Wafer mit einem großen Durchmesser von 300 mm oder mehr, wie oben, ist, kann mit dem Polierkopf gemäß der Erfindung das Werkstück durch die Gummifolie gehalten und auf der gesamten Oberfläche des Werkstücks mit einer gleichförmigeren Druckkraft poliert werden. Als Ergebnis kann, sogar wenn die Lagebeziehung zwischen der Unterseite des Werkstücks und der Unterseite der Schablone geringfügig variiert, die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung günstig gehalten werden.
Auch wird, wenn das Werkstück durch den Polierkopf gehalten wird, die Dicke der Schablone vorzugsweise so festgelegt, dass die Lage der Unterseite des Werkstücks niedriger als die Position von 60 μm oberhalb der Unterseite der Schablone und höher als die Position von 5 μm unterhalb der Unterseite der Schablone ist.
Wenn die Dicke der Schablone so festgelegt wird, dass die Lage der Unterseite des Werkstücks niedriger als die Position von 60 μm oberhalb der Unterseite der Schablone und höher als die Position von 5 μm unterhalb der Unterseite der Schablone ist, wenn das Werkstück durch den Polierkopf, wie oben, gehalten wird, kann ein Polieren sicherer ausgeführt werden, während die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung hoch gehalten wird.
Darüber hinaus wird im Rahmen der Erfindung eine Poliervorrichtung, die verwendet wird, wenn eine Oberfläche eines Werkstücks poliert wird, und die mindestens mit einem Polierkissen, das auf einer Drehscheibe befestigt ist, einem Zuführmechanismus für Poliermittel zum Auftragen eines Poliermittels auf das Polierkissen und dem Polierkopf gemäß der Erfindung als Polierkopf für das Halten des Werkstücks ausgestattet ist, bereitgestellt.
Wie oben erwähnt, können, wenn das Werkstück unter Verwendung der mit dem Polierkopf gemäß der Erfindung ausgestatteten Poliervorrichtung poliert wird, das Halten des Werkstücks durch die Gummifolie und das Polieren davon mit einer gleichförmigeren Druckkraft über die gesamte Fläche des Werkstücks hinweg ausgeführt werden. Als ein Ergebnis kann, sogar wenn die Lagebeziehung zwischen der Unterseite des Werkstücks und der Unterseite der Schablone geringfügig variiert, die Gleichförmigkeit der Poliergut Entfernung günstig gehalten werden.
Da ein innerer Umfangsabschnitt der Schablone frei verformt werden kann, indem das Werkstück unter Verwendung des Polierkopfes gemäß der Erfindung poliert wird, können das Halten des Werkstücks durch die Gummifolie und das Polieren davon mit einer gleichförmigeren Druckkraft über die gesamte Fläche des Werkstücks hinweg ausgeführt werden.
Als ein Ergebnis kann, sogar wenn die Lagebeziehung zwischen der Unterseite des Werkstücks und der Unterseite der Schablone geringfügig variiert, die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung günstig gehalten werden. D. h., sogar wenn die Dicke des Werkstücks oder die Dicke der Schablone geringfügig variiert, kann ein Polieren ausgeführt werden, während die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung günstig gehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 sind schematische Schnittansichten, welche einen Polierkopf gemäß der Erfindung veranschaulichen, wobei 1(a) eine schematische Schnittansicht ist, die den gesamten Polierkopf veranschaulicht, und 1(b) eine vergrößerte Ansicht ist, die dessen peripheren Abschnitt veranschaulicht;
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches ein Beispiel einer Poliervorrichtung, die mit dem Polierkopf gemäß der Erfindung ausgestattet ist, veranschaulicht;
3 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer überstehenden Länge einer Werkstückunterseite über eine Schablonenunterseite hinaus und der Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung veranschaulicht;
die 4 sind schematische Schnittansichten, die einen Polierkopf des Standes der Technik veranschaulichen, wobei die 4(a) eine schematische Schnittansicht ist, die den gesamten Polierkopf veranschaulicht, und 4(b) eine vergrößerte Ansicht ist, die dessen peripheren Abschnitt veranschaulicht; und
5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches ein Beispiel einer eine einzelne Seite bearbeitenden Poliervorrichtung veranschaulicht.
BESTE WEISE(N) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
Wie oben erwähnt, kann, sogar wenn das Werkstück durch die Gummifolie gehalten wird und das Werkstück unter Verwendung des mit der Schablone ausgestatteten Polierkopfs poliert wird, eine günstige Flachheit in einigen Fällen nicht erzielt werden und es gibt das Problem, dass konstante Flachheit nicht dauerhaft erzielt werden kann.
Dann haben die Erfinder eifrig Experimente und eine Untersuchung hinsichtlich der Ursache des Problems ausgeführt.
Als Ergebnis haben die Erfinder das Folgende herausgefunden. D. h., dass, wenn eine Unterseite des zu polierenden Werkstücks und eine Unterseite der Schablone, welche das Werkstück an einem Kantenabschnitt hält, eine vorher festgelegte Lagebeziehung aufweisen, es bekannt ist, dass eine günstige Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung erzielt wird. Und wenn eine solche Lagebeziehung nicht realisiert wird, tritt ein Aufsteigen oder Durchhängen einer äußeren Umfangsgestalt des Werkstücks auf und die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung wird verschlechtert. Speziell tritt, wenn die Unterseite des Werkstücks übermäßig in Bezug auf die Unterseite der Schablone vorspringt, ein Durchhängen entlang des äußeren Umfangs auf, während es, wenn die Unterseite des Werkstücks in Bezug auf die Unterseite der Schablone übermäßig zurückspringt, eine Gestalt bekommt, die an dem äußeren Umfang erhöht ist.
D. h., dass herausgefunden worden ist, dass, wenn die Lagebeziehung zwischen der Unterseite des Werkstücks und der Unterseite der Schablone angepasst wird, beispielsweise indem die Dicke der Schablone angepasst wird, die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung günstig gemacht werden kann. Jedoch beträgt bei dem Polierkopf des Standes der Technik ein Bereich von Werten einer Unterseitendifferenz zwischen dem Werkstück und der Schablone, der zugelassen wird, um die günstige Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung zu erzielen, für mehrere um und auch, wenn das Werkstück ein Silicium-Einkristall-Wafer ist, weist die Werkstückdicke üblicherweise eine Schwankung von beispielsweise etwa ±10 μm oder mehr auf und da die Schablonendicke auch eine Schwankung aufweist, wurde festgestellt, dass eine genaue Anpassung innerhalb von mehreren um oder dergleichen schwierig ist.
Als Ergebnis von weiteren eifrigen Experimenten und weiterer Untersuchung durch die Erfinder haben diese dann sich ausgedacht, über eine Struktur zu verfügen, bei welcher die Schablone ausgehend von einem starren Ring nach Innen ausgedehnt ist (was auch als „Überhang” bezeichnet wird), so dass der innere Umfangsabschnitt der Schablone frei verformt werden kann, und sogar wenn die Lagebeziehung zwischen der Werkstückunterseite und der Schablonenunterseite etwas variiert, kann ein Einfluss auf eine polierte Gestalt verringert werden, und sie optimierten Bedingungen und stellten die Erfindung fertig.
Der Polierkopf und die Poliervorrichtung gemäß der Erfindung werden nachfolgend spezifisch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. 1 zeigt ein Beispiel des Polierkopfs gemäß der Erfindung. 1(a) ist eine schematische Schnittansicht, welche den gesamten Polierkopf zeigt, und 1(b) ist eine vergrößerte Ansicht, die dessen peripheren Abschnitt zeigt. Dieser Polierkopf 11 ist mit einem ringförmigen starren Ring 12, der aus einem starren Material, wie SUS (rostfreier Stahl) und dergleichen, hergestellt ist, einer Gummifolie (elastische Folie) 13, die auf den starren Ring 12 mit einer gleichförmigen Spannung geklebt ist und eine flache Unterseite aufweist, und einer Mittelplatte 14, die mit dem starren Ring 12 mit einem Bolzen und dergleichen verbunden ist, ausgestattet. Der starre Ring 12, die Gummifolie 13 und die Mittelplatte 14 definieren einen versiegelten Raum 15. Auch wird auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 13 das Werkstück W gehalten. Die Dicke der Gummifolie 13 ist nicht in irgendeiner besonderen Weise beschränkt und es kann eine willkürliche und passende Dicke gewählt werden, sie kann aber beispielsweise etwa 1 mm dick sein. Auch sind Material, Gestalt und dergleichen der Mittelplatte nicht in irgendeiner besonderen Weise beschränkt, aber sie könnte willkürlich so lang sein, wie der Raum 15 gebildet werden kann.
Auch wird in dem peripheren Abschnitt auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 13 eine ringförmige Schablone 16 konzentrisch mit dem starren Ring 12 vorgesehen. Die Schablone 16 wird zum Halten eines Kantenabschnitts des Werkstücks W verwendet und ist so verbunden, dass sie entlang des äußeren Umfangsabschnitts des Unterseitenabschnitts der Gummifolie 13 nach unten vorspringt. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Innendurchmesser der Schablone 16 vorzugsweise um 0,5 mm oder mehr und 2,0 mm oder weniger größer als ein Außendurchmesser des Werkstücks W. Der Grund dafür ist, dass, wenn der Innendurchmesser der Schablone 16 um weniger als 0,5 mm größer als der Außendurchmesser des Werkstücks W ist, das Werkstück W angesichts einer Positionierungsgenauigkeit des Werkstücks W nicht gut gehalten werden kann. Wenn andererseits der Innendurchmesser der Schablone 16 um mehr als 2,0 mm größer als der Außendurchmesser des Werkstücks W ist, ist eine Stoßbelastung zwischen der Schablone 16 und dem Kantenabschnitt des Werkstücks W während des Polierens hoch und es ist in hohem Maße möglich, dass das Werkstück W zerbrochen werden könnte. Auch ist der Außendurchmesser der Schablone 16 in einem Bereich von 10% oder mehr und 20% oder weniger größer als der Außendurchmesser des Werkstücks W. Der Grund dafür ist, dass, wenn der Außendurchmesser der Schablone 16 in einem Bereich unter 10% größer als der Außendurchmesser des Werkstücks W ist, eine Haftfläche der Schablone 16 nicht ausreichend befestigt werden kann und es ein Problem gibt, dass die Schablone 16 während des Polierens des Werkstücks W abgetrennt wird oder aufgrund einer geringen Breite der Schablone 16 (Schablonenbreite) und einem unzureichenden Halten des Werkstücks W das Werkstück W von der Schablone 16 während des Polierens entfernt wird und heraus springt und dergleichen. Wenn andererseits der Außendurchmesser der Schablone 16 um mehr als 20% größer als der Außendurchmesser des Werkstücks W ist, wird es für das Poliermittel schwierig, in das Innere der Schablone 16 einzudringen, und es gibt ein Problem, dass eine Poliergeschwindigkeit extrem verringert wird.
Auch wird festgelegt, dass die Schablone 16 einen Außendurchmesser aufweist, der zumindest größer als der Innendurchmesser des starren Rings 12 ist, und es wird festgelegt, dass ihr Innendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des starren Rings 12 ist. Da der starre Ring 12 und die Schablone 16 konzentrisch sind, erstreckt sich in diesem Falle die Schablone 16 ausgehend von dem starren Ring 12 nach Innen. Die sich über den starren Ring 12 hinaus erstreckende Länge der Schablone 16 wird als eine Überhanglänge bezeichnet. Und aus dem Grund, der später beschrieben werden wird, wird ein Verhältnis zwischen einer Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 und einer Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Schablone 16 auf 26% oder mehr und 45% oder weniger festgelegt (d. h. dass ein Verhältnis zwischen der Überhanglänge und der Breite der Schablone 16 auf 26% oder mehr und 45% oder weniger festgelegt wird).
Auch ist das Material der Schablone 16 vorzugsweise ein Material, das weicher ist als das Werkstück, um das Werkstück W nicht zu verunreinigen und einen Kratzer oder Eindruck zu ergeben, und ist ein hochgradig abriebfestes Material, so dass es nur schwer abgenutzt wird, sogar wenn es während des Polierens in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen 24 gebracht wird.
Auch ist ein durchgehendes Loch 18 für eine Druckeinstellung, das mit einem Druckeinstellungsmechanismus 17 in Verbindung steht, im Zentrum der Mittelplatte 14 für das Einstellen des Drucks in dem Raum 15 durch Zuführen eines unter Druck stehenden Fluids ausgehend von dem Druckeinstellungsmechanismus 17 und dergleichen vorgesehen. Auch ist ein Drückmittel, welches nicht gezeigt ist, zum Drücken der Mittelplatte 14 in Richtung des Polierkissens 24 vorgesehen.
Anders als oben kann ein Verstärkungskissen 19 angeheftet sein, wobei es an einer Unterseite der Gummifolie 13 angebracht ist. Es wird vorgesehen, dass das Verstärkungskissen 19 Wasser enthält, um das Werkstück W anzuheften und um das Werkstück W auf einer Werkstückhaltefläche der Gummifolie 13 zu halten. Das Verstärkungskissen 19 kann beispielsweise aus geschäumtem Polyurethan hergestellt sein. Indem ein solches Verstärkungskissen 19 bereitgestellt wird und man vorsieht, dass dieses Wasser enthält, kann das Werkstück W sicher durch eine Oberflächenspannung des in dem Verstärkungskissen 19 enthaltenen Wassers gehalten werden. Die 1 zeigen einen Modus, bei welchem die Schablone 16 direkt auf die Gummifolie 13 geklebt ist, aber die Erfindung schließt einen Fall nicht aus, bei welchem die Schablone 16 mit der Gummifolie 13 durch das Verstärkungskissen 19 und dergleichen verbunden ist.
Unter Verwendung des wie oben konfigurierten Polierkopfes 11 wird die Mittelplatte 14 in Richtung des auf der Drehscheibe 23 befestigten Polierkissens 24 durch Mittelplatten-Drückmittel, die nicht gezeigt sind, gedrückt und das Werkstück W wird in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen 24 zum Polieren der Werkstoffoberfläche gebracht. Das Mittelplatten-Drückmittel ist vorzugsweise in der Lage, die Mittelplatte 14 über die gesamte Fläche hinweg mit einem gleichförmigen Druck zu drücken.
Indem beim Konfigurieren des Polierkopfes 11 wie oben der Innendurchmesser der Schablone 16 kleiner als der Innendurchmesser des starren Rings 12 gemacht wird, kann der innere Umfangsabschnitt der Schablone 16 frei verformt werden; indem der Druck in dem Raum 15 in geeigneter Weise eingestellt wird, erfolgt eine automatische Entspannung, so dass die Lagebeziehung zwischen der Unterseite (polierte Oberfläche) des Werkstücks W während des Polierens und der Unterseite der Schablone 16 sich geeigneten Positionen annähert, und sogar wenn die Dicke des Werkstücks W oder die Dicke der Schablone 16 geringfügig variiert, kann das Polieren ausgeführt werden, während eine auf das Werkstück W ausgeübte Druckkraft über die gesamte Fläche gleichförmig gehalten wird, und als ein Ergebnis kann das Polieren ausgeführt werden, während die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung des Werkstücks W günstig gehalten wird.
Die Erfinder haben die folgenden Versuche ausgeführt, um einen spezifischen Bereich der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 zu erhalten.
(Versuch)
Der wie in den 1 gezeigt konfigurierte Polierkopf 11 wurde, wie folgt, hergestellt, indem die Überhanglänge der Schablone 16 gegenüber dem starren Ring 12 verändert wurde. Als erstes wurde an einem äußeren Umfang des starren Rings 12 (Außendurchmesser: 360 mm), der aus SUS hergestellt war und dessen oberer Abschnitt durch die Mittelplatte 14 blockiert wurde, die Gummifolie 13 mit einer gleichförmigen Zugkraft angeheftet. Auf der Werkstückhalteseite der Gummifolie 13 wurde das Verstärkungskissen 19 mit einem doppelseitigen Klebeband angeheftet und die ringförmige Schablone 16 mit einem Außendurchmesser von 355 mm und einem Innendurchmesser von 302 mm (d. h. die Differenz zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser betrug 53 mm und die Schablonenbreite betrug 26,5 mm) wurde mit doppelseitigem Klebeband aufgeklebt, so dass die Schablone an den Umfang des Verstärkungskissens 19 angrenzte. Es wurden jedoch starre Ringe mit einem solchen Innendurchmesser, dass die Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 0, 5, 10, 14, 18, 22, 24 bzw. 26 mm beträgt (0, 2,5, 5, 7, 9, 11, 12 bzw. 13 mm als Überhanglänge der Schablone 16 gegenüber dem starren Ring 12), hergestellt und ersatzweise verwendet.

Eine Beziehung zwischen der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 und einem Verhältnis zwischen der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 und der Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Schablone 16 sind in TABELLE 1 gezeigt. [TABELLE 1]

Innendurchmesserdifferenz zwischen starrem Ring und Schablone (mm)	(Innendurchmesserdifferenz zwischen starrem Ring und Schablone)/(Differenz zwischen Innendurchmesser und Außendurchmesser der Schablone) (%)
0	0
5	9
10	19
14	26
18	34
22	42
24	45
26	49

Durch Verwenden der mit dem Polierkopf 11, wie oben erwähnt, ausgestatteten Poliervorrichtung wurde ein Silicium-Einkristall-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Dicke von 775 μm als Werkstück W, wie folgt, poliert. Der verwendete Silicium-Einkristall-Wafer wird vorab einem ersten Polieren auf seinen beiden Seiten unterzogen und sein Kantenabschnitt wird ebenfalls poliert. Auch wurde die Drehscheibe 23 mit einem Durchmesser von 800 mm verwendet und ein übliches wurde als Polierkissen 24 verwendet.
Beim Polieren wurde eine Alkalilösung, welche kolloidales Siliciumdioxid enthielt, als Poliermittel verwendet und der Polierkopf 11 und die Drehscheibe 23 wurden mit 31 Upm bzw. 29 Upm gedreht. Eine Polierbelastung (Drückkraft) des Werkstücks W wurde auf 15 kPa festgelegt. Die Polierdauer betrug 10 Minuten.
Die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung des wie oben polierten Werkstücks W wurde ausgewertet. Die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung wird erhalten, indem die Dicke des Werkstücks vor und nach dem Polieren in einer Region, welche einen am weitesten außen gelegenen Umfangsabschnitt von 2 mm Breite ausschließt, als eine Flachheits-Garantiefläche in einer Ebene durch ein Flachheitsmessinstrument gemessen und eine Differenz bei der Poliergut-Entfernung ermittelt wird, und wird dargestellt durch eine Gleichung der Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung (%) = (maximale Poliergut-Entfernung in der Ebene – minimale Poliergut-Entfernung in der Ebene)/durchschnittliche Poliergut-Entfernung in der Ebene.
Das Ergebnis ist in 3 in einem Graph einer Beziehung zwischen einer überstehenden Länge der Unterseite des Werkstücks W gegenüber der Unterseite der Schablone 16, wenn das Werkstück W durch den Polierkopf 11 gehalten wird (wenn das Vorzeichen positiv ist, bedeutet das, dass die Unterseite des Werkstücks W niedriger ist als die Unterseite der Schablone 16, während, wenn das Vorzeichen negativ ist, dies bedeutet, dass die Unterseite des Werkstücks W höher ist als die Unterseite der Schablone 16) und der Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung gezeigt.
Ausgehend von 3 war, wenn das Verhältnis zwischen der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 und der Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Schablone 16 26 bis 45% betrug, wenn die überstehende Länge der Unterseite des Werkstücks W gegenüber der Unterseite der Schablone 16 innerhalb eines Bereichs von etwa 5 μm bis –60 μm liegt, die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung mit 10% oder weniger günstig. Auf der anderen Seite wurde, wenn das Verhältnis der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 kleiner war als das, die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung empfindlich durch die überstehende Länge der Unterseite des Werkstücks W gegenüber der Unterseite der Schablone 16 beeinflusst und variierte stark. Auch tritt, wenn das Verhältnis der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 49% betrug, ein Verdrehen in der Gummifolie 13 auf, das Verstärkungskissen 19 und das Werkstück W wurden entfernt und das Polieren konnte in einigen Fällen nicht ausgeführt werden.
Aus den Ergebnissen der obigen Experimente war bekannt, dass, wenn das Verhältnis zwischen der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 und der Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Schablone 16 26% oder mehr und 45% oder weniger betrug, sogar wenn die überstehende Länge der Unterseite des Werkstücks W gegenüber der Unterseite der Schablone 16 in einem Bereich von etwa 5 μm bis –60 μm relativ variierte, das Werkstück poliert werden konnte, während eine günstige Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung beibehalten wurde.
Um die Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 innerhalb von diesem Bereich zu halten, wird, wenn der Durchmesser des zu polierenden Werkstücks durch Spezifikation bestimmt wird, die Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 angepasst, indem der Innendurchmesser des starren Rings 12 verändert wird, ohne den Innendurchmesser der Schablone 16 zu verändern. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern der Innendurchmesser der Schablone 16 kann abhängig von dem Durchmesser des Werkstücks W verändert werden.
Durch Polieren des Werkstücks W unter Verwendung des Polierkopfes 11, welcher die Innendurchmesserdifferenz zwischen dem stammen Ring 12 und der Schablone 16 innerhalb von diesem Bereich aufweist, kann, da der innere Umfangsabschnitt der Schablone 16 während des Polierens frei verformt wird und die Lagebeziehung zwischen der Unterseite des Werkstücks (polierte Oberfläche) und der Unterseite der Schablone 16 automatisch entspannt wird, sogar wenn die Dicke des Werkstücks W oder die Dicke der Schablone 16 geringfügig variiert, das Polieren ausgeführt werden, während die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung des Werkstücks günstig gehalten wird. Speziell kann, wenn das Werkstück durch den Polierkopf gehalten wird, durch Festlegen der Dicke der Schablone derart, dass die Lage der Unterseite des Werkstücks niedriger als die Position 60 μm oberhalb der Unterseite der Schablone und höher als die Position 5 μm unterhalb der Unterseite der Schablone ist, das Polieren sicherer ausgeführt werden, während die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung des Werkstücks günstig gehalten wird.
2 zeigt eine Skizze einer Poliervorrichtung 61, die mit dem obigen Polierkopf 11 ausgestattet ist. Die Poliervorrichtung 61 ist mit dem auf der Drehscheibe 23 befestigten Polierkissen 24 und einem Zuführmechanismus für Poliermittel 66 zum Auftragen eines Poliermittels 65 auf das Polierkissen 24 zusätzlich zu dem Polierkopf 11 ausgestattet.
Um das Werkstück W unter Verwendung der Poliervorrichtung 61 zu polieren, wird das Werkstück W auf dem Verstärkungskissen 19, welches Wasser enthält, befestigt und die Rückseite des Werkstücks W wird durch die Gummifolie 13 gehalten, während der Kantenabschnitt des Werkstücks W durch die Schablone 16 gehalten wird.
Und ein Poliermittel 65 wird auf das Polierkissen 24 ausgehend von dem Zuführmechanismus für Poliermittel 66 aufgetragen und während der Polierkopf 11 und die Drehscheibe 23 jeweils in vorab festgelegten Richtungen gedreht werden, wird das Werkstück W in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen 24 gebracht. Die Oberfläche des Werkstücks W kann poliert werden, indem das durch die Gummifolie 13 gehaltene Werkstück W auf das Polierkissen 24 auf der Drehscheibe 23 mit einer vorher festgelegten Drückkraft, während es gedreht wird, gedrückt wird.
Wenn das Werkstück W poliert wird unter Verwendung der Poliervorrchtung 61, die mit dem Polierkopf 11 wie oben ausgestattet ist, kann, da er so konstruiert ist, dass das Verhältnis zwischen der Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring 12 und der Schablone 16 und der Differenz zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Schablone 16 26% oder mehr und 45% oder weniger beträgt, das Polieren mit einer gleichförmigen Drückkraft über die gesamte Fläche des Werkstücks W hinweg ausgeführt werden, und sogar wenn die Dicke des Werkstücks W geringfügig variiert, kann das Polieren ausgeführt werden, während die Gleichförmigkeit der Poliergut-Entfernung des Werkstücks günstig gehalten wird.
Die Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Die obige Ausführungsform ist lediglich eine Exemplifizierung und Alles, was im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die in den Ansprüchen der Erfindung beschriebene technische Idee hat und die gleichen Wirkungen und Effekte ausübt, ist in dem technischen Umfang der Erfindung enthalten.
Beispielsweise ist der erfindungsgemäße Polierkopf nicht auf den in den 1 gezeigten Modus beschränkt, sondern die Gestalt und dergleichen der Mittelplatte könnte beispielsweise wie geeignet gestaltet werden.
Auch ist die Konfiguration der Poliervorrichtung nicht auf jene, die in 2 gezeigt ist, beschränkt, sondern kann eine Poliervorrichtung sein, die beispielsweise mit einer Mehrzahl der erfindungsgemäßen Polierköpfe ausgestattet ist.

Claims

Polierkopf (11), der mindestens mit einem ringförmigen starren Ring (12), einer Gummifolie (13), die an den starren Ring (12) mit einer gleichförmigen Spannung geklebt ist, einer Mittelplatte (14), die mit dem starren Ring (12) verbunden ist und zusammen mit der Gummifolie (13) und dem starren Ring (12) einen Raum bildet, und einer ringförmigen Schablone (16), die konzentrisch mit dem starren Ring in einem peripheren Abschnitt auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie (13) bereitgestellt ist und einen Außendurchmesser aufweist, der größer als ein Innendurchmesser des starren Rings (12) ist, ausgestattet ist, bei welchem ein Druck des Raums durch einen Druckeinstellmechanismus (17) verändert werden kann, eine Rückseite eines Werkstücks (W) auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie (13) gehalten wird und eine Oberfläche des Werkstücks (W) in gleitenden Kontakt mit dem auf einer Drehscheibe (23) befestigten Polierkissen (24) gebracht wird, um ein Polieren auszuführen, wobei ein Innendurchmesser der Schablone (16) kleiner als ein Innendurchmesser des starren Rings (12) ist und ein Verhältnis zwischen einer Innendurchmesserdifferenz zwischen dem starren Ring (12) und der Schablone (16) und einer Differenz zwischen dem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser der Schablone (16) 26% oder mehr und 45% oder weniger beträgt.
Polierkopf (11) nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser der Schablone (16) um 0,5 mm oder mehr und 2,0 mm oder weniger größer als der Außendurchmesser des Werkstücks (W) ist und der Außendurchmesser der Schablone (16) um 10% oder mehr und 20% oder weniger größer als der Außendurchmesser des Werkstücks (W) ist.
Polierkopf (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zu polierende Werkstück (W) ein Silicium-Einkristall-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm oder mehr ist.
Polierkopf (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn das Werkstück (W) durch den Polierkopf (11) gehalten wird, eine Dicke der Schablone (16) so festgelegt ist, dass eine Lage einer Unterseite des Werkstücks (W) niedriger als eine Position von 60 μm oberhalb der Unterseite der Schablone (16) und höher als eine Position von 5 μm unterhalb der Unterseite der Schablone (16) ist.
Poliervorrichtung (61), welche verwendet wird, wenn eine Oberfläche eines Werkstücks (W) poliert wird, und welche mit mindestens einem Polierkissen (24), welches auf einer Drehscheibe (23) befestigt ist, einem Zuführmechanismus für Poliermittel (66) zum Auftragen eines Poliermittels (65) auf das Polierkissen (24), und dem Polierkopf (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Polierkopf (11) zum Halten des Werkstücks (W) ausgestattet ist.