CN102712073B - 研磨头及研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种研磨头，在研磨头本体的下部，具备橡胶膜和圆环状的导环，该橡胶膜被保持在圆盘状的中板上，而该导环被设置在该橡胶膜的周围，并将工件的背面保持在橡胶膜的底面部，且使工件的表面与已贴附在平台上的研磨布滑动接触来进行研磨，其中，以导环的底面在研磨中不会接触到研磨布的方式来保持导环和中板，且具有底座构件，所述底座构件经由弹性膜而与研磨头本体连结，该底座构件，利用其顶面的一部分与研磨头本体接触，而被限制轴向的位移，且根据弹性膜，在研磨中能在径向进行位移。由此，提供一种研磨头及研磨装置，在粗研磨加工步骤和精研磨加工步骤中都能使用，且在工件的研磨中，能稳定地得到一定的高平坦度、高研磨余量均匀性，且能得到一种45nm以上的微小粒子少的工件。

Description

研磨头及研磨装置
技术领域
本发明涉及一种在研磨工件的表面时用以保持工件的研磨头及具备该研磨头而成的研磨装置，特别涉及一种将工件保持于橡胶膜上的研磨头及具备该研磨头而成的研磨装置。
背景技术
作为一种装置，该装置用以研磨硅芯片等工件的表面，有每次研磨工件的单面这样的单面研磨装置与同时研磨工件的双面这样的双面研磨装置。
一般的单面研磨装置，例如图9所示，是由贴附有研磨布94的平台(转盘)93、研磨剂供给机构96及研磨头92等所构成。在这种研磨装置91中，以研磨头92来保持工件W，并由研磨剂供给机构96来将研磨剂95供给至研磨布94上，同时，使平台93与研磨头92分别进行旋转来使工件W的表面与研磨布94滑动接触，由此来进行研磨。
近年来，随着电子器件的高集成化，需要在基板也就是硅芯片上，通过光刻(lithography)进行微细加工，而最小线宽甚至要在45nm以下，且该细微化的发展持续进行。因此，对于硅芯片的高平坦化的要求越来越大。
单面研磨加工步骤，是最终用以决定硅芯片等工件的平坦度的步骤，其中，作为用以达成更高平坦化的工件保持方法，有一种经由蜡(wax)等粘贴剂来将工件贴附到更平坦且高刚性的圆盘状板上的方法，但是，特别是在对于工件的整个面需要均匀的研磨加工量的场合，工件保持部，会使用橡胶膜来取代高刚性的圆盘状板，使空气等加压流体流入该橡胶膜的背面，以均匀的压力来使橡胶膜膨胀而将工件推压在研磨布上，也就是使用所谓的橡胶夹盘(rubber chuck)方法。(例如参照专利文献1)
图5是示意性地表示现有的橡胶夹盘方式的研磨头的构成的一个例子。此研磨头101的主要部分，是由环状的刚性环103、被粘贴在刚性环103上的橡胶膜102及与刚性环103结合的中板104所构成。通过刚性环103、橡胶膜102及中板104，而隔成密闭的空间106。另外，在橡胶膜102的底面部的周边部，具备有与刚性环103同心的环状模板(template)105。另外，通过压力调整机构107，将加压流体供给至中板104的中央，藉此来调整空间的压力。另外，具有未图示的推压装置，用以将中板104往推压研磨布132方向推压。
使用这样构成的研磨头101，经由衬垫(packing pad)108来将工件W保持在橡胶膜102的底面部，并使用模板105来保持工件W的边缘(edge)部，并且推压中板104而使工件W和模板105，同时地与已贴附在平台133的顶面上的研磨布132滑动接触，由此进行粗研磨加工。
另外，在硅芯片表面上，若有直径至少45nm以上的微粒，就有招致电子器件的制造成品率降低的可能性。最终阶段的单面研磨也就是精研磨加工步骤，与微粒质量的相关性大，而在此步骤中，为了减少硅芯片等工件表面上的微粒，于是不让工件以外的构件接触到精加工研磨布，且经由隔膜(diaphragm)来将工件保持板连接至研磨头本体，并利用流体等将负荷(load)施加至保持板，来进行精研磨加工。（例如参照专利文献2)
图6(A)是示意地表示这种现有的精研磨加工用的研磨头的构成的一个例子。如图6(A)所示，此研磨头121的主要部分，是经由橡胶制的隔膜129，将陶瓷等刚体也就是保持板124，连结至(研磨)头本体123。为了使工件W真空吸附在保持板124上而形成有多个贯通孔130。在用以吸附工件W的一侧，贴附有衬垫128，而在背面侧，则设置有背板122。进而，以包围保持板124的方式来设置环部125。利用通过工件吸附控制用通路127来调整保持板124与背板122之间的空间压力，而能进行工件W的吸附和脱离。另外，利用通过工件推压用通路126来调整背板122与(研磨)头本体123之间的空间压力，而能调整工件W对于平台133上所贴附的研磨布132的推压程度。
图6(B)是图6(A)的环部125的附近的放大图。如图6(B)所示，能以环部125不会推压到研磨布132的方式来进行研磨。例如，芯片W的厚度是0.775mm的情况，则芯片W的表面(被研磨面)是预先以比环部125的底面更突出0.20～0.35mm的方式来设定环部125和保持板124的位置。由此，能防止研磨中的芯片W发生脱离，同时能以环部125不会推压到研磨布132的方式来进行研磨，而能防止微粒从环部125发生。
但是，陶瓷等刚体也就是保持板124的凹凸会转印到工件上，而有平坦度恶化的问题。
一般来说，为了得到高平坦且微粒数少的工件，在粗研磨加工步骤中，使用一种所谓的橡胶夹盘方式的研磨头，此研磨头，将上述工件保持部设为橡胶膜，使空气等加压流体流入该橡胶膜的背面，以均匀的压力来使橡胶膜膨胀，而将工件与模板(用以保持工件的边缘部)，同时推压在研磨布上；而在精研磨加工步骤中，则使用一种精研磨用的研磨头，其不让工件以外的构件接触到精加工研磨布，而经由隔膜将工件保持板连接至研磨头本体，并利用流体等将负荷施加至保持板上。
这样，因为以往需要两种的研磨头，例如图7所示，需要具备一种更大型的研磨机，其同时配备有研磨装置141和研磨装置151，所述研磨装置141具备上述粗研磨加工用的研磨头101，所述研磨装置151具备精研磨加工用的研磨头121。因此，在设施成本(utility cost)高的无尘室中，须占据更大空间，且研磨机本身的成本也更高，而有高成本的问题。
另外，揭露一种橡胶夹盘方式的研磨头(参照专利文献3)，其在研磨中不让工件以外的构件接触到精加工研磨布以减少微粒，而能进行高均匀性的研磨。
[现有技术文献]
(专利文献)
专利文献1：日本特开平第5-69310号公报
专利文献2：日本特开第2007-67179号公报
专利文献3：日本特开第2009-107094号公报
发明内容
图8是表示此专利文献3的研磨头的示意图。如图8所示，在此研磨头111中，以橡胶膜112来推压工件W，并以设置在橡胶膜112周围且被固定于(研磨头)本体113上的导环115来保持工件W的侧面，且经由弹性膜119来将中板114a、114b连结至导环115，所述中板114a、114b是用以固定橡胶膜112。
但是，即便是使用此研磨头来进行研磨，也不能减少直径45nm以上的微小的粒子(微粒)。
因此，本发明人针对此种微粒不能减少的原因进行调查、研究。其结果，得知：因为在研磨中利用真空吸附而将中板114a按压在止动器118，所以在精研磨中无法利用弹性膜119来吸收从研磨布接收到的径向(绕着研磨头的旋转轴的旋转方向)的摩擦力，使工件W在研磨中会损伤到精加工研磨布而发生过度磨损，因而会从精加工研磨布发生微粒，而造成微小的粒子附着在工件上。
进而，已知：在此研磨头中，因为橡胶膜112的侧壁部在研磨中会接触到已固定于本体113上的导环115的内壁，所以即使没有如上述那样地进行由止动器118所实行的中板114a的真空吸附，橡胶膜112与工件W亦无法利用弹性膜119来吸收从研磨布接收到的径向的摩擦力，因此与上述同样地会造成微小的粒子附着在工件上的情况。
如此，先前仅使用一个研磨头，无法一边保持一定的高平坦度、高研磨余量均匀性，一边另外得到特别是直径45nm以上的微小粒子少的工件。
本发明是鉴于前述问题而完成，其目的在于提供一种研磨头及研磨装置，在粗研磨加工步骤及精研磨加工步骤中都能使用，且在工件的研磨中，能稳定地得到一定的高平坦度、高研磨余量均匀性，且特别是能得到一种直径45nm以上的微小粒子少的工件。
为了达成上述目的，依照本发明，提供一种研磨头，在研磨头本体的下部，至少具备：圆盘状的中板；橡胶膜，其被保持在该中板且至少包覆前述中板的底面部和侧面部；圆环状的导环，其被设置在该橡胶膜的周围并保持工件的侧面；第一密闭空间部，其被前述中板和前述橡胶膜包围而成；以及，第一压力调整机构，其将流体供给至该第一密闭空间部内来调整压力；其中，将前述工件的背面保持在前述橡胶膜的底面部，通过前述第一压力调整机构来推压前述工件，且使前述工件的表面与已贴附在平台上的研磨布滑动接触来进行研磨，所述研磨头的特征在于：
以前述导环的底面在研磨中不会接触到前述研磨布的方式来保持前述导环和前述中板，且具有底座构件，所述底座构件经由弹性膜而与前述研磨头本体连结，该底座构件，利用其顶面的一部分与前述研磨头本体接触，而被限制轴向的位移，且通过前述弹性膜，在研磨中能往径向进行位移。
这样，若是以前述导环的底面在研磨中不会接触到前述研磨布的方式来保持前述导环和前述中板，且具有底座构件，所述底座构件经由弹性膜而与前述研磨头本体连结，该底座构件，利用其顶面的一部分与前述研磨头本体接触，而被限制轴向的位移，且通过前述弹性膜，在研磨中能往径向进行位移，则能稳定地对工件整体施加均匀的推压力，而能稳定地维持一定的高平坦度、高研磨余量均匀性。另外，能防止微粒从导环发生，能通过底座构件往径向的位移来吸收由研磨布所接收到的径向的摩擦力，则工件不会损伤研磨布而能抑制由于过度磨损所造成的从研磨布发生微粒的情况。其结果，能得到一种特别是45nm以上的微小粒子少的工件。另外，因为在粗研磨步骤和精研磨步骤中都能使用，所以能减少成本。
此时，前述研磨头本体与前述底座构件的顶面的一部分的接触部，较佳经由正圆球来接触，该正圆球，被配置在前述研磨头本体及/或前述底座构件所设置的凹部内。
这样，若前述研磨头本体与前述底座构件的顶面的一部分的接触部，经由正圆球来接触，该正圆球，被配置在前述研磨头本体及/或前述底座构件上所设置的凹部内，则能一边限制轴向的位移，一边使底座构件能更容易地往径向进行位移，而能更确实地抑制微粒的发生。
这样，本发明中的底座构件的顶面的一部分与研磨头本体互相接触的情况，不限定于两者直接接触，也包含经由正圆球的间接接触。即，只要底座构件的顶面能干涉研磨头本体来限制其在轴向上的位移即可。
另外，此时，进而，较佳是更具有：第二密闭空间部，其被前述底座构件、前述研磨头本体及前述弹性膜包围而成；以及，第二压力调整机构，其用以调整该第二密闭空间部内的压力。
这样，若进而具有：第二密闭空间部，其被前述底座构件、前述研磨头本体及前述弹性膜包围而成；以及，第二压力调整机构，其用以调整该第二密闭空间部内的压力。则此种研磨头，将第二密闭空间部内的压力加以减压，而能更确实地使导环的底面在研磨中不会接触到研磨布，且能确实地防止底座构件往轴向的位移。
另外，此时，能将止推轴承(thrust bearing)或干式轴承(dry bearing)，应用于前述研磨头本体与前述底座构件的顶面的一部分的接触部。
这样，若将止推轴承或干式轴承，应用于前述研磨头本体与前述底座构件的顶面的一部分的接触部，则能简单地采用市售品来加以构成，且能一边确实地防止底座构件往轴向的位移，一边使底座构件容易地往径向进行位移。另外，若采用干式轴承，则不须进行润滑液的供给等的保养。
另外，此时，较佳是通过将前述中板所保持的橡胶膜的外周部分成两个分叉，而将前述第一密闭空间部分割成两个密闭空间部，且该分割后的两个密闭空间部内的压力，能分别独立地进行调整。
这样，若通过将前述中板所保持的橡胶膜的外周部分成两个分叉，而将前述第一密闭空间部分割成两个密闭空间，且该分割后的两个密闭空间内的压力，能分别独立地进行调整，例如分割成主要包覆中板的侧面部及底面部的两个密闭空间，利用各个密闭空间内的压力，在研磨中能分别独立地进行调整，则能更确实地对工件整体施加均匀的推压力，且以遍及工件整体特别是在工件的外周部能维持高度平坦度的方式来进行研磨。
另外，依照本发明，提供一种研磨装置，是在对工件的表面进行研磨时所使用的研磨装置，其特征在于至少具备：研磨布，其被贴附在平台上；研磨剂供给机构，其用以将研磨剂供给至该研磨布上；以及，本发明的研磨头，其作为用以保持前述工件的研磨头。
若这样使用具备本发明的研磨头的研磨装置来进行工件的研磨，则能稳定地对工件整体施加均匀的推压力来进行工件的研磨，且能一边在遍及工件整体特别是在工件的外周部维持高度平坦度，一边抑制微粒的发生而进行研磨。
在本发明中，在研磨头中，以导环的底面在研磨中不会接触到研磨布的方式来保持导环和中板，且具有底座构件，所述底座构件经由弹性膜而与研磨头本体连结，该底座构件，利用其顶面的一部分与研磨头本体接触，而被限制轴向的位移，且通过弹性膜，在研磨中能往径向进行位移，因此，在工件的研磨中，能稳定地得到一定的高平坦度、高研磨余量均匀性，且能得到一种特别是直径45nm以上的微小粒子少的工件。另外，在粗研磨加工步骤及精研磨加工步骤都能使用，而能减少成本。
附图说明
图1是表示本发明的研磨头的一个例子的示意图。
图2是表示本发明的研磨头的底座构件的一个例子的俯视示意图。
图3是表示本发明的研磨头的另一个例子的示意图。
图4是表示本发明的研磨装置的一个例子的示意图。
图5是表示现有的研磨头的一个例子的示意图。
图6是表示现有的研磨头的另一个例子的示意图；其中，图6A是现有的研磨头的示意图，图6B是图6A的一部分的放大图。
图7是表示现有的研磨装置的一个例子的示意图。
图8是表示现有的研磨头的另一个例子的示意图。
图9是表示现有的研磨装置的一个例子的示意图。
具体实施方式
以下，虽然针对本发明来说明实施方式，但是本发明不受限于此实施方式。
以往，在硅芯片等工件的表面研磨中，首先，通过双面研磨装置进行1次研磨，然后，通过单面研磨研磨装置进行2次研磨。在此2次研磨中，进行粗研磨加工、及精加工。该粗研磨加工，是一边维持由1次研磨所确保的高平坦度一边进行；该精加工，主要是用来减少微粒。而且，在这些粗研磨加工步骤和精加工步骤中，要使用不同的研磨头，而需要更大的研磨机，所以在设施成本高的无尘室中须占据更大空间，且研磨机本身的成本也更高，而有高成本的问题。
这样，虽然尝试要在2次研磨的粗研磨加工步骤和精加工步骤中，使用相同的研磨头来进行，但是虽能维持一定的平坦度、研磨余量的均匀性，不过就是无法得到一种特别是直径45nm以上的微小粒子少的工件。
因此，本发明人，为了解决这种问题而专心地进行讨论。而且，针对现有的研磨头，调查此微粒的发生原因时，如上述，得知：该发生微粒的主要原因，是因为在研磨中从研磨布接收到的径向的摩擦力，使工件会损伤到研磨布而发生过度磨损，因而研磨布会发生微粒，该微粒则会附着在工件上。此处，所谓径向，是指研磨头绕着旋转轴旋转的方向(工件的旋转方向)。
而且，更加讨论的结果，想到以下的技术而完成本发明。即，若是作成一种研磨头，其通过底座构件来保持中板(用以保持橡胶膜)与导环，并经由弹性膜来将该底座构件与研磨头本体连结，而作成能往径向方向进行位移，则能吸收由研磨布所接收到的径向的摩擦力；另外，利用使底座构件的顶面的一部分与研磨头本体接触来限制轴向的位移，则能在研磨中，稳定地对工件整体施加均匀的推压力。
图1是表示本发明的研磨头的一个例子的示意图。
如图1所示，本发明的研磨头1，在研磨头本体3的下部，具备：橡胶膜2、中板4、底座构件8及导环5等；该中板用以保持橡胶膜，该底座构件8用以保持橡胶膜2和中板4。
橡胶膜2，至少包覆中板4的底面部和侧面部，橡胶膜2的外周部通过中板4而被保持。此橡胶膜2的保持方法，没有特别限定，例如，也能将橡胶膜2的外周部的末端形成O型环(O ring)状，并将该O型环部夹持在中板4与底座构件8之间，由此进行保持。或者，也能将以上下配置的两片构件来构成中板4，并将橡胶膜2的末端的O型环部夹持在该两片构件之间。
圆环状的导环5，被配置在此橡胶膜2的周围。而且，一边利用导环5来保持工件W的侧面并防止研磨中的工件W脱离，一边将工件W的背面保持在橡胶膜2的底面部。
另外，形成被橡胶膜2与中板4包围而成的第一密闭空间部6。如图1所示，在中板4中，在垂直方向上形成有多数个贯通孔，并能由第一压力调整机构7，将流体供给至第一密闭空间部6内，来调整压力。通过此流体的供给来使橡胶膜2膨胀，而成为一种将推压力施加至在橡胶膜2的底面部所保持的工件W的背面上的结构。根据这种结构，能将均匀的推压力施加至工件整体上。
此处，在保持工件W时，较佳是将衬垫贴附在橡胶膜2的底面部以达成保护工件W的背面的目的。
另外，通过底座构件8来保持中板4和导环5。此时，导环5，以在研磨中导环5的底面不会接触到研磨布32的方式来保持。若以这种方式来保持导环5，则能防止导环5在研磨中推压到研磨布32而造成从导环5发生微粒。此处，导环5的底面的位置没有特别限制，例如，工件W的厚度是0.775mm的情况，则工件W的被研磨面是以比环部125的底面更突出0.2～0.35mm的方式来设定位置。
另外，底座构件8，其顶面的一部分的接触部14，是以与研磨头本体3相接触的方式来加以配置，并被限制底座构件8的轴向(研磨头的旋转轴方向)的位移。由此，能对于研磨中的工件W整体，稳定地保持并施加均匀的推压力，而变成能稳定地维持一定的高平坦度、高研磨余量均匀性，以进行工件W的研磨。
另外，底座构件8，经由弹性膜9来与研磨头本体3相连结。这样，将中板4和导环5加以保持的底座构件8，若经由弹性膜9来与研磨头本体3相连结，则能通过弹性膜9来实现底座构件8在径向的位移，通过底座构件8往径向的位移来吸收由研磨布32所接收到的径向摩擦力，工件不会过度磨损并损伤研磨布32，于是可抑制微粒从研磨布32发生。其结果，能得到一种特别是45nm以上的微小粒子少的工件W。
这样，本发明的研磨头，能一边稳定地维持一定的高平坦度、高研磨余量均匀性，一边另外得到一种特别是直径45nm以上的微小粒子少的工件W，因此在粗研磨加工步骤及精研磨加工步骤中都能使用，而能减少成本。
另外，形成被底座构件8、研磨头本体3及弹性膜9包围而成的第二密闭空间部12，并具备第二压力调整机构13，该第二压力调整机构13能调整此第二密闭空间部12内的压力。而且，通过第二压力调整机构13来进行第二密闭空间部12内的压力的减压，则能更确实地使导环5的底面不会在研磨中接触到研磨布32，且变成能确实地防止底座构件8往轴向的位移。
另外，如图1所示，研磨头本体3与底座构件8的顶面的一部分的接触部14，在研磨头本体3或底座构件8的任一处，设置凹部10，并在该凹部10内配置正圆球11，而以经由该正圆球11来接触的方式，加以构成。或是，也可将凹部设置在研磨头本体3与底座构件8双方。若是这种构成，则底座构件8能更容易地往径向位移，因而较佳。
此处，正圆球11的配置数目并没有限定，但是考虑到正圆球11等的磨损，较佳是设置3个以上。
图2是表示底座构件8的一个例子的示意图，该底座构件8以环状来形成凹部10且在该凹部10中配置有正圆球11。如图2所示，以埋设在环状的凹部10中的方式来配置多个正圆球11。若是此种构成，则能抑制各个正圆球11的磨损，能延长其寿命，于是底座构件8能更容易地往径向位移。
或者，能将止推轴承或干式轴承，应用于研磨头本体3与底座构件8的顶面的一部分的接触部14。
这样，若将止推轴承，应用于研磨头本体3与底座构件8的顶面的一部分的接触部14，则能简单地采用市售品来加以构成，且能一边确实地防止底座构件8在轴向上的位移，一边使底座构件8容易地往径向进行位移。另外，若是采用干式轴承，则不须进行润滑液的供给等的保养。
另外，如图1所示，将环状的沟16设置在底座构件8的顶面的接触部14，则利用卡合的方式，将设置在研磨头本体3的底面处的导件15配置在该沟16中，由此，能抑制底座构件8往径向以外方向的位移，而能更稳定地保持对于工件W的推压力。或者，将沟16设置于研磨头本体3的底面，并将要与此沟16卡合的导件15，设置在底座构件8的顶面。
这种导件15和沟16，也能与上述凹部和正圆球11一起设置，也能仅设置于其中一方，例如仅设置导件15和沟16。
图3(A)是表示本发明的研磨头的另一个例子的示意图。图3(B)是图3(A)的橡胶膜2的外周部附近的放大图。
如图3(A)、图3(B)所示，在此研磨头21中，中板4所保持的橡胶膜2的外周部，分成两个分叉。而且，第一密闭空间部6，也分割成主要是与中板4的侧面相接的密闭空间部6a及主要是与中板4底面相接的密闭空间部6b。
分割成两个密闭空间部6a、6b内的压力，能分别通过第一压力调整机构7a、7b，独立地进行调整。
而且，例如在粗研磨加工时，为了使加工前的工件W的形状在加工后变得更加平坦，则利用调整与中板4的侧面相接的密闭空间部6a内的推压力和与中板4的底面相接的密闭空间部6b内的推压力，以更加提高加工后的工件W的外周部中的平坦度。另外，在精研磨加工时，利用将前述密闭空间部6a和6b设定为相同的推压力，而能在工件W的面内，以均匀的精研磨余量来进行加工。由此，能在面内维持一定的表面粗糙度。
图4是表示本发明的研磨装置的一个例子的示意图，该研磨装置具备如上述的本发明的研磨头。
如图4所示，研磨装置31，具有平台33、已贴附在平台33上的研磨布32、用以将研磨剂加以供给至研磨布32上的研磨剂供给机构34及如图1所示的研磨头1等。
若使用这种具备本发明的研磨头而成的研磨装置来进行工件的研磨，则能稳定地对工件整体施加均匀的推压力来进行工件的研磨，并遍及工件的整个面，特别是在工件的外周部，能以一边维持高度平坦度，一边抑制特别是45nm以上的微粒的发生的方式来进行研磨。
【实施例】
以下，虽然表示本发明的实施例及比较例以更具体说明本发明，但是本发明并不受限于这些例子。
(实施例1)
首先，将利用切克劳斯基法(柴氏长晶法)提拉而成的P型<100>电阻系数8~12Ωcm的直径300mm的单结晶硅碇(silicon ingot)，加以切片而得到薄圆板状的芯片。为了防止芯片发生裂痕、缺口，在外缘部施加倒角(chamferring)加工之后，为了将芯片平面化，进行研光加工(lapping process)。接着，为了除去残留在研光后的芯片表面的加工应变而进行蚀刻加工。进而，对于芯片的表背两面进行双面研磨加工，对于倒角部也进行研磨加工。另外，将芯片的厚度调整为0.775mm。
使用如图4所示的本发明的研磨装置来进行硅芯片的研磨，该研磨装置具备如图1所示的本发明的研磨头。所使用的研磨头具有以下的构成。即，利用底座构件和中板来夹持靴子(boots)形状的硅氧树脂70°制的橡胶膜。该橡胶膜，其末端部的直径为289mm且具有O型环形状(直径2mm)，厚度是1mm，底面部的外径是301mm、高度是6.5mm。在橡胶膜的底面部，以双面胶带贴附有圆形的衬垫。
另外，在橡胶膜的周围，配置有内径是302mm的导环，并安装在底座构件。环状的弹性膜的内侧，安装在底座构件的固定环形状的部分，并将正圆球插入至底座构件的顶面的环状的凹部中。另外，将弹性膜的外侧，安装在研磨头本体的固定环形状的部分。
另外，将被研磨头本体、弹性膜、底座构件包围而成的第二密闭空间部内，抽成真空，并使底座构件和研磨头本体经由正圆球而接触时，使导环的底面与研磨布的表面之间的距离为0.25mm～0.30mm。另外，预先调整导环的厚度，而使橡胶膜的高度成为会使研磨余量均匀的高度。
然后，如以下所示进行粗研磨加工及精研磨加工。
以下表示粗研磨条件。
<粗研磨>
研磨布，是使用聚酯无纺布且含浸有胺甲酸乙酯(urethane)树脂而成的研磨布(ASKER C，硬度60°)；研磨浆，是使用含有胶体二氧化硅(colloidal silica)的pH 10.5的碱性溶液。研磨头和研磨平台，分别以30rpm进行旋转，并将芯片的研磨压力设为15kPa来进行粗研磨。研磨时间为3分钟且分两段实施。
以下表示精研磨条件。
<精研磨>
使用绒面革式样(suded type)的研磨布(ASKER C，硬度57°)；精加工研磨剂，是使用含有胶体二氧化硅(colloidal silica)的pH 10的碱性溶液。研磨头和研磨平台，分别以20rpm进行旋转，并将芯片的研磨压力设为10kPa，进行3分钟的精研磨。
另外，进行化学洗净，来作为精研磨后的洗净。此化学洗净中，作为药液槽，使用二槽洗净液，此洗净液以氨水(28%):过氧化氢水(30%):纯水的容积调配比例是1∶1∶10的方式调配而成；以及，使用一槽洗净液，此洗净液以盐酸(10%):过氧化氢水(30%):纯水的容积调配比例是1∶1∶100的方式调配而成，并在75℃进行工序时间(tact time)3分钟的洗净。然后，进行水洗、干燥。
然后，在洗净后，为了测定微粒，而使用微粒计数器(KLA-Tencor公司所制造的「Surfscan SP-2」)，并利用高光分辨率(optical resolution)条件来实施测定，由此来测定直径45nm以上的微小粒子数。
然后，评价研磨余量均匀性。另外，研磨余量均匀性，是使用市售的硅芯片专用的平坦度测定机，针对研磨前后的工件的厚度，以排除最外周部2mm宽度份量的领域的方式，测定1000个以上的点。利用前述芯片领域内的各个测定点来计算研磨余量，并使用以下的算式来求得该芯片的研磨余量均匀性。
研磨余量均匀性(%)＝(最大研磨余量－最小研磨余量)/(全部的点的平均研磨余量)
其结果，如表1所示，研磨加工后的芯片的微粒，在45nm以上的微粒数有5个。另外，研磨余量均匀性是7.1%。
这样，已知在实施例1中，可维持高度的研磨余量均匀性，且与后述比较例的结果相比，另外能大幅减少微粒数。
这样，本发明的研磨头及具备此研磨头而成的研磨装置，在粗研磨加工步骤和精研磨加工步骤中都能使用，并确认能得到一种工件，其有一定的高平坦度、高研磨余量均匀性，且45nm以上的微小粒子少。
(实施例2)
如图3所示，使用本发明的研磨头，此研磨头将第一密闭空间部分割成两个部份，并采用如图4所示的本发明的研磨装置，与实施例1同样地连续进行硅芯片的粗研磨和精研磨，并在洗净后与实施例1同样地进行评价。
研磨条件等是如下所示。
<粗研磨>
研磨布，是使用聚酯无纺布含浸有胺甲酸乙酯树脂而成的研磨布(ASKER C，硬度60°)；研磨浆，是使用含有胶体二氧化硅的pH 10.5的碱性溶液。研磨头和研磨平台，分别以30rpm进行旋转，并将芯片的研磨压力设为对芯片面是15kPa、对侧璧面是17kPa，以此条件来进行粗研磨。研磨时间为3分钟且分两段实施。
<精研磨>
使用绒面革式样的研磨布(ASKER C，硬度57°)，精加工研磨剂，是使用含有胶体二氧化硅的pH 10的碱性溶液。研磨头和研磨平台，分别以20rpm进行旋转，并将芯片的研磨压力设为对芯片面是10kPa、对侧璧面是10kPa，以此条件进行精研磨3分钟。
其结果，如表1所示，研磨加工后的芯片的微粒，在45nm以上的微粒数有2个。另外，研磨余量均匀性是6.3%。
这样，相较于实施例1，实施例2的研磨余量均匀性被改善。推测这应该是在粗研磨加工时，利用对与中板的侧面相接的密闭空间部内进行加压来调整工件W的外周部的推压力，因此能够有效地使对于工件W整体的推压力更加均匀。
(比较例)
使用现有的研磨装置，此研磨装置具备如图8所示的现有的研磨头，除此之外，以与实施例1同样的条件来进行芯片的粗研磨、精研磨和洗净，并与实施例1同样地进行评价。
所使用的研磨头111，是如以下所示的构成。即，利用螺栓来连结厚度3mm、外径293mm的中板114a、114b，其夹持靴子形状的硅氧树脂70°制的橡胶膜112，该橡胶膜112，其末端部的直径为289mm且具有O型环状形状(直径2mm)，厚度是1mm，底面部的外径是301mm，高度是6.5mm。
另外，在橡胶膜112的底面部，以双面胶带贴附有圆形的衬垫。将环状的弹性膜119的内侧，安装在中板，并将(弹性膜119的)外侧，安装在研磨头本体侧的导环115。另外，将内径302mm的导环115，配置在橡胶膜周围，且将该导环115安装在研磨头本体113。
另外，以导环115的底面与研磨布的表面之间的距离成为0.25mm~0.30mm的方式来调整研磨头本体的高度，并以橡胶膜的高度成为会使研磨余量均匀的高度的方式来调整止动器118的位置。
其结果，如表1所示，研磨加工后的芯片的微粒，在45nm以上的微粒数有107个。另外，研磨余量均匀性是6.9%。
这样，虽然比较例具有与实施例1相同程度的研磨余量均匀性，但是微粒数却大幅恶化而变成107个。
［表1］
  研磨余量均匀性(%)   微粒数(个)
  实施例1   7.1   5
  实施例2   6.3   2
  比较例   6.9   107
另外，本发明并未被限定于上述实施方式。上述实施方式只是例示，凡是具有与被记载于本发明的权利要求中的技术思想实质上相同的构成，能得到同样的作用效果者，不论为何者，皆被包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种研磨头，在研磨头本体的下部，至少具备：圆盘状的中板；橡胶膜，其被保持在该中板且至少包覆前述中板的底面部和侧面部；圆环状的导环，其被设置在该橡胶膜的周围并保持工件的侧面；第一密闭空间部，其被前述中板和前述橡胶膜包围而成；以及，第一压力调整机构，其将流体供给至该第一密闭空间部内来调整压力；其中，将前述工件的背面保持在前述橡胶膜的底面部，通过前述第一压力调整机构来推压前述工件，且使前述工件的表面与已贴附在平台上的研磨布滑动接触来进行研磨，所述研磨头的特征在于：
以前述导环的底面在研磨中不会接触到前述研磨布的方式来保持前述导环和前述中板，且具有底座构件，所述底座构件经由弹性膜而与前述研磨头本体连结，该底座构件，利用其顶面的一部分与前述研磨头本体接触，而被限制轴向的位移，且通过前述弹性膜，在研磨中能往径向进行位移。
2.如权利要求1所述的研磨头，其中：
前述研磨头本体和前述底座构件的顶面的一部分的接触部，经由正圆球来接触，该正圆球，被配置在前述研磨头本体及/或前述底座构件所设置的凹部内。
3.如权利要求1所述的研磨头，其中更具有：
第二密闭空间部，其被前述底座构件、前述研磨头本体及前述弹性膜包围而成；以及
第二压力调整机构，其用以调整该第二密闭空间部内的压力。
4.如权利要求2所述的研磨头，其中更具有：
第二密闭空间部，其被前述底座构件、前述研磨头本体及前述弹性膜包围而成；以及
第二压力调整机构，其用以调整该第二密闭空间部内的压力。
5.如权利要求1至4中任一项所述的研磨头，其中：
将干式轴承，应用于前述研磨头本体和前述底座构件的顶面的一部分的接触部。
6.如权利要求1至4中任一项所述的研磨头，其中：
将止推轴承，应用于前述研磨头本体和前述底座构件的顶面的一部分的接触部。
7.如权利要求1至4中任一项所述的研磨头，其中：
通过将前述中板所保持的橡胶膜的外周部分成两个分叉，而将前述第一密闭空间部分割成两个密闭空间部，且该分割后的两个密闭空间部内的压力，能分别独立地进行调整。
8.如权利要求5所述的研磨头，其中：
通过将前述中板所保持的橡胶膜的外周部分成两个分叉，而将前述第一密闭空间部分割成两个密闭空间部，且该分割后的两个密闭空间部内的压力，能分别独立地进行调整。
9.如权利要求6所述的研磨头，其中：
通过将前述中板所保持的橡胶膜的外周部分成两个分叉，而将前述第一密闭空间部分割成两个密闭空间部，且该分割后的两个密闭空间部内的压力，能分别独立地进行调整。
10.一种研磨装置，是在对工件的表面进行研磨时所使用的研磨装置，其特征在于至少具备：
研磨布，其被贴附在平台上；
研磨剂供给机构，其用以将研磨剂供给至该研磨布上；以及
权利要求1至9中任一项所述的研磨头，其作为用以保持前述工件的研磨头。
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