DE112011100598T5

DE112011100598T5 - Polierkopf und Poliervorrichtung

Info

Publication number: DE112011100598T5
Application number: DE112011100598T
Authority: DE
Inventors: Takashi Aratani; Hiromasa Hashimoto; Hiromi Kishida; Satoru Arakawa; Kouji Morita
Original assignee: Fujikoshi Machinery Corp; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Fujikoshi Machinery Corp; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: TW201200294A; KR20130005267A; CN102712073B; DE112011100598B4; JP5303491B2; JP2011167819A; US20120289129A1; TWI458592B; US9278425B2; SG182597A1; CN102712073A; KR101625164B1; WO2011102078A1

Abstract

Die Erfindung besteht in einem Polierkopf, welcher unterhalb eines Polierkopfkörpers eine Gummifolie, die durch eine scheibenförmige mittlere Platte gehalten wird, und einen um die Gummifolie herum angeordneten, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Führungsring, welcher die rückseitige Oberfläche des Werkstücks auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie hält und die vordere Oberfläche des Werkstücks in gleitenden Kontakt mit einem Polierkissen, das auf einer Drehscheibe angeheftet ist, bringt, um das Werkstück zu polieren, umfasst. Der Polierkopf umfasst auch ein Basiselement, das mit einem Polierkopfkörper durch eine elastische Folie verbunden ist und den Führungsring und die mittlere Platte derart hält, dass die untere Oberfläche des Führungsrings das Polierkissen während eines Polierens nicht berührt. In dem Polierkopf ist das Basiselement durch Kontakt zwischen einem Teil einer oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper eingeschränkt, sich in einer axialen Richtung zu bewegen, und ist durch die elastische Folie in der Lage, sich während eines Polierens in einer radialen Richtung zu bewegen. Als ein Ergebnis werden ein Polierkopf und eine Poliervorrichtung bereitgestellt, die sowohl in dem Grobpolierverfahren als auch dem abschließenden Polierverfahren einsetzbar sind, die stabil eine vorher festgelegte hohe Flachheit und hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung beim Polieren eines Werkstücks erzielen können und ein Werkstück mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von 45 nm oder mehr erhalten können.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Polierkopf zum Halten eines Werkstücks, wenn die vordere Oberfläche des Werkstücks poliert wird, und eine Poliervorrichtung, die mit dem Polierkopf ausgestattet ist, und insbesondere einen Polierkopf zum Halten des Werkstücks auf einer Gummifolie und eine Poliervorrichtung, die mit dem Polierkopf ausgestattet ist.
DEN HINTERGRUND DARSTELLENDER STAND DER TECHNIK
Als eine Vorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks, wie eines Silicium-Wafers, gibt es eine einseitige Poliervorrichtung, in welcher jeweils eine Seite des Werkstücks poliert wird, und eine doppelseitige Poliervorrichtung, in welcher die beiden Oberflächen des Werkstücks gleichzeitig poliert werden.
Wie beispielsweise in 9 gezeigt, umfasst eine übliche einseitige Poliervorrichtung eine Drehscheibe 93, auf welcher ein Polierkissen 94 angeheftet ist, einen Poliermittelzuführmechanismus 96, einen Polierkopf 92 und so weiter. Diese Poliervorrichtung 91 poliert ein Werkstück W, indem das Werkstück W mit dem Polierkopf 92 gehalten wird, ein Poliermittel 95 auf das Polierkissen 94 durch den Poliermittelzuführmechanismus 96 aufgetragen wird, sowohl die Drehscheibe 93 als auch der Polierkopf 29 gedreht werden und die vordere Oberfläche des Werkstücks W in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen 94 gebracht wird.
Im Rahmen der hohen Integration von elektronischen Vorrichtungen in den letzten Jahren werden optische Lithographieverfahren an Silicium-Wafer-Substraten mit immer kleineren Merkmalen ausgeführt und die minimalen Linienbreiten sind geringer als oder gleich 45 nm. Das Schrumpfen der Merkmalsgrößen wird vorangetrieben. Es gibt dementsprechend einen steigenden Bedarf an hochgradig flach oder glatt gemachten Silicium-Wafern.
Die Flachheit eines Werkstücks, wie eines Silicium-Wafers, wird abschließend in einem einseitigen Polierverfahren bestimmt. In diesem Verfahren gibt es als ein Verfahren zum Halten des Werkstücks, um die Flachheit zu verbessern, ein Verfahren zum Anheften des Werkstücks auf einer flachen, scheibenförmigen Platte mit hoher Steifigkeit durch ein Haftmittel, wie ein Wachs. Insbesondere wenn eine gleichförmige Poliermaterialentfernung für die gesamte Oberfläche des Werkstücks benötigt wird, wird ein sogenanntes „rubber-chuck”(Gummi-Einspann)-Verfahren verwendet, in welchem anstelle der scheibenförmigen Platte mit hoher Steifigkeit eine Gummifolie als ein Abschnitt zum Halten des Werkstücks verwendet wird, ein unter Druck stehendes Fluid, wie Luft, in die Rückseite der Gummifolie gegossen wird und die Gummifolie durch einen gleichförmigen Druck aufgeblasen wird, um das Werkstück in Richtung des Polierkissens zu drücken (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Ein Beispiel für die Struktur eines herkömmlichen Polierkopfs entsprechend dem „rubber-chuck”(Gummi-Einspann)-Verfahren ist in 5 schematisch gezeigt. Eine essentielle Struktur des Polierkopfes 101 umfasst einen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden starren Ring 103, eine Gummifolie 102, die an dem starren Ring 103 angeheftet ist, und eine mittlere Platte 104, die mit dem starren Ring 103 verbunden ist. Durch den starren Ring 103, die Gummifolie 102 und die mittlere Platte 104 wird ein versiegelter Raum 106 definiert. Eine ringförmige Schablone 105 ist konzentrisch mit dem starren Ring 103 in einem peripheren Abschnitt auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 102 vorgesehen. Der Druck des Raums wird beispielsweise durch Zuführen eines unter Druck stehenden Fluids mittels eines Druckeinstellmechanismus 107 im Zentrum der mittleren Platte 104 eingestellt. Es ist ein Drückmittel, welches nicht gezeigt ist, zum Drücken der mittleren Platte 104 in der Richtung des Polierkissens 132 vorgesehen.
Mit dem wie oben konfigurierten Polierkopf 101 wird das Werkstück W auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 102 durch ein Unterstützungskissen 108 gehalten, ein Kantenabschnitt des Werkstücks W wird mit der Schablone 105 gehalten und das Werkstück W und die Schablone 105 werden beide in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen 132, das auf der Oberseite der Drehscheibe 133 angeheftet ist, gebracht, indem die mittlere Plate 104 gedrückt wird, wodurch ein Grobpolierverfahren ausgeführt wird.
Feine Teilchen mit einem Durchmesser von mindestens 45 nm oder mehr, die auf der Oberfläche von Silicium-Wafern vorhanden sind, können eine Verschlechterung von Produktausbeuten von elektronischen Vorrichtungen verursachen. Ein abschließendes Polierverfahren, das ein einseitiges Polierverfahren in einem abschließenden Schritt ist, ist eng mit der Teilchenqualität verbunden. Um Teilchen auf der Oberfläche eines Werkstücks, wie eines Silicium-Wafers, in dem abschließenden Polierverfahren zu verringern, ist eine Werkstückhalteplatte mit einem Polierkopfkörper durch eine Membran verbunden, während ein jeglicher Kontakt eines Polierkissens für ein abschließendes Polieren mit Ausnahme des Werkstücks vermieden wird, und wird eine Belastung auf die Werkstückhalteplatte ausgeübt, indem ein Fluid und dergleichen verwendet wird, wodurch das abschließende Polierverfahren ausgeführt wird (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
Ein Beispiel der Struktur eines herkömmlichen Polierkopfes, der zum abschließenden Polieren verwendet wird, ist in 6(A) schematisch gezeigt. In einer essentiellen Struktur des Polierkopfes 121, wie in 6(A) gezeigt, ist eine Halteplatte 124 mit einem starren Körper, wie Keramik, mit einem Kopfkörper 123 durch eine aus Gummi hergestellte Membran 129 verbunden. Eine große Anzahl von Durchgangslöchern 130 für ein Vakuumeinspannen des Werkstücks W ist in der Halteplatte 124 gebildet. Ein Unterstützungskissen 128 ist auf der Seite, auf welcher das Werkstück W durch Einspannen angeheftet wird, befestigt und eine rückseitige Platte 122 ist an einer Rückseite vorgesehen. Es ist auch ein Ring 125 so vorgesehen, dass er die Halteplatte umgibt. Ein Anpassen eines Drucks eines Raums zwischen der Halteplatte 124 und der rückseitigen Platte 122 durch einen Durchgang 127 zum Steuern der Werkstückeinspannung ermöglicht die durch Vakuumeinspannung bewirkte Anheftung und Ablösung des Werkstücks W. Ein Anpassen eines Drucks eines Raums zwischen der rückseitigen Platte 122 und dem Kopfkörper 123 durch einen Durchgang 126 zum Ausüben eines Drucks auf ein Werkstück W ermöglicht ein Anpassen einer Drückkraft des Werkstücks W gegen das auf der Drehscheibe 133 angeheftete Polierkissen 132.
6(B) zeigt eine vergrößerte Ansicht im Bereich des in 6(A) gezeigten Rings 125. Wie in 6(B) gezeigt, kann ein Polieren derart ausgeführt werden, dass der Ring 125 keinen Druck auf das Polierkissen 132 ausübt. Wenn die Dicke eines Wafers W beispielsweise 0,775 mm beträgt, sind der Ring 125 und die Halteplatte 124 so platziert, dass die Oberfläche (die zu polierende Oberfläche) des Wafers W von der Unterseite des Rings 125 um 0,20 bis 0,35 mm hervorragt. Dies verhindert, dass der Wafer W während eines Polierens abgelöst wird, und ermöglicht ein Polieren, ohne dass ein Druck durch den Ring 125 auf das Polierkissen 132 ausgeübt wird, wodurch eine Erzeugung von Teilchen ausgehend von dem Ring 125 verhindert wird.
Es besteht jedoch ein Problem darin, dass Oberflächenunregelmäßigkeiten der Halteplatte 124 mit einem starren Körper, wie Keramik, auf das Werkstück übertragen werden und sich dadurch die Flachheit verschlechtert.
Um hochgradig flache Werkstücke mit weniger Teilchen zu erhalten, wird in dem Grobpolierverfahren üblicherweise der Polierkopf gemäß dem sogenannten „rubber-chuck”(Gummi-Einspann)-Verfahren verwendet, in welchem die Gummifolie als der Abschnitt zum Halten des Werkstücks verwendet wird, ein unter Druck stehendes Fluid, wie Luft, in die Rückseite der Gummifolie gegossen wird und die Gummifolie durch einen gleichförmigen Druck aufgeblasen wird, um sowohl das Werkstück als auch die Schablone, welche den Kantenabschnitt des Werkstücks hält, in Richtung des Polierkissens zu drücken. In dem abschließenden Polierverfahren wird der Polierkopf für ein abschließendes Polieren verwendet, bei dem eine Belastung durch Verwendung eines Fluids und dergleichen auf die das Werkstück haltende Platte, die mit dem Polierkopfkörper durch die Membran verbunden ist, ausgeübt wird, während ein jeglicher Kontakt des Polierkissens für ein abschließendes Polieren mit Ausnahme des Werkstücks vermieden wird.
Wie oben beschrieben, werden herkömmlicherweise zwei Arten von Polierköpfen benötigt und es wird dementsprechend eine größere Poliermaschine, welche sowohl die obige Poliervorrichtung 141 mit dem Polierkopf 101 für ein Grobpolieren als auch die Poliervorrichtung 151 mit dem Polierkopf 121 für ein abschließendes Polieren umfasst, benötigt, beispielsweise wie in 7 gezeigt. Als ein Ergebnis besteht ein Bedarf, einen größeren Raum in einem Reinraum bereitzustellen, welcher hohe Nutzungskosten bewirkt, werden die Kosten der Poliermaschine selbst höher und tritt dementsprechend ein Problem hoher Kosten auf.
Es wird auch ein „rubber-chuck”(Gummi-Einspann)-Polierkopf offenbart, der Teilchen verringern soll bzw. zu verringern scheint, indem ein jeglicher Kontakt des Polierkissens mit Ausnahme des Werkstücks während eines Polierens vermieden wird, und das Werkstück mit hoher Flachheit poliert (siehe Patentdokument 3).
LISTE VON ZITIERTER LITERATUR
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H05-69310
Patentdokument 2: Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2007-67179
Patentdokument 3: Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2009-107094

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine schematische Ansicht des in Patentdokument 3 offenbarten Polierkopfes ist in 8 gezeigt. Bei dem Polierkopf 111, wie in 8 gezeigt, übt die Gummifolie 112 einen Druck auf das Werkstück W aus, hält der Führungsring 115, der um die Gummifolie 112 herum angeordnet und an dem Körper 113 befestigt ist, die seitliche Oberfläche des Werkstücks W und sind die mittleren Platten 114a und 114b, welche die Gummifolie 112 fixieren, mit dem Führungsring 115 durch eine elastische Folie 119 verbunden.
Wenn dieser Polierkopf für ein Polieren verwendet wird, ist es jedoch unmöglich gewesen, feine Teilchen mit einem Durchmesser von 45 nm oder mehr zu verringern.
Angesichts dessen haben die hiesigen Erfinder geforscht und Untersuchungen ausgeführt hinsichtlich der Ursache für die Unfähigkeit, die Teilchen zu verringern. Als ein Ergebnis haben die hiesigen Erfinder herausgefunden, dass Reibungskraft in einer radialen Richtung (d. h. einer Drehrichtung um die Drehachse des Polierkopfes), die von dem Polierkissen während eines abschließenden Polierens ausgeübt wird, mittels der elastischen Folie 119 nicht absorbiert werden kann, da die mittlere Platte 114a während eines Polierens durch Vakuumeinspannen gegen einen Anschlag 118 gedrückt wird und das Werkstück W dementsprechend das für das abschließende Polieren verwendete Kissen während eines Polierens beschädigt. Dies verursacht ein übermäßiges Polieren und es werden ausgehend von dem für das abschließende Polieren verwendeten Kissen Teilchen erzeugt. Die erzeugten feinen Teilchen haften folglich an dem Werkstück an.
Die Erfinder haben auch das Folgende herausgefunden. Bei dem herkömmlichen Polierkopf berührt ein Seitenwandabschnitt der Gummifolie 112 eine innere Wand des Führungsrings 115, der an dem Körper 113 befestigt ist, während eines Polierens. Dieser Kontakt hindert die elastische Folie 119 daran, die Reibungskraft in einer radialen Richtung, die von dem Polierkissen auf die Gummifolie 112 und das Werkstück W ausgeübt wird, zu absorbieren, sogar wenn es kein Vakuumeinspannen der mittleren Platte 114a mit dem Anschlag 118, wie oben, gibt. Dementsprechend haften auch in diesem Falle feine Teilchen an dem Werkstück an.
Wie oben beschrieben, ist es unmöglich gewesen, ein Werkstück mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr zu erhalten, während eine vorher festgelegte Flachheit und hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung sichergestellt sind, indem ein herkömmlicher Polierkopf allein verwendet wird.
Die Erfindung wurde bewerkstelligt in Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme und ihr Gegenstand besteht darin, einen Polierkopf und eine Poliervorrichtung bereitzustellen, die sowohl in dem Grobpolierverfahren als auch dem abschließenden Polierverfahren einsetzbar sind, die stabil eine vorher festgelegte hohe Flachheit und hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung beim Polieren eines Werkstücks erzielen können und ein Werkstück mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr erhalten können.
Um diesen Gegenstand zu erzielen, stellt die Erfindung einen Polierkopf bereit, welcher umfasst: eine scheibenförmige mittlere Platte, welche unterhalb eines Polierkopfkörpers vorgesehen ist; eine Gummifolie, die mindestens einen Unterseitenabschnitt und einen Seitenflächenabschnitt der mittleren Platte bedeckt, wobei die Gummifolie durch die mittlere Platte gehalten wird; einen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Führungsring zum Halten einer seitlichen Oberfläche eines Werkstücks, wobei der Führungsring um die Gummifolie herum angeordnet ist; einen ersten versiegelten Raumabschnitt, der durch die mittlere Platte und die Gummifolie umgeben ist; und einen ersten Druckeinstellmechanismus zum Einstellen eines Drucks des ersten versiegelten Raumabschnitts durch Zuführen von Fluid zu dem Inneren des ersten versiegelten Raumabschnitts, wobei der Polierkopf so konfiguriert ist, dass er eine rückseitige Oberfläche des Werkstücks auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie hält, einen Druck auf das Werkstück mit dem ersten Druckeinstellmechanismus ausübt und eine vordere Oberfläche des Werkstücks in gleitenden Kontakt mit einem Polierkissen, das auf einer Drehscheibe angeheftet ist, bringt, um das Werkstück zu polieren, wobei der Polierkopf ein Basiselement umfasst, das mit dem Polierkopfkörper durch eine elastische Folie verbunden ist, wobei das Basiselement den Führungsring und die mittlere Platte derart hält, dass eine untere Oberfläche des Führungsrings das Polierkissen während eines Polierens nicht berührt, wobei das Basiselement durch Kontakt zwischen einem Teil einer oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper eingeschränkt ist, sich in einer axialen Richtung zu bewegen, und durch die elastische Folie in der Lage ist, sich während eines Polierens in einer radialen Richtung zu bewegen.
Bei dem Polierkopf, welcher das Basiselement umfasst, das mit dem Polierkopfkörper durch die elastische Folie verbunden ist und den Führungsring und die mittlere Platte derart hält, dass die untere Oberfläche des Führungsrings das Polierkissen während eines Polierens nicht berührt, wobei das Basiselement durch Kontakt zwischen einem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper eingeschränkt ist, sich in einer axialen Richtung zu bewegen, und durch die elastische Folie in der Lage ist, sich während eines Polierens in einer radialen Richtung zu bewegen, kann eine gleichförmige Drückkraft stabil über das gesamte Werkstück hinweg ausgeübt werden und können eine vorher festgelegte hohe Flachheit und hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung stabil sichergestellt werden. Zusätzlich dazu kann die Erzeugung von Teilchen ausgehend von dem Führungsring verhindert werden. Bei dem Polierkopf kann die Reibungskraft in einer radialen Richtung, die von dem Polierkissen ausgeübt wird, durch Bewegung des Basiselements in einer radialen Richtung absorbiert werden und das Polierkissen wird daran gehindert, durch das Werkstück beschädigt zu werden, so dass die Erzeugung von Teilchen ausgehend von dem Polierkissen aufgrund von übermäßiger Reibung gehemmt werden kann. Als ein Ergebnis kann das Werkstück mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr erhalten werden. Darüber hinaus ist der Polierkopf sowohl in dem Grobpolierverfahren als auch dem abschließenden Polierverfahren einsetzbar, wodurch Kosten verringert werden.
Bei dem Polierkopf ist ein Kontaktabschnitt zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper vorzugsweise derart konfiguriert, dass der Teil der oberen Oberfläche des Basiselements mit dem Polierkopfkörper durch eine perfekte Kugel, die in einem an dem Polierkopfkörper und/oder dem Basiselement vorgesehenen konkaven Abschnitt angeordnet ist, in Kontakt steht.
Wenn der Kontaktabschnitt zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper derart konfiguriert ist, dass der Teil der oberen Oberfläche des Basiselements mit dem Polierkopfkörper durch die perfekte Kugel, die in dem an dem Polierkopfkörper und/oder dem Basiselement vorgesehenen konkaven Abschnitt angeordnet ist, in Kontakt steht, kann sich das Basiselement leicht in einer radialen Richtung bewegen, während eine Bewegung des Basiselements in einer axialen Richtung eingeschränkt ist, und dadurch kann die Erzeugung von Teilchen sicherer gehemmt werden.
Bei der Erfindung ist der Kontakt zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper nicht auf einen direkten Kontakt zwischen diesen beschränkt, sondern umfasst einen indirekten Kontakt durch die perfekte Kugel, d. h. solange als die Bewegung in einer axialen Richtung durch Interferenz des Polierkopfkörpers mit der oberen Oberfläche des Basiselements eingeschränkt ist.
Der Polierkopf umfasst vorzugsweise einen zweiten versiegelten Raumabschnitt, der von dem Basiselement, dem Polierkopfkörper und der elastischen Folie umgeben ist, und einen zweiten Druckeinstellmechanismus zum Einstellen eines Drucks des zweiten versiegelten Raumabschnitts.
Bei dem Polierkopf, welcher den zweiten versiegelten Raumabschnitt, der von dem Basiselement, dem Polierkopfkörper und der elastischen Folie umgeben ist, und den zweiten Druckeinstellmechanismus zum Einstellen eines Drucks des zweiten versiegelten Raumabschnitts umfasst, ermöglicht ein Verringern des Drucks des zweiten versiegelten Raumabschnitts, dass die untere Oberfläche des Führungsrings sicherer daran gehindert wird, das Polierkissen während eines Polierens zu berühren, und dass das Basiselement sicherer daran gehindert wird, sich in einer axialen Richtung zu bewegen.
Bei dem Polierkopf kann ein Axiallager oder ein Trockenlager in dem Kontaktabschnitt zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper verwendet werden.
Wenn ein Axiallager in dem Kontaktabschnitt zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper verwendet wird, kann der Polierkopf leicht gebildet werden, indem ein kommerziell erhältliches Lager verwendet wird, und das Basiselement kann sich leicht in einer radialen Richtung bewegen, während dessen Bewegung in einer axialen Richtung sicherer verhindert werden kann. Wenn das Trockenlager verwendet wird, ist eine Wartung, wie die Zufuhr von Schmiermittel, nicht erforderlich.
Bei dem Polierkopf ist ein äußerer Umfangsabschnitt der Gummifolie, die durch die mittlere Platte gehalten wird, vorzugsweise gegabelt, so dass der erste versiegelte Raumabschnitt in zwei versiegelte Räume unterteilt ist, und ist ein Druck der unterteilten zwei versiegelten Räume unabhängig voneinander einstellbar.
Bei dem Polierkopf, bei dem der äußere Umfangsabschnitt der Gummifolie, die durch die mittlere Platte gehalten wird, vorzugsweise gegabelt ist, so dass der erste versiegelte Raumabschnitt in zwei versiegelte Räume unterteilt ist, und ein Druck der unterteilten zwei versiegelten Räume unabhängig voneinander einstellbar ist, beispielsweise wenn der erste versiegelte Raumabschnitt in zwei versiegelte Räume, die hauptsächlich den Unterseitenabschnitt bzw. den Seitenflächenabschnitt der mittleren Platte bedecken, und ein Druck der zwei versiegelten Räume getrennt voneinander während eines Polierens eingestellt wird, kann eine gleichförmige Drückkraft sicherer über das gesamte Werkstück hinweg ausgeübt werden und das Polieren kann ausgeführt werden, während hohe Flachheit über die gesamte Oberfläche des Werkstücks, insbesondere an dessen äußerem Umfangsabschnitt sichergestellt ist.
Darüber hinaus stellt die Erfindung eine zum Polieren einer vorderen Oberfläche eines Werkstücks verwendete Poliervorrichtung bereit, welche ein auf einer Drehscheibe angeheftetes Polierkissen, einen Poliermittelzuführmechanismus zum Auftragen eines Poliermittels auf das Polierkissen und den oben beschriebenen Polierkopf der Erfindung als einen Polierkopf zum Halten des Werkstücks umfasst.
Wenn das Werkstück unter Verwendung der Poliervorrichtung, welche den Polierkopf der Erfindung umfasst, poliert wird, kann das Werkstück poliert werden, während eine gleichförmige Drückkraft stabil über das gesamte Werkstück hinweg ausgeübt wird, und kann das Polieren ausgeführt werden, während hohe Flachheit über die gesamte Oberfläche des Werkstücks, insbesondere an dessen äußerem Umfangsabschnitt sichergestellt ist und die Erzeugung von Teilchen gehemmt wird.
Bei dem Polierkopf der Erfindung ist das Basiselement, das mit dem Polierkopfkörper durch eine elastische Folie verbunden ist und den Führungsring und die mittlere Platte derart hält, dass eine untere Oberfläche des Führungsrings das Polierkissen während eines Polierens nicht berührt, vorgesehen und ist das Basiselement durch Kontakt zwischen einem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper eingeschränkt, sich in einer axialen Richtung zu bewegen, und ist durch die elastische Folie in der Lage, sich während eines Polierens in einer radialen Richtung zu bewegen. Als ein Ergebnis können eine vorher festgelegte hohe Flachheit und hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung stabil beim Polieren eines Werkstücks erzielt werden und kann ein Werkstück mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr erhalten werden. Der Polierkopf ist auch sowohl in dem Grobpolierverfahren als auch dem abschließenden Polierverfahren einsetzbar, wodurch Kosten verringert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel des Polierkopfs der Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Draufsicht, welche ein Beispiel des Basiselements des Polierkopfs der Erfindung zeigt;
die 3 sind schematische Ansichten, welche ein anderes Beispiel des Polierkopfs der Erfindung zeigen;
4 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel der Poliervorrichtung der Erfindung zeigt;
5 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel eines herkömmlichen Polierkopfs zeigt;
die 6 sind schematische Ansichten, welche ein anderes Beispiel eines herkömmlichen Polierkopfs zeigen, in denen (A) eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Polierkopfs zeigt und (B) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von (A) zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel einer herkömmlichen einseitigen Poliervorrichtung zeigt;
8 ist eine schematische Ansicht, welche ein anderes Beispiel eines herkömmlichen Polierkopfs zeigt; und
9 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel einer herkömmlichen einseitigen Poliervorrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Bei herkömmlichen Verfahren zum Polieren der Oberfläche von Werkstücken, wie Silicium-Wafern, wird zuerst ein primäres Polieren mit einer doppelseitigen Poliervorrichtung ausgeführt und dann wird ein sekundäres Polieren mit einer einseitigen Poliervorrichtung ausgeführt. Bei dem sekundären Polieren wird das Grobpolierverfahren ausgeführt, während die hohe Flachheit, die bei dem primären Polieren sichergestellt wurde, aufrechterhalten wird, und das abschließende Polierverfahren wird hauptsächlich ausgeführt, um Teilchen zu verringern. Da zwei unterschiedliche Polierköpfe und eine größere Poliermaschine für die Grob- und abschließenden Polierverfahren erforderlich sind, gibt es einen Bedarf, einen größeren Raum in einem Reinraum bereitzustellen, welcher hohe Nutzungskosten aufweist, die Kosten der Poliermaschine selbst werden höher und es gibt folglich ein Problem hoher Kosten.
Der Betrieb des Grobpolierverfahrens und des abschließenden Polierverfahrens durch Verwendung von ein und demselben Polierkopf ist im Rahmen des sekundären Polierens versucht worden. Jedoch kann durch diesen Betrieb kein Werkstück mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr erhalten werden, wohingegen ein bestimmtes Ausmaß von Flachheit und Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung sichergestellt werden können.
Angesichts dessen haben die Erfinder wiederholt und eifrig Untersuchungen ausgeführt, um das Problem zu lösen. Die durch die Erfinder vorgenommene Untersuchung der Ursache für die Teilchenerzeugung hinsichtlich des herkömmlichen Polierkopfes enthüllte die folgende Hauptursache: das Werkstück beschädigt das Polierkissen aufgrund der Reibungskraft in einer radialen Richtung, die von dem Polierkissen während eines Polierens ausgeübt wird; dies bewirkt ein übermäßiges Polieren und Teilchen werden ausgehend von dem Polierkissen erzeugt; und die erzeugten Teilchen haften dann an dem Werkstück, wie oben beschrieben. Hier bedeutet die radiale Richtung eine Richtung, in der sich der Polierkopf um seine Drehachse dreht (eine Drehrichtung des Werkstücks).
Als ein Ergebnis von zusätzlichen Untersuchungen haben die Erfinder ermittelt, dass ein Polierkopf, bei dem das Basiselement den Führungsring und die mittlere Platte, welche die Gummifolie hält, hält und das Basiselement mit dem Polierkopfkörper durch eine elastische Folie in einer radialen Richtung beweglich verbunden ist, ermöglicht, dass die Reibungskraft in einer radialen Richtung, die von dem Polierkissen ausgeübt wird, absorbiert wird. Die Erfinder haben auch ermittelt, dass ein Einschränken der Bewegung des Basiselements in einer axialen Richtung durch Kontakt zwischen einem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper es ermöglicht, dass eine gleichförmige Drückkraft stabil über das gesamte Werkstück hinweg während eines Polierens ausgeübt wird, wodurch die Erfindung vervollständigt wurde.
1 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel des Polierkopfs der Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Polierkopf 1 der Erfindung die Gummifolie 2, die mittlere Platte 4, die die Gummifolie 2 hält, das Basiselement 8, welches die Gummifolie 2 und die mittlere Platte 4 hält, und den Führungsring 5, der unterhalb des Polierkopfkörpers 3 bereitgestellt ist.
Die Gummifolie 2 bedeckt mindestens den Unterseitenabschnitt und den Seitenflächenabschnitt der mittleren Platte 4 und der äußere Umfangsabschnitt der Gummifolie 2 wird durch die mittlere Platte 4 gehalten. Ein Verfahren zum Halten der Gummifolie 2 ist in keiner besonderen Weise beschränkt. Beispielsweise kann das Ende des äußeren Umfangsabschnitts der Gummifolie 2 zu einer O-Ring-Form geformt sein und der O-Ring-Abschnitt kann zwischen der mittleren Platte 4 und dem Basiselement 8 eingeschoben sein und gehalten werden. Alternativ kann die mittlere Platte 4 so konfiguriert sein, dass zwei Elemente übereinander angeordnet sind, und der O-Ring-Abschnitt des Endes der Gummifolie 2 kann zwischen diesen eingeschoben sein und gehalten werden.
Der einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Führungsring 5 ist um die Gummifolie 2 herum angeordnet. Die rückseitige Oberfläche des Werkstücks W wird auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 2 gehalten, während der Führungsring 5 die seitliche Oberfläche des Werkstücks W hält, um zu verhindern, dass sich das Werkstück W während eines Polierens ablöst.
Es wird ein erster versiegelter Raumabschnitt 6, der von der Gummifolie 2 und der mittleren Platte 4 umgeben ist, definiert. Wie in 1 gezeigt, weist die mittlere Platte 4 eine Mehrzahl von Durchgangslöchern, die vertikal darin gebildet sind, auf und ein Fluid wird ausgehend von dem ersten Druckeinstellmechanismus 7 zu dem Inneren des ersten versiegelten Raumabschnitts 6 zugeführt, so dass der Druck des ersten versiegelten Raumabschnitts eingestellt werden kann. Der Polierkopf weist eine Struktur auf, dass die Gummifolie 2 durch die Zufuhr des Fluids aufgeblasen wird und eine Drückkraft auf die rückseitige Oberfläche des auf dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 2 gehaltenen Werkstücks W ausgeübt wird. Diese Struktur ermöglicht, dass eine gleichförmige Drückkraft über das gesamte Werkstück hinweg ausgeübt wird.
Wenn das Werkstück W gehalten wird, ist vorzugsweise ein Unterstützungskissen an den Unterseitenabschnitt der Gummifolie 2 angeheftet, um die rückseitige Oberfläche des Werkstücks W zu schützen.
Das Basiselement 8 hält den Führungsring 5 und die mittlere Platte 4. In diesem Fall wird der Führungsring 5 derart gehalten, dass die untere Oberfläche des Führungsrings 5 das Polierkissen 32 während eines Polierens nicht berührt. Wenn der Führungsring 5 auf diese Weise gehalten wird, kann eine Erzeugung von Teilchen ausgehend von dem Führungsring 5 aufgrund der Ausübung eines Drucks durch den Führungsring 5 auf das Polierkissen 32 während eines Polierens verhindert werden. Die Position der unteren Oberfläche des Führungsrings 5 ist in keiner besonderen Weise beschränkt. Wenn die Dicke des Werkstücks W beispielsweise 0,775 mm beträgt, kann die Position so festgelegt werden, dass die zu polierende Oberfläche des Werkstücks W von der unteren Oberfläche des Führungsrings 5 um 0,2 bis 0,35 mm vorragt.
Das Basiselement 8 ist derart angeordnet, dass der Kontaktabschnitt 14 in einem Teil von seiner oberen Oberfläche den Polierkopfkörper 3 berührt, und das Basiselement 8 wird dadurch eingeschränkt, sich in einer axialen Richtung (der Richtung der Drehachse des Polierkopfs) zu bewegen. Diese Einschränkung ermöglicht, dass eine gleichförmige Drückkraft über das Werkstück W hinweg während eines Polierens stabil ausgeübt wird, und das Werkstück W kann dementsprechend poliert werden, während eine vorher festgelegte hohe Flachheit und hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung stabil sichergestellt sind.
Das Basiselement 8 ist mit dem Polierkopfkörper 3 durch die elastische Folie 9 verbunden. In dem Polierkopf, der so konfiguriert ist, dass das Basiselement 8, welches die mittlere Platte 4 und den Führungsring 5 hält, mit dem Polierkopfkörper 3 durch die elastische Folie 9 verbunden ist, kann sich das Basiselement 8 durch die elastische Folie 9 in einer radialen Richtung bewegen und kann die Reibungskraft in einer radialen Richtung, die von dem Polierkissen 32 ausgeübt wird, durch die Bewegung des Basiselements 8 in einer radialen Richtung absorbiert werden. Das Polierkissen 32 wird dadurch daran gehindert, durch das Werkstück beschädigt zu werden, so dass die Erzeugung von Teilchen ausgehend von dem Polierkissen 32 aufgrund von übermäßiger Reibung gehemmt werden kann. Als ein Ergebnis kann das Werkstück W mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr erhalten werden.
Da, wie oben beschrieben, der Polierkopf der Erfindung das Werkstück W polieren kann, während eine vorher festgelegte hohe Flachheit und hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung stabil sichergestellt sind und die feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr verringert sind, kann der Polierkopf sowohl in dem Grobpolierverfahren als auch dem abschließenden Polierverfahren verwendet werden, wodurch Kosten verringert werden.
Es kann der zweite versiegelte Raumabschnitt 12, der durch das Basiselement 8, den Polierkopfkörper 3 und die elastische Folie 9 umgeben ist, gebildet werden und es kann der zweite Druckeinstellmechanismus 13 zum Einstellen des Drucks des zweiten versiegelten Raumabschnitts 12 bereitgestellt werden. Durch Verringern des Drucks des zweiten versiegelten Raumabschnitts 12 mit dem zweiten Druckeinstellmechanismus 13 kann die untere Oberfläche des Führungsrings 5 sicherer daran gehindert werden, das Polierkissen 32 während eines Polierens zu berühren, und kann die Bewegung des Basiselements 8 in einer axialen Richtung sicherer verhindert werden.
Wie in 1 gezeigt, kann der Kontaktabschnitt 14 zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements 8 und dem Polierkopfkörper 3 so konfiguriert sein, dass der konkave Abschnitt 10 an dem Polierkopfkörper 3 oder dem Basiselement 8 bereitgestellt ist, die perfekte Kugel 11 in dem konkaven Abschnitt 10 angeordnet ist und der Teil der oberen Oberfläche des Basiselements mit dem Polierkopfkörper durch die perfekte Kugel 11 in Kontakt steht. Alternativ kann der konkave Abschnitt sowohl an dem Polierkopfkörper 3 als auch dem Basiselement 8 bereitgestellt sein. Diese zu bevorzugende Konfiguration ermöglicht, dass sich das Basiselement 8 leichter in einer radialen Richtung bewegt.
Die zu bevorzugende Anzahl der perfekten Kugel 11, die bereitgestellt wird, beträgt drei oder mehr unter Berücksichtigung einer Abnutzung der perfekten Kugel 11 und dergleichen, aber die Anzahl ist in keiner besonderen Weise beschränkt.
2 ist eine schematische Ansicht, welche ein Beispiel eines Basiselements 8 mit einem zu einer Ringform gebildeten konkaven Abschnitt 10 und perfekten Kugeln 11, die in dem konkaven Abschnitt 10 angeordnet sind, zeigt. Wie in 2 gezeigt, ist eine große Anzahl von perfekten Kugeln 11 angeordnet, um den ringförmigen konkaven Abschnitt 10 zu füllen. Diese Konfiguration hemmt die Abnutzung der perfekten Kugeln 11, verlängert deren Lebensdauer und macht die Bewegung des Basiselements 8 in einer radialen Richtung leichter.
Alternativ kann ein Axiallager oder ein Trockenlager in dem Kontaktabschnitt 14 zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements 8 und dem Polierkopfkörper 3 verwendet werden.
Wenn ein Axiallager in dem Kontaktabschnitt 14 zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements 8 und dem Polierkopfkörper 3 verwendet wird, kann der Polierkopf leichter gebildet werden, indem ein kommerziell erhältliches Lager verwendet wird, und das Basiselement 8 kann sich leichter in einer radialen Richtung bewegen, während die Bewegung des Basiselements 8 in einer axialen Richtung sicherer verhindert werden kann. Wenn das Trockenlager verwendet wird, ist eine Wartung, wie die Zufuhr von Schmiermittel, nicht erforderlich.
Wie in 1 gezeigt, kann, wenn eine ringförmige Rille 16 an dem Kontaktabschnitt 14 auf der oberen Oberfläche des Basiselements 8 gebildet ist und eine Führung 15, die an der unteren Oberfläche des Polierkopfkörpers 3 vorgesehen ist, derart angeordnet ist, dass sie in die Rille 16 eingreift, die Bewegung des Basiselements 8 in einer jeglichen Richtung mit Ausnahme der radialen Richtung gehemmt werden und die Drückkraft an das Werkstück W kann dadurch stabiler aufrechterhalten werden. Alternativ kann die Rille 16 an der unteren Oberfläche des Polierkopfes 3 vorgesehen sein und die Führung 15, die in die Rille eingreifen soll, kann an der oberen Oberfläche des Basiselements 8 vorgesehen sein. Die Führung 15 und die Rille 16 können gemeinsam mit dem obigen konkaven Abschnitt 10 und der perfekten Kugel 11 vorgesehen sein. Alternativ kann eines von diesen, beispielsweise nur die Führung 15 und die Rille 16, vorgesehen sein.
3(A) zeigt ein anderes Beispiel des Polierkopfes der Erfindung. 3(B) ist eine vergrößerte Ansicht der näheren Umgebung des äußeren Umfangsabschnitts der Gummifolie 2 in 3(A). Wie in den 3(A) und (B) gezeigt, ist der äußere Umfangsabschnitt der Gummifolie 2, die durch die mittlere Platte 4 gehalten wird, in dem Polierkopf 21 gegabelt. Der erste versiegelte Raumabschnitt 6 ist in einen versiegelten Raumabschnitt 6a, der hauptsächlich mit der seitlichen Oberfläche der mittleren Platte 4 in Kontakt steht, und einen versiegelten Raumabschnitt 6b, der hauptsächlich mit der unteren Oberfläche der mittleren Platte 4 in Kontakt steht, unterteilt.
Der Druck der unterteilten zwei versiegelten Räume 6a und 6b ist unabhängig voneinander mittels der ersten Druckeinstellmechanismen 7a und 7b einstellbar.
Bei dem Grobpolierverfahren werden beispielsweise die Drückkraft des versiegelten Raumabschnitts 6a, welcher mit der seitlichen Oberfläche der mittleren Platte 4 in Kontakt steht, und die Drückkraft des versiegelten Raumabschnitts 6b, welcher mit der unteren Oberfläche der mittleren Platte 4 in Kontakt steht, eingestellt, um die Gestalt des vor einem Polieren vorliegenden Werkstücks W flacher zu machen nach einem Polieren, so dass die Flachheit des polierten Werkstücks W an dessen äußerem Umfangsabschnitt stärker verbessert werden kann. Bei dem abschließenden Polierverfahren werden die Drückkraft des versiegelten Raumabschnitts 6a und die Drückkraft des versiegelten Raumabschnitts 6b so festgelegt, dass sie gleich sind, so dass das Werkstück W mit einer gleichförmigen abschließenden Entfernung des Poliermaterials in dessen Ebene poliert werden kann. Dies ermöglicht eine gleichförmige Oberflächenrauigkeit in dessen Ebene.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels der Poliervorrichtung der Erfindung, welche den Polierkopf der Erfindung umfasst.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die Poliervorrichtung 31 die Drehscheibe 33, das auf der Drehscheibe 33 angeheftete Polierkissen 32, den Poliermittelzuführmechanismus 34 zum Zuführen eines Poliermittels auf das Polierkissen 32 sowie den Polierkopf 1 der Erfindung, der in 1 gezeigt ist.
Wenn das Werkstück durch Verwendung der Poliervorrichtung, welche den Polierkopf der Erfindung umfasst, poliert wird, kann das Werkstück poliert werden, während eine gleichförmige Drückkraft stabil über das gesamte Werkstück hinweg ausgeübt wird, und das Polieren kann ausgeführt werden, während eine hohe Flachheit über die gesamte Oberfläche des Werkstücks, insbesondere an dessen äußerem Umfangsabschnitt, sichergestellt ist, und ist die Erzeugung von feinen Teilchen mit einem Durchmesser von insbesondere 45 nm oder mehr gehemmt.
BEISPIEL
Die Erfindung wird spezieller nachfolgend unter Bezugnahme auf Beispiele und ein Vergleichsbeispiel beschrieben; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Als erstes wurde ein Silicium-Einkristallbarren vom p-Typ, mit 300 mm Durchmesser, mit einer Orientierung von <100> und einem spezifischen Widerstand von 8 bis 12 Ωcm, der durch das Czochralski-Verfahren gezogen worden ist, in dünne scheibenförmige Wafer geschnitten. An den äußeren Kanten der Wafer wurden Abschrägungsverfahren ausgeführt, um zu verhindern, dass die Wafer zerbrochen werden und Stücke davon abspringen, und dann wurden Läppverfahren ausgeführt, um die Wafer zu glätten. Als nächstes wurden Ätzverfahren ausgeführt, um Spannungen aufgrund der maschinellen Bearbeitung, welche auf den Oberflächen der geläppten Wafer verbleiben, zu entfernen. Sowohl die vordere als auch die rückseitige Oberfläche der Wafer wurde doppelseitig poliert. Die abgeschrägten Abschnitte wurden ebenfalls poliert. Die Dicken der Wafer wurden jeweils angepasst, so dass sie 0,775 mm betrugen.
Ein Silicium-Wafer wurde mit der Poliervorrichtung der Erfindung, die in 4 gezeigt ist, welche den in 1 gezeigten Polierkopf der Erfindung umfasst, poliert. Der verwendete Polierkopf war, wie folgt, konfiguriert: eine haubenförmige, aus Silicon 70° hergestellte Gummifolie mit einer Dicke von 1 mm, einem Durchmesser eines Unterseitenabschnitts von 301 mm, einer Höhe von 6,5 mm und einem Endabschnitt, der zu einer O-Ring-Form (Durchmesser von 2 mm) geformt war und einen Durchmesser von 289 mm definierte, war zwischen das Basiselement und die mittlere Platte eingeschoben und wurde zwischen diesen gehalten. Ein kreisförmiges Unterstützungskissen war mit einem doppelseitigen Klebeband an dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie angeheftet.
Darüber hinaus war ein Führungsring mit einem Innendurchmesser von 302 mm um die Gummifolie herum angeordnet und an das Basiselement angeheftet. Die Innenseite einer ringförmigen elastischen Folie war an einem fixierten ringförmigen Abschnitt des Basiselements angeheftet und die perfekte Kugel war in den ringförmigen konkaven Abschnitt, der an der oberen Oberfläche des Basiselements vorgesehen war, eingesetzt. Die Außenseite der elastischen Folie war an einem fixierten ringförmigen Abschnitt des Polierkopfkörpers angeheftet.
Wenn ein Vakuum in dem zweiten versiegelten Raumabschnitt, der von dem Polierkopfkörper, der elastischen Folie und dem Basiselement umgeben war, erzeugt wurde und das Basiselement in Kontakt mit dem Polierkopfkörper durch die perfekte Kugel gebracht wurde, fiel der Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Führungsrings und der Oberfläche des Polierkissens in einen Bereich von 0,25 mm bis 0,30 mm. Die Dicke des Führungsrings war vorab angepasst worden, um die Höhe der Gummifolie derart anzupassen, dass eine gleichförmige Entfernung von Poliermaterial sichergestellt war.
Die Grob- und abschließenden Polierverfahren wurden auf die folgende Weise ausgeführt.
Nachfolgend werden die Grobpolierbedingungen beschrieben.
<Grobpolieren>
Es wurde ein Polierkissen aus einem Polyestervliesstoff, welcher Urethanharz umfasste, (ASKER C-Härte von 60°) verwendet. Als eine Polieraufschlämmung wurde eine kolloidales Siliciumdioxid enthaltende Alkali-Lösung mit pH 10,5 verwendet. Der Polierkopf und die Drehscheibe wurden jeweils mit 30 Upm gedreht. Der Polierdruck auf den Wafer wurde für das Grobpolieren auf 15 kPa festgelegt. Die Polierdauer betrug drei Minuten und es wurde ein zweistufiges Polieren ausgeführt.
Nachfolgend werden die Bedingungen für das abschließende Polieren beschrieben.
<Abschließendes Polieren>
Es wurde ein Polierkissen vom Wildleder-Typ (ASKER C-Härte von 57°C) verwendet. Als eine Aufschlämmung für das abschließende Polieren wurde eine kolloidales Siliciumdioxid enthaltende Alkali-Lösung mit pH 10 verwendet. Der Polierkopf und die Drehscheibe wurden jeweils mit 20 Upm gedreht. Der Polierdruck auf den Wafer wurde auf 10 kPa festgelegt. Das abschließende Polieren wurde für drei Minuten ausgeführt.
Nach dem abschließenden Polieren wurden als Reinigung chemische Reinigungsverfahren ausgeführt. Bei den chemischen Reinigungsverfahren wurden zwei Behälter, enthaltend eine gemischte Reinigungslösung von Ammoniakwasser (28%), Wasserstoffperoxid-Wasser (30%) und reinem Wasser mit einem auf das Volumen bezogenen Mischungsverhältnis von 1:1:10, und ein Behälter, enthaltend eine gemischte Reinigungslösung von Salzsäure (10%), Wasserstoffperoxid-Wasser (30%) und reinem Wasser mit einem auf das Volumen bezogenen Mischungsverhältnis von 1:1:100, als chemische Lösungsbehälter für ein Reinigen unter Bedingungen einer Temperatur von 75°C und einer Taktzeit von drei Minuten verwendet. Dann wurden ein Waschen in Wasser und ein Trocknen ausgeführt.
Nach den Reinigungsverfahren wurde ein Teilchenzähler (SurfscanSP-2, hergestellt von KLA-Tencor Co., Ltd.) verwendet, um Teilchen zu messen, und die Anzahl der feinen Teilchen mit einem Durchmesser von 45 nm oder mehr wurde durch Messen unter hochauflösenden Energiebedingungen gemessen.
Dann wurde die Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung des Wafers ausgewertet. Die Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung wurde bestimmt, indem die Dicken des Werkstücks vor und nach einem Polieren an 1000 Messpunkten oder mehr in einer Region, welche einen am weitesten außen gelegenen Umfangsabschnitt von 2 mm Breite ausschloss, mittels eines kommerziellen Flachheitsmessinstruments für eine ausschließliche Verwendung für Silicium-Wafer gemessen wurden, die Poliermaterialentfernung an den Messpunkten in der Region des Wafers berechnet und die folgende Formel verwendet wurde. Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung (%) = (maximale Poliermaterialentfernung – minimale Poliermaterialentfernung)/(durchschnittliche Poliermaterialentfernung an allen Messpunkten)
Unter Bezugnahme auf Tabelle 1, welche die Ergebnisse zeigt, betrug die Anzahl von Teilchen mit einem Durchmesser von 45 nm oder mehr bei dem polierten Wafer fünf. Die Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung betrug 7,1%.
Es wurde folglich festgestellt, dass die Anzahl von Teilchen bedeutend verringert war, während eine hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung in Beispiel 1 sichergestellt war im Vergleich mit den Ergebnissen des Vergleichsbeispiels.
Wie oben beschrieben, wurde bestätigt, dass der Polierkopf der Erfindung und die Poliervorrichtung, welche den Polierkopf umfasst, sowohl in dem Grobpolierverfahren als auch dem abschließenden Polierverfahren einsetzbar sind, eine vorher festgelegte hohe Flachheit und eine hohe Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung erzielen können und ein Werkstück mit weniger feinen Teilchen mit einem Durchmesser von 45 nm oder mehr erhalten können.
(Beispiel 2)
Das Grobpolieren und das abschließende Polieren wurden nacheinander an Silicium-Wafern wie in Beispiel 1 mit dem in 3 gezeigten Polierkopf der Erfindung, der den ersten versiegelten Raumabschnitt, der in zwei versiegelte Räume unterteilt ist, umfasst, und der in 4 gezeigten Poliervorrichtung der Erfindung ausgeführt. Nach einem Reinigen wurde die gleiche Auswertung wie in Beispiel 1 ausgeführt.
Nachfolgend werden Polierbedingungen u. s. w. beschrieben.
<Grobpolieren>
Es wurde ein Polierkissen aus einem Polyestervliesstoff, welcher Urethanharz umfasste, (ASKER C-Härte von 60°) verwendet. Als eine Polieraufschlämmung wurde eine kolloidales Siliciumdioxid enthaltende Alkali-Lösung mit pH 10,5 verwendet. Der Polierkopf und die Drehscheibe wurden jeweils mit 30 Upm gedreht. Der Polierdruck auf die vordere Oberfläche des Wafers wurde auf 15 kPa festgelegt und der Polierdruck auf dessen Seitenwandfläche betrug 17 kPa für das Grobpolieren. Die Polierdauer betrug drei Minuten und es wurde ein zweistufiges Polieren ausgeführt.
<Abschließendes Polieren>
Es wurde ein Polierkissen vom Wildleder-Typ (ASKER C-Härte von 57°C) verwendet. Als eine Aufschlämmung für das abschließende Polieren wurde eine kolloidales Siliciumdioxid enthaltende Alkali-Lösung mit pH 10 verwendet. Der Polierkopf und die Drehscheibe wurden jeweils mit 20 Upm gedreht. Der Polierdruck auf die vordere Oberfläche des Wafers wurde auf 10 kPa festgelegt und der Polierdruck auf dessen Seitenwandfläche betrug 10 kPa. Das abschließende Polieren wurde für drei Minuten ausgeführt.
Unter Bezugnahme auf Tabelle 1, welche die Ergebnisse zeigt, betrug die Anzahl von Teilchen mit einem Durchmesser von 45 nm oder mehr bei dem polierten Wafer zwei. Die Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung betrug 6,3%.
Die Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung in Beispiel 2 war dementsprechend in Beispiel 2 im Vergleich zu Beispiel 1 verbessert.
Es versteht sich, dass die Drückkraft über das gesamte Werkstück W hinweg effektiver gleichförmig gemacht werden kann, indem das Innere des versiegelten Raumabschnitts, welcher mit der seitlichen Oberfläche der mittleren Platte in Kontakt steht, unter Druck gesetzt wird, um die Drückkraft auf den äußeren Umfangsabschnitt des Werkstücks W bei den Grobpolierverfahren anzupassen.
(Vergleichsbeispiel)
Grobpolier-, abschließendes Polier- und Reinigungsverfahren wurden an Silicium-Wafern unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt mit der Ausnahme, dass die herkömmliche Poliervorrichtung, welche den herkömmlichen Polierkopf, wie in 8 gezeigt, umfasst, verwendet wurde. Es wurde die gleiche Auswertung wie in Beispiel 1 ausgeführt.
Der verwendete Polierkopf 111 war konfiguriert, wie folgt: mittlere Platten 114a und 114b, welche jeweils eine Dicke von 3 mm und einen äußeren Durchmesser von 293 mm aufweisen, wurden miteinander mittels eines Bolzens verbunden; und eine haubenförmige, aus Silicon 70° hergestellte Gummifolie 112 mit einer Dicke von 1 mm, einem Durchmesser eines Unterseitenabschnitts von 301 mm, einer Höhe von 6,5 mm und einem Endabschnitt, der zu einer O-Ring-Form (Durchmesser von 2 mm) geformt war und einen Durchmesser von 289 mm definierte, war zwischen die mittleren Platten eingeschoben und wurde zwischen diesen gehalten.
Ein kreisförmiges Unterstützungskissen war mit einem doppelseitigen Klebeband an dem Unterseitenabschnitt der Gummifolie 112 angeheftet. Die Innenseite einer ringförmigen elastischen Folie 119 war an der mittleren Platte angeheftet und die Außenseite der elastischen Folie war an dem Führungsring 115 auf der Polierkopfkörper-Seite angeheftet. Der Führungsring 115 mit einem Innendurchmesser von 302 mm war um die Gummifolie herum angeordnet und an dem Polierkopfkörper 113 befestigt.
Die Höhe des Polierkopfkörpers war so eingestellt, dass der Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Führungsrings 115 und der Oberfläche des Polierkissens in einen Bereich von 0,25 mm bis 0,30 mm fiel. Die Position eines Anschlags 118 war so angepasst, dass die Höhe der Gummifolie angepasst war, um eine gleichförmige Poliermaterialentfernung sicherzustellen.
Unter Bezugnahme auf Tabelle 1, welche die Ergebnisse zeigt, betrug die Anzahl von Teilchen mit einem Durchmesser von 45 nm oder mehr bei dem polierten Wafer 107. Die Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung betrug 6,9%.
Im Vergleichsbeispiel wies folglich die Anzahl von Teilchen einen drastisch verschlechterten Wert von 107 auf, wohingegen die Gleichförmigkeit der Poliermaterialentfernung ungefähr vergleichbar mit Beispiel 1 war. (Tabelle 1)

GLEICHFÖRMIGKEIT DER POLIERMATERIALENTFERNUN G (%) ANZAHL VON TEILCHEN (ANZAHL)

BEISPIEL 1 7,1 5

BEISPIEL 2 6,3 2

VERGLEICHSBEISPIEL 6,9 107
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die vorangegangene Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist lediglich eine beispielhafte Veranschaulichung und jegliche Beispiele, die im Wesentlichen die gleichen Merkmale aufweisen und die gleichen Funktionen und Wirkungen wie jene in dem in den Ansprüchen der Erfindung beschriebenen technischen Konzept zeigen, sind in dem technischen Umfang der Erfindung enthalten.

Claims

Polierkopf, welcher umfasst: eine scheibenförmige mittlere Platte, welche unterhalb eines Polierkopfkörpers vorgesehen ist; eine Gummifolie, die mindestens einen Unterseitenabschnitt und einen Seitenflächenabschnitt der mittleren Platte bedeckt, wobei die Gummifolie durch die mittlere Platte gehalten wird; einen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Führungsring zum Halten einer seitlichen Oberfläche eines Werkstücks, wobei der Führungsring um die Gummifolie herum angeordnet ist; einen ersten versiegelten Raumabschnitt, der durch die mittlere Platte und die Gummifolie umgeben ist; und einen ersten Druckeinstellmechanismus zum Einstellen eines Drucks des ersten versiegelten Raumabschnitts durch Zuführen von Fluid zu dem Inneren des ersten versiegelten Raumabschnitts; wobei der Polierkopf so konfiguriert ist, dass er eine rückseitige Oberfläche des Werkstücks auf einem Unterseitenabschnitt der Gummifolie hält, einen Druck auf das Werkstück mit dem ersten Druckeinstellmechanismus ausübt und eine vordere Oberfläche des Werkstücks in gleitenden Kontakt mit einem Polierkissen, das auf einer Drehscheibe angeheftet ist, bringt, um das Werkstück zu polieren, wobei der Polierkopf ein Basiselement umfasst, das mit dem Polierkopfkörper durch eine elastische Folie verbunden ist, wobei das Basiselement den Führungsring und die mittlere Platte derart hält, dass eine untere Oberfläche des Führungsrings das Polierkissen während eines Polierens nicht berührt, wobei das Basiselement durch Kontakt zwischen einem Teil einer oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper eingeschränkt ist, sich in einer axialen Richtung zu bewegen, und durch die elastische Folie in der Lage ist, sich während eines Polierens in einer radialen Richtung zu bewegen.
Polierkopf nach Anspruch 1, wobei ein Kontaktabschnitt zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper so konfiguriert ist, dass der Teil der oberen Oberfläche des Basiselements mit dem Polierkopfkörper durch eine perfekte Kugel, die in einem an dem Polierkopfkörper und/oder dem Basiselement bereitgestellten konkaven Abschnitt angeordnet ist, in Kontakt steht.
Polierkopf nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, welcher des Weiteren einen zweiten versiegelten Raumabschnitt, der von dem Basiselement, dem Polierkopfkörper und der elastischen Folie umgeben ist, und einen zweiten Druckeinstellmechanismus zum Einstellen eines Drucks des zweiten versiegelten Raumabschnitts umfasst.
Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Axiallager oder ein Trockenlager in dem Kontaktabschnitt zwischen dem Teil der oberen Oberfläche des Basiselements und dem Polierkopfkörper verwendet wird.
Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein äußerer Umfangsabschnitt der Gummifolie, die durch die mittlere Platte gehalten wird, gegabelt ist, so dass der erste versiegelte Raumabschnitt in zwei versiegelte Räume unterteilt ist, und ein Druck der unterteilten zwei versiegelten Räume unabhängig voneinander einstellbar ist.
Poliervorrichtung, welche zum Polieren einer vorderen Oberfläche eines Werkstücks verwendet wird, welche ein auf einer Drehscheibe angeheftetes Polierkissen, einen Poliermittelzuführmechanismus zum Auftragen eines Poliermittels auf das Polierkissen und den Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als einen Polierkopf zum Halten des Werkstücks umfasst.