DE112012002411T5 - Polierkopf, Poliervorrichtung und Verfahren zum Polieren eines Werkstücks - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Polierkopf, der so aufgebaut ist, dass er während des Polierens eines Werkstücks das Werkstück hält, indem eine Vorderfläche des Werkstücks mit einem an einem Drehtisch angebrachten Polierkissen in Gleitkontakt gebracht wird, wobei der Polierkopf umfasst: eine Werkstückhalteplatte, die so aufgebaut ist, dass sie eine Rückfläche des Werkstücks hält, wobei die Werkstückhalteplatte flexibel ist und aus Keramik besteht; einen abgedichteten Raum, der an einer Fläche der Werkstückhalteplatte auf einer gegenüberliegenden Seite einer Fläche begrenzt ist, an der das Werkstück gehalten wird; und eine Drucksteuereinrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie den Druck im abgedichteten Raum steuert, wobei der Polierkopf in der Lage ist, eine Form der flexiblen Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form einzustellen, indem der Druck in dem abgedichteten Raum durch die Drucksteuereinrichtung gesteuert wird. Der Polierkopf verhindert ein Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks in der Anfangsphase der Lebenszeit eines Stützfilms, wodurch es möglich ist, dass ein Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück poliert wird, und zwar ungeachtet der Werkstückform vor dem Polieren.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Polierkopf, eine Poliervorrichtung mit dem Polierkopf und ein Verfahren zum Polieren eines Werkstücks, insbesondere auf einen Polierkopf, eine Poliervorrichtung und ein Verfahren zum Polieren eines Werkstücks, die bevorzugt sind, um beim Polieren eines Werkstücks auf der Grundlage eines wachslosen Anbringungssystems ein sehr ebenes Werkstück zu erhalten.
  • STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren verlangt eine zunehmende Einbindung von Halbleiter-Bauelementen eine größere Ebenheit von Halbleiterwafern, die in solchen Bauelementen verwendet werden. Die bessere Ebenheit bis nahe an den Rand der Wafer wird auch benötigt, um die Ausbeute von Halbleiter-Chips zu erhöhen.
  • Die Form von fertiggestellten Halbleiterwafern hängt von einem abschließenden Spiegelpolierverfahren ab. Für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm wird insbesondere ein primäres Polieren durch doppelseitiges Polieren durchgeführt, um die strengen Anforderungen an die Ebenheit zu erfüllen, und dann erfolgt ein zweites Polieren und abschließendes Polieren durch einseitiges Polieren, um Kratzer auf der Oberfläche zu entfernen oder um die Oberflächenrauigkeit zu verbessern.
  • Das sekundäre und abschließende Polieren mittels einseitigem Polieren ist erforderlich, um die Ebenheit zu erhalten oder zu verbessern, die durch das primäre Polieren mittels doppelseitigem Polieren erhalten wird, und um die Vorderfläche eines Wafers zu einer perfekten Spiegelfläche ohne Fehler, wie beispielsweise Kratzer, zu bearbeiten.
  • Wie in 10 gezeigt ist, umfasst eine übliche einseitige Poliervorrichtung zum Beispiel einen Drehtisch 103, an dem ein Polierkissen 102 angebracht ist, einen Poliermittelzuführmechanismus 104, einen Polierkopf 101. Eine solche Poliervorrichtung 110 hält ein Werkstück W mit dem Polierkopf 101, führt dem Polierkissen 102 ein Poliermittel 105 vom Poliermittelzuführmechanismus 104 zu, dreht sowohl den Drehtisch 103 als auch den Polierkopf 101 und poliert das Werkstück W, indem eine Vorderfläche des Werkstücks mit dem Polierkissen 102 in Gleitkontakt gebracht wird.
  • Beispiele für ein Verfahren zum Halten eines Werkstücks mit einem Polierkopf umfassen das Anbringen des Werkstücks an eine ebene Werkstückhalteplatte durch ein Haftmittel, wie beispielsweise Wachs, und das Verwenden eines Polierkopfs 121 vom wachslosen Typ, wie in 11 gezeigt, der ein Werkstück W mit einer Werkstückhalteplatte 112 mittels eines im Handel verfügbaren Matrizenaufbaus 113 mit einer Matrize 113b hält, um zu verhindern, dass sich das Werkstück löst, das mit einem elastischen Film 113a, der als Stützfilm bezeichnet wird, verbunden ist.
  • Beispiele für den Polierkopf vom wachslosen Typ umfassen auch einen Polierkopf 131, der in 12 gezeigt ist und der einen Stützfilm 113a, welcher an einer Werkstückhalteplatte 112 und nicht an der im Handel verfügbaren Matrize angebracht ist, und einen ringförmigen Führungsring 113b umfasst, um zu verhindern, dass sich ein Werkstück ablöst, das um die Seitenfläche der Werkstückhalteplatte herum vorgesehen ist.
  • Leider polieren die Polierköpfe 121 und 131 vom wachslosen Typ, wie in 11 und 12 gezeigt ist, ein Werkstück zu einem Werkstück mit einer geringeren Ebenheit, weil der weiche Stützfilm 113a sich an seinem äußeren Umfangsabschnitt deformiert, wodurch der Polierbetrag an dem Abschnitt verringert wird und das Werkstück dadurch aufgrund eines Ansteigens am äußeren Umfangsabschnitt zu einer konkaven Form poliert wird (siehe Patentdokument 1). Im Hinblick auf dieses Programm legt zum Beispiel das Patentdokument 1 ein Verfahren zum Unterdrücken des Ansteigens des äußeren Umfangsabschnitts eines Werkstücks nahe, mit dem ein Abstandsring in den äußeren Umfangsabschnitt auf der Rückfläche des Werkstücks eingeführt wird, um den Druck an dem Abschnitt des Werkstücks zu erhöhen.
  • ENTGEGEN HALTUNGSLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-274012
    • Patentdokument 2: japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H11-216661
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Das Ansteigen am äußeren Umfangsabschnitt tritt nur in der Anfangsphase der Lebensdauer des Stützfilms 113a auf, und ein Durchhang am äußeren Umfangsabschnitt tritt öfter bei dem polierten Wafer auf, wenn der Stützfilm für längere Zeit verwendet wird. Es gibt demgemäß einen Bedarf, den Abstandsring mit einem auszutauschen, der je nach Lebensdauer eine unterschiedliche Dicke aufweist, oder den Abstandsring als solchen abzunehmen. Dadurch wird die Funktionsfähigkeit reduziert. Weiterhin ist das Einstellen der Dicke des Abstandsrings so schwierig, dass eine stabile Bearbeitungspräzision nicht aufrechterhalten werden kann.
  • Der Polierkopf des wachslosen Typs reduziert den Einfluss einer Unebenheit der Rückfläche des Werkstücks durch einen weichen Stützfilm 113a und hält den Polierdruck gegen die Vorderfläche des Werkstücks für ein gleichförmiges Polieren gleichförmig. Diese Art Polierkopf kann daher die Ebenheit eines Werkstücks mit einer konvexen Form oder einer konkaven Form durch das Polieren nicht verbessern.
  • Im Hinblick auf diese Probleme legt zum Beispiel das Patentdokument 2 ein Verfahren zum Polieren eines Werkstücks mit einer konvexen Form zu einem ebenen Werkstück nahe, indem ein Abstandshalter in einen zentralen Abschnitt einer Werkstückhalteplatte vor dem Anbringen eines Stützfilms eingeführt wird, um eine Werkstückhaltefläche in eine konvexe Form zu bringen, so dass der Polierbetrag am zentralen Abschnitt des Werkstücks zunimmt.
  • Allerdings ist es gemäß diesem Verfahren notwendig, den Abstandshalter, der zwischen der Werkstückhalteplatte und dem Stützfilm in Übereinstimmung mit der Form des Werkstücks eingeführt ist, auszutauschen, was zu einer schlechten Funktionsfähigkeit führt. Weiterhin ist das Einstellen der Dicke des Abstandshalters so schwierig, dass das Werkstück nicht stabil zu einem ebenen Werkstück poliert werden kann.
  • Im Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Polierkopf vom wachslosen Typ, eine Poliervorrichtung und ein Verfahren zum Polieren eines Werkstücks vorzusehen, mit denen ein Ansteigen eines äußeren Umfangsabschnitt des Werkstücks verhindert wird, das in der Anfangsphase der Lebensdauer eines Stützfilms erwartet wird, so dass es möglich ist, ein zu polierendes Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück zu polieren, und zwar ungeachtet der Werkstückform vor dem Polieren.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Um die Aufgabe zu erzielen, sieht die vorliegende Erfindung einen Polierkopf vor, der so aufgebaut ist, dass er beim Polieren eines Werkstücks das Werkstück so hält, dass eine Vorderfläche des Werkstücks mit einem am Drehtisch angebrachten Polierkissen in Gleitkontakt gebracht wird, wobei der Polierkopf umfasst: eine Werkstückhalteplatte, die so aufgebaut ist, dass sie eine Rückfläche des Werkstücks hält, wobei die Werkstückhalteplatte flexibel ist und aus Keramik besteht; einen abgedichteten Raum, der an einer Fläche der Werkstückhalteplatte auf einer gegenüberliegenden Seite einer Fläche begrenzt ist, an der das Werkstück gehalten wird; und eine Drucksteuereinrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie den Druck im abgedichteten Raum steuert, wobei der Polierkopf in der Lage ist, die Form der flexiblen Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form einzustellen, indem der Druck im abgedichteten Raum durch die Drucksteuereinrichtung gesteuert wird.
  • Ein solcher Polierkopf, der so aufgebaut ist, dass er ein zu polierendes Werkstück mit einer flexiblen Keramik hält, kann die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form in Übereinstimmung mit der Form des Werkstücks oder der Verwendung eines Stützfilms einstellen, wodurch ein Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks in der Anfangsphase der Lebensdauer eines Stützfilms unterdrückt wird, so dass es möglich ist, das Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück zu polieren, und zwar ungeachtet der Werkstückform vor dem Polieren.
  • Die Werkstückhalteplatte ist vorzugsweise in einem solchen Ausmaß flexibel, dass das Verhältnis des äußeren Durchmessers der Werkstückhalteplatte zur maximalen Änderung der Einstellung auf die konvexe Form oder die konkave Form (die maximale Änderung/der äußere Durchmesser) 0,28 × 10–3 bis 0,222 × 10–3 ist.
  • Ein solcher Polierkopf kann das Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts in der Anfangsphase der Lebensdauer des Stützfilms sicherer unterdrücken und das Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück polieren, und zwar ungeachtet der Werkstückform vor dem Polieren.
  • Darüber hinaus ist der innere Durchmesser des abgedichteten Raums vorzugsweise größer als der äußere Durchmesser des Werkstücks.
  • Ein solcher Polierkopf kann das Werkstück zu einem Werkstück polieren, dessen gesamte Oberfläche sehr eben ist, wobei insbesondere das Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks sicherer unterdrückt wird.
  • Darüber hinaus ist die Drucksteuereinrichtung vorzugsweise in der Lage, den abgedichteten Raum durch Unterdrucksetzen und/oder Druckablassen zu steuern.
  • Ein solcher Polierkopf mit der Drucksteuereinrichtung, die in der Lage ist, den abgedichteten Raum unter Druck zu setzen, kann eine vorgeformte konkave Form der Werkstückhalteplatte durch Unterdrucksetzen des abgedichteten Raums auf eine konvexe Form einstellen, so dass es möglich wird, die Form der Werkstückhalteplatte beim Polieren des Werkstücks entweder auf eine konkave Form oder eine konvexe Form einzustellen. Der Polierkopf mit der Drucksteuereinrichtung, die in der Lage ist, aus dem abgedichteten Raum Druck abzulassen, kann eine vorgeformte konvexe Form der Werkstückhalteplatte auf eine konkave Form einstellen, indem Druck aus dem abgedichteten Raum abgelassen wird. Der Polierkopf mit der Drucksteuereinrichtung, die sowohl zum Unterdrucksetzen als auch zum Druckablassen in der Lage ist, kann wahlweise eine vorgeformte ebene Form der Werkstückhalteplatte entweder auf eine konkave Form oder eine konvexe Form einstellen, indem der abgedichtete Raum unter Druck gesetzt oder Druck aus diesem abgelassen wird.
  • Darüber hinaus besteht die Werkstückhalteplatte vorzugsweise aus einer Aluminiumoxidkeramik oder einer Siliziumkarbidkeramik.
  • Eine solche Werkstückhalteplatte, die einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, kann die Wärmeverformung der Werkstückhalteplatte während des Polierens unterdrücken, wodurch ein Polieren zu einem sehr ebenen Werkstück möglich ist.
  • Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Vorderfläche eines Werkstücks vor, wobei die Poliervorrichtung umfasst: ein Polierkissen, das an einem Drehtisch angebracht ist; einen Poliermittelzuführmechanismus, der so aufgebaut ist, dass dem Polierkissen ein Poliermittel zugeführt wird; und einen Polierkopf, der so aufgebaut ist, dass er das Werkstück gemäß der vorliegenden Erfindung hält.
  • Eine solche Poliervorrichtung kann die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form in Übereinstimmung mit der Form des Werkstücks oder der Verwendung eines Stützfilms einstellen und dadurch sowohl ein Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks in der Anfangsphase der Lebensdauer eines Stützfilms als auch einen Durchhang des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks in einer späteren Phase der Lebensdauer unterdrücken, wodurch es möglich ist, dass das Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück poliert wird, und zwar ungeachtet der Werkstückform vor dem Polieren.
  • Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Polieren eines Werkstücks vor, indem eine Vorderfläche des Werkstücks mit dem an einem Drehtisch angebrachten Polierkissen in Gleitkontakt gebracht wird, wobei das Verfahren umfasst: Halten des Werkstücks mit einem Polierkopf gemäß der vorliegenden Erfindung; Einstellen der Form der flexiblen Werkstückhalteplatte durch Steuern des Drucks in dem abgedichteten Raum des Polierkopfs; und dann Polieren des Werkstücks.
  • Ein solches Verfahren kann die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form in Übereinstimmung mit der Form des Werkstücks oder der Verwendung eines Stützfilms einstellen und dadurch sowohl ein Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks in der Anfangsphase der Lebensdauer eines Stützfilms als auch einen Durchhang des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks in einer späteren Phase der Lebensdauer unterdrücken, wodurch es möglich ist, das Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück zu polieren, und zwar ungeachtet der Werkstückform vor dem Polieren.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Der Polierkopf der vorliegenden Erfindung umfasst eine flexible Werkstückhalteplatte, die aus Keramik besteht, und einen abgedichteten Raum, der an einer Fläche der Werkstückhalteplatte auf einer gegenüberliegenden Seite einer Fläche, an der das Werkstück gehalten wird, begrenzt ist, wodurch es möglich ist, die Form der flexiblen Werkstückhalteplatte durch Steuerung des Drucks in dem abgedichteten Raum auf eine konvexe Form oder eine konkave Form einzustellen. Der Polierkopf kann daher ein Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks durch Einstellen der Form der Werkstückhalteplatte auf die konkave Form in der Anfangsphase der Lebensdauer eines Stützfilms unterdrücken und ungeachtet der Verwendung des Stützfilms das Werkstück durch ein gegensätzliches Einstellen in Bezug auf das Vorstehende in einer späteren Phase der Lebensdauer des Stützfilms zu einem sehr ebenen Werkstück polieren. Der Polierkopf kann auch das Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück polieren, indem die Form der Werkstückhalteplatte vor dem Polieren auf die konvexe Form oder die konkave Form in Übereinstimmung mit der Form des Werkstücks eingestellt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf und eine Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf der vorliegenden Erfindung einschließlich einen abgedichteten Raum zeigt, der durch Verbinden eines rohrförmigen Elements mit einer Werkstückhalteplatte begrenzt ist;
  • 3 zeigt ein Beispiel für einen Polierkopf der vorliegenden Erfindung mit einer Werkstückhalteplatte, die einen Körper aufweist, der den äußeren Umfang eines abgedichteten Raums begrenzt;
  • 4 zeigt ein Beispiel für einen Polierkopf der vorliegenden Erfindung mit einer Steuerung zum Unterdrucksetzen und einer Steuerung zum Druckablassen;
  • 5 zeigt ein Messergebnis der Ebenheit der Werkstückhalteplatte im Beispiel 1;
  • 6 zeigt die Ergebnisse von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1;
  • 7 zeigt die Ergebnisse von Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2;
  • 8 zeigt die Ergebnisse von Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3;
  • 9 zeigt die Ergebnisse von Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4;
  • 10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Polierkopf und eine herkömmliche Poliervorrichtung zeigt;
  • 11 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Polierkopf unter Anwendung eines Stützfilms zeigt; und
  • 12 ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel für einen herkömmlichen Polierkopf unter Anwendung eines Stützfilms zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachfolgend beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
  • Ein herkömmlicher Polierkopf vom wachslosen Typ, wie in 11 und 12 gezeigt, poliert in nachteiliger Weise ein Werkstück zu einem Werkstück mit geringer Ebenheit, weil ein weicher Stützfilm an seinem äußeren Umfangsabschnitt deformiert ist, wodurch der Polierbetrag an dem Abschnitt gesenkt wird und das Werkstück so aufgrund des Ansteigens am äußeren Umfangsabschnitt zu einer konkaven Form poliert wird.
  • Demgemäß hat der vorliegende Erfinder wiederholt eifrig Untersuchungen durchgeführt, um dieses Problem zu lösen. Im Ergebnis hat der vorliegende Erfinder ein Mittel zum Einstellen des Polierdrucks gegen den äußeren Umfangsabschnitt eines Werkstücks gefunden, insbesondere ein Mittel mit einer flexiblen, aus einer dünnen Keramik bestehenden Werkstückhalteplatte und einem abgedichteten Raum, der an einer Fläche der Werkstückhalteplatte auf einer gegenüberliegenden Seite einer Fläche begrenzt ist, an der das Werkstück gehalten wird. Dieses Mittel ändert die Form der Werkstückplatte zu einer konkaven Form durch die Steuerung des Drucks des abgedichteten Raums, um den Polierdruck einzustellen. Der vorliegende Erfinder hat auch herausgefunden, dass der Druck des abgedichteten Raums derart gesteuert wird, dass die Werkstückhalteplatte ihre Form zu einer großen konkaven Form in der Anfangsphase der Lebensdauer des Stützfilms ändert, und der Druck des abgedichteten Raums so gesteuert wird, dass die Werkstückhalteplatte ihre Form zu einer kleineren konkaven Form ändert, wenn die Lebensdauer des Stützfilms kürzer wird, wodurch ungeachtet der Lebensdauer des Stützfilms das Werkstück zu einem ebenen Werkstück poliert werden kann, ohne einen Abstandsring auszutauschen, was herkömmlich durchgeführt ein komplizierter Vorgang ist. Der vorliegende Erfinder hat die vorliegende Erfindung auf der Grundlage dieser Erkenntnisse abgeschlossen.
  • Der Polierkopf, die Poliervorrichtung und das Verfahren zum Polieren eines Werkstücks der vorliegenden Erfindung sind nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei aber die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf und eine Poliervorrichtung mit Polierkopf der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Der Polierkopf der vorliegenden Erfindung wird zuerst beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Polierkopf 1 einen Polierkopfkörper 11, eine Werkstückhalteplatte 12, die so aufgebaut ist, dass sie die rückwärtige Fläche eines Werkstücks W hält, die flexibel ist und aus Keramik besteht, einen abgedichteten Raum 14, der an einer Fläche der Werkstückhalteplatte auf einer gegenüberliegenden Seite einer Fläche begrenzt ist, an der das Werkstück W gehalten wird, und eine Drucksteuereinrichtung 15, die so aufgebaut ist, dass sie den Druck in dem abgedichteten Raum steuert.
  • Das Werkstück W wird an einem Stützfilm 13a gehalten, der an der Werkstückhalteplatte 12 angebracht ist. Eine Matrize 13b wird außerhalb des Werkstücks W vorgesehen, um zu verhindern, dass das Werkstück W sich während des Polierens vom Polierkopf 1 löst. Hier kann ein im Handel verfügbarer Matrizenaufbau 13 mit einer Matrize 13b verwendet werden, die am Stützfilm 13a angebracht ist. Alternativ kann ein ringförmiger Führungsring, der verhindert, dass sich das Werkstück ablöst, außerhalb des Stützfilms 13a vorgesehen sein, der an er Werkstückhalteplatte 12 anstatt an der Matrize 13a angebracht ist.
  • Der abgedichtete Raum 14, der an der Oberfläche der Werkstückhalteplatte 12 auf der gegenüberliegenden Seite der Fläche begrenzt ist, an der das Werkstück W gehalten wird, wird mit einer Drucksteuerung 15 verbunden. Die Drucksteuerung 15 kann den Druck in dem abgedichteten Raum 14 steuern.
  • Die Werkstückhalteplatte 12 besteht aus Keramik und besitzt Flexibilität. Hier kann die Flexibilität der Werkstückhalteplatte 12 erhalten werden, indem die Dicke der Werkstückhaltelatte 12 verringert wird. Die Dicke der Werkstückhalteplatte 12 ist nicht besonders beschränkt und wird in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit einem zu verwendenden keramischen Material, dem äußeren Durchmesser der Werkstückhalteplatte 12, dem inneren Durchmesser des abgedichteten Raums und so weiter eingestellt. Die Dicke wird daher so eingestellt, dass es der Werkstückhalteplatte möglich ist, ihre Form zu einer konvexen Form oder einer konkaven Form zu ändern, um das Werkstück zu einem ebenen Werkstück zu polieren.
  • In der vorliegenden Erfindung bedeutet die Flexibilität der Werkstückhalteplatte, dass die Werkstückhalteplatte in der Lage ist, ihre Form zu einer konvexen Form oder einer konkaven Form zu ändern. Die Werkstückhalteplatte ändert vorzugsweise ihre Form im folgenden Bereich:
    Das Verhältnis des äußeren Durchmessers der Werkstückhalteplatte zur maximalen Änderung der Einstellung auf die konvexe Form oder die konkave Form (die maximale Änderung/der äußere Durchmesser) beträgt vorzugsweise 0,28 × 10–3 bis 0,222 × 10–3. Dies entspricht einer Situation, in der die maximale Änderung 10 μm bis 80 μm für einen äußeren Durchmesser von beispielsweise 360 mm ist.
  • Es ist zu beachten, dass die konvexe Form der Werkstückhalteplatte eine Form bedeutet, die nach unten um die Mitte der Werkstückhalteplatte herum vorsteht, und die konkave Form bedeutet eine Form, die nach oben um die Mitte der Werkstückhalteplatte herum vorsteht, wenn die Werkstückhalteplatte in Seitenflächenrichtung gesehen wird.
  • Der Polierkopf der vorliegenden Erfindung, der ein Keramikelement aufweist, hat eine Steifigkeit, die zum Polieren eines Werkstücks mit hoher Präzision und Flexibilität erforderlich ist, die durch Einstellen der Dicke erhalten wird, d. h. die Werkstückhalteplatte 12 kann ihre Form ändern. Die Form der Werkstückhalteplatte 12 kann auf die konvexe Form eingestellt werden, indem der Druck im abgedichteten Raum 14 durch die Drucksteuerung 15 auf über Atmosphärendruck erhöht wird. Die Form der Werkstückhalteplatte 12 kann auf eine konkave Form eingestellt werden, indem der Druck im abgedichteten Raum 14 auf unter Atmosphärendruck gesenkt wird.
  • Ein Poliermittel aus einer Alkali- oder Säurelösung wird allgemein verwendet, um ein Halbleitersubstrat als Werkstück zu polieren, was zu einer Metallverunreinigung einer Werkstückhalteplatte führt, die aufgrund einer Elution von metallischen Ionen aus einem Metallmaterial besteht. Vorteilhafterweise kann die Werkstückhalteplatte, die aus Keramik besteht, eine solche Metallverunreinigung vermeiden. Die Werkstückhalteplatte aus Keramik kann mit hoher Präzision bearbeitet werden, die für ein sehr ebenes Werkstück nach dem Polieren erforderlich ist.
  • Die Werkstückhalteplatte 12 besteht vorzugsweise aus einem Material mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise einer Aluminiumoxidkeramik und einer Siliziumkarbidkeramik, um die Wärmeverformung der Werkstückhalteplatte 12 während des Polierens zu unterdrücken; Tabelle 1 zeigt die Youngschen Module und Wärmeausdehnungskoeffizienten der Aluminiumoxidkeramik, der Siliziumkarbidkeramik und von rostfreiem Stahl (SUS304). Die Aluminiumoxid- und Siliziumkarbidkeramik zeigt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der viel geringer als bei rostfreiem Stahl ist.
  • Ein solcher Polierkopf der vorliegenden Erfindung macht es möglich, dass die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form in Übereinstimmung mit der Form des zu polierenden Werkstücks oder der Verwendung des Stützfilms eingestellt wird, um das Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück zu polieren.
  • Der Polierkopf unterdrückt so das Anstiegen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks in der Anfangsphase der Lebensdauer des Stützfilms, indem der Druck in dem abgedichteten Raum auf unter Atmosphärendruck gesenkt wird und daher die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konkave Form eingestellt wird, um den Polierbetrag am äußeren Umfangsabschnitt des Werkstücks zu erhöhen, wodurch ein polierter Wafer mit hoher Ebenheit sichergestellt wird. Weiterhin kann beim Polieren eines Werkstücks mit einer konvexen Form, d. h. ein Werkstück mit einem Durchhang an seinem äußeren Umfangsabschnitt, das Werkstück zu einem ebenen Werkstück poliert werden, indem der Druck im abgedichteten Raum auf über Atmosphärendruck erhöht wird und daher die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form eingestellt wird, um den Polierbetrag am zentralen Abschnitt des Werkstücks zu erhöhen. Beim Polieren eines ebenen Werkstücks mit einem Stützfilm mit einer Lebensdauer, die ein gleichmäßiges Polieren des Werkstücks ermöglicht, kann die Werkstückhalteplatte auf eine ebene Form eingestellt werden.
  • Der abgedichtete Raum des Polierkopfs kann wie folgt aufgebaut sein:
    Wie ein Polierkopf 21, der in 2 gezeigt ist, kann der abgedichtete Raum 14 durch Verbinden der Werkstückhalteplatte 12 mit der unteren Fläche eines rohrförmigen Elements 16 mit hoher Steifigkeit und durch Vorsehen einer scheibenförmigen Stützplatte 17 an der oberen Fläche des rohrförmigen Elements 16 begrenzt werden. Wie ein Polierkopf 31, der in 3 gezeigt ist, kann alternativ eine Werkstückhalteplatte mit einem Körper, die den äußeren Umfang des abgedichteten Raums begrenzt, verwendet werden, anstatt die Werkstückhalteplatte 12 mit dem rohrförmigen Element 16 zu verbinden.
  • Der Polierkopf, dessen abgedichteter Raum 14 einen inneren Durchmesser hat, der größer als der äußere Durchmesser des Werkstücks W ist, kann das Werkstück zu einem Werkstück polieren, dessen ganze Oberfläche sehr eben ist und insbesondere das Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks sicherer unterdrückt.
  • Eine Mehrzahl von abgedichteten Räumen kann an der Fläche der Werkstückhalteplatte auf der gegenüberliegenden Seite der Fläche vorgesehen sein, an der das Werkstück gehalten wird, und es können unabhängige Drucksteuerungen jeweils mit diesen Räumen verbunden sein, um den Druck in jedem der abgedichteten Räume so zu steuern, dass die Form der Werkstückhalteplatte genauer eingestellt werden kann.
  • Die Drucksteuereinrichtung 15 kann so aufgebaut sein, dass sie in der Lage ist, den abgedichteten Raum 14 so zu steuern, dass er unter Druck gesetzt oder Druck aus ihm abgelassen wird. Damit der Polierkopf mit der Drucksteuereinrichtung 15 in der Lage ist, nur das Unterdrucksetzen des abgedichteten Raums 14 zu steuern, kann die Werkstückhalteplatte 12 vorher auf eine konkave Form eingestellt werden. In diesem Fall ist es durch die Steuerung des Unterdrucksetzens des abgedichteten Raums möglich, dass die Werkstückhalteplatte von der konkaven Form auf eine konvexe Form eingestellt wird. Dieser Polierkopf kann so die Werkstückhalteplatte entweder auf eine konkave Form oder eine konvexe Form einstellen, wenn das Werkstück poliert wird.
  • Andererseits kann, damit der Polierkopf mit der Drucksteuereinrichtung 15 in der Lage ist, nur das Druckablassen aus dem abgedichteten Raums 14 zu steuern, die Werkstückhalteplatte 12 vorher auf eine konvexe Form eingestellt werden. In diesem Fall ermöglicht die Steuerung des Druckablassens aus dem abgedichteten Raum, dass die Werkstückhalteplatte von der konvexen Form auf die konkave Form eingestellt wird. Dieser Polierkopf kann in ähnlicher Weise die Werkstückhalteplatte entweder auf eine konkave Form oder eine konvexe Form einstellen, wenn das Werkstück poliert wird.
  • Die Drucksteuereinrichtung 14 kann sowohl Steuerungen zum Unterdrucksetzen als auch zum Druckablassen umfassen. Der Polierkopf 41, der in 4 gezeigt ist, umfasst die Steuerung zum Unterdrucksetzen 42 und die Steuerung zum Druckablassen 43, die beide mit dem abgedichteten Raum 14 verbunden sind, wobei das Unterdrucksetzen und Drucklablassen des abgedichteten Raums 14 durch Öffnen und Schließen eines Ventils gesteuert wird.
  • Ein solcher Polierkopf kann wahlweise eine eben eingestellte Werkstückhalteplatte entweder auf eine konkave Form oder eine konvexe Form einstellen, indem der abgedichtete Raum unter Druck gesetzt oder Druck aus ihm abgelassen wird, und zwar ungeachtet der anfänglichen Form der Werkstückhalteplatte.
  • Eine Poliervorrichtung und ein Verfahren zum Polieren eines Werkstücks der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist die Poliervorrichtung 10 den Drehtisch 3, das Polierkissen 2, das an dem Drehtisch 3 angebracht ist, den Poliermittelzuführmechanismus 4, der so aufgebaut ist, dass ein Poliermittel 5 dem Polierkissen 2 zugeführt wird, und den Polierkopf der vorliegenden Erfindung auf, der so aufgebaut ist, dass er ein Werkstück W hält.
  • Bei dem Verfahren zum Polieren eines Werkstücks der vorliegenden Erfindung wird das Werkstück W mit dem Polierkopf einer solchen Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung gehalten. Die Form der flexiblen Werkstückhalteplatte 12 wird dann eingestellt, indem der Druck in dem abgedichteten Raum 14 des Polierkopfs gesteuert wird. Dabei wird die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form in Übereinstimmung mit der Form des zu polierenden Werkstücks oder der Verwendung des Stützfilms eingestellt, wie zuvor für den Polierkopf beschrieben. Das Werkstück wird dann poliert, indem die Vorderfläche des Werkstücks mit dem Polierkissen 2, das am Drehtisch 3 angebracht ist, in Gleitkontakt gebracht wird.
  • Die Poliervorrichtung und das Verfahren zum Polieren eines Werkstücks der vorliegenden Erfindung machen es so möglich, dass ein Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück poliert wird, und zwar ungeachtet der Lebensdauer des Stützfilms und der Form des Werkstücks vor dem Polieren.
  • BEISPIEL
  • Obwohl die vorliegende Erfindung genauer nachfolgend mit Bezug auf Beispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • (Beispiel 1)
  • Ein Polierkopf, wie in 4 gezeigt, wurde auf die folgende Weise hergestellt, und die Ebenheit der Werkstückhalteplatte wurde gemessen.
  • Eine Werkstückhalteplatte 12 aus Aluminiumoxidkeramik mit einem äußeren Durchmesser von 360 mm und einer Dicke von 6 mm wurde gleichmäßig bearbeitet und dann mit der unteren Fläche eines rohrförmigen Elements 16 aus Keramik mit einem äußeren Durchmesser von 360 mm, einem inneren Durchmesser von 320 mm und einer Dicke von 20 mm durch einen im Handel verfügbaren Epoxidharzklebstoff verbunden. Die obere Fläche des rohrförmigen Elements 16 wurde mit Schrauben befestigt, um den abgedichteten Raum 14 zu begrenzen. Die Steuerung zum Unterdrucksetzen 42 und die Steuerung zum Druckablassen 43 wurden beide mit dem abgedichteten Raum durch ein Ventil verbunden.
  • Der hergestellte Polierkopf wurde umgedreht und angeordnet. Die Ebenheit der Werkstückhalteplatte 12 wurde gemessen, während der Druck in dem abgedichteten Raum 14 im Bereich von minus 50 bis plus 50 kPa im Hinblick auf Atmosphärendruck durch die Steuerung zum Unterdrucksetzen 42 und die Steuerung zum Druckablassen 43 variiert wurde. Für die Messung der Ebenheit der Werkstückhalteplatte wurde das von Kuroda Precision Industries Ltd. hergestellte NANOMETRO 1000FR verwendet.
  • 5 zeigt das Ergebnis der Messung. Die horizontale Achse in 5 repräsentiert die Änderung des Drucks im Hinblick auf den Atmosphärendruck, wobei plus das Unterdrucksetzen repräsentiert, während minus das Druckablassen darstellt. Die vertikale Achse in 5 repräsentiert die Ebenheit der Werkstückhalteplatte für die Druckänderung, bei der plus eine konvexe Form darstellt, während minus eine konkave Form repräsentiert. Es kann davon ausgegangen werden, wie in 5 gezeigt, dass die Werkstückhalteplatte ihre Form weitgehend linear im Hinblick auf die Änderung des Drucks im abgedichteten Raum ändert, so dass die Form der Werkstückhalteplatte sowohl auf ein konkave Form als auch eine konvexe Form eingestellt werden kann.
  • Auf der Werkstückhalteplatte des obigen Polierkopfs wurde ein im Handel verfügbarer Matrizenaufbau mit einer Matrize mit einem äußeren Durchmesser von 355 mm, einem inneren Durchmesser von 302 mm und einer Dicke von 575 μm angebracht, die an einem Stützfilm angebracht war. Dieser Polierkopf wurde in einer Poliervorrichtung vorgesehen, wie in 1 gezeigt. Das Werkstück W, ein Silizium-Einkristallwafer mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Dicke von 775 μm, wurde poliert. Der hier verwendete Silizium-Einkristallwafer wurde einem primären doppelseitigen Polieren unterworfen, und ein Randabschnitt des Wafers wurde auch vorher poliert. Ein Drehtisch mit einem Durchmesser von 800 mm, ein üblicherweise verwendetes Polierkissen und ein Stützfilm wurden in der Anfangsphase seiner Lebensdauer verwendet.
  • Zur Zeit des Polierens wurde ein Poliermittel aus einer Alkalilösung mit kolloidalem Silika verwendet, und der Polierkopf und der Drehtisch wurden jeweils mit 30 UpM gedreht. Die Polierlast (Presskraft) für das Werkstück W wurde auf 20 kPa in Bezug auf den Kontaktdruck des Wafers durch eine nicht veranschaulichte Unterdrucksetzeinrichtung eingestellt. Die Steuerung zum Druckablassen steuerte den Druck in dem abgedichteten Raum auf einen reduzierten Druck von 10 kPa im Hinblick auf Atmosphärendruck, um die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konkave Form von 27 μm einzustellen, und dann wurde der Wafer poliert. Die Polierzeit wurde so eingestellt, dass die durchschnittliche Poliermaterialabnahme des Wafers 400 nm betrug.
  • Die Änderung der Poliermaterialabnahme in der Ebene des polierten Wafers wurde bewertet. Die Poliermaterialabnahme wurde berechnet, indem sowohl die Dicken des Wafers vor als auch nach dem Polieren mit einem Ebenheitsmessinstrument in einem Bereich gemessen wurde, der eine Breite von 2 mm des äußersten Umfangsabschnitts als ebenheitsgarantierter Bereich ausschloss, und indem Unterschiede zwischen den Dicken vor und nach dem Polieren im Querschnitt des Wafers in diametraler Richtung erhalten wurden. Es wurde ein von KLA-Tencor hergestelltes Ebenheitsmessinstrument (WaferSight) zum Messen der Ebenheit verwendet.
  • 6 zeigt das Ergebnis einer Verteilung der Poliermaterialabnahme des Wafers. 6 demonstriert, dass die Änderung der Poliermaterialabnahme im Beispiel 1 stark unterdrückt wurde, insbesondere war die Poliermaterialabnahme des äußeren Umfangsabschnitts ungefähr äquivalent zum zentralen Abschnitt und der Unterschied (ein Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Poliermaterialabnahme in der diametralen Richtung des Wafers betrug 32,5 nm. Andererseits war die Änderung der Poliermaterialabnahme im nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 in nachteilhafter Weise größer als im Beispiel 1, insbesondere war die Verteilung der Poliermaterialabnahme des äußeren Umfangsabschnitts kleiner als beim zentralen Abschnitt und der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Poliermaterialabnahme des Wafers in der diametralen Richtung betrug 148 nm.
  • Demgemäß ermöglicht die vorliegende Erfindung das Ansteigen des äußeren Umfangsabschnitts in der frühen Stufe der Lebensdauer des Stützfilms, das zu unterdrücken ist.
  • (Beispiel 2)
  • Ein Silizium-Einkristallwafer wurde unter denselben Polierbedingungen wie im Beispiel 1 poliert, mit der Ausnahme, dass der Silizium-Einkristallwafer auf einer zu polierenden Seite vor dem Polieren eine konvexe Form hatte und der Druck in dem abgedichteten Raum auf einen erhöhten Druck von 5 kPa im Hinblick auf Atmosphärendruck erhöht wurde, um die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form von 10 μm einzustellen, und die Änderung der Waferform wurde bewertet. Die konvexe Form des hier beschriebenen Silizium-Einkristallwafers entspricht einer Durchhangform des äußeren Umfangsabschnitts. Es ist zu beachten, dass die Form des Wafers vor dem Polieren, die jeweils in 7 bis 9 gezeigt ist, eine repräsentative Form ist, und der Wafer mit weitgehend derselben Form in jedem Beispiel verwendet wurde.
  • 7 zeigt das Ergebnis der Änderung der Waferform und veranschaulicht die Form der polierten Waferoberfläche, die nach oben gedreht ist. 7 demonstriert, dass der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Dicke des Wafers in diametraler Richtung von 134,3 nm auf 63,5 nm stark verbessert wurde und der Wafer zu einer ebenen Form poliert wurde, weil die Werkstückhalteplatte, die auf die konvexe Form eingestellt war, die Poliermaterialabnahme des zentralen Abschnitts des Wafers erhöhte.
  • Andererseits wurde im nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 2 der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in der diametralen Richtung aufgrund des Ansteigens am äußeren Umfangsabschnitt von 134,3 nm auf 91,6 nm verbessert, was in der Anfangsphase der Lebensdauer des Stützfilms verursacht wird. Die konvexe Form des zentralen Abschnitts änderte sich aber nicht so sehr von der Form vor dem Polieren, und die Verbesserung im dem Bereich lag unter der von Beispiel 2.
  • Die Bedingungen zum Einstellen des Drucks in dem abgedichteten Raum wurden im Beispiel 2 so geändert, dass die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konkave Form von 27 μm eingestellt wurde, indem der Druck in dem abgedichteten Raum auf einen abgesenkten Druck von 10 kPa im Hinblick auf Atmosphärendruck eingestellt wurde. Im Ergebnis wurde eine weitgehend gleichförmige Poliermaterialabnahmeverteilung erzielt und daher wurde die Waferform vor dem Polieren weitgehend beibehalten, insbesondere lag der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Dicke des Wafers in der diametralen Richtung im Bereich von 134,3 nm bis 122,8 nm. Dies bedeutet, dass die Dicke vor und nach dem Polieren weitgehend äquivalent ist.
  • Demgemäß ermöglicht es die vorliegende Erfindung, dass ein Wafer zu einem stark ebenen Wafer poliert wird, indem die konvexe und konkave Form der Werkstückhalteplatte in Übereinstimmung mit der Waferform vor dem Polieren eingestellt wird.
  • (Beispiel 3)
  • Ein Silizium-Einkristallwafer wurde unter denselben Polierbedingungen wie im Beispiel 1 poliert, mit der Ausnahme, dass der Silizium-Einkristallwafer vor dem Polieren eine leicht konkave Form besaß und der Druck in dem abgedichteten Raum auf einen reduzierten Druck von 15 kPa im Hinblick auf Atmosphärendruck eingestellt wurde, um die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konkave Form von 37 μm einzustellen, und es wurde die Formänderung des Wafers bewertet.
  • 8 zeigt das Ergebnis der Formänderung des Wafers. 8 demonstriert, dass der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in diametraler Richtung von 67,7 nm auf 42,2 nm verbessert wurde und der Wafer zu einer ebeneren Form poliert wurde, weil die Werkstückhalteplatte, die auf eine konkave Form eingestellt war, die Poliermaterialabnahme des äußeren Umfangsabschnitts des Wafers erhöhte.
  • Demgegenüber änderte bei dem nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 3 die konkave Form des zentralen Abschnitts sich vor dem Polieren nicht so sehr von der Form her. Der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in diametraler Richtung wurde aufgrund des Ansteigens am äußeren Umfangsabschnitt nachteilig von 67,7 nm auf 191,6 nm stark erhöht, was in der Anfangsphase der Lebenszeit des Stützfilms verursacht wird.
  • Die Bedingungen zum Einstellen des Druck in dem abgedichteten Raum wurden im Beispiel 3 so geändert, dass die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konkave Form von 27 μm eingestellt wurde, indem der Druck in dem abgedichteten Raum auf einen verminderten Druck von 10 kPa im Hinblick auf Atmosphärendruck eingestellt wurde. Im Ergebnis wurde eine weitgehend gleichförmige Poliermaterialabnahmeverteilung erzielt und dann wurde die Waferform vor dem Polieren weitgehend beibehalten, insbesondere lag der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in diametraler Richtung im Bereich von 67,7 nm bis 77,2 nm. Dies bedeutet, dass die Dicke vor und nach dem Polieren weitgehend äquivalent ist.
  • (Beispiel 4)
  • Ein Silizium-Einkristallwafer wurde unter denselben Polierbedingungen wie im Beispiel 1 poliert, mit der Ausnahme, dass der Silizium-Einkristallwafer vor dem Polieren eine konvexe Form hatte und der Druck in dem abgedichteten Raum auf einen erhöhten Druck von 31,5 kPa im Hinblick auf den Atmosphärendruck eingestellt wurde, um die Form der Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form von 80 μm einzustellen, und die Änderung der Waferform wurde bewertet.
  • 9 zeigt das Ergebnis der Formänderung des Wafers. 9 demonstriert, dass der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der der Waferdicke in diametraler Richtung von 329,9 nm auf 66,6 nm stark verbessert wurde und der Wafer zu einer ebenen Form poliert wurde, weil die Werkstückhalteplatte, die auf eine konvexe Form eingestellt wurde, die Poliermaterialabnahme des zentralen Abschnitts des Werkstücks erhöhte.
  • Demgegenüber wurde in dem nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 4 der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in diametraler Richtung aufgrund des Ansteigens des äußeren Umfangsabschnitts von 329,9 nm auf 205,8 nm verbessert, das in der Anfangsphase der Lebenszeit des Stützfilms verursacht wird. Die konvexe Form des zentralen Abschnitts änderte sich aber nicht so sehr von der Form vor dem Polieren, und die Verbesserung in dem Bereich war geringer als im Beispiel 4.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Ein Silizium-Einkristallwafer wurde unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 poliert, mit der Ausnahme, dass ein Polierkopf, wie in 11 gezeigt, verwendet wurde, der eine ebene Werkstückhalteplatte aus Aluminiumoxidkeramik mit einem äußeren Durchmesser von 360 nm, einer Dicke von 20 mm, einer Ebenheit von 0,8 μm und anders als die vorliegende Erfindung keinen abgedichteten Raum aufwies, und die Bewertung wurde wie im Beispiel 1 durchgeführt.
  • 6 zeigt das Ergebnis. Wie in 6 gezeigt ist, betrug der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Poliermaterialabnahme des Wafers in diametraler Richtung 148 nm, was größer als 32,5 nm im Beispiel 1 war. Dies bedeutet, dass die Änderung der Poliermaterialabnahme in nachteiliger Weise größer als im Beispiel 1 war.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Ein Silizium-Einkristallwafer wurde unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 2 poliert, mit der Ausnahme, dass ein Polierkopf, wie in 11 gezeigt, verwendet wurde, der eine ebene Werkstückhalteplatte aus Aluminiumoxidkeramik mit einem äußeren Durchmesser von 360 mm, einer Dicke von 200 mm, einer Ebenheit von 0,8 μm und anders als die vorliegende Erfindung keinem abgedichteten Raum umfasste, und die Bewertung wurde wie im Beispiel 2 durchgeführt.
  • 7 zeigt das Ergebnis. Wie in 7 gezeigt ist, betrug der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in diametraler Richtung 91,6 nm, was in nachteilhafter Weise größer als 63,5 nm im Beispiel 2 war.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Ein Silizium-Einkristallwafer wurde unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 3 poliert, mit der Ausnahme, dass ein Polierkopf, wie in 11 gezeigt, verwendet wurde, der eine ebene Werkstückhalteplatte aus Aluminiumoxidkeramik mit einem äußeren Durchmesser von 360 mm, einer Dicke von 20 mm, einer Ebenheit von 0,8 μm und anders als die vorliegende Erfindung keinem abgedichteten Raum umfasste, und die Bewertung wurde wie im Beispiel 3 durchgeführt.
  • 8 zeigt das Ergebnis. Wie in 8 gezeigt ist, betrug der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in diametraler Richtung 191,6 nm, was in nachteiliger Weise größer als 42,2 nm im Beispiel 1 war. Dies bedeutet, dass die Änderung der Poliermaterialabnahme nachteilig größer als im Beispiel 3 war.
  • (Vergleichsbeispiel 4)
  • Ein Silizium-Einkristallwafer wurde unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 4 poliert, mit der Ausnahme, dass ein Polierkopf, wie in 11 gezeigt, verwendet wurde, der eine ebene Werkstückhalteplatte aus Aluminiumoxidkeramik mit einem äußeren Durchmesser von 360 mm, einer Dicke von 20 mm, einer Ebenheit von 0,8 μm und anders als die vorliegende Erfindung keinem abgedichteten Raum umfasste, und die Bewertung wurde wie im Beispiel 4 durchgeführt.
  • 9 zeigt das Ergebnis. Wie in 9 gezeigt ist, betrug der Unterschied (der Bereich) zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Waferdicke in diametraler Richtung 205,8 nm, was in nachteiliger Weise größer als 66,6 nm im Beispiel 4 war. [Tabelle 1]
    Aluminiumoxidkeramik Siliziumkarbidkeramik Rostfreier SUS304
    Youngsches Modul GPa 370 430 197
    Wärmeausdehnungskoeffizient × 10–6/°C 7,2 3,7 17,3
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist nur eine Erläuterung, und alle Beispiele, die weitgehend dasselbe Merkmal haben und dieselben Funktionen und Wirkungen wie die im technischen Konzept zeigen, die in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, sind vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • Zum Beispiel ist der Polierkopf der vorliegenden Erfindung nicht auf die in 1 bis 4 gezeigten Konformationen beschränkt. Zum Beispiel kann die Form eines Hauptkörpers des Polierkopfs in geeigneter Weise aufgebaut werden, mit Ausnahme der in den Ansprüchen beschriebenen Anforderungen. Darüber hinaus kann eine Mehrzahl von unabhängigen abgedichteten Räumen an der Oberfläche der Werkstückhalteplatte an einer gegenüberliegenden Seite einer Fläche vorgesehen sein, an der das Werkstück gehalten wird, so dass die Form der Werkstückhalteplatte genauer eingestellt werden kann.
  • Weiterhin ist der Aufbau der Poliervorrichtung nicht auf den in 1 gezeigten beschränkt. Zum Beispiel kann eine Poliervorrichtung mit einer Mehrzahl von Polierköpfen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.

Claims (7)

  1. Polierkopf, der so aufgebaut ist, dass er während des Polierens eines Werkstücks das Werkstück hält, indem eine Vorderfläche des Werkstücks mit einem an einem Drehtisch angebrachten Polierkissen in Gleitkontakt gebracht wird, wobei der Polierkopf umfasst: eine Werkstückhalteplatte, die so aufgebaut ist, dass sie eine Rückfläche des Werkstücks hält, wobei die Werkstückhalteplatte flexibel ist und aus Keramik besteht; einen abgedichteten Raum, der an einer Fläche der Werkstückhalteplatte auf einer gegenüberliegenden Seite einer Fläche begrenzt ist, an der das Werkstück gehalten wird; und eine Drucksteuereinrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie den Druck im abgedichteten Raum steuert, wobei der Polierkopf in der Lage ist, eine Form der flexiblen Werkstückhalteplatte auf eine konvexe Form oder eine konkave Form einzustellen, indem der Druck in dem abgedichteten Raum durch die Drucksteuereinrichtung gesteuert wird.
  2. Polierkopf nach Anspruch 1, wobei die Werkstückhalteplatte in einem solchen Umfang flexibel ist, dass das Verhältnis vom äußeren Durchmesser der Werkstückhalteplatte zur maximalen Änderung der Einstellung auf die konvexe Form oder die konkave Form (die maximale Änderung/der äußere Durchmesser) 0,028 × 10–3 bis 0,222 × 10–3 beträgt.
  3. Polierkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei der innere Durchmesser des abgedichteten Raums größer als der äußere Durchmesser des Werkstücks ist.
  4. Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Drucksteuereinrichtung in der Lage ist, den abgedichteten Raum unter Druck zu setzen und/oder Druck daraus abzulassen.
  5. Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Werkstückhalteplatte aus einer Aluminiumoxidkeramik oder einer Siliziumkarbidkeramik besteht.
  6. Poliervorrichtung zum Polieren einer Vorderfläche eines Werkstücks, wobei die Poliervorrichtung umfasst: ein Polierkissen, das an einem Drehtisch angebracht ist; einen Poliermittelzuführmechanismus, der so aufgebaut ist, dass ein Poliermittel dem Polierkissen zugeführt wird; und einen Polierkopf, der so konfiguriert ist, dass er das Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hält.
  7. Verfahren zum Polieren eines Werkstücks, indem die Vorderfläche des Werkstücks mit einem an einem Drehtisch angebrachten Polierkissen in Gleitkontakt gebracht wird, wobei das Verfahren umfasst: Halten des Werkstücks mit einem Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5; Einstellen der Form der flexiblen Werkstückhalteplatte, indem der Druck in dem abgedichteten Raum des Polierkopfs gesteuert wird; und dann Polieren des Werkstücks.
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