DE112014002285T5

DE112014002285T5 - Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs und einer Poliervorrichtung

Info

Publication number: DE112014002285T5
Application number: DE112014002285.3T
Authority: DE
Inventors: Hiromasa Hashimoto; Yasuharu Ariga; Masanao Sasaki; Takahiro Matsuda
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd; Shin Etsu Engineering Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd; Shin Etsu Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2016-01-21
Also published as: JP2014233815A; TW201520000A; KR20160015238A; KR102211562B1; SG11201509689YA; JP5955271B2; US10293460B2; CN105358291A; CN105358291B; TWI618603B; WO2014196128A1; US20160101503A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs umfassend einen Backing-Film zum Halten einer rückseitigen Oberfläche eines Werkstücks haftend auf einem unteren Teil eines starren Körpers und eine Ringschablone zum Halten eines Werkstückrands angeordnet auf einer unteren Oberfläche des Backing-Films bereit. Der Polierkopf bringt eine vorderseitige Oberfläche des Werkstücks in Schleifkontakt mit einem auf einem Drehteller befestigten Polierpad, während die rückseitige Oberfläche des Werkstücks auf der unteren Oberfläche des Backing-Films gehalten wird. Das Verfahren umfasst das Ankleben des Backing-Films auf dem unteren Teil des starren Körpers mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen und das Ankleben der Schablone auf dem Backing-Film mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel unter einem verringertem Druck ohne Erwärmen. Das Verfahren kann das Werkstück zu einem sehr ebenen Werkstück polieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs zum Halten eines Werkstücks und einer Poliervorrichtung umfassend den Polierkopf.
STAND DER TECHNIK
Bei der Herstellung von Halbleiter-Wafern wie Silicium-Wafern ist ein Polierprozess einer von wichtigen Prozessen zum Verbessern der Oberflächenrauheit und Ebenheit dieser Wafer. Aufgrund der im Laufe der Zeit größer gewordenen Präzision von Bauteilen besteht zunehmend ein Bedarf an präziser planarisierten Halbleiter-Wafern zur Verwendung in der Bauteilherstellung. Entsprechend diesem Bedarf wird ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) als ein Verfahren zum Planarisieren einer Oberfläche von Halbleiter-Wafern verwendet.
Vorrichtungen zum Polieren von Oberflächen eines Werkstücks wie eines Silicium-Wafers können in zwei Arten unterteilt werden: einseitige Poliervorrichtungen, die jeweils eine der Oberflächen des Werkstücks polieren, und zweiseitige Poliervorrichtungen, die beide Oberflächen gleichzeitig polieren.
Bei einem herkömmlichen CMP-Prozess an einem Halbleiter-Wafer (nachfolgend auch als Wafer bezeichnet) mit einer herkömmlichen einseitigen Poliervorrichtung gibt es ein Verfahren zum Halten einer Oberfläche gegenüber einer zu polierenden Oberfläche des Wafers durch Befestigen dieser gegenüberliegenden Oberfläche an einer Glasplatte usw. durch einen Klebstoff wie Wachs.
Es gibt ebenfalls ein Verfahren zum Halten und Polieren des Wafers durch Verwenden einer Halteplatte mit einem Backing-Film aus einer weichen Harzschaumfolie ohne Verwenden eines Klebstoffs wie Wachs; dieses Verfahren ist ein sogenanntes wachsfreies oder -loses Polierverfahren.
Bei der in 8 dargestellten Poliervorrichtung 38 beispielsweise wird ein Polierkopf 31 umfassend einen Haltescheibenkörper 32 aus Keramik, einen Backing-Film 34 und eine Schablone 35 mit einem runden Loch, das zum Umgeben eines Werkstücks W ausgebildet ist, das am Haltescheibenkörper 32 befestigt ist, zum Halten einer Oberfläche des Werkstücks W verwendet, indem das Werkstück W in engen Kontakt mit dem Wasser enthaltenden Backing-Film 34 gebracht wird. Anschließend werden der Polierkopf 31 und ein Drehteller 37 in Drehung versetzt und ein Poliermittel 33 wird auf ein am Drehteller 37 befestigtes Polierpad 36 aufgebracht, während gleichzeitig die zu polierende Oberfläche des Werkstücks W an das Polierpad 36 gepresst wird, damit diese in Schleifkontakt mit dem Polierpad 36 kommt. Auf diese Weise kann die zu polierende Oberfläche des Werkstücks W zu einer Spiegelfläche endbearbeitet werden.
Es gibt ein Verfahren zum Befestigen eines Werkstücks an einer starren Scheibenplatte mit größerer Ebenheit durch einen Klebstoff wie Wachs als ein Werkstückhalteverfahren zum Planarisieren des Werkstücks durch einen einseitigen Polierprozess. Wenn eine gleichmäßige Materialabtragung auf der gesamten Oberfläche des Werkstücks durch Polieren erforderlich ist, wird das sogenannte Kautschuk-Chuck-Verfahren verwendet, bei dem ein Kautschukfilm statt der starren Scheibenplatte verwendet wird, die als Werkstückhalter dient, und ein unter Druck gesetztes Fluid wie Luft zum Strömen zur Rückseite des Kautschukfilms veranlasst wird, so dass der Kautschukfilm mit einem gleichmäßigen Druck angehoben wird, um das Werkstück gegen das Polierpad zu pressen (siehe Patentschrift 1).
9 zeigt schematisch eine beispielhafte Konfiguration eines herkömmlichen Polierkopfs zur Anwendung des Kautschuk-Chuck-Verfahrens. Der Polierkopf 102 umfasst im Wesentlichen einen ringförmigen starren Ring 104, einen auf dem starren Ring 104 haftenden Kautschukfilm 103 und eine mit dem starren Ring 104 kombinierte Mittelplatte 105. Von starrem Ring 104, Kautschukfilm 103 und Mittelplatte 105 wird ein abgeschlossener Raum 106 definiert. Zusätzlich ist eine ringförmige Schablone 114 in der Nähe einer unteren Oberfläche des Kautschukfilms 103 konzentrisch mit dem starren Ring 104 angeordnet. Der Druck des Raums wird durch Zuführen von Fluid unter Druck mit einem in der Mitte der Mittelplatte 105 angeordneten Druckanpassungsmechanismus 107 angepasst. Der Polierkopf umfasst ebenfalls ein Mittel zum Pressen der Mittelplatte 105 zum Polierpad 109; dieses Mittel ist aber in der Figur nicht dargestellt.
Die Patentschrift 2 schlägt verschiedene Kautschukmaterialien zur Verwendung für den Kautschukfilm 103 wie Fluorkautschuk, Isobutylen-Isopren-Kautschuk, Chloroprenkautschuk, Polyurethankautschuk und Silikonkautschuk vor, die physikalische Eigenschaften einer Härte von 10 bis 100, einer Zugfestigkeit von 3 bis 20 MPa, einer Zugdehnung von 50 bis 1000% und einer Stärke von 0,2 bis 3 mm aufweisen.
Die Patentschrift 2 offenbart Metallmaterialien wie Edelstahl und Aluminium zur Verwendung für den starren Ring 104.
Die Patentschrift 2 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Bilden des Kautschukfilms 103 auf dem starren Ring 104 durch Setzen des starren Rings 104 und eines flexiblen Kautschukklumpens in eine Metallform, Erwärmen dieser auf 150°C bis 185°C und Formpressen des Resultats unter einem Schließdruck von 1 bis 200 Tonnen.
Mit dem wie zuvor beschrieben ausgebildeten Polierkopf 102 wird der Polierprozess so durchgeführt, dass das Werkstück W von der unteren Oberfläche des Kautschukfilms 103 durch den Backing-Film 113 gehalten wird, der Rand des Werkstücks W von der Schablone 114 gehalten wird und anschließend die Mittelplatte 105 angepresst wird, um das Werkstück W in Schleifkontakt mit dem an der oberen Oberfläche des Drehtellers 108 befestigten Polierpad 109 zu bringen.
LISTE DER ANFÜHRUNGEN
PATENTLITERATUR

Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H5-069310
Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2005-7521
Patentschrift 3: WO2010/119606

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Das Verwenden eines herkömmlichen Polierkopfs 102 dieser Art zum Polieren des Werkstücks W kann die Gleichmäßigkeit der Materialabtragung auf der gesamten Oberfläche des Werkstücks W durch Polieren verbessern. Der auf dem Kautschukfilm 103 des Polierkopfs 102 haftende starre Ring 104 kann aber ein erhebliches Verschlechtern der Gleichmäßigkeit der Materialabtragung durch Polieren und der Ebenheit des Werkstücks bewirken. Somit besteht das Problem, dass die Gleichmäßigkeit des polierten Werkstücks W nicht zuverlässig gewährleistet werden kann.
Die Patentschrift 3 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs umfassend das Messen der Ebenheit der unteren Oberfläche des Kautschukfilms 103 in seiner Umfangsrichtung in einem auf der Oberfläche am unteren Ende des starren Rings 104 haftenden Teil unter der Voraussetzung, dass der starre Ring 104, auf dem der Kautschukfilm 103 haftet, mit der Mittelplatte 105 kombiniert ist, wobei diese Kombination gewählt wird, wenn die gemessene Ebenheit 40 μm oder weniger beträgt, und das Verwenden dieser Kombination aus starrem Ring 104, auf dem der Kautschukfilm 103 mit einer Ebenheit von 40 μm oder weniger haftet, und mit diesem starren Ring 104 kombinierter Mittelplatte 105. Auf diesem mit diesem Verfahren hergestellten auf dem starren Ring 104 befestigten Kautschukfilm 103 haftet eine handelsübliche Schablonenanordnung zum Halten eines Werkstücks mit einem doppelseitigen Klebeband, so dass die Herstellung des Polierkopfs abgeschlossen ist. Diese Schablonenanordnung verwendet einen Backing-Film 113 aus einer Polyurethan-Schaumstofffolie mit einem doppelseitigen Klebeband und eine Schablone 114 aus einer Epoxidharz-Laminatplatte mit Glasgewebe, die auf dem Backing-Film 113 mit einem doppelseitigen Klebeband haftet.
Dieser Polierkopf kann das Werkstück W in einem ebenen Zustand halten, weil der verwendete Kautschukfilm 103 eben ist. Wenn die Schablonenanordnung aber auf der Oberfläche des Kautschukfilms 103 mit einem doppelseitigen Klebeband haftet, kann Luft in einen Spalt zwischen diesen eindringen, wodurch sich die Ebenheit der Oberfläche der Schablone 114, die für den Kontakt mit dem Werkstück ausgebildet ist, verschlechtert. Dies führt zu dem Problem, dass sich die Ebenheit des polierten Werkstücks W ebenfalls verschlechtert.
Wie zuvor beschrieben haftet die Schablonenanordnung mit einem doppelseitigen Klebeband auf der Oberfläche des Kautschukfilms 103. Ein wärmeempfindliches doppelseitiges Klebeband, das erwärmt wird, wenn es zum Ankleben verwendet wird, weist ein hohes Haftvermögen auf, erfordert aber eine vergleichsweise hohe Temperatur wie etwa ca. 100°C. Beim Erwärmen dieses Klebebands können sich der Kautschukfilm 103, der Backing-Film 113 einer Polyurethan-Schaumstofffolie und die Schablone 114 aus einer Epoxidharz-Laminatplatte mit Glasgewebe verformen. Dementsprechend wird ein druckempfindliches doppelseitiges Klebeband verwendet. Da dieses druckempfindliche doppelseitige Klebeband ein geringes Haftvermögen aufweist, wird das Klebeband beim Ankleben auf 50°C erwärmt. Aber auch beim Erwärmen dieses Klebebands auf etwa 50°C kommt es zu einer thermischen Verformung von Kautschukfilm, Backing-Film 113 einer Polyurethan-Schaumstofffolie und Schablone 114 aus einer Epoxidharz-Laminatplatte mit Glasgewebe. Aufgrund der Tatsache, dass ein Halbleiter-Wafer zur Verwendung in der Bauteilherstellung mit sehr hoher Präzision planarisiert werden muss, ist die Verschlechterung der Wafer-Ebenheit durch diese thermische Verformung als ein Problem zu betrachten.
Ferner erfordert der Vorgang des Anklebens der Schablonenanordnung beim Herstellen eines Polierkopfs besondere Geschicklichkeit, da dieser Vorgang manuell durchgeführt wird. Dieser Vorgang beeinträchtigt ebenfalls Ertrag und Effizienz der Herstellung und erfordert Zeit, da dieser Vorgang sorgfältig durchgeführt werden muss, um ein Eindringen von Luft zu vermeiden.
Wenn die handelsübliche Schablonenanordnung mit einem doppelseitigen Klebeband durch Erwärmen dieses Klebebands zum Verbessern des Haftvermögens angeklebt wird, ist eine automatische Presse erforderlich, da eine erwärmte Platte an diese gepresst wird. Dies birgt das Problem, dass die Anlage groß wird und mehr Investitionen erforderlich sind.
Die vorliegende Erfindung soll die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen eines Polierkopfs, das ein Verschlechtern der Ebenheit von Backing-Film und Schablone beim Herstellen des Polierkopfs verhindern kann und das Polieren eines Werkstücks zu einem sehr ebenen Werkstück ermöglicht.
TECHNISCHE LÖSUNG
Zum Erfüllen dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs umfassend einen Backing-Film, der zum Halten einer rückseitigen Oberfläche eines Werkstücks ausgebildet ist und auf einem unteren Teil eines starren Körpers haftet, und eine Ringschablone, die zum Halten eines Rands des Werkstücks ausgebildet und auf einer unteren Oberfläche des Backing-Films angeordnet ist, wobei der Polierkopf ausgebildet ist, eine vorderseitige Oberfläche des Werkstücks in Schleifkontakt mit einem auf einem Drehteller befestigten Polierpad zu bringen, während die rückseitige Oberfläche des Werkstücks auf der unteren Oberfläche des Backing-Films gehalten wird, wobei das Verfahren das Ankleben des Backing-Films auf dem unteren Teil des starren Körpers mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringertem Druck ohne Erwärmen des Backing-Films und das anschließende Ankleben der Schablone auf dem Backing-Film mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen der Schablone umfasst.
Dieses Verfahren kann ein Eindringen von Luft in einen Haftteil zwischen Backing-Film und starrem Körper und einen Haftteil zwischen Schablone und Backing-Film während des Herstellens des Polierkopfs verhindern, wodurch ermöglicht wird, Backing-Film und Schablone eben zu halten. Zusätzlich kommt es zu keiner thermischen Verformung von Backing-Film und Schablone, da der Haftprozess keinen Erwärmungsprozess umfasst; somit kann mit diesem Verfahren ein Polierkopf hergestellt werden, der ein Polieren eines Wafers zu einem ebenen Wafer ermöglicht. Beim Haftprozess kann der gleiche Grad an Haftvermögen wie bei einem herkömmlichen Verfahren umfassend einen Erwärmungsprozess erzielt werden.
Der Schritt des Anklebens des Backing-Films umfasst vorzugsweise das Ankleben des Backing-Films durch Anpressen des Backing-Films mit einer Anpresskomponente aus einem porösen Material und/oder der Schritt des Anklebens der Schablone umfasst vorzugsweise das Ankleben der Schablone durch Anpressen der Schablone mit einer Anpresskomponente aus einem porösen Material.
Auf diese Weise kann beim Verwenden der Anpresskomponente zum Anpressen in einer Kammer mit verringertem Druck der Druck der Kammer gleichmäßig verringert werden, weil die Anpresskomponente aus einem porösen Material besteht, und es kann zuverlässiger verhindert werden, dass Luft in den Haftteil zwischen Backing-Film und Schablone eindringt. Der Polierkopf, der das Polieren eines Wafers zu einem ebenen Wafer ermöglicht, kann entsprechend zuverlässiger hergestellt werden.
Der starre Körper kann ein starrer Ring sein und der Backing-Film kann auf dem unteren Teil des starren Rings haften, so dass ein mit einer gleichmäßigen Spannung auf einer unteren Oberfläche des starren Rings haftender Kautschukfilm dazwischen angeordnet ist.
Auf diese Weise kann mit dem Verfahren ein Polierkopf mit dem Kautschuk-Chuck-Verfahren hergestellt werden, der ein Eindringen von Luft in den Haftteil zwischen Backing-Film und Schablone verhindert und ein Polieren eines Wafers zu einem ebenen Wafer ermöglicht.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Poliervorrichtung umfassend ein an einem Drehteller befestigtes Polierpad, einen zum Zuführen eines Poliermittels ausgebildeten Poliermittel-Zuführmechanismus und einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polierkopf bereit, wobei die Poliervorrichtung zum Halten eines Werkstücks mit dem Polierkopf und zum Bringen einer vorderseitigen Oberfläche des Werkstücks in Schleifkonakt mit dem am Drehteller befestigten Polierpad ausgebildet ist, wodurch das Werkstück poliert wird.
Die Poliervorrichtung, die einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polierkopf umfasst und das Werkstück mit dem Polierkopf zum Polieren einer Oberfläche des Werkstücks hält, kann einen Wafer polieren, während der Wafer eben gehalten wird.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs umfasst das Ankleben des Backing-Films auf dem unteren Teil des starren Körpers mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen des Backing-Films und das anschließende Ankleben der Schablone auf dem Backing-Film mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel unter einem verringertem Druck ohne Erwärmen der Schablone. Dieses Verfahren kann somit ein Eindringen von Luft in die Haftteile zwischen starrem Körper und Backing-Film und zwischen Backing-Film und Schablone verhindern, wodurch ermöglicht wird, Backing-Film und Schablone eben zu halten. Zusätzlich kann, da der Anhaftprozess keinen Erwärmungsprozess umfasst, ein thermisches Verformen von Backing-Film und Schablone verhindert werden und es können diese eben gehalten werden. Ferner können diese mit dem gleichen Grad an Haftvermögen wie beim herkömmlichen Verfahren umfassend einen Erwärmungsprozess zum Ankleben haften. Die Verwendung dieses Polierkopfs ermöglicht das Polieren eines Wafers zu einem ebenen Wafer.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer beispielhaften Poliervorrichtung umfassend einen Polierkopf zur Anwendung des Kautschuk-Chuck-Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines Polierkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer beispielhaften Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Messen der Ebenheit in einem Beispiel.
5 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen eines Polierkopfs durch Thermokompressionsbonden.
6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Ebenheit einer Oberfläche eines Backing-Films und einer Schablone in einem Beispiel und Vergleichsbeispiel.
7 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Ebenheit eines polierten Silicium-Wafers in einem Beispiel und Vergleichsbeispiel.
8 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer herkömmlichen Poliervorrichtung.
9 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer beispielhaften Konfiguration eines herkömmlichen Polierkopfs zur Anwendung des Kautschuk-Chuck-Verfahrens.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird zwar eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführung beschränkt.
Während eines Prozesses des Anklebens eines Backing-Films an einem starren Körper und des Backing-Films an einer Schablone beim Herstellen eines Polierkopfs dringt Luft in die Haftteile ein und Backing-Film sowie Schablone unterliegen einer thermischen Verformung, was zu einer Verschlechterung der Ebenheit von Backing-Film und Schablone führt. Entsprechend ist die Ebenheit eines polierten Werkstücks schlechter.
Die Erfinder suchten nach einer Lösung dieses Problems und fanden das Folgende heraus. Die Verschlechterung der Ebenheit von Backing-Film und Schablone kann durch ein Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs umfassend das Ankleben des Backing-Films auf dem unteren Teil des starren Körpers mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen des Backing-Films und das anschließende Ankleben der Schablone auf dem Backing-Film mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel unter einem verringertem Druck ohne Erwärmen der Schablone verhindert werden. Die Erfinder haben dadurch die Erfindung umgesetzt.
Nachfolgend wird zunächst ein Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs mit dem Kautschuk-Chuck-Verfahren anhand eines Beispiel beschrieben.
1 zeigt ein Beispiel für einen mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren hergestellten Polierkopf zur Verwendung des Kautschuk-Chuck-Verfahrens und eine Poliervorrichtung umfassend den Polierkopf gemäß der Erfindung.
Wie in 1 dargestellt umfasst die Poliervorrichtung 1 den Polierkopf 2, einen Drehteller 3, an dem ein Polierpad 4 zum Polieren eines Werkstücks W befestigt ist, und einen Poliermittel-Zuführmechanismus 5 zum Zuführen eines Poliermittels zum Polierpad 4.
Der durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren hergestellte Polierkopf 2 ist oberhalb des Drehtellers 3 angebracht. Der Polierkopf 2 umfasst einen starren Ring 6 in Form eines Rings, einen auf einer Oberfläche am unteren Ende des starren Rings 6 mit einer gleichmäßigen Spannung haftenden Kautschukfilm 7 und eine mit dem starren Ring 6, beispielsweise mit einer Schraube, kombinierte Mittelplatte B. Der starre Ring 6, der Kautschukfilm 7 und die Mittelplatte 8 definieren einen abgeschlossenen Raum 9. Der Polierkopf 2 umfasst ebenfalls einen Druckanpassungsmechanismus 10 zum Anpassen des Drucks des Raums 9. Ein Durchgangsloch 11 zur Verbindung mit dem Druckanpassungsmechanismus 10 ist in der Mitte der Mittelplatte 8 zum Anpassen des Drucks ausgebildet. Der Druckanpassungsmechanismus 10 kann den Druck des Raums 9 durch Zuführen von Fluid unter Druck anpassen. Der Polierkopf 2 ist um seine Achse drehbar.
Der Backing-Film 12 zum Halten der rückseitigen Oberfläche des Werkstücks W haftet unter dem starren Ring 6, so dass der Kautschukfilm 7 dazwischen angeordnet ist. Eine Ringschablone 13 zum Halten des Rands des Werkstücks haftet auf einer unteren Oberfläche eines Umfangteils des Backing-Films 12.
Der Polierkopf 2 der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung 1 wird mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren, das nachfolgend ausführlich beschrieben ist, so hergestellt, dass ein Ankleben des Backing-Films 12 auf dem Kautschukfilm 7 unter dem starren Ring 6 mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringertem Druck ohne Erwärmen des Backing-Films 12 erfolgt und nach dem Ankleben des Backing-Films 12 ein Ankleben der Schablone 13 auf dem Backing-Film 12 mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen der Schablone 13 erfolgt.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung 1 zum Polieren des Werkstücks W ermöglicht es, das polierte Werkstück eben zu halten.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs umfasst das Ankleben des Backing-Films 12 auf dem Kautschukfilm 7 unter dem starren Ring 6 mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen des Backing-Films und das anschließende Ankleben der Schablone 13 auf dem Backing-Film 12 mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel unter einem verringertem Druck ohne Erwärmen der Schablone 13; der Klebstoff kann unter einem verringerten Druck verwendet werden.
Das Verfahren wird nachfolgend ausführlich in Bezug auf 2 beschrieben.
Wie in 2 unter (A) dargestellt wird zunächst der am starren Ring 6 mit großer Ebenheit befestigte Kautschukfilm 7 hergestellt.
Wie spezifisch in 2 unter (B) dargestellt wird ein Prozess zum Ankleben des Backing-Films durchgeführt.
Eine Distanz 15 mit einem Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des starren Rings 6, und mit der gleichen Stärke wie der starre Ring 6 wird in den starren Ring 6 in einem unteren Teil einer Kammer 14 eingesetzt. Der Backing-Film 12 ist ein Bauteil mit einem doppelseitigen Klebeband 16, mit dem eine Schablonenanordnung vor der Montage versehen wird. Eine Trennfolie auf einer Seite des doppelseitigen Klebebands 16 wird entfernt, um den Backing-Film 12 vorübergehend auf der Oberfläche des Kautschukfilms 7 zu befestigen.
Anschließend wird eine Anpresskomponente 17 auf der Oberfläche des Backing-Films 12 angebracht und eine mit einer Anpressplatte 18 auf der unteren Oberfläche ausgestatteten Kautschukplatte 19 wird auf der Anpresskomponente 17 angebracht. Anschließend wird Luft durch ein an einem unteren Teil der Seitenwand der mit einer Vakuumpumpe 20 verbundenen Kammer 14 angeordnetes Loch abgesaugt, so dass das Innere der Kammer 14 durch eine Atmosphäre mit einem verringerten Druck ersetzt und so belassen wird. In diesem Zeitraum presst die Anpresskomponente 17 den Backing-Film 12 an. Der Druck der Kammer 14 wird für die Entnahme der Anpresskomponente 17 anschließend wieder auf einen normalen Druck gebracht. Somit ist der Prozess des Anklebens des Backing-Films abgeschlossen. Es ist darauf hinzuweisen, dass der verringerte Druck vorzugsweise minus 90 kPa oder weniger beträgt und die Temperatur vorzugsweise zwischen 20°C und 40°C liegt.
Wie spezifisch in 2 unter (C) dargestellt wird nach dem Ankleben des Backing-Films wie zuvor beschrieben ein Prozess zum Ankleben der Schablone durchgeführt.
Ein separat hergestelltes doppelseitiges Klebeband 21 wird an der vor der Montage in der Schablonenanordnung enthaltenen Schablone 13 angeklebt, und es wird eine weitere Trennfolie des doppelseitigen Klebebands 21 entfernt, um vorübergehend die Schablone 13 an der Oberfläche des Backing-Films 12 zu befestigen. Anschließend wird eine Anpresskomponente 17 auf der Oberfläche des Backing-Films 13 angebracht und eine mit einer Anpressplatte 18 auf der unteren Oberfläche ausgestattete Kautschukplatte 19 wird auf der Anpresskomponente 17 angebracht.
Dann wird Luft durch das an einem unteren Teil der Seitenwand der mit der Vakuumpumpe 20 verbundenen Kammer 14 angeordnete Loch abgesaugt, so dass das Innere der Kammer 14 durch eine Atmosphäre mit einem verringerten Druck ersetzt und so belassen wird. In diesem Zeitraum presst die Anpresskomponente 17 die Schablone 13 an. Der Druck der Kammer 14 wird für die Entnahme der Anpresskomponente 17 anschließend wieder auf einen normalen Druck gebracht. Somit ist der Prozess des Anklebens der Schablone abgeschlossen. Bei diesen Prozessen kann ein druckempfindliches doppelseitiges Klebeband als doppelseitiges Klebeband zum Ankleben von Backing-Film und Schablone verwendet werden. Alternativ kann ein flüssiger oder pastenförmiger reaktiv härtbarer Klebstoff ohne Lösemittel, der unter einem verringerten Druck verwendbar ist, zum Ankleben von Schablone und Backing-Film verwendet werden.
Der Prozess des Anklebens des Backing-Films umfasst vorzugsweise das Ankleben des Backing-Films 12 durch Anpressen des Backing-Films 12 mit einer Anpresskomponente aus einem porösen Material und/oder der Prozess des Anklebens der Schablone umfasst vorzugsweise das Ankleben der Schablone 13 durch Anpressen der Schablone 13 mit einer Anpresskomponente aus einem porösen Material.
Diese Prozesse vereinfachen das gleichmäßige Verringern des Drucks der Kammer und ermöglichen dadurch ein Herstellen des Polierkopfs ohne Verbleiben von Luft in den Haftteilen von Backing-Film 12 und Schablone 13.
Anschließend wird die Mittelplatte 8 mit dem starren Ring 6 kombiniert, auf dem der Kautschukfilm 7 haftet, so dass der Raum 9 definiert wird. Der Druckanpassungsmechanismus 10 ist oberhalb der Mittelplatte 8 angeordnet. Ein mit dem Druckanpassungsmechanismus 10 verbundenes Durchgangsloch 11 ist in der Mitte der Mittelplatte 8 zum Anpassen des Drucks angeordnet. Dieser Prozess kann auf die gleiche Weise wie herkömmlich durchgeführt werden. Auf diese Weise wird der in 1 dargestellte Polierkopf 2 hergestellt.
Dieses Verfahren, das keinen Erwärmungsprozess zum Haften umfasst, kann ein Ankleben von Kautschukfilm 7, Backing-Film 12 und Schablone 13 bewirken, ohne dass sich diese aufgrund der Wärme verformen, wenn der Backing-Film 12 auf der Oberfläche des Kautschukfilms 7 mit einem doppelseitigen Klebeband 16 angeklebt wird und die Schablone 13 auf der Oberfläche des Backing-Films 12 mit einem doppelseitigen Klebeband 21 oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel, der unter einem verringertem Druck verwendbar ist, angeklebt wird. Ferner ermöglicht das Ankleben unter einem verringerten Druck das Verhindern eines Eindringens von Luft in den Haftteil und ein Haften dieser mit dem gleichen Haftvermögen wie beim herkömmlichen Verfahren umfassend einen Erwärmungsprozess vor dem Anpressen. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Poliervorrichtung 1 umfassend den Polierkopf 2 das Werkstück mit besserer Ebenheit polieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs kann problemlos durchgeführt werden und verbessert die Ausbeute. Das Verfahren kann den Bedarf einer Ausrüstung zum Anpressen einer erwärmten Platte wie etwa einer automatischen Presse beseitigen und somit Kosten sparen.
In der vorhergehenden Ausführungsform wurde das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs mit dem Kautschuk-Chuck-Verfahren als Beispiel beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Die Erfindung kann auf die Herstellung von Polierköpfen ohne Kautschuk-Chuck-Verfahren angewendet werden, vorausgesetzt die Polierköpfe sind ausgebildet, ein Werkstück durch den Backing-Film und die Schablone zu halten, die unter dem starren Körper angeklebt sind.
Der erfindungsgemäße Herstellverfahren kann einen Polierkopf 2' umfassend den Backing-Film 12 an einem unteren Teil eines Haltescheibenkörpers 22 und die auf dem Backing-Film 12 haftende Schablone 13 wie beispielsweise in 3 dargestellt umfassen. In diesem Fall wird der Polierkopf mit dem gleichen Verfahren wie zuvor beschrieben hergestellt: Ankleben des Backing-Films 12 auf dem unteren Teil des Haltescheibenkörpers 22 unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen des Backing-Films 12 mit einem doppelseitigen Klebeband und anschließend Ankleben der Schablone 13 auf dem Backing-Film 12 unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen der Schablone 13 mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel, der unter einem verringerten Druck verwendbar ist. Dieses Verfahren kann ebenfalls die Verschlechterung der Ebenheit des Backing-Films und der Schablone verhindern.
Die erfindungsgemäße Poliervorrichtung 1' umfassend den Polierkopf 2' kann ebenfalls das Werkstück mit besserer Ebenheit polieren.
BEISPIEL
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung spezifischer in Bezug auf ein Beispiel und ein Vergleichsbeispiel beschrieben; aber die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
(Beispiel)
Ein Polierkopf wie in 1 dargestellt wurde durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren hergestellt. Die Ebenheit einer Oberfläche der Schablone und des Backing-Films wurde gemessen. Anschließend wurde ein Silicium-Wafer mit der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung umfassend den Polierkopf wie in 1 dargestellt poliert. Die Ebenheit des polierten Silicium-Wafers wurde zur Bewertung von SFQRmax gemessen.
Nachfolgend wird das Herstellen des Polierkopfs in diesem Beispiel beschrieben.
Ein auf einem starren Titanring mit einem Durchmesser von 360 mm und großer Ebenheit aufgebrachter Kautschukfilm wurde durch Setzen des starren Rings in eine Metallgussform und anschließend Einspritzen eines EPDM-Kautschukmaterials mit einer JIS-A-Härte von 50° in die Metallgussform hergestellt. Der Kautschukfilm hatte eine gleichmäßige Stärke von 1 mm.
Im Klebeprozess wurden der folgende Backing-Film und die folgende Schablone verwendet. Der Backing-Film aus einer Polyurethan-Schaumstofffolie und die Schablone auf einer Epoxidharz-Laminatplatte mit Glasgewebe, auf die jeweils ein doppelseitiges Klebeband geklebt wurde, wurden mit einer handelsüblichen Schablonenordnung mit einer Aussparung mit einem Durchmesser von 302 mm vor dem Montieren hergestellt. Die Schablonenordnung wird normalerweise durch Ankleben eines doppelseitigen Klebebands auf dem Backing-Film und ebenfalls Ankleben dieses Backing-Films auf der Schablone mit einem wärmeempfindlichen doppelseitigen Klebeband montiert. Ein druckempfindliches doppelseitiges Klebeband wurde separat hergestellt. Die Schablone wies eine Stärke von 0,8 mm und einen Durchmesser von 360 mm auf.
Zum Anpressen der Oberfläche des Backing-Films wurde eine Anpresskomponente mit einem Durchmesser von 320 mm aus poröser Keramik verwendet. Zum Anpressen der Anpresskomponente wurde eine Anpressplatte aus Edelstahl verwendet.
Bei den Klebeprozessen für Backing-Film und Schablone betrug der Druck der Kammer nach dem Absaugen der Luft minus 90 kPa (1400 kgf). Der Zustand des verringerten Drucks wurde 45 Minuten beibehalten.
4 zeigt eine Vorrichtung 201 zum Messen der Ebenheit der Oberfläche der Schablone und des Backing-Films. Auf einer Referenzoberflächenplatte 202 wurde ein Portal 203 montiert. Ein Keramikluftschlitten 205 mit einer Länge von 450 mm wurde an einem oberen Teil angeordnet. Eine Platte, an der ein Laserwegmesser 204 befestigt war, wurde an einem beweglichen Teil des Luftschlittens befestigt. Die Parallelität zwischen dem Luftschlitten 205 und der Referenzoberflächenplatte 202 wurde vorab eingestellt; der Grad der Parallelität betrug 0,01 mm oder weniger auf 450 mm.
Der Backing-Film, die Schablone und der Kautschukfilm, an dem der starre Ring befestigt war, die gemäß der Erfindung angeklebt wurden, wurden auf der Referenzoberflächenplatte 202 so angeordnet, dass die Schablone auf der Oberseite angeordnet war. Die Ebenheit der Oberfläche der Schablone und des Backing-Films wurde mit der Messvorrichtung 201 gemessen.
Das Polieren wurde mit dem hergestellten Polierkopf durchgeführt. Ein zu polierendes Objekt war ein Silicum-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm. Als Poliermittel wurde herkömmliche Slurry mit kolloidalem Silicium verwendet. Als Schleifkörper wurde kolloidales Silicium mit einem mittleren Durchmesser von 35 bis 70 nm verwendet. Das kolloidale Silicium wurde mit reinem Wasser verdünnt. Kaliumhydroxid wurde der resultierenden Lösung zugesetzt, sodass der pH-Wert 10,5 betrug. Ein handelsübliches Vliesgewebe-Polierpad wurde verwendet. Beim Polieren drehten sich Polierkopf und Drehteller mit 30 U/min. Der Polierdruck (Druck des Fluids) auf dem Wafer betrug 150 g/cm². Nach dem Reinigen wurde die Ebenheit des polierten Wafers mit WaferSight von KLA-Tencor zum Bewerten von SFQRmax gemessen.
(Vergleichsbeispiel)
Die Ebenheit der Oberfläche der Schablone und des Backing-Films wurde unter den gleichen Bedingungen wie beim vorhergehenden Beispiel gemessen, mit dem Unterschied, dass ein Polierkopf mit einem herkömmlichen Herstellverfahren durch Thermokompressionsbonden hergestellt wurde. Anschließend wurde ein Silicium-Wafer mit einer Poliervorrichtung unter den gleichen Bedingungen poliert, mit dem Unterschied, dass die Poliervorrichtung den mit dem herkömmlichen Herstellverfahren durch Thermokompressionsbonden hergestellten Polierkopf umfasste. Die Ebenheit des polierten Silicium-Wafers wurde zur Bewertung von SFQRmax gemessen.
Nachfolgend wird das herkömmliche Herstellverfahren durch Thermokompressionsboden für das Vergleichsbeispiel beschrieben.
Wie in 5 dargestellt wurde eine Schablonenanordnung 301 vorübergehend an einem Kautschukfilm 303 befestigt, an den ein starrer Ring 302 haftete, und anschließend wurde das Ergebnis auf einer Oberflächenplatte 304 so angeordnet, dass die Schablonenanordnung 301 auf der Oberseite angeordnet war. Diese wurden durch eine auf 50°C erwärmte Thermokompressionsbonding-Platte 305 unter einem Druck von 393 kgf für 45 Minuten angepresst, um den dazwischenliegenden Kautschukfilm, den starren Ring, den Backing-Film und die Schablone zum Haften zu bringen. Anschließend wurde die Temperatur auf Raumtemperatur abgesenkt, um die Klebeprozesse abzuschließen.
Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde die Ebenheit der Oberfläche der Schablone und des Backing-Films mit der in 4 dargestellten Messvorrichtung 201 vor und nach dem Thermokompressionsbonden gemessen.
Wie in 6 dargestellt war bei diesem Vergleichsbeispiel die Oberfläche der Schablone vor dem Thermokompressionsbonden im Wesentlichen eben; die Ebenheit des Backing-Films betrug etwa 0,2 mm. Die Oberfläche der Schablone war allerdings nach dem Thermokompressionsbonden zu einer abgeschrägten Form von 0,3 mm verformt; die Ebenheit des Backing-Films verschlechterte sich auf etwa 1,5 mm.
Das Kompressionsbonden unter einem verringerten Druck gemäß dem Beispiel erhielt jedoch die Oberfläche der Schablone eben und verbesserte die Ebenheit des Backing-Films auf etwa 0,3 mm. Somit wurde bestätigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs eine Verschlechterung der Ebenheit verhindern kann.
Wie in 7 dargestellt traten bei den mit der Poliervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel polierten Silicium-Wafern viele Wafer mit einer nach oben und einer unten gewölbten Form auf. Der SFQRmax dieser Wafer verschlechterte sich auf 34 nm. Das Beispiel zeigte, dass die Form des Außenumfangs aller Wafer eben oder leicht nach unten gewölbt war; der SFQRmax zeigte einen guten Wert von 21 nm. Somit wurde bestätigt, dass die erfindungsgemäße Poliervorrichtung einen sehr ebenen Silicium-Wafer erzielen kann.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehende Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist lediglich eine Veranschaulichung und jedes Beispiel, das im Wesentlichen die gleichen Merkmale aufweist und die gleichen Funktionen und Wirkungen als das in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebene technische Konzept bietet, ist im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Obwohl im vorhergehenden Beispiel zum Montieren einer handelsüblichen Schablonenordnung verwendete Schablonen und Backing-Film verwendet wurden, sind Schablone und Backing-Film nicht hierauf beschränkt und es können beliebige Schablonen und Backing-Filme verwendet, vorausgesetzt die Schablone und der Backing-Film können den Rand und die rückseitige Oberfläche eines Werkstücks halten.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Polierkopfs, umfassend: einen Backing-Film, der zum Halten einer rückseitigen Oberfläche eines Werkstücks ausgebildet ist und auf einem unteren Teil eines starren Körpers haftet; und eine Ringschablone, die zum Halten eines Rands des Werkstücks ausgebildet und auf einer unteren Oberfläche des Backing-Films angeordnet ist, wobei der Polierkopf ausgebildet ist, eine vorderseitige Oberfläche des Werkstücks in Schleifkontakt mit einem auf einem Drehteller befestigten Polierpad zu bringen, während die rückseitige Oberfläche des Werkstücks auf der unteren Oberfläche des Backing-Films gehalten wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: das Ankleben des Backing-Films auf dem unteren Teil des starren Körpers mit einem doppelseitigen Klebeband unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen des Backing-Films; und anschließend das Ankleben der Schablone auf dem Backing-Film mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem flüssigen oder pastenförmigen reaktiv härtbaren Klebstoff ohne Lösemittel unter einem verringerten Druck ohne Erwärmen der Schablone.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Anklebens des Backing-Films das Ankleben des Backing-Films durch Anpressen des Backing-Films mit einer Anpresskomponente aus einem porösen Material umfasst und/oder der Schritt des Anklebens der Schablone das Ankleben der Schablone durch Anpressen der Schablone mit einer Anpresskomponente aus einem porösen Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der starre Körper ein starrer Ring ist und der Backing-Film auf dem unteren Teil des starren Rings haftet, so dass ein mit einer gleichmäßigen Spannung auf einer unteren Oberfläche des starren Rings haftender Kautschukfilm dazwischen angeordnet ist.
Poliervorrichtung, umfassend: ein an einem Drehteller befestigtes Polierpad; einen zum Zuführen eines Poliermittels zum Polierkopf ausgebildeten Poliermittel-Zuführmechanismus; einen mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellten Polierkopf, wobei die Poliervorrichtung zum Halten eines Werkstücks mit dem Polierkopf und in Schleifkontakt Bringen einer vorderseitigen Oberfläche des Werkstücks mit dem am Drehteller befestigen Polierpad ausgebildet ist, wodurch das Werkstück poliert wird.