JP2008093811A - Polishing head and polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークの表面を研磨する際にワークを保持するための研磨ヘッド、及びそれを備えた研磨装置に関し、特には、バッキングパッドとテンプレートをともに具備する研磨ヘッド、及びそれを備えた研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing head for holding a workpiece when polishing the surface of the workpiece, and a polishing apparatus including the same, and in particular, a polishing head including both a backing pad and a template, and polishing including the same. Relates to the device.
シリコンウエーハ等のワークの表面を研磨する装置として、ウエーハを片面ずつ研磨する片面研磨装置と、両面同時に研磨する両面研磨装置とがある。
一般的な片面研磨装置は、例えば図7に示したように、研磨布94が貼り付けられた定盤93と、研磨剤供給機構96と、研磨ヘッド92等から構成されている。このような研磨装置91では、研磨ヘッド92でワークWを保持し、研磨剤供給機構96から研磨布94上に研磨剤95を供給するとともに、定盤93と研磨ヘッド92をそれぞれ回転させてワークWの表面を研磨布94に摺接させることにより研磨を行う。
As a device for polishing the surface of a workpiece such as a silicon wafer, there are a single-side polishing device for polishing a wafer one side at a time and a double-side polishing device for polishing both surfaces simultaneously.
As shown in FIG. 7, for example, a general single-side polishing apparatus includes a
ワークを研磨ヘッドに保持する方法としては、平坦な円盤状のプレートにワックス等の接着剤を介してワークを貼り付ける方法、軟質のパッド(バッキングパッド)で水貼りする方法、真空吸着する方法などがある。
さらに、ワークが研磨ヘッドの保持面から外れないように、ワークのエッジ部を包囲するテンプレートが設けられることがある。
As a method for holding the work on the polishing head, a method of sticking the work to a flat disk-shaped plate through an adhesive such as wax, a method of sticking water with a soft pad (backing pad), a method of vacuum adsorbing, etc. There is.
Further, a template surrounding the edge portion of the workpiece may be provided so that the workpiece does not come off the holding surface of the polishing head.
このようにバッキングパッド及びテンプレートをともに具備した研磨ヘッドにワークを保持する場合、一般に、市販されているテンプレートアセンブリと呼ばれるようなテンプレートとバッキングパッドを一体にした構造物を研磨ヘッドのワークを保持する保持面に接着することによって行われる(例えば、特許文献1参照)。 When the workpiece is held on the polishing head having both the backing pad and the template in this way, generally, a structure in which the template and the backing pad are integrated is called a template assembly that is commercially available, and the workpiece of the polishing head is held. This is performed by adhering to the holding surface (for example, see Patent Document 1).
このようなテンプレートアセンブリの一例を図6(a)に示した。
テンプレートアセンブリ84は円形のバッキングパッド82の外周部に環状のテンプレート83が接着剤や両面テープなどで接着されている。また、テンプレートの材質としてはガラスエポキシ樹脂(GEP)等が一般に用いられている。
このようなテンプレートアセンブリ84が接着された研磨ヘッドのキャリアの一例を図6(b)に示した。キャリア85にテンプレートアセンブリ84のバッキングパッド82側がキャリア85に接着剤や両面テープなどで接着されている。
An example of such a template assembly is shown in FIG.
In the
An example of the carrier of the polishing head to which such a
このようなテンプレートアセンブリ84を、研磨ヘッドを構成するキャリア85の下面に接着してワークWを研磨した場合、ワークの研磨中にテンプレート83が剥離してしまうなどの問題があった。そして、このようなテンプレートが剥離する問題は、特に、ラバーチャックキャリアによってワークを研磨するとき、生産性を上げるために高押圧力、高速での研磨を行う際には顕著となり、研磨荷重を高くできないという問題があった。
When such a
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、バッキングパッドとテンプレートをともに具備する研磨ヘッドにおいて、ワークの研磨中にテンプレートが研磨ヘッドから剥離しにくい研磨ヘッドを提供することを主な目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and provides a polishing head having both a backing pad and a template, in which the template is difficult to peel off from the polishing head during workpiece polishing. Main purpose.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、少なくとも、円盤状であり、ワークの裏面を保持するためのキャリアと、該キャリアの下面部に貼着され、前記ワークを前記キャリアのワーク保持面に保持するバッキングパッドと、前記キャリアの下面部の周辺部に配置され、前記ワークのエッジ部を包囲する環状のテンプレートとを有し、前記キャリアのワーク保持面に前記ワークを保持し、前記ワークの表面を定盤上に貼り付けた研磨布に摺接させて研磨する研磨ヘッドであって、前記テンプレートが、前記バッキングパッドに隣接するように配置され、前記バッキングパッドを介さずに前記キャリアの下面部に接着されていることを特徴とする研磨ヘッドが提供される(請求項1)。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and is at least a disc shape, and is attached to a lower surface portion of the carrier and a carrier for holding the back surface of the workpiece, and the workpiece is attached to the carrier. A backing pad that is held on the work holding surface; and an annular template that is disposed around the lower surface of the carrier and surrounds the edge of the work, and holds the work on the work holding surface of the carrier. A polishing head for polishing the surface of the workpiece by sliding in contact with a polishing cloth affixed on a surface plate, wherein the template is disposed adjacent to the backing pad, without passing through the backing pad. A polishing head is provided, which is bonded to a lower surface portion of the carrier.
このような、テンプレートが、バッキングパッドに隣接するように配置され、バッキングパッドを介さずにキャリアの下面部に接着されている研磨ヘッドであれば、研磨ヘッドに対するテンプレートの接着強度を高くすることができる。また、ワーク研磨中にバッキングパッドにかかる負荷はテンプレートに直接には伝わらない。この結果、このような研磨ヘッドを用いて、ワークの研磨を行えば、テンプレートが研磨ヘッドから剥離することを抑制することができる。 If such a polishing head is disposed so as to be adjacent to the backing pad and is bonded to the lower surface of the carrier without going through the backing pad, the adhesion strength of the template to the polishing head can be increased. it can. Further, the load applied to the backing pad during workpiece polishing is not directly transmitted to the template. As a result, when the workpiece is polished using such a polishing head, the template can be prevented from peeling off from the polishing head.
この場合、前記キャリアは、前記ワーク保持面に剛性フィルムが接着されているものであり、前記バッキングパッド及び前記テンプレートは前記剛性フィルムに接着されていることが好ましく(請求項2)、この場合、前記剛性フィルムの材質がPETであることが好ましい(請求項3)。 In this case, it is preferable that the carrier has a rigid film bonded to the work holding surface, and the backing pad and the template are preferably bonded to the rigid film (Claim 2). The material of the rigid film is preferably PET (Claim 3).
このように、キャリアは、ワーク保持面にPET等の剛性フィルムが接着されているものであり、バッキングパッド及びテンプレートがこの剛性フィルムに接着されていれば、テンプレートの接着性をさらに向上させることができる。その結果、テンプレートの研磨ヘッドからの剥離をより効果的に抑制することができる。 Thus, the carrier has a rigid film such as PET bonded to the work holding surface. If the backing pad and the template are bonded to the rigid film, the adhesion of the template can be further improved. it can. As a result, peeling of the template from the polishing head can be more effectively suppressed.
また、前記ワークがシリコン単結晶ウエーハであることとすることができる(請求項4)。
このように、ワークが近年大口径化が著しいシリコン単結晶ウエーハである場合に、本発明に係る研磨ヘッドであれば、ワーク研磨中のテンプレートの研磨ヘッドからの剥離を抑制することができる。
The workpiece may be a silicon single crystal wafer.
As described above, when the workpiece is a silicon single crystal wafer whose diameter has been remarkably increased in recent years, the polishing head according to the present invention can suppress peeling of the template from the polishing head during workpiece polishing.
また、前記テンプレートの材質は、研磨布との摩擦係数が、少なくとも最大相対速度までにおいて、前記研磨布とワークとの摩擦係数の±25%以内である材質であることが好ましい(請求項5)。
このように、テンプレートの材質は、研磨布との摩擦係数が、少なくとも最大相対速度までにおいて、前記研磨布とワークとの摩擦係数の±25%以内である材質であれば、ワークの研磨中、ワークとテンプレートにほぼ均等の負荷が加わり、安定して研磨を行うことができる。その結果、テンプレートの剥離をより効果的に抑制することができる。
Further, the material of the template is preferably a material whose friction coefficient with the polishing cloth is within ± 25% of the friction coefficient between the polishing cloth and the workpiece at least up to the maximum relative speed. .
Thus, if the material of the template is a material whose friction coefficient with the polishing cloth is within ± 25% of the friction coefficient between the polishing cloth and the workpiece at least up to the maximum relative speed, during polishing of the workpiece, A substantially equal load is applied to the workpiece and the template, and stable polishing can be performed. As a result, template peeling can be more effectively suppressed.
この場合、前記テンプレートの材質がポリイミドであることとすることができる(請求項6)。
このように、テンプレートの材質がポリイミドであれば、特にワークがシリコン単結晶ウエーハである場合には、ワークとテンプレートにかかる研磨布との摩擦係数をほぼ同じにすることができる。また、ポリイミドは耐摩耗性に優れており、テンプレートを長寿命化することもできる。
In this case, the material of the template can be polyimide (Claim 6).
Thus, if the template material is polyimide, particularly when the workpiece is a silicon single crystal wafer, the friction coefficient between the workpiece and the polishing cloth applied to the template can be made substantially the same. Moreover, polyimide is excellent in wear resistance, and the life of the template can be extended.
また、前記キャリアが、少なくとも前記ワーク保持面にラバー膜を有し、該ラバー膜の前記ワーク保持面とは反対側に密閉された空間部を有し、圧力調整機構で前記空間部の圧力を変化させて前記ワーク保持面の形状を調節するラバーチャックキャリアであることが好ましい(請求項7)。 Further, the carrier has a rubber film on at least the work holding surface, and has a space portion sealed on the opposite side of the rubber film to the work holding surface, and the pressure of the space portion is controlled by a pressure adjusting mechanism. A rubber chuck carrier that adjusts the shape of the workpiece holding surface by changing it is preferable.
このように、キャリアが空間部の圧力を変化させてワーク保持面の形状を調節するラバーチャックキャリアであれば、高平坦な両面研磨ウエーハをワークとしたときであっても、ワークの形状を悪化させないで表面の二次研磨、仕上げ研磨を行うことができる。その結果、高平坦なウエーハの加工が可能となる。 In this way, if the carrier is a rubber chuck carrier that adjusts the shape of the workpiece holding surface by changing the pressure in the space, the shape of the workpiece will be deteriorated even when a highly flat double-side polished wafer is used as the workpiece. Without this, secondary polishing and finish polishing of the surface can be performed. As a result, a highly flat wafer can be processed.
さらに、本発明では、ワークの表面を研磨する際に使用する研磨装置であって、少なくとも、定盤上に貼り付けられた研磨布と、該研磨布上に研磨剤を供給するための研磨剤供給機構と、前記ワークを保持するための研磨ヘッドとして、前記本発明に係る研磨ヘッドを具備するものであることを特徴とする研磨装置が提供される(請求項8)。 Furthermore, in the present invention, a polishing apparatus for use in polishing the surface of a workpiece, comprising at least an abrasive cloth affixed on a surface plate, and an abrasive for supplying the abrasive onto the abrasive cloth A polishing apparatus comprising the polishing head according to the present invention as a supply mechanism and a polishing head for holding the workpiece is provided (claim 8).
このように、本発明に係る研磨ヘッドを備えた研磨装置を用いて、ワークの研磨を行えば、研磨ヘッドに対するテンプレートの接着強度を高くした上で研磨を行うことができる。また、ワーク研磨中にバッキングパッドにかかる負荷はテンプレートに直接には伝わらない。その結果、このような研磨装置を用いて、ワークの研磨を行えば、テンプレートが研磨ヘッドから剥離することを抑制することができる。 As described above, when the workpiece is polished using the polishing apparatus provided with the polishing head according to the present invention, the polishing can be performed after increasing the adhesive strength of the template to the polishing head. Further, the load applied to the backing pad during workpiece polishing is not directly transmitted to the template. As a result, when the workpiece is polished using such a polishing apparatus, the template can be prevented from peeling from the polishing head.
本発明に係る研磨ヘッドを用いてワークの研磨を行えば、バッキングパッドとテンプレートをともに有する研磨ヘッドで、特に高押圧力、高速の研磨条件であっても、テンプレートの剥離を抑制して研磨を行うことができる。その結果、ワークの研磨工程において生産性を向上させることができる。 If the polishing head according to the present invention is used to polish a workpiece, the polishing head having both a backing pad and a template can be used to suppress polishing of the template even under high pressing force and high speed polishing conditions. It can be carried out. As a result, productivity can be improved in the workpiece polishing process.
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
前述のように、テンプレートアセンブリを研磨ヘッドのキャリアの下面部に接着してワークを研磨した場合、ワークの研磨中にテンプレートが部分的に剥離するなどの問題があった。また、このため、ワークを研磨布に押圧する圧力(押圧力)をある程度以上高くできないという問題があった。
このような問題に対し、本発明者らは、ワークの研磨中にテンプレートが研磨ヘッドの下面から剥離することを抑制する方法について鋭意検討を行った。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
As described above, when the workpiece is polished by bonding the template assembly to the lower surface of the carrier of the polishing head, there is a problem that the template is partially peeled off during polishing of the workpiece. For this reason, there is a problem that the pressure (pressing force) for pressing the workpiece against the polishing cloth cannot be increased to a certain degree.
In order to solve such a problem, the present inventors have intensively studied a method for suppressing the separation of the template from the lower surface of the polishing head during the polishing of the workpiece.
その中で、本発明者らは、市販のテンプレートアセンブリを使用したときのように、テンプレートがバッキングパッドを介して研磨ヘッドのキャリアに接着されていると、テンプレートとバッキングパッドとの間の接着強度が低いために、高押圧力でワークを研磨する際にテンプレートが剥離しやすいことを見出した。また、研磨中にワークが受ける摩擦力とテンプレートが受ける摩擦力との違いから、テンプレートが接着されているバッキングパッドに不均一に負荷が加わり、バッキングパッドに接着されているテンプレートの接着強度の低さから、テンプレートがバッキングパッドから剥離しやすくなるということを見出した。 Among them, the inventors have shown that when the template is adhered to the carrier of the polishing head via the backing pad, as in the case of using a commercially available template assembly, the adhesive strength between the template and the backing pad. Therefore, it was found that the template easily peeled off when the workpiece was polished with a high pressing force. In addition, due to the difference between the frictional force that the workpiece receives during polishing and the frictional force that the template receives, a non-uniform load is applied to the backing pad to which the template is bonded, and the adhesive strength of the template that is bonded to the backing pad is low. Thus, it has been found that the template is easily peeled off from the backing pad.
そこで、本発明者らは、さらに鋭意実験及び検討を行い、テンプレートをバッキングパッドに接着するのではなく、バッキングパッドに隣接するようにして配置し、バッキングパッドを介さずにキャリアに直接接着させるようにすれば、研磨中にテンプレートが剥離することを抑制することができることに想到し、本発明を完成させた。 Therefore, the present inventors have further conducted diligent experiments and examinations, and arranged not to adhere the template to the backing pad, but to be adjacent to the backing pad, and directly adhere to the carrier without going through the backing pad. Thus, the inventors have conceived that the template can be prevented from peeling during polishing, and the present invention has been completed.
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明に係る研磨ヘッド及び研磨装置について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1は、本発明に係る研磨ヘッドの一例(第1の態様)を示している。この研磨ヘッド11は、下面部が平坦な円盤状であるキャリア15と、キャリア15に貼着されているバッキングパッド12、バッキングパッド12に隣接するように配置され、バッキングパッド12を介さずにキャリア15の下面部に直接接着されているテンプレート13を有している。バッキングパッド12及びテンプレート13は接着剤や両面テープ等でキャリア15の下面部に接着されているが、これらの接着剤や両面テープ等は図面上に表していない。なお、本明細書中で、「キャリアの下面部」と言う場合、その時点でのキャリアの構成のうち最も下に位置する面のことを指し、必ずしも「キャリアのワーク保持面」と一致するわけではない。
Hereinafter, the polishing head and the polishing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 shows an example (first aspect) of a polishing head according to the present invention. The polishing head 11 is disposed so as to be adjacent to the
キャリア15には、剛性が高く、ワークWの金属汚染を引き起こさないもの、例えばアルミナ等のセラミック製の円形プレート等を使用することができる他、下面部が平坦であれば本発明を適用することができ、後で詳述するようなラバーチャックキャリア等種々のものを用いることができる。
また、キャリア15の下面部は、バッキングパッド12とテンプレート13を接着するので、テンプレート13の外径と同じ径の大きさ以上とする。
For the
In addition, the lower surface portion of the
キャリア15の下面部に貼着されるバッキングパッド12は、水を含ませてワークWを貼り付け、キャリア15のワーク保持面にワークWを保持するものである。バッキングパッド12は、例えば発泡ポリウレタン製とすることができる。このようなバッキングパッド12を設けて水を含ませることで、バッキングパッド12に含まれる水の表面張力によりワークWを確実に保持することができる。
The
キャリア15の下面部の周辺部には、バッキングパッド12の周囲に隣接するようにテンプレート13が接着されている。テンプレート13は、ワークWのエッジ部を保持するためのものであり、キャリア15の下面部の外周部に沿って、下方に突出するように接着される。ただし、テンプレート13は、研磨中、ワークWのエッジ部を保持してワークWがキャリア15から外れるのを防ぐ一方、仕上げ研磨工程等では、できるだけ定盤17上に貼り付けた研磨布18を押圧しないような厚さにする。例えば0.8mm程度の厚さを有する通常のシリコン単結晶ウエーハの研磨に使用するものであれば、テンプレート13は、バッキングパッド12から0.4〜0.7mm程度の範囲で突出させればよい。ただし、特に高押圧力でワークWの研磨を行う場合などには、バッキングパッド12や研磨布18の圧縮などによってテンプレート13が研磨布18に接触し、押圧されることがある。また、上記仕上げ研磨より前の、一次研磨や二次研磨工程等においては、ワークの外周ダレを抑制する目的で、ワークとほぼ同じかやや厚いテンプレート(例えば、ワークが直径300mmのシリコン単結晶ウエーハの場合、ワークの研磨目標厚さが775μmに対して775〜825μm程度の厚さのテンプレート)を使用し、ワーク研磨中に同時にテンプレートを研磨する。本発明の効果は、上記のいずれの場合に本発明を適用した場合でも得られるが、特に、テンプレートの厚さがワークよりもほぼ同じかやや厚い場合には、テンプレートと研磨布の摩擦力が大きく、テンプレートの剥離が起こりやすいので、本発明の効果がより顕著である。
また、テンプレート13は、ワークWのエッジ部を保持して研磨中に外れるのを防ぐためのものであるので、そのリング幅は特に厚くする必要はなく、通常は0.3〜3mm程度の厚さとすればよい。
A
Further, since the
バッキングパッド12とテンプレート13との間では、直接的に研磨による負荷の伝播がないように、すなわち、キャリア15を通じてのもの以外に研磨による負荷の伝播がないように独立したものとする。ただし、バッキングパッド12とテンプレート13の間に隙間を設けることは特に必要ではなく、接触していても構わない。
It is assumed that the
このように研磨ヘッド11を構成することによって、テンプレート13がバッキングパッド12を介さずに直接キャリア15と接着される。この研磨ヘッド11を用いてワークWの研磨を行えば、テンプレート13がキャリア15と接着されているので接着強度が強く、また、前述のように、テンプレート13がバッキングパッド12と研磨の負荷に関して独立しているために、ワークWへの摩擦力からバッキングパッド12に伝わった負荷がテンプレート13のキャリア15との接着面に直接に影響することがないので、テンプレート13のキャリア15からの剥離を抑制することができる。
By configuring the polishing head 11 in this way, the
図2は、本発明に係る研磨ヘッドの第2の態様を示している。
この研磨ヘッド21では、図1の研磨ヘッド11の構成に加えて、キャリア25のワーク保持面に、剛性フィルム22が接着剤や両面テープ等により接着され、キャリア25の下面部が形成されている。従って、研磨ヘッド21の下面部に接着されるバッキングパッド12及びテンプレート13は剛性フィルム22に接着されている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the polishing head according to the present invention.
In the polishing
剛性フィルム22にはPET(ポリエチレンテレフタレート)等の種々の高分子材料等を採用することができる。
このように研磨ヘッド21が構成されることによって、テンプレート13が剛性フィルム22に接着され、剛性フィルム22はキャリアのワーク保持面に全体的に接着されるため、テンプレート13のキャリアへの接着強度がより高まり、より効果的にキャリアからのテンプレート13の剥離を抑制することができる。
For the
By configuring the polishing
以下、本発明が特に好適に適用できる場合として、キャリアをラバーチャックキャリアとした場合を説明する。
図3は、本発明に係る研磨ヘッドの第3の態様を示したものである。
この研磨ヘッド31では、キャリア35として、ワーク保持面にラバー膜(弾性膜)36を有し、ラバー膜の反対側に密閉された空間部39を有し、圧力調整機構40で空間部39の圧力を変化させてワーク保持面の形状や押圧力を調節できるようにしたものを採用している。空間部39は、例えば、キャリア35をラバー膜36の他、SUS(ステンレス)等の剛体製のリング体37と、これを上部で閉塞する裏板38によって構成することによって形成される。
キャリア35の上部中央には圧力調整機構40に連通する圧力調整用の貫通孔41が設けられている。
Hereinafter, a case where the carrier is a rubber chuck carrier will be described as a case where the present invention can be particularly preferably applied.
FIG. 3 shows a third embodiment of the polishing head according to the present invention.
The polishing
A pressure adjusting through
このキャリア35のワーク保持面には、上記第1の態様と同様に、バッキングパッド12が接着され、テンプレート13が、バッキングパッド12に隣接してバッキングパッド12を介さずに接着されている。
The
なお、ラバーチャックキャリア35は、少なくともラバー膜のワーク保持面とは反対側に圧力調整用の空間部を有するものであればよく、図3に示した構成の他、公知のラバーチャックキャリアに対して本発明を適用することができる。
The
キャリアがラバーチャックキャリアである場合、上記のような構造だけでも第1の態様と同様に、テンプレート13が研磨ヘッドから剥離することを抑制するという本発明の効果を得られるが、キャリアがラバーチャックキャリアの場合には、高押圧力によるワーク研磨時におけるワーク保持面の形状変化が、ワーク保持面がセラミック等の剛体である場合よりも大きいため、テンプレートの剥離抑制効果をより向上させるために、図4に示すように、キャリアのワーク保持面に剛性フィルムを具備することが特に好ましい。
When the carrier is a rubber chuck carrier, the effect of the present invention that suppresses the
図4には、本発明に係る研磨ヘッドの第4の態様として、ワーク保持面に剛性フィルム52が接着されているラバーチャックキャリア55を有するヘッド本体51を示した。
剛性フィルム52をキャリア55のワーク保持面に接着することによる基本的な効果は上記第2の態様で説明したものと同様であるが、キャリアがラバーチャックキャリアである場合には、テンプレート13の接着強度が高まる効果が特に大きく、より効果的にワーク研磨中のテンプレート13の剥離を抑制することができる。
FIG. 4 shows a
The basic effect of adhering the
テンプレート13の材質は、研磨布18との摩擦係数が、ワークWと研磨布18との研磨係数に近いものにすることが好ましい。このようにすれば、研磨による負荷がテンプレート13に加わりにくく、より効果的にテンプレート13の剥離を抑えることができる。具体的には、研磨布18との摩擦係数が、少なくとも最大相対速度までにおいて、研磨布18とワークWとの摩擦係数の±25%以内である材質とすればよい。その他、ワークWを汚染せず、かつ、キズや圧痕を付けないために、ワークよりも柔らかく、研磨中に研磨布18と摺接されても摩耗しにくい、耐摩耗性の高い材質であることが好ましい。
The
シリコン単結晶ウエーハの研磨に使用する場合についてテンプレート13の材質として好ましいものを選び出す際に、以下のような実験を行い、市販のテンプレートアセンブリに一般に採用されているガラスエポキシ樹脂(GEP)、及び、耐摩耗性が高いとされるアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、ポリイミド樹脂(PI)の、研磨布との摩擦係数を測定した。
When selecting a preferable material for the
(実験1)
図4のように研磨ヘッド51を構成した。ただし、テンプレート13の材質は上記3種のプラスチックを順次入れ替えた。
ワークWをキャリア55に保持せず、テンプレート13を研磨布18に押圧した状態で定盤17を回転させ、摩擦係数を測定した。ただし研磨荷重を20kPaとし、定盤17の回転数を変化させ、テンプレート13と定盤17との相対速度を0m/分から120m/分まで変化させた。
また、図4の研磨ヘッド51のうち、テンプレート13を除いて構成し、ワークWをシリコン単結晶ウエーハとして、上記テンプレート13の測定の場合と同様に摩擦係数を測定した。
(Experiment 1)
A polishing
The
In addition, the friction coefficient was measured in the same manner as the measurement of the
このようにして得られた結果を図8に示す。テンプレート13がポリイミドとした場合に、全ての測定速度においてシリコン単結晶ウエーハと非常に近い摩擦係数となっている。
このことから、ワークWとしてシリコン単結晶ウエーハを研磨する場合には、テンプレート13の材料はポリイミドとすることが好ましい。
The results obtained in this way are shown in FIG. When the
For this reason, when a silicon single crystal wafer is polished as the workpiece W, the
また、テンプレート13として各種プラスチックを用いたときの摩耗速度を下記のように実際に測定した。
The wear rate when various plastics were used as the
(実験2)
実験1と同様にして研磨荷重30kPa、定盤回転数を29rpmとしたときのテンプレート13の摩耗速度を測定した。
その結果、ポリイミドが1時間当たり0.3μm、ABS樹脂が1時間当たり0.1μmなのに対し、ガラスエポキシは1時間当たり5.8μmであった。
(Experiment 2)
In the same manner as in Experiment 1, the wear rate of the
As a result, the polyimide was 0.3 μm per hour and the ABS resin was 0.1 μm per hour, whereas the glass epoxy was 5.8 μm per hour.
このように、ポリイミドは、従来一般に用いられていたガラスエポキシに比べて格段に摩耗性が高いので、この点でも、シリコン単結晶ウエーハを研磨する際にはテンプレート13の材質として適している。
As described above, polyimide is remarkably high in wear as compared with glass epoxy that has been generally used in the related art. Therefore, this is also suitable as a material for the
図5は、上記研磨ヘッド11を備えた研磨装置61の概略を示している。この研磨装置61は、研磨ヘッド11のほか、定盤17上に貼り付けられた研磨布18と、研磨布18上に研磨剤65を供給するための研磨剤供給機構66を具備している。
この研磨装置61を用いてワークWを研磨するには、まず、水を含ませたバッキングパッド12にワークWを貼りつけてワークWの裏面をキャリア15で保持するとともに、ワークWのエッジ部をテンプレート13で保持する。
FIG. 5 shows an outline of a polishing
In order to polish the workpiece W using the polishing
そして、研磨剤供給機構66から研磨布18上に研磨剤65を供給するとともに、研磨ヘッド11と定盤17をそれぞれ所定の方向に回転させながらワークWを研磨布18に摺接させる。キャリア15に保持されたワークWを、定盤17上の研磨布18に対して回転しながら所定の押圧力で押し付けてワークWの表面を研磨することができる。
Then, the polishing
このような研磨ヘッド11を備えた研磨装置61を用いてワークWの研磨を行えば、テンプレート13がバッキングパッド12に接着されているのではなく直接キャリア15の下面部に接着されている構造となっているため、テンプレート13のキャリア15からの剥離を抑制することができる。
図5中の研磨ヘッド11を、図2−4に示した研磨ヘッド21、31、51としても当然同様の効果が得られる。
When the workpiece W is polished using the polishing
Naturally, the same effect can be obtained by using the polishing head 11 shown in FIG. 5 as the polishing heads 21, 31, 51 shown in FIG. 2-4.
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
(実施例1)
図3に示した構成の研磨ヘッド31を以下のように作製した。まず上部を裏板38に閉塞されたSUS製のリング体37の外周に、ラバー膜36を均一の引張力で貼り付けてラバーチャックキャリア35とした。このラバーチャックキャリア35のワーク保持面(ラバー膜)にバッキングパッド12を両面テープで貼着し、バッキングパッド12の周囲に隣接するように両面テープで環状のテンプレート13を接着した。なお、テンプレート13はポリイミド製とした。
Examples of the present invention and comparative examples will be described below.
(Example 1)
A polishing
上記のような研磨ヘッド31を備えた研磨装置を用いて、以下のように、ワークWとして直径300mm、厚さ775μmのシリコン単結晶ウエーハの研磨を行った。なお、使用したシリコン単結晶ウエーハは、その両面に予め1次研磨を施し、エッジ部にも研磨を施したものである。また、定盤17には直径が800mmであるものを使用し、研磨布18には通常用いられるものを使用した。
Using the polishing apparatus provided with the polishing
研磨の際には、研磨剤にはコロイダルシリカを含有するアルカリ溶液を使用し、研磨ヘッド31と定盤17はそれぞれ31rpm、29rpmで回転させた。ワークWの研磨荷重(押圧力)は10、15、20、25、30kPaとした。研磨時間を10分とした。
During polishing, an alkaline solution containing colloidal silica was used as the polishing agent, and the polishing
その結果、研磨荷重が25kPa以上の場合にテンプレート13が剥離した。
As a result, the
(実施例2)
図4に示したような、PET製の剛性フィルム52が接着されているラバーチャックキャリア55を有する研磨ヘッド51を用いて、実施例1と同様にシリコン単結晶ウエーハの研磨を行った。
研磨荷重が30kPaの場合でも研磨中にテンプレート13は剥離しなかった。
(Example 2)
A silicon single crystal wafer was polished in the same manner as in Example 1 using a polishing
Even when the polishing load was 30 kPa, the
(比較例)
図3に示した研磨ヘッド31において、バッキングパッド12とテンプレート13の代わりに、図6(a)に示したような、バッキングパッド82にテンプレート83が接着されている、市販のテンプレートアセンブリ84をラバーチャックキャリア35のラバー膜に接着して、実施例1と同じようにシリコン単結晶ウエーハの研磨を行った。
その結果、研磨荷重が20kPa以上の場合でテンプレートが剥離した。
(Comparative example)
In the polishing
As a result, the template peeled off when the polishing load was 20 kPa or more.
以上の結果より、本発明にかかる研磨ヘッドの構造を有する実施例1、2の場合には、20kPa以上のような高押圧力でもテンプレート13の剥離が従来よりも起こりにくく、本発明の効果が得られた。特にキャリア13のワーク保持面に剛性フィルム52が接着された実施例2の研磨装置において、本発明の効果が顕著であった。
From the above results, in the case of Examples 1 and 2 having the structure of the polishing head according to the present invention, the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
例えば、本発明に係る研磨ヘッドは図1−4に示した態様に限定されず、例えば、キャリアの形状等は適宜設計すればよい。
また、研磨装置の構成も図5に示したものに限定されず、例えば、本発明に係る研磨ヘッドを複数備えた研磨装置とすることもできる。
For example, the polishing head according to the present invention is not limited to the embodiment shown in FIGS. 1-4. For example, the shape of the carrier may be designed as appropriate.
Further, the configuration of the polishing apparatus is not limited to that shown in FIG. 5, and for example, a polishing apparatus including a plurality of polishing heads according to the present invention may be used.
11、21、31、51…研磨ヘッド、
12…バッキングパッド、 13…テンプレート、
15、25…キャリア、 35、55…キャリア(ラバーチャックキャリア)、
17…定盤、 18…研磨布、
22、52…剛性フィルム、
36…ラバー膜、 37…リング体、 38…裏板、 39…空間部、
40…圧力調整機構、 41…貫通孔、
61…研磨装置、 65…研磨剤、 66…研磨剤供給機構、
W…ワーク。
11, 21, 31, 51 ... polishing head,
12 ... backing pad, 13 ... template,
15, 25 ... carrier, 35, 55 ... carrier (rubber chuck carrier),
17 ... surface plate, 18 ... polishing cloth,
22, 52 ... Rigid film,
36 ...
40 ... Pressure adjusting mechanism, 41 ... Through hole,
61 ... Polishing device, 65 ... Abrasive, 66 ... Abrasive supply mechanism,
W ... Work.
Claims (8)
円盤状であり、ワークの裏面を保持するためのキャリアと、
該キャリアの下面部に貼着され、前記ワークを前記キャリアのワーク保持面に保持するバッキングパッドと、
前記キャリアの下面部の周辺部に配置され、前記ワークのエッジ部を包囲する環状のテンプレートとを有し、前記キャリアのワーク保持面に前記ワークを保持し、前記ワークの表面を定盤上に貼り付けた研磨布に摺接させて研磨する研磨ヘッドであって、
前記テンプレートが、前記バッキングパッドに隣接するように配置され、前記バッキングパッドを介さずに前記キャリアの下面部に接着されていることを特徴とする研磨ヘッド。 at least,
A disk-shaped carrier for holding the back side of the workpiece;
A backing pad that is attached to the lower surface of the carrier and holds the work on the work holding surface of the carrier;
An annular template disposed around the lower surface of the carrier and surrounding the edge of the workpiece, holding the workpiece on the workpiece holding surface of the carrier, and placing the workpiece surface on a surface plate A polishing head that is slidably brought into contact with an attached polishing cloth for polishing,
The polishing head, wherein the template is disposed so as to be adjacent to the backing pad, and is bonded to the lower surface portion of the carrier without the backing pad.
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