JP2010247254A - Method of preparing polishing head and polishing apparatus - 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を製造する方法、及びその方法で製造された研磨ヘッドを備えた研磨装置に関し、特には、ラバー膜でワークを保持する研磨ヘッドの製造方法及びその製造された研磨ヘッドを備えた研磨装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a polishing head for holding a workpiece when polishing the surface of the workpiece, and a polishing apparatus having a polishing head manufactured by the method, and in particular, holding a workpiece with a rubber film. The present invention relates to a polishing head manufacturing method and a polishing apparatus including the manufactured polishing head.
シリコンウェーハ等のワークの表面を研磨する装置として、ワークを片面ずつ研磨する片面研磨装置と、両面を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8に示したように研磨布89が貼り付けられた定盤88と、研磨剤供給機構90と、研磨ヘッド82等から構成されている。このような研磨装置81では、研磨ヘッド82でワークWを保持し、研磨剤供給機構90から研磨布89上に研磨剤を供給するとともに、定盤88と研磨ヘッド82をそれぞれ回転させてワークWの表面を研磨布89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 workpiece one side at a time and a double-side polishing device for polishing both surfaces simultaneously.
A typical single-side polishing apparatus includes, for example, a surface plate 88 to which a polishing cloth 89 is attached, an
ワークを片面研磨加工により平坦化させるためのワーク保持方法として、より平坦で、かつ高剛性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があるが、特にワーク全面に対して均一な研磨加工代を必要とする場合には、ワーク保持部を高剛性な円盤状のプレートの代わりにラバー膜とし、該ラバー膜の背面に空気等の加圧流体を流し込み、均一の圧力でラバー膜を膨らませて研磨布にワークを押圧する、いわゆるラバーチャック方式が使用されている。(例えば、特許文献1参照) As a work holding method for flattening a work by single-side polishing, there is a method of attaching a work to a flat and highly rigid disk-like plate with an adhesive such as wax. On the other hand, when a uniform polishing allowance is required, the work holding part is made of a rubber film instead of a highly rigid disk-shaped plate, and a pressurized fluid such as air is poured into the back surface of the rubber film to make the uniform A so-called rubber chuck system is used in which a rubber film is inflated with pressure and a workpiece is pressed against a polishing cloth. (For example, see Patent Document 1)
従来のラバーチャック方式の研磨ヘッドの構成の一例を模式的に図7に示す。この研磨ヘッド102の要部は、環状剛性リング104と、剛性リング104に接着されたラバー膜103と、剛性リング104に結合された中板105とからなる。剛性リング104と、ラバー膜103と、中板105とによって、密閉された空間106が画成される。また、ラバー膜103の下面部の周辺部には、剛性リング104と同心に環状のテンプレート114が具備される。また、中板105の中央には圧力調整機構107により加圧流体を供給するなどして空間の圧力を調節する。また、中板105を研磨布109方向に押圧する図示しない押圧手段を有している。
An example of the configuration of a conventional rubber chuck type polishing head is schematically shown in FIG. The main part of the
ラバー膜103の材質としては、特許文献2にゴム硬度10〜100、引張強度3〜20MPa、引張伸度50〜1000%、厚み0.2〜3mmの物性を示す弗素系ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム等の様々なゴム材料が提案されている。
また、 剛性リング104の材質としては、特許文献2にステンレス製、アルミ製の金属製の材料が提案されている。
また、ラバー膜103を剛性リング104上に形成する方法として、特許文献2に剛性リング104と可撓性ゴム塊を金型に入れて150℃〜185℃に加熱し、型締め圧1〜200トンで圧縮成形して形成する方法が開示されている。
As the material of the
As a material for the
Further, as a method of forming the
このようにして構成された研磨ヘッド102を用いて、ラバー膜103の下面部でバッキングパッド113を介してワークWを保持するとともに、テンプレート114でワークWのエッジ部を保持し、中板105を押圧して定盤108の上面に貼り付けられた研磨布109にワークWを摺接させて研磨加工が行われる。
Using the thus configured
このような、従来の研磨ヘッド102を用いてワークWの研磨を行うことにより、ワークW全面の研磨代の均一性が向上する場合もあったが、研磨ヘッド102のラバー膜103が接着された剛性リング104によっては、研磨代均一性、ワークの平坦度が大幅に悪化することがあり、研磨後のワークWの平坦度を安定に保てないという問題があった。
By polishing the workpiece W using such a
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ワークの研磨において、安定して一定の平坦度、研磨代均一性が得られる研磨ヘッドの製造方法及び研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a polishing head manufacturing method and a polishing apparatus capable of stably obtaining constant flatness and polishing stock removal uniformity in workpiece polishing. And
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも、環状の剛性リングと、該剛性リングの少なくとも下端面に均一の張力で接着されたラバー膜と、前記剛性リングに結合され、前記ラバー膜と前記剛性リングとともに空間部を形成する中板と、前記空間部の圧力を変化させる圧力調整機構とを具備し、前記ラバー膜の下面部にワークの裏面を保持し、該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の製造方法であって、少なくとも、JIS A硬度が40〜90°のゴム材料で前記ラバー膜を成形して前記剛性リングに接着する工程と、前記ラバー膜が接着された剛性リングと前記中板とを結合した状態で、前記剛性リングの下端面との接着部分の前記ラバー膜の下面部の周方向の平面度を測定し、該測定した平面度が40μm以下となるものを選別する工程とを有し、該選別された平面度が40μm以下のラバー膜が接着された剛性リング及び該剛性リングに結合された前記中板とを用いて研磨ヘッドを製造することを特徴とする研磨ヘッドの製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, at least an annular rigid ring, a rubber film adhered to at least a lower end surface of the rigid ring with a uniform tension, and the rigid ring are coupled to the rubber. An intermediate plate that forms a space portion together with the membrane and the rigid ring, and a pressure adjusting mechanism that changes the pressure of the space portion, holds the back surface of the workpiece on the lower surface portion of the rubber film, and A method of manufacturing a polishing head that is slidably brought into contact with a polishing cloth affixed on a surface plate, wherein the rubber film is molded with a rubber material having a JIS A hardness of 40 to 90 ° to form the rigid ring. In the state where the rigid ring to which the rubber film is bonded and the intermediate plate are joined together, the flatness in the circumferential direction of the lower surface portion of the rubber film at the bonded portion with the lower end surface of the rigid ring is measured. And the measurement And a step of selecting those having a specified flatness of 40 μm or less, a rigid ring to which a rubber film having the selected flatness of 40 μm or less is bonded, and the intermediate plate coupled to the rigid ring. There is provided a method of manufacturing a polishing head, characterized in that it is used to manufacture a polishing head.
このように、少なくとも、JIS A硬度が40〜90°のゴム材料で前記ラバー膜を成形して前記剛性リングに接着する工程と、前記ラバー膜が接着された剛性リングと前記中板とを結合した状態で、前記剛性リングの下端面との接着部分の前記ラバー膜の下面部の周方向の平面度を測定し、該測定した平面度が40μm以下となるものを選別する工程とを有し、該選別された平面度が40μm以下のラバー膜が接着された剛性リング及び該剛性リングに結合された前記中板とを用いて研磨ヘッドを製造すれば、ラバー膜は全周が平坦な剛性リングの下端面に接着され、ラバー膜の肉厚も全周にわたってより平坦なものとなるので、研磨中のワークに異常な変形を発生させることなく、ラバー膜から均一な圧力でワークを押圧でき、ワーク全面に均一な研磨代を得ることができ、安定して一定の平坦度を得ることができる研磨ヘッドを製造することができる。 In this way, at least a step of molding the rubber film with a rubber material having a JIS A hardness of 40 to 90 ° and bonding the rubber film to the rigid ring, and bonding the rigid ring to which the rubber film is bonded and the intermediate plate are combined. And measuring the flatness in the circumferential direction of the lower surface portion of the rubber film at the bonded portion with the lower end surface of the rigid ring, and selecting the measured flatness of 40 μm or less. If the polishing head is manufactured using the rigid ring to which the selected rubber film having a flatness of 40 μm or less is bonded and the intermediate plate coupled to the rigid ring, the rubber film has a rigidity that is flat on the entire circumference. The rubber film is bonded to the lower end of the ring and the thickness of the rubber film is flatter over the entire circumference, so the work can be pressed from the rubber film with uniform pressure without causing abnormal deformation of the work being polished. , Whole work Can be obtained a uniform polishing stock removal, it is possible to produce a polishing head which can obtain a constant flatness stably.
このとき、前記成形時のラバー膜の線収縮係数が0.2%以下のものを用い前記剛性リングに接着することが好ましい。
このように、前記成形時のラバー膜の線収縮係数が0.2%以下のものを用い前記剛性リングに接着すれば、ラバー膜が接着された剛性リングと中板とを結合した状態のラバー膜の下面部の周方向の平面度をより40μm以下にし易くすることができる。これにより、ラバー膜の平面度が40μm以下となるものを選別する工程における工程時間が長くなるのを抑制することができる。
At this time, it is preferable to use a rubber film having a linear shrinkage coefficient of 0.2% or less at the time of molding and adhere to the rigid ring.
Thus, if a rubber film having a linear shrinkage coefficient of 0.2% or less at the time of molding is bonded to the rigid ring, the rubber in a state where the rigid ring to which the rubber film is bonded and the intermediate plate are combined. The flatness in the circumferential direction of the lower surface portion of the film can be easily reduced to 40 μm or less. Thereby, it is possible to suppress an increase in the process time in the process of selecting a rubber film having a flatness of 40 μm or less.
またこのとき、前記ラバー膜の厚さを0.5〜2.5mmとすることが好ましい。
このように、前記ラバー膜の厚さを0.5mm以上とすれば、ワークの研磨時に研磨布から受ける摩擦抵抗によりラバー膜がよじれてしまうのを抑制することができる研磨ヘッドとなる。また、2.5mm以下とすれば、成形時にラバー膜の肉厚ばらつきをより確実に小さくすることができ、ラバー膜が接着された剛性リングと中板とを結合した状態のラバー膜の下面部の周方向の平面度をより40μm以下にし易くすることができる。これにより、ラバー膜の平面度が40μm以下となるものを選別する工程における工程時間が長くなるのを抑制することができる。また、より確実にワーク全面に均一な研磨代を得ることができる研磨ヘッドとなる。
At this time, the thickness of the rubber film is preferably 0.5 to 2.5 mm.
As described above, when the thickness of the rubber film is 0.5 mm or more, the polishing head can suppress the kinking of the rubber film due to the frictional resistance received from the polishing cloth when the workpiece is polished. Further, if the thickness is 2.5 mm or less, the thickness variation of the rubber film can be more reliably reduced during molding, and the lower surface portion of the rubber film in a state in which the rigid ring to which the rubber film is bonded and the intermediate plate are combined. The flatness in the circumferential direction can be easily reduced to 40 μm or less. Thereby, it is possible to suppress an increase in the process time in the process of selecting a rubber film having a flatness of 40 μm or less. Further, the polishing head can obtain a uniform polishing allowance on the entire surface of the workpiece more reliably.
またこのとき、前記ラバー膜の成形及び前記剛性リングへの接着を、前記剛性リングが設置された注型金型内にゴム材料を注入することによって行うことができる。
このように、前記ラバー膜の成形及び前記剛性リングへの接着を、前記剛性リングが設置された注型金型内にゴム材料を注入することによって行えば、高精度な金型を用いてその金型の精度を効率良くラバー膜に転写することができ、ラバー膜の肉厚ばらつきの発生をより効果的に抑制することができる。
At this time, the rubber film can be molded and adhered to the rigid ring by injecting a rubber material into a casting mold in which the rigid ring is installed.
As described above, if the rubber film is molded and bonded to the rigid ring by injecting a rubber material into a casting mold in which the rigid ring is installed, a high-precision mold is used. The precision of the mold can be efficiently transferred to the rubber film, and the occurrence of variations in the thickness of the rubber film can be more effectively suppressed.
また、本発明によれば、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、本発明に係る製造方法により製造した研磨ヘッドを具備し、該研磨ヘッドでワークの裏面を保持して前記ワークの表面を研磨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。
このように、本発明に係る製造方法により製造した研磨ヘッドを具備し、該研磨ヘッドでワークの裏面を保持して前記ワークの表面を研磨する研磨装置であれば、研磨代均一性、ワークの平坦度が悪化すること無く、安定して良好な平坦性を確保してワークを研磨することができるものとなる。
Further, according to the present invention, at least the polishing cloth affixed on the surface plate, the abrasive supply mechanism for supplying the abrasive onto the polishing cloth, and the polishing manufactured by the manufacturing method according to the present invention. There is provided a polishing apparatus comprising a head and polishing the surface of the workpiece while holding the back surface of the workpiece with the polishing head.
Thus, if the polishing apparatus includes the polishing head manufactured by the manufacturing method according to the present invention and holds the back surface of the workpiece with the polishing head and polishes the surface of the workpiece, the polishing margin uniformity, the workpiece The workpiece can be polished while ensuring good flatness stably without deteriorating the flatness.
本発明では、少なくとも、JIS A硬度が40〜90°のゴム材料で前記ラバー膜を成形して前記剛性リングに接着する工程と、前記ラバー膜が接着された剛性リングと前記中板とを結合した状態で、前記剛性リングの下端面との接着部分の前記ラバー膜の下面部の周方向の平面度を測定し、該測定した平面度が40μm以下となるものを選別する工程とを有し、該選別された平面度が40μm以下のラバー膜が接着された剛性リング及び該剛性リングに結合された前記中板とを用いて研磨ヘッドを製造するので、ラバー膜は全周が平坦な剛性リングの下端面に接着され、ラバー膜の肉厚も全周にわたってより平坦なものとなるので、研磨中のワークに異常な変形を発生させることなく、ラバー膜から均一な圧力でワークを押圧でき、ワーク全面に均一な研磨代を得ることができ、安定して一定の平坦度を有するワークを得ることができる研磨ヘッドを製造することができる。 In the present invention, at least a step of molding the rubber film with a rubber material having a JIS A hardness of 40 to 90 ° and bonding the rubber film to the rigid ring, and bonding the rigid ring to which the rubber film is bonded and the intermediate plate And measuring the flatness in the circumferential direction of the lower surface portion of the rubber film at the bonded portion with the lower end surface of the rigid ring, and selecting the measured flatness of 40 μm or less. Since the polishing head is manufactured by using the rigid ring to which the selected rubber film having a flatness of 40 μm or less is bonded and the intermediate plate coupled to the rigid ring, the rubber film has a rigidity with a flat circumference. The rubber film is bonded to the lower end of the ring and the thickness of the rubber film is flatter over the entire circumference, so the work can be pressed from the rubber film with uniform pressure without causing abnormal deformation of the work being polished. ,work Can be obtained uniform polishing allowance on the surface, it is possible to produce a polishing head capable of obtaining a workpiece having a stable predetermined flatness.
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来の研磨ヘッドを用い、ラバー膜の下面部にワークを保持してワークの研磨を行った際、使用した研磨ヘッドによっては、研磨代均一性、ワークの平坦度が大幅に変化してしまい、安定したワークの平坦度が得られないという問題があった。
Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.
When using a conventional polishing head and holding the workpiece on the lower surface of the rubber film and polishing the workpiece, depending on the polishing head used, the polishing allowance uniformity and the flatness of the workpiece change significantly. There was a problem that stable flatness of the workpiece could not be obtained.
そこで、本発明者らは、このような問題が生じる原因について、鋭意実験及び検討を行った。
その結果、本発明者らは、以下のことを見出した。すなわち、研磨が安定して実施可能なJIS A硬度が40〜90°までのゴム材料を用いたラバー膜の場合、ワークの研磨代均一性はワーク裏面が貼り付けられているラバー膜の下面部の平面度に影響を受けるが、ラバー膜単体での下面部の平面度は、そのラバー膜を成形する際に使用する金型の表面精度に依存する。また、その使用する金型の表面精度は機械加工機の加工精度に依存し、ラバー膜単体であれば特に問題なく10μm程度の平面度が達成可能である。
Therefore, the present inventors conducted intensive experiments and studies on the cause of such problems.
As a result, the present inventors have found the following. That is, in the case of a rubber film using a rubber material having a JIS A hardness of 40 to 90 ° that can be stably polished, the workpiece polishing uniformity is the lower surface portion of the rubber film to which the work back surface is attached. However, the flatness of the lower surface portion of the rubber film alone depends on the surface accuracy of the mold used for forming the rubber film. In addition, the surface accuracy of the mold used depends on the processing accuracy of the machine tool, and a flatness of about 10 μm can be achieved without any particular problem if the rubber film is used alone.
しかしながら、ラバー膜はその外周部が剛性リングの表面に接着され固定されているため、該固定部分の周方向の平面度がラバー膜全体の平面度に大きな影響を与えることが分かった。さらに、研磨ヘッドを実際に研磨に使用する際の状態と同一である、すなわち中板と剛性リングが結合された状態での剛性リングの下端面との接着部分のラバー膜の下面部の周方向の平面度がワークの研磨代均一性に大きな影響を与えていることが分かった。 However, since the outer peripheral portion of the rubber film is bonded and fixed to the surface of the rigid ring, it has been found that the flatness in the circumferential direction of the fixed portion greatly affects the flatness of the entire rubber film. Further, the circumferential direction of the lower surface portion of the rubber film is the same as that when the polishing head is actually used for polishing, that is, the bonded portion between the intermediate plate and the lower end surface of the rigid ring when the rigid ring is coupled. It has been found that the flatness of the material has a great influence on the uniformity of the polishing stock removal.
さらに、本発明者らは、この平面度は中板と剛性リングが結合された状態での剛性リングの周方向の平面度とラバー膜の周方向の肉厚ばらつきによって決定されるため、その両方の平面度の改善に関して、鋭意実験及び検討を行い、ラバー膜のJIS A硬度が40〜90°までのゴム材料を用いた場合における、中板と剛性リングが結合された状態での前記ラバー膜の下面部の周方向の平面度とワークの研磨代均一性との関係を明らかにし、本発明を完成させた。 Further, the present inventors determined that the flatness is determined by the flatness in the circumferential direction of the rigid ring and the thickness variation in the circumferential direction of the rubber film when the intermediate plate and the rigid ring are coupled. The rubber film in a state where the intermediate plate and the rigid ring are combined when a rubber material having a JIS A hardness of 40 to 90 ° is used. The relationship between the flatness in the circumferential direction of the lower surface of the workpiece and the polishing uniformity of the workpiece was clarified, and the present invention was completed.
図1に、本発明に係る研磨ヘッドの製造方法により製造した研磨ヘッド及びその研磨ヘッドを具備する本発明の研磨装置の一例を示す。
図1に示すように、研磨装置1は研磨ヘッド2、定盤8を具備している。この定盤8は円盤形であり、上面にワークWを研磨する研磨布9が貼り付けられている。そして、定盤8の下部には、駆動軸11が垂直に連結され、その駆動軸11の下部に連結された定盤回転モータ(不図示)によって回転するようになっている。
FIG. 1 shows an example of a polishing head manufactured by the polishing head manufacturing method according to the present invention and a polishing apparatus of the present invention including the polishing head.
As shown in FIG. 1, the polishing
この定盤8の上方に、本発明の研磨ヘッドの製造方法により製造した研磨ヘッド2が設置されている。研磨ヘッド2は、環状の剛性リング4と、剛性リング4の少なくとも下端面に均一の張力で形成されたラバー膜3と、剛性リング4に例えばボルト等で結合された中板5とを備える。これら剛性リング4と、ラバー膜3と、中板5とによって、密閉された空間6が形成されている。また、研磨ヘッド2は、この空間部6の圧力を変化させる圧力調整機構7を具備している。そして、中板5の中央には、圧力調整機構7に連通する圧力調整用の貫通孔12が設けられており、圧力調整機構7により加圧流体を供給するなどして空間部6の圧力を調整することができるようになっている。また、研磨ヘッド2は、その軸周りに回転可能となっている。
Above the
また、研磨ヘッド2では、中板5と剛性リング4が結合された状態で剛性リング4の下端面との接着部分のラバー膜3の下面部の周方向の平面度が40μm以下となっている。ここで、この平面度は、本発明において以下のように定義される。
すなわち、剛性リング4上の外周部、中央部、内周部の3ケ所を、JIS A硬度で40〜90°までのゴム材料において安定測定が行える最小測定力50mmNで全周を均等に36等分した点を測定し、各3周部に対して、その測定した36点から最小自乗法で仮想平面を作成し、この仮想平面に対して平行で測定した最小値、最大値を含む平面と仮想平面の距離を平面度とし、この各3周部の各平面度の平均平面度を上記平面度と定義する。
図2は、このようにして定義した平面度を、市販の3次元測定機を用いて測定した結果の一例を示す図である。
Further, in the polishing
That is, the outer circumference, the center, and the inner circumference on the
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a result obtained by measuring the flatness defined as described above using a commercially available three-dimensional measuring machine.
ここで、研磨ヘッド2に用いられる剛性リング4と中板5の材質は、特に限定されることはないが、その両方が結合された状態で剛性リング4の下端面との接着部分のラバー膜3の下面部の周方向の平面度を40μm以下とするため、高平坦加工が可能なものであることが好ましく、例えば、ステンレス、チタン、アルミ等の金属、あるいはセラミックス等の剛性材料とすることができる。特に、アルミナ等のセラミックス製であれば、高剛性で形状が経時変化しにくいため好ましい。
Here, the material of the
またここで、研磨ヘッド2に用いられるラバー膜3の材質は、JIS A硬度が40〜90°のゴム材料である。このように、40°以上の硬度のゴム材料を用いれば、ワークWの研磨時に研磨布9から摩擦抵抗を受けてラバー膜3によじれが発生してしまうのを抑制することができ、ワークWの平坦度の悪化を抑制することができるものとなる。また、硬度が90°以下のものを用いれば、ワークWの研磨時にラバー膜3の下面部がワークWの裏面に完全に倣うことができるので、圧力むらの発生を抑制することができ、ワークWの平坦度の悪化を抑制することができるものとなる。
Here, the material of the
また、研磨ヘッド2は、ラバー膜3の下面部の周辺部に研磨中にワークWが外れないようにワークWのエッジ部を保持するための環状のテンプレート14が配設されたものとすることができる。この場合、テンプレート14は剛性リング4と同心となるようにし、ラバー膜3の下面部の外周部に沿って、下方に突出するように配設することができる。
ここで、テンプレート14の下端面の高さは、保持されたワークWの下端面の高さと同じか、あるいはワークWの下端面の高さよりも、例えば10μm程度僅かに下方に突出しているようにすることができる。
このようにテンプレート14を配設すれば、ワーク外周部の圧力分布を緩和することができ、ワーク外周部の過研磨が防止され、ワークの研磨代均一性を向上させることができるものとなる。
Further, in the polishing
Here, the height of the lower end surface of the template 14 is the same as the height of the lower end surface of the workpiece W held, or is slightly lower than the height of the lower end surface of the workpiece W, for example by about 10 μm. can do.
By disposing the template 14 in this manner, the pressure distribution on the outer periphery of the workpiece can be relaxed, overpolishing of the outer periphery of the workpiece can be prevented, and the polishing allowance uniformity of the workpiece can be improved.
また、テンプレート14は、その外径が少なくとも剛性リング4の内径よりも大きいもので、かつ、その内径が剛性リング4の内径よりも小さいものとすることができる。
このようにすれば、ワーク全面にかかる押圧力をより均一にして研磨することができる。
またここで、テンプレート14の材質は、ワークWを汚染せず、かつ、キズや圧痕をつけないために、ワークWよりも柔らかく、研磨中に研磨布9と摺接されても磨耗しにくい、耐磨耗性の高い材質であることが好ましい。
Further, the template 14 can have an outer diameter that is at least larger than the inner diameter of the
In this way, the pressing force applied to the entire surface of the work can be made more uniform and polished.
Here, the material of the template 14 does not contaminate the workpiece W and does not cause scratches or indentations, so it is softer than the workpiece W and is not easily worn even if it is in sliding contact with the
またこのとき、ラバー膜3の下面にバックキングパッド13を貼設することができる。バッキングパッド13は、水を含ませてワークWを貼り付け、ラバー膜3のワーク保持面にワークWを保持するものである。ここで、バッキングパッド13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13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ものとなる。
なお、図1では、テンプレート14が直接ラバー膜3に接着される様態を示したが、本発明は、テンプレート14がラバー膜3にバッキングパッド13等を介して接着される場合を排除するものではない。
At this time, the backking pad 13 can be attached to the lower surface of the
Although FIG. 1 shows a state in which the template 14 is directly bonded to the
また、図1に示すように、研磨装置1は定盤8の上方に研磨用のスラリーを供給するための研磨剤供給機構10、及び中板5を研磨布9に押圧する手段(不図示)を有している。
As shown in FIG. 1, the polishing
このようにして構成された研磨装置1を用いて、図示しない中板押圧手段により中板5を定盤8上に貼り付けられた研磨布9の方向に押圧し、研磨剤供給機構10を介して研磨剤を供給しながら、ワークWを研磨布9に摺接させてワークWの表面を研磨するものとなっている。ここで、中板押圧手段は、例えば、エアシリンダーなどを用いて中板5を全面にわたって均一の圧力で押圧できるものが好ましい。
Using the polishing
このように、本発明に係る研磨装置1を用いてワークWを研磨することにより、研磨代均一性、ワークの平坦度が悪化すること無く、安定して良好な平坦性を確保してワークを研磨することができる。
In this way, by polishing the workpiece W using the
次に、本発明に係る研磨ヘッドの製造方法について説明する。
上記したように本発明に係る製造方法で製造する研磨ヘッドは、例えば、図1に示すように、少なくとも、環状の剛性リング4と、該剛性リング4の少なくとも下端面に均一の張力で形成されたラバー膜3と、剛性リング4に結合されラバー膜3と剛性リング4とともに空間部6を形成する中板5と、空間部6の圧力を変化させる圧力調整機構7とを具備する構成となっている。
Next, a method for manufacturing a polishing head according to the present invention will be described.
As described above, the polishing head manufactured by the manufacturing method according to the present invention is formed, for example, at least on the annular
本発明に係る研磨ヘッドの製造方法は、以下に示すような、少なくとも、JIS A硬度が40〜90°のゴム材料でラバー膜3を成形して剛性リング4に接着する工程と、ラバー膜3が接着された剛性リング4と中板5とを結合した状態で、剛性リング4の下端面との接着部分のラバー膜3の下面部の周方向の平面度を測定し、該測定した平面度が40μm以下となるものを選別する工程とを有している。
まず、JIS A硬度が40〜90°のゴム材料を用い、ラバー膜3を成形して剛性リング4に接着する。ここで、ラバー膜3の剛性リング4への接着は、剛性リング4と中板5とを結合した状態で行うこともできるし、単体の剛性リング4にラバー膜3を接着してから剛性リング4と中板5とを結合しても良い。
The manufacturing method of the polishing head according to the present invention includes a step of molding the
First, using a rubber material having a JIS A hardness of 40 to 90 °, the
次に、剛性リング4と中板5とを結合した状態でラバー膜3の下面部の周方向の平面度の測定を行う。ここで、ラバー膜3の下面部の周方向の平面度の測定は、以下のようにして行うことができる。すなわち、市販の3次元測定機を用い、剛性リング4上の外周部、中央部、内周部の3箇所を、JIS A硬度で40〜90°までのゴム材料において安定測定が行える最小測定力50mmNで全周を均等に36等分した点を測定し、各3周部に対して、その測定した36点から最小自乗法で仮想平面を作成し、この仮想平面に対して平行で測定した最小値、最大値を含む平面と仮想平面の距離を平面度とし、この各3周部の各平面度の平均平面度を上記平面度とする。
Next, the flatness in the circumferential direction of the lower surface portion of the
このようにして測定したラバー膜3の周方向の平面度が40μm以下となっていない場合には、例えば、ラバー膜3の成形、接着をやり直したり、剛性リング4、及び/又は中板5を別のものに交換してからラバー膜3の成形、接着をやり直したりしてその平面度が40μm以下となるものを選別する。
そして、選別された平面度が40μm以下のラバー膜3が接着された剛性リング4及び該剛性リング4に結合された中板5とを用いて空間部6を形成する。
次に圧力調整機構7を中板5の上方に配設する。この工程は従来と同様の方法で行うことができる。
When the measured flatness in the circumferential direction of the
Then, the
Next, the
このように、少なくとも、JIS A硬度が40〜90°のゴム材料でラバー膜3を成形して剛性リング4に接着する工程と、ラバー膜3が接着された剛性リング4と中板5とを結合した状態で、剛性リング4の下端面との接着部分のラバー膜3の下面部の周方向の平面度を測定し、該測定した平面度が40μm以下となるものを選別する工程とを有し、該選別された平面度が40μm以下のラバー膜3が接着された剛性リング4及び該剛性リング4に結合された中板5とを用いて研磨ヘッドを製造すれば、ラバー膜3は全周が平坦な剛性リング4の下端面に接着され、ラバー膜3の肉厚も全周にわたってより平坦なものとなるので、研磨中のワークWに異常な変形を発生させることなく、ラバー膜3から均一な圧力でワークWを押圧でき、ワークW全面に均一な研磨代を得ることができ、安定して一定の平坦度を有するワークを得ることができる研磨ヘッドを製造することができる。
Thus, at least the step of molding the
このとき、ラバー膜3の周方向の平面度の測定を行う前に、まず、剛性リング4単体の下端面の周方向の平面度を上記と同様にして測定し、その測定値が40μm以下となるものを事前に選別するようにしても良いし、中板5と結合された状態の剛性リング4の下端面の周方向の平面度を上記と同様にして測定して、その測定値が40μm以下でない場合に例えば別の剛性リング4、あるいは、別の中板5を用いる等して、その剛性リング4の平面度の測定値が40μm以下となるものを事前に選別するようにしても良い。
At this time, before measuring the circumferential flatness of the
このように剛性リング4単体、又は中板5と結合された状態の剛性リング4の下端面の周方向の平面度を測定して、40μm以下となるものを事前に選別するようにすれば、ラバー膜3の下面部の周方向の平面度を40μm以下にし易くすることができ、ラバー膜3の再成形の回数を減らして工程時間が長くなるのを抑制することができる。
In this way, by measuring the flatness in the circumferential direction of the lower end surface of the
ここで、剛性リング4と中板5として、高平坦加工が可能な材質のものを用いるのが好ましく、例えば、ステンレス、チタン、アルミ等の金属、あるいはセラミックス等の剛性材料を用いることができる。また、このような材質の剛性リング4を用いれば、ラバー膜3の下面部の周方向の平面度が40μm以下となるものを選別する工程において、ラバー膜3の成形、接着を繰返し行うことができる。また、特に高剛性で形状が経時変化しにくいアルミナ等のセラミックス製の剛性リング4であれば、ラバー膜3の成形、接着を繰返し行っても剛性リング4の下端面の平面度の悪化を抑制することができ、さらに金属製のものよりも剛性リング4単体の平面度は安定しており、かつ、より高精度化が可能であるので好ましい。
Here, the
またここで、ラバー膜3として、高精度な金型を使用した成形方法を用いることが可能なゴム材料からなるものを用いることが好ましく、例えば、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム等を使用できる。このようなゴム材料を用いれば、ラバー膜3を成形し、剛性リング4に接着する際にラバー膜3の肉厚ばらつきをより確実に小さくすることができ、剛性リング4の下端面との接着部分のラバー膜3の下面部の周方向の平面度を40μm以下にし易くすることができ、工程時間が長くなるのを抑制することができる。
Here, the
またこのとき、成形時のラバー膜3の線収縮係数が0.2%以下のものを用い剛性リング4に接着することが好ましい。
このように、成形時のラバー膜3の線収縮係数が0.2%以下のものを用い剛性リング4に接着すれば、高精度な金型を使用して誤差を小さくして成形することができ、ラバー膜3が接着された剛性リング4と中板5とを結合した状態のラバー膜3の下面部の周方向の平面度をより40μm以下にし易くすることができ、工程時間が長くなるのを抑制することができる。
At this time, it is preferable to use a
As described above, if a
またこのとき、ラバー膜3の厚さを0.5〜2.5mmとすることが好ましい。
このように、ラバー膜3の厚さを0.5mm以上とすれば、ワークWの研磨時に研磨布9から受ける摩擦抵抗によりラバー膜3がよじれてしまうのを抑制することができるものとなる。また、2.5mm以下とすれば、成形時にラバー膜3の肉厚ばらつきを確実に小さくすることができ、ラバー膜3が接着された剛性リング4と中板5とを結合した状態のラバー膜3の下面部の周方向の平面度をより40μm以下にし易くすることができ、工程時間が長くなるのを抑制することができる。また、ラバー膜3の肉厚ばらつきを小さくした研磨ヘッドであれば、ワークWの研磨時において、ワークW全面に均一な研磨代を得ることができる。
At this time, the thickness of the
Thus, if the thickness of the
またこのとき、ラバー膜3の成形及び剛性リング4への接着を、剛性リング4が設置された注型金型内にゴム材料を注入することによって行うことができる。
このように、ラバー膜3の成形及び剛性リング4への接着を、剛性リング4が設置された注型金型内にゴム材料を注入することによって行えば、高精度な金型を用いてその金型の精度を効率良くラバー膜3に転写することができ、ラバー膜3の肉厚ばらつきの発生を抑制することができる。
At this time, the
In this way, if the
また、ラバー膜3の下面部の周辺部に、研磨中にワークWが外れないようにワークWのエッジ部を保持するための環状のテンプレート14を配設することができる。この場合、テンプレート14は、剛性リング4と同心となるようにし、ラバー膜3の下面部の外周部に沿って、下方に突出するように配設することができる。
In addition, an annular template 14 for holding the edge portion of the workpiece W can be disposed around the lower surface portion of the
ここで、テンプレート14の下端面の高さは、保持された時のワークWの下端面の高さと同じか、あるいはワークWの下端面の高さよりも、例えば10μm程度僅かに下方に突出しているようにすることができる。
このように、テンプレート14を配設すれば、ワーク外周部にかかる過剰な圧力分布を緩和することができ、ワークWの周辺部における過研磨を防止して研磨代均一性を向上することができる研磨ヘッドとすることができる。
Here, the height of the lower end surface of the template 14 is the same as the height of the lower end surface of the workpiece W when it is held, or slightly protrudes downward by, for example, about 10 μm from the height of the lower end surface of the workpiece W. Can be.
In this way, if the template 14 is disposed, it is possible to alleviate excessive pressure distribution on the outer peripheral portion of the workpiece, and it is possible to prevent over-polishing in the peripheral portion of the workpiece W and improve polishing stock uniformity. It can be a polishing head.
またここで、テンプレート14として、その外径が少なくとも剛性リング4の内径よりも大きいもので、かつ、その内径が剛性リング4の内径よりも小さいものを用いることができる。
このようなものを用いれば、ワークW全面にかかる押圧力をより均一にして研磨することができる研磨ヘッドとすることができる。
Here, as the template 14, a template whose outer diameter is at least larger than the inner diameter of the
If such a thing is used, it can be set as the grinding | polishing head which can grind | polish by making the pressing force concerning the workpiece | work W whole surface more uniform.
またここで、テンプレート14の材質は、ワークWを汚染せず、かつ、キズや圧痕をつけないために、ワークWよりも柔らかく、研磨中に研磨布9と摺接されても磨耗しにくい、耐磨耗性の高い材質のものを用いるのが好ましい。
Here, the material of the template 14 does not contaminate the workpiece W and does not cause scratches or indentations, so it is softer than the workpiece W and is not easily worn even if it is in sliding contact with the
またこのとき、ラバー膜3の下面に、例えば発泡ポリウレタン製のバッキングパッド13を貼設することができる。このようなバッキングパッド13を設けて水を含ませる事で、バッキングパッド13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研磨ヘッドとすることができる。
At this time, a backing pad 13 made of, for example, polyurethane foam can be attached to the lower surface of the
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
(実施例1)
図1に示すような研磨ヘッドを本発明に係る製造方法で製造し、その研磨ヘッドを研磨装置に搭載した。ワークWとして、直径300mm、厚み775μmのシリコン単結晶ウェーハを用意し、研磨を行った。なお、使用したシリコン単結晶ウェーハは、その両面に予め研磨を施し、エッジ部にも研磨を施したものである。
Example 1
A polishing head as shown in FIG. 1 was manufactured by the manufacturing method according to the present invention, and the polishing head was mounted on a polishing apparatus. As the workpiece W, a silicon single crystal wafer having a diameter of 300 mm and a thickness of 775 μm was prepared and polished. Note that the silicon single crystal wafer used was previously polished on both sides and the edge portion was also polished.
まず、外径360mmのアルミナ製の剛性リングを2ケ製作し、ラバー膜を接着する下端面の平面度を市販の3次元測定機で測定した。測定条件は、ラバー膜を接着した後に測定する条件と同一で、前記の2ケの剛性リング上の外周部、中央部、内周部の3ケ所を測定力50mmNで全周を均等に36等分した点を測定し、前記各3周部に対して、前記36点から最小自乗法で仮想平面を作成し、この仮想平面に対して平行で測定した最小値、最大値を含む平面と仮想平面の距離を平面度とし、前記各3周部の各平面度の平均平面度を該剛性リング単体の平面度とした。 First, two alumina-made rigid rings having an outer diameter of 360 mm were manufactured, and the flatness of the lower end face to which the rubber film was bonded was measured with a commercially available three-dimensional measuring machine. The measurement conditions are the same as those measured after the rubber film is adhered, and the outer circumference, the center, and the inner circumference on the two rigid rings are uniformly arranged at a measurement force of 50 mmN and the entire circumference is 36 etc. Measure the divided points, create a virtual plane by the least square method from the 36 points for each of the three circumferences, and create a virtual plane and a plane including the minimum and maximum values measured parallel to the virtual plane. The distance between the planes was defined as flatness, and the average flatness of each of the three round portions was defined as the flatness of the rigid ring alone.
図3に測定した剛性リング単体の平面度の結果を示す。テストNo.0001のアルミナ製剛性リングの単体平面度は2μm、テストNo.0002のアルミナ製剛性リングの単体平面度は2μmであった。
次にステンレス製の中板と前記のアルミナ製剛性リングとをボルトで結合し、前記と同様にして剛性リングの平面度を測定し、該平面度の値が40μm以下であることを確認した。測定後、剛性リングにラバー膜を形成するため、中板を取り外した。
FIG. 3 shows the measured flatness results of the rigid ring alone. Test No. The single unit flatness of the alumina-made rigid ring of 0001 is 2 μm. The unit flatness of the 0002 alumina rigid ring was 2 μm.
Next, the stainless steel intermediate plate and the alumina rigid ring were joined with bolts, and the flatness of the rigid ring was measured in the same manner as described above, and it was confirmed that the flatness value was 40 μm or less. After the measurement, the intermediate plate was removed in order to form a rubber film on the rigid ring.
ラバー膜には、注型成形が可能なJIS A硬度が68°シリコーンゴムを使用し、ゴムは二液硬化型で混合直後には粘度が137Pa・sの液状のものを用いた。2ケのアルミナ製剛性リングに厚さ1mmのラバー膜を形成するため、注型成形用の金型を用意し、金型内部に剛性リングと中子を所定の位置に設置した。シリコーンゴムを混錬真空脱泡後に金型に注いだ。この際、シリコーンゴムの線収縮率は23℃、24時間後で0.2%以下であった。 As the rubber film, a silicone rubber having a JIS A hardness of 68 °, which can be cast-molded, was used. The rubber was a two-component curing type and a liquid having a viscosity of 137 Pa · s immediately after mixing. In order to form a rubber film having a thickness of 1 mm on two alumina rigid rings, a casting mold was prepared, and a rigid ring and a core were placed at predetermined positions inside the mold. Silicone rubber was poured into the mold after kneading vacuum defoaming. At this time, the linear shrinkage rate of the silicone rubber was 0.2% or less after 24 hours at 23 ° C.
金型に注いだシリコーンゴムが硬化後、剛性リングを金型から取り出し、ラバー膜の表面に気泡、キズ等がないか目視で確認後、中板を再び剛性リングにボルトで結合し、該ラバー膜の下面部の周方向の平面度を市販の3次元測定機で上述した方法で測定した。
図3に測定したラバー膜の平面度の結果を示す。図3に示すように、テストNo.0001のラバー膜の平面度は8μm、テストNo.0002のラバー膜の平面度は10μmであり、両方とも平面度の値が40μm以下となっており、良好な結果となった。
After the silicone rubber poured into the mold is cured, the rigid ring is removed from the mold, and after checking visually that there are no bubbles, scratches, etc. on the surface of the rubber film, the middle plate is again connected to the rigid ring with bolts. The flatness in the circumferential direction of the lower surface portion of the film was measured by a method described above with a commercially available three-dimensional measuring machine.
FIG. 3 shows the result of the measured flatness of the rubber film. As shown in FIG. The flatness of the rubber film of 0001 is 8 μm. The flatness of the 0002 rubber film was 10 μm, and both had a flatness value of 40 μm or less, giving good results.
次に、それぞれの剛性リングのラバー膜の下面に、ワーク保持用の市販のテンプレートアセンブリを貼り付けた。このテンプレートアセンブリは、外径355mmの両面テープ付きの発泡ポリウレタン製のシートであるバックキングパッドに外径355mm、内径302mmのガラスクロス入りエポキシ樹脂積層板を両面テープで接着して構成したものを使用した。 Next, a commercially available template assembly for holding a workpiece was attached to the lower surface of the rubber film of each rigid ring. This template assembly uses an epoxy resin laminate with glass cloth with an outer diameter of 355 mm and an inner diameter of 302 mm bonded to a backking pad, which is a foamed polyurethane sheet with a double-sided tape having an outer diameter of 355 mm, using a double-sided tape. did.
このような本発明に係る研磨ヘッドの製造方法で製造した研磨ヘッドを備えた、図1に示すような研磨装置を用いて、直径300mm、厚み775μmのシリコン単結晶ウェーハの研磨を行った。
研磨の際には、研磨剤としてコロイダルシリカを含有するpH10〜11のアルカリ溶液を使用し、研磨布として市販のポリウレタンを表面に含浸した不織布タイプの研磨布を使用し、研磨ヘッドと定盤はそれぞれ31rpm、29rpmで回転させた。ワークWの研磨荷重(押圧力)は15KPaとし、研磨時間を5分とした。
このようにして研磨を行ったシリコン単結晶ウェーハについて、研磨代均一性を評価した。なお、研磨代均一性は、市販のシリコンウェーハ専用の平坦度測定機を用いて、研磨前後のシリコン単結晶ウェーハの厚みを最外周部2mm幅分を除外した領域を1000点以上測定し、その各測定点で研磨代を計算し、該ウェーハの研磨代均一性を以下の式で求めた。
研磨代均一性(%)=(最大研磨代−最小研磨代)/(全点の平均研磨代)
A silicon single crystal wafer having a diameter of 300 mm and a thickness of 775 μm was polished using a polishing apparatus as shown in FIG. 1 provided with the polishing head manufactured by the method of manufacturing a polishing head according to the present invention.
In polishing, an alkaline solution containing pH 10-11 containing colloidal silica as an abrasive is used, and a non-woven type abrasive cloth impregnated with a commercially available polyurethane is used as an abrasive cloth. Each was rotated at 31 rpm and 29 rpm. The polishing load (pressing force) of the workpiece W was 15 KPa, and the polishing time was 5 minutes.
Polishing allowance uniformity was evaluated for the silicon single crystal wafer thus polished. In addition, the polishing margin uniformity is measured using a commercially available flatness measuring machine dedicated to silicon wafers, measuring the thickness of the silicon single crystal wafer before and after polishing excluding the outermost part of 2 mm width by 1000 points or more. The polishing allowance was calculated at each measurement point, and the polishing allowance uniformity of the wafer was determined by the following equation.
Polishing allowance uniformity (%) = (maximum polishing allowance−minimum polishing allowance) / (average polishing allowance for all points)
図3に研磨代均一性の結果を示す。テストNo.0001では、研磨代均一性が4.2%に、テストNo.0002では、研磨代均一性が5.0%となり、両方とも良好な結果となった。
以上により、本発明に係る製造方法で製造した研磨ヘッドを具備した、本発明の研磨装置を用いれば、ワークの研磨において、安定して一定の平坦度、研磨代均一性が得られることが確認できた。
FIG. 3 shows the result of the polishing allowance uniformity. Test No. In 0001, the polishing allowance uniformity was 4.2%. In 0002, the polishing allowance uniformity was 5.0%, and both gave good results.
As described above, it is confirmed that, when the polishing apparatus of the present invention including the polishing head manufactured by the manufacturing method according to the present invention is used, stable and uniform flatness and polishing margin uniformity can be obtained in the polishing of a workpiece. did it.
(実施例2)
剛性リングの材質をステンレス製とした以外、実施例1と同様にして本発明の製造方法で研磨ヘッドを2ケ製造し、その研磨ヘッドを具備した研磨装置でシリコン単結晶ウェーハを研磨し、実施例1と同様な評価を行った。
図4にこれらの結果を示す。図4に示すように、テストNo.0003のステンレス製剛性リングの単体平面度は8μm、テストNo.0004のステンレス製剛性リングの単体平面度は7μmであった。実施例1のアルミナ製剛性リングの結果よりは若干悪いものの、両方とも平面度の値が40μm以下であった。
また、図4に示すように、剛性リングと中板とを結合した状態でのラバー膜の平面度の結果は、テストNo.0003で26μm、テストNo.0004で19μmであった。このように、両方ともラバー膜の平面度は40μm以下であった。
(Example 2)
Except that the material of the rigid ring was made of stainless steel, two polishing heads were manufactured by the manufacturing method of the present invention in the same manner as in Example 1, and the silicon single crystal wafer was polished by a polishing apparatus equipped with the polishing head. Evaluation similar to Example 1 was performed.
FIG. 4 shows these results. As shown in FIG. The single flatness of the stainless steel rigid ring of 0003 is 8 μm. The unit flatness of the 0004 stainless steel rigid ring was 7 μm. Although the result was slightly worse than the result of the rigid ring made of alumina in Example 1, both had flatness values of 40 μm or less.
Further, as shown in FIG. 4, the result of the flatness of the rubber film in a state in which the rigid ring and the intermediate plate are coupled is shown in Test No. 0003, 26 μm, test no. It was 19 μm at 0004. Thus, in both cases, the flatness of the rubber film was 40 μm or less.
また、図4に示すように、テストNo.0003の研磨ヘッドでは、研磨代均一性が8.5%、テストNo.0004の研磨ヘッドでは、研磨代均一性が5.9%であった。図4に示すように実施例1の結果と比べ微小なうねりが観察されるが、大きく均一性を悪化させておらず、実施例1とほぼ同レベルの良好な研磨代均一性が得られた。 Further, as shown in FIG. In the polishing head of 0003, the polishing allowance uniformity was 8.5%, and the test No. In the polishing head of 0004, the polishing allowance uniformity was 5.9%. As shown in FIG. 4, although a slight undulation is observed as compared with the result of Example 1, the uniformity is not greatly deteriorated, and a good polishing margin uniformity substantially equal to that of Example 1 is obtained. .
(比較例)
剛性リングの材質をステンレス製とし、ラバー膜の材質として、注型成形が不可能であり、実施例1で使用した68°シリコーンゴムとほぼ同等の応力−歪み特性を示す80°エチレンプロピレンゴムを使用し、ラバー膜の平面度が40μmを越えるものを用いて研磨ヘッドを2ケ製造し、実施例1と同様な評価を行った。
図5にこれらの結果を示す。図5に示すように、テストNo.0005のステンレス製剛性リングの単体平面度は8μm、テストNo.0006のステンレス製剛性リングの単体平面度は9μmであった。実施例1のアルミナ製剛性リングよりは悪い結果となったが、実施例2のステンレス製剛性リングとは同レベルの平面度であった。
(Comparative example)
The rigid ring is made of stainless steel, and the rubber film is made of 80 ° ethylene propylene rubber, which cannot be cast-molded, and exhibits almost the same stress-strain characteristics as the 68 ° silicone rubber used in Example 1. Two polishing heads were produced using a rubber film having a flatness of more than 40 μm, and the same evaluation as in Example 1 was performed.
FIG. 5 shows these results. As shown in FIG. The 0005 stainless steel rigid ring has a flatness of 8 μm. The unit flatness of the stainless steel rigid ring 0006 was 9 μm. The result was worse than that of the alumina rigid ring of Example 1, but the flatness was the same level as that of the stainless steel rigid ring of Example 2.
次にステンレス製の中板とステンレス製剛性リングとをボルトで結合し、前記と同様にして剛性リングの平面度を測定し、該平面度の値が40μm以下であることを確認した。測定後、剛性リングにラバー膜を形成するため、中板を取り外した。そして、2ケのステンレス製剛性リングのそれぞれに厚さ1mmのラバー膜を形成するため、圧縮成形用の金型を用意し、金型内部に剛性リングと中子を所定の位置に設置した。エチレンプロピレンゴムを混錬後にゴム塊を金型内部に充填し、そのゴムが軟化する温度以上に金型を加熱し、圧縮成形した。この際、ゴムの線収縮率は23℃、24時間後で0.2%を超えていた。 Next, the stainless steel intermediate plate and the stainless steel rigid ring were joined with bolts, and the flatness of the rigid ring was measured in the same manner as described above, and it was confirmed that the flatness value was 40 μm or less. After the measurement, the intermediate plate was removed in order to form a rubber film on the rigid ring. Then, in order to form a rubber film having a thickness of 1 mm on each of the two stainless steel rigid rings, a mold for compression molding was prepared, and the rigid ring and the core were installed at predetermined positions inside the mold. After kneading ethylene propylene rubber, a rubber lump was filled into the mold, and the mold was heated to a temperature higher than the temperature at which the rubber was softened and compression molded. At this time, the linear shrinkage rate of the rubber exceeded 0.2% after 24 hours at 23 ° C.
エチレンプロピレンゴムが硬化後、剛性リングを金型から取り出し、ラバー膜の表面に気泡、キズ等がないか目視で確認後、剛性リングと中板とを結合した状態でのラバー膜の平面度を上記と同様の方法で測定した。
図5にラバー膜の平面度の測定結果を示す。図5に示すように、テストNo.0005のステンレス製剛性リングのラバー膜の平面度は67μm、テストNo.0006のステンレス製剛性リングのラバー膜の平面度は41μmであり、両方ともラバー膜の平面度の値が40μmを越えていた。そして、これらのラバー膜、剛性リング、及び中板を用いて研磨ヘッドの製造を継続した。
After the ethylene propylene rubber is cured, remove the rigid ring from the mold and visually check the surface of the rubber film for bubbles, scratches, etc., and then check the flatness of the rubber film when the rigid ring and the intermediate plate are joined. It measured by the method similar to the above.
FIG. 5 shows the measurement results of the flatness of the rubber film. As shown in FIG. The flatness of the rubber film of the stainless steel rigid ring of 0005 is 67 μm. The flatness of the rubber film of a stainless steel rigid ring of 0006 was 41 μm, and both had a flatness value of the rubber film exceeding 40 μm. And the manufacture of the polishing head was continued using these rubber films, rigid rings, and intermediate plates.
このようなラバー膜、剛性リング、及び中板を用いて製造した研磨ヘッドを具備した研磨装置を用い、実施例1と同様のシリコンウェーハを研磨し、研磨代均一性を評価した。
図5に研磨代均一性の結果を示す。図5に示すように、テストNo.0005の研磨ヘッドでは、研磨代均一性が17.3%に、テストNo.0006の研磨ヘッドでは、12.7%となった。両方とも、ラバー膜の平面度が40μmを超えていたため、シリコンウェーハの外周部の研磨代にうねりが観察され、これにより、均一性を大幅に悪化させていた。
図6に実施例1、2、比較例の研磨結果を示した。図6に示すように、ラバー膜の平面度の悪化に従い、研磨代均一性が悪化していることが分かる。特に、ラバー膜の平面度が40μm超えると、シリコンウェーハの外周部の研磨代にうねりが観察され、均一性が急激に悪化していることが分かる。
Using a polishing apparatus equipped with a polishing head manufactured using such a rubber film, a rigid ring, and an intermediate plate, a silicon wafer similar to that in Example 1 was polished, and polishing stock uniformity was evaluated.
FIG. 5 shows the result of the polishing allowance uniformity. As shown in FIG. In the polishing head of 0005, the polishing allowance uniformity was 17.3%, and test No. With the polishing head of 0006, it was 12.7%. In both cases, since the flatness of the rubber film exceeded 40 μm, waviness was observed in the polishing allowance of the outer peripheral portion of the silicon wafer, thereby greatly deteriorating the uniformity.
FIG. 6 shows the polishing results of Examples 1 and 2 and the comparative example. As shown in FIG. 6, it can be seen that the polishing margin uniformity deteriorates as the flatness of the rubber film deteriorates. In particular, when the flatness of the rubber film exceeds 40 μm, waviness is observed in the polishing allowance of the outer peripheral portion of the silicon wafer, and it can be seen that the uniformity is rapidly deteriorated.
なお、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。
例えば、本発明に係る製造方法で製造する研磨ヘッドは、図1に示した態様に限定されず、例えば、中板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1に示したものに限定されず、例えば、本発明に係る製造方法で製造した研磨ヘッドを複数備えた研磨装置とすることもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
For example, the polishing head manufactured by the manufacturing method according to the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG. 1. For example, the shape of the intermediate plate may be appropriately designed.
Further, the configuration of the polishing apparatus is not limited to that shown in FIG. 1. For example, a polishing apparatus including a plurality of polishing heads manufactured by the manufacturing method according to the present invention may be used.
1…研磨装置、2…研磨ヘッド、3…ラバー膜、4…剛性リング、
5…中板、6…空間部、7…圧力調整機構、8…定盤、9…研磨布、
10…研磨剤供給機構、11…駆動軸、12…貫通孔、13…バッキングパッド、
14…テンプレート、W…ワーク。
DESCRIPTION OF
5 ... middle plate, 6 ... space, 7 ... pressure adjusting mechanism, 8 ... surface plate, 9 ... polishing cloth,
DESCRIPTION OF
14 ... template, W ... work.
Claims (5)
JIS A硬度が40〜90°のゴム材料で前記ラバー膜を成形して前記剛性リングに接着する工程と、
前記ラバー膜が接着された剛性リングと前記中板とを結合した状態で、前記剛性リングの下端面との接着部分の前記ラバー膜の下面部の周方向の平面度を測定し、該測定した平面度が40μm以下となるものを選別する工程とを有し、
該選別された平面度が40μm以下のラバー膜が接着された剛性リング及び該剛性リングに結合された前記中板とを用いて研磨ヘッドを製造することを特徴とする研磨ヘッドの製造方法。 At least an annular rigid ring, a rubber film bonded to at least a lower end surface of the rigid ring with a uniform tension, and a middle plate coupled to the rigid ring and forming a space together with the rubber film and the rigid ring A pressure adjusting mechanism for changing the pressure in the space, holding the back surface of the work on the bottom surface of the rubber film, and sliding the work surface on a polishing cloth affixed on the surface plate A method of manufacturing a polishing head for polishing, comprising:
Forming the rubber film with a rubber material having a JIS A hardness of 40 to 90 ° and bonding the rubber film to the rigid ring;
In a state where the rigid ring to which the rubber film is bonded and the middle plate are coupled, the flatness in the circumferential direction of the lower surface portion of the rubber film at the bonded portion with the lower end surface of the rigid ring is measured and measured. And a step of selecting those having a flatness of 40 μm or less,
A polishing head manufacturing method, wherein a polishing head is manufactured using a rigid ring to which a rubber film having a selected flatness of 40 μm or less is bonded, and the intermediate plate coupled to the rigid ring.
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