JP5057325B2 - Polishing pad - Google Patents
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Description
本発明は、シリコンウェハ、半導体デバイス、ガラス、その他の精密研磨の用途で使用する研磨パッドに関する。 The present invention relates to a polishing pad used in silicon wafers, semiconductor devices, glass, and other precision polishing applications.
図1を用いて、従来からあるCMP(Chemical Mechanical Polishing)によるシリコンウェハの研磨装置について説明する。 A conventional silicon wafer polishing apparatus using CMP (Chemical Mechanical Polishing) will be described with reference to FIG.
図1において、1は定盤、2は研磨パッド、3はシリコンウェハ(被研磨物)、4は研磨ヘッドである。定盤1は矢印5方向に回転駆動され、研磨ヘッド4は矢印5方向とは逆向きの矢印6方向に回転駆動される。
In FIG. 1, 1 is a surface plate, 2 is a polishing pad, 3 is a silicon wafer (object to be polished), and 4 is a polishing head. The
そして、定盤1に設置した研磨パッド2に、研磨ヘッド4にて保持したウェハ3を押し付け、ノズル(図示せず)よりスラリーを供給しながら、定盤1と研磨ヘッド4を矢印5,6方向に回転することで、ウェハ3が研磨パッド2によって研磨される。
Then, the
図19に示すように、研磨装置に広く使用されている研磨パッド29は、不織布タイプの研磨布からなり、研磨布面内にて約30〜50μmの厚みバラツキの範囲内の略均一な厚みに形成されていることが製品条件とされている。
As shown in FIG. 19, the
図20に示すように、研磨パッド2によるウェハ3の研磨時に、ウェハ3が研磨パッド2に押し付けられているため、ウェハ3の周辺部において、研磨パッド2の圧縮されていた部分が元に戻ろうとする力が、矢印7に示すようにウェハ3のエッジ部31に向かって作用する。この力によって、ウェハ3の周辺部における研磨面29aが平坦面に対してウェハ3側に膨出し、ウェハ3のエッジ部31に過度の圧力がかかり、結果的にエッジ部31が過度に研磨された面ダレと言われる角がとれたような状態(以降、ロールオフと称する)となる。ロールオフは、角速度の大きな研磨パッド2の外周ほど発生し易い。
As shown in FIG. 20, when the
ロールオフが発生すると、ウェハ3のエッジ部31の平坦度が確保できないため、当該部分は使用不可能となる。しかも、ロールオフはウェハ3の全外周に発生するため、一枚のウェハ3から製造できるデバイスの量が大幅に減少してしまうという問題が生じる。
When roll-off occurs, the flatness of the
したがって、本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ロールオフを抑制して被研磨物表面全体の平坦性を確保できる研磨パッドを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a polishing pad that can suppress roll-off and ensure the flatness of the entire surface of the object to be polished.
本発明は、被研磨物の表面に研磨液を供給しながら化学的機械的研磨を行う研磨パッドであって、前記被研磨物のエッジ部に対応する外周部の一部の厚みを残余の部分に対して薄くしたものであり、前記一部が、平面視円形の当該研磨パッドの中心を通る直線を挟んで該直線から間隔をあけた両側の外周部である。 The present invention is a polishing pad for performing chemical mechanical polishing while supplying a polishing liquid to the surface of an object to be polished, the remaining part of the thickness of the outer peripheral part corresponding to the edge part of the object to be polished The said part is the outer peripheral part of the both sides spaced apart from this straight line on both sides of the straight line which passes along the center of the said polishing pad circular in planar view.
好ましくは、外周端方向に向かって徐々に厚みを薄くする。 Preferably, the thickness is gradually reduced toward the outer peripheral end direction.
好ましくは、さらに前記被研磨物のエッジ部に対応する中央部の厚みを前記残余の部分に対して薄くする。 Preferably, the thickness of the central portion corresponding to the edge portion of the object to be polished is further reduced with respect to the remaining portion.
前記エッジ部とは、前記被研磨物の外周端から内方へ1〜5mmの範囲である。 The edge portion is a range of 1 to 5 mm inward from the outer peripheral end of the object to be polished.
また、研磨時に前記被研磨物が押し付けられた際の被研磨物周辺部における研磨面が、被研磨物表面と平行な平坦面に対して前記被研磨物側に膨出しないように、最も厚みの厚い部分と最も厚みの薄い部分との差を設定する。 Further, the thickness of the polished surface in the periphery of the object to be polished when the object to be polished is pressed during polishing does not bulge toward the object to be polished with respect to a flat surface parallel to the surface of the object to be polished. The difference between the thick part and the thinnest part is set.
本発明の研磨パッドによると、被研磨物のエッジ部に対応する部分の厚みを薄くしたので、研磨時に被研磨物のエッジ部に当たって角が削れるのを抑制できる。 According to the polishing pad of the present invention, since the thickness of the portion corresponding to the edge portion of the object to be polished is reduced, it is possible to suppress the corner from being cut by hitting the edge portion of the object to be polished during polishing.
特に、角速度の大きな研磨パッドの外周部において発生し易いロールオフを、研磨パッドの外周部の厚みを薄くすることで効率よく抑制できる。 In particular, roll-off that tends to occur at the outer peripheral portion of the polishing pad having a large angular velocity can be efficiently suppressed by reducing the thickness of the outer peripheral portion of the polishing pad.
また、被研磨物のエッジ部から離れるにしたがって徐々に厚みを薄くすることで、研磨パッドの研磨面に段差等の角ができず、研磨時に被研磨物に線が入ったり、削れたりするのを防ぐことができる。 In addition, by gradually reducing the thickness as it moves away from the edge of the object to be polished, the polishing surface of the polishing pad cannot have corners such as steps, and the object to be polished may be lined or scraped during polishing. Can be prevented.
本発明によれば、ロールオフを抑制して被研磨物表面全体の平坦性を確保することができる。また、被研磨物表面全体にデバイスを作成することができ、デバイス製造工程における製品歩留まりの向上が図れる。 According to the present invention, roll-off can be suppressed and flatness of the entire surface of the workpiece can be ensured. Moreover, a device can be created on the entire surface of the object to be polished, and the product yield in the device manufacturing process can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1〜10を用いて第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態は、図1に示したシリコンウェハの研磨装置に使用する研磨パッドに関するものである。 The present embodiment relates to a polishing pad used in the silicon wafer polishing apparatus shown in FIG.
図2に研磨パッド21の平面図、図3に図2のIII-III断面図、図4に図2のIV-IV断面図、図5は図3のV部分の拡大図を示す。なお、図3は研磨面の形状が明確となるように厚みの差を極端に示したものである。
2 is a plan view of the
研磨パッド21は、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプからなる。
The
研磨パッド21は、外周の一部において、ウェハ3のエッジ部31に対応する外周部21bの厚みを、外周端に向かって徐々に薄くしてある。これにより、研磨パッド21の研磨面21aは、中央部21cが平坦で、外周部21bが湾曲した凸曲形状となる。
In the
ウェハ3のエッジ部31とは、図6に示すように、ウェハ3の外周端32から中心に向かって一例として1〜5mmの範囲s1の部分である。したがって、ウェハ3のエッジ部31に対応する研磨パッド21の外周部21bとは、この範囲s1を含み研磨パッド21の外周端に至る範囲s2の部分となり、この範囲s2の部分において厚みを外周端に向かって徐々に薄くしてある。
As shown in FIG. 6, the
また、研磨面21aの最高部(最も厚みの厚い部分)である中央部21cから最低部(最も厚みの薄い部分)である外周部21bの周端までの高さの差t(図3参照)は、以下のように設定されている。なお、研磨面21aの最低部とは、図5に示すように、外周部21bの周端と研磨パッド21の外周面21dとの交差部分Wとなる。すなわち、図7に示すように、研磨時にウェハ3が押し付けられた際のウェハ3周辺部における研磨面21bが、ウェハ3表面と平行な平坦面21cに対してウェハ3側に膨出しないように差tを設定する。これにより、研磨時におけるウェハ3周辺部の研磨面21bは、ウェハ3が押し付けられていない想像線で示す状態と、ウェハ3表面と平行な実線で示す状態との間の一点鎖線で示すいずれかの状態に塑性変形し、ウェハ3のエッジ部31において、研磨パッド21の圧縮されていた部分が元に戻ろうとする反発力12が、ウェハ3の中央部における研磨パッド21からの反発力13に対して同等以下となる。一例として、ロールオフが1〜10μmの面ダレとした場合に、差tを10μm以上に設定する。
Further, the difference in height t from the
図8を用いて、研磨パッド21の製造方法について説明する。
The manufacturing method of the
不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布8をロールから巻き出しながら、その片面の両側9を旋盤等で削って厚みを薄くする。なお、バフ加工によって厚みを薄くしてもよい。このとき、研磨布8の端面に向かって徐々に削り代を大きくすることで、表面が滑らかに湾曲しながら端面に向かって厚みが薄くなる断面形状とする。次に、研磨布8を円形状10に打ち抜き、研磨布8の短尺方向断面においては図3に示したような両側における外周部21bの厚みが薄くなり、長尺方向断面においては図4に示したような均一な厚みの研磨パッド21を製造する。前記短尺方向断面は、図2に示す平面視円形の研磨パッド21のIII- III断面であり、前記長尺方向断面は、図2のIV-IV断面である。図3及び図8に示すように、この実施形態の研磨パッド21では、図2のIV-IV線に沿う直径、すなわち、平面視円形の中心を通る直線を挟んで、該直線から間隔をあけた両側の外周部の厚みを外周端に向かって徐々に薄くしてある。
While a long polishing
図9を用いて、研磨パッド21によるウェハ3の研磨について説明する。
The polishing of the
図1に示したように、研磨パッド21の研磨面21aに、研磨ヘッド4にて保持したウェハ3を押し付ける。このとき、ウェハ3のエッジ部31が、研磨パッド21の外周部21bに位置するようにする。そして、スラリーを供給しながら、定盤1と研磨ヘッド4を逆向きに回転することで、ウェハ3が研磨パッド21によって研磨される。なお、厚みが薄くなった外周部21bに対応するエッジ部31においては、研磨面21aによる研磨が行われなくても、ウェハ3自身の回転と、研磨パッド2の回転によって、エッジ部31を含めてウェハ3の全表面が均一に研磨される。
As shown in FIG. 1, the
このように構成された研磨パッド21によると、ウェハ3のエッジ部31に対応する外周部21bの厚みを薄くしたので、研磨時にウェハ3のエッジ部31に当たって角が削れるロールオフを抑制でき、ウェハ3の表面全体の平坦性を確保することができる。また、ウェハ3の表面全体にデバイスを作成することができ、デバイス製造工程における製品歩留まりの向上が図れる。
According to the
特に、角速度の大きな研磨パッド21の外周部21bにおいて発生し易いロールオフを、研磨パッド21の外周部21bの厚みを薄くすることで効率よく抑制できる。
In particular, roll-off that is likely to occur at the outer
また、研磨パッド21の外周部21bにおける厚みを、外周端に向かって徐々に薄くすることで、研磨パッド21の研磨面21aに段差等の角ができず、研磨時にウェハ3に線が入ったり、削れたりするのを防ぐことができる。
Further, by gradually decreasing the thickness of the outer
さらに、図8に示したように、長尺の研磨布8をロールから巻き出しながら両側9を旋盤等で削って厚みを薄くした後、円形状10に打ち抜いて研磨パッド21を製造するので、大量生産でき安価な研磨パッド21を提供することができる。
Further, as shown in FIG. 8, while the
図10ならびに表1に、各種断面形状の研磨パッドにおけるウェハ3の研磨後のロールオフの測定結果を示す。なお、研磨パッドには、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプ、ならびに他のウレタンパッドを用いてそれぞれ測定した。測定結果はいずれも同様であった。図10において、縦軸は研磨パッドの厚み、横軸は幅方向の厚み計測位置を示している。図10中、「平」は研磨面全体が平坦な従来例の研磨パッド、「凸」は本実施形態のように中心部が厚く外周部が薄い断面形状の研磨パッド、「凹」は中心部が薄く外周部が厚い断面形状の比較例としての研磨パッドである。それぞれのロールオフ値(指数)は、表1に示すように、「凸」が0.7、「平」が1.0、「凹」が1.6であった。これにより、「凸」は最もロールオフが発生し難く、「凹」は最もロールオフが発生し易く、外周部において厚みの薄い研磨パッドがロールオフに対して有効であることが判った。
10 and Table 1 show the measurement results of the roll-off after polishing of the
図11〜14を用いて第2の実施形態について説明する。
A second embodiment will be described with reference to FIGS.
図11に示すように、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプからなる研磨パッド22は、外周の一部において、ウェハ3のエッジ部31に対応する外周部22bの厚みを、外周端に向かって徐々に薄くしてある。さらに、中央の一部において、ウェハ3のエッジ部31に対応する中央部22cの厚みを、中心に向かって徐々に薄くしてある。これにより、研磨パッド22の研磨面22aは、外周部22bと中央部22cが湾曲し、その間22dが平坦となった凸曲形状となる。
As shown in FIG. 11, the
ウェハ3のエッジ部31とは、ウェハ3の外周端32から中心に向かって1〜5mmの範囲である。また、図11に示すように、研磨面22aの最高部である平坦部22dから最低部である外周部21bの周端までの高さの差tは、図3に示した差tと同様である。なお、研磨面22aの最低部とは、図12に示すように、外周部22bの周端と研磨パッド22の外周面22eとの交差部分Wとなる。
The
図13を用いて、研磨パッド22の製造方法について説明する。
A method for manufacturing the
不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布8をロールから巻き出しながら、その片面の両側9ならびに中央部11を旋盤等で削って厚みを薄くする。このとき、両側9においては研磨布8の端面に向かって徐々に削り代を大きくすることで、表面が滑らかに湾曲しながら端面に向かって厚みが薄くなる断面形状とする。また、中央部11においては研磨布8の中心に向かって徐々に削り代を大きくすることで、表面が滑らかに湾曲しながら中心に向かって厚みが薄くなる断面形状とする。次に、研磨布8を円形状10に打ち抜き、XI-XI断面においては図11に示したような両側における外周部22bならびに中央部22cの厚みが薄くなり、IV-IV断面においては図4に示したような均一な厚みの研磨パッド22を製造する。
While the
図14を用いて、研磨パッド22によるウェハ3の研磨について説明する。
The polishing of the
図1に示したように、研磨パッド22の研磨面22aに、研磨ヘッド4にて保持したウェハ3を押し付ける。このとき、ウェハ3のエッジ部31が、研磨パッド22の外周部22bならびに中央部22cに位置する。そして、スラリーを供給しながら、定盤1と研磨ヘッド4を逆向きに回転することで、ウェハ3が研磨パッド22によって研磨される。なお、厚みが薄くなった外周部22bならびに中央部22cに対応するエッジ部31においては、研磨面22aによる研磨が行われなくても、ウェハ3自身の回転と、研磨パッド2の回転によって、エッジ部31を含めてウェハ3の全表面が均一に研磨される。
As shown in FIG. 1, the
このように構成された研磨パッド22においても第1の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、ウェハ3のエッジ部31に対応する外周部22bに加え中央部22cの厚みも薄くしたので、ロールオフをより一層抑制することができる。
Also in the
(第1の参考例)
図15,16を用いて第1の参考例について説明する。
( First reference example )
A first reference example will be described with reference to FIGS.
本参考例は、第1の実施形態の研磨パッド21において、中央の平坦部21cを無くし、研磨面21a全体を湾曲した凸曲形状としたものである。すなわち、全周に亘って外周部21bの厚みを薄くし、研磨面21aの最高部が研磨パッド21の中心となるものである。
In this reference example , in the
研磨パッド21は、不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布を円形状に打ち抜き、当該円形の研磨布を一枚ずつ全周に亘って外周部を旋盤等で削り、外周端に向かって徐々に厚みが薄くなるようにして製造する。
The
なお、研磨パッド21は、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプに限らず、その他のウレタンパッドを用いてもよい。
The
研磨パッド21によるウェハ3の研磨は、図9に示した例と同様である。
The polishing of the
このように構成された研磨パッド21においても第1の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、全周に亘って外周部21bの厚みを薄くしたので、ロールオフをより一層抑制することができる。
The
(第2の参考例)
図17,18を用いて第2の参考例について説明する。
( Second reference example )
A second reference example will be described with reference to FIGS.
本参考例は、第2の実施形態の研磨パッド22において、平坦部22dを無くし、研磨面22a全体を湾曲した凸曲形状としたものである。すなわち、全周に亘って外周部22bの厚みを薄くし、かつ中央部22cの厚みを全周方向に向かって薄くする。研磨面22aの最高部は、厚みを薄くした中央部22cの周辺部となる。
In this reference example , in the
研磨パッド22は、不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布を円形状に打ち抜き、当該円形の研磨布を一枚ずつ全周に亘って外周部を旋盤等で削り、外周端に向かって徐々に厚みが薄くなるようにし、さらに、中央部を円形に旋盤等で削り、中心に向かって徐々に厚みが薄くなるようにして製造する。
The
なお、研磨パッド22は、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプに限らず、その他のウレタンパッドを用いてもよい。
The
研磨パッド22によるウェハ3の研磨は、図14に示した例と同様である。
The polishing of the
このように構成された研磨パッド22においても第2の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、全周に亘って外周部22bの厚みを薄くするとともに全周方向に向かって中央部22cの厚みを薄くしたので、ロールオフをより一層抑制することができる。
The
なお、前記実施形態では、外周部21b,22bの厚みを、外周端に向かって徐々に薄くしてあり、また中央部22cの厚みを、中心に向かって徐々に薄くしてあるが、このように徐々に厚みを薄くするものに限らず、ウェハ3のエッジ部31に対応する外周部や中央部の全体に亘って均一に厚みを薄くしたものでもよい。
In the embodiment, the thickness of the outer
本発明は、平坦化CMPにおけるシリコンウェハの研磨装置等に使用される研磨パッドとして有用である。 The present invention is useful as a polishing pad used in a silicon wafer polishing apparatus or the like in planarization CMP.
1 定盤
21,22 研磨パッド
21a,22a 研磨面
21b,22b 外周部
22c 中央部
3 シリコンウェハ(被研磨物)
31 エッジ部
4 研磨ヘッド
DESCRIPTION OF
31
Claims (5)
前記被研磨物のエッジ部に対応する外周部の一部の厚みを残余の部分に対して薄くしたものであり、前記一部が、平面視円形の中心を通る直線を挟んで該直線から間隔をあけた両側の外周部であることを特徴とする研磨パッド。 A polishing pad that performs chemical mechanical polishing while supplying a polishing liquid to the surface of an object to be polished,
The thickness of a part of the outer peripheral part corresponding to the edge part of the object to be polished is made thinner than the remaining part , and the part is spaced from the straight line across a straight line passing through the center of the circle in plan view. A polishing pad, characterized in that it is an outer peripheral portion on both sides with an opening .
外周端方向に向かって徐々に厚みを薄くしたことを特徴とする研磨パッド。 The polishing pad of claim 1.
A polishing pad, wherein the thickness is gradually reduced toward the outer peripheral end .
さらに前記被研磨物のエッジ部に対応する中央部の厚みを前記残余の部分に対して薄くしたことを特徴とする研磨パッド。 The polishing pad according to claim 1 or 2,
Further , a polishing pad , wherein a thickness of a central portion corresponding to an edge portion of the object to be polished is made thinner than the remaining portion .
前記エッジ部とは、前記被研磨物の外周端から内方へ1〜5mmの範囲であることを特徴とする研磨パッド。 In the polishing pad of Claims 1-3,
The said edge part is a range of 1-5 mm inward from the outer periphery end of the said to-be-polished object, The polishing pad characterized by the above-mentioned.
研磨時に前記被研磨物が押し付けられた際の被研磨物周辺部における研磨面が、被研磨物表面と平行な平坦面に対して前記被研磨物側に膨出しないように、最も厚みの厚い部分と最も厚みの薄い部分との差を設定したことを特徴とする研磨パッド。 In the polishing pad of Claims 1-4,
Thickest so that the polishing surface in the periphery of the object to be polished when the object is pressed during polishing does not bulge toward the object to be polished with respect to a flat surface parallel to the surface of the object to be polished A polishing pad in which a difference between a portion and a thinnest portion is set .
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