JPH05177523A - 張設された微小研磨剤小板、および改良されたウエハー支持ヘッドを備えた研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 集積成分を備えたシリコンウエハー、特に、
磁気読み取り−書き込みヘッドを研磨できる研磨装置を
提供する。 【構成】 平坦なリファレンスディスク３０と、好まし
い手段３５、３５’とによって、ディスク３０に張設さ
れ、保持されている微小研磨剤シート３３とから構成す
る。好ましい手段３５，３５は、供給ロールと、受取ロ
ールとから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、張設された微小研磨材
小板を備えた研磨装置、および改良されたウエハー支持
ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術、および解決しようとする課題】本発明
は、より好ましくは半導体ウエハー（つまり、シリコン
製）における集積超小型電子構成成分の研磨に用いられ
る。特に、磁気読み取り−書き込みヘッドに関する。

【０００３】そのようなヘッドを形成する方法は、種々
の文献、特に、ＵＳ−Ａ−４８３７９２４、およびＵＳ
−Ａ−４３３３２２９に開示されている。前者の文献
は、半導体ウエハーの上層に積層された層のスタックか
ら形成された、いわゆる水平構造ヘッドに関するもので
ある。そして、後者は、上記ウエハーの端部に形成され
た層から形成された、いわゆる垂直構造ヘッドに関する
ものである。

【０００４】微小機械加工操作は、まず、第一の場合
は、製造過程の間に得られる種々の中間サブアッセンブ
リーを平にしたり、平面にしたり、研磨し、ヘッドギャ
ップを限定し、水平移動として知られているように、回
路基板の一般的な水平面に完全なヘッドを移動させるも
のであり、第二の場合は、微小機械加工操作は、ヘッド
ギャップを限定すること、および移動シューズの形状を
調節することを目的としている。

【０００５】本発明の装置は、第二カテゴリー（垂直ヘ
ッド）のヘッドに適用できるかも知れないが、特に、第
一カテゴリー（水平ヘッド）に対する研磨装置、または
研磨サブアセンブリー用のものである。なぜなら、この
場合、技術的に、もっとも難しいからである。

【０００６】図１は、水平構造磁気読み取り−書き込み
ヘッドの研磨部分の一例を示している。この装置は、最
終研磨以前の製造物の最終段階のものである。さらにこ
の装置は、凹部がエッチングされたシリコン基板１０、
鉄−ニッケル合金磁気回路１２二重銅コイル１４、３か
ら６μｍの厚さを有するシリカ層１６、約１μｍの厚さ
の非磁性シリカスペーサー１８、および２つのイオンニ
ッケル上部ポール部とから構成されている。最終研磨の
平面は、点線で示され、記号２２で示されている。

【０００７】物質の除去は、ポール部２０と、シリカか
らなる伸張部２３とに関連している。磁気回路の劣化を
防ぐためには、上記除去は、０．３以上まで、均一シリ
カの厚さを減少させてはいけない。 最終研磨平面は、
ヘッドの移動面を限定する。

【０００８】２つのそのようなヘッドは、一般に、スキ
ーで使用する二連小舟のような構造の２枚の移動小板と
して知られているような平行小板上に並列されている。

【０００９】非常に少ない量の物質を除去する研磨操作
は、周知の操作であり、金属組織学、光学、およびマイ
クロエレクトロニクスに導入されている。

【００１０】以下に示す工程のうち、一つ、または二つ
の工程を行うことが可能である。第一工程は、ダイアモ
ンド刃先を有するグリンディングから構成されており、
刃先と、研磨されるべき部分との間の２つの関連した結
合された動き（前進の動き、および切断の動き）によっ
て、連続した、または半連続した”切削”を行う工程で
ある。そして第二工程は、種々の細かい摩耗により構成
されているグリンディング、および研磨、またはその物
質が有する特性によりペースト状、または水溶液形状で
使用されている研磨剤に対しても摩耗されない非常に多
様なディスク上で擦ることにより、表面の性質を制御す
る冷間加工から構成されている工程である。その他、回
転研磨ディスク上に研磨剤フィルムディスクを配置し、
その部分を冷やし、汚れから防ぐために液体で研磨して
いる間、上記研磨材フィルムディスクをスプレーすると
いう工程もある。

【００１１】集積超小型電子構成成分を数多く備えてい
る半導体ウエハーの研磨は、種々の問題を引き起こす。
先ず、ウエハーは、変形する。グリンディング操作は、
シリカ、アルミナ、アルミナ／チタンカルバイド合金、
そして鉄／ニッケル合金のように非常に硬さの異なる数
種の物質に、同時に、作用しなければならない。基礎と
なる部分は、シリコンウエハーと比較して、非常に狭い
表面である。さらに、ウエハー上に積層された層の厚さ
が、研磨には問題であり、一般に、６００磁気ヘッドに
対して、同時に、仕上げの６００の突起物が必要であ
る。これは、数ミクロン突出しており、約１ナノメータ
ーの精度が必要であるとされ、２００ｎｍから３００ｎ
ｍの厚さでウエハーを覆っているフィルムの厚さを減少
させることもない。

【００１２】周知の研磨装置は、これらの要求をすべて
満たすことができない。特に、図２から図６に明白に示
されたように、粒状研磨剤を含んだ液体、または支持す
るために結合された研磨剤フィルムの使用は、好ましく
ない。

【００１３】図２は、粒状の研磨剤を含有した液体を使
用する従来の研磨の原理を示している。ウエハー１０、
およびその突起物２５は、研磨ディスク２３に面して配
置され、液体を含有した粒状研磨剤２４は、ウエハー
と、リファレンス平面との間に膜を形成する。そして、
ウエハー移動により、突起物の摩耗が起こる。

【００１４】しかしながら、特に、複合流体力学現象
は、より好ましくは、突起物の回りの回転運動、または
混乱した運動と関連しており、キャビテイション現象
は、図３に示されたような、研磨による欠点を有する。
図３において、ａは、詳しくは後述するような集積磁気
回路の場合における、実質上、衝突する部分の研磨する
前の突起物２５ａを示している。そして、研磨を開始し
た後の形状は、２５ｂで表し、研磨を終了したときの形
状は２５ｃで示されている。移動平面が広がり、先端が
残っていることから、得ようとする結果が得られないと
言うことは明白である。特に、柔らかな物質は、硬い物
質よりも、えぐれてしまう。

【００１５】他の周知の方法は、リファレンスディスク
に対して結合された微小研磨剤プラスチックフィルムを
使用することを構成要素としている。図４は、粘着ポイ
ント（エアロゾル）によって、結合されたマイクロ研磨
フィルム２７に対するリファレンスディスク２３を示し
ている。粘着コーティングは、約１００μｍの厚さを有
している。シートの厚さは、約５０から７５μｍであ
る。そのため、装置の厚さは、約１５０から１７５μｍ
である。

【００１６】図５は、ウエハー１０を有するこの研磨手
段と、研磨するべき突起物２５とを示している。突起物
の存在と、シートの部分的な圧縮、および粘着ポイント
の粉砕のため、比較的厚い厚さを有する研磨層が後者を
しわにしていることが確認できる。さらに、得られた最
終研磨は、満足の行くものではない。

【００１７】図６は、研磨シュー２９の概形を示してい
る。研磨の前を図６のａで示し、研磨後を図６のｂで示
している。

【００１８】研磨装置は、リファレンス表面に対して結
合せず、上記ディスクにしっかりと保持される研磨フィ
ルムを使用するものとして周知である。そのような装置
は、ＤＥ−Ｕ−８７１７３５３、ＤＥ−ＯＳ２６３７３
４３に開示されている。これらの装置は、供給ロール、
またはリール、および受取ロール、または徐々に移動す
る微小研磨小板の通路の間のリールから構成されてい
る。後者は、柔らかい物質の部分の上を通過する。プレ
ートベースの場合、研磨されるべき部分は、回転運動を
し続けているヘッドによって保持されている。装置の下
部に取り付けられている気学手段は、プレートベースよ
り下の微小研磨剤小板と噛み合うことを可能にする。そ
のため、後者は、研磨剤フィルムを変形させ、柔らかい
部分にはめ込まれる。小板の引っ張りは、グリップ手段
によって得られ、同時に、この手段は、小板が徐々に前
進することを可能にする。

【００１９】そのような装置は、多くの理由により、半
導体ウエハーを研磨するには好ましくはい。第一に、柔
らかい物質へのはめ込みは、既に示した理由により、行
われにくい。つまり、突起物が旋回し、変形すると言う
理由により、行われにくい。このため、リファレンスデ
ィスクが平坦であるということの利点を得るために、非
常に薄い微小研磨フィルムを使用して、完全に平坦なリ
ファレンスディスク上で作業すると言うことが必要であ
る。

【００２０】さらになお、たとえ、プレートベースの研
磨に、きめの荒い粒状研磨剤を使用することができて
も、半導体ウエハーの研磨には、非常にきめの細かいも
のが要求される。しかしながら、そのような粒を使用す
ると、ウエハーの分離を可能にする気体くさびの形成が
要求される研磨の先端で、ウエハーが分離される部分の
研磨フィルムに対するウエハーの粘着現象が起こる。こ
の現象は、微小研磨小板にしわを形成する原因となる傾
向がある。この欠点を避けるためには、微小研磨小板を
その長さ方向にしっかりと引っ張ることが必要である。
しかしながら、このことは、張設するための小板の側面
を握るハンドル（または顎部）を有するＤＥ−Ｕ−８７
１７３５３にかかる装置には、不可能であった。これら
の手段による小板の中心部ではない、端にかかる張力に
より、小板を引き裂いてしまうという危険性が生じてし
まった。

【００２１】さらになお、従来の装置では、張設されて
いる研磨剤小板を継続して移動させることは不可能であ
る。従って、それを握る部材によって、張設され続けて
いるので、小板の前進は、徐々に起こる。

【００２２】非常に微細な研磨剤、およびしっかりと張
られたフィルムを使用すると、ＤＥ−Ｕ−８７１７３５
３、およびＤＥ−ＯＳ２６３７３４３に開示されている
装置によっても解決することができない他の問題を引き
起こすウエハーの粘着を生じる。従って、そのような装
置の場合、研磨される石、つまりプレートは、プレート
の上に形成された真空によって支持物に容易に保持され
る。そのような真空は、半導体ウエハーを保持し、そし
て後者の破壊を生じるために、非常に高いものである。

【００２３】さらに、さきに述べたような回転運動を形
成するヘッドは、ウエハーの中央部が研磨されないの
で、半導体ウエハーの研磨には好ましくない。単純な回
転運動のみが、プレートを基板とした回路部には好まし
い。

【００２４】本発明の目的は、このような欠点を事前に
除去することにある。このため、本発明は、以下に示す
２つのタイプの装置を提供する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】先ず第一のタイプは、張
設された微小研磨小板を使用するもので、第一に、硬い
平面の表面を有するリファレンスディスク上の張設され
た小板を備えている。それは、グリッパー、顎部、また
はハンドルを使用しない供給ロール、受取ロールの間の
小板を伸ばすための特別な手段を備えている。この手段
は、補充目的の小板の連続的な動きを与える。第二は、
ウエハーを支持する手段に関連したもので、環状直動の
動きが得られるようなものである。これは、研磨材小板
に不変的にその方向を変えることができ（３６０゜／１
回転）、長手方向（転移方向、または反対方向のいずれ
か）と、その反対の方向との両方に働く特別な動きをさ
せる力を研磨剤小板に負わせる。小板にしわを生じさせ
る原因となるこれらの力は、後者を完全に引っ張ること
を必要とする。ウエハーは、その特性によって、変形さ
れるので、柔軟性を有する物質からなるディスクは、ウ
エハーの後部に配置される。さらに、ボールシステムに
より、平面を研磨できるほど接近した回転部を有するこ
とが可能となる。それは、環状直動運動において、不要
なトルクを減少させるものであり、そのトルクは、それ
を置き換えるために、ウエハーに伝えられる負荷、およ
び力が強い場合、特に、有害なものである。

【００２６】これらの手段すべてにより、半導体ウエハ
ーの研磨に関係した問題を解決する。したがって、張設
された研磨剤フィルムを有する研磨装置において、しわ
がなく（約１０から５０ｋｇ、つまり小板交差部は、４
から５ｋｇ／ｍｍ² である。）張設された状態で形成さ
れた非常に細かく（２５から５０ミクロン）、広い研磨
剤フィルム（１５から４５ミクロン）を保持することが
必要である。たとえば、幅３００ｍｍ、厚さ２５μｍの
場合、フィルムの幅と同じ長さであるリファレンス平面
にかかる張力は、３５ｋｇである。張設された研磨剤小
板は、調整、制御可能な方法で、減速なし、連続的に、
そして非常にゆっくりと（０．２から２０ｃｍ／分）で
移動ができなければならない。これら２つの操作状況
（張力、移動速度）は、研磨されるべきサンプルによっ
て小板に発生する力によって、どの様な場合でも、妨げ
られてはならない。環状移動を行う後者は、サンプルの
変形を考慮でき、そして、不要なトルクを防ぐことがで
きる適切な支持ヘッドを備えることができる。

【００２７】本発明において使用できる微小研磨剤シー
ト、小板、またはフィルムは、３Ｍとして市販され、１
５、２５、３５、５０または７５μｍの厚さを有する”
フィルムインペリアルラッピング（ＩＬＦ）”（ロール
形状）のようなものが好ましい。

【００２８】より明確には、本発明は、ある周知の装置
に類似した研磨装置に関するものである。その装置と
は、供給ロールと、受取ロールとの間のディスク上に張
設された微小研磨剤小板と、研磨小板に面する研磨され
るべき表面を有するサンプルを保持できる支持ヘッドと
から構成されるものであり、上記ディスクは、堅く、平
らな上層を備え、上記供給ロールは、その上に抵抗トル
クを働かせるための手段が備えられ、受取ロールは、モ
ーターにより制御され、サンプル支持ヘッドは、堅い部
分と、柔軟な物質により形成され、ある特定の厚さを有
するディスクとから構成され、上記ディスクは、上記堅
い部分に固定され、研磨されるべきウエハーを収容し、
この堅い部分は、自動偏心ベアリング、および垂直シフ
トによって、環状直動運動において、支持ヘッドを配置
するための手段に接続されている。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の研磨装置を説
明するが、本発明の請求範囲は、以下に限定されるもの
ではない。

【００３０】図７に示された装置は、固定研磨ディスク
３０、および堅い部分１４０と、所定の厚さ（ｅ）を有
する柔らかい物質により形成されているディスク１４２
とから構成されるサンプル支持ヘッド３２を備えてい
る。この柔らかいディスクの直径は、実質上、研磨され
るべき突起物により覆われているプレートの部分を覆っ
ている最大直径である。ディスク１４２は、堅い部分１
４０に固定され、研磨されるべきウエハー４４を収容し
ている。そのため、支持ヘッドに働いている力の効果に
より研磨している間、後者は、部分的にディスク１４２
の厚さ分食い込まれている。柔軟な物質により形成され
ているディスク１４２は、エラストマーとなる。研磨さ
れるべきサンプル４４を、研磨ディスク３０に当てるた
め、および上記ディスクに関連するヘッド３２を置き換
えるため、支持ヘッド３２に力Ｆを働かせるための手段
３４は備えられ、偏心機構３７によって、構成されてい
る。

【００３１】研磨手段は、リファレンスディスク３０に
対して噛み合う張設された微小研磨剤小板、およびシー
ト３３を有している。シート３３は、ディスク３０の両
側の手段３５、３５’によって、張設された状態を維持
されている。

【００３２】図８、および図９は、研磨剤シートを張設
された状態に維持するため、およびディスク上でそれが
ゆっくりと移動するための手段３５、３５’の一例を示
している。図８は、装置の平面を示し、図９は、装置の
側面を示している。

【００３３】簡単な理由により、図示された装置に関連
して、研磨されるべきウエハーのための支持物、偏心機
構、および回転ピン等を有していない。図８、図９は、
リファレンスディスクと、上記ディスク上の微小研磨剤
小板を張設された状態に維持するため、およびその動き
のための種々の手段とを示す図である。この装置は、第
一ロール４０と、リファレンスディスク３０の片側に配
置された第二ロール５０とから構成されている。上記ロ
ールには微小研磨剤小板３３が巻き付いており、そし
て、それは２つのロール間で張設されている。

【００３４】上記第一ロール４０は、抵抗トルクを働か
せるための手段を備えた供給ロールである。そして、上
記第二ロール５０は、モーターによって制御される受取
ロールである。そのため、微小研磨剤小板３３は、リフ
ァレンスディスク３０の上を第一ロール４０から第二ロ
ール５０へと通過し得る。これによって、研磨剤表面を
補充することが可能となる。

【００３５】２つのロール４０、５０はリファレンスデ
ィスク３０の上層より下に配置され、２つのドラム４
１、５１はロールと、ディスク３０との間に配置されて
いる。微小研磨剤小板３３は、これらのドラム４１、５
１の上を通過し、供給ロール４０から伸び、受取ロール
５０へと巻かれていく。これらのドラム４１、５１は、
微小研磨剤小板３３が、供給、受取ロール上の水平面の
角度θを小さくするために、好ましくは、ディスク３０
の上層の微かに下側に位置していることが望ましい。こ
のようにすることによって、ディスクとの接触が改善さ
れる。

【００３６】図示したこの装置の変形例では、受渡しロ
ール４０は、スイベルベアリング４１、４２、および２
つの調節可能な迫持受け４７、４８によって、フレーム
に接続されている２つの圧力変換器４５、４６をその先
端で圧迫している２つのスライド４３、４４によって、
フレーム６０と接続されている。上記迫持受けの調節に
より、小板の幅全体に対する張力の釣合を保たせること
が可能となる。

【００３７】供給ロール４０の抵抗トルクを働かせるた
めの手段は、第一の変形例では、スライド４３の先端
で、ベアリング４１、またはベアリング４２の一つに直
接取り付けられている環状モーター６２を有している。
そして、上記モーター６２の制御手段６４が取り付けら
れている。第二の変形例では、これらの手段は、受渡し
ロール４０から分離されたモーター６６、および上記モ
ーター６６と、ロール４０との間の移動ベルト６８によ
って構成されている。この移動ベルト６８の張設された
方６８ａは、スライド４３、４４に対して垂直となって
いる。このモーターを制御するための手段６４も、取り
付けられている。

【００３８】さらになお、２台のスライド４３、４４の
先端に取り付けられた２台の圧力変換器４５、４６は、
受渡しロール４０に抵抗トルクを働かせているモーター
６２、６６の制御手段６４に接続されている。

【００３９】供給ロール５０は、ギアモーターによって
回転を制御されている。このロールは、機械的な連結、
または電気的なクラッチなどのような移動中断手段７２
によって、ギアモーター７０に接続されている。

【００４０】さらに詳しく、サンプル支持ヘッドの機能
と、構造とを説明する。これは、さきに限定された条件
下で研磨できるように、張設された状態の微小研磨小板
とともに作動するものである。

【００４１】図７に示されたように、サンプル移送ヘッ
ドは、その機能が図１０に示されているような柔軟ディ
スク１４２を有している。図１０ａでは、研磨されるべ
きウエハー１４４から外れた支持ヘッドを示しており、
これは、柔軟ディスク１４２によって果たされている機
能を明かにするために非常に変形した場合が示されてい
る。研磨されるべき凸部は、記号１４３で示されてい
る。

【００４２】堅い部分１４０に垂直に加えられている力
Ｆは、研磨平面１３０上の装置、上記プレート上で圧迫
されている凸部パターン１４３を噛み合わせると言う効
果を有している（図１０ｂ参照）。しかしながら、初期
のウエハーの変形の結果、研磨平面１３０のこれらの凸
部の支持力は、等しく分配されない。したがって、図示
したように、周辺部での比較的大きい力Ｆ１と、中央部
での比較的小さい力Ｆ２とが存在する。

【００４３】堅い部分１４０に対する大きな力により、
ウエハー１４４は、柔軟ディスク１４２に入り込めると
いう効果を有している（図１０ｃ参照。）。この柔軟デ
ィスク１４２への入り込みは、ウエハーの初期の変形に
順応し、それを補正することを可能にする。研磨平面上
の凸部によって働く力Ｆ３は、実質上、上記研磨平面の
表面全体に同じように働く。

【００４４】たとえ、初期の変形、ウエハーの厚さ欠陥
が生じても、これらの状況下で、ウエハー上に働く力、
または負荷は、与えられた転置スピードで、効果的で最
適条件の物質除去を可能にするために適切な圧力、突出
物を得ること、リファレンス平面の外形に適応するウエ
ハーの初期表面を形成するという２つの機能を果たして
いる。

【００４５】一度、ウエハーが、微小研磨剤フィルムを
利用すると、回転移送（研磨平面に配置されている部分
の周囲プレートの中央回転、ウエハーは、同じ位置づけ
が保持される。）に従って、研磨平面に関連して移動さ
れる。従って、各々の突出物は、プレート上でのその位
置に係わらない同じリニアーなスピードを有している。

【００４６】さきに説明した配置において、各々の突出
物は、その高さに比例した負荷を受けている。そして、
部分的な均一化の後、全ての突出物は、同一の負荷を受
ける。そのため、正しい高さで各々の突出物との接触を
考慮に入れることが可能となる。さらに、突出物の高さ
が低くなると、ウエハーの主な平面と、研磨平面との距
離が減少する。２枚のプレート間の接触が完全ではない
ので、空気の粘度にかかる現象が現れ、プレートの部分
的な分離をもたらす傾向がある。このため、転置スピー
ドを落とすこと、および／またはウエハー支持物に働く
圧力を増加させることが必要となる。

【００４７】本発明にかかる物質の除去は、部分的な排
水、または冷却液体の使用を含む。従って、”乾いた状
態”で作業が行われる。もし必要なら、作業空間に、真
空を形成したり、またはヘリウム等の軽いガスによっ
て、空気を置換してもよい。

【００４８】本発明に使用される柔軟ディスクの特徴
は、先ず、リファレンス平面に適合される正面の形状を
形成するためにウエハー上に働く最小限の力、または負
荷Ｐｏに関係している。

【００４９】周囲のカップ形状ウエハーが均一に変形す
る場合、その力から生じる圧力が、たるみｆを相殺する
様な方法で、ウエハーを曲げると言うことが問題とな
る。物質の抵抗は、以下に示す式Ｐｏで与えられる。

【００５０】Ｐｏ＝（３πＥｅ³ｆ）／５ｒ² ただし、上記式中、Ｅは、ウエハーを形成する物質の弾
性モジュール（ヤングモジュール）を示し、Ｐｏは、そ
の周囲を圧迫しているウエハーの中央に与えられる点状
の負荷（凸状の頂点）を示し、ｅは、ウエハーの平均の
厚さ、そしてｒは、ウエハーの半径を示している。

【００５１】ウエハーに与えられる上記負荷Ｐｏは、完
全に不均一な方法で分配される。したがって、上記負荷
は、中央に集まり、ウエハーの端部は、力の移動なし
に、リファレンス平面と辛うじて接触している。

【００５２】複雑な変形の場合、正確な接近は、上記式
を使用して、リファレンス平面と接触することが非常に
困難である凸部を考慮することからなる。この測定は、
上記たるみにより影響された半径ｒの部分におけるｆ／
ｒ² の割合に匹敵する。一度最大割合が測定されると、
上記変形を復元させるために必要な力が、柔軟ディスク
の表面全体に与えられる。

【００５３】そして、許容できる力分配偏差を測定する
ことが問題となる。これは、最大均等性と、与えられた
凸部のための研磨剤による許容可能な圧力の最大値との
間の妥協（研磨剤表面、または凸部の劣化という欠点）
である。５から１０％の偏差が許容範囲であると一般に
考えられる。値Ｐ１は、先に述べた方法で計算された値
Ｐｏを１０から２０倍した値に等しく、最大力とされ
る。

【００５４】さらに、ディスクの特性を測定することが
可能である。図１１のカーブは、圧力（横座標）と、埋
め込み（縦座標）を示しており、負荷は、単一表面に分
配されていると仮定される。

【００５５】ラインＡは、ディスクの有限の厚さを考慮
していない（他の言葉を用いれば、無限の厚さ仮定して
いる。）。カーブＢは、上記厚さを考慮している。有限
の厚さにより、ディスクを構成している物質（一般に、
エラストマー）の”曲線（heeling out ）”となる。

【００５６】負荷Ｐ１は、カーブをプロットするために
使用される単一表面上の圧力値を与える。この値は、一
致するたるみ、つまりｆ１を得るために、カーブに変え
ることができる。柔軟物質の埋め込みは、ウエハーの厚
さにより変化する。負荷Ｐ１により、与えられたポイン
トでのプレートの厚さに比例した部分的な圧力が生じ
る。

【００５７】ｆ１の中心部による、プレートの厚さの最
大偏差Δｅの値を示す縦軸への移動がある。これは、Ｐ
１の周りの変動Δｅのために、最大変動ΔＰ１を与え
る。

【００５８】そして、Ｐ１には、矛盾のない選択された
５から１０％の均一性、または単一性が残ると言うこと
がチェックされる。もし、この値が過剰であるなら、カ
ーブの水平領域に接近している柔軟ディスクの厚さを増
加させること、またはその柔軟性を増加させること、お
よびそのために、上記曲線（heeling out ）から移動さ
れた新しいカーブを調べることも可能である。

【００５９】カーブの下端で作動すること、およびすべ
てのポイントで確実でないプレートと、柔軟ディスクと
の間の接触は好ましくない。

【００６０】柔軟ディスクの侵入、または埋め込みは、
柔軟ディスクの種々の厚さ、結合されているディスク上
の支持物の貧しい平面（planeity）、およびその支持物
に対するディスクの低い結合、または粘着のような異な
る原因のために起こる。これらの変化は、既に考慮され
た５から１０％の範囲内で保持される。

【００６１】最小圧力、および柔軟支持物の測定に関連
して先に参照された装置は、柔軟ディスクの調整におい
て改良された。したがって、もし、均等にされるべき突
出物が、種々の高さを有していたら、最も高い突出物
が、初めに、力Ｐ１を最も受けるであろう。そして、こ
の範囲では、プレートは、補足の侵入、または埋め込み
の効果によって、柔軟物質を補償すべきたるみを受ける
であろう。さらにこれは、上記領域における圧力の増加
に匹敵する。このため、このポイントは、他のものより
もよりすばやく研磨される。

【００６２】ウエハー支持物の異なる実施例を、図１２
から図１４を使用して、以下に詳しく説明する。

【００６３】図１２に示された支持物は、３つの垂直軸
に従って、３種の回転ができ、上記回転の内２つは、位
置決め、および制限された幅、または不完全な性質（na
ture）であるリファレンス平面上のウエハー４４を正し
く導くために使用されているのに対して、第三は、リフ
ァレンス平面に対して垂直な軸であるという装置１５３
と同様に、柔軟ディスク１４２を支持している２つの部
分である硬い本体１５０−１５２から構成されている。
この装置１５８は、垂直シフト１６０に接続される。装
置は、ボールに関係したスイベルベアリング、またはニ
ードルベアリングであることが望ましい。硬い本体１５
０は、ウエハーの厚さより小さい高さを有し、直径が、
ウエハーのそれよりも微かに大きいような中断、または
ブレーキ１６３から形成されている周囲リング１６２に
よって囲まれている。ウエハー４４は、上記ブレーキ１
６３によって支持されている。リング状の部分１６２
は、小さなカラム１６４と、スプリング１６６とによっ
て、硬い本体１５０に接続されている。

【００６４】シャフト１６０に加えられる垂直な力は、
ボール１５８、硬い本体１５０、そしてディスク１４２
を通って通過する代わりに、周囲リング１６２を通っ
て、通過しない。リング１６２は、研磨に必要で、支持
物の垂直な運転力によって製造される（つまり、図７の
偏軸３７によって製造される。）環状直動移動におい
て、ウエハー４４を移動させるのに役立つだけである。

【００６５】硬い本体１５０−１５２は、図示されない
真空装置に、チューブ１７２によって接続される道筋１
７０によって貫通されている。この変形によって、支持
物が、研磨プレートに噛み合っていない段階の間、ウエ
ハー４４が保持されることが可能となる。

【００６６】図１３は、ウエハー４４を収容するそのブ
レーキ１６３を備えた周囲のリング１６２の詳細を示し
ている。図示された例では、リング１６２には、非常に
柔らかいチューブ１７６によって、図示されない真空装
置に接続された道筋１７４によって、貫通された環状溝
１６１が取り付けられている。この変形例は、図１２の
場合よりも高いトルクを必要とする研磨装置である。

【００６７】図１４に図示された変形例では、周囲リン
グは、薄いリング１８０、つまりスチールシートから切
断されたリングによって構成されており、この薄いリン
グは、その平面は堅いが、垂直方向には柔らかい。この
リング１８０は、非常に柔らかい物質１８２、つまりシ
リコーンによって、覆われている。そのような環状部材
は、切断力を伝達する水平平面においては充分堅く、ウ
エハーの傷を受ける垂直方向には、柔らかい。

【００６８】先に説明した研磨装置を使用して、本出願
人は、図１５から図１８に示すような特筆すべき結果を
得た。

【００６９】図１５は、図１に示されたヘッドと関連し
た水平磁気読み取り−書き込みヘッドタイプの装置の一
部分を示している。図１５に示された装置は、シリコン
基板１００、２つの凹部端部１０２、および２つの鉄ー
ニッケル垂直スタッド１０４とを必須の構成要件として
いる。上部ポール部を形成する操作を行う前に、平面１
０６に沿って、この装置を研磨することが問題である。

【００７０】研磨する前の装置の概要を図１６ａに示
す。横座標は、１．２ｍｍの全体の凸部間隔（つまり、
単位は、マイクロメーター）を示し、縦軸の単位は、１
００ナノメーターである。２箇所の凹部端部、および２
つの鉄−ニッケル垂直スタッドの中央を観察することが
できる。

【００７１】研磨後、概形は、図１６ｂに示すようにな
る。全体の凸部間隔は、４ｍｍであり、全体がヘッドを
運ぶ”スキー”の様である。縦座標でのスケールは、１
０ナノメーターである。”スキー”の自然なカーブの残
りの突出部は、３０ｎｍ以下である（このカーブは、基
板の変形の断片によるものである。）。

【００７２】図１７は、磁気スペーサー１１０、および
鉄−ニッケルから形成された上部ポール部１１２を形成
する操作後のヘッドを示している。凸部１１４は、ヘッ
ドの中央に位置している。最終研磨平面は、記号１１６
で表されている。

【００７３】図１８ａでは、研磨する前の上記装置の概
形を見ることができる。単位は、図１６ａと同様であ
り、横軸全体は、１．２ｍｍで、縦軸は、１００ナノメ
ーターである。ポール部の３つの凸部に対応する３つの
ピークをはっきりと確認することができる。

【００７４】図１８ｂは、研磨後の凸部の間隔を示して
いる。横軸は、やはり、マイクロメーターであり、縦軸
は、１０ナノメーターである。残りの突出部はなく、シ
ューの自然なカーブ（上記カーブは、基板変形の断片に
よるものである。）が測定できるだけである。

【００７５】

【発明の効果】本発明にかかる研磨装置は、供給ロール
と、受取ロールとの間のディスク上の張設された微小研
磨剤小板（３３）と、研磨剤小板に面する研磨されるべ
き表面を備えた研磨されるべきサンプル（４４）を保持
できる支持ヘッドとから構成される研磨装置であって、
上記ディスクの上層平面が堅く、上記供給ロール（４
０）には、それに働く抵抗トルクのための手段（６２、
６６）が備えられ、受取ロール（５０）は、モーターに
よって制御され、サンプル支持ヘッド（３２）が、堅い
部分（４０）と、柔軟な物質から形成され、所定の厚さ
を有するディスク（４２）とから構成され、上記ディス
クが、上記堅い部分（４０）に固定され、研磨されれる
べきウエハー（４４）を受け、この堅い部分（４０）
は、自動調整ベアリング（５８）、および垂直シャフト
（６０）によって、環状直動運動において、支持ヘッド
（３２）を転置させるための手段（３４）に接続されて
いることを特徴とする装置である。したがって、本発明
の研磨装置によれば、集積成分を備えたシリコンウエハ
ー、特に、磁気読み取り−書き込みヘッドを研磨するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、磁気読み込み−書き込みヘッドの研磨
すべき部分の一例を示す図である。

【図２】図２は、液体フィルムを含有する粒状研磨剤を
使用した従来の研磨の原理を説明するための図である。

【図３】図３は、従来の原理によって研磨を行う間のパ
ターンの形状を示す概略図である。

【図４】図４は、リファレンスディスクに結合している
微小研磨剤プラスチックフィルムを使用した研磨の原理
を示すための図である。

【図５】図５は、結合されている微小研磨剤シートによ
り研磨している間に被る変形を示す図である。

【図６】図６は、図４、および図５に示した工程によっ
て研磨されたシューズの概形を示す図である。

【図７】図７は、微小研磨剤シートと、回転移動を行う
ウエハー支持物を備えた本発明にかかる装置の一般例を
示す図である。

【図８】図８は、本発明にかかる研磨装置を示す平面図
である。

【図９】図９は、本発明にかかる研磨装置を示す側面図
である。

【図１０】図１０は、支持ヘッドの３つの位置（ａ、
ｂ、ｃ）と、その支持ヘッドに働く力の分布を示す図で
ある。

【図１１】図１１は、支持ヘッドに働く力の機能とし
て、柔軟なディスクのウエハーにはめ込まれるウエハー
の変形例のカーブを示すグラフである。

【図１２】図１２は、支持ヘッドの一部分を示す図であ
る。

【図１３】図１３は、支持リングの詳細を示す図であ
る。

【図１４】図１４は、周囲のリングの一例を示す図であ
る。

【図１５】図１５は、磁気読み込み−書き込みヘッドの
中間サブアセンブリーを示す図である。

【図１６】図１６は、研磨前と、研磨後の上記サブアセ
ンブリーを示す概略図である。

【図１７】図１７は、完成した磁気ヘッドを示す図であ
る。

【図１８】図１８は、研磨前と、研磨後の上記磁気ヘッ
ドを示す概略図である。

【符号の説明】

１０ シリコン基板 １２ 鉄−ニッケル磁気回路 １４ 二重銅コイル １６ シリカ層 １８ シリカスペーサー ２０ ポール部 ２２ 最終面 ２３ 伸張部 ２４ 研磨剤 ２５ 突起物 ２７ 研磨剤フィルム ３０ 研磨剤ディスク ３２ サンプル支持ヘッド ３３ 微小研磨剤小板 ３７ 偏心機構 ４０ 第一ロール ４１ ドラム ４３ スライド ４４ ウエハー ５０ 第二ロール ５１ ドラム ６０ フレーム ６２ 環状モーター ６４ 制御手段 ６６ モーター ６８ 移動ベルト １４０ 堅い部分 １４２ 柔らかいディスク １４４ ウエハー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンリ・ブランク フランス・38134・サン・ジュリエン・ド ゥ・ラッツ・ラ・コロンビエール（番地な し) (72)発明者 マーセル・ドミニク フランス・38000・グレノーブル・クー ル・ジャン・ジョレス・78

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給ロールと、受取ロールとの間のディ
   スク上の張設された微小研磨剤小板（３３）と、研磨剤
   小板に面する研磨されるべき表面を備えた研磨されるべ
   きサンプル（４４）を保持できる支持ヘッドとから構成
   される研磨装置であって、上記ディスクの上層平面が堅
   く、上記供給ロール（４０）には、それに働く抵抗トル
   クのための手段（６２、６６）が備えられ、受取ロール
   （５０）は、モーターによって制御され、サンプル支持
   ヘッド（３２）が、堅い部分（４０）と、柔軟な物質か
   ら形成され、所定の厚さを有するディスク（４２）とか
   ら構成され、上記ディスクが、上記堅い部分（４０）に
   固定され、研磨されれるべきウエハー（４４）を受け、
   この堅い部分（４０）は、自動調整ベアリング（５
   ８）、および垂直シャフト（６０）によって、環状直動
   運動において、支持ヘッド（３２）を転置させるための
   手段（３４）に接続されていることを特徴とする研磨装
   置。
2. 【請求項２】 前記供給ロール（４０）が、その先端
   が、２台の調整迫持台によって、フレームに接続されて
   いる２台の変圧器（４１、４２）を圧迫しているスライ
   ド（４３、４４）と、２つのスイベルベアリング（４
   １、４２）によって、フレーム（６０）に接続され、調
   節迫持台が、小板全体の幅にわたって、張力のバランス
   をとることを可能にすることを特徴とする請求項１記載
   の研磨装置。
3. 【請求項３】 前記供給ロール（４０）上に抵抗トルク
   を働かせるための手段が、スライド（４３）の先端で、
   モーター制御手段（６４）によって、上記スイベルベア
   リング（４１、４２）の一つに直に取り付けられている
   環状モーター（６２）によって構成されていることを特
   徴とする請求項２記載の研磨装置。
4. 【請求項４】 前記供給ロール（４０）上に抵抗トルク
   を働かせるための手段が、上記ロール（４０）から分離
   されたモーター（６６）と、上記モーター（６６）と、
   供給ロール（４０）との間の移送ベルト（６８）と、モ
   ーター制御手段（６４）によって構成され、このベルト
   が、スライド（４３、４４）に対して直角となる平面に
   おいて張設された側面（６８ａ）を有していることを特
   徴とする請求項２記載の研磨装置。
5. 【請求項５】 前記２つのスライド（４３、４４）の先
   端に配置されている２台の圧力変換器（４５、４６）
   が、供給ロール（４０）上に抵抗トルクを働かせるモー
   ター（６２、６４）の制御手段（６４）に接続されてい
   ることを特徴とする請求項３、または請求項４に記載の
   研磨装置。
6. 【請求項６】 前記受取ロール（５０）が、ギアモータ
   ー（７０）によって、回転を制御されていることを特徴
   とする請求項１記載の研磨装置。
7. 【請求項７】 前記受取ロール（５０）が、機械的結
   合、または電気的クラッチ等の伝達中断手段（７２）に
   よって、ギアモーター（７０）に接続されていることを
   特徴とする請求項６記載の研磨装置。
8. 【請求項８】 前記供給ロール（４０）、および受取ロ
   ール（５０）が、リファレンスディスク（３０）の上層
   より下に配置され、２台のドラム（４１、５１）が、ロ
   ールと、リファレンスディスク（３０）との間に配置さ
   れ、微小研磨剤小板（３３）が、上記供給ロール（４
   ０）を出て、上記ドラム（４１、５１）を通過して、上
   記受取ロール（５０）に入ることを特徴とする請求項１
   記載の研磨装置。
9. 【請求項９】 前記２台のドラム（４１、５１）が、リ
   ファレンスディスク（３０）の上層より下に配置され、
   ディスクを出て巻かれる微小研磨剤小板（３３）が、水
   平に近い角度（θ）を形成することを特徴とする請求項
   ８記載の研磨装置。
10. 【請求項１０】 支持ヘッドの堅い部分（１５０−１５
    ２）が、ウエハー（４４）の直径より微かに大きい直径
    と、その高さが、溝（１６３）において圧迫しているウ
    エハー（４４）の厚さより微かに低い高さである溝（１
    ６３）を有する周囲リング（１６２）によって囲まれ、
    上記リング（１６２）が、リング（１６２）に伝導指せ
    ることができる手段（１６４）によって、ウエハー支持
    物の堅い部分（１５０）に接続され、そのためウエハー
    （４４）に対して、力が微小研磨剤フィルムに関連した
    支持ヘッドの横方向の転置に連結し、支持ヘッドに働く
    圧力は、堅い部分（１５０−１５２）、および柔軟物質
    ディスク（１４２）によって、ウエハーに伝えられるこ
    とを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
11. 【請求項１１】 前記周囲リング（１６２）が、その平
    面が堅く、しかし上記平面に垂直な部分は柔らかく、そ
    して、上記薄いリング（１８０）の回りが柔らかな型
    （１８２）であることを特徴とする請求項１０記載の研
    磨装置。
12. 【請求項１２】 前記支持ヘッドの堅い部分（１５０）
    が、柔軟物質ディスク（１４２）を横切っている道筋
    （１７０）によって貫かれ、上記道筋（１７０）が、チ
    ューブ（１７２）によって、真空装置に接続されている
    ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
13. 【請求項１３】 前記周囲リング（１６２）が、ウエハ
    ー（４４）が圧迫している溝（１６３）から出ている道
    筋（１７４）によって貫かれ、上記道筋（１７４）が、
    柔軟チューブ（１７６）によって、真空装置に接続され
    ていることを特徴とする請求項１０記載の研磨装置。