KR101914740B1 - 연마 헤드 및 연마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환형 강성 링과, 상기 강성 링에 접착된 탄성막과, 상기 강성 링에 대한 상하방향 이동가능하게 연결된 중판으로 형성되고, 비압축성 유체를 봉입가능한 제1 밀폐 공간을 구비하며, 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정하는 중판 위치 조정 수단을 구비한, 상기 탄성막의 하면부에 유지한 워크를 정반 상의 연마포에 의해 연마하는 연마 헤드이며, 상기 중판 위치 조정 수단에서 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정함으로써, 상기 탄성막의 하면부의 형상이 조정가능한 연마 헤드이다. 이에 의해, 워크의 표면 결함을 발생시키지 않고, 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 연마 후에 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있다.

Description

연마 헤드 및 연마 장치{POLISHING HEAD AND POLISHING DEVICE}

본 발명은 워크의 표면을 연마할 때 워크를 유지하기 위한 연마 헤드 및 이를 갖춘 연마 장치에 관한 것으로서, 특히 탄성막에 워크를 유지하는 연마 헤드 및 이를 갖춘 연마 장치에 관한 것이다.

최근의 반도체 디바이스의 고 집적화에 따라, 그에 이용되고 있는 반도체 웨이퍼의 평면도의 요구는 점점 어려운 것이 되고 있다. 또한, 반도체 칩의 수율을 올리기 위해 웨이퍼의 에지 근방의 영역까지 평탄성이 요구되고 있다.

반도체 웨이퍼의 형상은 최종의 경면 연마 가공에 의해 결정되고 있다. 특히 직경 300mm의 실리콘 웨이퍼에서는 엄중한 평탄도의 사양을 만족하기 위해 양면 연마로 1차 연마를 하고, 그 후에 표면의 흠집이나 면 조도의 개선을 위해 편면에서의 표면 2차 및 마무리 연마하고 있다.

편면의 표면 2차 및 마무리 연마에서는 양면 1차 연마로 만든 평탄도를 유지 또는 개선하는 동시에 표면 측에 흠집 등의 결함 없는 완전 경면에 마무리하는 것이 요구되고 있다.

일반적인 편면 연마 장치는, 예를 들면 도 13과 같이, 연마포(102)가 부착된 정반(103)과, 연마제 공급 기구(104)와, 연마 헤드(101) 등으로 구성되어 있다. 이와 같은 연마 장치(110)에서는, 연마 헤드(101)에서 워크(W)를 유지하고, 연마제 공급 기구(104)로부터 연마포(102) 상에 연마제(105)를 공급하는 동시에, 정반(103)과 연마 헤드(101)를 각각 회전시켜 워크(W)의 표면을 연마포(102)에 접접(摺接)시킴으로써 연마한다.

워크를 연마 헤드로 유지하는 방법으로는, 평탄한 워크 유지 받침대에 왁스 등의 접착제를 통해 워크를 접착하는 방법 등이 있다. 또한 도 14와 도시한 바와 같이, 백킹 필름(113a)으로 불리는 탄성막 상에 워크의 튀어나옴 방지용 템플릿(113b)이 접착되어 시판되고 있는 템플릿 어셈블리(113)를 워크 유지 받침대(112)에 붙여 워크(W)를 보유하는 왁스리스 방식(waxless method)의 연마 헤드(121) 등이 있다.

왁스리스 방식의 다른 연마 헤드로서, 도 15에 도시한 바와 같이, 시판의 템플릿의 대신에 워크 유지 받침대(112)의 표면에 백킹 필름(113a)을 붙이고, 워크 유지 받침대 측면에 워크 튀어나옴 방지용 원환형의 가이드 링(113b)을 마련한 연마 헤드(131) 등도 이용되고 있다.

워크 유지판(112)에는, 일반적으로는 평탄한 세라믹 플레이트를 이용하고 있지만, 백킹 필름(113a)의 두께 불균일 등에 의해, 미소한 압력 분포가 생겨서, 가공 후의 작업 표면에 굴곡이 생겨, 워크의 평탄도를 악화시키는 문제가 있다.

그래서, 워크 유지 받침대 대신에, 워크 보유부를 고무막으로 하고, 상기 고무막의 배면에 공기 등의 가압 유체를 흘려 넣고, 균일한 압력으로 고무막을 부풀려서 연마포에 워크를 가압하는, 소위 러버 척 방식의 연마 헤드도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

러버 척 방식의 연마 헤더 구성의 일례를 개략적으로 도 16에 나타낸다. 이 연마 헤드(141)의 주요부는, 환형의 SUS제 등의 강성 링(144)과, 강성 링(144)에 접착된 고무막(143)과, 강성 링(144)에 결합된 뒷판(145)으로 구성된다. 강성 링(144)과, 고무막(143)과, 뒷판(145)에 의해, 밀폐된 공간부(146)가 형성된다. 또한, 고무막(143)의 하면부에는 백킹 필름(148)이 부착되고, 강성 링(144)과 동심에, 환형의 템플릿(147)이 구비된다. 또한, 뒷판(145)의 중앙으로부터 압력 조절 기구(150)에 의해 가압 유체를 공급하는 등으로서 공간부(146)의 압력을 조절한다. 또한, 뒷판(145)에 연결되는 연마 헤드 본체(149)는, 뒷판(145)을 연마포 방향으로 가압하는 가압 수단(미도시)을 가지고 있다.

선행 기술 문헌

특허 문헌

특허 문헌 1: 특개 2008-110407호 공보

특허 문헌 2: 특개평 9-225819호 공보

이러한 러버 척 방식의 연마 헤드를 이용함으로써, 백킹 필름 두께 불균일에 기인한 미소한 압력 분포가 생기지 않기 때문에, 가공 후의 워크 표면에 굴곡이 생기지 않는다. 그러나, 템플릿의 내경은 워크의 외경보다도 크기 때문에, 템플릿과 워크 사이에는 약간의 간극이 생겨서, 상기한 바와 같은 공간부의 내부에 압력 조절 기구에 의해 가압 유체를 공급하여 압력 조절을 실시한 경우, 템플릿과 워크 사이의 간극 부분의 러버막의 탄력성이 커져서, 워크 외주부의 압력이 높아져서, 위크 외주부가 과잉 연마됨으로써 외주 처짐이 발생하기 쉽다.

템플릿의 두께를 조정함으로써, 워크 외주부의 압력을 어느 정도 조절하는 것이 가능하지만, 상기 템플릿의 두께 편차에 따라 워크 외주부의 연마 마진이 변화하여, 안정된 평탄도를 얻을 수 없는 문제가 생긴다.

또한, 워크의 마무리 연마에서는, 마무리 연마포에 템플릿을 접촉시켰을 경우, 템플릿으로부터의 이물질 제거 등에 의해, 워크의 표면에 상처 등의 결함을 발생시키기 때문에, 템플릿을 연마포에 접촉시키지 않는 것이 바람직하다.

그러나, 템플릿의 두께를 연마포에 접촉시키지 않도록 워크의 두께보다도 얇게 한 경우, 워크 외주부의 압력이 높아져서, 워크 외주부가 과잉 연마됨으로써 외주 처짐이 발생하여, 워크의 평탄도를 악화시키기 때문에, 워크의 마무리 연마에는 적용할 수 없는 문제도 있었다.

또한, 다른 러버 척 방식의 연마 헤드로서, 특허 문헌 2에 전면이 탄성막으로 형성된 유지 플레이트의 유체 봉입부에 물을 봉입하여, 유체 봉입부 내를 향해 출입가능한 용적 조절 나사를 마련하고, 그 조정에 의해 탄성막 표면을 균일한 평면으로 하고, 워크 전면에 밀착시켜서 가압하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법의 경우, 가압 유체를 공급하여 압력 조정을 하지 않기 때문에, 템플릿과 워크 사이의 고무막의 탄력성을 억제할 수 있기 때문에 외주 처짐은 억제되지만, 워크 유지면 형상이 평탄해지므로, 워크와 연마포 사이의 흡착력이 큰 경우에는, 워크 연마 가공 종료 후에 연마포 상으로부터 워크를 떼어낼 수 없는 문제가 발생하였다.

또한, 2차 연마에 연질의 연마포를 이용한 경우에는, 연마포 요인에 의해 외주 처짐이 발생한다. 그래서, 템플릿을 워크와 동등한 두께로 하여, 템플릿을 워크와 함께 연마포에 가압할 필요가 있다. 그 경우, 마무리 연마 시에는 템플릿이 연마포와 접촉하므로, 워크 표면에 결함이 발생한다. 따라서 워크보다도 얇은 템플릿을 구비한 연마 헤드를 별도로 준비할 필요가 생기게 되어, 2차 연마와 마무리 연마를 동일한 연마 헤드를 이용하여 실시하지 못하므로, 작업성에 큰 문제도 생긴다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 워크 표면에 기스 등의 표면 결함을 발생시키지 않고, 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 워크의 연마 후에 연마포로부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있는 연마 헤드 및 연마 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 환형의 강성 링과, 상기 강성 링에 접착된 탄성막과, 상기 강성 링에 대해 상하방향으로 이동가능하게 결합되어, 상기 탄성막과 상기 강성 링과 함께 제1 밀폐 공간부를 형성하는 중판을 구비하고, 상기 탄성막의 하면부에 워크의 이면을 보유하고, 상기 워크의 표면을 정반 상에 부착된 연마포에 접접시켜서 연마하는 연마 헤드로서, 상기 제1 밀폐 공간부에 봉입된 비압축성 유체와, 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정는 중판 위치 조정 수단을 구비하고, 상기 중판 위치 조정 수단에서 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정함으로써 상기 탄성막의 하면부의 형상을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 연마 헤드가 제공된다.

이와 같은 연마 헤드에 의하면, 중판의 상하방향의 위치를 조정함으로써, 워크를 유지하는 탄성막의 하면부의 형상을 적절하게 조절하는 것이 가능하므로, 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 또 워크 표면에 기스 등의 표면 결함도 억제할 수 있게 된다. 또한, 중판의 상하방향의 위치를 상방으로 이동시켜서 워크를 유지하는 탄성막의 표면 형상을 위로 볼록한 형상으로 함으로써, 워크를 연마 헤드에 확실하게 흡착시킬 수 있어서, 연마 종료 후에 연마포로부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있게 된다.

이때, 상기 중판과, 상기 중판의 상방에 배치되는 연마 헤드 본체와, 상기 연마 헤드 본체의 하단과 접하는 상기 강성 링의 상부에 형성되는 제2 밀폐 공간부를 갖고, 상기 중판 위치 조정 수단은 상기 제2 밀폐 공간부 내의 압력을 제어함으로써 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 것이라면, 중판의 상하방향의 위치를 임의의 위치로 조절할 수 있어서, 워크를 유지하는 탄성막의 하면부의 형상을 간편하게 조절할 수 있다.

또한 이때, 상기 중판의 상하방향의 이동의 상한 위치 및 하한 위치를 각각 제한하는 스토퍼를 구비하는 것으로 할 수 있다.

이와 같은 것이라면, 탄성막의 소정 이상의 형상 변화를 억제하고, 탄성막의 파손을 방지할 수 있다.

또한 이때, 상기 탄성막은, 인장 강도가 10MPa 이상의 재료로 이루어진 것이 바람직하다.

이와 같은 것이라면, 연마 시에 워크에 걸치는 연마 하중이나 연마포와 워크 사이에서 발생하는 연마 저항을 받더라도, 탄성막의 하면부의 형상을 확실하게 유지할 수 있다.

또한 이때, 상기 탄성막의 하면부의 주변부에 상기 강성 링과 동심 형상으로 마련되고, 상기 워크의 에지부를 유지하는 환형의 템플릿, 또는 상기 강성 링의 외측에 동심 형상으로 마련되고, 상기 워크의 에지부를 유지하는 수지제 링을 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 것이라면, 연마 시에 워크의 횡방향의 어긋남을 억제할 수 있다. 또한, 연질의 연마포를 이용한 2차 연마에 있어서도, 템플릿 또는 수지제 링을 연마포에 가압하여 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있다. 더욱이, 템플릿 또는 수지제 링의 연마포로의 가압의 유무를 중판의 상하방향의 위치를 조정하여 워크의 표면 위치를 변경함으로써 바꿀 수 있으므로, 2차 연마 및 마무리 연마의 양쪽에 바람직하게 적용할 수 있게 된다.

또한 이때, 상기 환형의 템플릿의 두께는 상기 워크의 마무리 두께에 대해 ±1% 이내로 조정된 것이 바람직하다.

이와 같은 것이라면, 보다 확실하게 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있다.

또한 이때, 상기 중판이 상기 하한 위치로 이동되었을 때, 상기 탄성막의 하면부의 형상이 아래로 볼록한 형상으로 조정됨으로써 변경된 상기 워크의 표면 위치가 상기 템플릿 또는 수지제 링의 하면 위치보다도, 바람직하게는, 50㎛ 이상, 상기 워크의 마무리 두께의 55% 이하 낮은 위치가 되는 것이 바람직하다.

이와 같은 것이라면, 마무리 연마에 있어서, 템플릿 또는 수지제 링을 연마포에 가압하지 않고 연마할 수 있어서, 확실하게 표면 결함을 억제할 수 있다. 또한 중판의 상하방향의 위치 조정이 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 워크의 표면을 연마할 때 사용하는 연마 장치에 있어서, 정반 상에 부착된 연마포와, 상기 연마포 상에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구와, 상기 워크를 유지하기 위한 연마 헤드로서, 상기 본 발명의 연마 헤드를 구비하는 것임을 특징으로 하는 연마 장치가 제공된다.

이와 같은 연마 장치라면, 중판의 위치를 조정함으로써, 워크를 유지하는 탄성막의 하면부의 형상을 적절하게 조정할 수 있게 되므로, 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 또 워크 표면에 기스 등의 표면 결함도 억제할 수 있게 된다. 또한, 중판의 위치를 상방으로 이동시켜 워크를 유지하는 탄성막의 표면 형상을 위로 볼록한 형상으로 함으로써, 워크를 연마 헤드에 확실하게 흡착시킬 수 있어서, 연마 종료 후에 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있게 된다.

본 발명은, 연마 헤드에 있어서, 제1 밀폐 공간부에 봉입된 비압축성 유체를 갖고, 중판 위치 조정 수단에서 중판의 상하방향의 위치를 조정함으로써 탄성막의 하면부의 형상을 조정할 수 있고, 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 또 워크 표면에 기스 등의 표면 결함도 억제할 수 있고, 더욱이 연마 종료 후에 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있어서, 확실한 워크 수송이 가능하다.

도 1은 본 발명의 연마 헤드의 제1 실시 형태를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 연마 헤드의 제2 실시 형태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 연마 헤드의 제3 실시 형태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 연마 헤드의 제4 실시 형태를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 연마 헤드의 제5 실시 형태를 나타내는 개략도이다.
도 6은 비압축성 유체를 제1 밀폐 공간부에 봉입하는 방법의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 연마 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 연마 헤드를 이용한 연마 공정에서의 2차 연마(A), 마무리 연마(B), 워크 반송 시의 상태를 도시한 개략도이다.
도 9는 실시예 1, 비교예 1, 2에서 연마된 워크의 연마마진 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10은 다른 인장 강도의 탄성막을 이용한 실시예 1-5에서의 연마마진 분포를 나타낸 그래프이다.
도 11은 다른 인장 강도의 탄성막을 이용한 실시예 1― 5에서의 연마마진 불균일을 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 1(A), 비교예 1(B), 비교예 2(C)에서 연마한 워크의 표면 결함 맵을 나타내는 도면이다.
도 13은 종래의 연마 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 14는 백킹 필름을 이용한 종래의 연마 헤드의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 15는 백킹 필름을 이용한 종래의 연마 헤드의 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 16은 척 방식의 종래의 연마 헤드의 일례를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명에 대해 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

종래, 워크 외주부의 과잉 연마를 억제하기 위해, 템플릿 등을 이용하여 워크 외주부의 압력을 조절하는 방법이 이용되고 있다. 그러나, 템플릿의 두께 편차에 따라 워크 외주부의 연마마진이 변화하고, 안정된 평탄도를 얻을 수 없는 문제나, 마무리 연마에서 연마포에 템플릿 등을 접촉시킨 경우, 템플릿의 이물질 제거 등에 의해 워크의 표면에 결함이 발생한다는 문제가 있다. 또한, 워크와 연마포 사이의 흡착력이 높은 경우에는, 연마 종료 후에 연마포부터 워크를 떼어내지 못할 수 있게 된다.

그래서, 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 강성 링과 탄성막과 중판에 의해 형성된 밀폐 공간부에 비압축성 유체를 봉입하고, 중판을 강성 링에 대해 상하방향으로 이동가능하게 결합하게 구성하면, 중판의 상하방향의 위치를 조정하여 탄성막의 하면부의 형상을 최적화할 수 있고, 이로 인해 최외주까지 평탄한 워크의 연마 가공이 가능함을 찾았다. 또한, 중판의 상하방향의 위치를 상방으로 이동시켜 탄성막의 하면부를 위로 볼록한 형상으로 조정하면, 연마 종료 후에 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

우선, 본 발명의 연마 헤드의 제1 실시 형태를 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 헤드(1a)는, 탄성막(3)과, 환형의 강성 링(4)과, 중판(5)과, 중판 위치 조정 수단(8)과, 연마 헤드 본체(9)를 갖는다. 이 강성 링(4)의 하면측에 균일한 장력으로 탄성막(3)이 접착된다. 중판(5)은 강성 링(4)에 대해 상하방향으로 이동가능하게 결합되고, 중판(5)의 상하방향의 위치는 중판 위치 조정 수단(8)에 의해 조정된다. 이 탄성막(3)과 강성 링(4)과 중판(5)에 의해, 제1 밀폐 공간부(6)가 형성된다. 워크(W)는 이면측을 탄성막(3)의 하면부에 유지되어, 그 표면측이 연마된다.

이와 같이, 탄성막(3), 강성 링(4) 및 중판(5) 등으로 구성된 러버 척부에 있어서, 워크(W)를 연마하기 전에, 미리 제1 밀폐 공간부(6) 내에 비압축성 유체(2)가 봉입된다. 여기에서, 본 발명에서 언급된 비압축성 유체이란, 예컨대 기체와 같이 가압되면 압축되어 체적이 대폭 축소하는 유체가 아닌 유체이다. 예를 들면, 비압축성 유체(2)로서, 물 또는 주성분이 물인 비압축성 유체, 혹은 기름을 사용할 수 있다.

물 또는 주성분이 물인 비압축성 유체를 이용하면, 저비용으로 구성할 수 있으며, 예를 들면 연마 중에 탄성막(3)이 찢어지는 등의 경우와 같이, 비압축성 유체(2)가 예컨대 제1 밀폐 공간부(6)로부터 빠진다고 해도, 워크나 연마 장치의 내부를 오염시킬 수 없으므로 더욱 바람직하다.

게다가, 비압축성 유체(2)가 예컨대 제1 밀폐 공간부(6)로부터 누출된 경우에, 워크(W)의 연마 특성에 영향을 미치지 않도록, 워크(W)의 연마 가공에 이용하는 연마제나, 워크(W)의 연마 가공에 이용하는 연마제의 성분 중, 적어도 하나 이상의 성분을 포함한 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 워크(W)가 반도체 재료인 경우에는, 금속 오염 등의 방지 목적부터, 비압축성 유체(2)로서 금속 이온 등을 포함하지 않는 순수가 바람직하다.

강성 링(4)의 재질은 예를 들면 SUS(스테인리스) 등의 강성 재료로 할 수 있다. 중판(5)의 재질, 형상은 특히 한정되지 않고, 강성 링(4)과, 고무막(3)과 함께 제1 밀폐 공간부(6)를 형성할 수 있으면 좋다.

중판(5)을 강성 링(4)에 대해 상하방향으로 이동가능하게 결합하는 구성은, 예를 들어 중판(5)과 강성 링(4)을 다이아프램을 통해 결합하거나, 중판 위치 조정 수단(8)에 볼 나사 또는 에어 실린더를 이용하여 중판(5)과 연결하는 구성으로 할 수 있지만, 본 발명은 특히 이들에 한정되는 것은 아니다.

중판(5)의 상하방향의 위치를 조정함으로써 탄성막(3)의 하면부의 형상을, 예를 들면 위로 볼록한 형상, 아래로 볼록한 형상, 평면 형상 등과 같은 형상으로 조정할 수 있다.

연마 헤드 본체(9)는 가압 수단(미도시)을 구비하며, 워크(W)에 연마 하중(가압력)을 가할 수 있다.

탄성막(3)의 재질은 특히 한정되지 않지만, 인장 강도(JIS K6251)가 10MPa 이상, 보다 바람직하게는 20MPa 이상의 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 것이라면, 연마 시에 워크에 걸리는 연마 하중이나 연마포와 워크 사이에 생기는 마찰 저항을 받더라도, 탄성막의 하면부의 형상을 확실하게 유지할 수 있다.

본 발명의 연마 헤드(1a)를 이용한 경우, 중판 위치 조정 수단(8)에서 중판(5)의 상하방향의 위치를 조정함으로써, 워크(W)를 유지하는 탄성막(3)의 하면부의 형상을 연마 조건에 맞추어 최적화할 수 있고, 연마 중에 제1 밀폐 공간부(6)에 봉입된 비압축성 유체(2)의 체적이 거의 변화 없어 탄성막의 하면부의 최적 형상이 유지되며, 워크(W) 전체에 균일한 하중을 걸어 워크(W)를 연마할 수 있다. 그래서, 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 이물질 제거 등에 의해 생기는 워크 표면의 표면 결함도 발생하지 않는다. 또한, 중판(5)의 상하방향의 위치를 상방으로 이동시켜 탄성막(3)의 표면 형상을 위로 볼록한 형상으로 함으로써, 워크를 연마 헤드에 확실하게 흡착시킬 수 있어, 연마 종료 후에 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있으므로, 확실한 워크 수송이 가능하다.

도 2는 중판(5)과 강성 링(4)의 결합에 다이아프램을 이용한 본 발명의 연마 헤드의 제2 실시 형태를 나타낸 개략도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(1b)의 중판(5)은 강성 링(4)에 대해 다이아프램(10)을 통해 상하방향으로 이동가능하게 결합된다. 또한, 중판(5)과, 상기 중판(5)의 상방에 배치되는 연마 헤드 본체(9)와, 상기 연마 헤드 본체(9)의 하단과 접하는 강성 링(4)의 상부에 제2 밀폐 공간부(11)가 형성된다. 중판 위치 조정 수단(8)은, 제2 밀폐 공간부(11)와 연결하는 압력 제어 장치(12)를 이용하여 구성되고, 압력 제어 장치(12)는 제2 밀폐 공간부(11) 내의 압력을 조정하기 위해 진공 및 가압 제어가능하다.

즉, 중판 위치 조정 수단(8)은 제2 밀폐 공간부(11) 내의 압력을 제어함으로써 중판(5)의 상하방향의 위치를 조정할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 연마 헤드(1b)에 의하면, 중판(5)의 상하방향의 위치를 임의의 위치로 조절할 수 있고, 워크를 유지하는 탄성막의 하면부의 형상을 간편하게 최적화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 연마 헤드의 제3 실시 형태를 나타낸 개략도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(1c)에는 중판(5)의 상하방향의 이동의 상한 위치 및 하한 위치를 각각 제한할 목적으로, 상한의 스토퍼(13a) 및 하한의 스토퍼(13b)가 설치되어 있다.

이와 같은 본 발명의 연마 헤드(1c)에 의하면, 탄성막(3)의 소정 이상의 형상 변화를 억제하여, 탄성막(3)의 파손을 방지할 수 있다.

도 4는 번 발명의 연마 헤드의 제4 실시 형태를 나타낸 개략도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(1d)는, 도 3에 도시한 연마 헤드(1c)의 구성과 함께, 환형의 템플릿(7)과 백킹 필름(14)이 마련된 것이다. 환형의 템플릿(7)은 탄성막(3)의 하면부의 주변부에 강성 링(4)과 동심 형상으로 설치되고, 워크(W)의 에지부를 유지한다. 여기에서, 템플릿(7)의 재질은, 워크(W)의 오염 없이, 또한 기스나 압흔을 두지 않기 위해, 워크(W)보다도 부드럽고, 연마 중에 연마 장치의 연마포와 접접되어도 마모되기 어렵고, 내마모성이 높은 재질인 것이 바람직하다.

백킹 필름(14)은, 탄성막(3)의 하면부의 적어도 워크(W)를 유지하는 부분에 첩설되고, 물을 적셔 워크(W)를 붙이고, 탄성막(3)의 워크 유지면에 워크(W)를 유지하기 위한 것이다. 백킹 필름(14)에 포함되는 물의 표면 장력에 의한 워크(W)를 확실하게 유지할 수 있다. 여기서, 백킹 필름(14)은, 예컨대 폴리우레탄제로 할 수 있다. 또한, 백킹 필름의 표면에 템플릿을 붙여 템플릿 어셈블리로서 시판되고 있는 것을 사용해도 좋다.

이와 같은 환형의 템플릿(7) 및 백킹 필름(14)을 갖는 것이라면, 연마 시에 워크(W)의 사이드 슬립을 막을 수 있어서, 워크를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.

템플릿(7)의 두께를 워크(W)의 두께와 같게 하고, 연마 시에 템플릿(7)을 워크(W)와 함께 연마포에 가압가능하게 구성할 수 있다. 이와 같은 것이라면, 특히 연마포 요인에 의해 외주 처짐이 발생하기 쉬운 연질의 연마포를 이용한 2차 연마에 있어서도, 워크의 최외주부까지 보다 균일하게 연마할 수 있어, 워크(W)의 외주 처짐을 효과적으로 억제할 수 있다. 이때, 템플릿(7)의 두께 정도가 워크의 마무리 두께에 대해 ±1% 이내로 조정된 것이라면, 더욱 확실하게 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있으므로 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 연마 헤드는 중판 위치 조정 수단(8)에서 중판(5)의 상하방향의 위치를 조정함으로써, 탄성막(3)의 하면부의 형상을 조정할 수 있고, 탄성막(3)의 하면부의 형상 변화에 따라 워크(W)의 표면의 상하방향의 위치도 조정할 수 있다. 예를 들면, 탄성막(3)의 하면부의 형상을 아래로 볼록한 형상으로 조정하면, 워크(W)의 표면의 상하방향의 위치를 탄성막(3)의 하면부의 형상이 평면 형상의 상태의 위치보다 하방으로 조정할 수 있다. 즉, 중판(5)의 상하방향의 위치를 조정함으로써, 워크 표면과 템플릿 하단면의 상하방향의 상대 거리를 조정할 수 있고, 템플릿의 연마포에 가압의 유무를 바꿀 수 있다.

그 때문에, 템플릿과 워크와 두께가 같은 것을 이용하여도, 특히 마무리 연마에서 템플릿이 연마포와 접촉하지 않도록 연마할 수도 있고, 워크 표면에 결함이 발생하는 것을 억제하고, 워크(W)를 최외주부까지 균일하게 마무리 연마할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 연마 헤드는 2차 연마 및 마무리 연마의 양쪽에 바람직하게 적용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 연마 헤드의 제5 실시 형태를 나타낸 개략도이다.

도 5에 도시한 같이, 탄성막(3)은 강성 링(4)의 측면에서만 접착되고, 강성 링(4)의 하단과 탄성막(3) 사이에는 비압축성 유체(2)가 들어가는 간극을 갖고 있다. 또한, 도 4에 도시한 연마 헤드(1d)에서는, 환형의 템플릿(7)에서 워크(W)의 에지부를 유지하는데 비해, 도 5에 도시한 연마 헤드(1e)에서는, 강성 링(4)의 외측에 동심 형상으로 설치되는 수지제 링(15)에서 워크(W)의 에지부를 유지한다.

이와 같은 수지제 링(15) 및 백킹 필름(14)을 가진 것이라면, 연마 시에 워크(W)의 사이드 슬립을 막아, 워크를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.

수지제 링(15)은, 탄성막(3)의 형상이 평탄한 상태에서 워크(W)가 유지되었을 때의 작업 표면과 수지제 링(15)의 하단면의 상하방향의 위치가 같아지도록 높이가 조정될 수 있다. 이와 같은 연마 헤드(1e)에서, 상기 연마 헤드(1d)의 설명과 마찬가지로, 연마 시에 수지제 링(15)을 워크(W)와 함께 연마포에 가압함으로써, 워크의 최외주부까지 더욱 균일하게 연마할 수 있다.

도 6은 도 4에 도시한 연마 헤드(1d)에 비압축성 유체(2)를 봉입하는 방법의 일례를 나타낸 것이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 중판(5)의 상면측에는, 제1 밀폐 공간부(6) 내에 비압축성 유체(2)를 도입 및 배출하기 위해 2개의 관통 구멍(18a, 18b)이 마련되어 있다. 비압축성 유체(2)의 압력을 유지한 채로, 제1 밀폐 공간부(6) 내에 비압축성 유체(2)를 봉입하기 위해 각각의 관통 구멍(18a, 18b)에 커플러(19a, 19b)가 장착되어 있다.

비압축성 유체(2)의 도입을 위한 유체 봉입 장치(20)는 압력계(21)와 밸브(22a)가 접속된 회로를 갖고, 상기 회로의 말단에 니플(23a)이 접속되어 있다. 상기 니플(23a)은 중판(5)에 마련된 커플러(19a)에 접속된다. 더욱이 액체 봉입 장치(20)는, 비압축성 유체(2)의 배출을 위해, 말단이 드레인에 접속되고, 중간에 밸브(22b)가 접속된 회로를 갖고 있다. 회로의 선단에는 니플(23b)이 접속되어 있고, 상기 니플(23b)은 중판(5)에 마련된 커플러(19b)에 접속된다.

우선, 중판(5)을 하한의 스토퍼(13b)에 꽉 누른 상태에서, 클램프 기구(16a)를 통해 중판(5)을 강성 링(4)에 고정한다. 템플릿(7) 내에 워크(W), 또는 워크(W)와 같은 두께의 조정판을 삽입하고, 더욱이 템플릿 하단면에 조정용 스페이서(17)를 삽입하고, 평탄하고 강성이 높은 베이스(24) 상에 재치한다. 다음에, 강성 링(4)을 클램프 기구(16b)를 통해 베이스(24)에 고정한다.

다음에, 밸브(22a, 22b)를 열고, 제1 밀폐 공간부(6) 내에 비압축성 유체(2)를 도입하고, 제1 밀폐 공간부(6) 내의 공기 배출을 수행한다. 여기에서, 공기 배출로서, 밸브(22a)를 닫고 밸브(22b)를 열고, 드레인 측에 감압 회로를 접속하여 수행할 수 있다.

다음에, 밸브(22a, 22b)를 닫아서, 압력 조정 장치(미도시)에 의해 압력계(21)가 소정의 압력이 되도록, 즉 비압축성 유체(2)의 압력을 조정하여, 밸브(22a)를 열어 제1 밀폐 공간부(6) 내에 비압축성 유체(2)를 도입한다. 압력계(21)가 소정의 압력으로 되어 있음을 확인하고, 밸브(22a)를 닫고, 제1 밀폐 공간부(6) 내에 비압축성 유체(2)를 봉입한다. 봉입 후, 중판(5)의 상부에 장착된 커플러(19a, 19b)로부터 니플(23a, 23b)을 떼어낸다. 이와 같이 하여 유체를 봉입한 후, 강성 링(4)의 상면에, 가압 수단(미도시)을 구비한 연마 헤드 본체(9)를 장착하고, 제2 밀폐 공간부에 압력 제어 장치를 연결한다. 이상과 같이 하여 비압축의 유체(2)를 봉입하고, 본 발명의 연마 헤드(1d)가 구성된다.

이와 같은 방법으로 비압축성 유체(2)를 제1 밀폐 공간부(6) 내에 봉입한 도 4에 나타낸 본 발명의 연마 헤드(1d)를 이용하면, 연마 헤드 본체(9)에서 가압되는 워크(W)에 대한 압력에 대해, 압력 제어 장치(12)에서 제2 밀폐 공간부(11) 내의 압력을 높게 유지함으로써, 중판(5)이 하한의 스토퍼(13b)에 맞닿은 상태에서 연마하기 때문에, 워크(W)와 같은 두께의 템플릿(7)을 이용하여도, 템플릿(7)을 연마포에 접촉시키지 않고서 마무리 연마가 가능하여, 워크(W)의 표면의 상처 등의 결함 발생을 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 연마 장치에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 연마 장치의 일례를 도시한 개략도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연마 장치(30)는, 정반(33) 상에 부착된 연마포(32)와, 상기 연마포(32) 상에 연마제(35)를 공급하기 위한 연마제 공급 기구(34)와, 워크(W)를 유지하기 위한 연마 헤드로서, 상술한 본 발명의 연마 헤드(1d)를 갖는다. 이 연마 헤드(1d)는 가압 기구(미도시)에 의해 워크(W)를 정반(33)에 부착한 연마포(32)에 가압할 수 있는 구조로 되어 있다.

그리고, 연마제 공급 기구(34)에 의해 연마제(35)를 연마포(32) 상에 공급하면서, 회전축에 연결된 연마 헤드(1d)의 자전 운동과 정반(33)의 회전 운동에 의해, 워크(W)의 표면을 접접하여 연마를 수행한다.

이와 같은 본 발명의 연마 장치(30)는, 중판의 위치를 조정함으로써, 워크를 유지하는 탄성막의 하면부의 형상을 적절하게 조정할 수 있게 되므로, 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 또 워크 표면에 기스 등의 표면 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 중판의 위치를 상방으로 이동시켜 워크를 유지하는 탄성막의 표면 형상을 위로 볼록한 형상으로 함으로써, 워크를 연마 헤드에 확실하게 흡착시킬 수 있어, 연마 종료 후에 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있는 것이다.

연마 장치(30)를 이용하여 2차 연마할 경우, 도 8(A)에 도시한 바와 같이, 탄성막(3)의 워크 유지면이 평탄한 형상이 되도록 중판(5)의 상방에 있는 제2 밀폐 공간부(11) 내의 압력을 조정하여, 적절한 위치에 중판을 고정시켜 연마한다. 마무리 연마의 경우에는, 도 8(B)에 도시한 바와 같이, 제2 밀폐 공간부(11) 내의 압력을 높게 하여, 중판(5)의 상하방향의 위치를 하한의 스토퍼(13b)에 꽉 갖다 댄 상태로 고정시킨다. 이에 의해, 탄성막(3)의 워크 유지면은 아래로 볼록한 형상이 되고, 템플릿(7)과 연마포(32)가 접촉하지 않는 상태에서 연마가 가능하다.

연마 종료 후에 워크를 반송하는 경우에는, 도 8(C)에 도시한 바와 같이, 제2 밀폐 공간부(11) 내를 감압하여, 중판(5)의 상하방향의 위치를 상한의 스토퍼(13a)에 꽉 갖다 댄 상태로 고정시킨다. 이에 의해, 탄성막(3)의 워크 유지면은 위로 볼록한 형상이 되므로 워크를 흡착할 수 있고, 연마포(32)로부터 워크(W)를 용이하게 떼어낼 수 있어서, 확실한 워크 수송이 가능하다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 7에 도시한 본 발명의 연마 장치(30)를 이용하여 워크를 연마했다. 도 6에 도시한 유체 봉입 장치(20)를 이용하여, 도 4에 도시한 바와 같은 연마 헤드(1d)를 이하와 같이 준비했다. 강성 링으로서 외경 360mm, 내경 320mm의 SUS제의 것을 이용하고, 탄성막으로서 인장 강도가 18MPa의 EPDM 고무를 강성 링의 하면에 접착했다. 탄성막의 하면에는, 백킹 필름 표면에 외경 355mm, 내경 302mm, 두께 780㎛의 템플릿을 붙인 시판의 템플릿 어셈블리를 접착했다.

워크로서 직경 300mm, 두께 775㎛의 실리콘 단결정 웨이퍼를 이용하고, 조정용 스페이서의 두께를 250㎛로 했다. 비압축성 유체로서 순수를 사용하고, 제1 밀폐 공간부 내에 압력 70KPa으로 봉입했다. 연마 헤드를 연마 장치에 장착하고, 워크의 2차 및 마무리 연마했다. 정반에는 직경 800mm인 것을 사용하고, 2차 연마용 연마포에는 부직포에 우레탄을 개량한 벨루어 타입 연마포를, 마무리 연마용 연마포에는 부직포 상에 우레탄을 발포시킨 스웨이드 타입 연마포를 사용했다.

또한, 워크로서 사용한 실리콘 단결정 웨이퍼는, 그 양면에 미리 1차 연마를 하고, 에지부에도 연마를 실시한 것이다.

2차 연마 시에는, 연마제로서 콜로이달 실리카를 함유한 알칼리 용액을 사용하고, 연마 헤드와 정반은 각각 31rpm, 29rpm으로 회전시켰다. 워크의 연마 하중(가압력)은, 가압 수단(미도시)에 의해, 워크의 면압 환산으로 15KPa이 되도록 설정하고, 제2 밀폐 공간부 내의 압력을 압력 제어 장치에 의해, 워크와 템플릿에 걸리는 압력이 같도록 10KPa에 제어했다. 연마 시간은 워크의 평균 연마량이 1㎛가 되도록 조정했다.

또한, 2차 연마 후에 같은 연마 헤드를 이용하여 연속하여 워크의 마무리 연마를 실시했다. 마무리 연마 시에는, 연마제를 습윤제로 하여 미량의 수용성 고분자 첨가제가 첨가된 콜로이달 실리카를 함유한 알칼리 용액을 사용하고, 연마 헤드와 정반은 각각 31rpm, 29rpm으로 회전시켰다. 워크의 연마 하중은, 가압 수단(미도시)에 의해, 워크의 면압 환산으로 15KPa이 되도록 설정하고, 제2 밀폐 공간부 내의 압력을 압력 제어 장치에 의해, 중판이 하한의 스토퍼에 꽉 갖다 댄 상태가 되도록 높은 압력으로 설정하고, 그 압력을 50KPa에 제어하여, 120초간 연마했다. 마무리 연마 후에, 워크 표면의 연마제를 제거하기 위해, 워크에 70℃의 온도에서 가온된 암모니아·과산화수소수 세정, 소위 SC1 세정을 했다.

마무리 연마 후에 중판의 위치를 상방으로 이동시켜, 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있었다.

이와 같이 하여 연마를 실시한 워크의 면 내의 연마 마친의 불균일을 평가했다. 연마마진에 대해서는, 평탄도 측정기로 연마 전후의 워크의 두께를 평탄도 보증 구역으로서 최외주부 1mm 폭을 제외한 영역을 측정하고, 워크의 직경방향의 크로스 섹션의 연마 전후의 두께의 차이를 취하여 산출했다. 평탄도 측정기는 Wafer Sight(KLA-Tencor사 제)을 사용하였다.

또한, 연마 후의 워크의 표면 결함을 평가했다. 표면 결함 평가에는 KLA-Tencor사 제의 SP-2를 이용하여, 워크 표면 상의 37nm 이상의 결함 수를 측정했다.

실시예 1에서 연마한 워크의 연마마진 분포를 도 9에 나타낸다. 도 9(A)는 전체의 연마마진 분포, 도 9(B)는 워크 상의 위치(120)로부터 150mm 범위의 확대도이다. 도 9(A)(B)에 나타낸 바와 같이, 외주 3mm까지는 거의 균일하게 연마되고 있고, 외주 3mm부터 1mm의 범위에서 약간 연마마진이 증가하고 있지만, 연마비 격차는 39.6nm이며, 동일한 탄성막에서 동일한 템플릿을 이용한 후술하는 비교예 2에 대해 대폭으로 외주 처짐이 개선되었다.

실시예 1에서 연마된 워크의 표면 결함 맵을 도 12(A)에 나타낸다. 도 12(A)에 나타낸 바와 같이, 워크 표면의 37nm 이상의 결함 수는 18개이며, 마찬가지로 워크와 같은 두께의 템플릿을 이용한 비교예 2에 대해 대폭으로 개선되었다.

이와 같이, 본 발명의 연마 헤드 및 연마 장치를 이용하여 2차 연마 및 마무리 연마를 함으로써, 작업 표면에 기스 등의 표면 결함을 발생시키지 않고, 워크의 최외주부까지 균일하게 연마할 수 있고, 워크의 연마 후에 연마포부터 워크를 용이하게 떼어낼 수 있음을 확인했다.

(실시예 2―5)

연마 헤드의 탄성막으로서, 인장 강도 8MPa의 두께 2mm의 실리콘 고무(실시예 2), 인장 강도 12MPa의 두께 2mm의 EPDM 고무(실시예 3), 인장 강도 21MPa의 두께 2mm의 NBR 고무(실시예 4), 인장 강도 37MPa의 두께 2mm의 수소첨가 NBR 고무(실시예 5)를 이용하여, 실시예 1과 같은 조건에서 워크의 2차 및 마무리 연마했다.

다른 인장 강도의 탄성막을 이용한 실시예 2―5에서 2차 및 마무리 연마된 워크의 연마마진 분포를 도 10에 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 탄성막의 인장 강도가 높은 재료를 이용함으로써 최외주부의 연마마진 증가를 억제하고, 보다 평탄한 연마가 가능한 것으로 나타났다.

또한, 이용한 탄성막의 인장 강도와 연마마진 격차의 관계를 도 11에 나타낸다. 실시예 2―5에서 연마한 워크의 연마마진 격차는, 각각 53.4nm, 49.7nm, 27.3nm, 13.6nm가 되었다. 탄성막의 인장 강도가 높은 정도, 워크의 연마마진 격차는 작아졌다.

이 결과로부터, 워크의 연마마진 격차를 50nm 이하로 억제하기 위해서는, 인장 강도가 10MPa 이상의 재료로 이루어진 탄성막을 이용하는 것이 바람직하다. 게다가, 연마마진 격차를 30nm 이하로 억제하려면, 인장 강도 20MPa 이상의 재료로 이루어진 탄성막을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 인장 강도가 높은 탄성막을 이용함으로써, 워크의 외주부를 더욱 균일하게 연마할 수 있다.

(비교예 1, 비교예 2)

도 16에 나타낸 바와 같은 종래의 연마 헤드를 구비한 연마 장치를 이용하여 실시예 1과 같은 실리콘 단결정 웨이퍼를 연마했다. 강성 링으로서 외경 360mm, 내경 320mm의 SUS제의 것을 이용하고, 두께 2mm의 인장 강도 18MPa의 EPDM 고무를 접착했다. EPDM 고무 표면에는, 백킹 필름 표면에 외경 355mm, 내경 302mm, 두께 750㎛의 템플릿(비교예 1)을 붙인 시판의 템플릿 어셈블리를 접착했다. 연마 헤드를 도 13에 나타낸 바와 같은 연마 장치에 장착하고, 워크의 2차 및 마무리 연마했다.

정반에는 직경 800mm인 것을 사용하고, 2차 연마용 연마포에는 부직포에 우레탄을 개량한 벨루어 타입 연마포를, 마무리 연마용 연마포에는 부직포 상에 우레탄을 발포시킨 스웨이드 타입 연마포를 사용했다.

또한, 워크로서 사용한 실리콘 단결정 웨이퍼는, 그 양면에 미리 1차 연마를 하고, 에지부에도 연마를 실시한 것이다.

2차 연마 시에는, 연마제로서 콜로이달 실리카를 함유한 알칼리 용액을 사용하고, 연마 헤드와 정반은 각각 31rpm, 29rpm으로 회전시켰다. 밀폐 공간부(146) 내에 압축 공기를 유입시키도록 하여, 압력 조정 장치(150)에 의해, 내부의 압력을 15KPa이 되도록 제어하고, 워크에 15KPa의 연마 하중이 걸리도록 했다. 연마 시간은 워크의 평균 연마량이 1㎛가 되도록 조정했다.

또한, 2차 연마 후에 같은 연마 헤드를 이용하여 연속하여 워크의 마무리 연마했다. 마무리 연마 시에는, 연마제를 습윤제로 하여 미량의 수용성 고분자 첨가제가 첨가된 콜로이달 실리카를 함유한 알칼리 용액을 사용하고, 연마 헤드와 정반은 각각 31rpm, 29rpm으로 회전시켰다. 밀폐 공간부(146) 내에 압축 공기를 유입시키도록 하여, 압력 조정 장치(150)에 의해, 내부의 압력을 15KPa이 되도록 제어하고, 워크에 15KPa의 연마 하중이 걸리게 하여, 120초간 연마했다. 마무리 연마 후에 워크 표면의 연마제를 제거하기 위해, 워크에 70℃의 온도에서 가온된 암모니아·과산화수소수 세정, 소위 SC1 세정을 했다.

또한, 템플릿의 두께 780㎛(비교예 2)의 템플릿 어셈블리를 붙인 연마 헤드도 준비하고, 비교예 1과 같은 조건에서 워크를 연마했다.

이와 같이 하여 연마를 실시한 워크의 면 내의 연마마진의 편차를 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 또한, 연마 후의 워크의 표면 결함을 실시예 1과 마찬가지로 평가했다.

비교예 1 및 비교예 2에서 연마한 워크의 연마마진 분포를 도 9에 나타낸다. 비교예 1의 경우, 외주 25mm 정도로 연마마진의 증가가 보이고, 외주 3mm부터 1mm에서 급격한 연마마진의 증가가 보여, 연마마진 격차는 116.2nm이었다. 템플릿을 워크의 두께에 가까운 780㎛의 두께의 것을 이용한 비교예 2의 경우, 외주 25mm의 연마마진의 증가가 개선되고, 외주 3mm까지는 균일하게 연마되고 있지만, 외주 3mm부터 1mm에서의 급격한 연마마진 증가에 대해서는 개선이 보이지 않고, 연마비 격차는 81.2nm이었다.

비교예 1 및 비교예 2에서 연마한 워크의 표면 결함 맵을 각각 도 12(B)(C)에 나타낸다. 템플릿 두께 750㎛의 비교예 1에서는 결함 수가 216개, 템플릿 두께 780㎛의 비교예 2에서는 결함 수가 684개였다. 템플릿의 두께가 두꺼운 비교예 2는 마무리 연마포와 템플릿이 항상 접촉 상태이기 때문에, 비교예 1보다 결함 수가 증가했다.

이와 같이, 비교예 1,2에서는, 2차 연마 및 마무리 연마를 같은 연마 헤드를 이용하여 실시하여 균일한 연마마진의 연마와 결함 억제의 양자를 동시에 달성할 수 없다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시로서, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 유사한 작용 효과를 도출하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 예컨대, 본 발명에 관한 연마 헤드는 도 1~도 5에 나타낸 실시 형태에 국한되지 않고, 예를 들면, 헤드 본체의 형상 등은 특허청구범위에 기재된 요건 이외에 대해서는 적절하게 설계하면 된다. 더욱이, 연마 장치의 구성도 도 7에 나타낸 것에 국한되지 않고, 예를 들면 본 발명에 관한 연마 헤드를 다수 구비한 연마 장치로 할 수 있다.

Claims (19)

1. 환형의 강성 링과, 상기 강성 링에 접착된 탄성막과, 상기 강성 링에 대해 상하방향으로 이동가능하게 결합되어, 상기 탄성막과 상기 강성 링과 함께 제1 밀폐 공간부를 형성하는 중판을 구비하고, 상기 탄성막의 하면부에 워크의 이면을 보유하고, 상기 워크의 표면을 정반 상에 부착된 연마포에 접접시켜서 연마하는 연마 헤드에 있어서,
   상기 제1 밀폐 공간부에 봉입된 비압축성 유체와, 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정하는 중판 위치 조정 수단과, 상기 중판의 상하방향의 이동의 상한 위치 및 하한 위치를 각각 제한하기 위한 스토퍼를 구비하고, 상기 중판 위치 조정 수단에서 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정함으로써 상기 탄성막의 하면부의 형상을 조정할 수 있는 것이고, 상기 중판과, 상기 중판의 상방에 배치되는 연마 헤드 본체와, 상기 연마 헤드 본체의 하단과 접하는 상기 강성 링의 상부에 형성된 제2 밀폐 공간부를 갖고, 상기 중판 위치 조정 수단은 상기 제2 밀폐 공간부 내의 압력을 제어함으로써 상기 중판의 상하방향의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성막은, 인장 강도가 10MPa 이상의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 탄성막의 하면부의 주변부에 상기 강성 링과 동심 형상으로 마련되고, 상기 워크의 에지부를 유지하는 환형의 템플릿을 구비하는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 환형의 템플릿의 두께는 상기 워크의 마무리 두께에 대해 ±1% 이내로 조정되는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 강성 링의 외측에 동심 형상으로 마련되고, 상기 워크의 에지부를 유지하는 수지제 링을 구비하는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 중판이 상기 하한 위치로 이동되었을 때, 상기 탄성막의 하면부의 형상이 아래로 볼록한 형상으로 조정함으로써 변경된 상기 워크의 표면 위치가 상기 템플릿의 하면 위치보다도 낮은 위치가 되는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 중판이 상기 하한 위치로 이동되었을 때, 상기 탄성막의 하면부의 형상이 아래로 볼록한 형상으로 조정함으로써 변경된 상기 워크의 표면 위치가 상기 템플릿의 하면 위치보다도 낮은 위치가 되는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 중판이 상기 하한 위치로 이동되었을 때, 상기 탄성막의 하면부의 형상이 아래로 볼록한 형상으로 조정함으로써 변경된 상기 워크의 표면 위치가 상기 수지제 링의 하면 위치보다도 낮은 위치가 되는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 중판이 상기 하한 위치로 이동되었을 때, 상기 워크의 표면 위치가 상기 템플릿의 하면 위치보다도 50㎛ 이상, 상기 워크의 마무리 두께의 55% 이하 낮은 위치가 되는 것을 특징으로 하는,
   연마 헤드.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 중판이 상기 하한 위치로 이동되었을 때, 상기 워크의 표면 위치가 상기 템플릿의 하면 위치보다도 50㎛ 이상, 상기 워크의 마무리 두께의 55% 이하 낮은 위치가 되는 것을 특징으로 하는,
    연마 헤드.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 중판이 상기 하한 위치로 이동되었을 때, 상기 워크의 표면 위치가 상기 수지제 링의 하면 위치보다도 50㎛ 이상, 상기 워크의 마무리 두께의 55% 이하 낮은 위치가 되는 것을 특징으로 하는,
    연마 헤드.
    
12. 워크의 표면을 연마할 때 사용하는 연마 장치에 있어서,
    정반 상에 부착된 연마포와, 상기 연마포 상에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구와, 상기 워크를 유지하기 위한 연마 헤드로서, 제1항 또는 제2항에 기재된 연마 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    연마 장치.
    
13. 워크의 표면을 연마할 때 사용하는 연마 장치에 있어서,
    정반 상에 부착된 연마포와, 상기 연마포 상에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급 기구와, 상기 워크를 유지하기 위한 연마 헤드로서, 제11항에 기재된 연마 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    연마 장치.
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