TWI410300B - Workpiece grinding head and grinding device with this grinding head - Google Patents

Description

工件研磨用頭及具備此研磨頭之研磨裝置

本發明係關於一種在研磨工件的表面時，用以保持工件的研磨頭、以及具備此研磨頭之研磨裝置，特別是關於將工件保持於橡膠膜上的研磨頭及具備此研磨頭之研磨裝置。

隨著近年的半導體元件的高集積化，用於此的半導體矽晶圓的平面度的要求日益嚴格。另外，為了提高半導體晶片的產率，亦要求晶圓的至邊緣附近的區域為止的平坦性。

矽晶圓的最終形狀係取決於最終製程也就是鏡面研磨加工。特別是對於直徑300mm矽晶圓而言，為了滿足嚴格的平坦度的規格，先以雙面研磨進行一次研磨，之後，為了改善表面的傷痕和面粗度等，進行單面的表面二次研磨與精加工工研磨。單面的表面二次研磨與精加工研磨中，被要求維持在雙面一次研磨中所作成的平坦度、以及將表面側精加工成無傷痕等的缺陷的完全鏡面。

一般的單面研磨裝置，係例如第8圖所示，由已貼附研磨布82的磨盤83、研磨劑供給機構84、以及研磨頭85等所構成。如此的研磨裝置81中，以研磨頭85保持工件W，從研磨劑供給機構84向研磨布82上供給研磨劑86，且分別旋轉磨盤83與研磨頭85，來使工件W的表面與研磨布82滑動接觸，藉此來進行研磨。

將工件保持於研磨頭的方法，例如有隔著蠟等的接著劑將工件貼附在平坦的圓盤狀板上的方法等。其他，如第9圖所示，還有：以抑制研磨頭本體91與工件保持盤92的凹凸形狀的轉印為目的，於工件保持盤92，黏貼被稱為襯墊膜93的彈性膜的保持方法；將橡膠膜作為工件保持部，於該橡膠膜的背面，流入空氣等的加壓流體，以均勻的壓力使橡膠膜膨脹，將工件按壓在研磨布上，亦即所謂的橡膠夾頭方式(例如參照日本專利公開公報特開2002-264005號)等。另外，以抑制外周部分塌邊，提高平坦性為目的，亦有提出一種研磨頭，其配置有定位環，作為用以將研磨布按壓在工件的外側配置之手段。

先前的橡膠夾頭方式的研磨頭的構成的一例，模式地表示於第10a圖。為了密封於其底面設有凹部的圓盤狀中板102a的凹部，而貼上橡膠膜(橡膠材料)104a，經由第一壓力調整機構105a，供給流體至第一密閉空間部103a內，而成為可按壓晶圓W的構造，亦即成為橡膠夾頭構造。再者，中板102a，隔著彈性膜106a連結於研磨頭本體101a，經由第二壓力調整機構108a，供給流體至以彈性膜106a密閉的第二密閉空間部107a內，而成為可加壓中板102a的構造。以於研磨加工中保持晶圓為目的，圓環狀的導環109a連結於研磨頭本體101a，而成為被配置於晶圓W的外側的構造。另外，亦有如第10b圖般的未具有中板102b的加壓機構，而僅以橡膠膜104b來進行加壓的方式的構造。再者，以抑制外周部的塌邊為目的，亦有取代導環而如第10c圖般的配置用以按壓研磨布的定位環的研磨頭的提案。定位環109c，係成為：經由第三壓力調整機構112c，供給流體至以彈性膜110c密閉的第三密閉空間部111c內來按壓研磨布的構造。

如第10a圖、第10b圖的構造般的在中板的凹部開口端部，伸張地設置橡膠膜的構造的情況，於開口端部附近，因張力的影響，橡膠膜的剛性會有效地變高，施加於工件的外周部分的壓力也會變高，而有發生外周塌邊的問題。另外，亦有如第10d圖般地，提出一種將橡膠膜的支持部P(開口端部)的位置，相對於工件上升，降低外周部分的壓力，來抑制外周塌邊的手段(例如參照日本專利公開公報特開2002-264005號)。然而，若想要改善晶圓的外周塌邊，相反地，將會成為晶圓外周翹起的形狀，而會發生：均勻性惡化；因橡膠膜伸張地設置時的張力不均的影響，形狀不安定等的問題。亦有如第10c圖般地，提出一種在工件的外側配置定位環，直接按壓研磨布，來抑制外周塌邊的手段，但是也會發生：因定位材料亦會被研磨，由於從該處來的發塵等的影響，造成在工件表面發生傷痕；或是因按壓押而造成研磨劑未充分供給至工件表面上，而引起研磨速度的降低等的問題。

因此，本發明係有鑑於上述問題點而開發出來，其目的係提供一種研磨頭及具備該研磨頭之研磨裝置，該研磨頭係針對橡膠夾頭方式的研磨頭，可極力地抑制在工件表面上發生傷痕等的表面缺陷，且可安定且均勻地研磨至工件外周為止。

為了解決上述課題，本發明提供一種研磨頭，係針對：至少在研磨頭本體的下部，具備：大約圓盤狀的中板；保持於該中板，至少覆蓋中板的底面部與側面部之橡膠膜；以及設於上述橡膠膜的周圍之圓環狀的導環；

具有被上述中板與上述橡膠膜包圍之第一密閉空間部，並構成可利用第一壓力調整機構來改變上述第一密閉空間部的壓力；

且將工件的背面保持於上述橡膠膜的底面部，並使該工件的表面滑動接觸於已貼附在磨盤上的研磨布上來進行研磨之形態的研磨頭，其特徵為：

上述橡膠膜，其被保持於上述中板上的末端部，形成O環狀，上述中板係被形成可分割為上下二片；

上述中板與上述橡膠膜，係在上述中板的至少底面部的整面與側面部之間具有間隙，且利用上述橡膠膜的O環狀的末端部被夾入上述分割的中板中，以保持上述橡膠膜於上述中板上。

如此，將橡膠膜作成其上部在圓形上開口而成的中空圓盤狀也就是罩狀的構造，使橡膠膜的固定在中板上的位置成為遠離工件保持部側的位置，此罩狀橡膠膜的末端部作成O環狀，並使中板與橡膠膜的接觸面積減少至極限為止，而支持於中板，藉此，可對於橡膠膜抑制多餘的張力的發生，不用提高工件外周部分的橡膠膜的剛性，便可對工件整體施加均勻的研磨荷重來進行研磨。

其結果，可於工件整面，特別是於外周部，較先前維持更高平坦性地研磨。亦即，能作成一種研磨頭，可均勻地研磨至工件外周為止。

另外，因未使用定位環等，可抑制發塵等的影響。因此，能作成一種研磨頭，可防止在工件表面上發生傷痕、缺陷等。

而且，能作成一種研磨頭，即使無按壓於研磨布上的定位環等，亦可抑制外周塌邊。

另外，上述中板，較佳為：與上述研磨頭本體分離，且具備第一高度調整機構，其獨立於上述研磨頭本體，用以調整該中板的高度方向的位置。

如此，利用將中板作成能與研磨頭本體分離獨立地調節高度，而可調節已固定於中板上的橡膠膜的高度。藉此，利用橡膠膜側面的剛性，可改變對於工件的外周部分的壓力，再者，因附加可精密地控制中板的高度位置之第一高度調整機構，可配合工件的加工前形狀(塌邊、翹起形狀等)，改變加工條件，更容易地將加工後的工件加工成平坦化。

另外，上述研磨頭本體，較佳為：係與上述中板分離，且具備第二高度調整機構，其獨立於上述中板，用以調整該研磨頭本體的高度方向的位置；該第二高度調整機構，係將上述研磨布與上述導環的間隙的距離，保持於上述工件厚度的25～45%的寬度。

如此，利用研磨頭本體亦即導環亦具備高度調節機構(第二高度調節機構)，可將導環與研磨布的間隙保持於一定，藉此，可更安定地保持工件，且不會使研磨速度降低、工件的表面品質劣化地進行工件的研磨加工。

另外，將研磨布與導環的間隙保持於工件厚度的25～45%，可防止當導環與研磨布間隙過小時所引起的因研磨劑的供給不足而發生的研磨速度降低；另外，可防止間隙過大時於加工中無法保持工件。

另外，上述第一高度調整機構與上述第二高度調整機構，較佳為採用滾珠螺桿。

如此，因該第一、第二高度調整機構採用滾珠螺桿，更精密的高度方向的位置調節變得容易，能以更高精度，安定地進行研磨。

另外，較佳為：具備連結上述中板與上述研磨頭本體之彈性膜、以及安裝於上述研磨頭本體上的停止器，具有以上述中板、上述研磨頭本體及上述彈性膜所包圍的第二密閉空間部，構成可利用第二壓力調整機構來改變上述第二密閉空間部的壓力；上述第一高度調整機構係上述停止器。

如此，中板部分與研磨頭本體部以彈性膜連結，而利用調整以中板、研磨頭本體及彈性膜所密閉的第二密閉空間部的壓力，可使中板上升、下降；另外，利用調節已安裝於研磨頭本體上的停止器的高度，可調整中板的高度位置，成為以簡便的機構即可進行橡膠膜的高度控制。

另外，上述停止器較佳為壓電元件。

如此，如更以壓電元件來形成停止器，藉由控制施加電壓，使停止器的厚度可改變，則可自動地將橡膠膜調整於任意的高度，配合工件的研磨前的形狀，可將外周部分的形狀，從塌邊至翹起，任意地自動調節，而可將工件加工成更平坦化。

另外，本發明中提供一種研磨裝置，其係在研磨工件的表面時所使用的研磨裝置，至少具備：貼附於磨盤上的研磨布；用以將研磨劑供給至該研磨布上之研磨劑供給機構；以及上述本發明的研磨頭，作為用以保持上述工件的研磨頭。

如此，如採用具備本發明的研磨頭之研磨裝置來進行工件的研磨，則可對於工件整體施以均勻的研磨荷重來研磨工件，可於工件整面，特別是於外周部，維持高平坦性地進行研磨。

另外，較佳為：具備非接觸地檢測從上述研磨頭本體至上述研磨布為止的距離之感應器、上述第一高度調整機構、以及上述第二高度調整機構，上述第一高度調整機構，係對應利用上述感應器所檢出的從上述研磨頭本體至上述研磨布為止的距離，來調整上述中板與上述橡膠膜的高度方向的位置；上述第二高度調整機構，係對應利用上述感應器所檢出的從上述研磨頭本體至上述研磨布為止的距離，來調整上述研磨布與上述導環的間隙的高度方向的位置。

如此，因具備對應利用感應器所檢出的從研磨頭本體至研磨布為止的距離，來調整中板與橡膠膜的高度之第一高度調整機構，可配合工件的加工前的形狀，修正形狀地進行研磨，其結果，能使被研磨後的工件的表面平坦性良好。再者，因具備對應利用感應器所檢出的從研磨頭本體至研磨布為止的距離，來調整研磨頭本體的高度之第二高度調整機構，能將連繫於研磨頭本體上的導環與研磨布的間隙保持一定、安定地保持工件，且不會使研磨速度降低、工件的表面品質劣化，來進行工件的研磨加工。

如以上的說明，若採用本發明的研磨頭來進行工件的研磨，則可對於工件整體施以均勻的研磨荷重來研磨工件，能作成一種研磨頭，可於工件整面，特別是於外周部，維持高平坦性地進行研磨。

以下，對於本發明更具體地說明。

如上所述，特別是半導體矽晶圓的工件的情況時，表面的平坦性與無傷痕、缺陷等的表面的完全性，被要求更高的水準。橡膠夾頭方式的研磨頭的情況時，與先前的接著於陶瓷板等之上來進行研磨的方式的研磨頭相較，雖然可進行更高平坦性的加工，但特別是在工件的外周部分，會有發生外周塌邊等的問題。另外，以改善如此的外周塌邊的為目的，雖然有提出一種先將定位環配置在工件的保持面的外側，於工件研磨加工中，按壓工件的外側部分的研磨布來抑制外周塌邊的方式的研磨頭，但是，因來自定位環的異物等的影響，亦會發生：在工件表面上發生傷痕；或是因以定位環按壓研磨布，研磨劑未充分供給至工件表面，而引起研磨速度的降低等的問題。為了解決如此的問題，提供一種可高平坦性地加工工件的研磨頭與研磨裝置，本發明者進行了實驗與檢討。

其中，本發明者發現以下的先前技術的問題點。

先前的橡膠夾頭方式的研磨頭，如第10a圖般，於中板102a設有凹部，於該凹部開口端部伸張地設置橡膠膜104a，因此成為其橡膠膜支持端接近工件保持部的構造；橡膠膜支持端附近因張力的影響，其橡膠膜的剛性有效地變高，施於工件W的外周部分的壓力變高，其結果，發生外周塌邊。另外，如第10d圖般，亦提出一種使橡膠膜的支持部P(開口端部)的位置，相對於工件W上升，降低外周部的壓力，來抑制外周塌邊的方法。但是，已知因橡膠膜的支持端的張力不均的影響，於工件的圓周方向，形狀不安定。

對此，本發明者進行努力實驗與檢討，發現：將橡膠膜作成其上部在圓形上開口而成的中空圓盤狀也就是罩狀的構造，使橡膠膜的固定在中板上的位置成為遠離工件保持部側的位置，罩狀橡膠膜(以下稱為橡膠膜)的末端部作成O環狀，並使中板與橡膠膜的接觸面積減少至極限為止，而支持於中板，藉此，可對於橡膠膜抑制多餘的張力的發生，不用提高工件外周部分的橡膠膜的剛性，便可對工件整體施加均勻的研磨荷重，而完成本發明。

以下，參照添附的圖式，具體地說明本發明的研磨頭以及研磨裝置，但本發明不限定於此形態。

第1圖係表示本發明的研磨頭的第一態樣。此研磨頭10，其末端部具備成為O環狀之罩狀的橡膠膜13(橡膠膜)。該橡膠膜13的末端部的O環部，被大約圓盤狀的中板12a和12b所夾持，這些中板12a、12b具備為了保持該O環部而設置的圓環狀溝。橡膠膜13僅以其末端部的O環等的夾入部，與中板接觸，該橡膠膜13的底面、側面係以未接觸中板12b的狀態，被大約圓盤狀的中板12a、12b所夾持。另外，已夾持橡膠膜13之大約圓盤狀的中板12a、12b，係被固定於凸緣狀構造的研磨頭本體11。在研磨加工中用以保持工件W的邊緣之圓環狀的導環19，沿著工件W的外周配置，該導環19係連結於研磨頭本體。藉由第一壓力調整機構15供給流體至以橡膠膜13密閉的第一密閉空間部14內，使該橡膠膜13膨脹，而成為可施加荷重於工件W背面的構造。

另外，以工件W的背面保護為目的，較佳是在橡膠膜13的工件保持部，貼上襯墊膜來使用。

如此，作成橡膠膜13的固定端部已配置於遠離工件W的保持部的位置的構造，且使中板12a、12b與橡膠膜13的接觸面積減少至極限為止，藉此可抑制基於將該橡膠膜13支持於中板12a、12b上而發生的多餘的張力，因此，可對工件W整體施加均勻的荷重來研磨工件W。

藉此，能夠作出一種研磨頭，與先前相較，可維持工件整面的高平坦性，且即使是工件的外周部，亦能抑制翹起、塌邊等的發生。

再者，因未使用定位環等，可防止來自定位材料等的發塵，能抑制在工件表面發生損傷。而且，因研磨劑充分地供給至工件表面，可作成一種不會引起研磨速度降低的研磨頭。

第2圖係表示本發明的研磨頭的第二態樣。此研磨頭20係與第1圖所示的研磨頭10相異，其中板22a與22b未連結於研磨頭本體21，而連結於第一高度調整機構26上，成為可上下變化橡膠膜23的位置的構造。

而且，研磨頭本體21連結圓環狀的導環29，該導環29在研磨加工中用以保持工件W的邊緣；研磨頭本體21與第二高度調節機構27連結，而成為能夠使導環29的高度方向的位置作上下變化的構造。導環29的位置能夠進行調節，使研磨布與導環的間隙成為僅是工件W的厚度的25～45%。

如此，藉由具備可與研磨頭本體分離獨立地調整中板的高度的機構(第一高度調整機構)，可改變固定於中板上的橡膠膜的高度，藉此，可利用橡膠膜側面的剛性的影響，來改變對於工件外周部分的壓力，再者，配合工件的加工前形狀(翹起、塌邊形狀等)來改變加工條件，可容易地將加工後的工件加工成更平坦化。

另外，利用附加用以調節研磨頭本體亦即導環的高度的機構(第二高度調節機構)，可將導環與研磨布的間隙保持一定，安定地保持工件，不會降低研磨速度、或是使工件的表面品質劣化，而能夠更容易地進行工件的研磨加工。

另外，利用將研磨布與導環的間隙保持為工件的厚度的25～45%，可防止因導環與研磨布的間隙過小時所引起的研磨劑的供給不足而發生的研磨速度的降低；另外，可防止發生當間隙過大時無法於研磨加工中保持工件。

而且，如上所述，作為第一高度調整機構與第二高度調整機構，可採用滾珠螺桿。

藉由將滾珠螺桿採用於高度調整機構中，更精密的調節變得容易，能以更高精度的方式，安定地進行研磨。

第3圖係表示改變橡膠膜33的位置時的工件W與橡膠膜33的狀態。(a)係表示橡膠膜33的底面位置與工件W的背面位置相同的狀態(基準位置)、(b)係表示使橡膠膜33的位置較(a)下降的狀態、(c)係表示使橡膠膜33的位置較(a)上升的狀態。如第3圖(b)般地將橡膠膜33的位置降下的情況，橡膠膜33的底面成為強力地按壓在工件W的背面上的狀態，於是橡膠膜33的側面成為橫向膨脹的狀態。此時，因橡膠膜側面的剛性的影響，施於工件W的外周部上的壓力變高，工件的外周部分成為塌邊形狀。另外，如第3圖(c)般地提高橡膠膜33的位置的情況，由於該橡膠膜33的中心部份的膨脹變大，而橡膠膜33的外周部分的膨脹變小，施於工件W的外周部上的壓力變小，工件的外周部分會成為翹起的形狀。

如此，藉由改變橡膠膜33的位置，可將工件W的外周部分的形狀控制成為平坦、塌邊、翹起的任一形狀。因此，藉由配合加工前的工件W的形狀(平坦、塌邊、翹起)，來調節橡膠膜33的位置，將工件W的形狀修正為平坦變得容易。

第4圖係表示本發明的研磨頭的第三態樣。此研磨頭40，係不採用如第2圖中所示的機械性上下移動機構的方法，來作為調節橡膠膜43的高度的手段的一例。以彈性膜47將中板42a與研磨頭本體41連結，藉由第二壓力調整機構48，調整以中板42a、彈性膜47與研磨頭本體41所密閉的第二密閉空間部46的壓力，進行減壓，使中板42a、42b與橡膠膜43上升，並藉由已安裝於研磨頭本體上的停止器50，調節中板的高度，來調節橡膠膜43的位置。若是此種方法，可利用更簡便的構造來調整橡膠膜的高度。

如此，具有上述橡膠膜之中板部分與研磨頭本體部，以彈性膜連結，並利用調整以中板部分、研磨頭本體與彈性膜所密閉的第二密閉空間部內的壓力，可使中板上升、下降；另外，可藉由調整安裝於研磨頭本體上的停止器的高度，來調整中板的高度位置，藉此，可利用簡便的機構來控制橡膠膜的高度。

再者，於停止器中採用壓電元件，並置入利用施加電壓來改變停止器的厚度的機構，可自動調節中板與橡膠膜的高度於任意位置。

另外，若以壓電元件來形成停止器，停止器厚度作成可變時，能自動地調節橡膠膜於任意高度，配合工件的研磨前的形狀，能將外周部的形狀，從塌邊至翹起，任意地進行自動調節，可容易地將工件加工成更平坦化。

第5圖係表示本發明的研磨裝置的一例。此研磨裝置51係由已貼附研磨布52的磨盤53、供給研磨劑56的研磨劑供給機構54、以及如第2圖所示的本發明的研磨頭55等所構成。

如此，若採用具備本發明的研磨頭之研磨裝置，來進行工件的研磨，則能夠作成一種研磨裝置，可對工件整體施以均勻的研磨荷重來研磨工件，於工件整面，特別是可於外周部維持高平坦性地進行研磨。

再者，在研磨布52的上方，可具備測距感應器57，其採用雷射等非接觸方式，來測定研磨頭本體與研磨布之間的距離。

利用此測距用的感應器57，測定至研磨布52為止的距離(研磨布的厚度)與至研磨頭本體55為止的距離，其結果係被傳送至第一高度調整機構58與第二高度調整機構59。

對應工件W的厚度與研磨布52的厚度，橡膠膜的位置可藉由第一高度調整機構58而被調整至最適當的位置。另外，導環的位置亦可同時地經由第二高度調整機構59，藉由上下移動機構而調整至最適當的位置。

如此，利用具備第一高度調整機構，此機構可對應以感應器測定的從研磨頭本體至研磨布為止的距離，來調節中板亦即橡膠膜的高度，便可配合工件的加工前形狀來進行修正形狀的研磨，其結果，可使研磨後的工件的表面平坦性更良好。再者，利用具備第二高度調整機構，此機構可對應以感應器測定的從研磨頭本體至研磨布為止的距離，來調節研磨頭本體的高度，便可將連結於研磨頭本體上的導環與研磨布之間的間隙保持一定、安定地保持工件，且不會使研磨速度降低、或是使工件的表面品質劣化地進行工件的研磨加工。

以下，表示實施例與比較例，更具體地說明本發明，但本發明不限定於此實施例。

(實施例)

以螺栓連結如第2圖所示的厚度3mm、外徑293mm的中板二片，來夾持厚度1mm、底面部的外徑301mm、高度6.5mm的罩狀的橡膠膜，其末端部具有直徑289mm的O環形狀(直徑2mm)。另外，在橡膠膜的周圍，配設內徑302mm的導環。採用一種使用滾珠螺桿的機構來作為橡膠膜的上下機構、或是導環的上下機構。

採用具備如上所述的研磨頭的研磨裝置，如下所述地，進行工件(直徑300mm、厚度775μm的單晶矽晶圓)的研磨。又，使用的單晶矽晶圓，其雙面預先施以一次研磨，其邊緣部亦已施以研磨。另外，磨盤係使用直徑800mm者，研磨布係使用通常使用者。

研磨之際，使用研磨劑中含有矽酸膠(colloidal silica)的鹼性溶液，研磨頭與磨盤分別以31rpm、29rpm旋轉。工件W的研磨荷重(按壓力)係使利用橡膠膜密閉的第一密閉空間部的壓力成為20kPa。研磨時間設為80秒。導環與研磨布的間隙調整為250μm，橡膠膜的高度，以工件背面的高度作為基準的0mm，將橡膠膜遠離工件的方向定為負值，設定-0.25mm、-0.15mm、0mm、+0.05mm、+0.10mm的五種條件，分別實施工件的表面研磨加工。

對於如此地進行研磨後的工件的面內的研磨量的均勻性進行評價。關於研磨量，係以平坦度測試器，對於面內研磨前後的工件的厚度，作為平坦度保證區域，測定除了最外周部2mm寬以外的區域，取得工件的研磨前後的厚度的差量而算出。

此結果，所得的從中心算起的距離100mm～148mm為止的工件的研磨量分布，表示於第6圖。第6圖係表示在實施例中研磨後的工件的研磨量分布的圖表。

基準高度0mm的條件下，至工件的外周部為止，會被研磨成平坦狀，為良好的結果。

另外，利用改變橡膠膜的位置，確認了距工件的中心約140mm處的更外側部分的研磨量變化。例如，按壓工件後的+0.20mm的情況下，能夠使工件的外周部成為塌邊形狀。另外，縮小橡膠膜的外周部的膨脹後的-0.25mm的情況下，能夠使工件的外周部成為翹起形狀。

(比較例1)

以一種研磨裝置，其具備如第9圖所示的於周圍配設有導環的工件保持盤上，隔著襯墊膜來保持工件之研磨頭，與實施例同樣地，實施工件W的表面研磨加工。但是，直接對保持盤施加荷重，而對於工件W施加20kPa來作為單位荷重。

(比較例2-1)

以一種研磨裝置，其具備如第10b圖所示的其橡膠膜支持端接近工件保持部之研磨頭，與實施例同樣地，實施工件的表面研磨加工。

(比較例2-2)

以具備如第10d圖所示的研磨頭之研磨裝置，與實施例同樣地，實施工件的表面研磨加工。另外，橡膠膜的支持點P，相對於比較例2-1的上升量為0.2mm。

將比較例1、比較例2-1、2-2的距工件的中心100mm～148mm為止的研磨量分布，表示於第7圖。另外，為了進行比較，以實施例的橡膠膜基準高度0mm，研磨加工後的研磨量分布，亦併記於第7圖。

如上所述，採用實施例的研磨頭進行研磨後的工件，係被研磨成至工件外周部為止都是平坦的，為良好的結果。

相對於此種情況，比較例1的情況，因保持盤的凹凸的影響，造成於工件的面內的研磨量有微小的不均，且外周部分的研磨量變多。

另外，比較例2-1的情況，橡膠膜支持於中板的凹部開口端部，其附近的彈性膜的剛性有效地變高，施於工件的外周部分的壓力變高，工件的外周部分的研磨量極端地變大。

而且，在比較例2-2中，因橡膠膜的支持點位置，相對於比較例2-1上升0.2mm，稍微地改善了最外周部分的塌邊情況，但是相反地，從120mm附近開始成為翹起的形狀，研磨量均勻性成為惡化的結果。

又，本發明並非被限定於上述實施形態者。上述實施形態僅為例示，凡是具有和本發明申請專利範圍所記載之技術思想實質相同之構成，可達到同樣之作用效果者，皆包含本發明的技術範圍中。

例如，本發明的研磨頭不限定於第1圖、第2圖、第3圖所示的態樣，例如，研磨頭本體的形狀等，關於申請專利範圍記載的要件以外，可適當地設計。

另外，研磨裝置的構成亦不限定於第5圖所示者，例如，可為具備複數個本發明的研磨頭之研磨裝置。

10．．．研磨頭

11．．．研磨頭本體

12a．．．中板

12b．．．中板

13．．．橡膠膜

14．．．第一密閉空間部

15．．．第一壓力調整機構

19．．．導環

20．．．研磨頭

21．．．研磨頭本體

22a．．．中板

22b．．．中板

23．．．橡膠膜

26．．．第一高度調整機構

27．．．第二高度調整機構

29．．．導環

33．．．橡膠膜

40．．．研磨頭

41．．．研磨頭本體

42a．．．中板

42b．．．中板

43．．．橡膠膜

46．．．第二密閉空間部

47．．．彈性膜

48．．．第二壓力調整機構

50．．．停止器

51．．．研磨裝置

52．．．研磨布

53．．．磨盤

54．．．研磨劑供給機構

55．．．研磨頭

56．．．研磨劑

57．．．測距感應器

58．．．第一高度調整機構

59．．．第二高度調整機構

81．．．研磨裝置

82．．．研磨布

83．．．磨盤

84．．．研磨劑供給機構

85．．．研磨頭

86．．．研磨劑

91．．．研磨頭本體

92．．．工件保持盤

93．．．襯墊膜

101a．．．研磨頭本體

102a．．．中板

103a．．．第一密閉空間部

104a．．．橡膠膜

105a．．．第一壓力調整機構

106a．．．彈性膜

107a．．．第二密閉空間部

108a．．．第二壓力調整機構

109a．．．導環

102b．．．中板

104b．．．橡膠膜

109c．．．定位環

110c．．．彈性膜

111c．．．第三密閉空間部

112c．．．第三壓力調整機構

W．．．晶圓

第1圖係表示本發明的研磨頭的第一態樣的概略剖面圖。

第2圖係表示本發明的研磨頭的第二態樣的概略剖面圖。

第3圖係表示本發明的研磨頭中的工件與橡膠膜的位置關係的概略圖。

第4圖係表示本發明的研磨頭的第三態樣的概略剖面圖。

第5圖係表示具備本發明的研磨頭之研磨裝置的一例的概略構成圖。

第6圖係表示在實施例中研磨後的工件的研磨量分布的圖表。

第7圖係表示在實施例、比較例1、比較例2-1、比較例2-2中研磨後的工件的研磨量分布的圖表。

第8圖係表示單面研磨裝置的一例的概略剖面圖。

第9圖係表示先前的研磨頭的一例的概略剖面圖。

第10a圖係表示先前的研磨頭的一例的概略剖面圖。

第10b圖係表示先前的研磨頭的另一例的概略剖面圖。

第10c圖係表示先前的研磨頭的另一例的概略剖面圖。

第10d圖係表示先前的研磨頭的另一例的概略剖面圖。

10．．．研磨頭

11．．．研磨頭本體

12a．．．中板

12b．．．中板

13．．．橡膠膜

14．．．第一密閉空間部

15．．．第一壓力調整機構

19．．．導環

W．．．晶圓

Claims (12)

1. 一種研磨頭，係針對：至少在研磨頭本體的下部具備：大約圓盤狀的中板；保持於該中板，至少覆蓋中板的底面部與側面部之橡膠膜；以及設於上述橡膠膜的周圍之圓環狀的導環；具有被上述中板與上述橡膠膜包圍之第一密閉空間部，並構成可利用第一壓力調整機構來改變上述第一密閉空間部的壓力；且將工件的背面保持於上述橡膠膜的底面部，並使該工件的表面滑動接觸於已貼附在磨盤上的研磨布上來進行研磨之形態的研磨頭，其特徵為：上述橡膠膜，其被保持於上述中板上的末端部，形成O環狀，上述中板係被形成可分割為上下二片；上述中板與上述橡膠膜，係在上述中板的至少底面部的整面與側面部之間具有間隙，且利用上述橡膠膜的O環狀的末端部被夾入上述分割的中板中，以保持上述橡膠膜於上述中板上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的研磨頭，其中上述中板係與上述研磨頭本體分離，且具備第一高度調整機構，其獨立於上述研磨頭本體，用以調整該中板的高度方向的位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的研磨頭，其中上述研磨頭本體係與上述中板分離，且具備第二高度調整機構，其獨立於上述中板，用以調整該研磨頭本體的高度方向的位置；該第二高度調整機構，係將上述研磨布與上述導環的間隙的距離，保持於上述工件厚度的25~45%的寬度。
4. 如申請專利範圍第2項所述的研磨頭，其中上述研磨頭本體係與上述中板分離，且具備第二高度調整機構，其獨立於上述中板，用以調整該研磨頭本體的高度方向的位置；該第二高度調整機構，係將上述研磨布與上述導環的間隙的距離，保持於上述工件厚度的25~45%的寬度。
5. 如申請專利範圍第2項所述的研磨頭，其中上述第一高度調整機構，係採用滾珠螺桿。
6. 如申請專利範圍第3項所述的研磨頭，其中上述第二高度調整機構，係採用滾珠螺桿。
7. 如申請專利範圍第4項所述的研磨頭，其中上述第一高度調整機構與上述第二高度調整機構，係採用滾珠螺桿。
8. 如申請專利範圍第2項所述的研磨頭，其中具備：連結上述中板與上述研磨頭本體之彈性膜、以及安裝於上述研磨頭本體上的停止器，具有以上述中板、上述研磨頭本體及上述彈性膜所包圍的第二密閉空間部，構成可利用第二壓力調整機構來改變上述第二密閉空間部的壓力；上述第一高度調整機構係上述停止器。
9. 如申請專利範圍第8項所述的研磨頭，其中上述停止器係壓電元件。
10. 一種研磨裝置，其係在研磨工件的表面時所使用的研磨裝置，至少具備：貼附於磨盤上的研磨布；用以將研磨劑供給至該研磨布上之研磨劑供給機構；以及申請專利範圍第1項所述的研磨頭，作為用以保持上述工件的研磨頭。
11. 一種研磨裝置，其係在研磨工件的表面時所使用的研磨裝置，至少具備：貼附於磨盤上的研磨布；用以將研磨劑供給至該研磨布上之研磨劑供給機構；以及申請專利範圍第2至9項之任一項所述的研磨頭，作為用以保持上述工件的研磨頭。
12. 如申請專利範圍第11項所述的研磨裝置，其中具備：非接觸地檢測從上述研磨頭本體至上述研磨布為止的距離之感應器、上述第一高度調整機構、以及上述第二高度調整機構，上述第一高度調整機構，係對應利用上述感應器所檢出的從上述研磨頭本體至上述研磨布為止的距離，來調整上述中板與上述橡膠膜的高度方向的位置；上述第二高度調整機構，係對應利用上述感應器所檢出的從上述研磨頭本體至上述研磨布為止的距離，來調整上述研磨布與上述導環的間隙的高度方向的位置。