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JP4907298B2 - Polishing head, polishing apparatus, and workpiece peeling method - Google Patents

Polishing head, polishing apparatus, and workpiece peeling method Download PDF

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JP4907298B2 JP2006285372A JP2006285372A JP4907298B2 JP 4907298 B2 JP4907298 B2 JP 4907298B2 JP 2006285372 A JP2006285372 A JP 2006285372A JP 2006285372 A JP2006285372 A JP 2006285372A JP 4907298 B2 JP4907298 B2 JP 4907298B2
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Description

本発明は、ワークの表面を研磨する際にワークの裏面を保持するための研磨ヘッド、及びそれを備えた研磨装置並びにワークを研磨布から剥離する方法に関する。   The present invention relates to a polishing head for holding the back surface of a workpiece when polishing the surface of the workpiece, a polishing apparatus including the polishing head, and a method for peeling the workpiece from a polishing cloth.

シリコンウエーハ等の半導体ウエーハの表面を研磨する装置として、ウエーハを片面ずつ研磨する片面研磨装置と、両面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10に示したように、研磨布74が貼り付けられた定盤73と、研磨剤供給機構76と、研磨ヘッド72等から構成されている。このような研磨装置71では、研磨ヘッド72でウエーハWを保持し、研磨剤供給機構76から研磨布74上に研磨剤75を供給するとともに、定盤73と研磨ヘッド72をそれぞれ回転させてウエーハWの表面を研磨布74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 semiconductor wafer such as a silicon wafer, there are a single-side polishing device for polishing a wafer one side at a time and a double-side polishing device for polishing both surfaces simultaneously.
As shown in FIG. 10, for example, a general single-side polishing apparatus includes a surface plate 73 to which a polishing cloth 74 is attached, an abrasive supply mechanism 76, a polishing head 72, and the like. In such a polishing apparatus 71, the wafer W is held by the polishing head 72, the polishing agent 75 is supplied from the polishing agent supply mechanism 76 onto the polishing cloth 74, and the surface plate 73 and the polishing head 72 are respectively rotated to rotate the wafer. Polishing is performed by bringing the surface of W into sliding contact with the polishing pad 74.

ワークを保持する方法としては、平坦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、軟質のパッド(バッキングパッド)で水貼りする方法、真空吸着する方法などがある。
図11は、バッキングパッドでワークを保持する研磨ヘッドの一例の概略を示している。この研磨ヘッド91は、セラミックス等からなる円盤状のキャリア92の下面にポリウレタン等のバッキングパッド95が貼り付けられており、このパッド95に水分を吸収させてワークWを表面張力により保持する。また、研磨中にキャリア92からワークWが外れるのを防ぐため、キャリア92の周りにリング状のテンプレート94が設けられている。
As a method of holding the work, there are a method of attaching a work to a flat disk-shaped plate through an adhesive such as wax, a method of attaching water with a soft pad (backing pad), a method of vacuum suction, and the like.
FIG. 11 shows an outline of an example of a polishing head that holds a workpiece with a backing pad. The polishing head 91 has a backing pad 95 made of polyurethane or the like attached to the lower surface of a disk-shaped carrier 92 made of ceramics or the like. The pad 95 absorbs moisture and holds the workpiece W by surface tension. A ring-shaped template 94 is provided around the carrier 92 to prevent the workpiece W from being detached from the carrier 92 during polishing.

溝の無いプレーンな研磨布を用いて、特に直径300mmのシリコン単結晶ウエーハのような大口径のワークを研磨した場合、ワーク研磨後、研磨ヘッドを上昇させてワークを研磨布から引き剥がそうとしても、研磨後のワークが研磨剤による表面張力により、研磨布表面と密着し、研磨布上に残ってしまうことがあるという問題があった。また、過度に研磨ヘッドのワーク吸着力を上げると定盤を持ち上げてしまう程の負荷が定盤を固定しているベアリング部に加わってしまうという問題があった。   When polishing a large-diameter workpiece such as a silicon single crystal wafer having a diameter of 300 mm, using a plain polishing cloth without grooves, after polishing the workpiece, the polishing head is raised to try to peel the workpiece from the polishing cloth. However, there is a problem that the workpiece after polishing may adhere to the surface of the polishing cloth due to the surface tension of the abrasive and may remain on the polishing cloth. In addition, when the workpiece attracting force of the polishing head is excessively increased, a load that lifts the surface plate is applied to the bearing portion that fixes the surface plate.

このような問題に対して、研磨布側に溝を形成し、研磨布の吸着力を弱める方法や、研磨ヘッドを一端定盤からオーバーハングさせてから研磨ヘッドを上昇させる方法(以後、オーバーハング方式と呼ぶ。例えば、特許文献1参照)等が採用されている。
しかし、研磨布に溝を形成した場合、研磨布の溝の転写によりワーク表面に微小なうねりが発生したり、溝部分にワークのエッジが引っ掛かりワークが破損したり、外周ダレが発生する等の品質上の問題があった。また、オーバーハング方式では、研磨ヘッドをオーバーハングさせるスペースを確保しなければならない為、装置サイズが大きくなってしまう等の問題があった。
In response to such problems, a method of forming a groove on the polishing cloth side to weaken the adsorbing power of the polishing cloth, or a method of raising the polishing head after overhanging the polishing head from one surface plate (hereinafter referred to as overhang) This method is referred to as a method (for example, see Patent Document 1).
However, when a groove is formed in the polishing cloth, a slight waviness is generated on the surface of the workpiece due to the transfer of the groove on the polishing cloth, the edge of the work is caught in the groove portion, the work is damaged, and the outer peripheral sag occurs. There was a quality problem. Further, the overhang method has a problem that the size of the apparatus becomes large because a space for overhanging the polishing head must be secured.

特開2001−341070号公報JP 2001-341070 A

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、研磨布に溝を形成したり、定盤から研磨ヘッドをオーバーハングさせたりすることなく、ワークを保持した研磨ヘッドを上昇させてワークを研磨布から容易かつ安全、確実に剥離することができる研磨ヘッドを提供することを主な目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and raises the polishing head holding the workpiece without forming a groove in the polishing cloth or overhanging the polishing head from the surface plate. The main object of the present invention is to provide a polishing head capable of easily, safely and reliably peeling the workpiece from the polishing cloth.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、少なくとも、円盤状であり、周縁部に、上方に突出した環状の突出部と、該突出部から内向きに張り出した環状のキャリア掛止部が形成されており、ワークの裏面を保持するためのキャリアと、該キャリアを保持するとともに回転可能であり、内側に空間部が形成され、外側に、外向きに張り出した環状のヘッド本体掛止部が形成されているヘッド本体と、前記ヘッド本体と前記キャリアを連結するとともに前記ヘッド本体の空間部を密閉するダイヤフラムとを有し、前記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際には、前記密閉された空間部の圧力を該空間部に連結された圧力調整機構で調整した状態で前記ワークの裏面を前記キャリアに保持し、前記ワーク研磨後、前記研磨ヘッドを上昇させて前記ワークを前記研磨布から剥離する際には、前記ヘッド本体を上昇させ、前記キャリア掛止部が前記ヘッド本体掛止部に掛止させて上昇することによって前記ワークを前記研磨布から剥離する研磨ヘッドであって、前記キャリア掛止部及び/またはヘッド本体掛止部の一部に、少なくとも該キャリア掛止部と前記ヘッド本体掛止部との間に位置するスペーサーを具備し、前記研磨ヘッドを上昇させて前記ワークを前記研磨布から剥離する際に、前記ヘッド本体を上昇させた時、前記キャリア掛止部及び/またはヘッド本体掛止部と前記スペーサーとが当接することで、前記キャリアを傾斜させて持ち上げて前記ワークを前記研磨布から剥離するものであることを特徴とする研磨ヘッドが提供される(請求項1)。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is at least a disc shape, and has an annular projecting portion projecting upward at a peripheral edge portion and an annular carrier hook projecting inwardly from the projecting portion. A carrier for holding the back surface of the work, and a ring head body that holds the carrier and is rotatable, has a space formed inside, and protrudes outward on the outside Polishing having a head body in which a latching portion is formed, a diaphragm for connecting the head body and the carrier and sealing a space of the head body, and the surface of the workpiece is pasted on a surface plate When polishing by sliding in contact with the cloth, the back surface of the workpiece is held on the carrier in a state in which the pressure of the sealed space is adjusted by a pressure adjusting mechanism connected to the space. After polishing, when the polishing head is raised and the workpiece is peeled from the polishing cloth, the head main body is raised, and the carrier hooking portion is hooked on the head main body hooking portion and is raised. A polishing head for peeling the workpiece from the polishing cloth by means of at least a part of the carrier hooking portion and / or the head main body hooking portion between the carrier hooking portion and the head main body hooking portion. And when the head main body is raised when the polishing head is lifted and the workpiece is peeled from the polishing cloth, the carrier latching portion and / or the head main body latching portion; A polishing head is provided in which the carrier is tilted and lifted by the contact with the spacer to separate the workpiece from the polishing cloth. Section 1).

このような研磨ヘッドを用いて、ワークの研磨を行い、該ワーク研磨後、研磨布からワークを剥離すれば、容易かつ安全、確実にワークを研磨布から剥離することができる。また、スペーサーの厚さを調節することによって研磨ヘッドを上昇させるときの傾斜角度を調節できるので、簡単な操作で該研磨ヘッドの傾斜角度を調節することができる。また、研磨布に溝を形成する方法のように、ワークの被研磨面の品質を悪化させることもなく、オーバーハング方式による場合のように、研磨装置を大きくする必要もない。   If such a polishing head is used to polish the workpiece, and after the workpiece is polished, the workpiece can be peeled from the polishing cloth easily, safely and reliably. Further, since the inclination angle when the polishing head is raised can be adjusted by adjusting the thickness of the spacer, the inclination angle of the polishing head can be adjusted by a simple operation. Further, the quality of the surface to be polished of the workpiece is not deteriorated as in the method of forming grooves in the polishing cloth, and the polishing apparatus does not need to be enlarged as in the case of the overhang method.

この場合、前記キャリアのワークの裏面を保持する面にバッキングパッドが設けられていることが好ましい(請求項2)。   In this case, it is preferable that a backing pad is provided on the surface of the carrier that holds the back surface of the workpiece.

このように、キャリアのワークの裏面を保持する面にバッキングパッドを設けたものであれば、より確実にワークをキャリアに保持させることができる。従って、このような研磨ヘッドを用いれば、より確実にワークを研磨布から剥離することができる。   Thus, if the backing pad is provided on the surface that holds the back surface of the work of the carrier, the work can be more reliably held by the carrier. Therefore, when such a polishing head is used, the workpiece can be more reliably peeled from the polishing cloth.

前記キャリアが、前記ワークとして直径300mm以上の半導体ウエーハを保持できるものであることとすることができる(請求項3)。   The carrier can hold a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm or more as the workpiece.

このように、キャリアが、ワークとして、研磨後に研磨布と密着する力が強い直径300mm以上の半導体ウエーハを保持する場合であっても、本発明に従う研磨ヘッドを用いれば、容易かつ安全、確実にワークを研磨布から剥離することができる。   As described above, even when the carrier holds a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm or more having a strong force to adhere to the polishing cloth after polishing as a workpiece, the polishing head according to the present invention can be used easily, safely and reliably. The workpiece can be peeled from the polishing cloth.

さらに、本発明では、ワークの表面を研磨する際に使用する研磨装置であって、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、前記ワークを保持するための研磨ヘッドとして、前記本発明に係る研磨ヘッドを具備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(請求項4)。   Furthermore, in the present invention, a polishing apparatus for use in polishing the surface of a workpiece, comprising at least an abrasive cloth affixed on a surface plate, and an abrasive for supplying the abrasive onto the abrasive cloth A polishing apparatus comprising the polishing head according to the present invention as a supply mechanism and a polishing head for holding the workpiece is provided (claim 4).

このように、本発明に係る研磨ヘッドを備えた研磨装置を用いて、ワークの研磨を行い、研磨後に研磨布からワークを剥離すれば、容易かつ安全、確実にワークを研磨布から剥離することができる装置となる。また、研磨布に溝を形成する方法のように、ワークの被研磨面の品質を悪化させることもなく、オーバーハング方式による場合のように、研磨装置を大きくする必要もない。   Thus, if a workpiece | work is grind | polished using the grinding | polishing apparatus provided with the grinding | polishing head which concerns on this invention, and a workpiece | work is peeled from a polishing cloth after grinding | polishing, a workpiece | work will be easily and safely and reliably peeled from a polishing cloth. It becomes a device that can. Further, the quality of the surface to be polished of the workpiece is not deteriorated as in the method of forming grooves in the polishing cloth, and the polishing apparatus does not need to be enlarged as in the case of the overhang method.

この場合、研磨ヘッドの回転についての停止位置を自動的に位置合わせする機構を具備することが好ましい(請求項5)。   In this case, it is preferable to provide a mechanism for automatically aligning the stop position for the rotation of the polishing head.

このように、研磨ヘッドの回転についての停止位置を自動的に位置合わせする機構を具備すれば、ウエーハが剥離しやすい回転角度位置に簡単にすることができ、研磨ヘッドの回転位置を適正な位置で停止することができる。従って、より容易に研磨後のウエーハの剥離をすることができる。   Thus, if a mechanism for automatically aligning the stop position for the rotation of the polishing head is provided, the rotation angle position at which the wafer is easily peeled can be simplified, and the rotation position of the polishing head can be set to an appropriate position. You can stop at. Therefore, the wafer after polishing can be peeled off more easily.

また、本発明では、定盤上に貼り付けられた研磨布をドレッシングし、前記ワークの表面を前記ドレッシングした研磨布に摺接させて研磨した後に、前記研磨布から前記ワークを剥離する方法であって、前記本発明に係る研磨ヘッドによって前記ワークを保持して研磨した後、前記スペーサーの位置を前記研磨ヘッドの中心から前記研磨布中心に対して30°以内の回転位置になるように前記研磨ヘッドの回転を停止し、該回転位置で前記ヘッド本体を上昇させて前記ワークを剥離することを特徴とするワークの剥離方法が提供される(請求項6)。   Further, in the present invention, the dressing is performed on the polishing cloth affixed on the surface plate, the surface of the work is brought into sliding contact with the dressed polishing cloth, and then the work is peeled off from the polishing cloth. Then, after holding and polishing the workpiece by the polishing head according to the present invention, the position of the spacer is set to a rotational position within 30 ° with respect to the polishing cloth center from the center of the polishing head. There is provided a workpiece peeling method characterized in that the rotation of the polishing head is stopped and the head body is raised at the rotational position to peel off the workpiece.

このように、研磨布のドレッシングを行い、本発明に係る研磨ヘッドを用いてワークの表面研磨を行い、該ワーク研磨後、スペーサーの位置を研磨ヘッドの中心から研磨布中心に対して30°以内の回転位置になるように研磨ヘッドの回転を停止してワークを研磨布から剥離すれば、より容易かつ安全、確実にワークを研磨布から剥離することができる。また、研磨布に溝を形成する方法のように、ワークの被研磨面の品質を悪化させることもなく、オーバーハング方式による場合のように、研磨装置を大きくする必要もない。   Thus, dressing of the polishing cloth is performed, and the surface of the workpiece is polished using the polishing head according to the present invention. After polishing the workpiece, the position of the spacer is within 30 ° from the center of the polishing head to the center of the polishing cloth. If the workpiece is detached from the polishing cloth by stopping the rotation of the polishing head so that the rotation position is in the position, the workpiece can be separated from the polishing cloth more easily, safely and reliably. Further, the quality of the surface to be polished of the workpiece is not deteriorated as in the method of forming grooves in the polishing cloth, and the polishing apparatus does not need to be enlarged as in the case of the overhang method.

本発明に係る研磨ヘッドを用いれば、ワーク研磨後、研磨布からワークを剥離する際にワークの被研磨面の品質を悪化させることなく、容易かつ安全、確実にワークを研磨布から剥離することができる。また、スペーサーの厚さを調節することによって研磨ヘッドを上昇させるときの傾斜角度を調節できるので、簡単な操作で該研磨ヘッドの傾斜角度を調節することができ、ウエーハの剥離条件の調整も容易である。
また、ドレッシングを行った後に、本発明に係る研磨ヘッドを用いて、ワークの研磨を行い、該ワーク研磨後、研磨ヘッドの回転位置を、スペーサーが定盤の中心付近に対応するようにして停止し、研磨布からワークを剥離すれば、より容易かつ安全、確実にワークを研磨布から剥離することができる。
When the polishing head according to the present invention is used, after the workpiece is polished, the workpiece can be easily and safely and reliably peeled off from the polishing cloth without deteriorating the quality of the surface to be polished of the workpiece. Can do. In addition, since the inclination angle when raising the polishing head can be adjusted by adjusting the thickness of the spacer, the inclination angle of the polishing head can be adjusted with a simple operation, and the wafer peeling conditions can be easily adjusted. It is.
In addition, after dressing, the workpiece is polished using the polishing head according to the present invention, and after polishing the workpiece, the rotation position of the polishing head is stopped so that the spacer corresponds to the vicinity of the center of the surface plate. If the work is peeled off from the polishing cloth, the work can be peeled off from the polishing cloth more easily, safely and reliably.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
前述のように、溝の無い研磨布を用いて、大口径のワークを研磨した場合、ワーク研磨後、研磨ヘッドを上昇させてワークを研磨布から剥離(離間する、引き剥がすとも言う)しようとしても、研磨後のワークが研磨布表面と密着し、研磨布上に残ってしまうことがあるという問題があった。
このような問題に対し、本発明者らは、研磨布に溝を形成する方法や、オーバーハング方式によらずにワークを研磨布から容易に剥離する方法について鋭意検討を行った。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
As described above, when a large-diameter workpiece is polished using a polishing cloth without a groove, after polishing the workpiece, the polishing head is raised to try to peel (separate or peel off) the workpiece from the polishing cloth. However, there is a problem that the work after polishing may adhere to the surface of the polishing cloth and remain on the polishing cloth.
In order to solve such a problem, the present inventors have intensively studied a method of forming a groove in the polishing cloth and a method of easily peeling the workpiece from the polishing cloth without using the overhang method.

そこで、本発明者らは、ワークを保持する研磨ヘッドを上昇させるときに、キャリアのワークの裏面(被研磨面とは反対側の面)を保持するワーク保持面のうち特定の領域に重点的に力をかけ、傾斜させて上昇すれば、ワークを剥離できることを見出した。また、本発明者らは、通常の方法によってドレッシングを行ったとき、研磨布の中央が周囲よりも低く、へこむような形状となることを見出した。そして、研磨後にワークを研磨布から剥離する際に、上記の研磨布の中央のへこみ付近に重点的に力をかけてワークの研磨布からの剥離を行えば、より容易にワークを研磨布から剥離できることに想到し、種々の条件を最適化することによって本発明を完成させた。   Therefore, the inventors focus on a specific region of the work holding surface that holds the back surface of the carrier (the surface opposite to the surface to be polished) when raising the polishing head that holds the work. It was found that the workpiece can be peeled off by applying a force to the surface and tilting it up. In addition, the present inventors have found that when dressing is performed by a normal method, the center of the polishing cloth is lower than the surrounding and has a concave shape. And when peeling the work from the polishing cloth after polishing, if the work is peeled off from the polishing cloth by applying a force mainly in the vicinity of the dent in the center of the polishing cloth, the work is more easily removed from the polishing cloth. The present invention was completed by conceiving that it can be peeled off and optimizing various conditions.

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明に係る研磨ヘッド及び研磨装置について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1は、本発明に係る研磨ヘッドの一例(第1の態様)を示している。本発明に係る研磨ヘッド11は、後述するようなスペーサー15を具備しているが、まず、概略の構成を説明する。この研磨ヘッド11は、ヘッド本体12を有し、ヘッド本体12の内側には空間部18が形成されている。ヘッド本体12は回転可能であり、上部中央には圧力調整機構19に連通する圧力調整用の貫通孔20が設けられている。
ヘッド本体12には、同心円状に配置された円盤状のキャリア13がダイヤフラム14を介して連結されている。このようなダイヤフラム14を介した連結により、ヘッド本体12が、キャリア13を保持するとともに、ヘッド本体12の空間部18が密閉された状態となっている。
ヘッド本体12は、図示しない上下動手段によって上下動される。
Hereinafter, a polishing head and a polishing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 shows an example (first aspect) of a polishing head according to the present invention. The polishing head 11 according to the present invention includes a spacer 15 as will be described later. First, a schematic configuration will be described. The polishing head 11 has a head body 12, and a space 18 is formed inside the head body 12. The head main body 12 is rotatable, and a pressure adjusting through hole 20 communicating with the pressure adjusting mechanism 19 is provided in the upper center.
A disc-shaped carrier 13 arranged concentrically with the head main body 12 is connected via a diaphragm 14. By such connection via the diaphragm 14, the head main body 12 holds the carrier 13 and the space 18 of the head main body 12 is sealed.
The head main body 12 is moved up and down by a vertical movement means (not shown).

キャリア13は、ワークWの裏面(研磨される側と反対側の面)を保持するためのものであり、例えば、保持面が平滑で、剛性が高く、ワークWの金属汚染を引き起こさないものを使用することができ、アルミナ等のセラミック製の円形プレート等を好適に使用することができる。その他、後述するようないわゆるラバーチャックキャリア等、種々のものを用いることができる。
また、キャリア13のワーク保持面はワークWの裏面全体を支持するため、研磨するワークWと同じ径の大きさとするか、僅かに大きい程度とすることが好ましい。
The carrier 13 is for holding the back surface (the surface opposite to the side to be polished) of the workpiece W. For example, the carrier 13 has a smooth holding surface and high rigidity and does not cause metal contamination of the workpiece W. It can be used, and a circular plate made of ceramic such as alumina can be suitably used. In addition, various types such as a so-called rubber chuck carrier described later can be used.
In addition, since the work holding surface of the carrier 13 supports the entire back surface of the work W, it is preferable that the work holding surface has the same diameter as the work W to be polished or is slightly larger.

ダイヤフラム14は、エラストマー、ゴム等、弾力性の高い材質を好適に使用することができる。このような材質からなる1枚のダイヤフラム14が、ヘッド本体12と、キャリア13にそれぞれボルト等で固定されることで連結され、ヘッド本体12の空間部18が密閉された状態となる。   The diaphragm 14 can be preferably made of a highly elastic material such as an elastomer or rubber. One diaphragm 14 made of such a material is connected to the head main body 12 by being fixed to the carrier 13 with a bolt or the like, and the space 18 of the head main body 12 is sealed.

ヘッド本体12には、外側に外向きに張り出した環状のヘッド本体掛止部12aが形成されている。また、キャリア13には、その周縁部に、上方に突出した環状の突出部13aと、キャリア掛止部13bとが形成されている。ヘッド本体掛止部12aの外径は、キャリア掛止部13bの内径よりも大きく、ヘッド本体掛止部12aとキャリア掛止部13bは、スペーサーがない位置では、図9のように、ワークを研磨布から剥離するためにヘッド本体12を上昇させたときに、互いに環状の当接面で掛止するようになっている。実際にはスペーサー15を具備するのでヘッド本体掛止部12aとキャリア掛止部13bの間にわずかに隙間が空く領域もあるが、図面上には表していない。   The head main body 12 is formed with an annular head main body latching portion 12a projecting outward. Further, the carrier 13 is formed with an annular projecting portion 13a projecting upward and a carrier hooking portion 13b at the periphery thereof. The outer diameter of the head body hooking portion 12a is larger than the inner diameter of the carrier hooking portion 13b, and the head main body hooking portion 12a and the carrier hooking portion 13b are arranged in a position where there is no spacer as shown in FIG. When the head main body 12 is raised to peel off from the polishing cloth, the head main body 12 is hooked on the annular contact surfaces. Since the spacer 15 is actually provided, there is a region where a slight gap is formed between the head main body engaging portion 12a and the carrier engaging portion 13b, but this is not shown in the drawing.

キャリアの突出部13aはヘッド本体12が上下動できるようにするために、その内径がヘッド本体掛止部12aの外径よりも大きく、ヘッド本体掛止部12aより高い位置にまで突出する必要がある。キャリア13の、突出部13aよりも内側の部分は、必ずしも平坦である必要はなく、ヘッド本体12の空間部18内に入り込んだ凸状の形状であってもよい。   In order to allow the head main body 12 to move up and down, the carrier protruding portion 13a needs to protrude to a position where the inner diameter is larger than the outer diameter of the head main body engaging portion 12a and higher than the head main body engaging portion 12a. is there. A portion of the carrier 13 inside the protruding portion 13 a is not necessarily flat, and may be a convex shape that enters the space portion 18 of the head body 12.

ヘッド本体12とキャリア13とをこのような位置関係にするためには、例えば、図12に示したようにして達成することができるが、これに限定されるものではない。
まず、キャリア13を、環状の突出部13aの一部とキャリア掛止部13bの部分からなる第一の部材13cと、その他の、主に円盤部分からなる第二の部材13dとに分けて準備する(図12(a))。次に、上記第二の部材13dより上方に、ダイヤフラム14がボルト等で固定されたヘッド本体12を配置する(図12(b))。次に、上記第一の部材13cを上方から第二の部材13dにボルト等で固定してキャリア13とする(図12(c))。なお、この第一の部材13cと第二の部材13dを固定したものと同じボルトでダイヤフラム14をキャリア13に固定することもできる。
In order to achieve such a positional relationship between the head main body 12 and the carrier 13, for example, it can be achieved as shown in FIG. 12, but the present invention is not limited to this.
First, the carrier 13 is prepared by being divided into a first member 13c composed of a part of the annular projecting portion 13a and the carrier hooking portion 13b, and another second member 13d composed mainly of a disk portion. (FIG. 12A). Next, the head body 12 to which the diaphragm 14 is fixed with a bolt or the like is disposed above the second member 13d (FIG. 12B). Next, the first member 13c is fixed to the second member 13d from above with a bolt or the like to form the carrier 13 (FIG. 12C). Note that the diaphragm 14 can be fixed to the carrier 13 with the same bolt as the first member 13c and the second member 13d.

なお、キャリア13とヘッド本体12とのダイヤフラム14を介しての連結は、図1で示しているような、キャリア13の突出部13aとヘッド本体掛止部12aとの間で連結されているものであれば、構造を簡単にできるので好ましいが、これに限定されるものではない。   The connection between the carrier 13 and the head main body 12 via the diaphragm 14 is connected between the protruding portion 13a of the carrier 13 and the head main body latching portion 12a as shown in FIG. If so, it is preferable because the structure can be simplified, but is not limited thereto.

キャリア13のワークWの裏面を保持する面(保持面)には、バッキングパッド17が設けられていることが好ましい。例えば、キャリア13の保持面に発泡ポリウレタン製のバッキングパッド17を両面粘着テープ等で固定する。このようなバッキングパッド17を設けて水を含ませることで、バッキングパッド17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。   It is preferable that a backing pad 17 is provided on a surface (holding surface) that holds the back surface of the work W of the carrier 13. For example, a foaming polyurethane backing pad 17 is fixed to the holding surface of the carrier 13 with a double-sided adhesive tape or the like. By providing such a backing pad 17 and containing water, the workpiece W can be reliably held by the surface tension of the water contained in the backing pad 17.

キャリア13の外周部、すなわちワーク保持面の外側にはテンプレート16が具備されていてもよい。テンプレート16は、ワークWのエッジ部を保持するためのものであり、キャリア13の外周部に沿って、下方に突出するように設けられている。テンプレート16は、研磨中、ワークWのエッジ部を保持してワークWがキャリア13から外れるのを防ぐ一方、研磨布22を押圧しないようにする。テンプレート16の材質は、ワークWを汚染せず、かつ、キズや圧痕を付けないために、ワークWよりも柔らかい材質とすることが好ましい。   A template 16 may be provided on the outer periphery of the carrier 13, that is, on the outside of the work holding surface. The template 16 is for holding the edge portion of the workpiece W, and is provided so as to protrude downward along the outer peripheral portion of the carrier 13. The template 16 holds the edge portion of the workpiece W during polishing to prevent the workpiece W from being detached from the carrier 13 while preventing the polishing cloth 22 from being pressed. The material of the template 16 is preferably made of a material softer than the workpiece W so as not to contaminate the workpiece W and cause scratches or indentations.

テンプレート16の周囲には、研磨中、研磨布22を押圧して研磨布22の波打ち変形を防ぐための不図示のドレスリングを具備していてもよい。ドレスリングの材質は、ワークWの金属汚染を引き起こさず、研磨布22との接触による磨耗が極力少ないものとすることが好ましい。例えばアルミナ製のリングを好適に使用することができる。   Around the template 16, a dressing (not shown) for pressing the polishing cloth 22 and preventing the wavy deformation of the polishing cloth 22 during polishing may be provided. It is preferable that the material of the dress ring does not cause metal contamination of the workpiece W, and the wear due to contact with the polishing pad 22 is as small as possible. For example, an alumina ring can be suitably used.

このような概略の構造を有する本発明の研磨ヘッド11は、図1のように、キャリア掛止部及びヘッド本体掛止部のうち少なくとも一方の一部に、少なくともキャリア掛止部とヘッド本体掛止部との間に位置するようにスペーサー15を具備する。スペーサー15は、図1の態様ではキャリア掛止部13bにボルト等で固定される。なお、上方から見たときにはスペーサー15は図2のように環状のキャリア掛止部13bの一部に取り付けられている。スペーサーの材質は、剛性があり、容易に変形しないものであればどのようなものでもよい。スペーサー15の大きさは、ヘッド本体掛止部12aが当接したときに不安定とならないような大きさであればどのようなものであってもよく、例えば、キャリア掛止部13bの内径の1/10程度とすることができる。また、スペーサー15の断面形状は、少なくともキャリア掛止部13bとヘッド本体掛止部12aとの間に位置すればどのようなものであってもよい。例えば、図1に示したように、キャリア掛止部13bを挟み込むような形状であり、上部からボルト等で固定すれば安定しやすいがこれに限定されるものではない。   As shown in FIG. 1, the polishing head 11 of the present invention having such a general structure has at least a carrier hooking portion and a head main body hook on at least one of the carrier hooking portion and the head main body hooking portion. A spacer 15 is provided so as to be positioned between the stoppers. In the embodiment of FIG. 1, the spacer 15 is fixed to the carrier hooking portion 13b with a bolt or the like. When viewed from above, the spacer 15 is attached to a part of the annular carrier hooking portion 13b as shown in FIG. The spacer material may be any material as long as it is rigid and does not easily deform. The spacer 15 may have any size as long as it does not become unstable when the head main body latching portion 12a abuts. For example, the spacer 15 has an inner diameter of the carrier latching portion 13b. It can be about 1/10. The spacer 15 may have any cross-sectional shape as long as it is positioned at least between the carrier hooking portion 13b and the head main body hooking portion 12a. For example, as illustrated in FIG. 1, the shape is such that the carrier hooking portion 13 b is sandwiched, and it is easy to stabilize if it is fixed from above with a bolt or the like, but is not limited thereto.

スペーサー15の厚さは、後述するように、キャリア13を傾斜して上昇させるときに、例えば傾斜角度が0.1〜1°程度になるように適宜調節される。このスペーサー15の厚さの調節は、種々の厚さを有するスペーサーを予め用意しておき、適宜交換することによれば、簡単であるので望ましい。   As will be described later, the thickness of the spacer 15 is appropriately adjusted so that, for example, the tilt angle is about 0.1 to 1 ° when the carrier 13 is tilted and raised. The adjustment of the thickness of the spacer 15 is desirable because it is easy to prepare spacers having various thicknesses in advance and replace them appropriately.

ワーク研磨時にはスペーサー15とヘッド本体掛止部12aは接触しないため、スペーサー15を具備しない研磨ヘッドと変わりはなく、通常の研磨ヘッドと同様の研磨を行うことができ、ワークの研磨品質に問題はない。   Since the spacer 15 and the head main body latching portion 12a do not come into contact with each other during the workpiece polishing, the polishing head is not different from the polishing head not provided with the spacer 15, and the same polishing as a normal polishing head can be performed. Absent.

図13は、本発明に係る研磨ヘッドの第2の態様として、キャリアをラバーチャックキャリアとしたものを示したものである。
この研磨ヘッド61は、主にヘッド本体12と、ヘッド本体12にダイヤフラム14で連結されたラバーチャックキャリア62とからなる。このようなダイヤフラム14を介した連結により、ヘッド本体12が、ラバーチャックキャリア62を保持するとともに、ヘッド本体12の空間部18が密閉された状態となっていること、ヘッド本体12の上部中央には圧力調整機構19に連通する圧力調整用の貫通孔20が設けられていることは前述の第1の態様の場合と同様である。
FIG. 13 shows a second embodiment of the polishing head according to the present invention in which the carrier is a rubber chuck carrier.
The polishing head 61 is mainly composed of a head main body 12 and a rubber chuck carrier 62 connected to the head main body 12 by a diaphragm 14. By such a connection via the diaphragm 14, the head main body 12 holds the rubber chuck carrier 62 and the space 18 of the head main body 12 is hermetically sealed. As in the case of the first aspect described above, the pressure adjusting through hole 20 communicating with the pressure adjusting mechanism 19 is provided.

ラバーチャックキャリア62は、上部キャリア部材63と、SUS(ステンレス)等の剛性材料からなる環状の剛性リング64に均一の張力で固定され、下面が平坦であるラバー65を具備する。ワークWの保持面はラバー65の下面となる。また、ラバー65のワーク保持面とは反対側にワーク加圧室66を有し、ワーク加圧室66には、ワーク加圧用の圧力調整機構67に連通する流体供給路68により流体が供給されるようになっている。ワーク加圧室66にワーク加圧用の圧力調整機構67によって圧力エアーを供給することでラバー65に均一に圧力をかけ、ワークWを均一の圧力で定盤21上の研磨布22に押圧することができる。また、ワーク加圧用の圧力調整機構67でワーク加圧室66を真空引きすることによって、ワークWをラバー65に吸着することができる。また、ラバー65の下面にバッキングパッド17を具備し、バッキングパッド17でワークWを吸着するようにしてもよい。また、テンプレート16をさらに具備していてもよい。   The rubber chuck carrier 62 includes an upper carrier member 63 and a rubber 65 fixed to an annular rigid ring 64 made of a rigid material such as SUS (stainless steel) with a uniform tension and having a flat bottom surface. The holding surface of the workpiece W is the lower surface of the rubber 65. The rubber 65 has a workpiece pressurizing chamber 66 on the side opposite to the workpiece holding surface, and fluid is supplied to the workpiece pressurizing chamber 66 through a fluid supply path 68 communicating with a pressure adjusting mechanism 67 for pressurizing the workpiece. It has become so. By supplying pressurized air to the workpiece pressurizing chamber 66 by the pressure adjusting mechanism 67 for pressurizing the workpiece, the rubber 65 is uniformly pressurized, and the workpiece W is pressed against the polishing cloth 22 on the surface plate 21 with the uniform pressure. Can do. Further, the workpiece W can be adsorbed to the rubber 65 by evacuating the workpiece pressurizing chamber 66 with the pressure adjusting mechanism 67 for pressurizing the workpiece. Further, a backing pad 17 may be provided on the lower surface of the rubber 65 so that the workpiece W is sucked by the backing pad 17. Further, a template 16 may be further provided.

上部キャリア部材63は、突出部63a、キャリア掛止部63bが形成されており、前述の第1の態様の場合と同様に、キャリア掛止部63b及びヘッド本体掛止部12aのうち少なくとも一方の一部に、少なくともキャリア掛止部63bとヘッド本体掛止部12aとの間に位置するようにスペーサー15を具備する。
以上のような典型的な構造を有するラバーチャックキャリアの他、種々の公知のラバーチャックキャリアを採用することができる。
The upper carrier member 63 is formed with a protruding portion 63a and a carrier hooking portion 63b. As in the case of the first aspect described above, at least one of the carrier hooking portion 63b and the head main body hooking portion 12a. A part of the spacer 15 is provided so as to be positioned at least between the carrier hooking portion 63b and the head main body hooking portion 12a.
In addition to the rubber chuck carrier having the typical structure as described above, various known rubber chuck carriers can be employed.

図3は、上記本発明に係る研磨ヘッド11を備えた研磨装置31の概略を示している。この研磨装置31は、研磨ヘッド11のほか、定盤21上に貼り付けられた研磨布22と、研磨布22上に研磨剤35を供給するための研磨剤供給機構36を具備している。   FIG. 3 schematically shows a polishing apparatus 31 provided with the polishing head 11 according to the present invention. In addition to the polishing head 11, the polishing apparatus 31 includes a polishing cloth 22 affixed on the surface plate 21 and an abrasive supply mechanism 36 for supplying the polishing agent 35 onto the polishing cloth 22.

この研磨装置31を用いてワークWを研磨する前に、まず、研磨布22のドレッシングを行う。このドレッシングは、図7(a)に示すように、通常のドレッサを用いて通常通り行う。
通常、研磨するワークWより大きいドレッサを用いて、少なくともワークを研磨するときにワークWが摺接される領域をドレッシングする。
例えば、ドレッサとして、研磨布22と当接する部分が、外径が定盤21の半径よりわずかに大きく、内径が定盤21の半径よりわずかに小さい環状になっているようなホイールドレッサ41(例えば、直径800mmの定盤を用いて直径300mmのシリコンウエーハを研磨する場合、研磨布と当接する部分が外径410mm、内径380mm程度のホイールドレッサ)を用いて、ホイールドレッサ41を固定して研磨布22に当接させた状態で定盤21を回転させることによって行う。このとき、ホイールドレッサ41も回転させてもよいし、定盤21の直径方向に揺動幅を定盤の半径の1/10程度としてホイールドレッサ41を揺動させてもよい。
Before polishing the workpiece W using the polishing apparatus 31, first, dressing of the polishing pad 22 is performed. As shown in FIG. 7A, this dressing is performed as usual using a normal dresser.
Usually, a dresser larger than the workpiece W to be polished is used to dress at least a region where the workpiece W is slidably contacted when the workpiece is polished.
For example, as a dresser, a wheel dresser 41 (for example, a portion that contacts the polishing pad 22 has an annular shape whose outer diameter is slightly larger than the radius of the surface plate 21 and whose inner diameter is slightly smaller than the radius of the surface plate 21. When a silicon wafer having a diameter of 300 mm is polished using a surface plate having a diameter of 800 mm, the wheel dresser 41 is fixed to the polishing cloth by using a wheel dresser having an outer diameter of 410 mm and an inner diameter of about 380 mm. This is performed by rotating the surface plate 21 in a state where it is in contact with 22. At this time, the wheel dresser 41 may also be rotated, or the wheel dresser 41 may be swung in the diameter direction of the surface plate 21 with the rocking width being about 1/10 of the radius of the surface plate.

前述のように、本発明者らは、このように通常の方法によってドレッシングを行ったとき、図7(b)に示したように、研磨布の中央が周囲よりも低く、へこむような形状となることを見出した。なお、図7(b)のグラフは、定盤の直径方向における研磨布の高さ分布を示したものであり、グラフ中の2本の曲線は、互いに定盤の上面内で直交している方向の、研磨布の高さ分布を示している。
これは、ホイールドレッサを用いてドレッシングを行うと、研磨布の中央付近が、周囲よりもドレッサに摺接される時間が長いためと考えられる。
As described above, when dressing by the usual method, the present inventors have a shape in which the center of the polishing cloth is lower than the surroundings and is dented, as shown in FIG. 7B. I found out that In addition, the graph of FIG.7 (b) shows the height distribution of the polishing cloth in the diameter direction of a surface plate, and two curves in a graph mutually orthogonally cross in the upper surface of a surface plate. The height distribution of the polishing cloth in the direction is shown.
This is presumably because when dressing is performed using a wheel dresser, the vicinity of the center of the polishing cloth is longer in sliding contact with the dresser than the surroundings.

このようにドレッシングを通常通り行った後、本発明に係る研磨ヘッド11を具備した研磨装置31を用いて、ワークWの研磨を行う。
この研磨装置31を用いてワークWを研磨するには、まず、水を含ませたバッキングパッド17にワークWを貼りつけるなどしてワークWの裏面をキャリア13で保持するとともに、ワークWのエッジ部をテンプレート16で保持する。
After dressing as usual, the workpiece W is polished using the polishing apparatus 31 including the polishing head 11 according to the present invention.
In order to polish the workpiece W using the polishing apparatus 31, first, the workpiece W is adhered to the backing pad 17 soaked with water, and the back surface of the workpiece W is held by the carrier 13, and the edge of the workpiece W is The part is held by the template 16.

そして、研磨剤供給機構36から研磨布22上に研磨剤35を供給するとともに、研磨ヘッド11と定盤21をそれぞれ所定の方向に回転させながらワークWを研磨布22に摺接させる。このとき、ヘッド本体12の密閉された空間部18の圧力を圧力調整機構19で調整することによって、ダイヤフラム14を弾性変形させることができる。例えば、圧力調整機構19から空間部18に圧力エアーを供給することにより、ヘッド本体12との間でダイヤフラム14が弾性変形して、キャリア13が所定の圧力で研磨布22側に押出される。このように圧力調整機構19によりダイヤフラム14を弾性変形させれば、キャリア13に保持されたワークWを、定盤21上の研磨布22に対して回転しながら所定の押圧力で押し付けてワークWの表面を研磨することができる。   Then, the abrasive 35 is supplied from the abrasive supply mechanism 36 onto the polishing cloth 22, and the work W is brought into sliding contact with the polishing cloth 22 while rotating the polishing head 11 and the surface plate 21 in predetermined directions. At this time, the diaphragm 14 can be elastically deformed by adjusting the pressure of the sealed space 18 of the head body 12 by the pressure adjusting mechanism 19. For example, by supplying pressure air from the pressure adjusting mechanism 19 to the space 18, the diaphragm 14 is elastically deformed between the head main body 12 and the carrier 13 is pushed toward the polishing pad 22 with a predetermined pressure. When the diaphragm 14 is elastically deformed by the pressure adjusting mechanism 19 in this manner, the workpiece W held on the carrier 13 is pressed against the polishing pad 22 on the surface plate 21 with a predetermined pressing force, and the workpiece W is pressed. Can be polished.

なお、ワークWの研磨時においては、研磨布22の中央付近のへこみは、ワークWの押圧によってほとんど無視できるほど押し潰されているので、ワークの研磨品質に問題はない。
また、ワークの研磨時には、研磨ヘッド11を揺動させながらワークWを研磨してもよい。
At the time of polishing the workpiece W, the dent in the vicinity of the center of the polishing pad 22 is crushed so as to be almost negligible by the pressing of the workpiece W, so there is no problem in the polishing quality of the workpiece.
Further, when the workpiece is polished, the workpiece W may be polished while the polishing head 11 is swung.

このようにしてドレッシングを行い、ワークWの研磨を行った後、以下のようにしてワークWを研磨布22から剥離する。
まず、スペーサー15が、研磨布22の中央部のへこみ付近に位置するように研磨ヘッド11の回転を停止させる。具体的には、図6に示すように、スペーサー15の位置を研磨ヘッド11の中心から研磨布22中心(すなわち定盤21中心)に対して30°以内の回転位置になるように研磨ヘッド11の回転を停止する。スペーサー15の位置は研磨ヘッド11の中心から研磨布22中心に対して15°以内とすることがより好ましく、研磨ヘッド11の中心と研磨布22中心を結ぶ線分上にあるようにすることが最も好ましい。
研磨ヘッド11の回転位置を上記所定位置に停止させる方法は特に限定されるものではないが、自動的に所定位置に停止させることが簡便であり望ましい。このため、研磨装置31に、研磨ヘッド11の回転についての停止位置を自動的に位置合わせする機構(例えばサーボ機構等)を具備することが好ましい。
After performing dressing in this way and polishing the workpiece W, the workpiece W is peeled from the polishing pad 22 as follows.
First, the rotation of the polishing head 11 is stopped so that the spacer 15 is positioned in the vicinity of the dent at the center of the polishing pad 22. Specifically, as shown in FIG. 6, the polishing head 11 is positioned so that the spacer 15 is rotated within 30 ° from the center of the polishing head 11 to the center of the polishing pad 22 (that is, the center of the surface plate 21). Stop rotating. The position of the spacer 15 is more preferably within 15 ° from the center of the polishing head 11 with respect to the center of the polishing pad 22 and should be on a line segment connecting the center of the polishing head 11 and the center of the polishing pad 22. Most preferred.
The method for stopping the rotational position of the polishing head 11 at the predetermined position is not particularly limited, but it is simple and desirable to automatically stop at the predetermined position. For this reason, it is preferable that the polishing apparatus 31 is provided with a mechanism (for example, a servo mechanism) that automatically aligns the stop position for the rotation of the polishing head 11.

このようにして研磨ヘッド11の回転を停止させた後、以下のようにヘッド本体12を上昇させてワークWを研磨布22から剥離する。
ヘッド本体12を上昇させると、まず、図4のように、スペーサー15がヘッド本体掛止部12aと当接する。この状態からさらにヘッド本体12を上昇させる力を加えると、スペーサー15に集中して力が加わり、キャリア13のワーク保持面の、スペーサー15の直下付近の領域に重点的に力が加わる。スペーサー15が、研磨布22がわずかにへこんでいる中央付近に位置していれば、このキャリア13のワーク保持面の重点的に力が加わる領域も研磨布22がわずかにへこんでいる中央付近に位置するので、ワークWを容易に、安定して研磨布22から剥離することができる。
After the rotation of the polishing head 11 is stopped in this way, the head body 12 is raised as described below to peel the workpiece W from the polishing cloth 22.
When the head main body 12 is raised, first, the spacer 15 comes into contact with the head main body latching portion 12a as shown in FIG. When a force for further raising the head main body 12 is applied from this state, the force is concentrated on the spacer 15, and the force is applied mainly to a region of the work holding surface of the carrier 13 immediately below the spacer 15. If the spacer 15 is located near the center where the polishing cloth 22 is slightly recessed, the region where the force is applied to the work holding surface of the carrier 13 is also near the center where the polishing cloth 22 is slightly recessed. Therefore, the workpiece W can be easily and stably peeled from the polishing pad 22.

さらにヘッド本体12を上昇させると、図5のように、スペーサー15と、環状のキャリア掛止部13bのうちスペーサー15が取り付けられたのとは反対側の部分がヘッド本体掛止部12aに当接し、キャリア13が傾斜して持ち上げられる。   When the head main body 12 is further raised, as shown in FIG. 5, the spacer 15 and the portion of the annular carrier hooking portion 13b opposite to the side where the spacer 15 is attached hit the head main body hooking portion 12a. The carrier 13 is tilted and lifted.

なお、スペーサー15の厚さは、ワークWの研磨布22からの剥離が安定して行えるように適宜調節される。このとき、前述したように、キャリア13を傾斜して上昇させるときに、例えば傾斜角度が0.1〜1°程度になるように調節すればよい。   The thickness of the spacer 15 is appropriately adjusted so that the workpiece W can be stably peeled from the polishing pad 22. At this time, as described above, when the carrier 13 is tilted and raised, for example, the tilt angle may be adjusted to about 0.1 to 1 °.

なお、研磨されるワークが、ドレッシング領域よりも著しく小さい場合でなければ、上記の研磨布の中央付近のへこみの部位にワークの外縁部が位置するので、本発明の効果が得られる。
また、一旦ドレッシングを行った後は、ワークの研磨、研磨布からの剥離を、ドレッシングを行わずに通常の範囲内で繰り返して行う場合でも、本発明の効果が得られる。
さらに上記では、本発明の研磨ヘッドに具備するスペーサーをキャリア掛止部13bに取り付ける場合を説明したが、図8のようにスペーサー15をヘッド本体掛止部12aに取り付けても良いし、キャリア掛止部13bとヘッド本体掛止部12aの両方に取り付けても良い。
If the workpiece to be polished is not significantly smaller than the dressing region, the outer edge portion of the workpiece is located at the dent portion near the center of the polishing cloth, so that the effect of the present invention can be obtained.
In addition, once dressing is performed, the effects of the present invention can be obtained even when the workpiece is polished and peeled off from the polishing cloth repeatedly within a normal range without dressing.
Further, in the above description, the spacer provided in the polishing head of the present invention is attached to the carrier hooking portion 13b. However, the spacer 15 may be attached to the head main body hooking portion 12a as shown in FIG. You may attach to both the stop part 13b and the head main body latch part 12a.

以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
(実施例1)
図13に示した構成の研磨ヘッド61を以下のように作製した。ステンレス製のヘッド本体12と、ワーク保持面がラバー65であり、該ラバーの裏にワーク加圧室66を有し、該ワーク加圧室66に圧力調整機構67によって圧力エアーを供給することでラバー65に均一に圧力をかける形式のキャリア63を用意し、ダイヤフラム14を介して連結した。
Examples of the present invention and comparative examples will be described below.
Example 1
A polishing head 61 having the configuration shown in FIG. 13 was produced as follows. The stainless steel head body 12, the work holding surface is a rubber 65, a work pressurizing chamber 66 is provided behind the rubber, and pressure air is supplied to the work pressurizing chamber 66 by a pressure adjusting mechanism 67. A carrier 63 of a type in which pressure is uniformly applied to the rubber 65 was prepared, and connected through the diaphragm 14.

上記のような研磨ヘッド61を備えた図3のような研磨装置31(図3には、図1の研磨ヘッド11を備えた態様が示されているが、本実施例は研磨ヘッド61を備えた態様を示す)を用いて、以下のように、ワークWとして直径300mm、厚さ775μmのシリコンウエーハの研磨を行った。なお、使用したシリコンウエーハは、その両面に予め1次研磨を施し、エッジ部にも研磨を施したものである。また、定盤21には直径が800mmであるものを使用し、研磨布22には溝加工のない、通常用いられるものを使用した。   3 provided with the polishing head 61 as described above (FIG. 3 shows an embodiment provided with the polishing head 11 of FIG. 1, but this embodiment includes the polishing head 61. As shown below, a silicon wafer having a diameter of 300 mm and a thickness of 775 μm was polished as a workpiece W. The silicon wafer used was subjected to primary polishing on both surfaces in advance and the edge portion was also polished. In addition, a platen having a diameter of 800 mm was used for the surface plate 21, and a normal one having no groove processing was used for the polishing cloth 22.

まず、研磨を行う前に、研磨布22のドレッシングを行った。ドレッサ41として下面の外径が410mm、内径が380mmのホイールドレッサを用いた。30kPaの圧力でホイールドレッサ41を押圧し、定盤21を29rpmで回転させ、180分間ドレッシングを行った。   First, the polishing cloth 22 was dressed before polishing. As the dresser 41, a wheel dresser having an outer diameter of 410 mm and an inner diameter of 380 mm was used. The wheel dresser 41 was pressed with a pressure of 30 kPa, the surface plate 21 was rotated at 29 rpm, and dressing was performed for 180 minutes.

研磨の際には、研磨剤にはコロイダルシリカを含有するアルカリ溶液を使用し、研磨ヘッド11と定盤21はそれぞれ31rpm、29rpmで回転させた。ワークWの研磨圧力(押圧)は15kPaとした。研磨時間を10分とした。   During polishing, an alkaline solution containing colloidal silica was used as the polishing agent, and the polishing head 11 and the surface plate 21 were rotated at 31 rpm and 29 rpm, respectively. The polishing pressure (pressing) of the workpiece W was 15 kPa. The polishing time was 10 minutes.

ワークの研磨終了後、スペーサー15(厚さ=2mm)の位置を研磨ヘッド11の中心から研磨布22の中心に対して30°以内の回転位置になるように研磨ヘッド11の回転を停止し、該回転位置でヘッド本体12を、ワークWとキャリア13の吸着面(ラバー)間にかかる圧力(ワーク加圧室66の圧力;吸着圧)が−45kPaとなるようにして上昇させて、2秒間で剥離を行った。   After polishing the workpiece, the rotation of the polishing head 11 is stopped so that the position of the spacer 15 (thickness = 2 mm) is within 30 ° from the center of the polishing head 11 with respect to the center of the polishing pad 22. At this rotational position, the head body 12 is raised so that the pressure applied between the workpiece W and the suction surface (rubber) of the carrier 13 (pressure in the workpiece pressurizing chamber 66; suction pressure) is −45 kPa, and for 2 seconds. Was peeled off.

上記ワークの研磨、研磨布からの剥離を、途中でドレッシングを行うことなくワーク300枚について繰り返して行った。   The above-described workpiece polishing and peeling from the polishing cloth were repeated for 300 workpieces without performing dressing on the way.

その結果、ワーク300枚中300枚で正常に剥離することができ(成功率100%)、本発明の効果が明らかに得られた。   As a result, 300 of the 300 workpieces could be normally peeled off (success rate 100%), and the effects of the present invention were clearly obtained.

(実施例2)
ワークの研磨終了後、スペーサーの位置を特に決めることなく研磨ヘッドの回転を停止し、該回転位置でヘッド本体12の上昇を行った以外は実施例1と同様にしてワークの研磨布からの剥離をワーク26枚に対して試みた。
その結果、ワーク26枚中24枚で問題なく剥離することができたが、2枚で剥離時に異音がすることがあった。
(Example 2)
After completion of the workpiece polishing, the rotation of the polishing head is stopped without particularly determining the position of the spacer, and the workpiece is peeled from the polishing cloth in the same manner as in Example 1 except that the head body 12 is raised at the rotation position. Tried on 26 workpieces.
As a result, 24 of the 26 workpieces could be peeled off without any problem, but there were cases in which two pieces made noise during peeling.

(比較例1)
スペーサーを具備しない以外は実施例1と同様の研磨ヘッドを備えた研磨装置を用いて、実施例と同様にシリコンウエーハの研磨を行い、吸着圧を−30kPaとして1〜2秒間で剥離を試みた。
その結果、定盤が持ち上がり、ワークの剥離はできなかった。
(Comparative Example 1)
A silicon wafer was polished in the same manner as in Example 1 using a polishing apparatus having the same polishing head as in Example 1 except that no spacer was provided, and peeling was attempted in 1-2 seconds at an adsorption pressure of −30 kPa. .
As a result, the surface plate was lifted and the workpiece could not be peeled off.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

例えば、本発明に係る研磨ヘッドは図1、13に示した態様に限定されず、例えば、ヘッド本体の形状等は特許請求の範囲に記載された要件以外については適宜設計すればよい。
また、研磨装置の構成も図3に示したものに限定されず、例えば、本発明に係る研磨ヘッドを複数備えた研磨装置とすることもできる。
For example, the polishing head according to the present invention is not limited to the embodiment shown in FIGS. 1 and 13. For example, the shape of the head main body may be appropriately designed except for the requirements described in the claims.
Further, the configuration of the polishing apparatus is not limited to that shown in FIG. 3, and for example, a polishing apparatus including a plurality of polishing heads according to the present invention may be used.

本発明に係る研磨ヘッドの第1の態様を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 1st aspect of the grinding | polishing head which concerns on this invention. 本発明に係る研磨ヘッドの一例を上方から見た場合を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the case where an example of the grinding | polishing head which concerns on this invention is seen from upper direction. 本発明に係る研磨ヘッドを備えた研磨装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of a polisher provided with a polish head concerning the present invention. 本発明に係る研磨ヘッドを用いてワークを研磨布から剥離するときの動作を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows operation | movement when peeling a workpiece | work from polishing cloth using the polishing head which concerns on this invention. 本発明に係る研磨ヘッドを用いてワークを研磨布から剥離するときの動作を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows operation | movement when peeling a workpiece | work from polishing cloth using the polishing head which concerns on this invention. 研磨ヘッドの回転についての停止位置を上方から見た場合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the case where the stop position about rotation of a grinding | polishing head is seen from upper direction. (a)は、ドレッシングの様子を示す概略平面図であり、(b)は、ドレッシングされた後の研磨布の直径方向の高さ分布を示すグラフである。(A) is a schematic plan view which shows the mode of dressing, (b) is a graph which shows the height distribution of the diameter direction of the polishing cloth after dressing. スペーサーをヘッド本体側に有する研磨ヘッドの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the grinding | polishing head which has a spacer in the head main body side. スペーサーがない位置での研磨ヘッドを上昇してワークを研磨布から剥離するときの動作を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows operation | movement when raising the polishing head in a position without a spacer and peeling a workpiece | work from polishing cloth. 片面研磨装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a single-side polish apparatus. 従来の研磨ヘッドの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the conventional grinding | polishing head. 本発明に係る研磨ヘッドの組み立て方法の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the assembly method of the grinding | polishing head which concerns on this invention. 本発明に係る研磨ヘッドの第2の態様を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the 2nd aspect of the grinding | polishing head which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11、61…研磨ヘッド、
12…ヘッド本体、 12a…ヘッド本体掛止部、
13…キャリア、 13a…突出部、 13b…キャリア掛止部、
14…ダイヤフラム、 15…スペーサー、 16…テンプレート、
17…バッキングパッド、 18…空間部、
19…圧力調整機構、 20…貫通孔、
21…定盤、 22…研磨布、
31…研磨装置、 35…研磨剤、 36…研磨剤供給機構、
41…ドレッサ(ホイールドレッサ)、
62…ラバーチャックキャリア、
63…上部キャリア部材、 63a…突出部、 63b…キャリア掛止部、
64…剛性リング、 65…ラバー、 66…ワーク加圧室、
67…圧力調整機構、 68…流体供給路、
W…ワーク。
11, 61 ... polishing head,
12 ... Head body, 12a ... Head body latching part,
13 ... Carrier, 13a ... Projection, 13b ... Carrier hook,
14 ... Diaphragm, 15 ... Spacer, 16 ... Template,
17 ... backing pad, 18 ... space,
19 ... Pressure adjustment mechanism, 20 ... Through hole,
21 ... surface plate, 22 ... polishing cloth,
31 ... Polishing device, 35 ... Abrasive, 36 ... Abrasive supply mechanism,
41 ... Dresser (wheel dresser),
62 ... Rubber chuck carrier,
63 ... Upper carrier member, 63a ... Projection part, 63b ... Carrier latching part,
64 ... rigid ring, 65 ... rubber, 66 ... workpiece pressurizing chamber,
67 ... Pressure adjustment mechanism, 68 ... Fluid supply path,
W ... Work.

Claims (6)

少なくとも、
円盤状であり、周縁部に、上方に突出した環状の突出部と、該突出部から内向きに張り出した環状のキャリア掛止部が形成されており、ワークの裏面を保持するためのキャリアと、
該キャリアを保持するとともに回転可能であり、内側に空間部が形成され、外側に、外向きに張り出した環状のヘッド本体掛止部が形成されているヘッド本体と、
前記ヘッド本体と前記キャリアを連結するとともに前記ヘッド本体の空間部を密閉するダイヤフラムとを有し、
前記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際には、前記密閉された空間部の圧力を該空間部に連結された圧力調整機構で調整した状態で前記ワークの裏面を前記キャリアに保持し、前記ワーク研磨後、前記研磨ヘッドを上昇させて前記ワークを前記研磨布から剥離する際には、前記ヘッド本体を上昇させ、前記キャリア掛止部が前記ヘッド本体掛止部に掛止させて上昇することによって前記ワークを前記研磨布から剥離する研磨ヘッドであって、
前記キャリア掛止部及び/またはヘッド本体掛止部の一部に、少なくとも該キャリア掛止部と前記ヘッド本体掛止部との間に位置するスペーサーを具備し、前記研磨ヘッドを上昇させて前記ワークを前記研磨布から剥離する際に、前記ヘッド本体を上昇させた時、前記キャリア掛止部及び/またはヘッド本体掛止部と前記スペーサーとが当接することで、前記キャリアを傾斜させて持ち上げて前記ワークを前記研磨布から剥離するものであることを特徴とする研磨ヘッド。
at least,
It is disk-shaped, and is formed with an annular projecting portion projecting upward at the peripheral edge portion and an annular carrier hooking portion projecting inwardly from the projecting portion, and a carrier for holding the back surface of the workpiece, ,
A head body that holds the carrier and is rotatable; a space portion is formed on the inner side; and an annular head body hooking portion projecting outward is formed on the outer side; and
A diaphragm that connects the head body and the carrier and seals a space of the head body;
When the surface of the workpiece is polished by being brought into sliding contact with a polishing cloth affixed on a surface plate, the pressure of the sealed space is adjusted by a pressure adjusting mechanism connected to the space. When the back surface of the work is held on the carrier and the work head is polished and then the work head is lifted to separate the work from the polishing cloth, the head body is lifted, and the carrier latching portion is the head. A polishing head that peels off the workpiece from the polishing cloth by being lifted by being hooked to a main body hooking portion,
A part of the carrier hook and / or head body hook is provided with a spacer positioned at least between the carrier hook and the head body hook, and the polishing head is raised to raise the polishing head. When peeling the workpiece from the polishing cloth, when the head main body is lifted, the carrier engaging portion and / or the head main body engaging portion and the spacer come into contact with each other, so that the carrier is inclined and lifted. A polishing head characterized in that the workpiece is peeled off from the polishing cloth.
前記キャリアのワークの裏面を保持する面にバッキングパッドが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の研磨ヘッド。   The polishing head according to claim 1, wherein a backing pad is provided on a surface that holds a back surface of the work of the carrier. 前記キャリアが、前記ワークとして直径300mm以上の半導体ウエーハを保持できるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の研磨ヘッド。   The polishing head according to claim 1, wherein the carrier can hold a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm or more as the workpiece. ワークの表面を研磨する際に使用する研磨装置であって、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、前記ワークを保持するための研磨ヘッドとして、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の研磨ヘッドを具備するものであることを特徴とする研磨装置。   A polishing apparatus used when polishing the surface of a workpiece, comprising at least an abrasive cloth affixed on a surface plate, an abrasive supply mechanism for supplying an abrasive onto the abrasive cloth, and the workpiece A polishing apparatus comprising the polishing head according to any one of claims 1 to 3 as a polishing head for holding the surface. 研磨ヘッドの回転についての停止位置を自動的に位置合わせする機構を具備することを特徴とする請求項4に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 4, further comprising a mechanism for automatically aligning a stop position with respect to rotation of the polishing head. 定盤上に貼り付けられた研磨布をドレッシングし、前記ワークの表面を前記ドレッシングした研磨布に摺接させて研磨した後に、前記研磨布から前記ワークを剥離する方法であって、前記請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の研磨ヘッドによって前記ワークを保持して研磨した後、前記スペーサーの位置を前記研磨ヘッドの中心から前記研磨布中心に対して30°以内の回転位置になるように前記研磨ヘッドの回転を停止し、該回転位置で前記ヘッド本体を上昇させて前記ワークを剥離することを特徴とするワークの剥離方法。   A method of peeling off the work from the polishing cloth after dressing a polishing cloth affixed on a surface plate, polishing the surface of the work by sliding the surface of the work in contact with the dressed polishing cloth, After holding the workpiece by the polishing head according to any one of claims 1 to 3 and polishing, the position of the spacer is a rotational position within 30 ° from the center of the polishing head to the polishing cloth center. The method of peeling a workpiece is characterized in that the rotation of the polishing head is stopped so that the head body is raised and the head body is raised at the rotation position to peel the workpiece.
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