[发明专利]研磨头及研磨装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于研磨工件的表面时保持工件的研磨头、以及具备了该研磨头的研磨装置，尤其涉及在弹性膜上保持工件的研磨头以及具备了该研磨头的研磨装置。

背景技术

伴随着近几年的半导体器件的高集成化，用于它的半导体晶片的平面度的要求越来越严格。另外，为了提高半导体芯片的收获率，甚至要求晶片的边缘附近的区域的平坦性。

半导体晶片形状由最终的镜面研磨加工决定。尤其，在直径为300mm的硅片，为了满足严格的平坦度的规格标准进行在双面研磨的一次研磨，然后为了改进表面的伤痕或面粗糙度而进行在单面的表面二次研磨及完工研磨。

在单面的表面二次研磨及完工研磨中要求维持或改进双面一次研磨中所做成的平坦度并要求将表面侧做成无伤痕等缺陷的完全镜面。

例如，如图13所示，通常的单面研磨装置由粘贴有砂布102的平台103、研磨剂供给机构104、以及研磨头101等所构成。在这样的研磨装置110中，以研磨头101保持工件W且从研磨剂供给机构104向砂布102上供给研磨剂105，并且通过使平台103和研磨头101分别旋转使得工件W的表面与砂布102滑动接触而进行研磨。

作为在研磨头保持工件的方法有利用蜡等粘接剂在平坦的工件保持盘上粘贴工件等方法。另外，如图14所示，有将在称之为背衬膜113a的弹性膜上粘贴用于防止工件弹出的模板113b而市场销售的模板组件113粘贴于工件保持盘112而保持工件W的无蜡方式的研磨头121等。

如图15所示，作为无蜡方式的其它研磨头，还可使用替代市场销售的模板而在工件保持盘112的表面粘贴背衬膜113a，并在工件保持盘侧面设置了用于防止工件弹出的圆环状导环113b的研磨头131等。

工件保持盘112通常使用高平坦的陶瓷板，但由于背衬膜113a的厚度不匀等，产生微小的压力分布，并在加工后的工件表面产生起伏，因而存在使得工件的平坦度变差的问题。

于是，还提出有所谓橡胶夹头方式的研磨头，该研磨头替代工件保持盘而将橡胶膜用作工件保持部，使空气等加压流体流入该橡胶膜的背面，并以均匀的压力使橡胶膜鼓起而在砂布上按压工件(参照例如专利文献1)。

将橡胶夹头方式的研磨头的构成的一例示意性地表示在图16中。该研磨头141的主要部分由环形不锈钢(SUS)制品等的刚性环144、粘贴于刚性环144上的橡胶膜143、以及与刚性环144结合的背板145构成。由刚性环144、橡胶膜143、以及背板145形成密封的空间部146。另外，在橡胶膜143的下表面部粘贴有背衬膜148，且与刚性环144同心地具备环形模板147。另外，进行利用压力调整机构150从背板145的中央供给加压流体等，而调节空间部146的压力。另外，与背板145连结的研磨头主体149具有向砂布方向按压背板145的未图示的按压单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-110407号公报

专利文献2：日本特开平9-225819号公报

发明内容

发明所要解决的问题

由于使用这种橡胶夹头方式的研磨头，就不会产生起因于背衬膜的厚度不匀的微小的压力分布，因而加工后的工件表面上并不产生起伏。然而，由于模板的内径大于工件的外径，因而在模板与工件之间产生少许间隙，在如上所述那样利用压力调整机构向空间部的内部供给加压流体而进行了压力调整的情况下，模板与工件之间的间隙部分的橡胶膜的鼓起变大，工件外周部的压力升高，工件外周部被过度研磨，由此导致容易产生外周塌边。

通过调整模板的厚度，可在某种程度上调节工件外周部的压力，但由于该模板的厚度偏差引起工件外周部的研磨余量变化，而存在无法得到稳定的平坦度的问题。

另外，在工件的完工研磨中，在使模板接触完工砂布时，由于异物从模板脱离等导致在工件的表面产生伤痕等缺陷，因此，希望阻止模板接触砂布。

然而，在使模板的厚度比工件的厚度还薄以阻止模板接触砂布的情况下，工件外周部的压力升高，工件外周部被过度研磨，因而产生外周塌边，导致工件的平坦度变差，因此，还存在无法适用于工件的完工研磨的问题。