TWI441711B - Grinding head and grinding device - Google Patents

Description

研磨頭及研磨裝置

本發明是有關於一種在研磨工件的表面時用以保持工件之研磨頭及具備該研磨頭之研磨裝置，特別是有關於一種在橡膠膜上保持工件之研磨頭及具備該研磨頭之研磨裝置。

作為研磨矽晶圓等工件的表面之裝置，有每次研磨工件的各單面之單面研磨裝置及同時研磨雙面之雙面研磨裝置。

通常的單面研磨裝置，例如第10圖所示，由黏貼有研磨布89之轉盤(磨盤)88、研磨劑供給機構90及研磨頭81等所構成。此種研磨裝置82，是利用研磨頭81來保持工件W，並從研磨劑供給機構90將研磨劑供給至研磨布89上，且藉由同時使轉盤88及研磨頭81各自旋轉而使工件W的表面在研磨布89滑動接觸來進行研磨。

作為將工件保持在研磨頭之方法，有經由蠟等的黏合劑將工件黏貼在平坦的圓盤狀板之方法等。此外，特別是作為用以抑制在工件的外周部中的突起或塌邊(下垂)，來提升工件整體的平坦性之保持方法，有將工件保持部設作彈性膜，並在該彈性膜的背面流入空氣等的加壓流體，以均勻的壓力使彈性膜膨脹而將工件往研磨布推壓，亦即橡膠夾盤方式(例如參照專利文獻1)。

第9圖是模式性顯示先前的橡膠夾盤方式的研磨頭的構成之一個例子。該研磨頭101的重要部分是由環狀SUS製等的剛性環104、被黏接於剛性環104之橡膠膜103、及與剛性環104結合的中板105所構成。藉由剛性環104、橡膠膜103及中板105而隔成密閉的空間106。又，在橡膠膜103的底面部之周邊部，是與剛性環104同心地具備環狀模板114。又，在中板105的中央，藉由壓力調整機構107供給加壓流體等來調節空間的壓力。又，在將中板105往研磨布109推壓的方向，具有未圖示的推壓構件。

使用如此構成的研磨頭101，並在橡膠膜103的底面部，經由襯墊113保持工件W，同時藉由模板114保持工件W的邊緣部，並且推壓中板105而使工件W在轉盤108上面所黏貼的研磨布109滑動接觸來進行研磨。

在使用此種研磨頭之工件的研磨，以改善研磨的均勻性作為目的，有揭示一種載具頭(參照專利文獻2)，其是能夠使用複數同心環狀部來加壓晶圓之橡膠夾盤方式；或是一種基板支撐狀置(參照專利文獻3)，其是在彈性墊與支撐構件之間所形成的空間之內部，設置複數個壓力室而構成。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平5-69310號公報

[專利文獻2]日本特表2004-516644號公報

[專利文獻3]日本特開2002-187060號公報

但是，藉由使用一種在如上述的橡膠膜103上保持工件W之研磨頭101，來進行工件W的研磨，雖然亦能夠提升工件W整體的平坦性及研磨量均勻性，但是由於工件的厚度或模板的厚度偏差之影響等，會有無法得到安定的工件W平坦度之問題。

又，工件W之研磨前的原料形狀是不平坦時，必須調整研磨輪廓來修正工件W的形狀，但是先前的橡膠夾盤方式的研磨頭時，因為無法容易地使研磨輪廓變化，此種調整是困難的。

因為本發明是鑒於如前述的問題而開發出來，是以提供一種能夠配合工件研磨前的形狀來調整研磨輪廓，並能夠得到安定且良好的平坦性之研磨頭及具備該研磨頭之研磨裝置，來作為主要目的。

為了達成上述目的，依照本發明，提供一種研磨頭，其至少具備：環狀剛性環；橡膠膜，其是被以均勻的張力黏接在該剛性環；中板，其是與前述剛性環結合，並與前述橡膠膜和前述剛性環共同形成空間部；環狀模板，其是在前述橡膠膜的底面部的周邊部，配置成與前述剛性環同心狀；以及壓力調整機構，其是使前述空間部的壓力變化；並且，在前述橡膠膜的底面部保持工件的背面，並且利用前述模板來保持前述工件的邊緣部，且使該工件的表面在已黏貼於轉盤上的研磨布上作接觸滑動而進行研磨，此研磨頭的特徵在於：前述空間部，是藉由與前述剛性環同心之至少1個環狀牆隔開而形成複數個密閉空間，且藉由前述環狀牆所隔開的複數個密閉空間之中，內側的至少1個密閉空間的外徑，是以前述工件的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成，而且前述壓力調整機構，是各自獨立地調整前述複數密閉空間內的壓力。

如此，藉由相對於工件大甚多的橡膠膜來保持工件，並且前述空間部是藉由與前述剛性環同心之至少1個環狀牆隔開來形成複數個密閉空間，且藉由前述環狀牆所隔開的複數密閉空間之中，內側的至少1個密閉空間的外徑，是以前述工件的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成，而且前述壓力調整機構，是各自獨立地調整前述複數個密閉空間內的壓力時，能夠使各自的密閉空間的壓力調整所引起的壓力變動之影響，不會在工件的平坦度保證區域的直徑內產生，能夠對工件賦予均勻的研磨壓力來進行研磨。

該結果，即便工件的厚度是多少有偏差，亦能夠經常地確保良好的平坦性及研磨量均勻性。又，當工件之研磨前的形狀是未平坦時，藉由配合其形狀而進行調整密閉空間內的壓力，能夠容易地變更研磨輪廓，而能夠將工件形狀修正為平坦。

此時，在以前述密閉空間的外徑為前述工件的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成之密閉空間的內側，能夠進一步形成至少一個以上與前述剛性環同心狀的其他密閉空間。

如此，在以前述密閉空間的外徑為前述工件的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成之密閉空間的內側，進一步形成至少一個以上與前述剛性環同心狀的其他密閉空間時，能夠對工件賦予更均勻的研磨壓力而進行研磨，能夠確保更良好的平坦性及研磨量均勻性。又，當研磨前的形狀是不平坦時，能夠配合其形狀而精確度更良好地進行調整密閉空間的壓力，能夠將工件形狀修正為更平坦。

又，此時，前述要研磨的工件可以是直徑為300毫米以上的單晶矽晶圓。

如此，前述要研磨的工件即便是如直徑為300毫米以上的大直徑單晶矽晶圓，依照本發明，亦能夠在工件的全面範圍賦予更均勻的研磨壓力而進行研磨，能夠確保更良好的研磨量均勻性。

又，此時，較佳是由前述環狀牆所隔開之複數個密閉空間之中，內側的至少1個密閉空間的外徑，為前述模板的內徑的102%以下。

如此，由前述環狀牆所隔開之複數個密閉空間之中，內側的至少1個密閉空間的外徑，為前述模板的內徑的102%以下時，能夠抑制模板的剛性之影響，能夠對工件賦予壓力變化，而能夠對工件有效率地進行調整研磨壓力。

又，本發明是提供一種研磨裝置，是在研磨工件的表面時所使用的研磨裝置，其特徵在於至少具備：研磨布，其是被黏貼在轉盤上；研磨劑供給機構，其是用以將研磨劑供給至該研磨布上；以及本發明的研磨頭，其是作為用以保持工件之研磨頭。

如此，使用一種具備本發明的研磨頭之研磨裝置來進行研磨工件時，能夠對工件賦予均勻的研磨壓力而進行研磨，即便工件的厚度或模板的厚度是多少有偏差，亦能夠經常地確保良好的平坦性及研磨量均勻性。又，當工件之研磨前的形狀是未平坦時，藉由配合其形狀而進行調整密閉空間內的壓力，能夠容易地變更研磨輪廓，而能夠將工件形狀修正為平坦。

本發明的研磨頭，因為該研磨頭的空間部是被與剛性環同心之至少1個環狀牆隔開而形成複數個密閉空間，且藉由前述環狀牆所隔開的複數個密閉空間之中，內側的至少1個密閉空間的外徑，是以工件的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成，而且壓力調整機構是各自獨立地調整複數個密閉空間內的壓力，所以能夠對工件賦予均勻的研磨壓力而進行研磨，即便工件的厚度或模板的厚度是多少有偏差，亦能夠經常地確保良好的平坦性及研磨量均勻性。又，當工件之研磨前的形狀是未平坦時，藉由配合其形狀而進行調整密閉空間內的壓力，能夠容易地變更研磨輪廓，而能夠將工件形狀修正為平坦。

以下，說明本發明之實施形態，但是本發明未限定於此實施形態。

使用先前的研磨頭，並在彈性膜上保持工件而進行研磨工件時，由於工件的厚度或模板的厚度的偏差之影響等，會有無法得到安定且良好的平坦性之問題。又，工件W之研磨前的形狀是不平坦時，雖然必須調整研磨輪廓來修正工件W的形狀，但是因為先前的的研磨頭會有無法容易地調整研磨輪廓之問題，實際上必須將研磨頭本身更換成具有需要的研磨輪廓者而進行研磨。

因此，本發明人為了解決此種問題而專心地進行實驗及研討。該結果，本發明人發現以下的情形。

亦即，若是保持要研磨的工件之橡膠膜的大小是與工件大致相同或稍大程度的大小的情況，對工件的研磨壓力，特別是在工件的外周部會有不均勻的情形。

又，保持工件的邊緣部之模板的底面位置，若是位於比要研磨的工件的底面位置下方時，亦即模板底面是比工件底面突出的情況，對工件外周部的研磨壓力降低致使外周成為突起(翹起)形狀。相反地，若是模板的底面位置是位於比要研磨的工件的底面位置更上方時，亦即工件底面是從該模板底面突出時，對工件外周部的研磨壓力增加致使外周成為下垂形狀。

得知由於此種工件的研磨壓力不均性，無法得到平坦性。

因此，得知在原理上若是嚴密地管理工件的厚度或模板的厚度，並以模板底面位置與工件底面位置成為相同之方式來進行調整時，能夠對工件賦予均勻的研磨負荷；又，若是能夠配合工件加工形狀而調整模板的厚度時，亦能夠將工件修正成為平坦。

然而，例如工件是矽晶圓的情況，會有數微米左右的厚度偏差，又，在模板中亦同樣地會有數微米左右的厚度偏差，經常地將模板的底面位置與工件的底面位置調整為相同位置，在現實上是困難的。又，配合工件研磨前的形狀而調整模板的厚度亦是困難的。

因此，本發明人進一步專心地進行實驗及研討，發現藉由將保持工件之橡膠膜製成比該工作大甚多，能夠改善對工件的研磨壓力之均勻性而提升研磨量均勻性。而且，對於多半會產生壓力變化之工件的外周部，考慮到藉由具有工件的平坦度保證區域的直徑以上、特別是工件的外徑以上的密閉空間且可獨立地調整壓力之方式，並且使用複數的牆來隔開由剛性環、結合於剛性環之中板及橡膠膜所形成的空間，而且使用壓力調整機構來調整各自空間的壓力，藉此，能夠容易地調整工件面內的研磨壓力分布，而完成了本發明。

第1圖是表示本發明的研磨頭的一個例子之概略圖。

如第1圖所示，研磨頭1具備：環狀剛性環4，其是由SUS(不鏽鋼)等剛性材料所構成；橡膠膜3(彈性膜)，其是以均勻的張力黏接於剛性環4且其底面為平坦；及中板5，其是使用螺栓等結合於剛性環4。

藉由該剛性環5、橡膠膜3及中板5，能夠形成密閉的空間部6。

在此，中板5的材質、形狀，沒有特別限定，只要是能夠與剛性環4、橡膠膜3共同形成空間部6者即可。

又，如第1圖所示，研磨頭1具備用以改變空間部6的壓力之壓力調整機構7a、7b。

又，在橡膠膜3的底面部的周邊部，與剛性環4同心狀地配設有環狀模板14。該模板14是用以保持工件W的邊緣部者，並且以沿著橡膠膜3的底面部的外周部且往下方突出的方式配設。

而且，如此地構成橡膠膜3及模板14，橡膠膜3成為比工件W大甚多的結構。

如此，橡膠膜3成為比工件W大甚多的結構時，能夠改善在研磨時對工件W的研磨壓力之均勻性，能夠提升研磨量的均勻性。

在此，模板14，能夠設為其外徑至少比剛性環4的內徑大，且其內徑比剛性環4的內徑小。

如此設置時，能夠使施加在工件全面的推壓力更為均勻來進行研磨。

又，在此，為了不會污染工件W且不會產生傷痕或壓痕，模板14的材質以比工件W柔軟且在研磨中即便與研磨布9滑動接觸亦不容易產生磨耗、耐磨耗性高的材質為佳。

又，如第1圖所示，空間部6是藉由與剛性環4同心的環狀牆16而被隔開，於是形成複數個密閉空間15a、15b。第1圖所示之研磨頭1的例子時，雖然將形成的密閉空間設為2個，但是未限定於此，也可以為2個以上。

在此，如第1圖所示，牆16具有在前端上部往內側延伸的平坦凸緣之形狀，該凸緣的部分是與中板5結合，但是未限定於此，只要是能夠形成密閉空間的形狀即可。

又，在此，能夠將牆16的材質設為與橡膠膜3完全相同的材質且設為整體成形而成者。或者，將其他材料黏接或熔接於橡膠3而成者亦可，但是以如橡膠膜3的軟質材料為佳。

而且，在此，牆16的厚度沒有特別限定，能夠配合研磨頭1的構成而選擇適合良好的厚度，例如可以是1毫米厚度左右。

又，由環狀牆16隔開之複數個密閉空間之中，位於內側的密閉空間15b的外徑LD，是以工件W的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成(亦即形成大於工件W的平坦度保證區域的直徑)。

若如此地形成密閉空間15a、15b，藉由對被牆16隔開的2個密閉空間15a、15b賦予壓力差，能夠對工件W進行調整研磨壓力。

在此，將賦予兩密閉空間15a、15b的壓力差異增大時，在境界部分亦即牆16的位置的壓力變動變大，但是只要密閉空間15b的外徑是工件W的平坦度保證區域的直徑以上、特別是外徑以上時，便能夠防止該壓力變動對工件W的平坦度保證區域的直徑內的均勻性造成直接的影響。又，只要密閉空間15b的外徑LD是模板14的內徑TD的102%以下、特別是模板14的內徑TD以下時，能夠防止因模板14的剛性之影響，致使橡膠膜3的移動受到抑制而難以對工件W賦予壓力變化。亦即能夠有效率地對工件W進行調整研磨壓力。

又，設置有調整壓力用的貫穿孔12a、12b，分別連通密閉空間15a、15b，且與壓力調整機構7a、7b連結。藉由該壓力調整機構7a、7b，能夠各自獨立地調整密閉空間15a、15b內的壓力。

如此，本發明的研磨頭1，其橡膠膜3比工件W大，且由環狀牆隔開之複數個密閉空間15a、15b之中，內側的至少1個密閉空間15b的外徑LD，是以工件W的平坦度保證區域的直徑以上、特別是外徑以上的方式來形成(亦即形成比工件W的平坦度保證區域的直徑，進而比工件W的外徑大)，藉由使用壓力調整機構7a、7b來各自獨立地調整密閉空間15a、15b內的壓力，不會使調整各自的密閉空間的壓力所引起的壓力變動之影響，直接在工件W內產生，能夠對工件W賦予均勻的研磨壓力而進行研磨，即便工件W的厚度或模板14的厚度是多少有偏差，亦能夠經常地確保良好的平坦性，例如能夠確保2.5%以內之良好的研磨量均勻性。

又，當工件W之研磨前的形狀是未平坦時，利用配合其形狀而進行調整密閉空間內的壓力，能夠容易地變更研磨輪廓，能夠將工件形狀修正為平坦。亦即，能夠調整工件W的周邊相對於模板14的下端面之突出量，而能夠調整在工件W周邊的研磨量。

又，此時，能夠在橡膠膜3的底面黏貼設置襯墊13。襯墊13是使其含水並貼合工件W，來將工件W保持在橡膠膜3的工件保持面。在此，襯墊13可以是例如聚胺基甲酸酯製。藉由設置此種襯墊13並使其含水，藉由在襯墊13所含有的水之表面張力，能夠確實地保持工件W。

又，在第1圖中，是表示經由襯墊13等將模板14黏接在橡膠膜3上之態樣，但是本發明未排除模板14是直接黏接於橡膠膜3上之情況。

又，研磨頭1，能夠繞著該軸旋轉。

此時，如第2圖所示，能夠將研磨頭21設為：在以密閉空間的外徑LD1為工件W的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成之密閉空間25b的內側，進一步形成有與前述剛性環4同心狀的其他密閉空間25C者。

而且，能夠使密閉空間25b的壓力，相對於密閉空間25c的壓力，是稍微變化而調整。

如此，研磨頭21，只要在以密閉空間的外徑LD1為工件W的平坦度保證區域的直徑以上、特別是外徑以上的方式來形成之密閉空間25b的內側，進一步形成有與前述剛性環4同心狀的其他密閉空間25C時，便能夠將密閉空間25b的壓力，使其相對於密閉空間25c的壓力，是稍微變化而調整，能夠對工件W賦予更均勻的研磨壓力而進行研磨，並能夠確保更良好的平坦性及研磨量均勻性。

又，藉由使用壓力調整機構7a、7b、7c來使密閉空間25a、25b、25c內的壓力變化，能夠高精確度地調整工件W相對於模板14的突出量等，亦能夠藉由使工件W的外周部突出(翹起)、或使其下垂(塌邊)，並能夠配合工件W之研磨前的形狀而將密閉空間25a、25b、25c內的壓力最佳化，即便未變更模板14的厚度等亦能夠使研磨輪廓改變而更有效地將工件W修正為平坦的形狀。

又，此時，要研磨的工件W可以是直徑為300毫米以上的單晶矽晶圓。

如此，即便要研磨的工件W是如直徑為300毫米以上的大直徑單晶矽晶圓，依照本發明，亦能夠在工件W的全面範圍賦予更均勻的研磨壓力而進行研磨，能夠確保更良好的研磨量均勻性。

第3圖是表示有關本發明之具備有研磨頭21之研磨裝置的一個例子之概略圖。如第3圖所示，該研磨裝置2，具有如第2圖所示之研磨頭21及轉盤8。轉盤8是圓盤狀，且在頂面黏貼有要研磨的工件W之研磨布9。而且，在轉盤8的下部，垂直地連結驅動軸11，且藉由在該驅動軸11的下部所連結的轉盤旋轉馬達(未圖示)來旋轉。

而且，研磨頭21是設置在轉盤8的上方。

在此，如第3圖所示之研磨裝置2，具備1個研磨頭，但是亦可具有複數個研磨頭。

又，具有將中板5往研磨布9推壓之中板推壓構件(未圖示)。

使用此種構成之研磨裝置2，並藉由未圖示的中板推壓構件來將中板5往已黏貼在轉盤8上的研磨布9之方向推壓，能夠一邊經由研磨劑供給機構10供給研磨劑，一邊將工件W在研磨布9上作滑動接觸而研磨工件W的表面。在此，中板推壓構件，較佳是能夠在全面範圍，以均勻的壓力來推壓中板5。

如此進行，使用具備有本發明的研磨頭之研磨裝置2來進行研磨工件W時，能夠對工件W賦予均勻的研磨壓力而進行研磨，即便工件W的厚度或模板14的厚度是多少有偏差，亦能夠調整工件W相對於模板14的突出量，能夠經常地確保良好的平坦性及研磨量均勻性。又，當工件之研磨前的形狀是未平坦時，藉由配合其形狀而進行調整密閉空間內的壓力，能夠容易地變更研磨輪廓，並能夠將工件形狀修正為平坦。

以下，表示本發明的實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明未限定於這些例子。

(實施例1)

使用如第1圖所示之本發明的研磨頭1及具備該研磨頭之研磨裝置來研磨工件W，並評價研磨中的工件W之壓力分布及研磨量均勻性。

研磨頭1是使用如以下構成者。

剛性環4，其外徑為358毫米，其內徑為320毫米，材料為SUS製。橡膠膜3是硬度為70(依照JIS K6253)之聚矽氧橡膠(silicone rubber)製者，其厚度為1毫米。

又，使用與剛性環4同心的環狀牆16隔開空間部6，來形成2個密閉空間15a、15b。而且，將內側的密閉空間15b的外側LD設為300毫米。在此，牆16是將厚度設為1毫米且與橡膠膜3相同材質。

又，使用雙面膠黏帶將襯墊13黏貼在橡膠膜3的底面部，並將厚度為800微米的玻璃環氧積層板黏貼模板14而成之模板組合，使用雙面膠黏帶黏貼在襯墊13的底面。模板14的外徑為355毫米，內徑TD為302毫米。在此，為了提升與雙面膠黏帶的黏接性之目的，使用聚矽氧橡膠所成形之橡膠膜3的表面，施加了數微米右右之薄聚胺基甲酸酯膜的塗布處理。

又，使用壓力調整機構7a、7b將密閉空間15b的壓力P1調整為15KPa，並將密閉空間15a的壓力P2調整為研磨量均勻性成為最小值之16.13KPa。

又，使用直徑為300毫米、厚度為775微米的單晶矽晶圓作為工件W而進行研磨。另外，所使用的單晶矽晶圓是預先對其雙面進行一次研磨且已對邊緣部施加研磨。

而且，研磨裝置是使用具備上述所述之本發明的研磨頭1者。又，研磨裝置的轉盤是使用直徑為800毫米者，研磨布是使用一種使不織布含浸聚胺基甲酸酯而成之類型，且其楊氏模數為2.2MPa者。

使用此種研磨裝置，並以下述方式進行來研磨晶圓。

首先，將研磨頭1及轉盤各自以31rpm、29rpm的懸速速度使其旋轉，並從研磨劑供給機構供給研磨劑，且使用中板推壓構件均勻地以17KPa的壓力推壓中板5，而且使晶圓在研磨布上作滑動接觸來進行研磨。在此，研磨劑是使用含有膠體二氧化矽之鹼性溶液。又，在此研磨時間是設為3分鐘。

對於以如此方式進行研磨而成之晶圓，評價研磨量均勻性及研磨壓力分布。另外，研磨量均勻性，是藉由對晶圓的直徑方向且對作為平坦度保證區域之除了最外周部2毫米寬度以外的區域，使用平坦度測定器來測定研磨前後的工件厚度，並採取厚度的差分來求取，是以研磨量均勻性(%)=(直徑方向的最大研磨量-直徑方向的最小研磨量)/直徑方向的平均研磨量之公式來表示。

第4圖是表示距晶圓的半徑方向中的晶圓中心120～148毫米的範圍之研磨壓力分布之結果。而且，研磨壓力分布是利用在各位置的研磨量/晶圓中心研磨量×研磨負荷(15KPa)換算來求取。

如第4圖所示，得知相較於後述的比較例1，其研磨壓力的均勻性提升。

如此，本發明時，因為將位於晶圓的外側上方之密閉空間15a的壓力P2，調整為比位於晶圓內側上方之密閉空間15b的壓力P1高，確認能夠修正因晶圓的底面位置與模板底面位置的偏差所引起之晶圓外周部分的研磨壓力降低，來得到均勻的研磨壓力。

又，將研磨量均勻性的結果表示於第7圖，如第7圖所示，得知研磨量均勻性為約0.9%，1%以下是非常良好的結果。

依照上述，能夠確認本發明的研磨頭及研磨裝置能夠對工件賦予均勻的研磨壓力而進行研磨，即便工件的厚度或模板的厚度是多少有偏差，亦能夠經常地確保良好的平坦性及研磨量均勻性。

(實施例2)

除了將密閉空間15a的壓力P2設為15KPa、16.13KPa、16.5KPa、18KPa以外，以與實施例1同樣的方式來研磨晶圓，並評價研磨壓力分布。

將結果表示於第5圖。如第5圖所示，能夠確認藉由改變P2的壓力，晶圓外周部的研磨壓力改變，而能夠調整研磨壓力分布。

(實施例3)

除了使用一種將研磨頭1的內側的密閉空間15b的外徑LD設為296毫米、301毫米、302毫米、304毫米或308毫米的研磨頭，並將密閉空間壓力P2設為15～30KPa以外，以與實施例1同樣的方式來研磨晶圓，並評價研磨壓力。

將外徑LD為304毫米及308毫米時之研磨量均勻性與密閉空間15a的壓力P2的關係之結果，表示於第6圖。如第6圖所示，得知藉由調整壓力P2，研磨量均勻性能夠提升。在第7圖表示各外徑LD的研磨量均勻性的最小值之結果。如第7圖所示，得知相較於後述的比較例2的結果，能夠改善研磨量均勻性，是2.5%以下之良好的結果。

(實施例4)

使用一種如第2圖所示之本發明的研磨頭21及具備該研磨頭21之研磨裝置來研磨工件W，並評價研磨中的工件W之壓力分布及研磨量均勻性。

研磨頭21的空間部6是如以下所示，除了由3個密閉空間25a、25b、25c所形成，且各自使用壓力調整機構7a、7b、7c來獨立地調整壓力以外，使用與實施例1同樣者。

使用與剛性環4同心的環狀牆16，隔開研磨頭21的空間部6，來形成外徑LD1為300毫米的密閉空間25b。而且，在該密閉空間25b的內側，進一步配設與剛性環4同心的環狀牆16，並使最內側的密閉空間25c的內徑LD2是成為278毫米。在此，牆16是將厚度設為1毫米，且與橡膠膜3相同材質。

又，使用壓力調整機構7a、7b、7c，以使密閉空間25c的壓力P1成為15KPa、密閉空間25a的壓力P2成為16.13KPa、密閉空間25b的壓力P3成為14.6KPa的方式來進行調整。

除了具備此種研磨頭21以外，使用與實施例1同樣構成的研磨裝置，並以與實施例1同樣的方式來研磨與實施例1同樣的工件W且評價研磨量均勻性。

將結果表示於第8圖。如第8圖所示，得知相較於實施例1的結果，能夠進一步改善研磨量均勻性，達到1%以下的水準。

(比較例1)

除了使用一種如第9圖所示之先前的研磨頭及具備該研磨頭之研磨裝置以外，使用與實施例1同樣的條件，進行研磨單晶矽晶圓且評價研磨量均勻性及研磨壓力分布。

將結果表示於第4圖。如第4圖所示，得知相較於實施例1的結果，研磨壓力分布變差。

認為這是因為模板的厚度為800微米時，是比晶圓的厚度775微米厚，模板的底面位置是比晶圓的底面位置更往下方突出，致使晶圓外周部分的壓力降低所造成。

又，將研磨量均勻性的結果表示於第8圖。如第8圖所示，得知研磨量均勻性為約7.7%，相較於實施例1、實施例2的結果，是大幅度地變差。

(比較例2)

除了使用一種將研磨頭的內側的密閉空間的外徑LD設為292毫米之研磨頭以外，以與實施例1同樣的方式來研磨晶圓且評價研磨量均勻性。

將結果表示於第7圖。如第7圖所示，得知藉由使用牆隔開空間部來形成密閉空間，並調整各自的密閉空間之壓力，雖然相較於比較例1的結果之7.7%，其研磨量均勻性得到若干改善，但是相較於實施例1、實施例3的結果時，其研磨量均勻性變差。

如此，確認為了使研磨量均勻性得到良好的結果，由研磨頭的環狀牆所隔開之複數個密閉空間之中，位於內側的1個密閉空間的外徑，必須以工件的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成。

另外，本發明未限定於上述實施形態。上述實施形態是例示性，凡是具有與本發明之申請專利範圍所記載之技術思想實質上相同構成、且達成相同作用效果者，無論如何都包含在本發明的技術範圍內。

例如，以本發明的製造方法所製造的研磨頭，未限定於第1圖、第2圖所示的態樣，例如可適當地設計中板的形狀等。

1、21、81、101．．．研磨頭

2、82．．．研磨裝置

3、103．．．橡膠膜

4、104．．．剛性環

5、105．．．中板

6、106．．．空間部

7a、7b、107．．．壓力調整機構

8、88、108．．．轉盤

9、89、109．．．研磨布

10、90．．．研磨劑供給機構

11．．．驅動軸

12a、12b．．．貫穿孔

13、113．．．襯墊

14、114．．．模板

15a、15b、25a、25b、25c．．．密閉空間

16．．．牆

W．．．工件

第1圖是表示有關本發明的研磨頭的一個例子之概略圖。

第2圖是表示有關本發明的研磨頭的另外一個例子之概略圖。

第3圖是表示有關本發明的研磨裝置的一個例子之概略圖。

第4圖是表示在實施例1及比較例1中的研磨壓力的結果之圖。

第5圖是表示在實施例1、實施例2中的研磨壓力的結果之圖。

第6圖是表示在實施例1、實施例3、比較例2中的研磨量均勻性相對於密閉空間的壓力P2的關係的結果之圖。

第7圖是表示在實施例1、實施例3、比較例2中的研磨量均勻性的最小值相對於密閉空間的外徑LD的結果之圖。

第8圖是表示在實施例1、實施例4、比較例1中的研磨量均勻性的結果之圖。

第9圖是表示先前的研磨頭的一個例子之概略圖。

第10圖是表示先前的單面研磨裝置的一個例子之概略圖。

1．．．研磨頭

3．．．橡膠膜

4．．．剛性環

5．．．中板

6．．．空間部

7a、7b．．．壓力調整機構

8．．．轉盤

9．．．研磨布

12a、12b．．．貫穿孔

13．．．襯墊

14．．．模板

15a、15b．．．密閉空間

16．．．牆

W．．．工件

Claims (7)

1. 一種橡膠夾盤方式的研磨頭，其至少具備：環狀剛性環；橡膠膜，其是被以均勻的張力黏接在該剛性環；中板，其是與前述剛性環結合，並與前述橡膠膜和前述剛性環共同形成空間部；環狀模板，其是在前述橡膠膜的底面部的周邊部，配置成與前述剛性環同心狀；以及壓力調整機構，其是使前述空間部的壓力變化；並且，在前述橡膠膜的底面部保持工件的背面，利用前述模板來保持前述工件的邊緣部，並利用前述空間部的壓力使前述橡膠膜膨脹而將前述工件推壓，且使該工件的表面在已黏貼於轉盤上的研磨布上作接觸滑動而進行研磨，此研磨頭的特徵在於：前述空間部，是藉由與前述剛性環同心之至少1個環狀牆隔開而形成複數個密閉空間，且藉由前述環狀牆所隔開的複數個密閉空間之中，內側的至少1個密閉空間的外徑，是以前述工件的平坦度保證區域的直徑以上且為前述模板的內徑的102%以下的方式來形成，而且前述壓力調整機構，是各自獨立地調整前述複數個密閉空間內的壓力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨頭，其中在以前述密閉空間的外徑為前述工件的平坦度保證區域的直徑以上的方式來形成之密閉空間的內側，進一步形成至少一個以上與前述剛性環同心狀的其他密閉空間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨頭，其中前述要研磨的工件是直徑為300毫米以上的單晶矽晶圓。
4. 如申請專利範圍第2項所述之研磨頭，其中前述要研磨的工件是直徑為300毫米以上的單晶矽晶圓。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之研磨頭，其中前述環狀模板配置於前述橡膠膜的最底面部。
6. 一種研磨裝置，是在研磨工件的表面時所使用的研磨裝置，其特徵在於至少具備：研磨布，其是被黏貼在轉盤上；研磨劑供給機構，其是用以將研磨劑供給至該研磨布上；以及如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之研磨頭，其是作為用以保持工件之研磨頭。
7. 一種研磨裝置，是在研磨工件的表面時所使用的研磨裝置，其特徵在於至少具備：研磨布，其是被黏貼在轉盤上；研磨劑供給機構，其是用以將研磨劑供給至該研磨布上；以及如申請專利範圍第5項所述之研磨頭，其是作為用以保持工件之研磨頭。