研磨頭的制造方法及研磨裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種研磨頭的制造方法及具備該研磨頭的研磨裝置，所述研磨頭用以保持工件。
【背景技術(shù)】
[0002]在制造娃晶片(silicone wafer)等的半導(dǎo)體晶片的情況，改善晶片的表面粗度并且提高平坦度的研磨工序是一個(gè)重要的工序。隨著近年來(lái)的器件(device)的高精度化，制作器件所采用的半導(dǎo)體晶片被要求以非常高的精度來(lái)進(jìn)行平坦化。對(duì)于這種要求，采用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP ；Chemical Mechanical Polishing)來(lái)作為使半導(dǎo)體晶片的表面平坦化的技術(shù)。
[0003]作為用以研磨硅晶片等的工件的表面的裝置，有每次研磨工件的其中一面的單面研磨裝置、及同時(shí)研磨工件的雙面的雙面研磨裝置。
[0004]在使用一般的單面研磨裝置來(lái)進(jìn)行半導(dǎo)體晶片(以下，也有稱為“晶片(wafer) ”的情況)的化學(xué)機(jī)械研磨的情況，先前有一種經(jīng)由蠟等黏結(jié)劑(黏著劑)來(lái)將晶片的其中一面貼附并保持于玻璃板等的上面的方法，該其中一面位于要進(jìn)行研磨的一側(cè)的面(被研磨面)的相反側(cè)。
[0005]另一方面，作為一種所謂的免錯(cuò)(wax free)研磨(也稱為無(wú)錯(cuò)(waxless)研磨)方式，有一種采用保持盤的方法，該保持盤具備由軟質(zhì)樹脂制的發(fā)泡片等所構(gòu)成的背部襯墊，所述方法在不采用蠟等黏結(jié)劑的情況下保持晶片并進(jìn)行研磨。
[0006]例如，在圖8所示的研磨裝置38中，使用研磨頭31，并經(jīng)由水將晶片W的單面緊貼保持在背部襯墊34上，所述研磨頭31是在由陶瓷等所構(gòu)成的圓盤狀的保持盤本體32上，貼附有背部襯墊34與模板35，所述模板35具有圍繞晶片W的圓形孔。然后，隨著將研磨劑33供給至平臺(tái)37所貼附的研磨布36，一邊使平臺(tái)37與研磨頭31分別旋轉(zhuǎn)，一邊將晶片W的被研磨面推壓至研磨布36以進(jìn)行滑動(dòng)接觸。由此，晶片W的被研磨面能夠精加工成鏡面狀。
[0007]作為在通過單面研磨加工來(lái)使工件平坦化中所使用的工件保持方法，有將工件經(jīng)由蠟等的黏結(jié)劑貼附至更平坦且高剛性的圓盤狀的板上的方法，但是特別在對(duì)于工件整個(gè)面需要均勾的研磨加工余量(machining allowance)的情況，是使用所謂的橡膠夾頭(rubber chuck)方式，其以橡膠膜來(lái)取代高剛性的圓盤狀的板材來(lái)作為工件保持部，使空氣等的加壓流體流入該橡膠膜的背面，且利用均勻的壓力使橡膠膜膨脹來(lái)將工件推壓至研磨布(參照專利文獻(xiàn)1)。
[0008]圖9概要地表示先前的橡膠夾頭方式的研磨頭的構(gòu)成的一個(gè)實(shí)例。此研磨頭102的主要部分，是由環(huán)狀的剛性環(huán)104、被黏結(jié)至剛性環(huán)104上的橡膠膜103、及被結(jié)合在剛性環(huán)104上的中板105所構(gòu)成。利用剛性環(huán)104、橡膠膜103及中板105，劃分出密閉的空間106。又，在橡膠膜103的底面部的周邊部，以與剛性環(huán)104同心的方式具備環(huán)狀的模板114。又，在中板105的中央，通過壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)107來(lái)供給加壓流體等以調(diào)節(jié)空間的壓力。又，具有未圖示的推壓手段，來(lái)將中板105向研磨布109方向推壓。
[0009]作為橡膠膜103的材質(zhì)，在專利文獻(xiàn)2中提案了下述各種橡膠材料:具有橡膠硬度10?100、拉伸強(qiáng)度(tensile strength) 3?20MPa、斷裂伸長(zhǎng)率(breakingelongat1n) 50?1000%及厚度0.2?3mm的物性的氟系橡膠、丁基橡膠、氯丁二稀橡膠、胺酯橡膠、硅橡膠等。
[0010]又，作為剛性環(huán)104的材質(zhì)，在專利文獻(xiàn)2中記載了不銹鋼制、鋁制的金屬制的材料。
[0011]又，作為將橡膠膜103形成在剛性環(huán)104上的方法，在專利文獻(xiàn)2中記載了一種將剛性環(huán)104與可撓性橡膠塊放入金屬模具且加熱至150°C?185°C，并利用鎖模壓力1?200噸來(lái)進(jìn)行壓縮成型而形成的方法。
[0012]采用這樣構(gòu)成的研磨頭102，利用橡膠膜103的底面部，隔著背部襯墊113來(lái)保持晶片W，并且利用模板114來(lái)保持晶片W的邊緣部，且推壓中板105以使晶片W在已貼附于平臺(tái)108的頂面上的研磨布109上作滑動(dòng)接觸來(lái)進(jìn)行研磨加工。
[0013][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0014](專利文獻(xiàn))
[0015]專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-69310號(hào)公報(bào)；
[0016]專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-7521號(hào)公報(bào)；
[0017]專利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開第2010/119606號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018][發(fā)明所要解決的課題]
[0019]這樣，采用先前的研磨頭102來(lái)實(shí)行晶片W的研磨，由此，雖然晶片W整個(gè)面的研磨余量的均勻性有提升的情形，但是因?yàn)檠心ヮ^102的橡膠膜103所黏結(jié)的剛性環(huán)104，有時(shí)也會(huì)造成研磨余量均勻性、工件的平坦度大幅惡化，而有無(wú)法穩(wěn)定地保持研磨后的晶片W的平坦度這樣的問題。
[0020]在專利文獻(xiàn)3中，記載一種研磨頭的制造方法，其特征在于，具有挑選工序，所述工序是在將橡膠膜103所黏結(jié)的剛性環(huán)104與中板105結(jié)合的狀態(tài)下，測(cè)定橡膠膜103的底面部的圓周方向的平面度，所述測(cè)定處位于橡膠膜103的與剛性環(huán)104的下端部黏結(jié)的黏結(jié)部，而挑選該測(cè)定的平面度在40μπι以下的橡膠膜；并且，采用該挑選后的平面度在40 μ m以下的橡膠膜103所黏結(jié)的剛性環(huán)104、及剛性環(huán)104所結(jié)合的中板105來(lái)制造研磨頭。在通過此制造方法所制作的黏結(jié)有橡膠膜103的剛性環(huán)104，于橡膠膜103上利用雙面膠帶來(lái)貼附工件保持用的市售的模板組件，以制作研磨頭。所使用的模板組件的構(gòu)成，是利用雙面膠帶來(lái)將模板114也就是置入有玻璃布之環(huán)氧樹脂積層板黏結(jié)至背部襯墊113也就是附有雙面膠帶的發(fā)泡聚氨酯制的片材上。
[0021]在此研磨頭中，因?yàn)槭褂闷教沟南鹉z膜103，所以晶片W能夠保持平坦，但是在利用雙面膠帶將前述模板組件黏結(jié)至橡膠膜103表面時(shí)，會(huì)有空氣進(jìn)入這些(模板組件與橡膠膜103)之間而造成與工件接觸的模板114表面的平坦度惡化，而有研磨后的晶片W的平坦度也惡化這樣的問題。
[0022]又，如上述的模板組件是利用雙面膠帶黏結(jié)至橡膠膜103表面，但是在黏結(jié)力需要強(qiáng)烈地加熱才能夠貼附的感熱型雙面膠帶中所需要的100°c左右的比較高的溫度，會(huì)使橡膠膜103、背部襯墊113也就是發(fā)泡聚氨酯制的片材、及模板114也就是置入有玻璃布的環(huán)氧樹脂積層板，因?yàn)榧訜岫冃?，所以要使用感壓型的雙面膠帶。感壓型的雙面膠帶的黏結(jié)力弱，且是以50°C的加熱來(lái)貼附。然而，在器件制作所采用的半導(dǎo)體晶片，被要求以非常高的精度來(lái)平坦化，即使是50°C左右的加熱，也會(huì)使橡膠膜、背部襯墊113也就是發(fā)泡聚氨酯制的片材、及模板114也就是置入有玻璃布的環(huán)氧樹脂積層板產(chǎn)生熱變形，而發(fā)生晶片平坦度惡化這樣的問題。
[0023]又，在研磨頭制作時(shí)，因?yàn)槭抢檬止ぷ鳂I(yè)來(lái)進(jìn)行上述模板組件的黏結(jié)，所以必須要有手工技能。又，因?yàn)槭且贿呑⒁饪諝獾炔粫?huì)進(jìn)入一邊進(jìn)行作業(yè)，所以變成一種產(chǎn)率差、耗時(shí)、功效差的作業(yè)。
[0024]又，利用雙面膠帶來(lái)貼附市售的模板組件時(shí)，為了提升黏結(jié)力而要加熱來(lái)進(jìn)行貼附，但是如果要推壓已加熱的板材則需要自動(dòng)沖壓機(jī)，而有設(shè)備變大、投資額增加這樣的問題。
[0025]本發(fā)明是鑒于前述問題而完成的，其目的在于，提供一種研磨頭的制造方法，其能夠抑制在制造研磨頭時(shí)引起的背部襯墊和模板的平坦度的惡化，以研磨出平坦度高的工件。
[0026][解決問題的技術(shù)手段]
[0027]為了達(dá)成上述目的，依照本發(fā)明，提供一種研磨頭的制造方法，所述研磨頭具備:背部襯墊，其被黏結(jié)在剛性體的下部，用以保持工件的背面；及，環(huán)狀的模板，其在該背部襯墊的底面，用以保持前述工件的邊緣部；并且，一邊將前述工件的背面保持在前述背部襯墊的底面，一邊使前述工件的表面在已貼附于平臺(tái)上的研磨布上作滑動(dòng)接觸來(lái)進(jìn)行研磨，并且，所述研磨頭的制造方法的特征在于，具有:背部襯墊黏結(jié)工序，其在不加熱且在減壓下利用雙面膠帶來(lái)將前述背部襯墊黏結(jié)在前述剛性體的下部；及，模板黏結(jié)工序，其在該背部襯墊黏結(jié)工序后，在不加熱下且在減壓下利用雙面膠帶、或者利用反應(yīng)固化型的無(wú)溶劑的液狀或膏狀的黏結(jié)劑來(lái)將前述模板黏結(jié)在前述背部襯墊。
[0028]如果采用這種制造方法來(lái)制造研磨頭，在背部襯墊與剛性體間、及模板與背部襯墊間的黏結(jié)部不會(huì)有空氣卷入，而能夠使背部襯墊和模板平坦。又，在各個(gè)黏結(jié)工序中不加熱，所以背部襯墊及模板不會(huì)熱變形，所以能夠制造一種研磨頭，其能夠?qū)⒕心コ善教範(fàn)?。而且，能夠以與先前的施加熱的制造方法同等的黏結(jié)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行黏結(jié)。
[0029]此時(shí)，優(yōu)選是在前述背部襯墊黏結(jié)工序及/或前述模板黏結(jié)工序中，一邊采用由多孔質(zhì)材料所構(gòu)成的推壓構(gòu)件來(lái)進(jìn)行推壓，一邊黏結(jié)前述背部襯墊及/或前述模板的表面。
[0030]若這樣做，因?yàn)橥茐簶?gòu)件是多孔質(zhì)材料，在已減壓的腔室內(nèi)采用推壓構(gòu)件進(jìn)行推壓時(shí)，能夠在腔室內(nèi)均勻地減壓，而能夠確實(shí)地抑制在背部襯墊或模板的黏結(jié)部所發(fā)生的空氣的卷入，其結(jié)果能夠更確實(shí)地制造一種研磨頭，該研磨頭能夠?qū)⒕心コ善教範(fàn)睢?br>[0031]又此時(shí)，能夠采用環(huán)狀的剛性環(huán)作為前述剛性體，隔著以均勻的張力