(57)【要約】【課題】  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等を提供する。【解決手段】  周縁部に環状の突出部１３ａとキャリア掛止部１３ｂが形成されている円盤状のキャリア１３と、外側に環状のヘッド本体掛止部１２ａが形成されている円盤状のヘッド本体１２と、前記ヘッド本体と前記キャリアを連結するダイヤフラム１４と、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、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１５とを有し、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ワークＷを研磨布から剥離するものである研磨ヘッド１１。【選択図】  図１
2008103568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３４１０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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）。
【０００９】
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。
【００１０】
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）。
【００１１】
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。
【００１２】
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）。
【００１３】
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。
【００１４】
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）。
【００１５】
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。
【００１６】
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）。
【００１７】
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。
【００１８】
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）。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【実施例】
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】（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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】片面研磨装置の一例を示す概略構成図である。
【図１１】従来の研磨ヘッドの一例を示す概略構成図である。
【図１２】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。
【図１３】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。
【符号の説明】
【００６２】
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。
【図１】
2008103568.tif 000003
【図２】
2008103568.tif 000004
【図３】
2008103568.tif 000005
【図４】
2008103568.tif 000006
【図５】
2008103568.tif 000007
【図６】
2008103568.tif 000008
【図７】
2008103568.tif 000009
【図８】
2008103568.tif 000010
【図９】
2008103568.tif 000011
【図１０】
2008103568.tif 000012
【図１１】
2008103568.tif 000013
【図１２】
2008103568.tif 000014
【図１３】
2008103568.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月21日(2007.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
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。