在工件的研磨后使研磨头上升的方法、研磨装置及计算机可读取的记录介质与流程

本发明涉及在晶片、基板、面板等半导体器件的制造中使用的工件的研磨后降低工件的应力而使研磨头与工件一起上升的技术。

背景技术：

1、化学机械研磨(cmp：chemical mechanical polishing)是一边将包含二氧化硅(sio2)等磨粒的研磨液供给到研磨垫的研磨面上一边使工件与研磨面滑动接触来进行研磨的技术。如图13所示，用于进行cmp的研磨装置具备：研磨台501，该研磨台501支承研磨垫500；研磨头505，该研磨头505用于保持工件w；以及研磨液喷嘴508，该研磨液喷嘴508向研磨垫500供给研磨液。

2、使用这样的研磨装置的工件w的研磨如下进行。一边使研磨台501与研磨垫500一起旋转，一边从研磨液喷嘴508向研磨垫500上供给研磨液。研磨头505一边使工件w旋转，一边将该工件w压靠于研磨垫500。工件w在研磨液的存在下与研磨垫500滑动接触，并且工件w的表面通过研磨液的化学作用和研磨液中所含的磨粒及研磨垫500的机械作用的组合而被平坦化。

3、在工件w的研磨中，工件w的表面与旋转的研磨垫500滑动接触，因此摩擦力作用于工件w。因此，为了在工件w的研磨中使工件w不从研磨头505脱离，研磨头505具备保持环510。该保持环510以包围工件w的方式配置，在工件w的研磨中，保持环510一边旋转一边在工件w的外侧压靠研磨垫500。

4、图14是示出图13所示的研磨头505的一部分的剖视图。如图14所示，研磨头505具有用于将保持环510压靠于研磨垫500的环状的弹性膜512。在弹性膜512的内侧形成有压力室513。当加压气体(例如加压空气)被供给到压力室513内时，受到压力室513内的流体压力的弹性膜512将保持环510按压于研磨垫500。因此，在工件w的研磨中，保持环510能够防止工件w从研磨头505飞出。

5、研磨头505还具有用于将工件w压靠于研磨垫500的弹性膜514。在弹性膜514的内侧形成有压力室515。当加压气体(例如加压空气)被供给到压力室515内时，受到压力室515内的流体压力的弹性膜514将工件w按压于研磨垫500。因此，工件w在研磨垫500上存在研磨液的状态下与研磨垫500滑动接触。

6、弹性膜512和弹性膜514均固定于研磨头505的载体517。保持环510为了能够与工件w独立地压靠研磨垫500，构成为能够相对于载体517及弹性膜514相对地上下移动。

7、在工件w的研磨后，如图15所示，在压力室515内形成负压，使工件w吸附于弹性膜514。在工件w被吸附于弹性膜514时，工件w被稍微拉起。当存在于工件w与研磨垫500之间的液体的表面张力大时，有时工件w从研磨垫500的拉起会失败。因此，为了降低作用于工件w与研磨垫500之间的表面张力，一边使研磨头505及研磨垫500分别旋转，一边使工件w吸附于弹性膜514。之后，使研磨头505与工件w一起上升，进而使研磨头505与工件w一起移动至规定的工件交接位置。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：日本特开2009-178800号公报

11、发明所要解决的课题

12、在研磨头505上升时，为了防止旋转的研磨垫500上的工件w从研磨头505飞出，保持环510压靠于研磨垫500。因此，如图16所示，研磨头505的载体517及工件w从研磨垫500上升、分离，另一方面，保持环510的下表面保持与研磨垫500接触的状态。

13、然而，若在工件w与保持环510的内表面接触的状态下工件w欲上升，则与保持环510的内表面接触的工件w的部分欲残留于研磨垫500，因此工件w向下方弯曲，有时在工件w产生过大的应力。若该应力过大，则有时工件w会破裂。特别是，如图17所示，当在保持环510的内表面形成有因与工件w的接触而产生的磨损槽510a的情况下更容易钩挂，因此工件w容易向下方较大地弯曲，其结果是，工件w容易破裂。

技术实现思路

1、因此，本发明提供一种研磨头的上升方法，其在工件的研磨结束后使研磨头从研磨垫上升时，通过避免与保持环的内表面的接触而防止工件弯曲，能够防止在工件产生过度的应力。另外，本发明提供一种能够执行这样的方法的工件的研磨装置。而且，本发明提供一种记录有用于执行这样的方法的程序的计算机可读取的记录介质。

2、用于解决课题的手段

3、在一个方式中，提供一种在工件的研磨后使研磨头上升的方法，一边使所述研磨头及研磨垫旋转，一边将所述工件压靠于所述研磨垫而对该工件进行研磨，使所述研磨垫及所述研磨头的旋转停止，使所述研磨头的保持环相对于所述工件相对地上升，由此使所述保持环从所述研磨垫分离，并且使所述保持环移动到比所述工件高的位置，之后，在所述工件保持于所述研磨头的状态下使所述研磨头上升。

4、在一个方式中，所述方法还包括如下工序：在对所述工件进行研磨之后且使所述研磨头上升之前，利用所述研磨头保持所述工件。

5、在一个方式中，使所述保持环上升到比所述工件高的位置的工序在利用所述研磨头保持所述工件之前或同时进行。

6、在一个方式中，利用所述研磨头保持所述工件的工序是一边向所述工件与所述研磨垫之间直接供给流体一边进行的。

7、在一个方式中，所述研磨头具有弹性膜，所述弹性膜形成用于将所述工件压靠于所述研磨垫的多个压力室，利用所述研磨头保持所述工件的工序通过在所述多个压力室中的外侧的压力室内形成负压，然后在内侧的压力室内形成负压，从而利用所述研磨头保持所述工件。

8、在一个方式中，利用所述研磨头保持所述工件的工序在使所述研磨垫及所述研磨头的旋转停止之前进行。

9、在一个方式中，使所述研磨头上升的工序包括如下工序：在所述工件的整体离开所述研磨垫之前，使所述研磨头以第一速度上升，在所述工件的整体离开所述研磨垫之后，使所述研磨头以比所述第一速度高的第二速度上升。

10、在一个方式中，提供一种用于工件的研磨装置，具备：研磨台，该研磨台用于支承研磨垫；研磨台旋转装置，该研磨台旋转装置使所述研磨台与所述研磨垫一起旋转；研磨头，该研磨头将所述工件压靠于所述研磨垫而对该工件进行研磨；研磨头压力控制装置，该研磨头压力控制装置控制所述研磨头内的压力；研磨头旋转装置，该研磨头旋转装置使所述研磨头旋转；研磨头升降装置，该研磨头升降装置使所述研磨头相对于所述研磨台相对地上下移动；以及动作控制部，该动作控制部控制所述研磨台旋转装置、所述研磨头压力控制装置、所述研磨头旋转装置及所述研磨头升降装置的动作，所述研磨头具有包围所述工件的保持环，所述动作控制部构成为，在所述工件的研磨后对所述研磨台旋转装置及所述研磨头旋转装置发出指令，使所述研磨垫及所述研磨头的旋转停止，对所述研磨头压力控制装置发出指令，使所述保持环相对于所述工件相对地上升，由此使所述保持环从所述研磨垫分离，并且使所述保持环移动到比所述工件高的位置，之后，对所述研磨头升降装置发出指令，在所述工件保持于所述研磨头的状态下使所述研磨头上升。

11、在一个方式中，所述动作控制部构成为，对所述研磨头压力控制装置发出指令，在所述工件被研磨之后且所述研磨头上升之前，利用所述研磨头保持所述工件。

12、在一个方式中，所述动作控制部构成为，对所述研磨头压力控制装置发出指令，在利用所述研磨头保持所述工件之前或同时，使所述保持环上升到比所述工件高的位置。

13、在一个方式中，所述研磨装置还具备向所述工件与所述研磨垫之间供给流体的流体供给系统，所述动作控制部构成为，对所述流体供给系统发出指令，一边向所述工件与所述研磨垫之间直接供给流体一边使所述研磨头保持所述工件。

14、在一个方式中，所述研磨头具有弹性膜，所述弹性膜形成用于将所述工件压靠于所述研磨垫的多个压力室，所述动作控制部构成为，对所述研磨头压力控制装置发出指令，在所述多个压力室中的外侧的压力室内形成负压，然后在内侧的压力室内形成负压，由此利用所述研磨头保持所述工件。

15、在一个方式中，所述动作控制部构成为，在对所述研磨头压力控制装置发出指令而使所述研磨垫及所述研磨头的旋转停止之前，利用所述研磨头保持所述工件。

16、在一个方式中，所述动作控制部构成为，对所述研磨头升降装置发出指令，在所述工件的整体离开所述研磨垫之前，使所述研磨头以第一速度上升，在所述工件的整体离开所述研磨垫之后，使所述研磨头以比所述第一速度高的第二速度上升。

17、在一个方式中，提供一种计算机可读取的记录介质，该计算机可读取的记录介质记录有用于使计算机执行如下步骤的程序：一边对研磨头压力控制装置、研磨台旋转装置及研磨头旋转装置发出指令，使研磨头及研磨台上的研磨垫旋转，一边将工件压靠于所述研磨垫而对该工件进行研磨；在所述工件的研磨后，对所述研磨台旋转装置及所述研磨头旋转装置发出指令，使所述研磨垫及所述研磨头的旋转停止；对所述研磨头压力控制装置发出指令，使所述保持环相对于所述工件相对地上升，由此使所述保持环从所述研磨垫分离，并且使所述保持环移动到比所述工件高的位置；以及对所述研磨头升降装置发出指令，在所述工件保持于所述研磨头的状态下使所述研磨头上升。

18、发明效果

19、根据本发明，在使研磨头上升之前，保持环上升到比工件高的位置。因此，在研磨头上升时，工件不与保持环接触，工件不会因保持环而向下方弯曲。其结果是，不会在工件产生过大的应力，能够防止工件的破裂。

20、图1是示出研磨装置的一个实施方式的示意图。

21、图2是示出研磨头的一个实施方式的剖视图。

22、图3是说明研磨头的第一弹性膜通过真空吸引保持工件的情形的图。

23、图4是说明保持环相对于工件相对地上升并从研磨垫分离的情形的图。

24、图5是说明将研磨后的工件从研磨头释放的情形的图。

25、图6是说明工件的研磨中以及研磨后的研磨头的动作的一个实施方式的流程图。

26、图7是说明工件的研磨中以及研磨后的研磨头的动作的其他实施方式的流程图。

27、图8是示出研磨头保持工件的动作的例子的示意图。

28、图9是示出研磨头保持工件的动作的例子的示意图。

29、图10是说明在研磨头保持工件时向工件与研磨垫之间供给流体的实施方式的图。

30、图11(a)及图11(b)是说明将研磨头的上升速度从第一速度切换为第二速度的实施方式的示意图。

31、图12(a)及图12(b)是说明工件的研磨后的研磨头的动作的又一实施方式的俯视图。

32、图13是示出以往的研磨装置的示意图。

33、图14是示出图13所示的研磨头的一部分的剖视图。

34、图15是说明以往的研磨头保持工件的情形的图。

35、图16是说明工件随着研磨头的上升而向下方弯曲的情形的图。

36、图17是说明工件随着研磨头的上升而向下方弯曲的情形的图。

37、符号说明

38、2 研磨垫

39、2a 研磨面

40、5 研磨台

41、7 研磨头

42、8 研磨液供给喷嘴

43、14 支轴

44、16 研磨头摆动臂

45、18 研磨头轴

46、20 研磨头旋转装置

47、22 回转接头

48、25 研磨头升降装置

49、30 研磨台旋转装置

50、33 研磨头压力控制装置

51、37 研磨头移动装置

52、40 动作控制部

53、40a 存储装置

54、40b 运算装置

55、45 头主体

56、48 保持环

57、50 载体

58、51 第一弹性膜

59、51a 按压面

60、60 保持环按压机构

61、62 第二弹性膜

62、65 第二压力室

63、80 流体供给系统

64、81 流体线路

65、82 致动器驱动型阀

66、90 工件检测器

67、w 工件

68、c1、c2、c3第一压力室

69、f1、f2、f3第一流体线路

70、f4第二流体线路。