研磨头的制造方法及研磨装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种研磨头的制造方法及具备该研磨头的研磨装置，所述研磨头用以保持工件。
【背景技术】
[0002]在制造娃晶片(silicone wafer)等的半导体晶片的情况，改善晶片的表面粗度并且提高平坦度的研磨工序是一个重要的工序。随着近年来的器件(device)的高精度化，制作器件所采用的半导体晶片被要求以非常高的精度来进行平坦化。对于这种要求，采用化学机械研磨(CMP ；Chemical Mechanical Polishing)来作为使半导体晶片的表面平坦化的技术。
[0003]作为用以研磨硅晶片等的工件的表面的装置，有每次研磨工件的其中一面的单面研磨装置、及同时研磨工件的双面的双面研磨装置。
[0004]在使用一般的单面研磨装置来进行半导体晶片(以下，也有称为“晶片(wafer) ”的情况)的化学机械研磨的情况，先前有一种经由蜡等黏结剂(黏着剂)来将晶片的其中一面贴附并保持于玻璃板等的上面的方法，该其中一面位于要进行研磨的一侧的面(被研磨面)的相反侧。
[0005]另一方面，作为一种所谓的免錯(wax free)研磨(也称为无錯(waxless)研磨)方式，有一种采用保持盘的方法，该保持盘具备由软质树脂制的发泡片等所构成的背部衬垫，所述方法在不采用蜡等黏结剂的情况下保持晶片并进行研磨。
[0006]例如，在图8所示的研磨装置38中，使用研磨头31，并经由水将晶片W的单面紧贴保持在背部衬垫34上，所述研磨头31是在由陶瓷等所构成的圆盘状的保持盘本体32上，贴附有背部衬垫34与模板35，所述模板35具有围绕晶片W的圆形孔。然后，随着将研磨剂33供给至平台37所贴附的研磨布36，一边使平台37与研磨头31分别旋转，一边将晶片W的被研磨面推压至研磨布36以进行滑动接触。由此，晶片W的被研磨面能够精加工成镜面状。
[0007]作为在通过单面研磨加工来使工件平坦化中所使用的工件保持方法，有将工件经由蜡等的黏结剂贴附至更平坦且高刚性的圆盘状的板上的方法，但是特别在对于工件整个面需要均勾的研磨加工余量(machining allowance)的情况，是使用所谓的橡胶夹头(rubber chuck)方式，其以橡胶膜来取代高刚性的圆盘状的板材来作为工件保持部，使空气等的加压流体流入该橡胶膜的背面，且利用均匀的压力使橡胶膜膨胀来将工件推压至研磨布(参照专利文献1)。
[0008]图9概要地表示先前的橡胶夹头方式的研磨头的构成的一个实例。此研磨头102的主要部分，是由环状的刚性环104、被黏结至刚性环104上的橡胶膜103、及被结合在刚性环104上的中板105所构成。利用刚性环104、橡胶膜103及中板105，划分出密闭的空间106。又，在橡胶膜103的底面部的周边部，以与刚性环104同心的方式具备环状的模板114。又，在中板105的中央，通过压力调整机构107来供给加压流体等以调节空间的压力。又，具有未图示的推压手段，来将中板105向研磨布109方向推压。
[0009]作为橡胶膜103的材质，在专利文献2中提案了下述各种橡胶材料:具有橡胶硬度10?100、拉伸强度(tensile strength) 3?20MPa、断裂伸长率(breakingelongat1n) 50?1000%及厚度0.2?3mm的物性的氟系橡胶、丁基橡胶、氯丁二稀橡胶、胺酯橡胶、硅橡胶等。
[0010]又，作为刚性环104的材质，在专利文献2中记载了不锈钢制、铝制的金属制的材料。
[0011]又，作为将橡胶膜103形成在刚性环104上的方法，在专利文献2中记载了一种将刚性环104与可挠性橡胶块放入金属模具且加热至150°C?185°C，并利用锁模压力1?200吨来进行压缩成型而形成的方法。
[0012]采用这样构成的研磨头102，利用橡胶膜103的底面部，隔着背部衬垫113来保持晶片W，并且利用模板114来保持晶片W的边缘部，且推压中板105以使晶片W在已贴附于平台108的顶面上的研磨布109上作滑动接触来进行研磨加工。
[0013][现有技术文献]
[0014](专利文献)
[0015]专利文献1:日本特开平5-69310号公报；
[0016]专利文献2:日本特开2005-7521号公报；
[0017]专利文献3:国际公开第2010/119606号。
【发明内容】
[0018][发明所要解决的课题]
[0019]这样，采用先前的研磨头102来实行晶片W的研磨，由此，虽然晶片W整个面的研磨余量的均匀性有提升的情形，但是因为研磨头102的橡胶膜103所黏结的刚性环104，有时也会造成研磨余量均匀性、工件的平坦度大幅恶化，而有无法稳定地保持研磨后的晶片W的平坦度这样的问题。
[0020]在专利文献3中，记载一种研磨头的制造方法，其特征在于，具有挑选工序，所述工序是在将橡胶膜103所黏结的刚性环104与中板105结合的状态下，测定橡胶膜103的底面部的圆周方向的平面度，所述测定处位于橡胶膜103的与刚性环104的下端部黏结的黏结部，而挑选该测定的平面度在40μπι以下的橡胶膜；并且，采用该挑选后的平面度在40 μ m以下的橡胶膜103所黏结的刚性环104、及刚性环104所结合的中板105来制造研磨头。在通过此制造方法所制作的黏结有橡胶膜103的刚性环104，于橡胶膜103上利用双面胶带来贴附工件保持用的市售的模板组件，以制作研磨头。所使用的模板组件的构成，是利用双面胶带来将模板114也就是置入有玻璃布之环氧树脂积层板黏结至背部衬垫113也就是附有双面胶带的发泡聚氨酯制的片材上。
[0021]在此研磨头中，因为使用平坦的橡胶膜103，所以晶片W能够保持平坦，但是在利用双面胶带将前述模板组件黏结至橡胶膜103表面时，会有空气进入这些(模板组件与橡胶膜103)之间而造成与工件接触的模板114表面的平坦度恶化，而有研磨后的晶片W的平坦度也恶化这样的问题。
[0022]又，如上述的模板组件是利用双面胶带黏结至橡胶膜103表面，但是在黏结力需要强烈地加热才能够贴附的感热型双面胶带中所需要的100°c左右的比较高的温度，会使橡胶膜103、背部衬垫113也就是发泡聚氨酯制的片材、及模板114也就是置入有玻璃布的环氧树脂积层板，因为加热而变形，所以要使用感压型的双面胶带。感压型的双面胶带的黏结力弱，且是以50°C的加热来贴附。然而，在器件制作所采用的半导体晶片，被要求以非常高的精度来平坦化，即使是50°C左右的加热，也会使橡胶膜、背部衬垫113也就是发泡聚氨酯制的片材、及模板114也就是置入有玻璃布的环氧树脂积层板产生热变形，而发生晶片平坦度恶化这样的问题。
[0023]又，在研磨头制作时，因为是利用手工作业来进行上述模板组件的黏结，所以必须要有手工技能。又，因为是要一边注意空气等不会进入一边进行作业，所以变成一种产率差、耗时、功效差的作业。
[0024]又，利用双面胶带来贴附市售的模板组件时，为了提升黏结力而要加热来进行贴附，但是如果要推压已加热的板材则需要自动冲压机，而有设备变大、投资额增加这样的问题。
[0025]本发明是鉴于前述问题而完成的，其目的在于，提供一种研磨头的制造方法，其能够抑制在制造研磨头时引起的背部衬垫和模板的平坦度的恶化，以研磨出平坦度高的工件。
[0026][解决问题的技术手段]
[0027]为了达成上述目的，依照本发明，提供一种研磨头的制造方法，所述研磨头具备:背部衬垫，其被黏结在刚性体的下部，用以保持工件的背面；及，环状的模板，其在该背部衬垫的底面，用以保持前述工件的边缘部；并且，一边将前述工件的背面保持在前述背部衬垫的底面，一边使前述工件的表面在已贴附于平台上的研磨布上作滑动接触来进行研磨，并且，所述研磨头的制造方法的特征在于，具有:背部衬垫黏结工序，其在不加热且在减压下利用双面胶带来将前述背部衬垫黏结在前述刚性体的下部；及，模板黏结工序，其在该背部衬垫黏结工序后，在不加热下且在减压下利用双面胶带、或者利用反应固化型的无溶剂的液状或膏状的黏结剂来将前述模板黏结在前述背部衬垫。
[0028]如果采用这种制造方法来制造研磨头，在背部衬垫与刚性体间、及模板与背部衬垫间的黏结部不会有空气卷入，而能够使背部衬垫和模板平坦。又，在各个黏结工序中不加热，所以背部衬垫及模板不会热变形，所以能够制造一种研磨头，其能够将晶片研磨成平坦状。而且，能够以与先前的施加热的制造方法同等的黏结强度来进行黏结。
[0029]此时，优选是在前述背部衬垫黏结工序及/或前述模板黏结工序中，一边采用由多孔质材料所构成的推压构件来进行推压，一边黏结前述背部衬垫及/或前述模板的表面。
[0030]若这样做，因为推压构件是多孔质材料，在已减压的腔室内采用推压构件进行推压时，能够在腔室内均匀地减压，而能够确实地抑制在背部衬垫或模板的黏结部所发生的空气的卷入，其结果能够更确实地制造一种研磨头，该研磨头能够将晶片研磨成平坦状。
[0031]又此时，能够采用环状的刚性环作为前述刚性体，隔着以均匀的张力