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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Polierkopf zum Halten eines
Werkstücks, wenn eine Oberfläche des Werkstücks
poliert wird, und eine diesen aufweisende Poliervorrichtung, und
insbesondere einen Polierkopf zum Halten des Werkstücks
an einem Kunststoffilm und eine diesen aufweisende Poliervorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Als
Vorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks,
wie beispielsweise eines Siliziumwafers, gibt es eine Einseitenpoliervorrichtung, bei
der das Werkstück jeweils auf einer Seite poliert wird,
und eine Doppelseitenpoliervorrichtung, bei der beide Seiten des
Werkstücks zur selben Zeit poliert werden.
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Wie
beispielsweise in der 9 gezeigt ist, umfasst eine übliche
Einseitenpoliervorrichtung einen Drehteller 93, an dem
ein Polierkissen 94 befestigt ist, eine Poliermittel-Zuführeinrichtung 96,
einen Polierkopf 92 und dergleichen. Die Poliervorrichtung 91 poliert
ein Werkstück W dadurch, dass das Werkstück W
mit dem Polierkopf 92 gehalten wird, dem Polierkissen 94 durch
die Poliermittel-Zuführeinrichtung 96 das Poliermittel 95 zugeführt
wird, der Drehteller 93 bzw. der Polierkopf 92 in
Drehung versetzt wird und die Oberfläche des Werkstücks
W mit dem Polierkissen 94 in Gleitkontakt gebracht wird.
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Als
Verfahren zum Halten des Werkstücks im Polierkopf gibt
es beispielsweise ein Verfahren zum Befestigen des Werkstücks
an einer flachen scheibenartigen Platte mit einem Haftmittel, wie
beispielsweise Wachs. Außerdem gibt es als Verfahren zum Verbessern
der Flachheit des Werkstücks ein so genanntes Gummispannverfahren,
bei dem ein Werkstückhalteabschnitt aus einem Kunststofffilm
besteht, ein Druckfluid, wie beispielsweise Luft, in eine Rückseite
des Kunststofffilms eingeleitet wird und der Kunststofffilm mittels
eines gleichmäßigen Drucks aufgeblasen wird, wodurch
das Werkstück gegen das Polierkissen gedrückt
wird (siehe
japanische Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnummer (kokai) H05-69310 ,
japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer
(kokai) 2005-313313 usw.).
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Ein
Beispiel für den Aufbau eines herkömmlichen Polierkopfs
durch ein Gummispannverfahren ist schematisch in der 8(a) gezeigt und eine vergrößerte
Darstellung eines Umfangsabschnitts des Polierkopfs ist in der 8(b) gezeigt. Ein wesentlicher Teil des
Polierkopfs 71 besteht aus einer in etwa scheibenförmigen
Mittelplatte 72 und einem Kunststofffilm 73, der
durch Anpassen desselben an die Mittelplatte 72 angebracht
ist. Der Kunststofffilm 73 wird durch einen Umfangsabschnitt 72c einer
oberen Fläche, einen Seitenflächenabschnitt 72b und
einen Umfangsabschnitt eines unteren Flächenabschnitts 72a der
Mittelplatte gestützt. Ein vorstehender Abschnitt 72d wird
im Umfangsabschnitt des unteren Flächenabschnitts 72a der
Mittelplatte ausgebildet, um einen Raumabschnitt 74 zwischen
dem Kunststofffilm 73 und der Mittelplatte zu bilden. Eine
Durchgangsöffnung 76 zur Druckeinstellung in Verbindung mit
einer Druckeinstelleinrichtung 75 ist im Mittelpunkt der
Mittelplatte 72 vorgesehen und der Druck des Raumabschnitts 74 wird
zum Beispiel durch Zuführen eines Druckfluids mit der Druckeinstelleinrichtung 75 eingestellt.
Darüber hinaus umfasst der Polierkopf ein Druckmittel (nicht
gezeigt), um die Mittelplatte 72 in Richtung auf das Polierkissen 94 zu
drücken.
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Außerdem
gibt es den Fall, in dem ein Polierkopf mit dem wie in der
japanischen Patentanmeldung mit
der Offenlegungsnummer (kokai) 2005-313313 beschriebenen
Aufbau verwendet wird, der mit einer Einrichtung zum Beaufschlagen
der Mittelplatte mit einem gleichmäßigen Druck,
einer Einrichtung zum Beaufschlagen eines Halterings, der in einem
Umfangsbereich eines Werkstückhalteabschnitts angeordnet
ist, mit einem Druck und dergleichen ausgestattet ist, und zwar
zusätzlich zu einer Einrichtung zum Beaufschlagen eines
Kunststofffilms mit einem Druck.
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Das
Werkstück W wird am unteren Flächenabschnitt des
Kunststofffilms 73 über ein Zusatzkissen 77 gehalten
und mit dem an einer oberen Fläche des Drehtellers 93 angebrachten
Polierkissen 94 in Gleitkontakt gebracht, indem die Mittelplatte
zum Durchführen des Poliervorgangs mittels des wie oben
beschrieben konfigurierten Polierkopfs angedrückt wird.
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Es
wird beschrieben, dass das Polieren des Werkstücks mittels
des Polierkopfs durch ein Gummispannverfahren, wie oben beschrieben,
es ermöglicht, ein Werkstück mit einer relativ
guten Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
zu erhalten. Allerdings gibt es das Problem, dass eine Poliersenke oder
dergleichen insbesondere an einem äußeren Umfangsabschnitt
auftritt. Daher ist es notwendig, die Gleichmäßigkeit
des Poliermaterialabtrags weiter zu verbessern.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf die oben erläuterten Probleme ist es eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Polierkopf mittels
eines Gummispannverfahrens zur Verfügung zu stellen, bei
dem das Werkstück mit einer gleichmäßigen
Polierlast bzw. -kraft beaufschlagt werden kann, ohne dass die Steifigkeit
oder Flachheit der Mittelplatte beeinflusst wird.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung
einen Polierkopf zur Verfügung, mindestens umfassend: eine
in etwa scheibenförmige Mittelplatte; einen Kunststofffilm,
der mindestens einen unteren Flächenabschnitt und einen
Seitenflächenabschnitt der Mittelplatte abdeckt; und einen Raumabschnitt,
der von der Mittelplatte und dem Kunststofffilm umgeben ist; wobei
der Druck des Raumabschnitts durch eine Druckeinstelleinrichtung geändert
werden kann, eine Rückseite eines Werkstücks an
einem unteren Flächenabschnitt des Kunststofffilms gehalten
wird und eine Vorderseite des Werkstücks in Gleitkontakt
mit einem Polierkissen gebracht wird, das zum Durchführen
des Polierens an einem Drehteller angebracht ist; wobei die Mittelplatte
und der Kunststofffilm sich nicht berühren, so dass ein
Spalt zumindest über den ganzen unteren Flächenabschnitt
der Mittelplatte besteht.
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Wenn
das Werkstück mittels des Polierkopfs poliert wird, wobei
die Mittelplatte und der Kunststofffilm sich nicht berühren,
so dass ein Spalt zumindest über den ganzen unteren Flächenabschnitt
der Mittelplatte besteht, wie oben beschrieben, da der Spalt zwischen
dem unteren Flächenabschnitt der Mittelplatte und dem Kunststofffilm
besteht, kann das Werkstück poliert werden, während
das Werkstück mit einer gleichmäßigen
Polierkraft beaufschlagt wird, ohne dass die Steifigkeit oder Flachheit
der Mittelplatte beeinflusst wird. Daher kann das Werkstück unter
Beibehaltung einer hohen Flachheit über das gesamte Werkstück,
insbesondere im äußeren Umfangsabschnitt, poliert
werden.
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In
diesem Fall beträgt der Spalt zwischen der Mittelplatte
und dem Kunststofffilm vorzugsweise weniger als 1 mm.
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Wenn
der Spalt zwischen der Mittelplatte und dem Kunststofffilm weniger
als 1 mm beträgt, kann das Werkstück auf diese
Weise bei einem stabileren Druck des Raumabschnitts poliert werden.
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Darüber
hinaus ist es bevorzugt, dass die Mittelplatte und der Kunststofffilm
sich weiterhin nicht berühren, so dass ein Spalt über
den gesamten Seitenflächenabschnitt der Mittelplatte besteht.
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Wenn
die Mittelplatte und der Kunststofffilm sich weiterhin nicht berühren,
so dass ein Spalt über den gesamten Seitenflächenabschnitt
der Mittelplatte besteht, da die Seitenfläche der Mittelplatte
auch nicht den Kunststofffilm berührt, kann auf diese Weise
der Einfluss der Steifigkeit oder der Form des Seitenflächenabschnitts
der Mittelplatte auf den Kunststofffilm weiter verringert werden,
und das Werkstück kann so poliert werden, während
die Rückseite des Werkstücks mit einer gleichmäßigen
Polierkraft wirksamer angedrückt wird. Als Ergebnis kann
das Werkstück poliert werden, während eine große
Flachheit der Vorderseite des Werkstücks wirksamer aufrechterhalten
wird.
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Darüber
hinaus ist es bevorzugt, dass ein Innendurchmesser des den Seitenflächenabschnitt
der Mittelplatte abdeckenden Abschnitts im Kunststofffilm größer
als der Flachheitsgütebereich des Werkstücks ist.
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Wenn
ein Innendurchmesser des den Seitenflächenabschnitt der
Mittelplatte abdeckenden Abschnitts im Kunststofffilm größer
als ein Flachheitsgütebereich des Werkstücks ist,
kann auf diese Weise der Einfluss der Steifigkeit des den Seitenflächenabschnitt
der Mittelplatte abdeckenden Abschnitts im Kunststofffilm auf eine
Werkstückshaltefläche des Kunststofffilms verringert
werden und die Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
kann wirksamer verbessert werden, während das Werkstück
poliert wird.
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Darüber
hinaus kann der Polierkopf ein Zusatzkissen auf der Fläche
des Kunststofffilms haben, wobei die Fläche das Werkstück
hält. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Durchmesser
des Zusatzkissens größer als der des Werkstücks
ist.
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Auf
diese Weise kann, selbst wenn der Polierkopf ein Zusatzkissen hat,
um das Werkstück sicher im Polierkopf zu halten und das
Auftreten eines Kratzers und dergleichen auf der Rückseite
zu verhindern, wenn der Durchmesser des Zusatzkissens größer
als der des Werkstücks ist, der Einfluss einer Aufblasbegrenzung
des Kunststofffilms aufgrund des Zusatzkissens auf das Werkstück
verringert werden. Als Ergebnis kann das Werkstück mit
einer gleichmäßigeren Polierkraft angedrückt
werden.
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Weiterhin
stellt die vorliegende Erfindung eine Poliervorrichtung zur Verfügung,
die zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks
zur Verfügung gestellt wird, mindestens umfassend: ein
Polierkissen, das an einem Drehteller angebracht ist; eine Poliermittel-Zuführeinrichtung
zum Zuführen eines Poliermittels zum Polierkissen; und
einen Polierkopf zum Halten des Werk stücks, bei dem es
sich um den Polierkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung handelt.
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Wenn
das Werkstück mittels der Poliervorrichtung, einschließlich
dem Polierkopf gemäß der vorliegenden Erfindung,
poliert wird, kann auf diese Weise das Werkstück poliert
werden, während das Werkstück mit einer gleichmäßigen
Polierkraft beaufschlagt wird. Als Ergebnis kann das Werkstück
unter Beibehaltung einer großen Flachheit über
die ganze Oberfläche des Werkstücks, insbesondere
im äußeren Umfangsbereich, poliert werden.
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Wenn
das Werkstück mittels des Polierkopfs gemäß der
vorliegenden Erfindung poliert wird, kann das Werkstück
poliert werden, während die ganze Vorderseite des Werkstücks
mit einer gleichmäßigen Druckkraft beaufschlagt
wird. Als Ergebnis kann die Gleichmäßigkeit des
Poliermaterialabtrags über die ganze Oberfläche
des Werkstücks verbessert werden und es kann für
das polierte Werkstück eine gute Oberflächenflachheit
erzielt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 sind
schematische Schnittansichten, die eine erste Ausführungsform
des Polierkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen, wobei (a) eine schematische Schnittansicht ist, die den
ganzen Polierkopf zeigt, und (b) eine vergrößerte
Ansicht ist, die den dessen Umfangsabschnitt zeigt.
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2 sind
schematische Schnittansichten, die eine zweite Ausführungsform
des Polierkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen, wobei (a) eine schematische Schnittansicht ist, die den
ganzen Polierkopf zeigt, und (b) eine vergrößerte
Ansicht ist, die den Umfangsabschnitt zeigt.
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3 ist
eine schematische grundlegende Ansicht, die ein Beispiel für
eine Poliervorrichtung zeigt, die den Polierkopf gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst.
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4 sind
erläuternde Ansichten, die eine positionelle Beziehung
zwischen dem den Seitenflächenabschnitt der Mittelplatte
abdeckenden Abschnitt im Kunststofffilm (einen Kunststofffilmseitenabschnitt)
und dem äußersten Umfangsabschnitt des Werkstücks
zeigen.
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5 ist
ein Diagramm, das die Gleichmäßigkeiten des Poliermaterialabtrags
des Werkstücks zeigt, das im Beispiel 1, Beispiel 2 und
Verleichsbeispiel poliert wurde.
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6 ist
ein Diagramm, das die Gleichmäßigkeiten des Poliermaterialabtrags
des Werkstücks in dem Fall zeigt, in dem ein Innendurchmesser
des den Seitenflächenabschnitt der Mittelplatte abdeckenden
Abschnitts im Kunststofffilm (einen Kunststofffilmseitenabschnitt)
geändert wird.
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7 ist
ein Diagramm, das die Gleichmäßigkeiten des Poliermaterialabtrags
des Werkstücks in dem Fall zeigt, in dem ein Außendurchmesser
des Zusatzkissens geändert wird.
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8 sind
schematische Schnittansichten, die ein Beispiel für den
Aufbau eines herkömmlichen Polierkopfs mittels eines Gummispannverfahrens zeigen,
wobei (a) eine schematische Schnittansicht ist, die den ganzen Polierkopf
zeigt, und (b) eine vergrößerte Ansicht ist, die
den Umfangsabschnitt zeigt.
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9 ist
eine schematische grundlegende Ansicht, die ein Beispiel für
eine Einseitenpoliervorrichtung zeigt.
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10 ist
eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel für
den Fall zeigt, in dem der Polierkopf gemäß der
vorliegenden Erfindung einen Haltering umfasst.
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11 sind
erläuternde Ansichten, die eine positionelle Beziehung
zwischen dem Werkstück, dem Zusatzkissen und dem Kunststofffilm
im Polierkopf gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen.
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BESTES VERFAHREN ZUM DURCHFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlicher erläutert.
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Wie
oben beschrieben ist, muss, wenn ein Werkstück mit dem
Polierkopf mittels eines Gummispannverfahrens gehalten wird und
die Oberfläche des Werkstücks poliert wird, die
Flachheit der Oberfläche des polierten Werkstücks
auf einem noch höheren Niveau liegen. Allerdings gibt es üblicherweise das
Problem, dass eine Poliersenke und dergleichen insbesondere im Umfangsabschnitt
auftritt.
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Um
das Problem zu lösen, haben die vorliegenden Erfinder Versuche
und Untersuchungen durchgeführt.
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Die
vorliegenden Erfinder haben dadurch folgendes festgestellt. Wie
in den 8 gezeigt ist, gibt es herkömmlicherweise
den Fall, dass ein Teil (ein vorstehender Abschnitt) 72d vorgesehen
ist, an dem sich ein unterer Flächenabschnitt 72a einer
Mittelplatte 72 und ein Kunststofffilm 73 berühren.
In diesem Fall wird, selbst wenn der vorstehende Abschnitt 72d nicht
am Kunststofffilm 73 anhaftet und beide aufgrund eines
Druckfluids während des Polierens des Werkstücks
frei sind, die Mittelplatte in Richtung auf das Polierkissen 94 gedrückt,
wenn der ganze Polierkopf 71 angedrückt wird,
und dann wird während des Polierens ein Werkstückhalteabschnitt
des Kunststofffilms 73 durch die Steifigkeit der Mittelplatte 72,
die Flachheit des unteren Flächenabschnitts 72a (einer
unteren Fläche des vorstehenden Abschnitts 72d)
oder dergleichen beeinflusst. Als Ergebnis wird die Form oder die
Druckkraft ungleichmäßig und dadurch die Form
des Werkstücks W, das an der Werkstückhaltefläche
des Kunststofffilms 73 gehalten und poliert wird, schlechter.
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Insbesondere
wird in dem Fall, in dem der Polierkopf so konfiguriert ist, dass
ein Haltering außerhalb der Werkstückhaltefläche
des Kunststofffilms 73 angeordnet ist und ein Randabschnitt
des Werkstücks W vom Haltering gehalten wird, das Werkstück
W bis fast zum äußersten Umfangsabschnitt des
unteren Flächenabschnitts des Kunststofffilms 73 gehalten.
Es gibt demgemäß einen großen Einfluss
eines Kontaktabschnitts zwischen dem Kunststofffilm 73 und
dem vorstehenden Abschnitt 72d, der im Umfangsabschnitt
des unteren Flächenabschnitts 72a der Mittelplatte
ausgebildet ist. Darüber hinaus wird in dem Fall, in dem
das Werkstück W nicht direkt unter dem Kontaktabschnitt
zwischen dem Kunststofffilm 73 und dem vorstehenden Abschnitt 72d der Mittelplatte
gehalten wird, anders als oben beschrieben, sondern mehr im Inneren
gehalten wird, die Werkstückhaltefläche des Kunststofffilms 73 nicht durch
das Bestehen des Kontaktabschnitts zwischen dem Kunststofffilm 73 und
dem vorstehenden Abschnitt 72d der Mittelplatte, wie beispielsweise
dem Auftreten einer Druckverteilung, beeinflusst.
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Die
vorliegenden Erfinder haben Maßnahmen untersucht, um die
oben erwähnten Probleme zu lösen. Als Ergebnis
haben die vorliegenden Erfinder folgendes festgestellt. Es wurde üblicherweise davon
ausgegangen, dass der Aufbau, bei dem der vorstehende Abschnitt 72d so
vorgesehen war, dass der Kunststofffilm 73 im Umfangsabschnitt
der Mittelplatte 72 gestützt wurde, wesentlich
war. Allerdings haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass
der Aufbau nicht wesentlich war. Das bedeutet, dass die vorliegenden
Erfinder festgestellt haben, dass die Probleme durch das Konfigurieren
derart gelöst werden können, dass die Mittelplatte
und der Kunststofffilm sich nicht berühren, so dass zwischen
ihnen ein Spalt über die ganze Oberfläche des
unteren Flächenabschnitts der Mittelplatte vorgesehen war
und dass die Form des Kunststofffilms stabil gehalten werden kann
und dadurch die vorliegende Erfindung abgeschlossen ist.
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Nachfolgend
werden ein Polierkopf und eine Poliervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung ausführlicher mit Bezug auf die
beigefügten Figuren erläutert. Allerdings ist
die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Die 1 zeigen
ein Beispiel für den Polierkopf gemäß der
vorliegenden Erfindung (eine erste Ausführungsform). Der
Polierkopf 11 umfasst eine in etwa scheibenförmige
Mittelplatte 12 und einen Kunststofffilm (einen elastischen
Film) 13, der zumindest einen unteren Flächenabschnitt 12a und
einen Seitenflächenabschnitt 12b der Mittelplatte 12 abdeckt.
Der Kunststofffilm 13 ist an der Mittelplatte 12 am
Umfangsabschnitt 12c der oberen Fläche der Mittelplatte
angebracht. Der Kunststofffilm kann an einem Umfangsabschnitt 12c der
oberen Fläche der Mittelplatte zum Beispiel derart angebracht
werden, dass der Kunststofffilm mittels eines Haftmittels befestigt
wird, mit einer rückwärtigen Platte 18 ergriffen wird
und mittels einer Schraube und dergleichen befestigt wird. In diesem
Fall berührren sich die Mittelplatte 12 und der
Kunststofffilm 13 nicht, so dass ein Spalt 14a zumindest über
den ganzen unteren Flächenabschnitt 12a besteht.
Der Kunststofffilm kann durch ein herkömmlich bekanntes
Verfahren ausgebildet sein, das zur Herstellung des Kunststofffilms 13 mit
der Form, wie oben beschrieben ist, verwendet wird. Die Dicke des
Kunststofffilms ist nicht besonders beschränkt, und eine
geeignete Dicke kann in passender Weise ausgewählt werden.
Zum Beispiel kann die Dicke etwa 1 mm betragen.
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Ein
Raumabschnitt 14 ist daher zwischen der Mittelplatte 12 und
dem Kunststofffilm 13, zumindest zwischen dem unteren Flächenabschnitt 12a der
Mittelplatte und dem Kunststofffilm 13, begrenzt. Es wird weiter
eine Druckeinstelleinrichtung 15 vorgesehen, um den Druck
des Raumabschnitts 14 einzustellen. Der Druck des Raumabschnitts 14 wird
zum Beispiel eingestellt, indem ein Druckfluid durch eine in der
Mittelplatte 12 vorgesehene Durchgangsöffnung 16 zugeführt
wird.
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Es
ist bevorzugt, den Polierkopf 31 so zu konfigurieren, dass
die Mittelplatte und der Kunststofffilm 13 sich auch nicht
berühren, so dass ein Spalt 14b über
die ganze Oberfläche des Seitenflächenabschnitts 12b der
Mittelplatte besteht, wie bei einer zweiten Ausführungsform
des Polierkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung,
bei der eine schematische Schnittansicht des ganzen Polierkopfs
in der 2(a) gezeigt ist und eine vergrößerte
Ansicht in der 2(b) gezeigt ist. In
diesem Fall kontaktiert der Kunststofffilm 13 nur den Umfangsabschntt 12c der
oberen Fläche der Mittelplatte und ist dort befestigt.
In diesem Fall kann der Kunststofffilm auch durch ein herkömmlich
bekanntes Verfahren ausgebildet sein.
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Es
ist zu beachten, dass es wünschenswert ist, dass beide
nicht durch Anhaften und dergleichen angebracht sind, wie in dem
Fall, in dem es keinen Spalt zwischen dem Seitenflächenabschnitt 12b der Mittelplatte
und dem Kunststofffilm 13 gibt und sie sich berühren,
im Gegensatz zu dem Polierkopf, bei dem die Mittelplatte und der
Kunststofffilm 13 einander nicht kontaktieren, so dass
der Spalt 14b über die ganze Oberfläche
des Seitenflächenabschnitts 12b der Mittelplatte
besteht, wie in den 2 gezeigt ist.
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Außerdem
kann ein Zusatzkissen 17 so angebracht sein, dass es an
der Werkstückhaltefläche des Kunststofffilms 13 vorgesehen
ist, um das Werkstück W sicherer zu halten. Das Zusatzkissen 17 ist so
ausgebildet, dass es Wasser enthält, um so das Werkstück
W an der Werkstückhaltefläche des Kunststofffilms 13 anzubringen
und zu halten. Das Zusatzkissen 17 kann zum Beispiel aus
geschäumtem Polyurethan hergestellt sein. Dadurch dass
ein solches Zusatzkissen 17 vorgesehen und mit Wasser vollsaugen
gelassen wird, kann das Werkstück W durch die Oberflächenspannung
des im Zusatzkissen 17 enthaltenen Wassers sicher gehalten
werden.
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Darüber
hinaus umfasst der Polierkopf 11, 31 ein Mittel
zum Andrücken der Mittelplatte 12 (oder des ganzen
Polierkopfs 11, 31) (nicht gezeigt).
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Mit
dem Polierkopf 11, 31, der wie oben beschrieben
konfiguriert ist, wird die Mittelplatte 12 durch die Mittel
zum Andrücken der Mittelplatte (nicht gezeigt) in Richtung
auf das Polierkissen 22 gedrückt, das am Drehteller 21 angebracht
ist, und das Werkstück W wird mit dem Polierkissen 22 zum
Polieren der Werkstückoberfläche in Gleitkontakt
gebracht. Das Mittel zum Andrücken der Mittelplatte ist vorzugsweise
in der Lage, die Mittelplatte über die ganze Fläche
mit einem gleichmäßigen Druck anzudrücken.
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Wie
als Beispiel in der 10 im Hinblick auf den Fall
der ersten Ausführungsform (der Koplierkopf 11)
gezeigt ist, kann der Polierkopf 11, 31 einen
Haltering 19 umfassen, der entlang dem Umfangsabschnitt
des unteren Flächenabschnitts des Kunststofffilms 13 angeordnet
ist und der in der Lage ist, das Polierkissen 22, das mit
der Werkstückhaltefläche des Kunststofffilms 13 zusammenarbeitet
oder davon unabhängig ist, anzudrücken. Der Haltering 19 kann
zum Beispiel so konfiguriert sein, dass er einen Führungsring 19a,
der den Randabschnitt des Werkstücks W hält, und
einen Abrichtring 19b, der außerhalb des Führungsrings 19a angeordnet
ist und das Abrichten des Polierkissens 22 durchführt,
umfasst.
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Es
ist wünschenswert, dass der Abstand des Spalts 14a zwischen
dem unteren Flächenabschnitt 12a der Mittelplatte
und dem Kunststofffilm 13 so groß ist, dass der
untere Flächenabschnitt 12a der Mittelplatte und
der Kunststofffilm 13 sich während des Polierens
nicht berühren. Sein Grenzwert beträgt wünschenswerterweise
weniger als 1 mm. Wenn der Abstand weniger als 1 mm ist, kann der
Druck des Raumabschnitts 14 leicht so gesteuert werden,
dass er über die ganze Oberfläche hinweg dauerhaft gleichmäßig
ist. Außerdem werden im Fall der zweiten Ausführungsform,
die in den 2 gezeigt ist, dieselben Einstellungen
in Bezug auf den Abstand des Spalts 14a zwischen dem unteren
Flächenabschnitt 12a der Mittelplatte und dem
Kunststofffilm 13 gelten, aber der Abstand des Spalts 14b zwischen dem
Seitenflächenabschnitt 12b der Mittelplatte und dem
Kunststofffilm 13 ist nicht besonders beschränkt. Allerdings
ist es wünschenswert, dass der Abstand, bei dem die Form
des Kunststofffilms 13 instabil wird, vermieden wird. Zum
Beispiel beträgt er günstigerweise 2 mm oder weniger.
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Der
oben beschriebene Aufbau des Polierkopfs 11, 31 ermöglicht
das Einstellen der Form und der Druckverteilung des Kunststofffilms 13 durch
den Druck des Raumabschnitts 14. Da sich der untere Flächenabschnitt 12a der
Mittelplatte und der Kunststofffilm 13 nicht berühren,
hat darüber hinaus die Steifigkeit der Mittelplatte, die
Form der Mittelplatte oder dergleichen keinen Einfluss auf den Kunststofffilm 13,
so dass das Werkstück W demgemäß mit
einem gleichmäßigen Polierdruck poliert werden
kann.
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Der
Aufbau des Polierkopfs 31, bei dem der Seitenflächenabschnitt 12a der
Mittelplatte und der Kunststofffilm 13 sich nicht berühren,
als zweite oben beschriebene Ausführungsform ermöglicht
es, nicht nur den Einfluss des unteren Flächenabschnitts 12a der
Mittelplatte auf den Kunststofffilm 13, sondern auch den
Einfluss des Seitenflächenabschnitts 12c auf den
Kunststofffilm 13 zu verhindern.
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In
der vorliegenden Erfindung wird in dem Fall, in dem das Werkstück
W über in etwa den ganzen unteren Flächenabschnitt
des Kunststofffilms 13 hinweg gehalten wird, zum Beispiel
der Haltering 19, der den Randabschnitt des Werkstücks
W hält, außerhalb der Werkstückhaltefläche
des Kunststofffilms 13 angeordnet und das Werkstück
W wird über in etwa den ganzen unteren Flächenabschnitt
des Kunststofffilms 13 hinweg gehalten, und es wird eine besonders
gute Wirkung in Bezug auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit
des Poliermaterialabtrags durch den Aufbau erzielt, so dass es zwischen
dem unteren Flächenabschnitt 12a der Mittelplatte
und dem Kunststofffilm 13 sowie einem herkömmlichen Polierkopf
keinen Kontaktabschnitt gibt. Allerdings ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt. Wenn das Werkstück in
dem Zustand gehalten wird, in dem ein Außendurchmesser
des Werkstücks im Umfangsabschnitt des Kunststofffilms 13 gehalten wird,
kann die vorliegende Erfindung den Einfluss der Druckverteilung
auch vollständig ausschalten, die herkömmlicherweise
an der Werkstückhaltefläche des Kunststofffilms 13 aufgrund
des Vorhandenseins des Kontaktabschnitts zwischen dem unteren Flächenabschnitt 12a der
Mittelplatte und dem Kunst stofffilm 13 auftritt und kann
demgemäß die Gleichmäßigkeit
des Poliermaterialabtrags im Vergleich zu einem herkömmlichen
Polierkopf verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung kann den Einfluss der Steifigkeit und Form
des unteren Flächenabschnitts 12a der Mittelplatte
auf den Werkstückhalteabschnitt des Kunststofffilms 13 vollständig
ausschalten. Wenn im Gegensatz dazu das Werkstück über den
ganzen unteren Flächenbereich des Kunststofffilms 13 gehalten
wird, zum Beispiel in dem Fall, in dem der Haltering 19,
der den Randabschnitt des Werkstücks W hält, außerhalb
des Werkstückhalteabschnitts des Kunststofffilms 13 angeordnet
ist und das Werkstück W an in etwa dem ganzen unteren Flächenabschnitt
des Kunststofffilms 13 gehalten wird, beschränkt
sich der Einfluss der Steifigkeit des den Seitenflächenabschnitt 12b der
Mittelplatte abdeckenden Abschnitts (nachfolgend auch als Kunststofffilmseitenabschnitt
bezeichnet) im Kunststofffilm 13 auf den Kunststofffilm 13.
Der Einfluss der Steifigkeit des Kunststofffilmseitenabschnitts
ist geringer als der Einfluss der Mittelplatte 12. Allerdings
wird der Einfluss vorzugsweise so weit wie möglich unterdrückt,
um die Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
des Werkstücks W weiter zu verbessern.
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Die 4 zeigen
vergrößerte Ansichten des Umfangsabschnitts des
Polierkopfs zum Reduzieren des Einflussess des Kunststofffilmseitenabschnitts. Die 4(a) zeigt den Fall der ersten Ausführungsform
und die 4(b) zeigt den Fall der zweiten
Ausführungsform. Wie in den 4(a) und
(b) gezeigt, ist es bevorzugt, dass ein Außendurchmesser
des den Seitenflächenabschnitt 12b der Mittelplatte
abdeckenden Abschnitts (des Kunststofffilmseitenabschnitts) 13b im
Kunststofffilm 13 größer als der des Werkstücks
W ist. Allerdings kann zum Beispiel in dem Fall, in dem der Haltering,
der den Randabschnitt des Werkstücks W hält, außerhalb
der Werkstückhaltefläche des Kunststofffilms 13 angeordnet
ist und das Werkstück W an in etwa dem ganzen unteren Flächenabschnitt
des Kunststofffilms 13 gehalten wird, aufgrund dessen,
dass die Größe des Halterings vorher eingestellt
wird usw., eine Konfi guration, bei der ein Innendurchmesser des
Kunststofffilmseitenabschnitts 13b größer
als ein Außendurchmesser des Werkstücks W ist,
schwierig sein. In diesem Fall kann der Innendurchmesser des Kunststofffilmseitenabschnitts 13b größer
als zumindest ein Flachheitsgütebereich des Werkstücks
W sein.
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Der
Flachheitsgütebereich des Werkstücks ist ein Bereich,
in dem eine vorgeschriebene Flachheit über die ganze Werkstücksoberfläche
garantiert ist. Er wird durch Spezifikationen festgelegt. Zum Beispiel
handelt es sich im Fall eines Silzium-Einkristallwafers mit einem
Durchmesser von 300 mm normalerweise um den Bereich bis auf etwa
1 bis 2 mm des äußersten Umfangs.
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Der
Aufbau und die Anordnung der Mittelplatte 12 und des Kunststofffilms 13 für
das Werkstück W ermöglichen die Reduzierung des
Einflusses der Steifigkeit des Kunststofffilmseitenabschnitts 13b auf
die Werkstückhaltefläche des Kunststofffilms 13 und
verbessern weiter die Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags,
während der Poliervorgang durchgeführt wird.
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Wie
oben beschrieben ist, kann das Zusatzkissen 17 so angebracht
sein, dass es an der unteren Fläche des Kunststofffilms 13 vorgesehen
ist, um das Werkstück W an der Werkstückhaltefläche
des Kunststofffilms 13 zu halten. In diesem Fall ist es,
wie in den 11 gezeigt, bevorzugt, dass
ein Durchmesser des Zusatzkissens 17 größer
als ein Durchmesser des Werkstücks W ist. Es ist zu beachten, dass
die 11(a) den Fall der ersten Ausführungsform
zeigt und die 11(b) den Fall der zweiten Ausführungsform
zeigt. Diese Aufbauten bringen eine Reduzierung des Einflusses auf
den Polierdruck oder die Polierform zustande, die aufgrundessen
auftritt, dass das Aufblasen des Kunststofffilms 13 als solches
durch das Zusatzkissen 17 im anhaftenden Grenzbereich zwischen
dem Zusatzkissen 17 und dem Kunststofffilm 13 beschränkt
ist.
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Allerdings
muss natürlich der Durchmesser des Zusatzkissens 17 gleich
dem des unteren Flächenabschnitts des Kunststofffilms 13 sein,
an dem das vorzusehende Zusatzkissen 17 angebracht ist, oder
er muss geringer sein. Insbesondere kann in dem Fall, in dem der
Haltering, der den Randabschnitt des Werkstücks W hält,
außerhalb der Werkstückhaltefläche des
Kunststofffilms 13 angeordnet ist und das Werkstück
W an in etwa dem ganzen unteren Flächenabschnitt des Kunststofffilms 13 gehalten
wird, das Zusatzkissen nicht auf diese Größe ausgelegt
werden. Wenn zum Beispiel ein Siliiziumwafer mit einem Durchmesser
von 300 mm als Werkstück poliert wird, ist der Innendurchmesser
des Halterings etwa 302 mm. Wenn der Durchmesser des unteren Flächenabschnitts
des Kunststofffilms 13 301,5 mm oder weniger ist, ist in
diesem Fall der Durchmesser des Zusatzkissens auch 301,5 mm oder
weniger.
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Wenn
allerdings der Durchmesser des Zusatzkissens 17 sogar etwas
größer als der des Werkstücks W ist,
wie oben beschrieben ist, kann die Gleichmäßigkeit
des Poliermaterialabtrags des Werkstücks W wirksamer verbessert
werden.
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Die 3 zeigt
eine grobe Zeichnung einer Poliervorrichtung 61, die mit
dem vorstehend beschriebenen Polierkopf 11 versehen ist.
Die Poliervorrichtung 61 umfasst das am Drehteller 21 befestigte
Polierkissen 22 und zusätzlich zum Polierkopf 11 eine
Poliermittel-Zuführeinrichtung 66, um dem Polierkissen 22 ein
Poliermittel 65 zuzuführen.
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Wenn
das Werkstück W mittels der Poliervorrichtung 61 poliert
wird, wird zuerst das Werkstück W am Kunststofffilm 13 gehalten.
In dem Fall, in dem das Zusatzkissen 17 so angebracht ist,
dass es am Kunststofffilm 13 vorgesehen ist, kann die Rückseite des
Werkstücks W am Kunststofffilm 13 gehalten werden,
indem das Werkstück W am Zusatzkissen 17, das
Wasser enthält, angebracht ist. In dem Fall, in dem der
Haltering im Umfangsbereich des Kunststofffilms 13 angeordnet
ist, wird der Rand des Werkstücks W durch den Haltering
gehalten.
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Dann
wird das Poliermittel 65 dem Polierkissen 22 über
die Poliermittel-Zuführeinrichtung 66 zugeführt,
und während der Po lierkopf 11 und der Drehteller 21 jeweils
in vorbestimmte Richtungen gedreht werden, wird das Werkstück
W mit dem Polierkopf 22 in Gleitkontakt gebracht. Die Vorderseite
des Werkstücks W kann poliert werden, indem das Werkstück W,
das von dem Kunststofffilm 13 gehalten wird, in Richtung
auf das Polierkissen 22 am Drehteller 21 mit einer
vorbestimmten Druckkraft während des Drehens angedrückt
wird.
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Wenn
das Werkstück W mittels der Poliervorrichtung 61 poliert
wird, die, wie oben beschrieben, mit dem Polierkopf 11 ausgestattet
ist, können die Form und die Druckverteilung des Kunststofffilms 13 durch
den Druck des Raumabschnitts 14 eingestellt werden. Zusätzlich
dazu hat, da der untere Flächenabschnitt 12a der
Mittelplatte und der Kunststofffilm 13 einander nicht kontaktieren,
die Steifigkeit, die Form der Mittelplatte oder dergleichen keinen
Einfluss auf den Kunststofffilm 13 und demgemäß kann das
Werkstück W mit einem gleichmäßigen Polierdruck
poliert werden.
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Die
Poliervorrichtung, bei der der Polierkopf 11, der in der 3 gezeigt
ist, durch den Polierkopf 31, der in der 2 gezeigt
ist, ersetzt werden, kann dieselbe Wirkungen erzielen.
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Nachfolgend
werden Beispiele und ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung
erläutert.
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(Beispiel 1)
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Der
wie in den 1 gezeigt konfigurierte Polierkopf 11 wurde
wie folgt hergestellt.
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Der
Kunststofffilm 13 mit einer Dicke von 1 mm, bei dem ein
Durchmesser des unteren Flächenabschnitts 300 mm beträgt,
wurde mit der Mittelplatte 12 mit einem Außendurchmesser
von 298 mm eingepasst und wurde mit der Rückplatte 18 ergriffen
und unter Verwendung einer Schraube so befestigt, dass der Spalt 14a zwischen
dem unteren Flächenabschnitt 12a der Mittelplatte
und dem Kunststofffilm 13 0,5 mm betrug. Das Zusatzkissen 17 mit
einem Durchmesser von 298 mm wurde so angebracht, dass es am unteren
Flächenabschnitt des Kunststofffilms 13 vorgesehen
war. Der Haltering mit einem Innendurchmesser von 302 mm wurde am
Rand des Kunststofffilms 13 angeordnet.
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Ein
Silizium-Einkristallwafer mit einem Durchmesser von 300 mm und einer
Dicke von 775 μm wurde als Werkstück W mittels
der Poliervorrichtung, die mit dem oben beschriebenen Polierkopf 11 ausgerüstet
war, wie folgt poliert. Der verwendete Silizium-Einkristallwafer
wurde zuerst einem ersten Poliervorgang an seinen beiden Oberflächen
unterworfen und sein Randabschnitt wurde auch poliert. Es wurden
der Drehteller 21 mit einem Durchmesser von 800 mm und
ein übliches Polierkissen 22 verwendet.
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Beim
Polieren wurde als Poliermittel eine alkalische Lösung
verwendet, die kolloidales Siliziumoxid enthielt, und der Polierkopf 11 und
der Drehteller 21 wurden mit 42 UpM bzw. 44 UpM gedreht.
Ein Polierdruck (eine Andruckkraft) für das Werkstück
W wurde als Druck des Raumabschnitts 14 auf 28, 29 und
30 kPa eingestellt und die beiden Werkstücke wurden jeweils
mit jeder Polierkraft poliert. Die Polierdauer lag bei 80 Sekunden.
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Die
Gleichmäßigkeit des Poliermittelabtrags des Werkstücks
W, das wie oben beschrieben poliert wurde, wurde bewertet. Es ist
zu beachten, dass die Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
durch Messen der Dicke des Werkstücks vor und nach dem Polieren
in einem Bereich, der einen äußersten Umfangsabschnitt
mit einer Breite von 2 mm ausschließt, als Flachheitsgütebereich
in einer Ebene durch ein Flachheitsmessinstrument und durch Feststellen
eines Unterschieds im Poliermaterialabtrag erhalten wird und durch
eine Formel der Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
dargestellt ist (%) = (maximaler Poliermaterialabtrag in der Ebene – minimaler
Poliermaterialabtrag in der Ebene)/durchschnittlicher Poliermaterialabtrag
in der Ebene.
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Die
aus dem Ergebnis erhaltene Gleichmäßigkeit des
Poliermaterialabtrags des Werkstücks ist in der 5 gezeigt.
Die erhaltene Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
lag bei etwa 25 bis 30% und war gut.
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(Beispiel 2)
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Der
Polierkopf 31, wie er in den 2 gezeigt
ist, wurde wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass
die Mittelplatte 12 mit einem Außendurchmesser
von 296 mm verwendet wurde und der Spalt 14b zwischen dem
unteren Flächenabschnitt 12b der Mittelplatte
und dem Kunststofffilm 13 1 mm betrug.
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Silizium-Einkristallwafer
wurden mittels des Polierkopfs 31 wie im Beispiel 1 poliert.
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Die
aus diesem Ergebnis erhaltene Gleichmäßigkeit
des Poliermaterialabtrags des Werkstücks ist in der 5 gezeigt.
Die erhaltene Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
betrug etwa 15 bis 25% und wurde im Vergleich zum Beispiel 1 weiter verbessert.
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(Vergleichsbeispiel)
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Wie
im Beispiel 1 wurden Silizium-Einkristallwafer mittels des herkömmlichen
Polierkopfs 71 poliert, wie in den 8 gezeigt
ist.
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Die
aus dem Resultat erhaltene Gleichmäßigkeit des
Poliermaterialabtrags des Werkstücks ist in der 5 gezeigt.
Die erhaltene Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
lag trotz Variation bei etwa 50 bis 80% und wurde schlechter als
im Beispiel 1 und 2.
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Aus
den oben beschriebenen Ergebnissen wird im Beispiel 1 und 2 mit
dem Aufbau des Polierkopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung die Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
des Werkstücks im Vergleich zum herkömmlichen
Polierkopf verbessert und es wird klar die Wirkung der vorliegenden
Erfindung erzielt.
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(Beispiel 3)
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Wie
im oben beschriebenen Beispiel 2 mit der Ausnahme, dass der Polierkopf 31 verwendet wird,
der derart hergestellt ist, dass der Innendurchmesser des Kunststofffilmseitenabschnitts 13b im Bereich
von 296,9 bis 299,5 mm variiert wurde, wurde ein Silizium-Einkristallwafer
mit einem Durchmesser von 300 mm als Werkstück W verwendet
und das eine Werkstück wurde jeweils mit der Polierkraft
von 30 kPa poliert. Der Außendurchmesser des Kunststofffilmseitenabschnitts
und des unteren Abschnitts des Kunststofffilms waren 298,9 bis 301,5
mm, da die Dicke des Kunststofffilms 1 mm betrug. Der Flachheitsgütebereich
des Werkstücks W betrug 298 mm in dem Fall, in dem eine
Breite des äußersten Umfangsabschnitts des Werkstücks
1 mm ausgenommen war, und er lag bei 296 mm in dem Fall, in dem eine
Breite des äußersten Umfangsabschnitts des Werkstücks
von 2 mm ausgenommen war.
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Die
aus dem Ergebnis erhaltene Gleichmäßigkeit des
Poliermaterialabtrags des Werkstücks ist in der 6 gezeigt.
Es gibt eine Tendenz, dass je größer der Innendurchmesser
des Kunststofffilmseitenabschnitts 13b ist, desto mehr
verbessert sich die Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags.
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(Beispiel 4)
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Wie
im oben beschriebenen Beispiel 2 mit Ausnahme, dass der Innendurchmesser
des Kunststofffilmseitenabschnitts 13b 299,5 mm betrug,
war die Polierkraft 30 kPa und der Durchmesser des Zusatzkissens 17 wurde
im Bereich von 298 bis 300,4 mm variiert, wurde ein Silizium-Einkristallwafer
mit einem Durchmesser von 300 mm als Werkstück W verwendet
und das eine Werkstück wurde jeweils poliert.
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Die
aus dem Resultat erhaltene Gleichmäßigkeit des
Poliermaterialabtrags des Werkstücks ist in der 7 gezeigt.
Die Gleichmäßigkeit des Poliermaterialabtrags
wurde weiter in dem Fall verbessert, in dem der Durchmesser des
Zusatzkissens 17 größer als 300 mm war,
was in diesem Fall dem Durchmesser des Werkstücks W entspricht.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform
beschränkt. Die Ausführungsform ist nur eine Veranschaulichung,
und alle Beispiele, die im Wesentlichen dasselbe Merkmal besitzen
und dieselben Funktionen und Einflüsse wie die im technischen,
in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen
Konzept zeigen, sind vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung
erfasst.
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Zum
Beispiel ist der Polierkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht auf die in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsformen beschränkt. Die Form und dergleichen
des Polierkopfs kann frei gestaltet werden, solange der ganze untere
Flächenabschnitt der Mittelplatte und der Kunststofffilm
sich nicht berühren.
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Das
Merkmal der Poliervorrichtung ist auch nicht auf eine in der 3 gezeigte
beschränkt. Die Poliervorrichtung kann mehrere Polierköpfe
gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Polierkopf, mindestens umfassend:
eine in etwa scheibenförmige Mittelplatte; einen Kunststofffilm,
der mindestens einen unteren Flächenabschnitt und einen Seitenflächenabschnitt
der Mittelplatte abdeckt; und einen Raumabschnitt, der von der Mittelplatte
und dem Kunststofffilm umgeben ist; wobei der Druck des Raumabschnitts
durch eine Druckeinstelleinrichtung geändert werden kann,
eine Rückseite eines Werkstücks an einem unteren
Flächenabschnitt des Kunststofffilms gehalten wird und
eine Vorderseite des Werkstücks in Gleitkonakt mit einem
Polierkissen gebracht wird, das zum Durchführen des Poliervorgangs
an einem Drehteller angebracht ist; wobei die Mittelplatte und der
Kunststofffilm sich nicht berühren, so dass ein Spalt zumindest über
den ganzen unteren Flächenabschnitt der Mittelplatte besteht.
Als Ergebnis wird ein Polierkopf usw. durch ein Gummispannverfahren
zur Verfügung gestellt, bei dem das Werkstück
mit einer gleichmäßigen Polierkraft beaufschlagt
wird, ohne dass die Steifigkeit oder Flachheit der Mittelplatte
beeinflusst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 05-69310 [0004]
- - JP 2005-313313 [0004, 0006]