TWI672194B - 用於研磨裝置之構成零件之蓋體、研磨裝置之構成零件、及研磨裝置 - Google Patents

用於研磨裝置之構成零件之蓋體、研磨裝置之構成零件、及研磨裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種研磨液不易固著之蓋體。
用於研磨基板之研磨裝置之構成零件之蓋體，具備用於 卡住構成零件之本體與蓋體的卡住機構，且卡住機構設於蓋體內部。露在外部之蓋體的外表面沒有凹部，且除蓋體頂部之外沒有水平面。

Description

用於研磨裝置之構成零件之蓋體、研磨裝置之構成零件、及研磨裝置
本發明係關於一種用於研磨裝置之構成零件之蓋體。
半導體元件製造中，習知有研磨基板表面之化學機械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)裝置。CMP裝置係在研磨台上面貼合研磨墊而形成研磨面。該CMP裝置將藉由上方環形轉盤而保持之基板的被研磨面按壓於研磨面，在研磨面上供給作為研磨液之漿液，而且使研磨台與上方環形轉盤旋轉。藉此，研磨面與被研磨面滑動地相對移動來研磨被研磨面。如此進行研磨時，由於研磨面上附著研磨粒及研磨屑，因此，研磨特性會隨研磨裝置之運轉時間逐漸惡化。因而，須藉由修整器在指定時間修整研磨面。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2007-168039號公報
該研磨裝置之使用環境，係漿液(包含其微細之液體粒子)飛散或浮游，而附著於研磨裝置之構成零件(特別是配置於低位置之構成零件)的蓋體，例如附著於用於修整器之蓋體。附著之漿液大多向下方流 下。但是，在該液體粒子不流下而堆積狀態下放置時，因乾燥而產生凝固體。該凝固體一旦掉落在研磨中之基板上時，會在被研磨面上產生刮痕等，而發生重大問題。
有鑑於此，需要採用研磨液不易固著之蓋體。又，希望蓋體採用安裝工時或安裝時間少之構成。
本發明係為了解決上述課題之至少一部分而形成者，例如，可採用以下形態來實現。
採用本發明第一種實施形態時，提供一種用於研磨裝置之構成零件之蓋體，該研磨裝置係用於研磨基板。該蓋體具備卡住機構，其係用於卡住構成零件之本體與蓋體，且設於蓋體內部。露在外部之蓋體的外表面沒有凹部，且除了蓋體頂部之外沒有水平面。
採用該蓋體時，由於露在外部之蓋體的外表面沒有凹部，因此，研磨液不致飛散至凹部而滯留於此。又，由於除了蓋體之頂部外沒有水平面，因此飛散之研磨液不易堆積。因此，可抑制研磨液固著於蓋體，於基板研磨中固著物從蓋體落下而發生問題。而且由於在蓋體內部設置卡住機構，因此，不需要在多數部位以螺栓緊固構成零件之本體與蓋體。因而，與在多數部位以螺栓緊固之構成比較，亦可減少蓋體之安裝工時或安裝時間。又，由於不需要在多數部位以螺栓緊固，因此不需要形成使構成零件之本體與蓋體重疊的凸緣部或螺栓頭部等的水平面。這部分亦有助於蓋體之露在外部的外表面除了蓋體頂部之外沒有水平面。亦即，第一種實施形態可將其元件相互有關連，而同時實現抑制研磨液固著與減少安裝工 時及安裝時間。另外，在蓋體頂部，亦即在最上方之部位，由於研磨液不易飛散，因此，即使在蓋體頂部形成了水平面，研磨液固著之可能性低。
採用本發明第二種實施形態時，係在第一種實施形態中，卡住機構具備球形閂鎖(Ball Catch)機構或磁鐵。採用該實施形態時，可藉由簡單之構成卡住構成零件之本體與蓋體。
採用本發明第三種實施形態時，係在第一或第二種實施形態中，露在外部之蓋體的外表面具有疏水性。採用該實施形態時，於研磨液飛散至露在外部之蓋體的外表面時，由於該研磨液迅速落下，因此，促進抑制研磨液固著之效果。
採用本發明第四種實施形態時，係在第一至第三任何一種實施形態中，在構成零件之本體之外緣部與蓋體之外緣部的抵接部分之蓋體之厚度，比在該抵接部分以外之厚度薄。採用該實施形態時，可縮小構成零件之本體外緣部與蓋體外緣部的抵接部分在厚度方向之距離。因此，可縮小抵接部分之微細間隙(研磨液之微細液體粒子有可能進入該間隙)。因此，可降低研磨液在該間隙堆積、固著而落下的風險。
採用本發明第五種實施形態時，提供一種研磨裝置之構成零件。該構成零件具備：構成零件之本體；及第一至第四之任何一種實施形態的蓋體。採用該研磨裝置之構成零件時，可達到與第一至第四之任何一種實施形態同樣的效果。
採用本發明第六種實施形態時，係在第五種實施形態中，於蓋體內面，沿著水平方向遍及整個蓋體形成有朝向蓋體內側突出之突出部。構成零件具備配置於構成零件的本體與突出部之間的發泡性密封部 件。採用該實施形態時，在需要密封蓋體內部時，藉由形狀追隨性優異之發泡性密封部件來密封構成零件本體與蓋體之間。因此，即使不採用在多數部位以螺栓緊固蓋體之構成，仍可獲得良好之密封性。
採用本發明第七種實施形態時，係在第五或第六種實施形態中，構成零件具備輔助蓋體，其係配置於蓋體上之輔助蓋體，且用於覆蓋蓋體之一部分區域。蓋體在被輔助蓋體覆蓋之區域內具有水平面，該水平面係形成有為了固定蓋體與構成零件本體而使用之螺栓孔。採用該實施形態時，可將蓋體以螺栓固定於構成零件之本體。因此，蓋體與構成零件之本體的固定關係更加強固。另外，由於蓋體與構成零件之本體係藉由卡住機構固定，因此，只要在少數部位(例如1處)進行螺栓緊固，即可獲得足夠之固定關係。因而，蓋體之安裝工時及安裝時間不致大幅增加。而且，由於螺栓固定部位在不露在外部之區域內，因此研磨液不致固著於形成有螺栓孔之水平面及螺栓頭部。
採用本發明第八種實施形態時，提供一種研磨裝置。該研磨裝置具備第五至第七任何一種實施形態之構成零件。該研磨裝置可達到與第五至第七之任何一種實施形態同樣的效果。
10‧‧‧研磨裝置
20‧‧‧研磨台
25‧‧‧研磨墊
30‧‧‧上方環形轉盤
35‧‧‧支撐臂
40‧‧‧研磨液供給噴嘴
50‧‧‧修整器
51、151‧‧‧修整器支臂
52‧‧‧修整部件
60‧‧‧修整器支臂本體
61‧‧‧階部
62‧‧‧水平面
63‧‧‧支撐部
64‧‧‧螺栓孔
70、170‧‧‧蓋體
71、171‧‧‧頂面
71a‧‧‧中央部
71b‧‧‧補強肋條
72、172‧‧‧側面
73‧‧‧開口部
74‧‧‧水平面
75‧‧‧螺栓孔
76‧‧‧面
77‧‧‧突出部
78‧‧‧端面
80‧‧‧輔助蓋體
81‧‧‧上面
91‧‧‧球形閂鎖機構
92‧‧‧發泡性密封部件
173‧‧‧凸緣部
181‧‧‧螺栓
W‧‧‧晶圓
W1、W2‧‧‧厚度
第一圖係顯示作為本發明實施例之研磨裝置的概略構成之概略圖。
第二圖係顯示安裝有蓋體之修整器支臂的說明圖。
第三圖係顯示拆卸了蓋體之修整器支臂的說明圖。
第四A圖係顯示安裝有蓋體之修整器支臂剖面的說明圖。
第四B圖係第四A圖所示之區域B的放大圖。
第五圖係顯示作為比較例之安裝有蓋體的修整器支臂之說明圖。
第一圖係顯示作為本發明一個實施例之研磨裝置10的概略構成之概略圖。如圖示，研磨裝置10具備研磨台20、上方環形轉盤30、研磨液供給噴嘴40及修整器50。研磨台20形成圓盤狀，且構成可旋轉。在研磨台20上貼合有研磨墊25。因而，研磨墊25在研磨台20旋轉時與研磨台20一起旋轉。研磨墊25之表面形成研磨面。
上方環形轉盤30藉由指定之保持機構(例如真空吸著機構)而在上方環形轉盤30下面保持晶圓W。該上方環形轉盤30藉由其上部之支撐臂35支撐。支撐臂35可藉由致動器(省略圖示)，例如藉由空氣汽缸及馬達而在鉛直方向移動，又，構成可旋轉保持有晶圓W狀態下之上方環形轉盤30。
研磨液供給噴嘴40在研磨墊25之研磨面上供給作為研磨液之漿液或修整液(例如，水)。修整器50具備：修整器支臂51；及可旋轉地安裝於修整器支臂51前端之修整部件52。該修整器50於研磨面附著了指定量之研磨粒或研磨屑時，進行研磨面之修整。修整器支臂51構成可以其基礎端(與修整部件52之相反側)為中心而搖動(圓弧運動)，進行晶圓W之研磨時，使修整部件52從研磨台20退開。
該研磨裝置10如以下進行晶圓W之研磨。首先，旋轉保持晶圓W之上方環形轉盤30，並且旋轉研磨台20。在該狀態下，從研磨液供給噴嘴40供給作為研磨液之漿液至研磨墊25的研磨面，並降下旋轉之上方環 形轉盤30。藉此，晶圓W表面(被研磨面)按壓於旋轉之研磨墊25的研磨面。藉此，晶圓W之被研磨面與研磨墊25之研磨面在漿液存在下而接觸狀態下相對移動，來研磨晶圓W之被研磨面。該研磨處理中，漿液主要成為微細液體粒子而飛散於其周邊。
第二圖~第四A圖詳細顯示修整器支臂51。第二圖顯示在修整器支臂本體60安裝了蓋體70之狀態。第三圖顯示從修整器支臂本體60拆卸了蓋體70之狀態。第四A圖顯示沿著第二圖所示之A-A線的修整器支臂51剖面。如第二圖所示，蓋體70配置於修整器支臂本體60上，而覆蓋修整器支臂本體60之上部。蓋體70具備：頂面71、及側面72，在修整器支臂51之前端側(修整部件52側)形成有開口部73。開口部73使用於安裝用於使修整部件52動作之馬達。在開口部73之內周側形成有水平面74。該水平面74中形成有1個螺栓孔75。在開口部73中安裝了馬達後，從上方蓋上輔助蓋體80。
如第四A圖所示，頂面71於剖面水平形成有其中央部71a，並以高度從中央部71a向外側降低之方式傾斜。本實施例之中央部71a係為了在其背面形成補強肋條71b(參照第三圖)而水平形成，不過亦可形成傾斜面。如第二圖所示，頂面71及側面72完全沒有凹部，又，除了中央部71a之外，沒有水平面(與鉛直方向正交之面)。形成於蓋體70基礎端側(與修整部件52之相反側)的圓弧狀之面76亦以高度從內側向外側降低的方式傾斜。在開口部73之周圍形成有水平面，不過，該部分係安裝了輔助蓋體80時不露在外部之區域。亦即，在露在外部之蓋體70的外表面完全不形成凹部，又，除了中央部71a之外也完全不形成水平面。
採用該構成時，漿液不致飛散於凹部而滯留於此。又，由於露在外部之蓋體70的外表面除了中央部71a之外沒有水平面，因此，飛散之漿液容易落下，因而抑制漿液經過長期而附著於外表面。因此，可抑制飛散於蓋體70外表面之漿液在此處固著，於晶圓W研磨中固著物落下而產生問題。再者，本實施例之露在外部的蓋體70外表面具有疏水性。因而，由於飛散之漿液迅速落下，因此促進抑制漿液固著之效果。疏水性例如可藉由以疏水性塗料塗布來賦予。另外，本實施例之頂面71的中央部71a係形成水平面，不過，由於中央部71a在蓋體70中的高度相對較高，因此，漿液從研磨液供給噴嘴40之供給口及研磨墊25，違反重力向上方飛散而到達中央部71a固著於此的可能性小。關於作為輔助蓋體80之水平面而形成的上面81亦同樣。
如第三圖所示，在修整器支臂本體60之外緣部形成有階部61，結果形成有水平面62。又，在修整器支臂本體60之前端側形成有鉛直方向延伸之支撐部63。支撐部63係在將蓋體70安裝於修整器支臂本體60時支撐蓋體70。在支撐部63之頂面形成有螺栓孔64。又，在蓋體70之內側(更具體而言係補強肋條71b)與修整器支臂本體60之頂面設有一對球形閂鎖機構91。本實施例之一對球形閂鎖機構91設有兩組，不過其數量可任意設定。藉由使用球形閂鎖機構91，使用者一次操作(One Touch)即可使蓋體70卡住修整器支臂本體60。使用者藉由球形閂鎖機構91使修整器支臂本體60與蓋體70卡住後，亦可利用螺栓孔75及螺栓孔64進行螺栓緊固。藉此，可更強固地固定修整器支臂本體60與蓋體70。由於修整器支臂本體60與蓋體70藉由球形閂鎖機構91卡住，因此只須在1處進行螺栓緊固即可獲得足夠之固定 關係。另外，亦可使用各種卡住機構，例如使用磁鐵(亦可為磁性閂鎖(magnet catch)機構)來取代球形閂鎖機構91。藉由採用該構成，可使蓋體70之安裝工時或安裝時間非常短。
如第四A圖所示，在蓋體70之側面72的內側亦即內面，且在蓋體70之下端部附近形成有突出部77。該突出部77朝向蓋體70之內側突出。又，突出部77係沿著水平方向包含整個蓋體70而形成。在該突出部77與修整器支臂本體60之間配置有發泡性密封部件92。本實施例之發泡性密封部件92係氣密填密材料(Norseal)。由於發泡性密封部件92之形狀追隨性優異，因此如上述，即使藉由球形閂鎖機構91及1處的螺栓緊固來固定修整器支臂本體60與蓋體70時，仍可獲得足夠之密封性。
第四B圖係第四A圖所示之區域B的放大圖。如圖示，在修整器支臂本體60的外緣部(亦即水平面62)與蓋體70的外緣部(亦即側面72之端面78)之抵接部分的蓋體70(側面72)的厚度W2，比在抵接部分以外之蓋體70的厚度W1薄。又，修整器支臂本體60之水平面62形成比端面78不致突出於外側。採用該構成時，可縮短上述抵接部分在厚度方向之距離。這表示可縮小水平面62與端面78之微細間隙，亦即漿液之微細液體粒子有可能進入之空間的容積。因而可降低漿液堆積於該間隙固著而落下的風險。
第五圖顯示作為比較例之修整器支臂151。該例之蓋體170具備：形成水平面之頂面171、及側面172。在側面172之外緣形成有水平面之凸緣部173。該蓋體170在凸緣部173藉由多數個螺栓181固定於修整器支臂本體60。採用該構成時，由於形成多數個水平面，因此漿液固著之風險高。特別是凸緣部173及螺栓181之頭部(通常成為水平面或凹部)係在相 對較低的位置，而且在鉛直方向靠近漿液之供給口及研磨墊25，因此漿液容易固著。又，蓋體70之安裝工時或安裝時間非常長。
另外，上述本實施例之蓋體70，由於不需要在多數部位實施螺栓緊固，因此不致形成凸緣部173或螺栓181之頭部。換言之，蓋體70藉由使蓋體70之安裝構造與形狀相互關連，可同時實現抑制漿液之固著與減少安裝工時及安裝時間。
上述各種構成不限於修整器50，還可適用於構成研磨裝置10之構成零件，且係漿液有可能飛散之任意構成零件。
以上，說明本發明幾個實施形態，不過上述發明之實施形態係為了容易理解本發明者，而非限定本發明者。本發明在不脫離其旨趣之範圍內可進行變更、改良，並且本發明當然包含這些變更與改良。又，在可解決上述問題之至少一部分的範圍、或是達到效果之至少一部分的範圍內，可將記載於申請專利範圍及說明書之各元件任意加以組合或省略。例如，蓋體係用於卡住構成零件之本體與蓋體的卡住機構，亦可將具備設於蓋體內部之卡住機構的構成，與露在外部之蓋體的外表面形狀切離而單獨實施。採用該構成時，如上述，可良好達到減少蓋體之安裝工時及安裝時間的效果。

Claims (6)

  1. 一種用於研磨裝置之構成零件之蓋體，該研磨裝置係用於研磨基板，前述蓋體具備卡住機構，其係用於卡住前述構成零件之本體與前述蓋體，且設於前述蓋體內部，露在外部之前述蓋體的外表面沒有凹部，且除了前述蓋體頂部之外沒有水平面，前述蓋體頂部以高度從中央部向外側降低之方式傾斜，且在前述蓋體頂部的中央部的背面具有補強件，前述構成零件之本體具有支撐前述蓋體的支撐部件，前述支撐部件的上面具有設置有前述卡住機構的部分，前述支撐部件之設置有前述卡住機構的部分係透過前述卡住機構而與前述補強件連接，前述補強件係接觸於前述蓋體的前述中央部的背面。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於研磨裝置之構成零件之蓋體，其中前述卡住機構具備球形閂鎖(Ball Catch)機構或磁鐵。
  3. 如申請專利範圍第1項之用於研磨裝置之構成零件之蓋體，其中前述露在外部之蓋體的外表面具有疏水性。
  4. 一種研磨裝置之構成零件，其具備：前述構成零件之本體；及申請專利範圍第1項之用於研磨裝置之構成零件之蓋體。
  5. 如申請專利範圍第4項之研磨裝置之構成零件，其中在前述蓋體之內面，沿著水平方向遍及整個前述蓋體形成有朝向該蓋體之內側突出之突出部， 前述構成零件具備配置於前述構成零件的本體與前述突出部之間的發泡性密封部件。
  6. 一種研磨裝置，其具備申請專利範圍第4項之研磨裝置之構成零件。
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