TWI715606B - 研磨裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的研磨裝置，具備：平台，其貼附有研磨 布；研磨頭，其用以保持晶圓；槽體，其用以儲藏研磨劑；研磨劑供給機構，其將儲藏在槽體內的研磨劑供給至研磨布；廢液承接器，其回收自平台上流下的研磨劑；及，循環機構，其被連接至廢液承接器，將利用廢液承接器所回收的研磨劑供給至槽體內；並且，利用研磨劑供給機構來將研磨劑自槽體內供給至研磨布，並利用廢液承接器來回收自平台上流下的已使用後的研磨劑，且將已回收後的研磨劑供給至槽體內，藉此一邊使研磨劑循環一邊使利用研磨頭所保持的晶圓的表面與研磨布作滑動接觸來進行研磨；其中，該研磨裝置的特徵在於：廢液承接器被固定在平台上。藉此，提供一種研磨裝置，當回收再利用的研磨劑時，其可以抑制與其他溶液的混合而抑制研磨劑的回收效率的惡化，且維修也容易。

Description

研磨裝置
本發明關於研磨裝置。
以矽晶圓作為代表的半導體晶圓的研磨，有同時研磨晶圓的雙面的方法和研磨晶圓的單面的方法。
研磨晶圓的單面的方法，如第8圖所示，能夠使用研磨裝置101，其是由貼附有研磨布102之平台103、研磨劑供給機構106及研磨頭104等所構成。在此研磨裝置101中，利用研磨頭104來保持晶圓W，並從研磨劑供給機構106供給研磨劑至研磨布102上，且使平台103與研磨頭104各自旋轉來使晶圓W的表面與研磨布102作滑動接觸，藉此實行研磨。又，研磨裝置101，也具備使平台103搖動的機構。藉此，能夠抑制研磨布102的微小的凹凸、或溝的圖案的轉印。
又，半導體晶圓的研磨，大多會更換研磨布的種類或研磨劑的種類而多階段地實行。例如，大多使用具有2個平台甚至3個平台而被稱為分度方式(index type)的研磨裝置。在第9圖中表示具有3個平台之研磨裝置。第9圖所示的研磨裝置201，在平台203上的各個研磨軸上具有2個研磨頭204。因此，可在每一個批次進行2片半導體晶圓的同時研磨，所以生產性特別優異。
又，研磨裝置，一般來說，為了抑制研磨布的氣孔阻塞，也具備有進行擦刷(brushing)或修整的機構(以下稱為修整機構)。修整機構，當研磨布的磨合(break-in)時、或當研磨間的休止(interval)時，能夠對研磨布施加修整。
在晶圓的研磨中，使用一種將膠態二氧化矽或氣相二氧化矽(fumed silica)混合至鹼性溶液中而成的研磨劑，在修整或擦刷中，使用研磨劑或修整劑、或是純水等溶液。又，為了保護研磨結束後的晶圓面的目的，在研磨劑中添加使晶圓的表面親水化之親水劑、或是當研磨結束時將研磨劑替換成親水劑且供給，以實行晶圓的表面的親水化。
又，配合用途，可以使研磨劑循環而再利用、或是將研磨劑使用後加以捨棄。當使研磨劑循環而再利用時，利用提升研磨劑供給流量而能夠設定冷卻效果高的研磨條件，但是卻容易有由於循環所造成的研磨劑的濃度變動的缺點。當將研磨劑使用後加以捨棄時，則因為成本問題所以難以提升研磨劑供給流量，但是卻具有濃度固定所帶來的品質安定的優點。
在研磨裝置中，為了回收已使用後的研磨劑而設置有廢液承接器。如專利文獻1所揭露，廢液承接器，為了回收因為平台的旋轉而飛散的漿液，必須比平台尺寸更大。又，在專利文獻2中揭露的研磨裝置，其被設計成僅回收漿液的飛散部分。但是，專利文獻2這樣的研磨裝置，其平台也是根據搖動機構而在水平方向上搖動，所以廢液承接器的尺寸必須為此搖動幅度以上的尺寸。
如前述，在研磨裝置中，使用複數種類的研磨劑等溶液。例如，當研磨晶圓時，使用研磨劑和親水劑。又，例如當修整時，使用研磨劑、專用的修整劑或純水。因此，在研磨布上，被供給有研磨劑、親水劑、修整劑、純水。如果這些全部的溶液都是使用後捨棄時並沒有問題，但是想要再利用任何一種時，就必須將這些不同的溶液分別地回收。因此，在廢液承接器的末端設置切換機構(以下，也稱為分離器，separator)，以對應於回收的溶液來切換回收管線而回收溶液。
第10圖表示分離器的剖面圖的一例。第10圖所示的分離器300，其上部的配管301或下部的箱體(BOX)302，能夠根據氣壓缸等而左右移動。配管301連接至平台側的回收管線，廢液承接器所回收的溶液自該配管301流通。在此例中，當回收研磨劑時，則將溶液的流向切換至箱體302的右側的回收管線，當排水時，則將溶液的流向切換至箱體302的左側的排水管線。另外，在第10圖中記載的例子，具有研磨劑回收管線和排水管線的2種類的管線，但是也可以設置2種類以上的回收管線，例如設置研磨劑回收管線、修整劑回收管線、及排水管線。
[先前技術文獻] (專利文獻) 專利文獻1：日本特開平10-324865號公報 專利文獻2：日本特開平11-277434號公報
[發明所欲解決的問題] 如前述，當使用複數種溶液時，在供給至研磨布的溶液的種類剛切換後，複數種溶液會在廢液承接器內混合。如果回收已混合後的溶液而再使用，則研磨速率或晶圓的品質會變動。因此，為了避免溶液彼此的混合，在切換溶液的種類後，必須利用分離器儘早實行回收管線和排水管線的切換。但是，先前的廢液承接器，由於廢液承接器的面積大，所以混合量變多，而有回收效率惡化的問題。如果回收效率惡化，則再利用的研磨劑的調整成本會增加。
為了抑制研磨溶液的混合，並提升回收效率，雖然實行了使廢液承接器的角度陡峭、或縮短自廢液承接器至分離器為止的距離這樣的對策，但是如果研磨對象的晶圓變大，則平台尺寸也變大，廢液承接器的面積也會增加，所以此種對策的效果有限。
又，因為平台會搖動，且依據平台的位置而使廢液承接器位於平台的下側，所以如果在有限的空間中使廢液承接器的角度陡峭，則當發生晶圓的斷裂時會有清掃等維修難以實行的問題。
本發明是鑑於前述問題而完成，其目的在於提供一種研磨裝置，當回收研磨劑時，其可以抑制與其他溶液的混合而抑制回收效率的惡化，且維修也容易。
為了達成上述目的，本發明提供一種研磨裝置，具備：平台，其貼附有研磨布；研磨頭，其用以保持晶圓；槽體，其用以儲藏研磨劑；研磨劑供給機構，其將儲藏在該槽體內的研磨劑供給至前述研磨布；廢液承接器，其回收自前述平台上流下的研磨劑；及，循環機構，其被連接至該廢液承接器，將利用前述廢液承接器所回收的研磨劑供給至前述槽體內；並且，利用前述研磨劑供給機構來將前述研磨劑自前述槽體內供給至前述研磨布，並利用前述廢液承接器來回收自前述平台上流下的已使用後的研磨劑，且將該已回收後的研磨劑供給至前述槽體內，藉此一邊使前述研磨劑循環一邊使利用前述研磨頭所保持的前述晶圓的表面與前述研磨布作滑動接觸來進行研磨；其中，該研磨裝置的特徵在於：前述廢液承接器被固定在前述平台上。
這樣，廢液承接器被固定在平台上之研磨裝置，平台與廢液承接器會一起搖動，所以與先前不同，並不需要依據搖動幅度的大小而使廢液承接器變大。因此，可以進一步縮小廢液承接器的面積，當回收研磨劑時，能夠抑制與其他溶液的混合而抑制研磨劑的回收效率的惡化。又，不會因為平台的搖動而改變廢液承接器與平台的 相對位置，所以不會因為平台的位置而造成難以進行廢液承接器的清掃等的維修作業的情況。進一步，廢液承接器可以被拆下，所以當破損等時能夠容易地進行交換。
此時，前述廢液承接器，較佳是做成包圍前述平台的側面之環狀。
這樣，如果廢液承接器是做成包圍前述平台的側面之環狀，則能夠利用較小的面積而效率良好地回收自平台的頂面的整個周圍流下的廢液。
又，此時，前述廢液承接器，較佳是由底板和側板所構成，且前述側板可以拆下。
如果是這種廢液承接器，當清掃時，則可以將側板拆下來進行清掃作業，所以能夠作成維修性更優異的研磨裝置。
如果是本發明的研磨裝置，當回收再利用的研磨劑時，能夠抑制與其他溶液的混合而抑制回收效率的惡化。又，不會因為平台的位置而造成難以進行廢液承接器的清掃等的維修作業的情況。
以下，針對本發明來說明實施形態，但是本發明不受限於這些實施形態。
如上述，在先前的研磨裝置中，廢液承接器是設置在平台的下方，因此為了配合平台的搖動幅度而必須將廢液承接器的尺寸盡量增大。其結果，由於廢液承接器的面積變大，所以溶液的混合量變多，而有回收效率惡化這樣的問題。又，由於依據平台的位置而使得廢液承接器位於平台的下側等處，所以當晶圓發生斷裂時會有難以進行清掃等的維修的問題。
於是，本發明人為了解決這種問題而重複進行深入檢討。其結果，想到如果將廢液承接器固定在平台上，則廢液承接器就不用作成必要以上的尺寸，當回收研磨劑時，能夠抑制與修整劑或純水的混合或稀釋，使研磨劑的品質安定化且削減其使用量，並且也可以得到裝置的良好的維修性，而完成本發明。
以下，參照第1圖〜第3圖來說明本發明的研磨裝置。如第1圖所示，本發明的研磨裝置1，具備：平台3，其貼附有研磨布2；研磨頭4，其用以保持晶圓W；槽體5，其用以儲藏研磨劑；研磨劑供給機構6，其將儲藏在該槽體內的研磨劑供給至研磨布2；廢液承接器7，其回收自平台3上流下的研磨劑；及，循環機構8，其被連接至廢液承接器7，將利用廢液承接器7所回收的研磨劑供給至槽體5內。另外，在第1圖中，雖然圖示有在1個平台3上具有2個研磨頭4的態樣，但是本發明的研磨裝置不受限於此態樣。例如，也可以是在1個平台上具有1個或3個以上的研磨頭。又，平台的數量也沒有限定，也可以具有複數個平台。
此處，在本發明的研磨裝置1中，廢液承接器7被固定在平台3上。藉此，不管平台有無搖動或平台的尺寸為何，都能夠縮小廢液承接器的面積，所以能夠抑制研磨溶液的混合並提升回收效率。又，不會因為平台的搖動等而改變與平台的相對位置，所以不會有由於平台的位置而造成難以進行廢液承接器的清掃等的維修作業的情況。藉此，能夠縮短維修作業耗費的時間，而可以縮短裝置停止時間。另外，為了要將廢液承接器7固定在平台3上，例如第2(B)圖、第3圖所示，能夠將支桿(stay)安裝在平台3的下部，以將廢液承接器7固定在平台3上。
又，如第2(A)圖所示，廢液承接器7的形狀能夠作成包圍平台3的側面之環狀。如果是這種廢液承接器7，則能夠利用較小的面積而效率良好地回收自平台3的頂面的整個周圍流下的廢液。
又，如第1圖、第2(B)圖、及第3圖所示，廢液承接器7，也可以由底板7a和側板7b所構成，且側板7b也可以拆下。如果是這種廢液承接器7，當清掃時，則可以將側板拆下來進行清掃作業，而使得維修時的作業性更加優異。另外，廢液承接器7，較佳是由氯乙烯等合成樹脂所製造。
又，在第2圖、及第3圖所示的研磨裝置中，將廢液托盤(tray)9配設在廢液承接器7的外側。此廢液托盤9，當維修時且在將廢液承接器7的側板7b拆下的狀態下要利用手握式淋浴器(hand shower)來實行平台3的清掃的情況，能夠防止水侵入到平台3的機械室。另外，廢液托盤9，較佳是由氯乙烯等合成樹脂所製造。
在這種研磨裝置1中，利用附屬於研磨劑供給機構6之泵浦12等來將研磨劑自槽體5內供給至研磨布2，並利用廢液承接器7來回收自平台3上流下的已使用後的研磨劑。
利用廢液承接器7所回收的已使用後的研磨劑，如第1圖所示，根據由廢液回收管線10、分離器11等所構成之循環機構8而被供給至槽體5內。另外，根據分離器11，能夠進行回收管線和排水管線的切換。分離器11，例如能夠使用與如第10圖所示的先前的分離器同樣的分離器。
並且，將已回收至槽體5內的研磨劑，供給至研磨布2。這樣的一邊使研磨劑循環，一邊使利用研磨頭4所保持的晶圓W的表面與研磨布2作滑動接觸來進行研磨。
如果利用本發明的研磨裝置1來實行研磨，則即便使研磨劑循環而再使用，研磨劑也難以與其他溶液混合。因此，難以造成研磨劑的稀釋等而能夠抑制研磨速率的變動。又，能夠減少與其他溶液混合而不能夠再利用的研磨劑的量，所以能夠減少研磨劑的耗費成本。
以下，表示本發明的實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明不受限於實施例。
(實施例) 使用本發明的研磨裝置，一邊使研磨劑循環而再使用一邊實行直徑300mm的矽晶圓的研磨。又，研磨裝置，是使用一種分度方式的研磨裝置，其具有3個平台且每個平台具有2個研磨頭。平台的直徑是800mm。
在實施例中，如第3圖所示，將支桿安裝在平台3的下部，並將氯乙烯製的廢液承接器7固定在平台3上。由於廢液承接器與平台一起搖動，所以廢液承接器的面積，能夠減少到當最大研磨流量時不會溢流的尺寸。其結果，廢液承接器的面積(平面占有面積)變成68.3mm2 ，而能夠減少到後述比較例的約1/5。另外，在實施例中，為了抑制研磨液的混合並改善回收效率，而在廢液承接器7內部設置有傾斜。
為了確認由於減少廢液承接器的面積所達成的效果，分別利用以下的分離器的切換條件1、2，連續地實行10批次的晶圓的研磨。另外，在此研磨中，將自實行晶圓的研磨直到利用純水來實行研磨布的擦刷為止作為一個批次，這樣重複10個批次。
(條件1) 在條件1中，在使槽體內的研磨劑量不會過低的時機，切換分離器的管線。在此條件下，純水混合到研磨劑中而稀釋研磨劑，容易造成研磨速率降低。調查研磨速率的變動的結果，如第4圖所示，在實施例中，研磨速率的降低量被抑制在7%以內。另外，在第4圖中，各個批次的研磨速率，都是相對於第一批次的研磨速率的相對值。
(條件2) 在條件2中，在純水不會混合到研磨劑中的時機，切換分離器的管線。在此條件下，研磨劑的排出量容易增加。從連續地實行10批次研磨後的漿液槽體的殘留量來求得排出量。其結果，如第5圖所示，實施例的研磨劑的排出量是38%。
(比較例) 除了使用廢液承接器沒有固定在平台上之先前的研磨裝置以外，利用與實施例同樣的條件，與實施例同樣地評價研磨速率和研磨劑的排出量。比較例使用的研磨裝置，如第6圖和第7圖所示，由於廢液承接器107沒有被固定在平台103上，所以平台103的搖動會改變廢液承接器107與平台103的相對位置。因此，為了不管平台的位置為何都可回收研磨劑，必須增大廢液承接器的面積。考慮到在比較例中的平台尺寸和搖動幅度的結果，廢液承接器的面積(平面占有面積)變成307.3mm2 。因為搖動幅度的問題，使得廢液承接器的面積不能夠更加地縮小。另外，與實施例同樣，為了抑制研磨液的混合並改善回收效率，所以在廢液承接器內部設置有傾斜。
利用上述條件1連續地實行10批次的研磨的結果，在比較例中的研磨速率降低24%。這樣，相較於實施例，在比較例中的研磨速率大幅地降低。
利用上述條件2連續地實行10批次的研磨的結果，在比較例中的研磨劑的排出量是63%。這樣，相較於實施例，在比較例中的排出量大幅地增加。
另外，本發明並未被限定於上述實施形態。上述實施形態只是例示，凡是具有與被記載於本發明的申請專利範圍中的技術思想實質上相同的構成，能得到同樣的作用效果者，不論為何者，皆被包含在本發明的技術範圍內。
1、101、201‧‧‧研磨裝置 2、102‧‧‧研磨布 3、103、203‧‧‧平台 4、104、204‧‧‧研磨頭 5‧‧‧槽體 6、106‧‧‧研磨劑供給機構 7、107‧‧‧廢液承接器 7a‧‧‧底板 7b‧‧‧側板 8‧‧‧循環機構 9‧‧‧廢液托盤 10‧‧‧廢液回收管線 11、300‧‧‧分離器 12‧‧‧泵浦 301‧‧‧配管 302‧‧‧箱體 W‧‧‧晶圓
第1圖是表示本發明的研磨裝置的一例的概略圖。
第2圖是表示本發明的研磨裝置的平台的周邊部的一例的俯視圖和側視圖。
第3圖是表示本發明的研磨裝置的平台的側面的周邊部的放大圖。 第4圖是表示實施例及比較例的研磨速率的圖表。 第5圖是表示實施例及比較例的研磨劑的排水量的圖表。 第6圖是表示在比較例中使用的研磨裝置的平台的周邊部的概略的俯視圖和側視圖。 第7圖是表示在比較例中使用的研磨裝置的平台的側面的周邊部的放大圖。 第8圖是表示先前的單面研磨裝置的一例的概略圖。 第9圖是表示先前的分度方式的單面研磨裝置的一例的概略圖。 第10圖是表示分離器的一例的剖面圖。
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1‧‧‧研磨裝置
2‧‧‧研磨布
3‧‧‧平台
4‧‧‧研磨頭
5‧‧‧槽體
6‧‧‧研磨劑供給機構
7‧‧‧廢液承接器
7a‧‧‧底板
7b‧‧‧側板
8‧‧‧循環機構
10‧‧‧廢液回收管線
11‧‧‧分離器
12‧‧‧泵浦
W‧‧‧晶圓

Claims (2)

  1. 一種研磨裝置，具備：平台，其貼附有研磨布；研磨頭，其用以保持晶圓；槽體，其用以儲藏研磨劑；研磨劑供給機構，其將儲藏在該槽體內的研磨劑供給至前述研磨布；廢液承接器，其回收自前述平台上流下的研磨劑；及，循環機構，其被連接至該廢液承接器，將利用前述廢液承接器所回收的研磨劑供給至前述槽體內；並且，利用前述研磨劑供給機構來將前述研磨劑自前述槽體內供給至前述研磨布，並利用前述廢液承接器來回收自前述平台上流下的已使用後的研磨劑，且將該已回收後的研磨劑供給至前述槽體內，藉此一邊使前述研磨劑循環一邊使利用前述研磨頭所保持的前述晶圓的表面與前述研磨布作滑動接觸來進行研磨，其中，該研磨裝置的特徵在於：前述廢液承接器，被固定在前述平台的側面上，並且是由底板和側板所構成，且前述側板可以自前述底板拆下。
  2. 如請求項1所述的研磨裝置，其中，前述廢液承接器是作成包圍前述平台的側面之環狀。
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