研磨裝置及研磨方法
【專利摘要】一種研磨裝置具有：用于支撐具有研磨面(10a)的研磨塊(10)的研磨臺(12)；具有頂環(14)的頂環頭(16)；包圍頂環頭(16)的頂環頭罩殼(24)；具有砂輪修整工具(20)的砂輪修整工具頭(22)；包圍所述砂輪修整工具頭的砂輪修整工具頭罩殼(30a、30b、30c)；當頂環處于基板交接位置時將清洗液噴霧到頂環的上表面及頂環頭罩殼的外表面的噴霧噴嘴(58、60、62)；以及當砂輪修整工具處于退讓位置時將清洗液噴霧到砂輪修整工具頭罩殼(30a、30b、30c)的外表面的噴霧噴嘴(62、64、66)。本發明可防止在研磨基板時向研磨臺周圍飛散的研磨液附著在研磨臺周圍的各種構成部件表面上并干燥。
【專利說明】研磨裝置及研磨方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種研磨裝置及研磨方法，尤其涉及一種防止在晶片等研磨對象物(基板)的表面上因飛散、干燥的研磨液而產生擦傷，并對研磨對象物的表面進行研磨而使其平坦化的研磨裝置及研磨方法。
[0002]另外，本發明涉及一種研磨裝置，尤其涉及一種防止因研磨液污染配置在研磨臺周圍的各種罩殼等，并對研磨對象物的表面進行研磨而使其平坦化的研磨裝置。
【背景技術】
[0003]對晶片的表面進行研磨的研磨裝置，一般具有:支撐用于支撐研磨塊的研磨臺，所述研磨塊具有研磨面；以及對晶片進行保持的頂環(研磨頭)。并且，通過用規定壓力將由頂環保持的晶片按壓到研磨塊的研磨面，同時使研磨臺和頂環相對運動，從而使晶片與研磨面滑動接觸，將晶片的表面研磨得平坦并且鏡面。對于化學機械研磨(CMP)，在研磨時，研磨液(漿料)被供給到研磨面上。
[0004]如此，當一邊供給研磨液一邊對晶片等基板的表面進行研磨時,研磨液會向研磨臺周圍飛散。研磨后，液體(例如純水)和氣體(例如氮氣)的混合流體或液體(例如純水)霧狀地從噴霧器噴向研磨塊的研磨面從而清洗研磨面。在利用噴霧器對該研磨面進行清洗時殘留在研磨面上的研磨液也向研磨臺周圍飛散。然后，若該飛散的研磨液附著在收納有配置在研磨臺周圍的各種構成部件和研磨裝置的腔室內壁面等上并干燥，則該干燥的研磨液會產生剝離而落下到研磨臺上，成為擦傷基板的主要原因。
[0005]一般，在研磨裝置的規定位置配置有各種清洗噴嘴，清洗液從該清洗噴嘴定期向研磨裝置的規定部位進行噴射，由此用清洗液對附著在研磨臺上及配置于其周圍的構成部件等表面上的研磨液進行沖洗。但是，如果用清洗液對研磨液進行沖洗，有時研磨液也會附著在配置于研磨臺周圍的構成部件等表面并干燥。如此，若研磨液附著在構成部件等表面上并干燥，則很難用清洗液對干燥后的研磨液進行沖洗。并且，若干燥后的研磨液重復堆積，則不久就會產生剝離并落下到研磨塊上，成為擦傷基板的主要原因。
[0006]為了保護具有頂環的頂環頭不受飛散的研磨液影響，有時也用頂環罩殼包圍頂環頭。研磨位置一般具有對研磨面進行修整的修整件。有時也用修整頭罩殼包圍具有該修整件的修整頭，從而不受飛散的清洗液的影響。此外，有時也通過用噴霧器罩殼包圍噴霧器的噴霧噴嘴而防止從研磨塊上反彈的混合流體和研磨液產生飛散。
[0007]噴霧器罩殼一般具有非常復雜的形狀，包含有從研磨塊上反彈的研磨液的液體容易積存在噴霧器罩殼內。另外，由于噴霧器罩殼有許多容易積存液體的角部，因此，一般難以用清洗液對其外表面進行清洗。并且，若含有研磨液的液體附著在噴霧器罩殼上并固化，該固化物會落下到研磨面而污染研磨面。
[0008]另外，難以完全防止飛散的研磨液流入頂環頭罩殼的內部。因此，有時研磨液會進入頂環頭罩殼的內部，積存在其內部內，污染頂環頭罩殼和頂環頭，或研磨液滴下到研磨面而污染該研磨面[0009]專利文獻1:日本專利特開2008-296293號公報
[0010]專利文獻2:日本專利特開2007-168039號公報
[0011]專利文獻3:日本專利特開2003-133277號公報
【發明內容】
[0012]發明所要解決的課題
[0013]本發明的第I目的是，提供一種研磨裝置及研磨方法，可防止在研磨基板時向研磨臺周圍飛散的研磨液附著在配置于研磨臺周圍的各種構成部件的表面上并干燥，從而防止基板表面上產生擦傷。
[0014]另外，本發明的第2目的是，提供一種具有噴霧器罩殼的研磨裝置，可防止從研磨面上反彈的液體積存在內表面上，且比較容易用清洗液進行清洗，可防止因固形物落下而污染研磨面。
[0015]另外，本發明的第3目的是，提供一種具有頂環頭罩殼的研磨裝置，即使研磨液進入頂環頭罩殼的內部，也能防止該研磨液污染頂環頭罩殼和頂環頭，進一步可防止研磨液滴下到研磨面污染該研磨面。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]研磨裝置的一形態是，具有:自由旋轉的研磨臺，該研磨臺用于支撐具有研磨面的研磨塊；頂環頭，該頂環頭具有頂環，該頂環在所述研磨臺的上方的研磨位置與所述研磨臺的側方的基板交接位置之間自由移動并將基板按壓到所述研磨面上；頂環頭罩殼，該頂環頭罩殼包圍所述頂環頭；修整件頭，該修整件頭具有修整件，該修整件在所述研磨臺的上方的修整位置與所述研磨臺的側方的退讓位置之間自由移動并對所述研磨面進行修整；修整件頭罩殼，該修整件頭罩殼包圍所述修整件頭；噴霧噴嘴，當所述頂環處于所述基板交接位置時，該噴霧噴嘴將清洗液噴霧到所述頂環的上表面及所述頂環頭罩殼的外表面；以及噴霧噴嘴，當所述修整件處于所述退讓位置時，該噴霧噴嘴將清洗液噴霧到所述修整件頭罩殼的外表面。
[0018]采用該結構，當頂環位于基板交接位置時，清洗液從噴霧噴嘴噴霧到頂環的上表面及頂環頭罩殼的外表面從而將頂環的上表面及頂環頭罩殼的外表面保持成濕潤狀態。另夕卜，當修整件位于退讓位置時，清洗液從噴霧噴嘴噴霧到修整件頭罩殼的外表面從而將修整件頭罩殼的外表面保持成濕潤狀態。因此，可防止研磨液附著在頂環的上表面、頂環頭罩殼的外表面及修整件頭罩殼的外表面上并干燥。
[0019]在優選的一形態中，研磨裝置還具有:將清洗流體噴霧到所述研磨面，從而清洗該研磨面的噴霧器；以及將清洗液噴霧到所述噴霧器的外表面的噴霧噴嘴。
[0020]采用該結構，包含例如在將清洗流體從噴霧器噴霧到研磨面而清洗研磨面時或用修整件對研磨面進行修整時的實際上不對基板進行研磨時，通過從噴霧噴嘴將清洗液噴霧到噴霧器外表面而將噴霧器外表面保持成濕潤狀態，從而可防止研磨液附著在噴霧器外表面并干燥。
[0021]在優選的一形態中,研磨裝置還具有:將研磨液供給到所述研磨面的研磨液供給噴嘴；以及將清洗液噴霧到所述研磨液供給噴嘴的噴霧噴嘴。
[0022]采用該結構，包含例如在將清洗流體從噴霧器噴霧到研磨面而清洗研磨面時或用修整件對研磨面進行修整時的實際上不對基板進行研磨時，通過從噴霧噴嘴將清洗液噴霧到研磨液供給噴嘴而將研磨液供給噴嘴保持成濕潤狀態，從而可防止研磨液附著在研磨液供給噴嘴外表面并干燥。
[0023]在優選的一形態中，研磨裝置還具有:將清洗液噴霧到腔室的內壁面的噴霧噴嘴，所述腔室將所述研磨裝置收納在內部。
[0024]采用該結構，例如在實際上不對基板進行研磨時，通過從噴霧噴嘴將清洗液噴霧到腔室的內壁面而將腔室的內壁面保持成濕潤狀態，從而可防止研磨液附著在腔室的內壁面并干燥。
[0025]研磨方法的一形態是，使保持有基板的頂環移動到研磨臺的上方的研磨位置，旋轉所述研磨臺，將研磨液從研磨液供給噴嘴供給到所述研磨臺上的研磨塊的研磨面，同時用所述頂環將基板按壓到所述研磨面上從而對該基板進行研磨，使保持有研磨后的基板的所述頂環從所述研磨位置移動到所述研磨臺的側方的基板交接位置，將清洗液噴霧到所述頂環的上表面及包圍頂環頭的頂環頭罩殼的外表面，所述頂環頭具有該頂環。
[0026]在優選的一形態中，研磨方法是，當所述頂環處于所述基板交接位置時，使修整件移動到該研磨臺的上方的修整位置，將所述修整件按壓在所述研磨面上，從而對該研磨面進行修整，使所述修整件從所述修整位置移動到所述研磨臺的側方的退讓位置，將清洗液噴霧到包圍修整件的修整件頭罩殼的外表面，所述修整件頭具有所述修整件。
[0027]在優選的一形態中，研磨方法是，在不對基板進行研磨時，將清洗流體從噴霧器噴霧到所述研磨面，從而清洗該研磨面，同時將清洗液噴霧到所述噴霧器的外表面。
[0028]在優選的一形態中，在不對基板進行研磨時，將清洗液噴霧到所述研磨液供給噴嘴。
[0029]研磨裝置的又一形態是，具有:自由旋轉的研磨臺，該研磨臺用于支撐具有研磨面的研磨塊；噴霧器頭，該噴霧器頭將清洗流體噴霧到所述研磨面，從而清洗該研磨面；以及噴霧器罩殼，該噴霧器罩殼覆蓋所述噴霧器頭的上表面，所述噴霧器罩殼具有:具有半圓筒形的半圓筒頂板；以及從所述半圓筒頂板的兩下端向下方延伸的第I側板及第2側板，所述半圓筒頂板具有:第I頂板，所述第I頂板具有從所述噴霧器罩殼的基端至頂端、半徑為一定的圓弧狀的縱截面；以及第2頂板，所述第2頂板具有從所述噴霧器罩殼的基端至頂端、半徑逐漸減小的圓弧狀的縱截面，所述第I頂板的頂部與所述第2頂板的頂部互相連接，形成所述半圓筒頂板。
[0030]采用該結構，因為將噴霧器罩殼做成無角部的平滑形狀，即使液體飛散至其內表面、外表面也容易流落，故可防止噴霧器罩殼被含有研磨液的液體污染。此外，可對附著在噴霧器罩殼上的含有研磨液的液體產生良好的清除性。因此，可防止含有研磨液的液體在噴霧器罩殼的內表面和外表面產生固化，可進一步防止因固化物的落下而污染研磨面。
[0031]在優選的一形態中，所述半圓筒頂板、所述第I側板及所述第2側板由樹脂一體成型。
[0032]通過將噴霧器罩殼做成無角部的平滑形狀，從而可用樹脂進行一體成型。
[0033]在優選的一形態中，所述第I側板及所述第2側板的下端面從所述噴霧器罩殼的頂端朝基端向下方傾斜。
[0034]采用該結構，從噴霧器罩殼的半圓筒頂板流下到側板上并到達側板的下端面的液體，可在該下端面上從噴霧器罩殼的頂端向基端流動。
[0035]在優選的一形態中，所述第2側板連接于所述第2頂板，在所述第2側板上設有向水平方向突出的突出部。
[0036]如此通過在第2側板上一體地設置突出部，從而可用突出部來加強噴霧器罩殼。此外，可通過突出部來防止液體的飛散。
[0037]在優選的一形態中，頂環頭，該頂環頭具有頂環，該頂環保持基板并使基板旋轉，同時將基板按壓到所述研磨面上；以及包圍所述頂環頭的頂環頭罩殼，所述頂環頭罩殼具有包圍所述頂環頭的側部罩殼、以及將所述側部罩殼的下端開口部封住的下部罩殼，所述下部罩殼具有當所述頂環處于所述研磨臺的上方的研磨位置時朝所述研磨臺的徑向外方向下方傾斜的底板。
[0038]采用該結構，進入頂環頭罩殼的內部的研磨液會到達下部罩殼的底板，且沿該底板的斜度流動而被收集在研磨臺的側方。因此，可防止研磨液污染頂環頭罩殼和頂環頭，可防止研磨液滴下到研磨面而污染該研磨面。
[0039]在優選的一形態中，所述下部罩殼具有從所述底板的外周部向上方延伸、與所述側部罩殼的側板接觸或接近的側板。
[0040]采用該結構，可使側部罩殼和下部罩殼的連接部位于側部罩殼和下部罩殼之間的角部的上方，由此，可防止研磨液積存在兩者之間的角部。
[0041]發明的效果
[0042]采用上述的研磨裝置，通過將頂環的上表面、頂環頭罩殼的外表面及修整件頭罩殼的外表面等的配置于研磨臺周圍的構成部件保持成濕潤狀態，由此，可防止研磨液附著在所述結構連接上并干燥。結果，可防止干燥后的研磨液落下到研磨臺上，從而能夠防止基板產生擦傷。
[0043]采用上述研磨裝置，可防止噴霧器罩殼被含有研磨液的液體污染，并可對附著在噴霧器罩殼上的含有研磨液的液體產生良好的清除性。因此，可防止含有研磨液的液體在噴霧器罩殼的內表面和外表面產生固化，進一步可防止因固化物的落下而對研磨面的污染。此外，即使研磨液進入頂環頭罩殼的內部，也能防止該研磨液污染頂環頭罩殼和頂環頭，防止研磨液滴下到研磨面而污染該研磨面。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1是表示頂環處于研磨臺上方的研磨位置，修整件處于研磨臺上方的修整位置時的本發明一實施方式的研磨裝置的立體圖。
[0045]圖2是表示頂環處于研磨臺側方的基板交接位置，修整件處于研磨臺側方的退讓位置時的圖1所示的研磨裝置和噴霧裝置的主視圖。
[0046]圖3是表示頂環處于研磨臺側方的基板交接位置，修整件處于研磨臺側方的退讓位置時的圖1所示的研磨裝置和噴霧裝置的俯視圖。
[0047]圖4是表示圖1所示的研磨裝置所具有的噴霧器和噴霧噴嘴的主視圖。
[0048]圖5是表示圖1所示的研磨裝置所具有的研磨液供給噴嘴和噴霧噴嘴的立體圖。
[0049]圖6是表示設在腔室的周壁上的防水板的剖視圖。
[0050]圖7是表示本發明另一實施方式的研磨裝置的立體圖。[0051]圖8是用虛線表示噴霧器頭的噴霧器罩殼的主視圖。
[0052]圖9是噴霧器罩殼的仰視圖。
[0053]圖10是圖8的左視圖。
[0054]圖11是圖8的右視圖。
[0055]圖12是放大表不頂環頭罩殼的下部罩殼的主視圖。
[0056]圖13是圖12的A-A線的剖視圖。
[0057]圖14是第2修整件罩殼的縱剖視圖。
[0058]圖15是詳細表示研磨液供給噴嘴的立體圖。
[0059]符號說明
[0060]
5 動作控制部
10 研磨塊
IOa研磨面
12 研磨臺`
14 頂環
16 頂環頭
20 修整件
22 修整件頭
24 頂環頭罩殼
30a、30b、30c 修整件頭罩殼
40 噴霧器
42 噴霧器罩殼
[0061]
【權利要求】
1.一種研磨裝置，其特征在于，具有: 自由旋轉的研磨臺，該研磨臺用于支撐具有研磨面的研磨塊； 頂環頭，該頂環頭具有頂環，該頂環在所述研磨臺的上方的研磨位置與所述研磨臺的側方的基板交接位置之間自由移動并將基板按壓到所述研磨面上； 頂環頭罩殼，該頂環頭罩殼包圍所述頂環頭； 修整件頭，該修整件頭具有修整件，該修整件在所述研磨臺的上方的修整位置與所述研磨臺的側方的退讓位置之間自由移動并對所述研磨面進行修整； 修整件頭罩殼，該修整件頭罩殼包圍所述修整件頭； 噴霧噴嘴，當所述頂環處于所述基板交接位置時，該噴霧噴嘴將清洗液噴霧到所述頂環的上表面及所述頂環頭罩殼的外表面；以及 噴霧噴嘴，當所述修整件處于所述退讓位置時，該噴霧噴嘴將清洗液噴霧到所述修整件頭罩殼的外表面。
2.如權利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，還具有: 將清洗流體噴霧到所述研磨面，從而清洗該研磨面的噴霧器；以及 將清洗液噴霧到所 述噴霧器的外表面的噴霧噴嘴。
3.如權利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，還具有: 將研磨液供給到所述研磨面的研磨液供給噴嘴；以及 將清洗液噴霧到所述研磨液供給噴嘴的噴霧噴嘴。
4.如權利要求1所述的研磨裝置，其特征在于，還具有:將清洗液噴霧到腔室的內壁面的噴霧噴嘴，所述腔室將所述研磨裝置收納在內部。
5.—種研磨方法,其特征在于， 使保持有基板的頂環移動到研磨臺的上方的研磨位置， 旋轉所述研磨臺，將研磨液從研磨液供給噴嘴供給到所述研磨臺上的研磨塊的研磨面，同時用所述頂環將基板按壓到所述研磨面上從而對該基板進行研磨， 使保持有研磨后的基板的所述頂環從所述研磨位置移動到所述研磨臺的側方的基板交接位置， 將清洗液噴霧到所述頂環的上表面及包圍頂環頭的頂環頭罩殼的外表面，所述頂環頭具有該頂環。
6.如權利要求5所述的研磨方法，其特征在于，當所述頂環處于所述基板交接位置時，使修整件移動到該研磨臺的上方的修整位置， 將所述修整件按壓在所述研磨面上，從而對該研磨面進行修整， 使所述修整件從所述修整位置移動到所述研磨臺的側方的退讓位置， 將清洗液噴霧到包圍修整件的修整件頭罩殼的外表面，所述修整件頭具有所述修整件。
7.如權利要求5所述的研磨方法，其特征在于，在不對基板進行研磨時，將清洗流體從噴霧器噴霧到所述研磨面，從而清洗該研磨面，同時將清洗液噴霧到所述噴霧器的外表面。
8.如權利要求5所述的研磨方法，其特征在于，在不對基板進行研磨時，將清洗液噴霧到所述研磨液供給噴嘴。
9.一種研磨裝置，其特征在于，具有:自由旋轉的研磨臺，該研磨臺用于支撐具有研磨面的研磨塊； 噴霧器頭，該噴霧器頭將清洗流體噴霧到所述研磨面，從而清洗該研磨面；以及 噴霧器罩殼，該噴霧器罩殼覆蓋所述噴霧器頭的上表面， 所述噴霧器罩殼具有: 具有半圓筒形的半圓筒頂板；以及 從所述半圓筒頂板的兩下端向下方延伸的第I側板及第2側板， 所述半圓筒頂板具有: 第I頂板，所述第I頂板具有從所述噴霧器罩殼的基端至頂端、半徑為一定的圓弧狀的縱截面；以及 第2頂板，所述第2頂板具有從所述噴霧器罩殼的基端至頂端、半徑逐漸減小的圓弧狀的縱截面， 所述第I頂板的頂部與所述第2頂板的頂部互相連接，形成所述半圓筒頂板。
10.如權利要求9所述的研磨裝置，其特征在于，所述半圓筒頂板、所述第I側板及所述第2側板由樹脂一體成型。
11.如權利要求9所述的研磨裝置，其特征在于，所述第I側板及所述第2側板的下端面從所述噴霧器罩殼的頂端朝基端向下方傾斜。
12.如權利要求9所述的研磨裝置`，其特征在于，所述第2側板連接于所述第2頂板， 在所述第2側板上設有向水平方向突出的突出部。
13.如權利要求9所述的研磨裝置，其特征在于，還具有: 頂環頭，該頂環頭具有頂環，該頂環保持基板并使基板旋轉，同時將基板按壓到所述研磨面上；以及 包圍所述頂環頭的頂環頭罩殼， 所述頂環頭罩殼具有包圍所述頂環頭的側部罩殼、以及將所述側部罩殼的下端開口部封住的下部罩殼， 所述下部罩殼具有當所述頂環處于所述研磨臺的上方的研磨位置時朝所述研磨臺的徑向外方向下方傾斜的底板。
14.如權利要求13所述的研磨裝置，其特征在于，所述下部罩殼具有從所述底板的外周部向上方延伸、與所述側部罩殼的側板接觸或接近的側板。
【文檔編號】B24B37/04GK103786090SQ201310533355
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2012年10月31日
【發明者】梅本正雄, 曾根忠一, 相澤英夫, 小菅隆一, 江里口正晃 申請人:株式會社荏原制作所