CN107107308B - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种研磨装置,其具备:两个以上的研磨头,用以保持晶片;可旋转的平台,贴附有用以研磨前述晶片的研磨布;平台驱动机构,使该平台旋转;以及,两个以上的晶片检测传感器,在研磨中检测前述晶片从前述研磨头露出的情况;所述研磨装置的特征在于:前述晶片检测传感器,相对于各个前述研磨头,被设置在前述平台的旋转方向的下游侧且在前述研磨头的外周部的周边的上方。由此,提供一种研磨装置,能够在研磨中更早(更快)检测到晶片从研磨头露出的情况,以防止晶片的破损。
Description
技术领域
本发明涉及一种研磨装置,特别涉及一种具备晶片检测传感器的研磨装置。
背景技术
晶片(wafer)的单面研磨,是使用由平台、研磨剂供给机构及研磨头等构成的研磨装置来实行,所述平台贴附有研磨布,所述研磨剂供给机构将研磨剂供给到研磨布上,所述研磨头保持晶片。利用研磨头来保持晶片,并从研磨剂供给机构将研磨剂供给到研磨布上,并且一边使平台和研磨头各自旋转一边使晶片的表面与研磨布作滑动接触,以研磨晶片(例如,参照专利文献1)。
当利用上述这种研磨装置来研磨晶片时,会有晶片从研磨头露出的情况。另外,因为提取(pick up)失误,会有研磨结束后的晶片被遗忘而放置在平台上的情况。为了检测这些情况,而在研磨装置上安装有晶片检测传感器。
晶片检测传感器,如果在研磨中检测到晶片从研磨头露出的情况,则为了防止已露出的晶片接触到其他研磨头而破裂,并防止晶片在已破裂的状态下继续研磨,会使研磨装置停止并且发出警示,也附加有对作业者通知有异常情况的功能。
晶片检测传感器的安装位置,如图9、图10所示,是在平台104的上部的邻近的两个研磨头102的中间设置2处。晶片检测传感器106,是使用一般的晶片检测传感器,其是光纤型且从检测到晶片至输出停止信号为止的时间是500μs。
作为这种在先前的研磨装置101中所使用的平台104的平台驱动机构,是使用如图11所示的蜗轮减速机111和变频驱动用恒转矩马达112。根据滑轮和时规带(timing belt)来将变频驱动用恒转矩马达112的旋转传达到减速机111。
当不能够利用晶片检测传感器来检测从研磨头102露出后的晶片的情况,晶片会与存在于同一平台上的我其他研磨头冲撞而造成破损。在被称为分度方式(index type)的经由几个平台来进行研磨的方式中,因为研磨头会进一步地移动到其他平台而继续研磨,所以附着在研磨头上的已破损的晶片的碎片恐怕会二次污染正常的研磨布103。
如果在研磨中发生晶片的破裂,则由于残留在研磨布103上的晶片的碎片,可能会在研磨布103上造成刮痕。因此,要进行研磨布103的清理或交换。另外,在研磨头102的吸附面或保持器导件(retainer guide)残留有已破损的晶片而造成不能使用研磨头102,也必须进行研磨头102的交换。在循环使用研磨剂的研磨系统中,为了除去已进入循环管线的研磨剂中的晶片的碎片,也必须进行研磨剂的洗净。这样一来,如果在研磨中发生晶片的破损,则为了研磨装置的恢复,就需要长时间停止研磨。因此,生产率降低。
晶片检测传感器106,当晶片从研磨头102露出时,根据光反射来认知晶片,以使平台驱动机构的马达112的旋转急速停止。然而,上述这种平台驱动机构,会在具有动力传达部的装置中,造成减速器内的齿轮破损或皮带的脱齿、磨耗等的装置的损伤,所以实际上不能够立刻停止,所述动力传达部是根据减速器等的机械性接触来传达动力。另外,马达本身没有能够强制停止的功能,所以会以与平台104的重量成比例的惯性继续旋转。此时,利用研磨头102推压平台104的压力来使平台104的旋转停止。
上述这种先前的研磨装置,当平台的旋转速度是低速时,在研磨中,利用晶片检测传感器来检测晶片从研磨头露出的情况,并实行使平台停止的动作,由此能够避免晶片的冲撞。然而,当平台的旋转速度是高速或中速时,即便在研磨中利用晶片检测传感器来检测晶片从研磨头露出的情况,并实行使平台停止的动作,也会有平台的停止赶不及而仍有晶片发生冲撞的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-93811号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于前述这种问题而完成的,其目的在于提供一种研磨装置,能够在研磨中更早(更快)检测到晶片从研磨头露出的情况,以防止晶片的破损。
解决课题的技术方案
为了达成上述目的,依照本发明,提供一种研磨装置,其具备:两个以上的研磨头,用以保持晶片;可旋转的平台,贴附有用以研磨前述晶片的研磨布;平台驱动机构,使该平台旋转;以及,两个以上的晶片检测传感器,在研磨中检测前述晶片从前述研磨头露出的情况,所述研磨装置的特征在于:前述晶片检测传感器,相对于各个前述研磨头,被设置在前述平台的旋转方向的下游侧且在前述研磨头的外周部的周边的上方。
依照这种研磨装置,能够更早检测到晶片从研磨头露出的情况。其结果,能够防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头,而能够防止晶片的破损。
此时,前述晶片检测传感器,优选是相对于各个前述研磨头,也被设置在前述平台的旋转方向的上游侧且在前述研磨头的外周部的周边的上方。
依照这种研磨装置,即便在使平台的旋转方向进行上述旋转的反向旋转来研磨晶片时,也能够在研磨中更早检测到晶片从研磨头露出的情况。其结果,能够防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头。
另外,此时,前述晶片检测传感器,优选是从检测到前述晶片至输出检测信号为止的时间是在80μs以下。
依照这种研磨装置,因为从检测到前述晶片至输出检测信号为止的时间很快,所以能够可靠地防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头。
此时,前述平台驱动机构,优选是不使用减速机而直接根据马达来使前述平台旋转,而具有使该马达的旋转强制停止的功能。
依照这种研磨装置,因为截至平台的旋转停止为止的时间很快,所以能够可靠地防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头。
发明的效果
依照本发明的研磨装置,比先前的研磨装置能够在研磨中更早检测到晶片从研磨头露出的情况。其结果,能够防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头,从而能够防止晶片的破损。
附图说明
图1是表示本发明的研磨装置的一个示例的概略图。
图2是表示在本发明的研磨装置中的平台驱动机构的一个示例的概略图。
图3是表示在本发明的研磨装置中的晶片检测传感器的配置位置的一个示例的概略图。
图4是表示在本发明的研磨装置中的晶片检测传感器的配置位置的另一个示例的概略图。
图5是表示本发明的分度方式的研磨装置的一个示例的概略图。
图6是说明在实施例1中的从检测到晶片露出至晶片与研磨头接触为止的晶片的移动角度的概略图。
图7是说明在比较例1中的从检测到晶片露出至晶片与研磨头接触为止的晶片的移动角度的概略图。
图8是表示实施例3及比较例3的晶片露出和晶片碰撞的频率的图。
图9是表示先前的研磨装置的概略图。
图10是表示在先前的研磨装置中的晶片检测传感器的配置位置的概略图。
图11是表示在先前的研磨装置中的平台驱动机构的概略图。
具体实施方式
以下,针对本发明来说明实施方式,但是本发明不受限于这些实施方式。
如上述,在晶片的研磨中,会有晶片从研磨头露出并冲撞到其他研磨头的情况而发生晶片的破损,造成生产率恶化的问题。
于是,本发明人想要解决这种问题而重复进行深入检讨。其结果,想到将晶片检测传感器,相对于各个研磨头,设置在平台的旋转方向的下游侧且在研磨头的外周部的周边的上方。而且,详细调查要实施这些技术特征的最佳方式,从而完成本发明。
如图1所示,本发明的研磨装置1,具备:两个以上的研磨头2,用以保持晶片;可旋转的平台4,贴附有用以研磨前述晶片的研磨布3;平台驱动机构5(参照图2),使平台4旋转;以及,两个以上的晶片检测传感器6,在研磨中检测晶片从研磨头2露出的情况。
以下,如图1所示的研磨装置1,以对于1个平台分配有2个研磨头的情况为例来进行说明,但是本发明不受限于此实施方式。在这种研磨装置1中,能够在1个平台上同时研磨2片晶片。
如图1所示,2个研磨头2被配置在平台4的上方。在研磨头2中的晶片的保持,能够使用任意方法来实行。例如真空吸附法、或根据模板来实行的润湿固定方式。
如图2所示,在平台4的下部,设置有平台驱动机构5。而且,一边利用平台驱动机构5来使平台旋转,一边从研磨剂供给机构(未图示)对平台4上供给研磨剂,并使保持有晶片的研磨头2进行旋转,并使晶片与研磨布3作滑动接触,由此来实行晶片的研磨。
如果晶片从研磨头2露出,则晶片会伴随平台4的旋转,与平台4一起在平台4的旋转方向移动,且从研磨头起算的晶片的露出量(露出距离)会增加。晶片检测传感器6,用以检测这种已露出的晶片。另外,晶片检测传感器6,也能够检测到因研磨结束后的晶片的提取失误导致被遗忘而放置的晶片。
晶片检测传感器6,如果在研磨中检测到晶片从研磨头2露出的情况,则将检测信号(强制停止信号)输出到平台驱动机构5,以停止平台4的旋转。由此,防止已露出的晶片与其他研磨头2接触而破裂,从而能够防止晶片在已破裂的状态下继续研磨。另外,晶片检测传感器6,使研磨装置停止并且发出警示,也能够具有对作业者通知有异常情况的功能。
此处,例如图3所示,当平台4从x1往x2的方向,以反时针方向进行旋转时,相对于研磨头2a,将x1侧称为平台4的旋转方向的上游侧,且相对于研磨头2a,将x2侧称为平台4的旋转方向的下游侧。同样地,相对于研磨头2b,也是将x1侧作为上游侧,且将x2侧作为下游侧。
如图3所示,晶片检测传感器6,相对于各个研磨头2a、2b,被设置在平台4的旋转方向的下游侧(x2侧)且在研磨头2a、2b的外周部的周边的上方。
依照这种晶片检测传感器,如上述,因为从研磨头2露出的晶片是在平台4的旋转方向上移动,所以能够更早检测到晶片从研磨头2露出的情况。其结果,能够防止从研磨头2露出的晶片冲撞到其他研磨头。
此时,除了如图3所示地配置的晶片检测传感器6以外,进一步,优选是如图4所示,晶片检测传感器6,相对于各个研磨头2a、2b,也被设置在平台4的旋转方向的上游侧(x1侧)且在研磨头2a、2b的外周部的周边的上方。
依照这种晶片检测传感器,即便当使平台的旋转方向与上述旋转(从x1往x2的方向以逆时针方向旋转)的方向相反而作反向旋转(从x2往x1的方向以顺时针方向旋转)来研磨晶片时,也不需要改变晶片检测传感器6的位置,就能够在研磨中更早检测到晶片从研磨头露出的情况。其结果,不论使平台4往哪个方向进行旋转,都能够防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头。
晶片检测传感器6,优选是从检测到晶片至输出检测信号为止的时间很快,优选是在80μs以下。作为晶片检测传感器,例如能够使用反射型雷射传感器。
依照这种晶片检测传感器,能够区别在研磨布上存在的研磨剂和晶片,且能够可靠地检测晶片的有无。进一步,因为从检测到晶片至输出检测信号为止的时间很快,所以能够可靠地防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头。
如图2所示,平台驱动机构5,优选是不使用减速机而直接根据马达来使平台4旋转,而具有使马达的旋转强制停止的功能。作为平台驱动机构5,优选是例如使用直接驱动伺服马达(direct drive servo motor)。
依照这种平台驱动机构,因为截至平台的旋转停止为止的时间很快,所以能够更可靠地防止从研磨头露出的晶片冲撞到其他研磨头。另外,能够防止由于使平台4强制停止所造成的减速器内的齿轮破损或皮带的脱齿、磨耗等的平台驱动机构5的损伤。
另外,例如,本发明能够适用于如图5所示的分度方式的研磨装置,所述研磨装置具备3个平台4及负载/卸载台7,在平台4及负载/卸载台7上,各自分配有2个研磨头2。
[实施例]
以下,示出本发明的实施例及比较例来更具体地说明本发明,但是本发明不受限于这些实施例及比较例。
(实施例1)
首先,准备直径300mm的硅晶片。然后,使用本发明的研磨装置来实行晶片的研磨。研磨装置,在位于如图4所示的位置且从平台4起算在高度方向上是150cm以上的上方的位置上,具备晶片检测传感器6。所使用的晶片检测传感器6,是反射式雷射传感器(基恩斯(KEYENCE)公司制造的LV-H32(型号)),其从检测到晶片至输出检测信号为止的时间是80μs。所使用的平台驱动机构,如图2所示,是直接驱动伺服马达,其不使用减速机而直接根据马达来使平台4旋转,而具有使马达的旋转强制停止的功能。
如图6所示,利用晶片检测传感器6,求得直线(a1)与直线(b1)所夹的角度θ1;所述直线(a1),当在研磨中检测到晶片W从研磨头2a露出的情况时,是通过晶片W的中心与平台4的中心的直线;所述直线(b1),当晶片W与邻近的研磨头2b接触时,是通过晶片W的中心与平台4的中心的直线。此角度θ1,表示从检测到晶片W的露出时,至晶片W在平台4的旋转方向上移动而最终接触到其他研磨头为止的移动角度,此角度越大表示能够越快地检测到,并且意味着增加了从检测到算起至平台停止为止的容许时间。
其结果,θ1是33.5°。相较于后述比较例1的θ2,θ1是较大的值。也即,相较于比较例1,实施例1能够更早检测到晶片从前述研磨头露出的情况。
(比较例1)
如图7所示,使用先前的研磨装置来实行晶片的研磨,所述先前的研磨装置,其晶片检测传感器106是设置在邻近的研磨头102a、102b的中间且在平台104的上方的两处。晶片检测传感器106,是使用一般的晶片检测传感器,其是光纤型且从检测到晶片至输出检测信号为止的时间是500μs。平台驱动机构,是使用如图11所示的由蜗轮减速机111和变频驱动用恒转矩马达112所构成的平台驱动机构。
除了使用上述先前的研磨装置以外,与实施例1同样地,求得在直径300mm的晶片W的研磨中,直线(a2)与直线(b2)所夹的角度θ2;所述直线(a2),当检测到晶片W从研磨头102a露出的情况时,是通过晶片W的中心与平台104的中心的直线;所述直线(b2),当晶片W与邻近的研磨头102b接触时,是通过晶片W的中心与平台104的中心的直线。
其结果,θ2是11.0°。
(实施例2)
使用与实施例1同样的本发明的研磨装置,实行直径300mm的晶片的研磨。将研磨时的平台4的旋转速度从10rpm变化至40rpm。在研磨中,先测定从利用晶片检测传感器检测到晶片从研磨头露出的情况起算至平台实际上停止为止所耗费的时间(平台停止时间)、及至平台实际上停止为止所旋转的角度(平台移动角度),然后将此时的晶片有无与研磨头冲撞(碰撞),连同每次变化后的平台4的旋转速度,一起表示在表1中。另外,在表1中也一并记载后述比较例2的测定结果。
[表1]
因为在平台驱动机构中使用直接驱动伺服马达,所以如表1所示,在实施例2中,与平台旋转速度无关,平台停止时间都是60ms。平台旋转速度变快,平台移动角度随着变大,当平台旋转速度是40rpm时,则平台移动角度是14.4°。即便当平台旋转速度是40rpm时,此角度也是比在实施例1中求得的θ1(33.5°)更小的值,所以不会产生由于晶片的露出所造成的碰撞。
另一方面,在后述的比较例2中,当平台的旋转速度是20rpm以上时,就会产生碰撞。
(比较例2)
除了使用与比较例1同样的先前的研磨装置以外,与实施例2同样地,在直径300mm的晶片的研磨中,先测定从利用晶片检测传感器检测到晶片从研磨头露出的情况起算至平台停止为止的平台停止时间及平台移动角度,然后将此时的晶片有无发生碰撞一起表示在表1中。
如表1所示,当平台旋转速度是10rpm时,平台移动角度是9°,其是比在比较例1中求得的θ2(=11.0°)更小的值,所以不会产生由于晶片的露出所造成的碰撞。如果平台旋转速度越快则平台停止时间越长,也会造成平台移动角度变大。当平台旋转速度是20rpm以上时,平台移动角度是30°以上,其是比θ2更大的值,所以会产生碰撞。
(实施例3)
使用于如图5所示的分度方式的研磨装置(不二越机械公司制造的SRED(型号))来实行直径300mm的晶片的研磨,所述研磨装置具备3个平台4及负载/卸载台7,在平台4及负载/卸载台7上,各自分配有2个研磨头2。在3个平台4上,贴附有不织布和绒面革(suede)研磨布。另外,所使用的晶片检测传感器、平台驱动机构,与实施例1的具有同样的构成。
晶片的研磨,以平台4和研磨头2具有相同的旋转方向,并使平台以6.6~29.0rpm且研磨头以6.6~31.0rpm而阶段性地变化旋转速度,且以120g/cm2的负载来实行研磨。而且,在研磨中,测定晶片从研磨头2露出的发生频率。进一步,先测定由于晶片的露出而产生的晶片碰撞的频率,然后将这些数据表示在图8和表2中。
[表2]
在研磨中,晶片从研磨头2露出的发生频率是0.092%,与后述比较例3是同等的水平。另一方面,晶片碰撞的发生频率是0%,则在实施例3中不会产生晶片碰撞。另一方面,在比较例3中会产生晶片碰撞。其结果,在实施例3中,能够防止晶片碰撞的发生,所以相较于比较例3,晶片的生产率较高。
(比较例3)
除了使用比较例1的晶片检测传感器和由平台驱动机构所构成的分度方式的研磨装置,来实行晶片的研磨以外,与实施例3同样地,在直径300mm的晶片的研磨中,先测定晶片的露出发生的频率和产生晶片碰撞的频率,然后将这些数据表示在图8和表2中。
在研磨中,晶片从研磨头2露出的发生频率是0.070%,而晶片碰撞的发生频率是0.027%。这样一来,在比较例3中会产生晶片碰撞,且发生晶片的破裂,所以为了实行研磨布或研磨头的交换而需要长时间停止研磨装置。因此,相较于实施例3,晶片的生产率大幅降低。
另外,本发明不受限于上述实施方式。上述实施方式是例示,只要具有与在本发明的权利要求书中记载的技术思想实质上相同的构成,并发挥同样的作用效果的技术方案,都包含在本发明的权利范围内。
Claims (2)
1.一种研磨装置,其具备:两个以上的研磨头,用以保持晶片;可旋转的平台,贴附有用以研磨前述晶片的研磨布;平台驱动机构,使前述平台旋转;以及,两个以上的晶片检测传感器,在研磨中检测前述晶片从前述研磨头露出的情况,前述研磨装置的特征在于,
前述晶片检测传感器,相对于各个前述研磨头,被设置在前述平台的旋转方向的下游侧且在前述研磨头的外周部的周边的上方,设置前述晶片检测传感器以检测从各个前述研磨头露出的前述晶片,
前述晶片检测传感器,相对于各个前述研磨头,也被设置在前述平台的旋转方向的上游侧且在前述研磨头的外周部的周边的上方,设置前述晶片检测传感器以检测从各个前述研磨头露出的前述晶片,
前述平台驱动机构,不使用减速机而直接通过马达来使前述平台旋转,具有使该马达的旋转强制停止的功能,
前述两个以上的晶片检测传感器中的一个,在研磨中检测到前述晶片从前述研磨头露出时,将检测信号输出到前述平台驱动机构,以停止前述平台的旋转。
2.如权利要求1所述的研磨装置,其中,前述晶片检测传感器是从检测到前述晶片至输出检测信号为止的时间为80μs以下的晶片检测传感器。
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