CN107921605A - 研磨装置 - Google Patents

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上野淳一
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Abstract

本发明的研磨装置具备：平台，贴附有研磨布；研磨头，用以保持晶圆；槽体，用以储藏研磨剂；研磨剂供给机构，将储藏在槽体内的研磨剂供给至研磨布；废液承接器，回收自平台上流下的研磨剂；以及循环机构，被连接至废液承接器，将利用废液承接器所回收的研磨剂供给至槽体内；并且，利用研磨剂供给机构来将研磨剂自槽体内供给至研磨布，并利用废液承接器来回收自平台上流下的已使用后的研磨剂，并且将已回收后的研磨剂供给至槽体内，由此，一边使研磨剂循环，一边使利用研磨头所保持的晶圆的表面与研磨布作滑动接触来进行研磨；其中，所述研磨装置的特征在于，废液承接器被固定在平台上。由此，提供一种研磨装置，当回收再利用的研磨剂时，其能抑制与其他溶液的混合而抑制回收效率的恶化，而且维修也容易。

Description

研磨装置
技术领域
本发明涉及一种研磨装置。
背景技术
以硅晶圆(silicon wafer)作为代表的半导体晶圆的研磨，有同时研磨晶圆的双面的方法和研磨晶圆的单面的方法。
研磨晶圆的单面的方法，如图8所示，能够使用研磨装置101，其是由平台103、研磨剂供给机构106及研磨头104等所构成，所述平台103贴附有研磨布102。在此研磨装置101中，利用研磨头104来保持晶圆W，并从研磨剂供给机构106供给研磨剂至研磨布102上，并且使平台103与研磨头104各自旋转来使晶圆W的表面与研磨布102作滑动接触，由此实行研磨。另外，研磨装置101也具备使平台103摇动的机构。由此，能够抑制研磨布102的微小的凹凸、或沟的图案的转印。
另外，半导体晶圆的研磨，大多会更换研磨布的种类或研磨剂的种类而多阶段地实行。例如，大多使用具有2个平台甚至3个平台而被称为分度方式(index type)的研磨装置。在图9中表示研磨装置，所述研磨装置具有3个平台。图9所示的研磨装置201，在平台203上的各个研磨轴上具有2个研磨头204。因此，可在每一个批次进行2片半导体晶圆的同时研磨，所以生产性特别优异。
另外，研磨装置，一般来说，为了抑制研磨布的气孔阻塞，也具备有进行擦刷(brushing)或修整的机构(以下称为修整机构)。修整机构，当研磨布的磨合(break-in)时、或当研磨间的休止(interval)时，能够对研磨布施加修整。
在晶圆的研磨中，使用一种将胶态二氧化硅或气相二氧化硅(fumed silica)混合至碱性溶液中而成的研磨剂，在修整或擦刷中，使用研磨剂或修整剂、或是纯水等溶液。另外，为了保护研磨结束后的晶圆面的目的，在研磨剂中添加亲水剂，所述亲水剂使晶圆的表面亲水化、或是当研磨结束时将研磨剂替换成亲水剂并供给，以实行晶圆的表面的亲水化。
另外，配合用途，可以使研磨剂循环而再利用、或是将研磨剂使用后加以舍弃。当使研磨剂循环而再利用时，利用提升研磨剂供给流量而能够设定冷却效果高的研磨条件，但是却容易有由于循环所造成的研磨剂的浓度变动的缺点。当将研磨剂使用后加以舍弃时，则因为成本问题所以难以提升研磨剂供给流量，但是却具有浓度固定所带来的质量稳定的优点。
在研磨装置中，为了回收已使用后的研磨剂而设置有废液承接器。如专利文献1所公开的，废液承接器，为了回收因为平台的旋转而飞散的浆液，必须比平台尺寸更大。另外，在专利文献2中公开的研磨装置，其被设计成仅回收浆液的飞散部分。但是，专利文献2这样的研磨装置，其平台也是根据摇动机构而在水平方向上摇动，所以废液承接器的尺寸必须为此摇动幅度以上的尺寸。
如前述，在研磨装置中，使用多种研磨剂等溶液。例如，当研磨晶圆时，使用研磨剂和亲水剂。另外，例如当修整时，使用研磨剂、专用的修整剂或纯水。因此，在研磨布上，被供给有研磨剂、亲水剂、修整剂、纯水。如果这些全部的溶液都是使用后舍弃时并没有问题，但是想要再利用任何一种时，就必须将这些不同的溶液分别地回收。因此，在废液承接器的末端设置切换机构(以下，也称为分离器，separator)，以对应于回收的溶液来切换回收管线而回收溶液。
图10表示分离器的剖面图的一例。图10所示的分离器300，其上部的配管301或下部的箱体(BOX)302，能够根据气压缸等而左右移动。配管301连接至平台侧的回收管线，废液承接器所回收的溶液自所述配管301流通。在此例中，当回收研磨剂时，则将溶液的流向切换至箱体302的右侧的回收管线，当排水时，则将溶液的流向切换至箱体302的左侧的排水管线。另外，在图10中记载的例子，具有研磨剂回收管线和排水管线的2种类的管线，但是也能设置2种类以上的回收管线，例如设置研磨剂回收管线、修整剂回收管线及排水管线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-324865号公报；
专利文献2：日本特开平11-277434号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
如前述，当使用多种溶液时，在供给至研磨布的溶液的种类刚切换后，多种溶液会在废液承接器内混合。如果回收已混合后的溶液而再使用，则研磨速率或晶圆的质量会变动。因此，为了避免溶液彼此的混合，在切换溶液的种类后，必须利用分离器尽早实行回收管线和排水管线的切换。但是，先前的废液承接器，由于废液承接器的面积大，所以混合量变多，而有回收效率恶化的问题。如果回收效率恶化，则再利用的研磨剂的调整成本会增加。
为了抑制研磨溶液的混合，并提升回收效率，虽然实行了使废液承接器的角度陡峭、或缩短自废液承接器至分离器为止的距离这样的对策，但是如果研磨对象的晶圆变大，则平台尺寸也变大，废液承接器的面积也会增加，所以此种对策的效果有限。
另外，因为平台会摇动，并且依据平台的位置而使废液承接器位于平台的下侧，所以如果在有限的空间中使废液承接器的角度陡峭，则当发生晶圆的断裂时会有清扫等维修难以实行的问题。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的在于提供一种研磨装置，当回收研磨剂时，其能抑制与其他溶液的混合而抑制回收效率的恶化，而且维修也容易。
解决问题的技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种研磨装置，具备：平台，其贴附有研磨布；研磨头，其用以保持晶圆；槽体，其用以储藏研磨剂；研磨剂供给机构，其将储藏在该槽体内的研磨剂供给至前述研磨布；废液承接器，其回收自前述平台上流下的研磨剂；以及，循环机构，其被连接至该废液承接器，将利用前述废液承接器所回收的研磨剂供给至前述槽体内；并且，利用前述研磨剂供给机构来将前述研磨剂自前述槽体内供给至前述研磨布，并利用前述废液承接器来回收自前述平台上流下的已使用后的研磨剂，并且将该已回收后的研磨剂供给至前述槽体内，由此，一边使前述研磨剂循环，一边使利用前述研磨头所保持的前述晶圆的表面与前述研磨布作滑动接触来进行研磨；其中，所述研磨装置的特征在于，前述废液承接器被固定在前述平台上。
这样一来，研磨装置，平台与废液承接器会一起摇动，所述研磨装置的废液承接器被固定在平台上，所以与先前不同，并不需要依据摇动幅度的大小而使废液承接器变大。因此，能进一步缩小废液承接器的面积，当回收研磨剂时，能够抑制与其他溶液的混合而抑制回收效率的恶化。另外，不会因为平台的摇动而改变废液承接器与平台的相对位置，所以不会因为平台的位置而造成难以进行废液承接器的清扫等的维修作业的情况。进一步，废液承接器能被拆下，所以当破损等时能够容易地进行交换。
此时，前述废液承接器，优选是作成环状，所述环状的废液承接器包围前述平台的侧面。
这样一来，如果废液承接器是作成环状，所述环状由废液承接器包围前述平台的侧面，则能够利用较小的面积而效率良好地回收自平台的顶面的整个周围流下的废液。
另外，此时，前述废液承接器，优选是由底板和侧板所构成，并且前述侧板能拆下。
如果是这种废液承接器，当清扫时，则能将侧板拆下来进行清扫作业，所以能够成为维修性更优异的研磨装置。
发明效果
如果是本发明的研磨装置，当回收再利用的研磨剂时，能够抑制与其他溶液的混合而抑制回收效率的恶化。另外，不会因为平台的位置而造成难以进行废液承接器的清扫等的维修作业的情况。
附图说明
图1是表示本发明的研磨装置的一例的概略图。
图2是表示本发明的研磨装置的平台的周边部的一例的俯视图和侧视图。
图3是表示本发明的研磨装置的平台的侧面的周边部的放大图。
图4是表示实施例及比较例的研磨速率的图表。
图5是表示实施例及比较例的研磨剂的排水量的图表。
图6是表示在比较例中使用的研磨装置的平台的周边部的概略的俯视图和侧视图。
图7是表示在比较例中使用的研磨装置的平台的侧面的周边部的放大图。
图8是表示先前的单面研磨装置的一例的概略图。
图9是表示先前的分度方式的单面研磨装置的一例的概略图。
图10是表示分离器的一例的剖面图。
具体实施方式
以下，针对本发明来说明实施方式，但本发明并非限定于这些实施方式。
如上述，在先前的研磨装置中，废液承接器是设置在平台的下方，因此为了配合平台的摇动幅度而必须将废液承接器的尺寸尽量增大。其结果，由于废液承接器的面积变大，所以溶液的混合量变多，而有回收效率恶化这样的问题。另外，由于依据平台的位置而使得废液承接器位于平台的下侧等处，所以当晶圆发生断裂时会有难以进行清扫等的维修的问题。
于是，本发明人为了解决这种问题而重复进行深入检讨。其结果，想到如果将废液承接器固定在平台上，则废液承接器就不用作成必要以上的尺寸，当回收研磨剂时，能够抑制与修整剂或纯水的混合或稀释，使研磨剂的质量稳定化且削减其使用量，并且也能得到装置的良好的维修性，从而完成了本发明。
以下，参照图1～图3来说明本发明的研磨装置。如图1所示，本发明的研磨装置1，具备：平台3，其贴附有研磨布2；研磨头4，其用以保持晶圆W；槽体5，其用以储藏研磨剂；研磨剂供给机构6，其将储藏在所述槽体内的研磨剂供给至研磨布2；废液承接器7，其回收自平台3上流下的研磨剂；以及，循环机构8，其被连接至废液承接器7，将利用废液承接器7所回收的研磨剂供给至槽体5内。另外，在图1中，虽然图示有在1个平台3上具有2个研磨头4的形态，但是本发明的研磨装置不受限于此形态。例如，也可以是在1个平台上具有1个或3个以上的研磨头。另外，平台的数量也没有限定，也可以具有多个平台。
此处，在本发明的研磨装置1中，废液承接器7被固定在平台3上。由此，不管平台有无摇动或平台的尺寸为何，都能够缩小废液承接器的面积，所以能够抑制研磨溶液的混合并提升回收效率。另外，不会因为平台的摇动等而改变与平台的相对位置，所以不会有由于平台的位置而造成难以进行废液承接器的清扫等的维修作业的情况。由此，能够缩短维修作业耗费的时间，而能缩短装置停止时间。另外，为了要将废液承接器7固定在平台3上，例如图2(B)、图3所示，能够将支杆(stay)安装在平台3的下部，以将废液承接器7固定在平台3上。
另外，如图2(A)所示，废液承接器7的形状能够作成环状，所述环状的废液承接器包围平台3的侧面。如果是这种废液承接器7，则能够利用较小的面积而效率良好地回收自平台3的顶面的整个周围流下的废液。
另外，如图1、图2(B)、以及图3所示，废液承接器7，也可以由底板7a和侧板7b所构成，并且侧板7b也可以拆下。如果是这种废液承接器7，当清扫时，则能将侧板拆下来进行清扫作业，而使得维修时的作业性更加优异。另外，废液承接器7，优选是由氯乙烯等合成树脂所制造。
另外，在图2及图3所示的研磨装置中，将废液托盘(tray)9配设在废液承接器7的外侧。此废液托盘9，当维修时且在将废液承接器7的侧板7b拆下的状态下要利用手握式淋浴器(hand shower)来实行平台3的清扫的情况，能够防止水侵入到平台3的机械室。另外，废液托盘9，优选是由氯乙烯等合成树脂所制造。
在这种研磨装置1中，利用泵12等来将研磨剂自槽体5内供给至研磨布2，并利用废液承接器7来回收自平台3上流下的已使用后的研磨剂，所述泵12附属于研磨剂供给机构6。
利用废液承接器7所回收的已使用后的研磨剂，如图1所示，根据由废液回收管线10、分离器11等所构成的循环机构8而被供给至槽体5内。另外，根据分离器11，能够进行回收管线和排水管线的切换。分离器11，例如能够使用与如图10所示的先前的分离器同样的分离器。
并且，将已回收至槽体5内的研磨剂，供给至研磨布2。这样的一边使研磨剂循环，一边使利用研磨头4所保持的晶圆W的表面与研磨布2作滑动接触来进行研磨。
如果利用本发明的研磨装置1来实行研磨，则即便使研磨剂循环而再使用，研磨剂也难以与其他溶液混合。因此，难以造成研磨剂的稀释等而能够抑制研磨速率的变动。另外，能够减少与其他溶液混合而不能够再利用的研磨剂的量，所以能够减少研磨剂的耗费成本。
以下，表示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实施例。
(实施例)
使用本发明的研磨装置，一边使研磨剂循环而再使用，一边实行直径300mm的硅晶圆的研磨。另外，研磨装置，是使用一种分度方式的研磨装置，其具有3个平台且每个平台具有2个研磨头。平台的直径是800mm。
在实施例中，如图3所示，将支杆安装在平台3的下部，并将氯乙烯制的废液承接器7固定在平台3上。由于废液承接器与平台一起摇动，所以废液承接器的面积，能够减少到当最大研磨流量时不会溢流的尺寸。其结果，废液承接器的面积(平面占有面积)变成68.3mm2，而能够减少到后述比较例的约1/5。另外，在实施例中，为了抑制研磨液的混合并改善回收效率，而在废液承接器7内部设置有倾斜。
为了确认由于减少废液承接器的面积所达成的效果，分别利用以下的分离器的切换条件1、2，连续地实行10批次的晶圆的研磨。另外，在此研磨中，将自实行晶圆的研磨直到利用纯水来实行研磨布的擦刷为止作为一个批次，这样重复10个批次。
(条件1)
在条件1中，在使槽体内的研磨剂量不会过低的时机，切换分离器的管线。在此条件下，纯水混合到研磨剂中而稀释研磨剂，容易造成研磨速率降低。调查研磨速率的变动的结果，如图4所示，在实施例中，研磨速率的降低量被抑制在7％以内。另外，在图4中，各个批次的研磨速率，都是相对于第一批次的研磨速率的相对值。
(条件2)
在条件2中，在纯水不会混合到研磨剂中的时机，切换分离器的管线。在此条件下，研磨剂的排出量容易增加。从连续地实行10批次研磨后的浆液槽体的残留量来求得排出量。其结果，如图5所示，实施例的研磨剂的排出量是38％。
(比较例)
除了使用先前的研磨装置以外，所述先前的研磨装置的废液承接器没有固定在平台上，利用与实施例同样的条件，与实施例同样地评价研磨速率和研磨剂的排出量。比较例使用的研磨装置，如图6和图7所示，由于废液承接器107没有被固定在平台103上，所以平台103的摇动会改变废液承接器107与平台103的相对位置。因此，为了不管平台的位置为何都可回收研磨剂，必须增大废液承接器的面积。考虑到在比较例中的平台尺寸和摇动幅度的结果，废液承接器的面积(平面占有面积)变成307.3mm2。因为摇动幅度的问题，使得废液承接器的面积不能够更加地缩小。另外，与实施例同样，为了抑制研磨液的混合并改善回收效率，所以在废液承接器内部设置有倾斜。
利用上述条件1连续地实行10批次的研磨的结果，在比较例中的研磨速率降低24％。这样，相较于实施例，在比较例中的研磨速率大幅地降低。
利用上述条件2连续地实行10批次的研磨的结果，在比较例中的研磨剂的排出量是63％。这样，相较于实施例，在比较例中的排出量大幅地增加。
另外，本发明并未被限定于上述实施方式。上述实施方式只是例示，凡是具有与被记载于本发明的申请专利范围中的技术思想实质上相同的构成，能得到同样的作用效果者，不论为何者，皆被包含在本发明的技术范围内。

Claims (3)

1.一种研磨装置，具备：
平台，贴附有研磨布；研磨头，用以保持晶圆；槽体，用以储藏研磨剂；研磨剂供给机构，将储藏在所述槽体内的研磨剂供给至所述研磨布；废液承接器，回收自所述平台上流下的研磨剂；以及，循环机构，被连接至所述废液承接器，将利用所述废液承接器所回收的研磨剂供给至所述槽体内，
利用所述研磨剂供给机构来将所述研磨剂自所述槽体内供给至所述研磨布，利用所述废液承接器来回收自所述平台上流下的已使用后的研磨剂，将该已回收后的研磨剂供给至所述槽体内，由此，一边使所述研磨剂循环，一边使利用所述研磨头所保持的所述晶圆的表面与所述研磨布作滑动接触来进行研磨，
所述研磨装置的特征在于，所述废液承接器被固定在所述平台上。
2.如权利要求1所述的研磨装置，其中，所述废液承接器是作成环状，所述环状的废液承接器包围所述平台的侧面。
3.如权利要求1或2所述的研磨装置，其中，所述废液承接器由底板和侧板构成，所述侧板能拆下。
CN201680047958.3A 2015-08-21 2016-08-03 研磨装置 Pending CN107921605A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

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