CN1943993A - 研磨垫及研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研磨垫及研磨装置，其在谋求研磨垫的长寿命化和提高面内均匀性的同时，可以防止被研磨物贴附在研磨垫上。所述研磨垫包括：一面为研磨面(22)、另一面为支持面(23)的板状的垫主体(21)；以及多个孔部(30)，该孔部由多个长孔(31)组合而成，所述长孔(31)是从研磨面(22)至支持面(23)贯通该垫主体(21)、并沿研磨面(22)的面方向中的多个不同方向延伸设置而成的。

Description

研磨垫及研磨装置
技术领域
本发明涉及一种在化学机械研磨中使用的半导体晶片的研磨垫及研磨装置，其中化学机械研磨是在半导体装置的制造工艺中进行的；特别涉及一种研磨垫的寿命长、而且能够以高精度实现平坦化的研磨垫及研磨装置。
背景技术
研磨垫于半导体装置的制造工艺中，在使晶片的绝缘膜表面平坦化等时候要进行化学机械研磨。在该化学机械研磨中使用的研磨垫的研磨面呈平面状，晶片的被研磨面和研磨垫的研磨面相互平行地配置，并通过相互旋转且同时接触而进行研磨，可以使用各种研磨装置。
例如，如图16以及图17所示，研磨垫100在由发泡聚氨酯等构成的研磨垫101表面配置着许多贯通研磨垫的贯通孔102，另外，如图18以及图19所示，研磨垫110在研磨垫111表面，形成有格子状的研磨槽112，由此产生出便于研磨液的供给排出和研磨碎屑排出的效果(例如参照专利文献1～3)。这些图中的W表示晶片。此外，研磨槽为同心圆状、螺旋状也是为人所知的。另外，也有组合研磨槽和贯通孔的研磨垫。形成有研磨槽的研磨垫由于研磨液的供给排出能力强，因而所具有的效果是晶片中央和晶片端部的研磨量的偏差较小。另外，从研磨垫上剥下晶片时，由于空气顺着沟槽而进入到晶片的中心部，因而所具有的效果是容易剥下晶片。
专利文献1：日本专利特公昭62-34509号公报
专利文献2：日本专利特开2000-33553号公报
专利文献3：日本专利特开2003-300149号公报
上述的研磨垫存在以下的问题，即在形成有研磨槽的情况下，当发泡聚氨酯被削薄而丧失研磨槽时，便不能期待获得研磨液的供给排出和研磨碎屑排出的效果，从而研磨垫到达寿命。研磨槽的深度通常为研磨垫厚度的一半左右，因而存在寿命较短的问题。此外，当研磨槽的深度到达研磨垫的背面侧时，则研磨垫分离而不能使用。
与此相对照，设置贯通孔的研磨垫在直至研磨垫消耗殆尽之前都可以使用，因而寿命较长。但因为研磨液的供给排出能力较低，因而存在的问题是晶片中央和晶片端部的研磨量的偏差较大。另外，从研磨垫上剥下晶片时，由于不能向晶片中心部供给空气，所以还存在难以剥下的问题。再者，在研磨中晶片会贴附在研磨垫上，还存在晶片容易从晶片支持架(wafer carrier)上飞出的问题。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种研磨垫及研磨装置，其在谋求研磨垫的长寿命化和提高面内均匀性的同时，可以防止被研磨物贴附在研磨垫上。
为解决上述问题并达到目的，本发明的研磨垫以及研磨装置具有如下的构成。
研磨被研磨物的研磨垫的特征在于，其包括：一面为研磨面、另一面为支持面的板状的垫主体；以及多个孔部，该孔部由多个长孔组合而形成，所述长孔是从所述研磨面至所述支持面贯通所述垫主体、并沿所述研磨面的面方向中的多个不同方向延伸设置而成的。
另外，研磨装置的特征在于，其包括：设置在平台上的研磨垫；与该研磨垫相向配置并保持被研磨物的保持构件；以及驱动机构，其通过使所述研磨垫和保持在所述保持构件上的被研磨物作相对摩擦运动而对所述被研磨物的被研磨面进行研磨；所述研磨垫包括：一面为研磨面、另一面为安装在所述平台上的支持面的板状的垫主体；以及多个孔部，该孔部由多个长孔组合而形成，所述长孔是从所述研磨面至所述支持面贯通所述垫主体、并沿所述研磨面的面方向中的多个不同方向延伸设置而成的。
根据本发明，在谋求研磨垫的长寿命化和提高面内均匀性的同时，可以防止被研磨物贴附在研磨垫上。
附图说明
图1是表示组装有本发明第1实施方案的研磨垫的研磨装置的侧视图。
图2是表示在该研磨装置中组装的研磨垫的俯视图。
图3是表示该研磨垫的第1变化例的俯视图。
图4是表示该研磨垫的第2变化例的俯视图。
图5是表示该研磨垫的第3变化例的俯视图。
图6是表示该研磨垫的第4变化例的俯视图。
图7是表示该研磨垫的第5变化例的俯视图。
图8是表示该研磨垫的第6变化例的俯视图。
图9是表示该研磨垫的第7变化例的俯视图。
图10是表示该研磨垫的第8变化例的俯视图。
图11是表示该研磨垫的第9变化例的俯视图。
图12是表示该研磨垫的第10变化例的俯视图。
图13是表示该研磨垫的第11变化例的俯视图。
图14是表示该研磨垫的第12变化例的俯视图。
图15是表示该研磨装置的动作范围的说明图。
图16是表示设置有贯通孔的研磨垫以及半导体晶片的俯视图。
图17是表示该研磨垫的要部的剖面图。
图18是表示设置有研磨槽的研磨垫以及半导体晶片的俯视图。
图19是表示该研磨垫的要部的剖面图。
符号说明：
10    研磨装置            12    平台
13    保持机构        20、20A～20M 研磨垫
21    垫主体          22           研磨面
23    支持面          30           孔部
31    长孔            W            半导体晶片
具体实施方式
图1是表示本发明第1实施方案的研磨装置10的侧视图，图2是在该研磨装置10中组装的研磨垫20的俯视图。
研磨装置10包括：旋转驱动机构11；安装在该旋转驱动机构11上的平台12；与该平台12相向配置的保持机构13；在旋转驱动该保持机构13的同时、使其沿着平台12的上表面在平台12上移动的移动机构14；以及向平台12上供给研磨液的喷嘴15。
在平台12的上表面安装着拆卸自如的研磨垫20，在保持机构13上安装着作为被研磨物的半导体晶片W。
研磨垫20包括例如由发泡聚氨酯和聚氨酯之类的树脂构成的垫主体21，该垫主体21的一面作为研磨面22朝向上方，另一面作为支持面23安装在平台12上。
孔部30被设计为：从研磨面22贯通至支持面23一侧，即贯通垫主体21的厚度方向。孔部30例如采用冲孔加工等方法来形成。如图2所示，从研磨面22一侧看，孔部30形成为4个长孔31呈放射状组合在一起的“十”字形。即孔部30由多个长孔31组合而形成，所述长孔31是沿研磨面22的面方向(沿表面的方向)中的多个不同方向延伸设置而成的。
此外，孔部30的外形例如为5mm～300mm。另外，长孔31的宽度例如为1mm～8mm。另外，相邻的孔部30间的距离小于等于孔部30的外形的2倍。
根据这样构成的研磨垫20，由于用多个长孔的组合来设计孔部30，所以半导体晶片W的被研磨面和研磨垫1的表面之间的密闭性得以降低，以致不容易产生负压，因此研磨结束后，从研磨垫1的表面取下被研磨物变得容易。
另外，由于孔部30以在厚度方向上贯通垫主体21的方式形成，因而可以获得较长的因垫主体21产生磨耗而使孔部30消耗掉的时间，从而可以延长垫的寿命，并降低研磨垫20的交换频度。再者，由于研磨液流出、流入孔部30的量增大，所以能够稳定进行研磨，并使研磨面的均匀性得以提高。
另外，孔部30正如形成有研磨槽的情况一样，由于研磨液不会通过沟槽而向研磨垫外流出，研磨液积存在研磨槽的内部，因此，可以减少所使用的研磨液的量。
再者，由于孔部30为贯通孔，所以可以采用冲孔加工方法来形成，与具有采用切削加工形成的沟槽的研磨垫相比，制造成本得以降低。
根据使用上述本实施方案的研磨垫20的研磨装置10，可以提高研磨垫20的寿命，同时提高面内均匀性，并可以防止晶片贴附在研磨垫上。
此外，研磨垫20也可以像上述那样使用发泡聚氨酯的单层垫主体，但也可以使用在发泡聚氨酯层的下面(平台12一侧)贴合着软质无纺布的层叠结构。此外，在为层叠结构的情况下，孔部30只由发泡聚氨酯层形成。
图3是表示上述研磨垫20的第1变化例的研磨垫20A的俯视图。在本变化例中，设置孔部40以代替孔部30。在孔部40中，设置有3个长孔41。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图4是表示上述研磨垫20的第2变化例的研磨垫20B的俯视图。在本变化例中，设置孔部50以代替孔部30。在孔部50中，设置有5个长孔51。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图5是表示上述研磨垫20的第3变化例的研磨垫20C的俯视图。在本变化例中，设置孔部60以代替孔部30。在孔部60中，设置有6个长孔61。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图6是表示上述研磨垫20的第4变化例的研磨垫20D的俯视图。在本变化例中，以与研磨垫20不同的配置形成孔部30。即孔部30在不使垫主体21分离的范围内，以与相邻的孔部30结合的方式配置。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图7是表示上述研磨垫20的第5变化例的研磨垫20E的俯视图。在本变化例中，孔部30上设置有连通孔32。因为设置有连通孔32，所以研磨液可以自由地在孔部30的相互之间移动，从而均匀地遍及整个研磨垫20E。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图8是表示上述研磨垫20的第6变化例的研磨垫20F的俯视图。在本变化例中，以与研磨垫20不同的配置形成孔部30。即最靠近的孔部30彼此之间的长孔31被配置成不在同一直线上。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图9是表示上述研磨垫20的第7变化例的研磨垫20G的俯视图。在本变化例中，以与研磨垫20不同的配置形成孔部30。即孔部30从垫主体21的中心开始被配置成同心圆状。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图10是表示上述研磨垫20的第8变化例的研磨垫20H的俯视图。在本变化例中，以与研磨垫20不同的配置形成孔部30。即孔部30以随机的方式进行配置。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图11是表示上述研磨垫20的第9变化例的研磨垫20I的俯视图。在本变化例中，设置着孔部30和与孔部30相似且较小的孔部33。孔部33中设置着比长孔31短的4个长孔34。孔部30和孔部33交替配置。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图12是表示上述研磨垫20的第10变化例的研磨垫20J的俯视图。在本变化例中，设置着孔部30和与孔部30形状不同的孔部70。孔部70中设置有4个圆弧状的长孔71。孔部30和孔部70交替配置。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图13是表示上述研磨垫20的第11变化例的研磨垫20K的俯视图。在本变化例中，设置孔部80以代替孔部30。在孔部80中，设置有2个长孔81，虽然呈放射状，但呈不对称配置。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图14是表示上述研磨垫20的第12变化例的研磨垫20L的俯视图。在本变化例中，设置孔部90以代替孔部30。在孔部90中，设置有4个圆弧状的长孔91。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
图15是表示上述研磨垫20的第12变化例的研磨垫20M以及研磨装置10的动作范围的说明图。在本变化例中，与研磨垫20一样，设置着孔部30。此外，在孔部30之中，配置在垫主体21的外周部的一部分即使产生缺损部35，也可以获得同样的效果。
此外，在这种情况下，正如双点划线Q所示的那样，晶片W的移动范围受到限制。也就是说，这是因为当晶片W到达双点划线Q的外侧时，晶片W有可能挂在缺损部50上而划伤。即使在本变化例中，也可以获得与上述研磨垫20同样的效果。
此外，本发明并不直接局限于上述的实施方案，实施阶段在不脱离本发明要旨的范围内，可以改变构成要素而进行具体化。另外，通过适当组合上述实施方案所公开的多个构成要素，可以形成各种发明。例如，也可以从实施方案所示的所有构成要素中删除几个构成要素。再者，也可以适当组合不同实施方案所涉及的构成要素。

Claims (5)

1.一种研磨被研磨物的研磨垫，其特征在于，该研磨垫包括：
一面为研磨面、另一面为支持面的板状的垫主体；以及
多个孔部，该孔部由多个长孔组合而形成，所述长孔是从所述研磨面至所述支持面贯通所述垫主体、并沿所述研磨面的面方向中的多个不同方向延伸设置而成的。
2.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，所述孔部以预定位置为中心而将长孔配置成放射状。
3.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，在所述垫主体的所述支持面一侧设置有使相邻的所述孔部彼此之间连通的连通孔。
4.一种研磨装置，其特征在于，该研磨装置包括：
设置在平台上的研磨垫；
与该研磨垫相向配置并保持被研磨物的保持构件；以及
驱动机构，其通过使所述研磨垫和保持在所述保持构件上的被研磨物作相对摩擦运动而对所述被研磨物的被研磨面进行研磨；
所述研磨垫包括：
一面为研磨面、另一面为安装在所述平台上的支持面的板状的垫主体；以及
多个孔部，该孔部由多个长孔组合而形成，所述长孔是从所述研磨面至所述支持面贯通所述垫主体、并沿所述研磨面的面方向中的多个不同方向延伸设置而成的。
5.根据权利要求4所述的研磨装置，其特征在于，所述驱动机构使所述被研磨物以及所述保持构件离开下述部位而作相对摩擦运动，其中所述部位是在所述研磨面的周边部，且因所述孔部中的一部分位于周边部而使其孔部露出的部位。
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