TW201703930A - 硏磨裝置 - Google Patents

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TW201703930A
TW201703930A TW105117802A TW105117802A TW201703930A TW 201703930 A TW201703930 A TW 201703930A TW 105117802 A TW105117802 A TW 105117802A TW 105117802 A TW105117802 A TW 105117802A TW 201703930 A TW201703930 A TW 201703930A
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TW105117802A
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Tadakazu Miyashita
Daizo Ichikawa
Kiyoshi Seshimo
Masanori Ohtsubo
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Fujikoshi Machinery Corp
Univ Kyushu
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Abstract

提供一種研磨裝置，可防止漿液的霧氣飛散。 一種研磨裝置10，具備：保持工件20的研磨頭18、於表面貼附有研磨墊16的定盤12、供給研磨用漿液至研磨墊16上的漿液供給部24、沿著定盤12的外周設置且承接從研磨墊16流下的漿液的漿液承接器26、及使研磨頭18與定盤12相對運動的運動機構，其特徵為：具有形成環狀的漿液飛散防止用罩蓋34，其在與研磨墊16的外周部上表面之間空出從漿液供給部24供給至研磨墊16上的漿液僅會在該研磨墊16上朝外方流動的間隙而覆蓋研磨墊16的外周部上表面，並且覆蓋漿液承接器26的上側開口部。

Description

研磨裝置
本發明是有關使用於研磨SiC、GaN、鑽石等高硬度材料之適宜的研磨裝置。
要製作半導體功率元件，基板的平坦化是必須的，但是由於碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、鑽石所代表的寬帶間隙半導體基板為高硬度材料，因此高效率的平坦化很困難。
對於由這種高硬度材料構成的工件之研磨，為了提高研磨效率，產生了將定盤或研磨頭以高速旋轉的需求。一般而言，在使用漿液的研磨中，定盤旋轉數為60rpm~150rpm左右，但是在由上述高硬度材料構成的工件之研磨中，產生了讓定盤的旋轉數以200rpm以上，視情況以400rpm以上的高速旋轉的需求。
在使用漿液的研磨中，定盤的外周側設有漿液承接器，將因定盤旋轉的離心力而流出定盤外的漿液藉由這個漿液承接器回收而排出系統外。再者，視情況有時也會讓回收的漿液循環再使用。
然而，如果讓定盤高速旋轉，則因離心力而飛出的漿液撞擊漿液承接器的壁面，會有霧化而飛散的問題點 。霧化飛散的漿液附著在覆蓋研磨室全體的罩蓋內壁面等而容易結晶化。特別是在由高硬度材料構成的工件之研磨中，由於研磨時間長且研磨室內的溫度也有變高的傾向，附著在上述罩蓋內壁面等的漿液更容易結晶化，結晶化的漿液在研磨中脫落至研磨墊上，會使工件上產生研磨刮痕等缺陷的不良。
於是，在專利文獻1所示的研磨裝置中，將與定盤及研磨墊的外周面對向的漿液承接器的內壁面形成為剖面彎曲成橫向的拋物線狀之凹面，藉由該凹面柔順地承接因離心力而從研磨墊飛出外方的漿液，以減少漿液的霧化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2008-229756公報
在專利文獻1所示的研磨裝置中，由於漿液承接器的內壁面形成為凹面，可以減低漿液的霧化。
然而，即使將漿液承接器的內壁面形成為凹面，由於研磨墊的外周上表面與前述凹面的上端下表面之間存在有朝上開口的間隙，因此無法避免部分霧化的漿液飛散至研磨室內。特別是如同前述，在研磨由高硬度材料而成的工件時，由於必須讓定盤高速旋轉，當漿液撞擊凹面時，還是會有容易霧化的課題。
本發明為了解決上述課題，其目的為提供一種研磨 裝置，可以防止漿液的霧氣飛散，讓工件的表面不會產生刮痕等缺陷而可以進行精度良好的研磨。
為達成上述的目的，本發明具備有以下的構成。
亦即，本發明的研磨裝置具備：保持工件的研磨頭、於表面貼附有研磨墊的定盤、供給研磨用漿液至前述研磨墊上的漿液供給部、沿著定盤的外周設置且承接從前述研磨墊流下的漿液的漿液承接器、及使前述研磨頭與定盤相對運動的運動機構，其特徵為：具有形成環狀的漿液飛散防止用罩蓋，其在與前述研磨墊的外周部上表面之間空出從前述漿液供給部供給至前述研磨墊上的漿液僅會在該研磨墊上朝外方流動的間隙而覆蓋研磨墊的外周部上表面，並且覆蓋前述漿液承接器的上側開口部。
可以將前述漿液飛散防止用罩蓋設置為其面向前述研磨研磨墊的面與前述研磨墊的上表面平行。
或者，可以將前述漿液飛散防止用罩蓋設置為其面向前述研磨墊的面中至少一部分相對於前述研磨墊的上表面朝漿液承接器側變低而傾斜1°~5°的範圍。
前述漿液承接器內產生的霧氣附著在前述罩蓋的下表面，可以不流出前述罩蓋外。
可以將前述漿液飛散防止用罩蓋設置成以可拆卸的方式被前述漿液承接器所支撐。
可以將前述漿液飛散防止用罩蓋設置成可以調整相對於前述研磨墊的上表面的高度。
可以將前述漿液飛散防止用罩蓋設置為由前述研磨墊的上表面起算的高度成為5mm以下的高度。
可以藉由前述漿液飛散防止用罩蓋覆蓋從前述研磨墊的外周側起的前述研磨墊半徑的1/3以上。
將前述研磨墊的外周側突出至前述漿液承接器內亦可。
除前述漿液飛散防止用罩蓋外，可以另外設置覆蓋前述研磨頭、前述定盤的罩蓋。
可以將在研磨工件時的前述定盤的旋轉數設為100rpm以上。
可以適宜地使用在由SiC、GaN、藍寶石、或鑽石而成的高硬度材料所成的工件之研磨。
若漿液飛散防止用罩蓋的至少一部分是由具有光透性的樹脂材料所形成，則較為適宜。
此時，若前述漿液飛散防止用罩蓋是由具有撥水性的材料，或是施加因表面處理劑所形成的撥水塗層的材料所形成，則較為適宜。
依據本發明，可以提供一種研磨裝置，可以防止漿液的霧氣飛散，讓工件的表面不會產生刮痕等缺陷而可以進行精度良好的研磨。
10‧‧‧研磨裝置
12‧‧‧定盤
14‧‧‧轉軸
16‧‧‧研磨墊
18‧‧‧研磨頭
20‧‧‧工件
22‧‧‧旋轉軸
24‧‧‧漿液供給部
26‧‧‧漿液承接器
27‧‧‧軸承
28‧‧‧基台
29‧‧‧管路
30‧‧‧冷却水流路
31‧‧‧第1環
32‧‧‧第2環
33‧‧‧第3環
34‧‧‧漿液飛散防止用罩蓋
36‧‧‧卡止部
38‧‧‧切口部
40‧‧‧透孔
42‧‧‧筒狀罩蓋
44‧‧‧筒體
46‧‧‧門式罩蓋
圖1是研磨裝置的概略圖。
圖2是研磨裝置的部分剖面圖。
圖3是研磨裝置的部分立體圖。
圖4是使用無切口的罩蓋的研磨裝置的部分立體圖。
圖5是顯示研磨裝置的其他實施形態的部分立體圖。
圖6是在研磨裝置的其他實施形態中的部分剖面圖。
圖7是顯示研磨裝置的另一其他實施形態的部分立體圖。
圖8是顯示研磨裝置的又另一其他實施形態的說明圖。
以下將依據所附圖面，詳細說明本發明適宜的實施形態。
圖1是顯示研磨裝置10的概略之說明圖。
在圖1中，12為定盤，由驅動機構(運動機構)以旋轉軸14為中心而在水平面內旋轉。在定盤12的上表面，貼附有例如以發泡聚氨甲酯酸為主要材料的研磨墊16。
18是研磨頭，在其下面側保持有需要研磨的工件(半導體晶圓等)20。研磨頭18以旋轉軸22為中心而旋轉。又，研磨頭18藉由加壓汽缸等的上下移動機構，可以上下移動。
24是漿液供給部，是從噴嘴將漿液(加入研磨磨粒的研磨液)供給至研磨墊16上。
圖2是研磨裝置10的部分剖面圖，圖3是研磨裝置10的部分立體圖。
在圖2中明確地設置有包圍定盤12並沿著定盤12的外周之U形狀的漿液承接器26(在圖1中省略了漿液承接器26的圖示)。供給至研磨頭16上的漿液因定盤12旋轉的 離心力而從研磨頭16上朝外方移動，漿液承接器26承接從研磨頭16朝外方流出的漿液，並排出至系統外。再者，有些研磨裝置10也會回收漿液承接器26所排出的漿液，循環後再供給至研磨墊16上而再利用。
再者，在圖2中，27是軸承，支撐著定盤12使其在基台28上旋轉自如。在定盤12上設置有冷却水從管路29流通的冷却水流路30。
研磨頭18可以採用周知的機構，因此其構造並沒有特別限定。再者，本實施形態中的研磨頭18，在其下面藉著吸附機構而吸附保持著工件20。又，頭本體19藉由球軸承構造，以可在水平面內轉動的方式被固定部21所支撐，並追隨定盤12的動作(傾斜)而轉動。
接著，34是依照本實施形態而設置的形成環狀的漿液(霧氣)飛散防止用罩蓋。
罩蓋34形成為由第1環31、第2環32、第3環33的三層環體所一體積層的環狀。罩蓋34的第1環31、第2環32嵌合到漿液承接器26的側壁部26a，第3環33的外周部放在漿液承接器26的上端緣，藉此，罩蓋34被漿液承接器26所支撐並可朝上方自由裝卸。第3環33的外周部成為罩蓋34卡止漿液承接器26的卡止部36。卡止部36也可以設置成勾狀。像這樣，由於罩蓋34設置成可從漿液承接器26拆卸自如，因此可以容易進行研磨墊16的貼換。再者，罩蓋34在製作的方便上，雖是由第1~第3的環體所構成，但是環體的數量並沒有特別限定，也可以由2個或單體等的環體所構成。
罩蓋34與研磨墊16的外周部上表面之間空出從漿液供給部24供給至研磨墊16上的漿液僅會在研磨墊16上朝外方流動的間隙而覆蓋研磨墊16的外周部上表面，並且覆蓋漿液承接器26的上側開口部。
具體來說，第1環31被設置成面向研磨墊16的面與研磨墊16的上表面平行，覆蓋研磨墊16的外周部上表面。
第1環31另外也覆蓋漿液承接器26的上側開口部。
或者，將漿液飛散防止用罩蓋34的第1環31設置為其面向研磨墊16的面中至少一部分相對於研磨墊16的上表面朝漿液承接器26側變低而傾斜1°~5°的範圍亦可。例如，藉由以第1環31面向研磨墊16的面在定盤12中央側的部位與研磨墊16平行，而在漿液承接器26側的部位朝漿液承接器26側變低而傾斜的方式設置，附著在該傾斜面的霧氣凝結而流下漿液承接器26內，因此可以良好防止漿液(霧氣)朝定盤12中央方向飛散。
第1環31的下表面與研磨墊16的上表面之間隙的大小，適宜以在5mm以下，更為適宜以在3mm以下的方式設置，以使漿液承接器26內產生的漿液的霧氣附著在罩蓋34(第1環31)的下表面，不會從前述間隙朝罩蓋34外(定盤12的中央方向)流出。亦即，附著在第1環31的下表面的霧氣在第1環31下表面凝結而落下至研磨墊16上，不會流出至定盤12的中央方向。
又，罩蓋34被設置成可以調整相對於研磨墊的上表面的高度。此罩蓋34的高度調整可以藉由在例如第3環33的外周部(卡止部36)下表面與側壁部26a上端緣 之間介入適當的環狀間隔件(未圖示)而進行。
像這樣藉由進行罩蓋34的高度調整，可以調整罩蓋34下表面與研磨墊16上表面之間的前述間隙的最佳大小。
又，罩蓋34若覆蓋從研磨墊16的外周側起的研磨墊16半徑的1/3以上較為適宜。像這樣，罩蓋34覆蓋研磨墊16的範圍愈大，則即使將罩蓋34下表面與研磨墊16上表面之間的間隙加大，也可以防止霧氣朝定盤中央方向飛散。
藉由兼顧在罩蓋34所覆蓋定盤外周側的範圍與上述間隙的大小而能防止霧氣的飛散即可。
此外，霧氣飛散防止的因素與漿液的種類、定盤12的旋轉數有關。
定盤12的旋轉數一般如同前述，為60rpm~150rpm，但是工件材料為SiC、GaN、藍寶石、或鑽石等高硬度材料時，為了提升研磨效率，須要增加定盤12的旋轉數。當增加定盤12的旋轉數時，如同前述，霧氣飛散的可能性會增加。在本實施形態中，如同上述，藉由調整在罩蓋34覆蓋定盤外周側的範圍與上述間隙的大小的均衡，即使將定盤12以400rpm以上的高旋轉數旋轉，也可以防止霧氣的飛散。
再者，定盤12的直徑愈大，則其外周側的周速愈大。因此，在大直徑的定盤12的狀況下，須要從旋轉數100rpm左右起考慮霧氣飛散防止條件(罩蓋34的覆蓋範圍及上述間隙的大小)。
又，有關漿液的種類，若依據漿液的種類預先決定 在罩蓋34覆蓋定盤外周側的範圍與上述間隙的大小的均衡(條件)即可。
再者，在圖3的實施形態中，研磨頭18在定盤12上，即使在水平面內也會些微搖動。
在圖3中，罩蓋34設置有切口38，此切口38是為了躲避研磨頭18的搖動之切口。
當研磨頭18不會搖動時，或研磨頭18為小直徑時，不需要設置此切口38(參照圖4)。
圖5是研磨裝置10在其他實施形態中的部分立體圖，圖6為其部分剖面圖。
與前述實施形態同一構件以同一符號表示，並省略其說明。
在本實施形態中，罩蓋34中的第1環31覆蓋研磨墊16(定盤12)的上方全體。並且，在第1環31對應研磨頭18的位置上設置有透孔40，在此透孔40上設置有包圍研磨頭18側方的筒狀罩蓋42。筒狀罩蓋42是由第1環31所支撐。又，第1環31上設置有用來從漿液供給部24供給漿液至研磨頭16上的筒體44。
在本實施形態中，由於第1環31覆蓋住定盤12的上方全體且筒狀罩蓋42覆蓋住研磨頭18的側方，因此萬一霧氣朝定盤12的中央方向漏出，也可以完全防止霧氣朝外部飛散。
圖7是顯示研磨裝置10的又一其他實施形態的部分立體圖。
本實施形態是在圖2、圖3的實施形態上，另外又設 置有開閉自如地覆蓋研磨室全體的門式罩蓋46。本實施形態也可以完全防止霧氣朝外部飛散。
在上述實施形態中，說明了漿液飛散防止用罩蓋34將霧氣留在罩蓋34下表面，可以防止霧氣的飛散，藉此，在從研磨墊16的外周部上部到漿液承接器26的上側開口部之區域被保持著高濕度，因此漿液幾乎不會結晶化。又，假設即使漿液結晶化，只要霧氣不要出去罩蓋34的外部，就不會將結晶化的漿液運出至外部，而不會使工件產生缺陷。
在上述各實施形態中，若漿液飛散防止用罩蓋34、筒狀罩蓋42、門式罩蓋46的至少一部分是由具有光透性的樹脂材料所形成，則較為適宜。藉此，可以確認霧氣的發生狀態、霧氣的附著狀態等。此時，若漿液飛散防止用罩蓋34是由具有撥水性的材料，或是施加因表面處理劑所形成的撥水塗層的材料所形成，則較為適宜。藉此，可以減少罩蓋34上霧氣的附著。
又，如圖8所示，將研磨墊16的外周側突出至漿液承接器26內亦可。藉此，在定盤12外圍，由於可以確保罩蓋34覆蓋研磨墊16的範圍，因此可以加大環狀的罩蓋34的內徑，具有因研磨墊16而可以確保較大研磨區域的優點。
10‧‧‧研磨裝置
12‧‧‧定盤
14‧‧‧轉軸
18‧‧‧研磨頭
19‧‧‧頭本體
20‧‧‧工件
21‧‧‧固定部
22‧‧‧旋轉軸
26‧‧‧漿液承接器
26a‧‧‧側壁部
27‧‧‧軸承
28‧‧‧基台
29‧‧‧管路
30‧‧‧冷却水流路
31‧‧‧第1環
32‧‧‧第2環
33‧‧‧第3環
34‧‧‧漿液飛散防止用罩蓋
36‧‧‧卡止部

Claims (17)

  1. 一種研磨裝置，係具備：保持工件的研磨頭、於表面貼附有研磨墊的定盤、供給研磨用漿液至前述研磨墊上的漿液供給部、沿著前述定盤的外周設置且承接從前述研磨墊流下的漿液的漿液承接器、及使前述研磨頭與定盤相對運動的運動機構，其特徵為具備：形成環狀的漿液飛散防止用罩蓋，其在與前述研磨墊的外周部上表面之間空出從前述漿液供給部供給至前述研磨墊上的漿液僅會在該研磨墊上朝外方流動的間隙而覆蓋前述研磨墊的外周部上表面，並且覆蓋前述漿液承接器的上側開口部。
  2. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋被設置為面向前述研磨墊的面與前述研磨墊的上表面成平行。
  3. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋是以面向前述研磨墊的面中至少一部分相對於前述研磨墊的上表面朝漿液承接器側變低的方式傾斜1°~5°而設置。
  4. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液承接器內產生的霧氣附著在前述罩蓋的下表面，不會流出前述罩蓋外。
  5. 如請求項2之研磨裝置，其中前述漿液承接器內產生的霧氣附著在前述罩蓋的下表面，不會流出前述罩蓋外。
  6. 如請求項3之研磨裝置，其中前述漿液承接器內產生的霧氣附著在前述罩蓋的下表面，不會流出前述罩蓋外。
  7. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋係以可拆卸的方式被前述漿液承接器所支撐。
  8. 如請求項7之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋在前述漿液承接器的側壁部上具有卡止的卡止部。
  9. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋被設置成可以調整相對於前述研磨墊的上表面的高度。
  10. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋是以由前述研磨墊的上表面起算的高度成為5mm以下的高度的方式設置。
  11. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋覆蓋從前述研磨墊的外周側起的前述研磨墊半徑的1/3以上。
  12. 如請求項1之研磨裝置，其中前述研磨墊的外周側突出至前述漿液承接器內。
  13. 如請求項1之研磨裝置，其中除前述漿液飛散防止用罩蓋外，另設置有覆蓋前述研磨頭、前述定盤的罩蓋。
  14. 如請求項1之研磨裝置，其中在工件研磨時的前述定盤的旋轉數為100rpm以上。
  15. 如請求項1之研磨裝置，其中研磨的工件為SiC、GaN、藍寶石、或鑽石。
  16. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋的至少一部分是由具有光透性的樹脂材料所形成。
  17. 如請求項1之研磨裝置，其中前述漿液飛散防止用罩蓋是由具有撥水性的材料，或是施加因表面處理劑所形成的撥水塗層的材料所形成。
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