TW589237B - Abrasive machine - Google Patents

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五、發明說明 <發明之範圍> 本發明係關於一種研廢 種能控制研磨板研磨面：=置-更正確的說’係關於-作件者。 ^狀的研磨裝置而可精準的研磨工 <發明之背景> 研磨裝置廣泛用以研磨 體晶圓、玻璃、0曰㉗蓉Λ磨先或磨平工作件，如半導 置。a 第5圖表示一種傳統的研磨裝 置 研磨板12被一板支拄此]」士处 t ^ ^ 基礎5〇上。研磨板12俜以：：4支持，而板支持件則設於 件U2 螺拴固定於板支持件14。板支持 板1 2的板支持件丄4得以心：f保如此來支持者研磨 =支持件“並連接於一驅動機構，亦即一馬達。驅動： 起回轉板支持件1 4並連接於一驅動機構，亦即一馬 達。驅動機構一起回轉板支持件14與研磨板12。研磨板i 2 的上表面（即^研磨面）係以研磨布13被覆以便磨光工作件。 一支持單元3 0支持並押壓工作件，如半導體晶圓於研 磨板12上:工作件被吸取而保持於支持單元3〇之吸盤32的 底面部。藉回轉支持單元3〇與研磨板12，即可磨平工作 件。泥漿係從噴嘴34供應予研磨布13。 所應注意者’標號1 〇乃代表包含研磨板1 2、研磨布1 3 及板支持件1 4的研磨單元。 為了磨彳于工作件表面高度平坦，研磨板12的研磨面平 坦程度必須很高。有些場合下，研磨板1 2的研磨面有一些 突起或下陷’端視工作件而定。為了改進研磨板研磨面的

第5頁 589237 五、發明說明（2) 平坦度，研磨板加工的準確度保持較高，研磨板厚度保持 較大’或以堅勒的材料製成研磨板。另一方面，研磨板的 研磨面藉調整晶圓的壓力予以突起或下陷以便冷却研磨 板0 摩擦熱產生於研磨板研磨面與工作件之間，以致研磨 板因摩擦熱而膨脹。為了避免研磨板的熱膨脹，將冷却水 導入於研磨板與板支持件間的水路内。例如，日本專利公 報1 1 -30 7486號揭示了 一種研磨裝置其研磨面的形狀係藉 調整流經研磨板與板支持件間冷却水水壓來控制成突起 者。 第6圖表示形成於板支持件14上表面的水路4〇。冷却 水的入口45係形成於板支持件14的中央。板支持件14的上 表面分割成六個扇面，而水路4〇參差的形成於每一扇面 内 冷却水的出口 46係形成於每一扇面。這些出口 46位於 ，近入口 4 5之處。冷却水從板支持件1 4的中央流到其外緣 4刀’然後經水路4 〇流回中央，流回中央的冷却水從出口 4 6排放。 第7圖表示研磨單元1 〇的剖面圖。供應冷却水用的水 路42與排放冷却水用水路44形成於轉軸18内。水路42與44

、屋分配器（未圖示）連接於水供應〜排放機構（未圖示）。 第7圖中，這些水路4〇係形成於研磨板12與板支持件 1 4之間。 第7圖中，這些水路4〇係形成於研磨板12與板支持件 之間’因而研磨板1 2的研磨面形狀得以藉流經水路40内的

第6頁 589237 發明說明 冷却水水壓的控制予以控制。然而，在外徑大約5 〇 cm的小 研磨板的場合’研磨面不易變形，因此藉控制冷却水的水 壓並不易控制研磨面的形狀。在第7圖所示的傳統研磨單 元1 0中’除了水路4 〇以外，研磨板1 2與板支持件1 4乃成一 體’因此不易使研磨板1 2變形。 在曰本專利公報10-235552號所揭示研磨裝置中，冷 却水2流於研磨板與板支持件的整面間，但研磨板的外緣 係固定於板支持件。以此構造，研磨板不易變形。 <發明之總論> 本發明能夠解決上述之傳統研磨裝置的缺失。 本發明的一目的在提供一種研磨裝置，其能控制小型 研磨板的研磨面形狀，故得以精準的研磨工作件。 為了達成上述目的，本發明的研磨裝置包括： 一研磨板； =板支持件支持該研磨板； 一形成環狀的固定結合件固定於該板支持件，該固定 結合件與該研磨板的外緣結合； 第0型壤設置於該固定結合件之加壓面與該研磨板 的亡表面間’ §亥第一〇型環使該固定結合件的加壓面與該 研磨板的上表面分離； 第一 0型每設置於該板支持件的上表面與該研磨板的 3面之間’遠第二0型環使該板支持件的上表面與該研 磨板的下表面分離；及 /;IL體供應〜排放機構用以供應流體於由該研磨板的

第7頁 五、發明說明（4) 板支持件的上表面及第二0型環所包覆的區域 =區或排放流體，該流體供應〜排放俨 壓力來改變該研磨板的研磨面形狀； 稽“體 離者其中該研磨板的外周面係與該固定結合件的内周面分 一、在本發明的研磨裝置中，研磨板係以板支持件與第 一〇型環予以支持，該第一、二〇型 磨板雨请本。丨、/ Ο·战：a I β又置於研 面形狀得以容易的藉坰輕火知mα 疋以研磨 制。 易的藉5周生冷却研磨板用的流體壓力來控 ^ 研磨板與板支持件間的區域係利用〇型環緊密 該I:供應〜排放機構所供應的流體得以安全的 在研磨裝置中，在研磨板上表面内第一〇型環的位 造於：表面内的第二0型環的位置。以此構 的控制。反侍以容易的變形，於是研磨面的形狀得以容易 在研磨裝置中，該固定結合件可包含： 一固定部固定於該板支持件；及 -延伸部自該固定結合件的内 研磨板的外緣； 』π夂评亚復盍戎 在研磨裝置中，可形成一階梯狀部於 緣，該階梯狀部可藉兮田…处人从t 研磨板的外 /m n H # 疋結合件的延伸部予以支持。 在研磨裝置中，該研磨板可 竟製研磨板的使用，可防止研麼材枓製成。•陶 J防止研磨板的熱變形，而研磨 _ 第8頁 589237 五、發明說明（5) 狀得以藉調整冷却研磨板用流體的壓力來精準的控制。 <較佳具體實施例之詳細描述> 茲參照附圖詳細描述本發明的具體實施例。 第1圖為本發明一實施例中研磨裝置的研磨板丨2與板 支持件1 4的剖面圖。本實施例的研磨裝置同時具有一驅 機構（未圖示）用以一同回轉板支持件14與研磨板12，並具 有一支持單元（未圖示）用以支持工作件，即半導體晶圓一 此乃與傳統研磨裝置一樣。此外，不但可加裝一機構來支 持研磨板以便研磨裝置磨光工作件一側（如第5圖），亦可 使研磨裝置磨光工作件的兩側，及一磨平機等。 在第1圖中，研磨板12係形成一圓形盤並以氧化鋁陶 瓷作成。研磨板12的外徑為504咖；厚度為2〇 mni。在傳統 研磨裝置中，研磨板的整個下表面係以螺栓固定於板支持 件。反之，在本實施例中，固定結合件2〇係固定於板支持 件14外緣，而研磨板12的外緣則結合於固定結合件2〇，如 此一來研磨板12被支持於板支持件14上。 第4圖為研磨板12與固定結合件2〇相結合的平面圖。 研磨板12的整個外緣結合於固定結合件2〇。固定結合件2〇 开成％狀而旎夠以固定寬度結合。固定結合件2 〇以螺栓2工 固定於板支持件14。藉固定結合件2〇於板支持件14，研磨 板12的外緣垂直夾持於固定結合件2〇與板支持件14之間， 於是研磨板12乃被板支持件14支持。 第3圖為固定結合件2〇與研磨板12結合於板支持件14 上的部份放大剖面圖。固定結合件2〇的剖面形狀成L_形，

$ 9頁 589237 五、發明說明⑹ ' 即固定結合件20包含：一固定部20a垂直固定於板支持件 14 ;及一延伸部20b自固定結合件20的内周面2〇c向内延 伸。延伸部20b被覆研磨板12的外緣。有一圓形溝23a形成 於延伸部20b的下表面20d，面對研磨板12的上表面12(1。 第一〇型環22a套合於圓形溝23a内。第一〇型環22a的下 部自延伸部20b的下表面20d向下突起。 圓形階梯部1 2a沿研磨板1 2的上緣部形成。上表面！ 2d 的最外部低於其他部份。上表面1 2 d的最外部受固定結合 件20的延伸部2〇b被覆。在此實施例中，研磨板12的研磨 面12c與固定結合件20的上表面的高度差、、h"在研磨板12 與固定結合件20結合的情形下約為2刪。 在第3圖中，有一圓形溝23b形成於板支持件14的上表 面14a。第二〇型環22b則套合於圓形溝23b内。第二〇型 環22b的上部自板支持件14的上表面14a向上突起。 在本實施例中，在研磨板12的上表面I2d上的第一〇 型環22a位置係對應於在下表面上的第二〇型環22b的位 置。亦即第一與第二〇型環2 2a與2 2b的接觸點係設於垂直 線V L "上。以此構造，研磨板1 2的上、下表面乃支持於 同一位置。 由於第一〇型環2 2 a的下部與第二〇型環2 2b的上部乃 各自從延伸部20的下表面20d與板支持件14的上表面14a突 起者，研磨板12被〇型環2 2a與22b夾持而不接觸於面20d 與 1 4a 〇 研磨板12的外周面12b與固定結合件20的内周面20c分

第10頁 589237 五、發明說明（7) 離。亦即如第1圖所示，研磨板12被〇型環22a與22b夾 持，而研磨板12的外周面12b自固定結合件20的内周面20c 分離。在本實施例中，只有〇型環22a與22b接觸於研磨板 12 〇 當研磨板12裝設於板支持14時，首先第二〇型環22b 套合於板支持件14的圓形溝23b，而研磨板12安裝於板支 持件14上。另一方面，第一〇型環22a套合於固定結合件 2 〇的圓形溝2 3 a。然後固定結合件2 0調整位置後裝設於板 支持件14。最後固定結合件20以螺栓21固定於板支持件 1 4 〇 s研磨板12：δτ养於板支持件14上時，研磨板12的位置 須予調整以便自固定結合件2〇的内周面2〇c分離研磨板12 的外周面1 2 b。 藉支持研磨板12如第1圖之情形，只有〇型環22a與 2 2b接觸研磨板12的上、下表面。 如第1圖所示，流體通路40為形成於板支持件η上表 面之溝渠。在本實施例中，包含流體通路4〇的區域乃為研 磨板12的下表面，板支持件14的上表面，及〇型環所包 ， 疋以流體’如冷水者可被導入於該區内。流體可易於 μ f於流體通路4 〇内，是流體壓力可均勻施加於該區域。 於疋，流體通路40可以省略。 由於第二〇型環2 2 b係設置於研磨板1 2與板支持件1 4 ^間’该區被穩當的自外界封閉，故區内流體壓力得以維

589237 五、發明說明（8) 轉轴1 8以可轉方式支撐支持件丨4與研磨板丨2。供應冷 却水的水路42與排放冷却水的水路44形成於轉軸18内。水 路42與44均連接於水供應〜排放機構48，該機構48供應與 排放冷却水。以此構造，水供應〜排放機構48乃連通於研 磨板12 ’板支持件14及第二〇型環22b所包覆的區域，水 供應〜排放機構4 8能夠調整區内的水壓（流體壓力）。 在第1圖中，水供應〜排放機構48供應區内的冷却水 並排放區内冷却水。區内水壓為〇 kPa。由於未施加水 壓，研磨板12的研磨面12c些微下陷。在本實施例中，研 磨面12c中央的下陷深度對外緣部為7〇 。 另一方面，在區内水壓增加至1〇〇kPa情形下，研磨板 12的研磨面12c有些微的突起。在本實施例中，研磨面12c 中央的突起高度對外緣部為10 ^ 在第2圖中’在研磨板12，板支持件η及第二〇型環 22b包覆區内的水壓係有增加。藉區内水壓的增加，研磨 板12向上彎翹，所以研磨面12C亦向上突起。 如上述，研磨板12係由陶瓷製成，因此，研磨板12的 研磨面1 2 c形狀可藉調整區内水壓來控制。 在本實施例中’研磨板1 2為一個小研磨板其外徑為 5 0 4刪。傳統上靠調整冷却水水壓不容易使小研磨板變 形。在本實施例中，只有◦型環22 a與22b接觸於小研磨板 12的上、下表面12d與12c，而研磨板12的外周面12b乃自 固定結合件2 0分離者，小研磨板1 2研磨面形狀可以有效控 制。 ’

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第 水，並 的0型 支持研 磨板12 12可輕 性支持 〇 ’板 間。以 而對著 二0型環22b水密性的封閉了該區，其内供應冷却 以第- 0型環22a夾持研磨板。由於夾持研磨板12 環22a與22b係由彈性材料所製成，是以可有彈性的 磨板12。如上所述，只有〇型環22&與22b接觸於研 ，所以0型環22a與22b成支點的作用。因此研磨板 易變形。此外，研磨板12係以〇型環22a與22b做彈 ，故研磨板1 2可容易的變形。 型％ 2 2 a與2 2 b係沿研磨板1 2的外緣配置，被研磨板 支持14，及〇型環22b所包覆的區域為一封閉空 此構造’研磨板12的研磨面i2c可藉調整區内水壓 中心對稱的突起或下陷。 >在本實施例中，研磨板12只以◦型環22a與22b支持， 而凋整區内冷却水水壓。因此，可以控制研磨板丨2的研磨 面12c的形狀。本實施例的研磨裝置中，支持單元3〇所支 持的工作件如同第5圖所示的傳統研磨裝置一樣係被押壓 於研磨板12上。支持單元3〇針對研磨板12的壓力大約為 3 0kPa，所以遠小於區内冷却水的壓力。亦即支持單元3〇 的壓力並不會對研磨板1 2的變形有惡劣的影響。 在上揭實施例中，研磨板丨2係由陶瓷製成，但本發明 的研磨板材質並非限定於陶瓷而已，而在使用陶瓷製研磨 板的場合，研磨板的熱變形與熱膨脹並不因工作件與研磨 板的研磨布間之摩擦熱引起者。 研磨板研磨面的形狀可以經感知器偵測研磨面形狀來 調整區内流體壓力而得以控制。

589237 五、發明說明（ίο) 綜上所述，僅為本發明之一較佳實施例，並非用來限 定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做之 同等變更與修飾，應皆為本發明專利範圍所涵蓋。

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參照以下附圖來詳細描述，附圖 實施例中研磨裝置的研磨板與板支 第1圖為本發明— 持件的剖面圖； 第2圖為研磨板的剖面圖，其研磨 第3圖為固定結合件與研磨板結=向上犬起者； 第4圖為研磨板與固定結合件組釺人°分剖面圖； 第5圖為傳統研磨的說明圖；'' m 5的平面圖； 第6圖為傳統板支持件的平面 第7圖為傳統研磨板與板支 及 午的剖面圖。 <圖中元件與標號之對照> 10 ： 研磨單元 12 ： 研磨板 12a :圓階梯部 12b 、14a :上表 14 ： 板支持件 18 ： 轉轴 20 ： 結合件 20a :固定部 20b :延伸部 20c :内周面 20d :下表面 21 : 螺栓 589237 圖式簡單說明 22a :第一 ◦型環 22b :第二〇型環 23a :圓形溝 30 支持單元 32 吸盤 34 喷嘴 40 水路 42 ’ • 4 4 :水路 45 冷却水的入口 46 冷却水的出口 50 基礎 52 軸承

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Claims (1)

1. 589237

   1 · 一種研磨裝置，包括： 一研磨板； 板支持 形成環 結合件 第 的上表 研磨板 第 下表面 磨板的 下表面 並自該 壓力來 其 離者。 件支持 狀的固 與該研磨板的 該研磨 定結合 外緣結 一〇型環設置於該固 該第一 ◦型環 面間， 的上表 二0型 之間， 下表面 流體供 ，該板 區域排 改變該 中該研 面分離 環設置 該第二 分離； 應〜排 支持件 放流體 研磨板 磨板的 於該板 ◦型環 及 放機構 的上表 ，該流 的研磨 外周面 =固定於該板支持件，該固定 合； 疋f合件之加壓面與該研磨板 使°亥固定結合件的加壓面與該 支持件的上表面與該研磨板的 使該板支持件的上表面與該研 用以供應流體於由該研磨板的 面及第二〇型環所包覆的區域 體供應〜排放機構藉改變流體 面形狀； 係與該固定結合件的内周面分 2二如申請專利範圍第丨項之研磨裝置，其中所述第一 〇型％在該研磨板上表面之位置對應於該第二〇型環在下 表面之位置。 3·如申請專利範圍第丨項之研磨裝置，其中所述固定 結合件包含： 一固定部固定於該板支持件；及 一延伸部自該IU定結合件的内周面向内延伸並覆蓋該

   589237 六、申請專利範圍 研磨板的外緣。 4.如申請專利範圍第3項之研磨裝置，其中有一階梯 部形成於該研磨板的外緣，該階梯部藉該固定結合件的延 伸部支持。 5.如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中所述研磨板 為陶瓷製者。

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