TWI664055B - 研磨面洗淨裝置、研磨裝置、及研磨面洗淨裝置之製造方法 - Google Patents

研磨面洗淨裝置、研磨裝置、及研磨面洗淨裝置之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種使漿料等研磨液難以附著於表面的研磨面清洗裝置。研磨面清洗裝置具有：臂(12)，具有流體流路(30)；噴嘴(15)，與流體流路(30)連通；以及焊接材料(35)，將噴嘴(15)固定於臂(12)。臂(12)的底面(12a)與噴嘴(15)的頂端面(15a)的緣部(15b)之間的間隙被焊接材料(35)填滿。

Description

研磨面洗淨裝置、研磨裝置、及研磨面洗淨裝置之製造方法
本發明有關用於清洗研磨晶圓等基板的研磨面的研磨面清洗裝置。並且，本發明有關具有研磨面清洗裝置的研磨裝置。此外，本發明有關研磨面清洗裝置的製造方法。
化學機械性研磨是一邊將被稱為漿料的研磨液供給到研磨面上，一邊通過使晶圓與研磨面滑動接觸而研磨晶圓的表面的技術。研磨面通常由貼附在研磨工作臺上的研磨墊的表面構成。在進行了晶圓的研磨後，研磨屑或包含在研磨液中的磨粒等顆粒殘留在研磨面上。因此，在晶圓的研磨後，從研磨面清洗裝置將霧狀的清洗流體(液體、或者液體與氣體的混合)噴霧到研磨墊的研磨面，清洗研磨面。這種研磨面清洗裝置也被稱為霧化器。
專利文獻1：日本特開2014-111301號公報
然而，在清洗研磨面時，存在從研磨面飛散的研磨液附著於研磨面清洗裝置的情況。特別是，在研磨面清洗裝置的下表面上因配置噴 嘴而存在凸部或凹部，研磨液易於積存在這些凸部或凹部內。附著在研磨面清洗裝置上的研磨液乾燥，作為固態物堆積在研磨面清洗裝置上。在重複這種固態物的堆積後，固態物掉落到研磨面上，成為使晶圓表面產生劃痕的原因。
本發明是為了解決上述的問題點而完成的，其目的在於，提供一種使漿料等研磨液難以附著於表面的研磨面清洗裝置及其製造方法。
為了實現上述的目的，本發明的一個方式是一種用於利用清洗流體清洗研磨面的研磨面清洗裝置，其特徵在於，該研磨面清洗裝置具有：臂，具有流體流路；噴嘴，與所述流體流路連通；以及焊接材料，將所述噴嘴固定於所述臂，所述臂的底面與所述噴嘴的頂端面的緣部之間的間隙被所述焊接材料填滿。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面位於大致同一面內。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的緣部位於同一面內。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的表面粗糙度Ra小於3.2μm。
本發明較佳的方式的特徵在於，在所述噴嘴的所述頂端面形成有突出部，在所述突出部內形成有流體出口。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述噴嘴的突出部從所述臂的底面突 出0.1mm~0.2mm。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述臂的底面、所述噴嘴的頂端面以及所述焊接材料的底面由平坦面構成。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述噴嘴和所述臂中的至少一方由拒水性(water repellent)的材料構成。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述噴嘴的頂端面和所述臂的底面中的至少一方由拒水性的材料覆蓋。
本發明的另一方式是一種研磨裝置，其特徵在於，該研磨裝置具有：研磨工作臺，用於支承具有研磨面的研磨墊；研磨頭，將基板按壓於所述研磨面；以及上述研磨面清洗裝置。
本發明的又一方式是一種用於利用清洗流體清洗研磨面的研磨面清洗裝置的製造方法，其特徵在於，向形成於臂的底面的凹部內插入噴嘴，將所述噴嘴焊接於所述臂，利用焊接材料填滿所述臂的底面與所述噴嘴的頂端面的緣部之間的間隙。
本發明的較佳的方式的特徵在於，還包含如下切削工序：在將所述噴嘴焊接於所述臂後，切削所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的緣部直到所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的緣部位於同一面內。
本發明的較佳的方式的特徵在於，通過所述切削工序切削的所述噴嘴的頂端面的區域是包含所述噴嘴的頂端面的緣部並且不包含所述噴嘴的流體出口的區域。
本發明的較佳的方式的特徵在於，將所述噴嘴焊接於所述臂的工序是 通過開槽焊接(groove weld)而進行的。
根據本發明，通過焊接材料以無間隙的方式連接臂的底面與噴嘴的頂端面的緣部。此外，由於將噴嘴焊接於臂，因此不需要用於固定噴嘴的螺釘或螺栓。因此，在噴嘴的周邊不存在凹凸，研磨液難以殘留在臂的底面和噴嘴。其結果，能夠防止乾燥的研磨液的堆積。
1‧‧‧研磨頭
2‧‧‧研磨墊
3‧‧‧研磨工作臺
5‧‧‧研磨液供給噴嘴
6‧‧‧工作臺電動機
10‧‧‧霧化器
12‧‧‧臂
12a‧‧‧底面
15、16‧‧‧噴嘴
15a‧‧‧頂端面
15b‧‧‧緣部
15c‧‧‧突出部
17、18‧‧‧流體出口
19‧‧‧流體入口
20‧‧‧連結管
21‧‧‧基台
24‧‧‧支承軸
26A、26B‧‧‧側板
28A、28B‧‧‧突出板
30‧‧‧流體流路
35‧‧‧焊接材料
圖1是表示具有研磨面清洗裝置的研磨裝置的一個實施方式的示意圖。
圖2是霧化器(研磨面清洗裝置)的立體圖。
圖3是從圖2的箭頭A所示的方向觀察到的霧化器的仰視圖。
圖4是霧化器的俯視圖。
圖5是從上觀察到的臂的立體圖。
圖6是從下觀察到的臂的立體圖。
圖7是臂的剖面圖。
圖8是臂的仰視圖。
圖9是表示在臂的底面上形成的凹部的圖。
圖10是表示向臂的凹部插入噴嘴的工序的圖。
圖11是表示將噴嘴焊接在臂上的工序的圖。
圖12是表示對臂的底面、噴嘴的頂端面以及焊接材料的工序的圖。
圖13是從圖12的箭頭B所示的方向觀察到的圖。
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
圖1是表示具有研磨面清洗裝置的研磨裝置的一個實施方式的示意圖。圖1所示的研磨裝置是對作為基板的一例的晶圓進行化學機械性地研磨的CMF裝置。
如圖1所示，研磨裝置具有：研磨工作臺3，支承研磨墊2；研磨頭1，將晶圓W按壓於研磨墊2；工作臺電動機6，使研磨工作臺3旋轉；以及研磨液供給噴嘴5，用於在研磨墊2上供給研磨液(漿料)。研磨墊2的表面構成研磨晶圓W的研磨面2a。研磨工作臺3與工作臺電動機6連結，通過工作臺電動機6使研磨工作臺3與研磨墊2一體地旋轉。
晶圓W以如下的方式被研磨。一邊使研磨工作臺3和研磨頭1在圖1的箭頭所示的方向上旋轉，一邊將研磨液從研磨液供給噴嘴5供給到研磨工作臺3上的研磨墊2的研磨面2a。晶圓W一邊被研磨頭1旋轉，一邊以在研磨墊2上存在研磨液的狀態被按壓在研磨墊2的研磨面2a上。借助包含在研磨液中的磨粒的機械性作用和研磨液的化學性作用對晶圓W的表面進行研磨。
在研磨墊2的研磨面2a的上方設置有作為在晶圓W的研磨後清洗研磨面2a的研磨面清洗裝置的霧化器10。霧化器10構成為通過將霧狀的清洗流體(液體、或者液體與氣體的混合)供給到研磨面2a而清洗研磨面2a。在一例中，作為液體使用純水，作為氣體使用活性小的氣體(例如氮氣)或者清潔的空氣。
圖2是霧化器10的立體圖，圖3是從圖2的箭頭A所示的方向觀察到的霧化器10的仰視圖。如圖2和圖3所示，霧化器10具有臂12和安裝 於該臂12的多個噴嘴15。各噴嘴15構成為使清洗流體呈霧狀且將該霧狀的清洗流體噴霧到研磨面2a(參照圖1)。各噴嘴15具有狹縫狀的流體出口17。
臂12在研磨面2a的半徑方向上水平地延伸，噴嘴15沿著臂12的長度方向排列。各噴嘴15配置在形成於臂12的底面的凹部內。在臂12的頂端配置有具有與上述噴嘴15相同結構的噴嘴16。該噴嘴16也同樣地構成為使清洗流體呈霧狀且將該霧狀的清洗流體噴霧到研磨面2a。噴嘴16具有狹縫狀的流體出口18。噴嘴16位於與噴嘴15相同的高度。
霧化器10還具有：流體入口19，用於將上述的清洗流體導入到臂12內；連結管20，將流體入口19與臂12連結；基台21，支承臂12；以及支承軸24，以能夠旋轉的方式支承基台21。如圖4所示，臂12和連結管20能夠以支承軸24為中心進行繞轉。通常，在清洗研磨面2a時，臂12位於研磨面2a的上方，在研磨面2a的清洗結束後，使臂12向研磨面2a的側方移動。
在臂12的兩側固定有側板26A、26B。這些側板26A、26B在臂12的長度方向上延伸，還從臂12的底面向下方延伸。固定於臂12的噴嘴15位於這些側板26A、26B之間。在側板26A、26B上設置有向外側突出的翼形狀的突出板28A、28B。側板26A、26B和突出板28A、28B是為了在清洗流體對研磨面2a清洗時防止研磨液或研磨屑的飛散而設置的。
圖5是從上觀察到的臂12的立體圖，圖6是從下觀察到的臂12的立體圖，圖7是臂12的剖面圖，圖8是臂12的仰視圖。在本實施方式中，7個噴嘴15和1個噴嘴16安裝於臂12的下部。但是，噴嘴15、16的數量不限於本實施方式。
所有的噴嘴15、16朝向研磨面2a。更具體而言，噴嘴15和噴 嘴16朝向與研磨面2a垂直的方向。噴嘴15的頂端面(底面)15a、噴嘴16的頂端面(底面)16a以及臂12的底面12a位於大致同一面內。
如圖7所示，臂12在其內部具有流體流路30。流體流路30的一端與圖2所示的連結管20連接，所有的噴嘴15、16與流體流路30連接。清洗流體(液體、或者液體與氣體的混合)從圖2所示的流體入口19導入到霧化器10，經過連結管20而供給到臂12的流體流路30。清洗流體流過流體流路30而到達噴嘴15、16，並從噴嘴15、16的流體出口17、18噴霧到研磨面2a。
通過焊接將噴嘴15、16固定於臂12。更具體而言，通過開槽焊接將噴嘴15、16固定於臂12。以下，對將噴嘴15焊接於臂12的方法進行說明。
在步驟1中，如圖9所示，準備具有形成有凹部12b的底面12a的臂12。在凹部12b的緣部形成有倒角12c。在步驟2中，如圖10所示，將噴嘴15插入到凹部12b內直到噴嘴15與設置於臂12內的流體流路30連接。由於存在形成於凹部12b的緣部的倒角12c，導致在臂12的底面12a與噴嘴15的頂端面15a的緣部15b之間形成截面三角形狀的間隙(槽)。
在步驟3中，如圖11所示，通過開槽焊接將噴嘴15固定於臂12。將焊接材料35埋設於上述間隙，通過焊接材料35來填充臂12的底面12a與噴嘴15的頂端面15a的緣部15b之間的間隙。通過焊接而形成的焊接材料35也被稱作焊珠(weld bead)。特別是通過開槽焊接而形成的焊接材料35以能夠承受清洗流體的高壓的較強的固著力將噴嘴15固定於臂12。雖然未圖示，但噴嘴15的兩側部也通過開槽焊接被固定在臂12的兩側部。在本實施 方式中，將噴嘴15的露出部的整周焊接於臂12，由此防止清洗流體的洩露。在本實施方式中，倒角12c僅形成於臂12的凹部12b，但也可以在噴嘴15的頂端緣部與臂12的凹部12b這雙方上形成倒角，或者也可以僅形成於噴嘴15的頂端緣部。
此外，為了去除從臂12的底面12a和噴嘴15的頂端面15a稍稍突出的焊接材料35的一部分，如圖12所示，通過銑刀等切削工具對臂12的底面12a、焊接材料35的底面以及噴嘴15的頂端面15a的緣部15b進行切削，使臂12的底面12a、焊接材料35的底面以及噴嘴15的頂端面15a的緣部15b位於同一平面內。通過焊接材料35以無間隙的方式連接臂12的底面12a與噴嘴15的頂端面15a。臂12的底面12a、噴嘴15的頂端面15a的緣部15b以及焊接材料35的底面由平坦面構成。
圖13是從圖12的箭頭B所示的方向觀察到的圖。如圖13所示，焊接材料35沿著噴嘴15的頂端面15a的緣部15b延伸，將臂12的底面12a與噴嘴15的頂端面15a的緣部15b之間的間隙填埋。雖然未圖示，但也通過與噴嘴15相同的工序將噴嘴16固定於臂12。
根據本實施方式，通過焊接材料35以無間隙的方式連接臂12的底面12a與噴嘴15的頂端面15a的緣部15b。此外，由於將噴嘴15焊接於臂12，因此不需要用於固定噴嘴15的螺釘或螺栓。因此，在噴嘴15的周邊不存在凹凸，研磨液難以殘留在臂12的底面和噴嘴15。其結果，能夠防止乾燥的研磨液的堆積。此外，由於霧化器10是研磨液難以附著的構造，因此能夠減少霧化器10的維修作業和維修時間。
作為切削噴嘴15的頂端面15a的緣部15b的結果，如圖12所 示，從臂12的底面12a稍微突出的突出部15c形成於噴嘴15的頂端面15a。流體出口17形成於該突出部15c內。從圖12可以知曉，通過切削工序切削的噴嘴15的頂端面15a的區域是包含頂端面15a的緣部15b並且不包含噴嘴15的流體出口17的區域。不切削流體出口17的理由是為了避免因切削加工導致流體出口17發生變形以及避免因流體出口17的變形而引起的清洗能力的降低。從防止清洗流體的附著的觀點出發，較佳為噴嘴15的突出部15c與臂12的底面12a之間的高度差盡可能地小。在一個實施方式中，噴嘴15的突出部15c從臂12的底面12a突出0.1mm~0.2mm。
另外，在圖13中，由於突出部15c是微小階梯部，因此頂端面15a與突出部15c之間的邊界線省略，頂端面15a與突出部15c之間的邊界線與頂端面15a的緣部15b大致平行。
在研磨面2a的清洗時，將清洗流體從噴嘴15、16噴霧到研磨墊的研磨面2a。為了防止從研磨面2a飛散的研磨液的附著而較佳為臂12的底面12a、焊接材料35的底面以及噴嘴15、16的頂端面15a、16a盡可能地光滑。具體而言，較佳為切削加工後的臂12的底面12a、焊接材料35的底面以及噴嘴15、16的頂端面15a、16a的表面粗糙度(算術平均粗糙度)Ra小於3.2。
在本實施方式中，臂12、噴嘴15、16以及焊接材料35的材質是合成樹脂的聚丙烯，但為了更有效地防止研磨液在臂12的底面12a和噴嘴15、16的頂端面上的附著，臂12、和/或噴嘴15、16、和/或焊接材料35也可以由拒水性的材料構成，或者臂12的底面12a、和/或噴嘴15、16的頂端面15a、16a、和/或焊接材料35也可以由拒水性的材料覆蓋。作為拒水性的材料的例子可列舉出氟樹脂。
上述的實施方式的記載目的為，使本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本發明。本領域中具有通常知識者當然能夠實施上述實施方式的各種變形例，本發明的技術思想也能夠應用於其他實施方式中。因此，本發明不限於所記載的實施方式，能夠解釋為基於申請專利範圍所定義的技術思想的最大範圍。

Claims (14)

  1. 一種研磨面清洗裝置，用於利用清洗流體清洗研磨面，其特徵在於，該研磨面清洗裝置具有：臂，具有流體流路；噴嘴，與所述流體流路連通；以及焊接材料，將所述噴嘴固定於所述臂，所述臂的底面與所述噴嘴的頂端面的緣部之間的間隙被所述焊接材料填滿。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的研磨面清洗裝置，其中，所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面位於大致同一面內。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的研磨面清洗裝置，其中，所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的緣部位於同一面內。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的研磨面清洗裝置，其中，所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的表面粗糙度Ra小於3.2μm。
  5. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的研磨面清洗裝置，其中，在所述噴嘴的所述頂端面形成有突出部，在所述突出部內形成有流體出口。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的研磨面清洗裝置，其中，所述噴嘴的突出部從所述臂的底面突出0.1mm~0.2mm。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的研磨面清洗裝置，其中，所述臂的底面、所述噴嘴的頂端面以及所述焊接材料的底面由平坦面構成。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的研磨面清洗裝置，其中，所述噴嘴和所述臂中的至少一方由拒水性的材料構成。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的研磨面清洗裝置，其中，所述噴嘴的頂端面和所述臂的底面中的至少一方由拒水性的材料覆蓋。
  10. 一種研磨裝置，其特徵在於，該研磨裝置具有：研磨工作臺，用於支承具有研磨面的研磨墊；研磨頭，將基板按壓於所述研磨面；以及申請專利範圍第1至9項中任一項所述的研磨面清洗裝置。
  11. 一種研磨面清洗裝置的製造方法，該研磨面清洗裝置用於利用清洗流體清洗研磨面，該研磨面清洗裝置的製造方法的特徵在於，向形成於臂的底面的凹部內插入噴嘴，將所述噴嘴焊接於所述臂，利用焊接材料填滿所述臂的底面與所述噴嘴的頂端面的緣部之間的間隙。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的研磨面清洗裝置的製造方法，其中，還包含如下切削工序：在將所述噴嘴焊接於所述臂後，切削所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的緣部，直到所述臂的底面、所述焊接材料的底面以及所述噴嘴的頂端面的緣部位於同一面內。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述的研磨面清洗裝置的製造方法，其中，通過所述切削工序切削的所述噴嘴的頂端面的區域是包含所述噴嘴的頂端面的緣部並且不包含所述噴嘴的流體出口的區域。
  14. 根據申請專利範圍第11至13項中任一項所述的研磨面清洗裝置的製造方法，其中，將所述噴嘴焊接於所述臂的工序是通過開槽焊接而進行的。
TW104137695A 2014-11-20 2015-11-16 研磨面洗淨裝置、研磨裝置、及研磨面洗淨裝置之製造方法 TWI664055B (zh)

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