本發(fā)明涉及適用于SiC、GaN、金剛石等高硬度材料的研磨的研磨裝置。

背景技術(shù)：

在制作半導(dǎo)體功率器件方面，需要使基板平坦化，但是，以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石為代表的寬帶隙半導(dǎo)體基板是高硬度材料，因此難以高效地進行平坦化。

在由這樣的高硬度材料構(gòu)成的工件的研磨中，為了提高研磨效率，需要使定盤或研磨頭高速旋轉(zhuǎn)。通常，在使用漿液進行的研磨中，定盤轉(zhuǎn)速大約是60～150rpm，但是，在由上述高硬度材料構(gòu)成的工件的研磨中，需要使定盤的轉(zhuǎn)速在200rpm以上，并且，根據(jù)情況需要使定盤以400rpm以上的高速旋轉(zhuǎn)。

在使用漿液的研磨中，在定盤的外周側(cè)設(shè)置漿液接收件，利用該漿液接收件回收由于定盤的旋轉(zhuǎn)所引起的離心力而流出到定盤外的漿液，并將其排出到系統(tǒng)外。并且，還存在如下情況：根據(jù)情況使回收的漿液循環(huán)而進行再利用。

可是，如果使定盤高速旋轉(zhuǎn)，則存在如下問題：由于離心力而飛出的漿液與漿液接收件的壁面碰撞而霧化并飛散。霧化并飛散的漿液附著在覆蓋整個研磨室的罩的內(nèi)壁面等上，容易結(jié)晶。特別是在由高硬度材料構(gòu)成的工件的研磨中，存在研磨時間變長且研磨室內(nèi)的溫度也升高這樣的傾向，因此附著在上述的罩的內(nèi)壁面等的漿液更容易結(jié)晶，結(jié)晶化的漿液在研磨中脫落到研磨墊上，從而存在在工件上產(chǎn)生研磨擦痕等缺陷這樣的不良情況。

因此，在專利文獻1所示的研磨裝置中，漿液接收件的與定盤或研磨墊的外周面對置的內(nèi)壁面形成為截面呈橫向的拋物線狀彎曲的凹面，利用該凹面柔和地接住因離心力而從研磨墊向外側(cè)飛出的漿液，由此減少漿液的霧化。

專利文獻1：日本特開2008-229756

在專利文獻1所示的研磨裝置中，由于使?jié){液接收件的內(nèi)壁面形成為凹面，因此能夠降低漿液的霧化。

可是，即使?jié){液接收件的內(nèi)壁面形成為凹面，由于在研磨墊的外周上表面與所述凹面的上端下表面之間存在向上開口的間隙，因此無法完全避免霧化的漿液飛散到研磨室內(nèi)。特別是，如前所述，在對由高硬度材料構(gòu)成的工件進行研磨的情況下，需要使定盤高速旋轉(zhuǎn)，因此存在如下問題：漿液在與凹面碰撞時依然容易霧化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供一種研磨裝置，該研磨裝置能夠防止?jié){液的霧的飛散，并且能夠高精度地進行研磨而不會在工件的表面產(chǎn)生擦痕等缺陷。

為了達成上述的目的，本發(fā)明具備如下結(jié)構(gòu)。

即，本發(fā)明的研磨裝置具備：保持工件的研磨頭；在表面上粘貼有研磨墊的定盤；將研磨用的漿液供給到所述研磨墊上的漿液供給部；漿液接收件，其沿著所述定盤的外周設(shè)置，接收從所述研磨墊流下的漿液；以及運動機構(gòu)，其使所述研磨頭和所述定盤相對運動，其特征在于，所述研磨裝置具備成環(huán)狀的漿液飛散防止用罩，所述漿液飛散防止用罩在與所述研磨墊的外周部上表面之間隔開間隙而覆蓋所述研磨墊的外周部上表面，并且覆蓋所述漿液接收件的上側(cè)開口部，其中，所述間隙是能夠使從所述漿液供給部供給到所述研磨墊上的漿液在該研磨墊上向外側(cè)流動的間隙。

可以將所述漿液飛散防止用罩設(shè)置為，與所述研磨墊對置的對置面平行于所述研磨墊的上表面。

或者，可以將所述漿液飛散防止用罩設(shè)置為，其與所述研磨墊對置的對置面的至少一部分以相對于所述研磨墊的上表面朝向漿液接收件側(cè)變低的方式在1～5°的范圍內(nèi)傾斜。

可以是，在所述漿液接收件內(nèi)產(chǎn)生的漿液的霧附著于所述罩的下表面，不流出到所述罩外。

可以將所述漿液飛散防止用罩以能夠拆卸的方式支承于所述漿液接收件。

可以將所述漿液飛散防止用罩設(shè)置成其相對于所述研磨墊的上表面的高度可調(diào)。

可以將所述漿液飛散防止用罩設(shè)置成其相對于所述研磨墊上表面的高度成為5mm以下的高度。

可以利用所述漿液飛散防止用罩從所述研磨墊的外周側(cè)起覆蓋所述研磨墊的半徑的1/3以上的范圍。

可以使所述研磨墊的外周側(cè)突出到所述漿液接收件內(nèi)。

可以在所述漿液飛散防止用罩之外還設(shè)置覆蓋所述研磨頭和所述定盤的罩。

可以使工件研磨時的所述定盤的轉(zhuǎn)速在100rpm以上。

可以適用于針對由高硬度材料構(gòu)成的工件的研磨，其中，所述高硬度材料由SiC、GaN、藍寶石或金剛石構(gòu)成。

優(yōu)選以具有透光性的樹脂材料形成漿液飛散防止用罩的至少一部分。

在這種情況下，優(yōu)選以具有疏水性的材料或?qū)嵤┝嘶诒砻嫣幚韯┑氖杷糠蟮牟牧蟻硇纬伤鰸{液飛散防止用罩。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供下述這樣的研磨裝置：能夠防止?jié){液的霧的飛散，并且能夠高精度地進行研磨而不會在工件的表面產(chǎn)生擦痕等缺陷。

附圖說明

圖1是研磨裝置的概要圖。

圖2是研磨裝置的局部剖視圖。

圖3是研磨裝置的局部立體圖。

圖4是使用了沒有缺口的罩的研磨裝置的局部立體圖。

圖5是示出研磨裝置的另一實施方式的局部立體圖。

圖6是研磨裝置的另一實施方式中的局部剖視圖。

圖7是示出研磨裝置的再一個實施方式的局部立體圖。

圖8是示出研磨裝置的再另一個實施方式的說明圖。

具體實施方式

以下，基于附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式詳細(xì)地進行說明。

圖1是示出研磨裝置10的概要的說明圖。

在圖1中，12是定盤，該定盤12通過驅(qū)動機構(gòu)(運動機構(gòu))以旋轉(zhuǎn)軸14為中心在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在定盤12的上表面上粘貼有研磨墊16，該研磨墊16例如以發(fā)泡聚氨酯作為主材。

18是研磨頭，在其下表面?zhèn)缺３钟写心サ墓ぜ?半導(dǎo)體晶片等)20。研磨頭18以旋轉(zhuǎn)軸22中心旋轉(zhuǎn)。另外，研磨頭18借助加壓氣缸等上下移動機構(gòu)能夠上下移動。

24是漿液供給部，其從噴嘴將漿液(加入有研磨磨粒的研磨液)供給到研磨墊16上。

圖2是研磨裝置10的局部剖視圖，圖3是研磨裝置10的局部立體圖。

如在圖2中所示，以圍繞定盤12的方式沿著定盤12的外周設(shè)有導(dǎo)水筒狀的漿液接收件26(在圖1中省略了漿液接收件26的圖示)。供給到研磨墊16上的漿液由于因定盤12旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力而在研磨墊16上向外側(cè)移動，漿液接收件26接收從研磨墊16流出到外側(cè)的漿液并將其排出到系統(tǒng)外。并且，通過研磨裝置10回收被漿液接收件26排出的漿液并使其循環(huán)而再次供給至研磨墊16上進行再利用。

并且，在圖2中，27是軸承，其將定盤12旋轉(zhuǎn)自如地支承在基臺28上。在定盤12上設(shè)有冷卻水流路30，冷卻水從管29起在該冷卻水流路30中流通。

研磨頭18可以采用公知的機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)并不特別限定。并且，本實施方式中的研磨頭18借助吸附機構(gòu)將工件20吸附保持在其下表面。另外，頭主體19借助球軸承結(jié)構(gòu)以能夠在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的方式支承于固定部21，并且追隨定盤12的動作(傾斜)而轉(zhuǎn)動。

接下來，34是根據(jù)本實施方式設(shè)置的成環(huán)狀的漿液(霧)飛散防止用罩。

罩34是將第1環(huán)31、第2環(huán)32、第3環(huán)33這3個環(huán)體層疊成一體而成的環(huán)狀。第1環(huán)31、第2環(huán)32嵌合于漿液接收件26的側(cè)壁部26a，第3環(huán)33的外周部載置在漿液接收件26的上端緣，由此，罩34以能夠向上方向拆卸自如的方式支承于漿液接收件26。第3環(huán)33的外周部成為使罩34卡定于漿液接收件26的卡定部36。也可以將卡定部36設(shè)置成鉤狀。這樣，通過將罩34設(shè)置成能夠從漿液接收件26拆卸自如，能夠容易地更換粘貼研磨墊16。并且，為了便于制作，罩34由第1～第3環(huán)體構(gòu)成，但環(huán)體的數(shù)量并不特別限定，也可以由2個或單個等環(huán)體構(gòu)成。

罩34在與研磨墊16的外周部上表面之間隔開間隙而覆蓋研磨墊16的外周部上表面，并且覆蓋漿液接收件26的上側(cè)開口部，其中，所述間隙是使從漿液供給部24供給到研磨墊16上的漿液在研磨墊16上向外側(cè)流動的間隙。

具體來說，第1環(huán)31以與研磨墊16對置的對置面和研磨墊16的上表面平行的方式進行設(shè)置，并且覆蓋研磨墊16的外周部上表面。

第1環(huán)31還覆蓋漿液接收件26的上側(cè)開口部。

或者也可以將漿液飛散防止用罩34的第1環(huán)31設(shè)置成：該第1環(huán)31的與研磨墊16對置的對置面的至少一部分以相對于研磨墊16的上表面朝向漿液接收件26側(cè)變低的方式在1～5°的范圍內(nèi)傾斜。例如，通過將第1環(huán)31的與研磨墊16對置的對置面設(shè)置成：定盤12中央側(cè)的部位與磨墊16平行且漿液接收件26側(cè)的部位以朝向漿液接收件26側(cè)變低的方式傾斜，由此，附著在該傾斜面上的霧冷凝而流入漿液接收件26內(nèi)，因此能夠防止?jié){液(霧)朝向定盤12中央方向飛散。

第1環(huán)31的下表面與研磨墊16的上表面之間的間隙的大小適合設(shè)置為5mm以下，更適合設(shè)置為3mm以下，在漿液接收件26內(nèi)產(chǎn)生的漿液的霧附著在罩34(第1環(huán)31)的下表面，且不會從所述間隙流出到罩34外(定盤12的中央方向)。即，附著在第1環(huán)31的下表面上的霧在第1環(huán)31的下表面冷凝，并落下到研磨墊16上，沒有向定盤12的中央方向流出。

另外，罩34被設(shè)置成能夠調(diào)整相對于研磨墊的上表面的高度。該罩34的高度調(diào)整可以通過下述方式進行：例如在第3環(huán)33的外周部(卡定部36)下表面與側(cè)壁部26a上端緣之間適當(dāng)?shù)貖A裝環(huán)狀的襯墊(未圖示)。

這樣，通過進行罩34的高度調(diào)整，能夠?qū)⒄?4下表面與研磨墊16上表面之間的所述間隙的大小調(diào)整為最優(yōu)。

另外，優(yōu)選的是，罩34從研磨墊16的外周側(cè)覆蓋研磨墊16的半徑的1/3以上的范圍。這樣，如果罩34覆蓋研磨墊16的范圍越大，則即使增大罩34下表面與研磨墊16上表面之間的間隙，也能夠防止霧朝向定盤中央方向飛散。

可以通過利用罩34覆蓋定盤外周側(cè)的范圍和上述間隙的大小之間的平衡來防止霧的飛散。

另外，關(guān)于防止霧飛散的因素，與漿液的種類和定盤12的轉(zhuǎn)速有關(guān)。

如前所述，定盤12的轉(zhuǎn)速一般來說為60～150rpm，但在工件材料為SiC、GaN、藍寶石或金剛石等高硬度材料的情況下，為了提高研磨效率，需要增大定盤12的轉(zhuǎn)速。在增大定盤12的轉(zhuǎn)速的情況下，如前所述，發(fā)生霧的飛散的擔(dān)憂增大。在本實施方式中，如上所述，通過調(diào)整利用罩34覆蓋定盤外周側(cè)的范圍和上述間隙的大小之間的平衡，即使定盤12以400rpm以上的大轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，也能夠防止霧的飛散。

并且，如果定盤12的直徑變大，則其外周側(cè)處的圓周速度變大。因此，在大直徑的定盤12的情況下，需要根據(jù)轉(zhuǎn)速為大約100rpm這一情況來考慮霧飛散防止條件(罩34所覆蓋的范圍和上述間隙的大小)。

另外，關(guān)于漿液的種類，需要根據(jù)漿液的種類預(yù)先決定利用罩34覆蓋定盤外周側(cè)的范圍和上述間隙的大小之間的平衡(條件)。

并且，在圖3的實施方式中，研磨頭18處于定盤12上，且在水平面內(nèi)也稍微擺動。在圖3中，在罩34上設(shè)有缺口38，但該缺口38是用于允許研磨頭18的擺動的缺口。在研磨頭18不擺動的情況或者研磨頭18為小徑的情況下，無需設(shè)置該缺口38(參照圖4)。

圖5是研磨裝置10的另一實施方式的局部立體圖，圖6是其局部剖視圖。

對于和上述實施方式相同的部件，標(biāo)記相同的標(biāo)號來示出，并省略其說明。

在本實施方式中，利用罩34中的第1環(huán)31覆蓋整個研磨墊16(定盤12)的上方。并且，在第1環(huán)31的與研磨頭18對應(yīng)的位置處設(shè)有透孔40，在該透孔40處設(shè)有包圍研磨頭18的側(cè)方的筒狀罩42。筒狀罩42被第1環(huán)31支承。另外，在第1環(huán)31上設(shè)有筒體44，所述筒體44用于將漿液從漿液供給部24供給到研磨墊16上。

在本實施方式中，利用第1環(huán)31覆蓋整個定盤12的上方，并利用筒狀罩42覆蓋研磨頭18的側(cè)方，因此，即使霧萬一向定盤12的中央方向漏出，也能夠完全防止霧朝向外部飛散。

圖7是示出研磨裝置10的再一個實施方式的局部立體圖。

本實施方式是在圖2、圖3的實施方式中還設(shè)置有將整個研磨室開閉自如地覆蓋的門式罩46的實施方式。在本實施方式中，也能夠完全防止霧朝向外部飛散。

在上述的實施方式中，對利用漿液飛散防止用罩34使霧留在罩34的下表面從而能夠防止霧的飛散這一情況進行了說明，由此，從研磨墊16的外周部上部至漿液接收件26的上側(cè)開口部為止的區(qū)域中的濕度被保持得較高，因此漿液幾乎不會結(jié)晶。另外，即使?jié){液結(jié)晶，只要霧沒有漏出到罩34的外部，結(jié)晶化的漿液也不會被輸出到外部，不會在工件上產(chǎn)生缺陷。

在上述各實施方式中，對于漿液飛散防止用罩34、筒狀罩42、門式罩46，優(yōu)選的是，其至少一部分由具有透光性的樹脂材料形成。由此，能夠確認(rèn)霧的產(chǎn)生狀態(tài)和霧的附著狀態(tài)等。在這種情況下，優(yōu)選利用具有疏水性的材料、或者實施了基于表面處理劑的疏水涂敷的材料來形成漿液飛散防止用罩34。由此，能夠減少霧相對于罩34的附著。

另外，如圖8所示，也可以使研磨墊16的外周側(cè)突出到漿液接收件26內(nèi)。由此，具有如下優(yōu)點：能夠確保在定盤12外利用罩34覆蓋研磨墊16的范圍，因此能夠增大環(huán)狀的罩34的內(nèi)徑，能夠確保研磨墊16的研磨區(qū)域較大。