[发明专利]研磨装置

说明书

总的来说，本发明涉及一种研磨装置。更具体地说，本发明涉及一种用于整平半导体基片或类似物的粗糙或不平坦表面的研磨装置。

近年来，在半导体的加工过程中，研磨工艺已用于整平半导体基片的粗糙或不平坦表面的过程中，或者用于半导体基片表面上的元件和线路的整平步骤中，该研磨工艺通常是采用选择性地研磨突出部分以去除材料的装置，从而达到完全平整的目的。

通常所用的传统研磨装置的结构已公开在日本未经审查的专利公报昭和59(1984)-187456、日本未经审查的专利公报平成7(1995)-221053和日本未经审查的专利公报昭和58(1983)-22657中。例如在图4(a)中，常用的研磨装置由一个研磨物体夹持装置(下面称为“固定块”)302和一个旋转研磨台106组成，所述夹持装置302通过缓冲板303夹持研磨物体101、如半导体薄片或类似物并携带研磨物体旋转。对于吸收施加在研磨物体101上的局部负载并由此提高研磨表面的均匀度来说，该缓冲板303是必需的。通常所用的缓冲板是由美国Rodel公司制造的DF200。DF200具有聚氨基甲酸酯泡沫层和聚酯片基体材料的叠层结构并具有33％的压缩率(按照JIS L-1096标准)。例如，用于6英寸薄片的DF200的外径为150mm、厚度为0.6mm。另一方面，为了防止研磨物体101从固定块302上松脱，使用内径为151mm、厚度为7mm的卡环304与固定块302的外圆周接合。

在带旋转驱动轴105A的旋转研磨台106的上表面上粘接有砂布。该砂布通常用于通过砂布107(上层)和砂布108(下层)进行研磨。对于砂布107，通常用Rodel公司制造的IC1000。砂布107由发泡和硬化的尿烷树脂形成并且较硬，其硬度系数在Asker C硬度表中为95。另一方面，对于砂布108，通常用Rodel Nitta公司制造的Suba400，它由在聚酯无纺纤维中注入尿烷树脂形成并且柔软，其硬度系数在Asker C硬度表中为61。砂布107和108的作用是：砂布107用于增加平滑性，砂布108用于吸收研磨物体101表面的曲度和波动性以提高研磨表面的均匀度。另一方面，研磨液供给喷嘴109设在砂布107上面的中心部分。

下面将描述在典型研磨条件下，上述研磨装置的操作过程。当包含有固体成分、如氧化硅或类似物的研磨液110以200cc/min的流速供应到以30 r.p.m的转速旋转的砂布107上时，研磨液体110沿砂布107的上表面从中心部分扩散到端部。在这种条件下，夹持在固定块302上的研磨物体101在压力作用下压在砂布107上。然后，以加在固定块302上7磅/平方英寸(未表示)的负载进行研磨。此时，为了确保研磨物体101的平面研磨速度均匀一致，固定块302也绕其自身轴线以30r.p.m的速度旋转。

图4C是在穿过由图4A所示装置研磨的研磨物体101中心的直径并垂直于研磨表面的方向上的研磨速度图表。该曲线与任一以研磨物体101的中心作为起始点的直径方向上的曲线一致。由于图4C是以中心为起始点的两侧对称的图形，下面将讨论研磨物体101从正向边缘到起始点的研磨速度。

在研磨物体101的边缘位置(+73到+75mm的区域)上，研磨速度很高。相反地，在+60到+73mm的区域上，研磨速度较低，并且在+71到+73mm的区域具有最小点。在0到+60mm的区域中，研磨速度是均匀的。研磨物体101端部的这种研磨速度趋势是由砂布107施加在研磨物体101上的压力不同造成的。由于上层的砂布107硬而下层的砂布软，所以与研磨物体101的边缘部分相接触的砂布107和108出现局部变形。图5B表示了由压力传感器测量到的施加在研磨物体101边缘部分的压力测量结果。在+73到+75mm的区域内，由于砂布107和108变形较大，局部所受压力很高。相反地，在+60到+73mm的区域内，压力逐渐松懈和减小。接着，在0到+60mm的区域内，所施压力均匀。在这些区域内压力的分布与研磨速度的分布是一致的。