抛光设备制造技术

一种抛光设备用于将诸如半导体晶片的基板抛光到平坦镜面光洁度。该抛光设备包括具有抛光表面的抛光台、设置成用于保持基板以及使基板压靠所述抛光表面的顶环本体、设置在所述顶环本体的外周部分并且设置成用于压靠所述抛光表面的保持环、以及固定到所述顶环本体并且设置成用于与所述保持环的环部件滑动接触从而引导所述环部件的运动的保持环引导部。环部件与保持环引导部的相互滑动接触的滑动接触表面中的任意一个包括低摩擦材料。

【技术实现步骤摘要】
本申请是2008年10月28日提交的专利技术名称为“抛光设备”的中国专利技术专利申请201310158460.2的分案申请。
本专利技术涉及一种抛光设备，并且特别涉及一种用于将诸如半导体晶片的待抛光的物体(基板)抛光至平坦镜面光洁度的抛光设备。
技术介绍
近年来，半导体装置中的高集成性以及高致密性需要越来越小的布线图案或者互连件以及越来越多的互连层。较小电路中的多层互连导致了反映下部互连层上的表面不规则性的更大阶梯部。互连层数目的增加使得薄膜的阶梯状结构上的膜覆盖性能(阶梯部覆盖)变差。由此，更好的多层互连需要具有改进的阶梯部覆盖以及适当的表面平坦度。此外，由于随着光刻工艺的小型化光刻光学系统的焦深变得较小，因此半导体装置的表面需要被平整从而使得半导体装置的表面上的不规则阶梯部可以落入焦深之内。由此，在半导体装置的制造过程中，平整半导体装置的表面变得日益重要。最重要的平整技术之一是化学机械抛光(CMP)。由此，已经使用化学机械抛光设备用于平整半导体晶片的表面。在化学机械抛光设备中，当包含有例如硅土(二氧化硅)的磨粒的抛光液被施加到例如抛光垫的抛光表面上时，诸如半导体晶片的基板与抛光表面滑动接触，从而使得基板被抛光。这种类型的抛光设备包括具有由抛光垫形成的抛光表面的抛光台，以及用于保持诸如半导体晶片的基板的基板保持装置(被称为顶环或抛光头)。当半导体晶片通过这种抛光设备被抛光时，半导体晶片在基板保持装置的预定压力下被保持并且压靠着抛光表面。此时，抛光台和基板保持装置彼此相对移动从而使半导体晶片与抛光表面滑动接触，从而使得半导体晶片的表面被抛光到平坦镜面光洁度。在这种抛光设备中，如果施加到正被抛光的半导体晶片与抛光垫的抛光表面之间的相关压力在半导体晶片的整个表面上是不均匀的，那么半导体晶片的表面会根据施加到该表面的压力而在其表面的不同区域上被不足地或者过度地抛光。通过在基板保持装置的下部设置由弹性膜形成的压力腔、并且向压力腔供应例如空气的流体以通过弹性膜在流体压力作用下挤压半导体晶片从而使施加到半导体晶片的压力变得均匀已经十分常见，参见日本未审公开专利公开No.2006-255851。在这种情况下，抛光垫是弹性的使得施加到正被抛光的半导体晶片的边缘部分的压力变得不均匀，因此仅仅半导体晶片的边缘部分被过度地抛光，这被称为“边缘磨圆”。为了防止这种边缘磨圆，用于保持半导体晶片的外围边缘的保持环可以相对于顶环本体(或托架头体)垂直地移动，从而通过保持环挤压与半导体晶片的边缘部分对应的抛光垫的抛光表面的环形部分。在传统的抛光设备中，横向力(水平力)通过抛光期间半导体晶片与抛光垫的抛光表面之间的摩擦力而施加到保持环，以及横向力(水平力)被设置在保持环外周侧的保持环引导部所接收。由此，当保持环垂直移动从而跟随抛光垫的抛光表面的起伏时，在保持环的外周面与保持环引导部的内周面的滑动接触表面产生了大的摩擦力。由此，保持环的随动能力变得不足，并且不能够向抛光垫的抛光表面施加所需的保持环表面压力。此外，为了将旋转力从顶环(或托架头)传递到保持环，例如驱动销的旋转驱动单元被设置在保持环和保持环引导部之间。当保持环垂直移动时，在旋转驱动单元上产生了大的摩擦力。由此，保持环的随动能力变得不足，并且不能够向抛光垫的抛光表面施加所需的保持环表面压力。
技术实现思路
鉴于上述缺点提出本专利技术。由此，本专利技术的目的是提供一种抛光设备，其能够提高保持环靠着抛光表面的随动能力，用于保持基板外围边缘的该保持环被设置在用于保持基板的顶环的外围部分，并且能够将所需的保持环表面压力施加到抛光表面。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供一种用于抛光基板的设备，包括：具有抛光表面的抛光台；设置成用于保持基板、并将基板压靠到所述抛光表面的顶环本体；设置在所述顶环本体的外周部分、并设置成用于压靠所述抛光表面的保持环；以及固定到所述顶环本体的保持环引导部，所述保持环引导部设置成用于与所述保持环的环部件滑动接触以引导所述环部件的运动；其中，所述环部件和所述保持环引导部的相互滑动接触的滑动接触表面中的任意一个包括低摩擦材料。根据本专利技术，由于保持环的环部件和保持环引导部的滑动接触表面包括低摩擦材料，当保持环垂直移动以跟随抛光台的抛光表面的起伏时，保持环的环部件和保持环引导部的滑动接触表面(滑动表面)的摩擦力能够被显著地减小，从而提高保持环相对于抛光表面的随动能力，并且可以向抛光表面施加所需的保持环表面压力。低摩擦材料被定义为具有0.35或更小的低摩擦系数的材料。理想地，低摩擦材料具有0.25或更小的摩擦系数。摩擦系数在无润滑油的条件下是无量纲值。此外，理想地，低摩擦材料包括具有高耐磨性的滑动材料。在本专利技术的优选方面中，对环部件和保持环引导部的滑动接触表面中的另一个进行镜面处理。根据本专利技术，保持环的环部件与保持环引导部的摩擦力可以被进一步减小。在本专利技术的优选方面中，低摩擦材料包括树脂材料，该树脂材料包括聚四氟乙烯(PTFE)或PEEK(聚醚醚酮)·PPS(聚苯硫醚)。除了上述树脂材料，低摩擦材料包括树脂材料，所述树脂材料包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚乙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚酰亚胺或者聚酰胺-酰亚胺。在本专利技术的优选方面中，金属环被安装到环部件上，并且低摩擦材料设置在金属环的外周面上。根据本专利技术，由于由SUS或类似材料制成的金属环被装配到环部件上，因此环部件具有提高的刚度。这样，即使由于环部件与抛光表面之间的滑动接触而导致环部件的温度升高，环部件的热变形也可以被抑制。由此，环部件与金属环以及保持环引导部之间的间隙可以变窄，在保持环引导部与环部件之间冲撞时产生的异常噪音或振动能够被抑制，所述冲撞是由于抛光期间在间隙中的环部件的运动所引起。此外，由于金属环的外周面由低摩擦材料构成，因此环部件和保持环引导部之间的滑动性能可以被提高。这样，环部件相对于抛光表面的随动能力可以被显著地提高，并且可以向抛光表面施加所需的保持环表面压力。在本专利技术的优选方面中，抛光设备还包括驱动销，用于将顶环本体的旋转力从保持环引导部的传递到环部件；其中驱动销与环部件的接触表面中的任意一个包括低摩擦材料。根据本专利技术，由于驱动销与环部件的摩擦力可以被减小从而提高滑动性能，因此环部件相对于抛光表面的随动能力可以被显著地提高，并且可以向抛光表面施加所需的保持环表面压力。低摩擦材料被限定为具有0.35或更小低摩擦系数的材料。理想地，低摩擦材料具有0.25或更小的摩擦系数。此外，理想地，低摩擦材料包括具有高耐磨性的滑动材料。在本专利技术的优选方面中，对驱动销与环部件的接触表面中的另外一个进行镜面处理。根据本专利技术，驱动销与环部件的摩擦力可以进一步减小。在本专利技术的优选方面中，接触表面的低摩擦材料包括树脂材料，该树脂材料包括聚四氟乙烯(PTFE)或PEEK·PPS。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于抛光基板的设备，包括：具有抛光表面的抛光台；设置成用于保持基板、并将基板压靠到所述抛光表面的顶环本体；设置在所述顶环本体的外周部分、并设置成用于压靠所述抛光表面的保持环；以及固定到所述顶环本体的保持环引导部，所述保持环引导部设置成用于与所述保持环的环部件滑动接触以引导所述环部件的运动；其中，对所述环部件和所述保持环引导部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光基板的设备，包括：具有抛光表面的抛光台；设置成用于保持基板、并将基板压靠到所述抛光表面的顶环本体；设置在所述顶环本体的外周部分、并设置成用于压靠所述抛光表面的保持环；以及固定到所述顶环本体的保持环引导部，所述保持环引导部设置成用于与所述保持环的环部件滑动接触以引导所述环部件的运动；其中，对所述环部件和所述保持环引导部的相互滑动接触的滑动接触表面中的至少一个进行镜面处理。

【技术特征摘要】
2007.10.29 JP 2007-280389;2008.05.07 JP 2008-121131.一种用于抛光基板的设备，包括：具有抛光表面的抛光台；设置成用于保持基板、并将基板压靠到所述抛光表面的顶环本体；设置在所述顶环本体的外周部分、并设置成用于压靠所述抛光表面的保持环；以及固定到所述顶环本体的保持环引导部，所述保持环引导部设置成用于与所述保持环的环部件滑动接触以引导所述环部件的运动；其中，对所述环部件和所述保持环引导部的相互滑动接触的滑动接触表面中的至少一个进行镜面处理。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括驱动销，用于将所述顶环本体的旋转力从所述保持环引导部传递到所述环部件；其中，所述驱动销和所述环部件的接触表面中的任意一个包括低摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：锅谷治，户川哲二，安田穗积，斋藤康二，福岛诚，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP