專利名稱：用于清洗研磨布的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于清洗研磨布的裝置和方法。
背景技術：
例如半導體晶圓等工件在研磨設備中通過如下步驟被研磨將工件壓到粘附于研 磨板的研磨布；使研磨板相對于工件移動；并在研磨工件的同時將研磨液(slurry)供給到 研磨布。順便提及，在長時間使用研磨布的情況下，例如磨屑、研磨液、反應生成物等各種 沉積物逐漸沉積于研磨布。沉積物將會導致一些問題，例如，降低研磨效率、損傷工件。因 此，高壓清洗水被周期性地噴射向研磨布以清洗研磨布。在日本特開平7-9340A中公開了一個傳統清洗裝置。該傳統清洗裝置從噴嘴傾斜 地將高壓 (約50kg/cm2)清洗水噴射向研磨布，使得研磨布中的沉積物浮起并被移除。注 意，噴嘴可以被刷部件包圍以防止高壓清洗水飛濺。然而，在上述傳統裝置中，研磨布中的例如磨屑等沉積物不能被充分地移除，不能 獲得所期望的研磨效率。因為被傾斜地噴射的高壓清洗水以扇狀形式擴散，沉積物不能被充分地移除。本 發(fā)明的發(fā)明人認為因為研磨布所受到的單元面積的清洗水壓力較小，所以不能充分地解決 該問題。近來，研磨布主要由泡沫聚氨酯構成。與由無紡布構成的研磨布相比，更難以通過 噴射清洗水來從由泡沫聚氨酯構成的研磨布移除沉積物。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個方面的目的在于提供用于清洗研磨布的裝置和方法，其能夠 提高研磨布所受到的清洗水的壓力、確保從研磨布移除沉積物并提高研磨效率。為實現該目的，提供了一種用于清洗研磨布的裝置，該裝置被用于如下研磨設備 在該研磨設備中，工件被壓到粘附于研磨板的研磨布上，在將研磨液供給到研磨布的同時 使工件相對于研磨板移動，從而研磨工件，該裝置包括噴嘴單元，該噴嘴單元具有能夠向 研磨布噴射高壓清洗水以清洗研磨布的噴嘴，噴嘴是能夠直線狀地噴射清洗水并且與研磨 布垂直地噴射清洗水的直噴嘴。在該裝置中，噴嘴單元可以包括多個噴嘴。該裝置可以還包括用于在研磨板上方移動噴嘴單元的單元。接著，提供了一種用于清洗研磨布的方法，該方法用于如下研磨設備在該研磨設 備中，工件被壓到粘附于研磨板的研磨布上，在將研磨液供給到研磨布的同時使工件相對 于研磨板移動，從而研磨工件，該方法包括如下步驟從噴嘴單元的噴嘴向研磨布噴射高壓 清洗水以清洗研磨布，其中，噴嘴是直噴嘴，并且直噴嘴直線狀地噴射清洗水并且與研磨布 垂直地噴射清洗水。
在該方法中，研磨布受到的清洗水的壓力可以近似等于或大于研磨工件時施加到 工件的研磨負荷(polishing load)。例如，研磨布受到的清洗水的壓力是150 350gf/cm2。 在該方法中，研磨布的主要材料可以是泡沫聚氨酯。在該方法中，在清洗研磨布的時候，在從直噴嘴噴射清洗水的同時可以使噴嘴單 元在研磨板上方移動。在本發(fā)明中，通過采用直噴嘴，能夠增加研磨布受到的清洗水的壓力，使得研磨布 中的例如磨屑等沉積物能被充分地移除。因此，能夠大大地防止對工件表面的損傷，并能夠 提高研磨精度。另外，能夠提高研磨效率，縮短研磨時間，能夠延長研磨布的使用壽命。本發(fā)明的目的和優(yōu)點將能夠利用特別是在權利要求中提出的元件和組合來實現 和獲得。應當理解，先前的概述和隨后的詳細描述都是示例性的和說明性的，并且不是為 了限制如所要求保護的本發(fā)明。


現在將通過示例并參考

本發(fā)明的實施方式，在附圖中圖1是研磨設備的說明圖；圖2是研磨頭的另一示例的說明圖；圖3是清洗裝置的說明圖；圖4是噴嘴單元的說明圖。
具體實施例方式現在將參考附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖1是示出研磨設備10的外形的說明圖。研磨板12能夠在水平面內與轉軸14 一起轉動。轉軸14被例如馬達等已知的驅 動機構(未示出)轉動。主材料是泡沫聚氨酯的研磨布16被粘附于研磨板12的上面。例如半導體晶圓等工件20被保持在各研磨頭18的下面?zhèn)取８餮心ヮ^18與轉軸 22 一起被例如馬達等已知的驅動機構(未示出)轉動。各研磨頭18被例如氣缸單元等上 下驅動機構上下移動。研磨液供給噴嘴24將研磨液供給到研磨布16的上面。工件20通過例如水的表面張力或空氣吸引力等適當手段被保持于各研磨頭18的 下面?zhèn)?。各研磨頭18向下移動以將工件20壓到研磨板12的研磨布16上，研磨板12在水 平面中以例如150gf/cm2的規(guī)定壓力轉動。通過使研磨頭18與轉軸22 —起轉動，工件20 的下面?zhèn)饶軌虮谎心?。在研磨工件的同時，研磨液被持續(xù)地供給到研磨布16的上面。已知各種類型的研磨頭，所以不限制本發(fā)明的研磨頭18的類型。例如，如圖2所 示，研磨頭18可以被能轉動地保持在保持輥28和位于研磨板12的中央部處的中央輥26 之間，各保持輥28能在位于研磨板12的外側的外側位置與沿著研磨板12的外緣的內側位 置之間移動。各保持輥28被能繞軸30轉動的搖臂(swingarm)保持。接著，圖3是示出用于清洗研磨布16的裝置34的實施方式的說明圖。
清洗裝置34位于研磨設備10的研磨板12的側方。升降臺36通過例如氣缸單元38等已知機構上下移動。能移動到研磨板12且能 離開研磨板12的可移動構件40被設置于升降臺36?？梢苿訕嫾?0通過適當的已知機構 (移動單元)往復移動。對移動單元的構造不作限制。例如，可移動構件40可以通過設置 于升降臺36的滾珠絲杠或氣缸單元而往復移動。管狀臂46被設置于可移動構件40。噴嘴單元48被設置于臂46的前端。通過往 復移動可移動構件40，能夠在徑向方向上在研磨板12的上方移動噴嘴單元48。如圖4所示，直噴嘴(straight nozzle) 50被安裝到噴嘴單元48。直噴嘴50通過 固定件(fixture) 52被垂直地固定到噴嘴單元48的殼體54。直噴嘴50能夠無擴散地、直 線狀地朝向研磨布16噴射高壓清洗水，并且能夠與研磨布16的上面成直角地噴射清洗水。高壓清洗水經由柔性配管56和被設置于可移動構件40和臂46的配管58被供給 到直噴嘴50。刷構件60被設置于殼體54的下面。刷構件60包圍噴嘴50的出口以防止高 壓清洗水的飛濺(splash)，其中，高壓清洗水從該出口被噴射向研磨布16。 在上述示例中，移動單元如上所述地直線地移動噴嘴單元48，但是，移動單元可以 繞圖2中示出的軸47往復地轉動設置有噴嘴單元48的臂46。另外，噴嘴單元48可以具有多個噴嘴50 (未示出)。在該情況中，例如，噴嘴50能 被設置到和直線地配置于臂46。刷構件60可以被省略。另外，可以采用其它的防飛濺手段。接著，將說明清洗研磨布16的步驟。在研磨工件20的時候，可移動構件40已經被向后移動，并且噴嘴單元48已經被 置于待機位置以不會妨礙研磨工件20的進行。在工件20完成研磨之后，開始清洗研磨布16的處理。首先，可移動構件40被移 動到研磨板12上方，并且噴嘴單元48在研磨布16上徑向地往復移動研磨板12的半徑的 長度，同時將高壓清洗水從直噴嘴50噴射向研磨布16。研磨板12被轉動。利用該動作，能 清洗研磨布16的整個表面。利用所示的實施方式的清洗裝置34進行了一次實驗。直噴嘴50與研磨布16的 表面成直角地噴射清洗水。清洗水的噴射角度是零度，也就是，清洗水被近似直線狀地噴射 向研磨布16，而沒有擴散。從直噴嘴50噴射的清洗水的壓力是13Mpa，噴射量是11/min。 噴嘴50的出口的內徑是大約4mm，并且研磨布16所受到的清洗水的壓力是270gf/cm2。注 意，在研磨工件20時，例如大約150gf/cm2的預定負荷被從工件20施加到研磨布16。直噴嘴50和研磨布16之間的距離是大約100mm。但是，直噴嘴50近似直線狀地 噴射清洗水，從而研磨布16受到的壓力不會受到直噴嘴50和研磨布16之間的距離的影 響。即使該距離變化大約士20mm，研磨布16受到的壓力也近似恒定。因此，不需要嚴格地 設定直噴嘴50和研磨布16之間的距離。另外，還進行了比較實驗。普通噴嘴與研磨布的表面垂直地噴射清洗水。清洗水 的噴射角度是25度，用以清洗研磨布。從噴嘴噴射的清洗水的壓力是13Mpa，并且噴射量是 11/min，與上述實驗相同。噴嘴的出口的內徑是大約4mm，并且研磨布受到的清洗水的壓力 是大約80gf/cm2。在研磨工件時，例如大約150gf/cm2的預定負荷被從工件施加到研磨布。普通噴嘴和研磨布之間的距離是大約100mm，與上述實驗相同。
根據該實施方式的清洗裝置34進行的實驗，研磨布16受到的壓力能通過使用直 噴嘴50而增加。通過提高所述壓力，主材料是泡沫聚氨酯的研磨布16中的例如磨屑等沉積 物能被適當地移除。在比較例中，工件的表面受到損傷；另一方面，在由該實施方式的裝置 進行的實施例中，沉積物能被適當地移除，從而能夠大大減小工件20的研磨面的損傷。在 該實施方式的裝置34中，損傷的發(fā)生率大概是比較例的損傷的發(fā)生率的一半(1/2)。因此， 能夠提高研磨精度。研磨效率(研磨時間)能夠提高大約10%。修整(dressing)研磨布 16的頻率能夠從每3批次進行一次減少到每10批次進行一次。因此，能夠延長研磨布16 的使用壽命。通過采用直噴嘴50，即使噴嘴50和研磨布16之間的距離變化，研磨布16受到的 壓力也近似恒定。因此，能夠省略對于噴嘴50和研磨布16之間的距離的精細調整。注意，通過采用直噴嘴50，噴射清洗水的區(qū)域較小，所以需要較長的時間來清洗研 磨布16的整個表面。但是，假使研磨布16的表面的20%或以下未被清洗，工件20的研磨 面也具有足夠的品質。如果研磨布16受到的壓力較大，則增加了清洗作用(detergency)。但是，如果所 述壓力過大，研磨布16將會破裂。在研磨工件20時，從工件20施加到研磨布16的壓力是 150-300gf/cm2。研磨布16受到的壓力可以稍微大于該壓力。例如，研磨布16受到的適當 的壓力是 I5O-35Ogfycm2。在上述實施方式中，研磨設備是單側研磨設備，但是，本發(fā)明的清洗裝置能夠清洗 雙側研磨設備的研磨布。這里提到的全部示例和有 限制的語言意圖用于示教的目的，以幫助讀者理解由發(fā) 明人貢獻的本發(fā)明及概念，以促進技術之進步，本發(fā)明應當被理解為不局限于所特別地提 到的示例和條件，并且說明書中的示例的組織并不是示出本發(fā)明的優(yōu)勢和劣勢。盡管已經 詳細說明了本發(fā)明的實施方式，應當理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作 出各種改變、替換和變型。相關申請的引用本申請基于2009年3月27日提交的日本專利申請No. P2009-79630，并要求該日 本專利申請的優(yōu)先權，該日本專利申請的全部內容通過引用包含于此。
權利要求
一種用于清洗研磨布的裝置，該裝置被用于如下研磨設備在該研磨設備中，工件被壓到粘附于研磨板的研磨布上，在將研磨液供給到所述研磨布的同時使所述工件相對于所述研磨板移動，從而研磨所述工件，所述裝置包括噴嘴單元，所述噴嘴單元具有能夠向所述研磨布噴射高壓清洗水以清洗所述研磨布的噴嘴，其中，所述噴嘴是能夠直線狀地噴射所述清洗水并且與所述研磨布垂直地噴射所述清洗水的直噴嘴。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴單元包括多個所述噴嘴。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括在所述研磨板上方移動所述噴嘴單元的單元。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括在所述研磨板上方移動所述噴嘴單元的單元。
5.一種用于清洗研磨布的方法，該方法用于如下研磨設備在該研磨設備中，工件被 壓到粘附于研磨板的研磨布上，在將研磨液供給到所述研磨布的同時使工件相對于所述研 磨板移動，從而研磨所述工件，所述方法包括如下步驟從噴嘴單元的噴嘴向所述研磨布噴射高壓清洗水以清洗所述研磨布，其中，所述噴嘴是直噴嘴，并且所述直噴嘴直線狀地噴射所述清洗水并且與所述研磨布垂直地噴射所述清洗水。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述研磨布受到的所述清洗水的壓力近似等于或大于在研磨所述工件時施加到所述 工件的研磨負荷。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述研磨布受到的所述清洗水的壓力是150gf/cm2 350gf/cm2。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述研磨布受到的所述清洗水的壓力是150gf/cm2 350gf/cm2。
9.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述研磨布的主要材料是泡沫聚氨酯。
10.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在清洗所述研磨布的時候，在從所述直噴嘴噴射所述清洗水的同時使所述噴嘴單元在 所述研磨板上方移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于清洗研磨布的裝置和方法，本發(fā)明的用于清洗研磨布的裝置能夠提高研磨布受到的清洗水的壓力、確保從研磨布移除沉積物并提高研磨效率。該用于清洗研磨布的裝置用于如下研磨設備在該研磨設備中，工件被壓到粘附于研磨板的研磨布上，在將研磨液供給到研磨布的同時使工件相對于研磨板移動，從而研磨工件。該用于清洗研磨布的裝置包括具有能夠向研磨布噴射高壓清洗水以清洗研磨布的噴嘴的噴嘴單元。所述噴嘴是直噴嘴，該直噴嘴能夠直線狀地噴射清洗水并且與研磨布垂直地噴射清洗水。
文檔編號H01L21/304GK101844328SQ20101014112
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權日2009年3月27日
發(fā)明者坂田謙太郎 申請人:不二越機械工業(yè)株式會社