研磨模块及包括其的基板研磨装置的制作方法

以下实施例涉及一种研磨模块及包括其的基板研磨装置。

背景技术：

半导体元件的制造需要CMP(chemical mechanical polishing，化学机械研磨)作业，CMP作业包括：研磨和抛光(buffing)及清洗。半导体元件为多层结构的形态，且在基板层形成有具有扩散区域的晶体管元件。在基板层，连接金属线图案化，并且以电连接于形成有功能性元件的晶体管元件。如公知的一样，图案化的导电层通过二氧化硅等绝缘材料与其他导电层绝缘。由于形成更多的金属层和与其相关的绝缘层，从而使绝缘材料平坦的必要性增加。若没有实现平坦化，则由于在表面形态的很多变动，实质上，追加金属层的制造更难。此外，金属线图案由绝缘材料形成，通过基板研磨作业来去除过量金属物。

现有的基板研磨装置作为用于对基板的一面或两面进行研磨、抛光及清洗的构成要素，设置有机械研磨部件，机械研磨部件包括传送带、研磨垫或刷子，利用研磨液溶液内的化学成分来促进及强化研磨作业。

另外，通常，基板研磨装置以如下形式实现研磨：向附着于研磨平板(platen)的研磨垫和安装于载体头的基板之间供给包括研磨粒子的研磨液的同时，随着向同一方向旋转，通过研磨垫和基板之间的相对旋转速度使得基板表面平坦化。

基板的面积逐渐变大，研磨大面积基板时，为了使研磨均匀度适合，众所周知的方式为，将基板载体分割为多个区域且设置柔韧性薄膜，通过向各个区域施加不同的压力来控制研磨量。但是，即使如所述一样对基板载体进行分割，在使得基板的研磨均匀度维持一定并进行控制方面也存在极限，因而需要新的控制研磨量的方式。

另外，随着基板的大小逐渐大面积化，难以进行向基板研磨装置及基板载体的基板的装载和卸载，从而产生延迟时间,并且降低生产量(throughput)。

此外，在研磨基板时向基板的被研磨面供给用于研磨基板的研磨液。现有的基板研磨装置随着研磨模块加压基板的同时旋转而研磨基板，设置于现有的研磨模块的用于加压的流体口的情况，因为用于供给研磨液的端口及供给空气的端口形成为一体，所以有在一个端口发生损坏时需要替换整个端口的问题。

尤其，就用于供给研磨液的端口而言，研磨液特性上会产生内部的腐蚀或堵塞现象，所以有必要定期的替换研磨液供给部，此时，存在由于装置的中断而导致的生产力低下的问题。据此，实情是需要一种用于解决由于研磨液供给部的替换而导致的问题的研磨装置。

技术实现要素：

根据实施例，提供一种基板研磨装置，其独立地与用于加压的流体口及用于注入研磨液的研磨液供给部相连接，易于替换研磨液供给部。

实施例中想要解决的课题并非受限于如上所述的课题，从业者可以从以下记载明确地理解没有提及的其他课题。

根据用于实现所述想要解决的课题的实施例，基板研磨装置的研磨模块包括：研磨垫，其设置于基板上部，与所述基板相接触并研磨所述基板；基底部件，其下侧设置有所述研磨垫；驱动轴，其设置于所述基底部件的上部；流体供给部，其设置于所述驱动轴，通过所述驱动轴供给加压所述研磨垫的流体；以及研磨液供给部，其在所述驱动轴通过与所述流体供给部不同的流路向基板的被研磨面供给研磨液。

另外，根据用于实现所述想要解决的课题的实施例，基板研磨装置包括：基板移送部，其用于移送基板；研磨模块，其下侧设置有研磨垫，研磨垫接触于基板的被研磨面并研磨所述基板；研磨液供给部，其设置于所述研磨模块的驱动轴，通过所述驱动轴向所述研磨垫和所述基板的被研磨面供给研磨液；以及驱动部，其使得所述驱动轴旋转，随着所述驱动轴旋转而使得所述研磨模块沿着与所述基板平行的圆或椭圆轨道进行摆动旋转。

如上所述，根据实施例，四边形的研磨垫旋转的同时研磨基板，且通过研磨模块向研磨垫及基板的被研磨面提供研磨液。

此外，独立地与流体供给部及研磨液供给部相连接，可简便地进行研磨液供给部的替换，流体供给部用于加压研磨垫，研磨液供给部用于供给研磨液。

根据一个实施例的研磨模块及包括其的基板研磨装置的效果，并非限定于以上所提及的内容，通常的技术人员可以通过以下记载明确地理解没有提及的其他效果。

附图说明

本说明书中所附的以下附图例示出本实用新型的优选的一个实施例，和本实用新型的详细说明一起起到更进一步理解本实用新型的技术思想的作用，因此不应解释为本实用新型仅限定于所述附图中所记载的事项。

图1是根据一个实施例的基板研磨装置的立体图。

图2是在图1中沿Ⅱ-Ⅱ线的基板研磨装置的截面图。

图3是在图2中供给轴和流体供给管体部分的部分放大截面图。

图4是根据一个实施例的研磨模块中流体供给管体的立体图。

图5是根据一个实施例的研磨模块中分配板的平面图。

图6是用于说明根据一个实施例的研磨模块的操作的平面图。

图7是用于说明根据一个实施例的研磨模块的驱动部的主要部分立体图。

具体实施方式

如下，通过例示的附图对实施例进行详细地说明。应留意的是，在对各个附图的构成要素添加参照标号时，对相同的构成要素虽然在不同的图上进行了表示，但也尽可能使其具有相同的标号。此外，在对实施例进行说明时，判断为针对有关的公知构成或功能的具体说明会妨碍对实施例的理解的情况，省略其详细说明。

此外，在对实施例的构成要素进行说明时，可以使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。所述术语仅仅用于将该构成要素与其他构成要素区分开，并非通过术语来限定相应构成要素的本质或顺次或顺序等。记载为某个构成要素“连接”、“结合”或“接合”于其他构成要素的情况，虽然该构成要素可以直接连接或接合于其他构成要素，但是，也可以理解为，在各个构成要素之间“连接”、“结合”或“接合”有另外的其他构成要素。

以下，参照图1至图7，对根据实施例的基板研磨装置10进行说明。作为参考，图1是表示根据一个实施例的基板研磨装置10的部分的立体图，图2是在图1中沿Ⅱ-Ⅱ线的基板研磨装置10的截面图。并且，图3是放大表示图2中的供给轴123a和流体供给管体124部分的截面图，图4是根据一个实施例的研磨模块12中流体供给管体124的立体图。并且，图5是根据一个实施例的研磨模块12中分配板220的平面图。图6是用于说明根据一个实施例的研磨模块12的操作的平面图，图7是用于说明根据一个实施例的研磨模块12中驱动部128的构成及操作的主要部分立体图。

参照附图，基板研磨装置10包括：基板移送部11，其用于移送基板1；研磨模块12，其设置有用于研磨基板1的研磨垫121。

基板1可以是透明基板，包括用于如LCD(liquid crystal display，液晶显示器)、PDP(plasma display panel，等离子显示板)等平板显示装置(flat panel display device,FPD)的玻璃。但是基板1并非限定于此，例如，可以是用于制造半导体装置(semiconductor device)的硅片(silicon wafer)。此外，虽然图中示出了基板1具有四边形形状，但是这不过是一个例示，基板1的形状及大小等并非受附图的限定。

基板移送部11形成为同时及连续地对多个基板1进行移送。例如，基板移送部11具有传送带或传送机形态。基板移送部11可形成为依次移送至少一个以上，优选地，依次移送多个基板1。但是，这不过是一个例示，基板移送部11的大小和形态并非受附图的限定，实质上可以进行多样的变更。

研磨模块12包括设置有研磨垫121的基底部件122和驱动轴123。并且包括：研磨液供给部126，其用于通过研磨模块12向研磨垫121供给研磨液；流体供给部127，其供给用于加压研磨模块12的流体。

基底部件122在内部形成有用于供给研磨液的流路S1，并且在下面设置有分配板220，以便能够向研磨垫121供给研磨液，分配板220形成有多个喷射孔221、222、223(参照图5)。

例如，基底部件122具有箱子形态，其下面具有四边形或矩形形态，且在内部形成有空间或流路S1,流路S1用于供给研磨液。

分配板220构成基底部件122的下面，通过基底部件122将供给的研磨液均匀地分配至研磨垫121。此外，分配板220起到使得研磨垫121附着的板的作用。例如，参照图5，分配板220具有规定的板形状，多个喷射孔221、222、223配置为一列或者多列，或配置为Z字形态等各种形态。但是，分配板220的喷射孔221、222、223的配置及形状并非受附图的限定。

研磨垫121在基底部件122中设置于与基板1相面对的下侧。研磨垫121具备具有规定长度和宽度的条(bar)或四边形形态。此外，研磨垫121可以具有与基板1的长度及/或宽度相对应的四边形形态。

但是，这不过是一个例示，研磨垫121的形状和大小并非受附图的限定，实质上可以具有多样的形状和大小。例如，研磨垫121不限定于矩形或正方形，可以形成为圆形或椭圆形。或者，研磨垫121也可以形成为多张而不是1张。

根据一个实施例，因为研磨垫121的大小比基板1小，所以易于研磨垫121的制造及替换。此外，用于替换研磨垫121的维持/管理所需的时间消耗少，由此可以缩短工艺时间。此外，研磨模块12及研磨垫121形成为比基板1大的情况，也可以均匀地研磨基板1，并且可以缩短研磨时间。

设置有一个或多个驱动轴123。本实施例中，因为研磨模块12的长度形成得较长，所以设置有多个驱动轴123。此外，在多个驱动轴123中分为形成有研磨液管233的驱动轴(以下，称为‘供给轴123a’)和成为旋转轴的驱动轴(以下，称为‘旋转轴123b’)来进行说明，研磨液管233向研磨垫121供给研磨液，旋转轴与驱动部128相连接从而使得研磨模块12旋转。

供给轴123a位于研磨模块12的中心，旋转轴123b可以配置于供给轴123a的周围。但是，这不过是一个例示，旋转轴123b可以设置于研磨模块12的中央，供给轴123a也可以设置于旋转轴123b的周围。此外，供给轴123a和旋转轴123b的位置和数量可以进行多样的变更。

在此，本实施例中例示了在研磨模块12形成有3个驱动轴123，这不过是一个例示，实质上可以对驱动轴123的数量进行多样的变更。此外，例示了在驱动轴123中的一个或者一部分为形成有研磨液管233的供给轴123a，而剩余的部分为旋转轴123b，但是也可以在所有驱动轴123形成研磨液管233，从而兼作供给轴123a和旋转轴123b。

供给轴123a形成有研磨液管233，研磨液管233通过轴体231的中心且沿着供给轴123a的长度方向贯通。研磨液管233是将通过后面叙述的研磨液供给部126流入的研磨液向研磨垫121提供的流路。研磨液管233形成为从供给轴123a的上端连通至下端，下端与形成于基底部件122内部的研磨液供给流路S1相连通。

本实施例中，通过流体供给管体124供给的流体加压研磨模块12，且通过研磨液管233供给研磨液。此外，研磨液管233与流体供给管体124相互独立形成。

研磨液供给部126以可替换的形式连接于研磨头，且可以向研磨垫121供给研磨液。研磨液供给部126从外部获得研磨液的供给并传递至基底部件122，从而可向通过研磨垫121进行研磨的基板部位供给研磨液。研磨液流动于基板及研磨垫121之间，通过由研磨液粒子及垫表面凸起引起的机械摩擦来进行基板的研磨，同时，可通过由构成研磨液的组合物引起的化学反应来研磨基板表面。通过研磨液供给部126供给的研磨液的种类可以根据被研磨的基板的种类、特性而不同，且并非限定于此。

研磨液供给部126可以连接于研磨头的上侧。例如，研磨液供给部126可以以通过研磨液管233向基底部件122供给研磨液的形式连接于驱动轴123。

根据所述构造，研磨液供给部126可以以不受针对研磨头的流体供给口125的连接部位的干涉的形式连接于研磨头。研磨液供给部126以可替换的形式连接于研磨头，例如连接于驱动轴123，所以在没有针对研磨头的流体供给口125的分离过程的情况下，可以仅使得研磨液供给部126独立分离。

通常，就研磨液供给部126而言，因研磨液的特性而会导致研磨液供给部126的内部被腐蚀，从而产生研磨液渗漏的泄漏(leak)现象、管道被研磨液堵住的堵塞(clogging)等现象，从而有必要定期替换。根据一个实施例的基板研磨装置1，研磨液供给部126及流体供给口125具有相互独立分离的结构，因此即使不分离流体供给口125也可以简单地仅对研磨液供给部126进行替换或修理。由此，修理装置所需的时间少，从而可以提高基板研磨工艺间的生产力。

流体供给管体124与供给轴123a的外侧相结合，流体供给口125及流体供给部127与流体供给管体124相结合。在此，流体可以包括纯水(De-Ionized Water)或空气(air)。

参照图4，流体供给管体124设置为在供给轴123a以与研磨液供给部126及研磨液管233相独立的形式供给流体。流体供给管体124与供给轴123a设置于同轴上，并形成为包围供给轴123a外周的管形状。流体供给管体124可以包括外壳241及多个流体管242。

在外壳241内部形成有中孔243，并可形成为具有规定直径的圆筒形，供给轴123a插入于中孔243。换句话说，随着供给轴123a插入于外壳241的中孔243内部，流体供给管体124的外壳241以包围供给轴123a的形态进行结合。此外，虽然没有图示，但是在外壳241的内面和供给轴123a的外面之间可以设置轴承(bearing，未示出)，轴承用于使得供给轴123a的相对旋转成为可能，且减少随着旋转而产生的摩擦力。

流体管242在外壳241的内部沿着外壳241的长度方向形成，提供将从流体供给口125流入的流体引导至基底部件122的流路。流体管242包括：入口242a，其与流体供给口125相连通；以及出口242b，其与基底部件122相连通，并且流体管242形成有沿着外壳241的内部连通入口242a至出口242b的流路。入口242a可贯通外壳241的外侧面而形成，并且可以沿着外壳241的周围以相互不同的高度形成。出口242b贯通外壳241的下面而形成。

形成有多个流体管242。此外，流体管242沿着外壳241的周围相互以隔开规定间隔的形式形成，以便互不干涉。换句话说，就流体管242而言，在与基底部件122相连通的部分，出口242b沿着以供给轴123a的中心为基准的圆周方向以隔开一定间隔的形式形成。据此，以供给轴123a的中心为基准以放射状供给通过多个流体管242注入的流体，并可以对研磨垫121的全方向均匀地进行供给。

流体供给口125设置在流体供给管体124的外侧，向各个流体管242提供相互不同或同样的流体。例如，参照图2和图3，流体供给口125具有与流体供给管体124的外壳241结合于同轴上的管形状，在内侧与流体管242相连通。此外，设置有多个流体供给口125，多个流体供给口125可以以沿着外壳241的长度方向叠层的方式连接。

在此，流体供给口125在外侧与流体供给部127相连通，在内侧与流体供给管体124的流体管242相连通。此外，流体供给口125可以构成为在内侧与一个流体管242相连通。各个流体供给口125可分别与形成于外壳241外面的多个流体管242相连通。由此，通过各个流体供给口125供给的流体可通过各个流体管242供给至基底部件122的各个部位。

在旋转轴123b设置有驱动部128，驱动部128使得研磨垫121在接触于基板1表面的状态下沿着圆或椭圆轨道进行轨道旋转(orbital motion)。

在此，所谓的‘轨道旋转’指的是，研磨模块12的中心点移动的轨迹形成规定直径的圆或椭圆。在附图中，用‘Tc’来表示研磨模块12的中心C移动的轨迹。驱动部128使得研磨模块12沿着圆或椭圆轨道以规定速度旋转，即摆动(oscillation)，从而研磨基板1。

或者，驱动部128不仅使得研磨模块12沿着圆或椭圆轨道进行旋转，也可以使得研磨模块12自转。此时，所谓的研磨模块12自转指的是，研磨模块12的中心在固定在基板1的状态下旋转。此外，驱动部128也可以将研磨模块12的中心作为旋转轴，使其沿着一个方向或两个方向在规定范围以内旋转或也可以使其旋转360°。

但是，这不过是一个例示，研磨模块12的操作实质上可以进行多样变更。此外，驱动部128使得研磨模块12自转或轨道旋转，与此同时，也可以使其沿着x轴或y轴方向中任何一个方向或两个方向进行往返线性移动。如上所述，研磨模块12通过自转、轨道旋转及线性移动中任何一个或复合的操作而进行旋转/移动，同时可以对基板1的全面进行研磨。

驱动部128可以使得研磨模块12以一定速度旋转，或者以可变的旋转速度进行旋转。

驱动部128连接于驱动轴123中的旋转轴132b。在与旋转轴132b的中心偏心的位置设置偏心轴281，驱动部128连接于偏心轴281并进行旋转，从而可以使得研磨模块12以规定速度进行轨道旋转。但是，这不过是一个例示，驱动部128可以具有使得研磨模块12沿着圆或椭圆轨道进行旋转的多样的形态。

就如上所述实施例而言，虽然根据限定的实施例和附图进行了说明，但是如果是在所属技术领域内具有通常的知识的技术人员，则可以从所述记载进行多样的修改及变形。例如，即使以与说明的方法不同的顺序执行所说明的技术，及/或者对说明的系统、结构、装置、电路等构成要素以与说明的方法不同的形态进行结合或组合，或利用不同构成要素或均等物来代替或置换，也可以实现适当的结果。

因此，不同的实现、不同实施例及与权利要求书均等的事项都属于后面叙述的权利要求书的范围。

标号说明

1:基板

10:基板研磨装置

11:基板移送部

12:研磨模块

121:研磨垫

122:基底部件

220:分配板

221、222、223:喷射孔

123、123a、123b:驱动轴

231:轴体

233:研磨液管

124:流体供给管体

241:外壳

242:流体供给管

243:中孔

125:流体供给口

126:研磨液供给部

127:流体供给部

128:驱动部

281:偏心轴

S1:研磨液流路