CN102729133A

CN102729133A - 晶圆研磨装置与晶圆研磨方法

Info

Publication number: CN102729133A
Application number: CN2012102453492A
Authority: CN
Inventors: 孙宏琪; 黄明玉; 王建清
Original assignee: Advanced Semiconductor Engineering Inc
Current assignee: Advanced Semiconductor Engineering Inc
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-10-17

Abstract

一种晶圆研磨装置与晶圆研磨方法。晶圆研磨装置包括一支撑板、一修整垫以及一研磨轮。支撑板用以放置一晶圆于其上。修整垫设置邻近于支撑板。研磨轮能够在支撑板与修整垫之间移动，以研磨放置在支撑板上的晶圆或经由修整垫修整研磨轮的一研磨面。

Description

晶圆研磨装置与晶圆研磨方法

技术领域

本发明有关于晶圆研磨装置与晶圆研磨方法，特别有关于利用晶圆研磨装置的自动化研磨方法。

背景技术

晶圆相关的制造商会处理到各种不同特性的晶圆，且一般会以固定的工艺参数来处理晶圆。然而，由于晶圆特性的不同可能因其材料或结构上的差异，当使用晶圆研磨装置，并以固定的工艺参数来研磨特性的不同的晶圆时，很容易导致晶圆损坏的问题，例如晶圆的焦黑或破片。一旦发生此类的事件，不仅损坏的晶圆其报废的可能性提高，晶圆研磨装置也必须立刻停止作业，以人工的方式检查、修复，因而影响了晶圆的产出量(WPH)与产品良率。

发明内容

本发明有关于晶圆研磨装置与晶圆研磨方法。相较于先前技术，于本案实施例中所揭露的晶圆研磨装置与晶圆研磨方法可大幅度地提高晶圆的产出量与产品良率。

根据本发明的一实施例，提供一种晶圆研磨装置。晶圆研磨装置包括一支撑板、一修整垫以及一研磨轮。支撑板用以放置一晶圆于其上。修整垫设置邻近于该支撑板。研磨轮能够在支撑板与修整垫之间移动，以研磨放置在支撑板上的晶圆或经由修整垫修整研磨轮的一的研磨面。

根据本发明的另一实施例，提供一种晶圆研磨方法。晶圆研磨方法包括以下步骤。利用一研磨轮与一以第一研磨参数研磨并放置在一支撑板上的一晶圆。在判断出利用研磨轮与第一研磨参数研磨晶圆的过程中发生异常之后，利用研磨轮与相异于第一研磨参数的一第二研磨参数研磨晶圆，或者，将研磨轮移至邻近于支撑板的一修整垫，并利用修整垫修整研磨轮的一研磨面。

下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示根据一实施例的晶圆研磨装置的上视图。

图2绘示根据一实施例的晶圆研磨装置的上视图。

图3A至图3D绘示根据一实施例的晶圆研磨方法。

主要元件符号说明：

102、202：支撑板

104A、104B、104C、104D、204B、204C：晶圆承载盘

106A、106B、106C、106D、206B、206C：工作区域

108A、108B、208：修整垫

110A、110B：修整垫承载盘

112A、112B、112C、212A、212B：研磨轮

114A、114B、114C、114D：晶圆

具体实施方式

图1绘示根据一实施例的晶圆研磨装置的上视图。晶圆研磨装置包括支撑板102。支撑板102上设置有晶圆承载盘104A、104B、104C、104D。于实施例中，支撑板102为轮转盘，用以将晶圆承载盘104A、104B、104C、104D转动至各个工作区域106A、106B、106C、106D。修整垫108A、108B放置在邻近于支撑板102的修整垫承载盘110A、110B上。举例来说，修整垫承载盘110A、110B设置在支撑板102的外侧。

请参照图1，举例来说，研磨轮112A能够经由一移动件(未显示)，例如机械手臂移动在支撑板102与修整垫108A之间移动，以研磨位在工作区域106B的晶圆承载盘104B上的晶圆(未显示)，或经由修整垫108A修整研磨轮112A的研磨面。研磨轮112B能够在支撑板102与修整垫108B之间移动，以研磨位在工作区域106C的晶圆承载盘104C上的晶圆(未显示)或经由修整垫108B修整研磨轮112B的研磨面。于一实施例中，位在工作区域106B的研磨轮112A用以粗研磨晶圆，位在工作区域106C的研磨轮112B用以细研磨晶圆，位在工作区域106D的研磨轮112C用以抛光晶圆。修整垫108A与修整垫108B可具有不同的研磨特性，分别能够用以有效率地修整研磨轮112A与研磨轮112B。于此实施例中，工作区域106B、106C分别设置有由成对的研磨轮112A与修整垫108A所构成的研磨单元，与由成对的研磨轮112B与修整垫108B所构成的研磨单元。然本揭露并不限于此，于其他实施例中，亦可设计成其他的配置。于实施例中，图1所示的装置可设置在单一个腔室的内。

图2绘示根据一实施例的晶圆研磨装置的上视图。图2的晶圆研磨装置与图1的晶圆研磨装置的差异在于，不同工作区域206B、206C的研磨轮212A、212B共用单一个修整垫208。请参照图2，举例来说，研磨轮212A能够经由移动件(未显示)，例如机械手臂移动在支撑板202与修整垫208之间移动，以研磨位在工作区域206B的晶圆承载盘204B上的晶圆(未显示)，或经由修整垫208修整研磨轮212A。研磨轮212B能够在支撑板202与修整垫208之间移动，以研磨位在工作区域206C的晶圆承载盘204C上的晶圆(未显示)或经由修整垫208修整研磨轮212B。修整垫208可具有适当的研磨特性，用以有效率地修整研磨轮212A与研磨轮212B。图2所示的装置可设置在单一个腔室之内。

图3A至图3D绘示根据一实施例的晶圆研磨方法。虽然此实施例搭配图1所示的晶圆研磨装置作说明，然本揭露并不限于此，于其他实施例中，亦可使用其他装置例如图2所示的装置参照相似的概念进行晶圆研磨方法。

请参照图3A，将晶圆114A从进出窗口(未绘示)传送至工作区域106A中的晶圆承载盘104A上，然后利用支撑板102将晶圆承载盘104A与位于其上的晶圆114A转至工作区域106B。接着利用工作区域106B的研磨轮112A搭配第一研磨参数对晶圆114A进行研磨，其中可同时将另一晶圆114B传送至工作区域106A中的晶圆承载盘104B上。

请参照图3A，利用工作区域106B的研磨轮112A搭配第一研磨参数研磨晶圆114A在正常的情况之下进行。于实施例中，在判断出利用研磨轮112A与第一研磨参数研磨晶圆114A的过程中发生异常状况之后，位在工作区域106B的晶圆114A改用相异于第一研磨参数的第二研磨参数进行研磨，或者，研磨轮112A移至邻近于支撑板102的修整垫108A，并利用修整垫108A修整研磨轮112A的研磨面。实施例中的异常状况可能表示研磨轮112A有阻塞的问题，若继续利用研磨轮112A搭配第一研磨参数进行研磨步骤可能会造成研磨晶圆114A的损坏，例如晶圆焦黑、破片等问题。

请参照图3A，于实施例中，相较于第一研磨参数，研磨工艺中使用第二研磨参数更可避免晶圆114A损坏的情形发生。举例来说，第一研磨参数与第二研磨参数各可包括研磨轮112A的主轴进给速度、晶圆承载盘104A的转速、或冷却水流量等等。于一实施例中，第二研磨参数的研磨轮112A的主轴进给速度小于第一研磨参数的研磨轮112A的主轴进给速度。第二研磨参数的晶圆承载盘104A的转速小于第一研磨参数的晶圆承载盘104A的转速。第二研磨参数的冷却水流量大于第一研磨参数的冷却水流量。

于一实施例中，判断出利用研磨轮112A与第一研磨参数研磨晶圆114A的过程中发生异常的方法，判断出研磨轮112A的主轴移动速率(例如Z轴位置变化量/时间)与晶圆114A的移除速率(例如晶圆114A厚度变化量/时间)的差异大于一设定极限值例如50％。于实施例中，正常情况能容忍的范围为5％～15％。于一实施例中，在用以粗研磨的工作区域106B发生这类的异常状况时，会将第一研磨参数的研磨轮112A的主轴进给速度5.0um/s降至第二研磨参数的研磨轮112A的主轴进给速度0.5um/s。或者，将第一研磨参数的晶圆承载盘104A的转速300rpm降至第二研磨参数的晶圆承载盘104A的转速100rpm。或者，将第一研磨参数的冷却水流量2公升/分钟(LPM，liter per mintue)提高第二研磨参数的冷却水流量8公升/分钟。

于一实施例中，判断出利用研磨轮112A与第一研磨参数研磨晶圆114A的过程中发生异常的方法判断出研磨轮112A的主轴电流值大于设定极限值，例如14安培。于实施例中，正常情况能容忍的范围为9安培～12安培。于一实施例中，在用以粗研磨的工作区域106B发生这类的异常状况时，会将第一研磨参数的研磨轮112A的主轴进给速度5.0um/s降至第二研磨参数的研磨轮112A的主轴进给速度0.5um/s。或者，将第一研磨参数的晶圆承载盘104A的转速300rpm降至第二研磨参数的晶圆承载盘104A的转速100rpm。或者，将第一研磨参数的冷却水流量2公升/分钟(LPM，liter per mintue)提高第二研磨参数的冷却水流量8公升/分钟。

于一实施例中，举例来说，在利用位在工作区域106B的研磨轮112A与第二研磨参数研磨位在工作区域106B的晶圆114A之后，如图3B所示，将研磨轮112A移至位在工作区域106B的修整垫108A，并利用修整垫108A修整研磨轮112A的研磨面。在将研磨轮112A移至位在工作区域106B的修整垫108A修整的同时，亦可利用支撑板102将晶圆承载盘104A上的晶圆114A转动到工作区域106C，并将另一晶圆114C传送至工作区域106A中的晶圆承载盘104C上。

在利用修整垫108A修整研磨轮112A的研磨面之后，请参照图3C，将研磨轮112A移至位在工作区域106B的支撑板102上的晶圆承载盘104B，继续对晶圆114B进行研磨步骤。由于研磨轮112A已经被修整而恢复预期的研磨特性，因此其不会对晶圆114B造成损坏。

请参照图3C，在一些实施例中，在正常的情况之下，利用工作区域106C的研磨轮112B搭配第三研磨参数对晶圆承载盘104A上的晶圆114A进行研磨。于实施例中，在判断出利用研磨轮112B与第三研磨参数研磨晶圆114A的过程中发生异常之后，位在工作区域106C的晶圆114A改用相异于第三研磨参数的第四研磨参数进行研磨，或者，研磨轮112B移至邻近于支撑板102的修整垫108B，并利用修整垫108B修整研磨轮112B的研磨面。实施例中的异常状况可能表示研磨轮112B有阻塞的问题，若继续利用研磨轮112B搭配第三研磨参数进行研磨步骤可能会造成研磨晶圆114A的损坏，例如晶圆焦黑、破片等问题。

请参照图3C，于实施例中，相较于第三研磨参数，研磨工艺中使用第四研磨参数更可避免晶圆114A损坏的情形发生。举例来说，第三研磨参数与第四研磨参数各可包括研磨轮112B的主轴进给速度、晶圆承载盘104A的转速、或冷却水流量等等。于一实施例中，第四研磨参数的研磨轮112B的主轴进给速度小于第三研磨参数的研磨轮112B的主轴进给速度。第四研磨参数的晶圆承载盘104A的转速小于第三研磨参数的晶圆承载盘104A的转速。第四研磨参数的冷却水流量大于第三研磨参数的冷却水流量。

于一实施例中，判断出利用研磨轮112B与第三研磨参数研磨晶圆114A的过程中发生异常的方法判断出研磨轮112B的主轴移动速率(例如Z轴位置变化量/时间)与晶圆114A的移除速率(例如晶圆114A厚度变化量/时间)的差异大于一设定极限值例如50％。于实施例中，正常情况能容忍的范围为5％～15％。于一实施例中，在用以细研磨的工作区域106C发生这类的异常状况时，会将第三研磨参数的研磨轮112B的主轴进给速度0.5um/s降至第四研磨参数的研磨轮112B的主轴进给速度0.1um/s。或者，将第三研磨参数的晶圆承载盘104A的转速200rpm降至第四研磨参数的晶圆承载盘104A的转速100rpm。或者，将第三研磨参数的冷却水流量2公升/分钟(LPM，liter per mintue)提高第四研磨参数的冷却水流量8公升/分钟。

于一实施例中，判断出利用研磨轮112B与第三研磨参数研磨晶圆114A的过程中发生异常的方法判断出研磨轮112B的主轴电流值大于设定极限值，例如14安培。于实施例中，正常情况能容忍的范围为9安培～12安培。于一实施例中，在用以细研磨的工作区域106C发生这类的异常状况时，会将第三研磨参数的研磨轮112B的主轴进给速度5.0um/s降至第四研磨参数的研磨轮112B的主轴进给速度0.5um/s。或者，将第三研磨参数的晶圆承载盘104A的转速300rpm降至第四研磨参数的晶圆承载盘104A的转速100rpm。或者，将第三研磨参数的冷却水流量2公升/分钟(LPM，liter per mintue)提高第四研磨参数的冷却水流量8公升/分钟。

于一实施例中，举例来说，在利用位在工作区域106C的研磨轮112B与第三研磨参数研磨位在工作区域106C的晶圆114A之后，如图3C所示，将研磨轮112B移至位在工作区域106C的修整垫108B，并利用修整垫108B修整研磨轮112B的研磨面。在研磨轮112B移至位在工作区域106C的修整垫108B修整的同时，如图3D所示，亦可利用支撑板102将晶圆承载盘104A上的晶圆114A转动到工作区域106D，并将另一晶圆114D传送至工作区域106A中的晶圆承载盘104D上。请参照图3D，在利用修整垫108B修整研磨轮112B的研磨面之后，将研磨轮112B移至位在工作区域106C的晶圆承载盘104B的晶圆114B，继续进行研磨工艺。由于研磨轮112B已经被修整而恢复预期的研磨特性，因此其不会对晶圆114B造成损坏。位在工作区域106D的晶圆114A可进行抛光程序，然后转至工作区域106A并经由窗口(未显示)移出装置。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种晶圆研磨装置，包括：

一支撑板，用以放置一晶圆于其上；

一修整垫，设置邻近于该支撑板；以及

一研磨轮，其能够在该支撑板与该修整垫之间移动，以研磨放置在该支撑板上的该晶圆或经由该修整垫修整该研磨轮的一研磨面。

2.如权利要求1所述的晶圆研磨装置，其中包括数个该修整垫与数个该研磨轮，该些修整垫的各个与该些研磨轮的各个成对地构成一研磨单元。

3.如权利要求1所述的晶圆研磨装置，更包括数个研磨区域，该些研磨区域至少的一设置有该研磨单元。

4.如权利要求1所述的晶圆研磨装置，其中包括数个该研磨轮，该些研磨轮共用单一个该修整垫。

5.一种晶圆研磨方法，包括：

利用一研磨轮与一第一研磨参数研磨放置在一支撑板上的一晶圆；以及

在判断出利用该研磨轮与该第一研磨参数研磨该晶圆的过程中发生异常之后，利用该研磨轮与相异于该第一研磨参数的一第二研磨参数研磨该晶圆，或者，将该研磨轮移至邻近于该支撑板的一修整垫，并利用该修整垫修整该研磨轮的一研磨面。

6.如权利要求1所述的晶圆研磨方法，其中在利用该研磨轮与该第二研磨参数研磨该晶圆之后，将该研磨轮移至该修整垫，并利用该修整垫修整该研磨轮的该研磨面。

7.如权利要求1所述的晶圆研磨方法，更包括在利用该修整垫修整该研磨轮的该研磨面之后，将该研磨轮移至该支撑板，并利用该研磨轮与该第一研磨参数研磨放置在该支撑板上的另一晶圆。

8.如权利要求1所述的晶圆研磨方法，判断出利用该研磨轮与该第一研磨参数研磨该晶圆的过程中发生异常的方法包括：

判断出该研磨轮的一主轴移动速率与该晶圆的一移除速率的差异大于一设定极限值；或者

判断出该研磨轮的一主轴电流值大于另一设定极限值。

9.如权利要求1所述的晶圆研磨方法，其中该支撑板上设置有一晶圆承载盘，该晶圆放置在该晶圆承载盘上，第一研磨参数与该第二研磨参数各包括该研磨轮的一主轴进给速度、该晶圆承载盘的一转速、或一冷却水流量。

10.如权利要求9所述的晶圆研磨方法，其中该第二研磨参数的该研磨轮的该主轴进给速度小于该第一研磨参数的该研磨轮的该主轴进给速度；

该第二研磨参数的该晶圆承载盘的该转速小于该第一研磨参数的该晶圆承载盘的该转速；或者

该第二研磨参数的该冷却水流量大于该第一研磨参数的该冷却水流量。