CN103962936B - 研磨方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种研磨方法及装置，具有：研磨工序，其根据预先设定的研磨工法，利用顶环(301A)将研磨对象的基板按压到研磨台(300A)的研磨垫(305A)上而对基板的被研磨面进行研磨；垫清洗工序，其将清洗液喷到研磨垫从而去除研磨垫上的杂质；以及基板交接工序，其在基板交接位置使研磨后的基板脱离顶环(301A)并将下一研磨对象的基板安装在顶环上，直至将安装有下一研磨对象的基板的顶环(301A)返送回研磨台(300A)上，在检测出研磨工法结束后开始垫清洗工序，对处于基板交接工序中的下一研磨对象的基板位置进行检测并结束所述垫清洗工序。采用本发明，能最大限度地利用研磨工序期间进行的基板交接工序的空余时间并可对研磨台上的研磨垫进行清洁。

Description

研磨方法及装置
技术领域
本发明涉及一种将半导体晶片等的基板按压到研磨台的研磨垫上，利用基板的被研磨面与研磨垫的相对运动而对基板的被研磨面进行研磨的研磨方法及装置。
背景技术
近年来，随着半导体器件的高集成化、高密度化，线路的配线也越来越细微化，多层配线的层数也在增加。若要实现线路的细微化和多层配线，则由于承袭下侧层的表面凹凸而使断坡更大，因此，随着配线层数增加，薄膜形成中对于断坡形状的膜覆盖性(阶跃式覆盖率)变差。因此，为了进行多层配线，必须改善该阶跃式覆盖率，应当在过程中进行平坦化处理。另外，由于焦距随光刻技术的细微化一起而变浅，因此，必须对半导体器件表面进行平坦化处理以使半导体器件表面的凹凸断坡控制在焦距以下。
因此，在半导体器件的制造工序中，半导体器件表面的平坦化技术越来越重要。该平坦化技术中，最重要的技术是化学机械研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))。该化学机械研磨是，用研磨装置将包含二氧化硅(SiO2)或二氧化铈（CeO2）等磨粒在内的研磨液(浆料)供给到研磨垫并使半导体晶片等基板与研磨垫滑动接触从而进行研磨。
上述的进行CMP处理的研磨装置具有：研磨台，该研磨台具有研磨垫；以及基板保持装置，该基板保持装置被称为对半导体晶片(基板)进行保持用的顶环或研磨头等。在用这种研磨装置对半导体晶片(基板)进行研磨的场合，由基板保持装置对半导体晶片进行保持，并从研磨液供给喷管将研磨液(浆料)供给到研磨垫，将半导体晶片以一定的压力按压到研磨垫的表面(研磨面)。此时，通过使研磨台与基板保持装置旋转，从而半导体晶片与研磨面滑动接触，半导体晶片的表面被研磨得平坦并且镜面。
研磨装置如上所述，由于通过从研磨液供给喷管将研磨液(浆料)供给到研磨垫上并使研磨台旋转，从而对基板进行研磨，因此存在供给到研磨垫上的浆料的烟雾向周围飞散的问题。另外，在基板研磨后，由于从研磨液供给喷管将纯水供给到研磨垫上并使研磨台旋转，进行水抛光或进行清洗，因此存在供给到研磨垫上的纯水等烟雾向周围飞散的问题。如此，研磨装置内是浆料、纯水等烟雾和水滴飞散的环境，飞散的浆料等烟雾附着在研磨装置内的各部分上，一旦干燥，磨粒就聚集并在研磨中落到研磨垫的表面上，成为基板表面产生擦伤的原因。
如此，在CMP处理中，有浆料等粒子聚集造成的擦伤增加的风险，也是成品率下降的要因。擦伤的主要原因是聚集的磨粒脱落到研磨垫上而引起的，作为不使脱落后的磨粒进入研磨垫与基板之间的方法，一般考虑修整时的对策，例如，有延迟修整速度，修整后利用喷雾器将液体与气体的混合流体等对磨粒进行冲洗的清洁方法。
专利文献1：日本专利特开2007－75973号公报
发明所要解决的课题
为了尽可能去除上述的处于研磨垫上的聚集后的磨粒，喷雾器对研磨垫的清洁时间越长越好。但是，在以往的研磨装置中，修整工序和喷雾器对研磨垫的清洗工序，由于由研磨工法设定，因此，为了延长喷雾器对研磨垫的清洁时间，必须通过变更研磨工法来延长清洁时间，有使处理量显著下降的问题。
本发明者们为了不使处理量下降，延长研磨垫(研磨面)的清洁时间，而在根据研磨工法对由研磨装置实行的各种工序重新进行的过程中获得了如下的见解。即，在对一片半导体晶片等基板进行研磨后，具有使研磨后的基板脱离顶环而将新基板安装在顶环上的基板交接工序。
本发明者们着眼于在基板交接工序期间在研磨台上不进行任何作业的所谓空余时间，研究了利用该空余时间对研磨垫进行清洗来延长清洁时间的可能性。在该场合，考虑对研磨工法增加这样的工法：“至研磨工法再实行的期间(时间)实行研磨垫清洁”，但若从控制部对研磨工法发出实行命令，则研磨工法为实行中，不能检测研磨工法自身是否结束了研磨工法，因此，自己自身在实行中的状态下继续确认研磨工法是否结束。换言之，由于在称为“至研磨工法再实行的期间”的场合，既不能检测先前的研磨工法的结束，也不能检测下一个研磨工法的开始，故不得不持续实行研磨垫清洁的状态。因此，在对研磨工法增加“研磨垫清洁”的场合，就不得不设定清洁时间，结果，使处理量下降。
另外，还考虑与研磨工法分开地预先设定“研磨工法结束后，进行规定时间的对研磨垫的清洁”。但是，由于研磨装置上要处理各种基板，即要实行各种的研磨工法，故研磨工法期间的时间不一定。于是，对每基板每次设定研磨垫清洁时间费时，且若不每次设定，则不得不设定各研磨方法期间的最小间隔，无法最大限度地有效利用研磨工法期间的空余时间。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供一种研磨方法及装置，可最大限度地利用研磨工序之间进行的基板交接工序的空余时间，对研磨台上的研磨垫进行清洁。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的研磨方法包含：研磨工序，该研磨工序根据预先设定的研磨工法，利用顶环将作为研磨对象的基板按压到研磨台上的研磨垫而对基板的被研磨面进行研磨；垫清洗工序，该垫清洗工序将清洗液喷到所述研磨垫从而去除研磨垫上的杂质；以及基板交接工序，该基板交接工序在基板交接位置使研磨后的基板脱离顶环并将作为下一研磨对象的基板安装在顶环上，直至将安装有作为下一研磨对象的基板的顶环送回到所述研磨台上，在检测出所述研磨工法结束后开始所述垫清洗工序，检测出处于所述基板交接工序中的作为下一研磨对象的基板的位置并结束所述垫清洗工序。
采用本发明，进行下述的研磨工序：根据预先设定的研磨工法，利用顶环将基板按压到研磨台上的研磨垫并对基板进行研磨。并且，进行下述的基板交接工序：将研磨后的基板输送到基板交接位置并使研磨后的基板脱离顶环，将作为下一研磨对象的基板安装在顶环上，安装有作为下一研磨对象的基板的顶环返回到研磨台上。在检测出所述研磨工法结束后开始清洗液喷向研磨垫而开始垫清洗工序。该垫清洗工序在所述基板交接工序中进行。然后，在该基板交接工序中的任一阶段，检测出作为下一研磨对象的基板位置并结束垫清洗工序。例如，检测出下一研磨对象的基板到达基板交接位置则结束垫清洗工序。下一研磨对象的基板位置的检测既可直接检测基板来进行，也可是检测顶环等位置而进行的间接的检测。采用本发明，能最大限度地利用研磨工序期间进行的基板交接工序的空余时间来对研磨台上的研磨垫(研磨面)进行清洁。
本发明的较佳形态的特点是，检测出处于所述基板交接工序中的作为下一研磨对象的基板到达所述基板交接位置并结束所述垫清洗工序。
采用本发明，在研磨工法结束后开始垫清洗工序，检测出处于基板交接工序中的作为下一研磨对象的基板到达所述基板交接位置(推杆)并结束所述垫清洗工序。
本发明的较佳形态的特点是，在所述研磨工序和所述垫清洗工序中，改变所述研磨台的转速。
采用本发明，在研磨工序和垫清洗工序中改变研磨台的转速。并且，也可在垫清洗工序中，当开始清洗液喷向(供给)研磨垫时以低速使研磨垫旋转，然后，继续清洗液喷向研磨垫并以高速使研磨垫旋转。
本发明的较佳形态的特点是，所述研磨台的转速，在垫清洗工序时比研磨工序时高。
本发明的较佳形态的特点是，所述研磨工序包含对基板的被研磨面进行研磨的研磨步骤、以及对所述研磨垫进行修整的修整步骤。
本发明的较佳形态的特点是，所述研磨工序包含对基板的被研磨面进行研磨的研磨步骤、对所述研磨垫进行修整的修整步骤、以及将清洗液喷向所述研磨垫从而去除研磨垫上的杂质的研磨垫清洁。
采用本发明，能对研磨工序中进行的研磨垫清洁连续地进行垫清洗工序。因此，能确保长时间的研磨垫清洁。
本发明的较佳形态的特点是，在用至少2个研磨台对基板进行研磨的场合，在各研磨台的所述研磨工法不同。
采用本发明，在用2个研磨台对基板进行二级研磨的场合，在2个台之间研磨工法不相同。若研磨工法不相同，则研磨工法所需的时间也不相同，即，进行第一级研磨的研磨台的研磨工法的所需时间与进行第二级研磨的研磨台的研磨工法的所需时间不相同，各台的研磨工法间的时间不相同。因此，研磨工法间进行的研磨垫清洁时间也因各台而有所不同。
本发明的较佳形态的特点是，在用一个研磨台对多个基板连续进行研磨的场合，在对先前的基板进行研磨的研磨工法与对下一基板进行研磨的研磨工法之间，进行所述垫清洗工序。
本发明的研磨装置是可实施研磨方法的研磨装置，其特点是，所述研磨方法包含：研磨工序，该研磨工序根据预先设定的研磨工法，利用顶环将研磨对象的基板按压到研磨台的研磨垫上而对基板的被研磨面进行研磨；垫清洗工序，该垫清洗工序将清洗液喷到所述研磨垫从而去除研磨垫上的杂质；以及基板交接工序，该基板交接工序在基板交接位置使研磨后的基板脱离顶环并将作为下一研磨对象的基板安装在顶环上，直至将安装有作为下一研磨对象的基板的顶环送回到所述研磨台上，在检测出所述研磨工法结束后开始所述垫清洗工序，检测出处于所述基板交接工序中的下一研磨对象的基板位置并结束所述垫清洗工序，所述研磨装置具有可设定是否进行所述垫清洗工序的控制部。
采用本发明，研磨装置的控制部具有与研磨工法分开的、设定是否进行垫清洗工序的设定模式，通过操作该设定模式，而可在研磨工法期间增加垫清洗工序。
发明的效果
本发明获得如下例举的效果。
采用本发明，可最大限度地利用研磨工序期间进行的基板交接工序的空余时间并可对研磨台上的研磨垫(研磨面)进行清洁。因此，可期待如下例举的效果。
(1)不变更研磨工法，且不设定研磨垫清洁时间，就可确保研磨垫清洁时间。因此，不会使处理量下降，可确保所需的研磨垫清洁时间。
(2)由于可确保所需的研磨垫清洁时间，故能尽量去除研磨垫上聚集的磨粒，能飞跃性地减少因研磨垫上的粒子聚集所引起的基板表面擦伤的产生。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的研磨装置整体结构的俯视图。
图2是表示图1所示的四个研磨单元中第1研磨单元整体结构的示意性立体图。
图3(a)、(b)是关于基于预先设定的研磨工法实行的工法程序的将以往例和本发明进行比较的时间图。
图4是表示基于以往例中的研磨工法实行的工法程序的顺序的流程图。
图5是表示本发明的“研磨工法”及“研磨垫清洁”的顺序流程图。
图6(a)是表示在用2个研磨台进行二级研磨场合，研磨台间的研磨工法不相同时的时间图，图6(b)是表示在晶片交接位置进行与不进行晶片清洗及顶环清洗的情况下的时间图。
符号说明
1 壳体
1a、1b、1c 隔板
2 装载/卸载部
3、3a、3b 研磨部
4 清洗部
5 传送装置，第1线性传送装置
6 线性传送装置，第2线性传送装置
7 摆动式传送装置
12、13 闸门
20 前装载部
21 行走机构
22 输送机械手
30A～30D 研磨单元
31、41 翻转机
32 升降机
33、34、37、38 推杆
42～45 清洗机
46 送单元
300A～300D 研磨台
301A～301D 顶环
302A～302D 研磨液供给喷管
303A～303D 修整装置
304A～304D 喷雾器
305A 研磨垫
311、313、319 旋转轴
312 支承臂
316 砂轮修整工具臂
317 砂轮修整工具
317a 修整部件
318 砂轮修整工具头
TP1 第1输送位置
TP2 第2输送位置
TP3 第3输送位置
TP4 第4输送位置
TP5 第5输送位置
TP6 第6输送位置
TP7 第7输送位置
具体实施方式
下面，参照说明书附图1～图6来详细说明本发明的研磨装置一实施方式。另外，在图1至图6中，对于相同或相当的结构要素，标上相同的符号并省略重复说明。在本实施方式中，在将半导体晶片作为研磨对象的基板的情况下进行说明。
图1是表示本发明一实施方式的研磨装置整体结构的俯视图。如图1所示，本实施方式的研磨装置具有大致矩形的壳体1，壳体1的内部被隔板1a、1b、1c划分为装载/卸载部2、研磨部3(3a、3b)和清洗部4。这些装载/卸载部2、研磨部3a、3b及清洗部4分别独立装配，独立排气。
装载/卸载部2具有两个以上的放置存储多个半导体晶片的晶片盒的(本实施方式中为四个)前装载部20。这些前装载部20在研磨装置的宽度方向(与长度方向垂直的方向)相邻排列。在前装载部20上可搭载开口盒、SMIF(标准制造接口)盒或FOUP(前开式晶片盒)。这里，SMIF、FOUP是内部收纳有晶片盒，并用隔板覆盖从而能确保与外部空间独立环境的密闭容器。
另外，在装载/卸载部2上沿前装载部20并排敷设有行走机构21，在该行走机构21上设置有可沿晶片盒排列方向移动的输送机械手22。输送机械手22通过在行走机构21上移动可对搭载在前装载部20上的晶片盒进行存取。该输送机械手22上下具有两个手，例如当将半导体晶片送回到晶片盒时使用上侧的手，当输送研磨前的半导体晶片时使用下侧的手，可分别使用上下的手。
装载/卸载部2由于是必须保证最清洁状态的区域，因此，装载/卸载部2的内部始终被维持在比研磨装置外部、研磨部3及清洗部4都高的压力。另外，在输送机械手22的行走机构21的上部，设有过滤器风扇单元(未图示)，该过滤器风扇单元具有HEPA过滤器或ULPA过滤器等的清洁空气过滤器，从该过滤器风扇单元始终向下方吹出将微粒或有毒蒸气、有毒气体去除后的清洁空气。
研磨部3是对半导体晶片进行研磨的区域，具有：第1研磨部3a，所述第1研磨部3a的内部具有第1研磨单元30A和第2研磨单元30B；第2研磨部3b，所述第2研磨部3b的内部具有第3研磨单元30C和第4研磨单元30D。这些第1研磨单元30A、第2研磨单元30B、第3研磨单元30C及第4研磨单元30D如图1所示那样沿装置的长度方向排列。
如图1所示，第1研磨单元30A具有：研磨台300A，该研磨台300A具有研磨垫(研磨面)；顶环301A，该顶环301A用于保持半导体晶片，并将半导体晶片按压到研磨台300A的研磨垫上从而进行研磨；研磨液供给喷管302A，该研磨液供给喷管302A用于将研磨液和修整液(例如纯水)供给到研磨台300A上的研磨垫；修整装置303A，该修整装置303A用于对研磨台300A上的研磨垫进行修整；以及喷雾器304A，该喷雾器304A将液体(例如纯水)和气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)作成雾状从1个或多个喷管喷射到研磨垫上。另外，相同地，第2研磨单元30B具有：研磨台300B、顶环301B、研磨液供给喷管302B、修整装置303B以及喷雾器304B，第3研磨单元30C具有：研磨台300C、顶环301C、研磨液供给喷管302C、修整装置303C以及喷雾器304C，第4研磨单元30D具有研磨台300D、顶环301D、研磨液供给喷管302D、修整装置303D以及喷雾器304D。
在第1研磨部3a的第1研磨单元30A及第2研磨单元30B与清洗部4之间，配置有第1线性传送装置5，该第1线性传送装置5在沿长度方向的四个输送装置(从装载/卸载部2侧依次为第1输送位置TP1、第2输送位置TP2、第3输送位置TP3和第4输送位置TP4)之间对晶片进行输送。在该第1线性传送装置5的第1输送位置TP1的上方，配置有对由装载/卸载部2的输送机械手22接收的晶片予以翻转的翻转机31，并在其下方配置有能够上下升降的升降机32。另外，在第2输送位置TP2的下方配置有能够上下升降的推杆33，在第3输送位置TP3的下方配置有能够上下升降的推杆34。另外，在第3输送位置TP3与第4输送位置TP4之间设有闸门12。
另外，在第2研磨部3b上配置有第2线性传送装置6，该第2线性传送装置6在与第1线性传送装置5相邻并在沿长度方向的三个输送位置(从装载/卸载部2侧依次为第5输送位置TP5、第6输送位置TP6和第7输送位置TP7)之间对晶片进行输送。在该第2线性传送装置6的第6输送位置TP6的下方配置有推杆37，在第7输送位置TP7的下方配置有推杆38。另外，在第5输送位置TP5与第6输送位置TP6之间设有闸门13。
若考虑在研磨时使用浆料的情况就可知，研磨部3是最脏(受污染)的区域。因此，在本实施方式中，为了不使研磨部3内的微粒向外部飞散，而从各研磨台的周围进行排气，使研磨部3的内部压力相比于装置外部、周围的清洗部4和装载/卸载部2形成负压，从而防止微粒飞散。另外，通常在研磨台的下方设有排气管道(未图示)，在上方设有过滤器(未图示)，通过这些排气管道和过滤器喷出清洁化的空气，形成下降流。
各研磨单元30A、30B、30C、30D分别由隔板分隔而成为密闭状态，从密闭的各个研磨单元30A、30B、30C、30D分别进行排气。因此，半导体晶片在密闭的研磨单元30A、30B、30C、30D内被处理，不受浆料环境的影响，因此可实现良好的研磨。在各研磨单元30A、30B、30C、30D间的隔板上，如图1所示开设有线性传送装置5、6连通用的开口。在该开口上分别设有闸门，只在晶片通过时将闸门打开即可。
清洗部4是对研磨后的半导体晶片进行清洗的区域，具有：对晶片进行翻转的翻转机41；对研磨后的半导体晶片进行清洗的四个清洗机42～45；以及在翻转机41及清洗机42～45间对晶片进行输送的输送单元46。这些翻转机41及清洗机42～45沿长度方向串联式排列。另外，在这些清洗机42～45的上部设有具有清洁空气过滤器的过滤器风扇单元(未图示)，从该过滤器风扇单元始终向下方吹出将微粒去除后的清洁空气。另外，清洗部4的内部始终被维持成比研磨部3高的压力，以防止微粒从研磨部3流入。
如图1所示，在第1线性传送装置5与第2线性传送装置6之间配置有摆动式传送装置(晶片输送机构)7，该摆动式传送装置7在第1线性传送装置5、第2线性传送装置6及清洗部4的翻转机41之间对晶片进行输送。该摆动式传送装置7，可分别从第1线性传送装置5的第4输送位置TP4向第2线性传送装置6的第5输送位置TP5、从第2线性传送装置6的第5输送位置TP5向翻转机41、从第1线性传送装置5的第4输送位置TP4向翻转机41输送晶片。
图2是表示图1所示的四个研磨单元中第1研磨单元30A整个结构的示意性立体图。其它的研磨单元30B～30D也是与第1研磨单元30A相同的结构。如图2所示，第1研磨单元30A具有研磨台300A、以及对作为研磨对象物的半导体晶片进行保持并将其按压到研磨台的研磨垫上的顶环301A。研磨台300A通过台轴与配置于其下方的研磨台旋转电动机(未图示)连接，可绕台轴旋转。在研磨台300A的上表面贴附有研磨垫305A，研磨垫305A的表面构成对半导体晶片进行研磨的研磨面。对于研磨垫305A，使用罗戴尔公司制的SUBA800、IC-1000、IC-1000/SUBA400(二层交叉)等。SUBA800是用聚氨酯类树脂将纤维固化的无纺布。IC-1000是硬质的发泡聚氨基甲酸脂，且在其表面具有许多细微孔的垫，也称为多孔垫。在研磨台300A的上方设置有研磨液供给喷管302A，由该研磨液供给喷管302A将研磨液(浆料)供给到研磨台300A上的研磨垫305A。
顶环301A与旋转轴311连接，旋转轴311相对于支承臂312作上下移动。随着旋转轴311的上下移动，使顶环301A整体上下移动并定位在支承臂312上。旋转轴311利用顶环旋转电动机(未图示)的驱动而进行旋转。随着旋转轴311的旋转，顶环301A就绕旋转轴311旋转。
顶环301A的下表面能够保持半导体晶片。支承臂312构成为能够以旋转轴313为中心回旋，并使顶环301A回旋到晶片交接位置(推杆33)，真空吸附输送到推杆33(参照图1)的半导体晶片。并且，下表面保持有半导体晶片的顶环301A，通过支承臂312的回旋能够从晶片交接位置(推杆33)移动到研磨台300A的上方。顶环301A的下表面保持半导体晶片并将半导体晶片按压到研磨垫305A的表面上。此时，分别使研磨台300A及顶环301A旋转，从设在研磨台300A上方的研磨液供给喷管302A将研磨液(浆料)供给到研磨垫305A上。对于研磨液，使用包含二氧化硅(SiO2)、二氧化铈(CeO2)作为磨粒的研磨液。如下那样地进行第1研磨单元30A的研磨步骤。将研磨液供给到研磨垫305A上，同时利用顶环301A将半导体晶片按压到研磨垫305A并使半导体晶片与研磨垫305A相对移动而对半导体晶片上的绝缘膜或金属膜等进行研磨。
如图2所示，修整装置303A具有：砂轮修整工具臂316；砂轮修整工具317，该砂轮修整工具317旋转自如地安装在砂轮修整工具臂316的顶端上；以及砂轮修整工具头318，所述砂轮修整工具头318与砂轮修整工具臂316的另一端连接。砂轮修整工具317的下部由修整部件317a构成，修整部件317a具有圆形的修整面，在修整面利用电镀方式等固定有硬质粒子。作为该硬质粒子，可以列举：金刚石粒子或陶瓷粒子等。在砂轮修整工具臂316内内藏有未图示的电动机，通过该电动机使砂轮修整工具317旋转。砂轮修整工具头318被旋转轴319支承。
如下那样地进行研磨垫305A的表面(研磨面)的修整步骤。在使研磨台300A旋转的同时，利用电动机使砂轮修整工具317旋转，接着利用升降机构使砂轮修整工具317下降，使砂轮修整工具317下表面的修整部件317a与旋转的研磨垫305A的研磨面滑动接触。在该状态下，通过使砂轮修整工具臂316摆动，位于其顶端的砂轮修整工具317就可从研磨垫305A的研磨面外周端至中心部横穿地移动。随着该摆动动作，修整部件317a可对研磨垫305A的研磨面的包含其中心在内的整体进行修整。
如图2所示，研磨单元30A具有喷雾器304A，该喷雾器304A将液体(例如纯水)和气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)做成雾状，从1个或多个喷管喷射到研磨垫305A上。喷雾器304A配置在研磨垫305A的上方，并配置成与研磨垫305A的表面(研磨面)平行，向研磨垫305A的大致径向延伸。
如下那样地进行图2所示的由喷雾器304A对研磨垫305A的清洗工序(研磨垫清洁)。一边使研磨台300A旋转，一边从1个或多个喷管将液体和气体的混合流体或液体喷射到研磨垫305A上，从而去除研磨垫上的杂质(聚集的磨粒和研磨屑等)。
图3(a)、(b)是关于基于预先设定的研磨工法实行的工法程序的以往例和本发明进行比较的时间图。
图3（a）表示基于以往例的研磨工法实行的工法程序。如图3(a)所示，研磨工法中设定有工法程序，该工法程序由研磨步骤、修整步骤和研磨垫清洁(设定规定的清洁时间)所构成。研磨步骤、修整步骤及研磨垫清洁如图2中说明的那样实行。当研磨工法结束时，进行晶片交接工序，其使研磨后的半导体晶片脱离顶环并将新的半导体晶片安装在顶环上，但在该晶片交接工序期间，研磨台是空余时间。因此，在图3(a)中表示为晶片交接工序用的空余时间。另外，在研磨步骤结束的时刻，也可开始晶片交接工序。在该场合，与晶片交接工序同时进行作为研磨工法中剩余步骤的修整步骤、研磨垫清洁。晶片交接工序，装入研磨装置内的输送程序中，不设定为研磨工法。若控制部检测到了研磨工法的结束，就开始晶片交接工序。当晶片交接工序结束时(具体来说，若检测到了下述情况的话：使研磨后的半导体晶片脱离顶环并将其交接到晶片交接位置，交接到晶片交接位置的研磨后的半导体晶片被输送到下一晶片交接位置，下一研磨对象的半导体晶片到达晶片交接位置)，则再次实行对下一半导体晶片的研磨工法，再次实行由研磨步骤、修整步骤和研磨垫清洁所构成的工法程序(若控制部检测到了晶片交接工序结束，则实行用于下一半导体晶片的研磨工法)。
图3(b)表示基于本发明的研磨工法而实行的工法程序。如图3(b)所示，研磨工法设定有由研磨步骤和修整步骤所构成的工法程序。研磨步骤及修整步骤如图2中说明的那样来实行。当研磨工法结束时(若控制部检测到了研磨工法结束)，则与图3(a)所示的以往例相同地进行晶片交接工序，而该晶片交接工序期间，研磨台是空余时间。另外，在研磨步骤结束的时刻，也可开始晶片交接工序。在该场合，与晶片交接工序同时实行作为研磨工法中剩余步骤的修整步骤。如图3(b)所示，在本发明中，利用晶片交接工序用的研磨台空余时间来实行“研磨垫清洁”。并且，当晶片交接工序结束时(具体来说，若控制部检测到了下述情况的话：使研磨后的半导体晶片脱离顶环并将其交接到晶片交接位置，交接到晶片交接位置的研磨后的半导体晶片被输送到下一晶片交接位置，下一研磨对象的半导体晶片来到晶片交接位置)，则结束“研磨垫清洁”，对下一半导体晶片再次实行研磨工法。
本发明的“研磨垫清洁”是这样进行的：一边使研磨台300A旋转，一边从喷雾器304A将液体和气体的混合流体或液体喷射(供给)到研磨垫305A上。在喷雾器304A开始供给后，既可提升研磨台300A的转速而形成较高的转速，也可保持原来的研磨台300A的转速。另外，也可同时进行喷雾器304A的供给和砂轮修整工具317的修整。当晶片交接工序结束时，再次实行研磨工法。
另外，在批次变更等的待机中，由于研磨台是空余时间，因此也可利用该空余时间来进行研磨垫清洁。
图4是表示基于以往例的研磨工法而实行的工法程序顺序的流程图。如图4所示，当CMP程序开始且研磨工法开始时，实行由图3(a)所示的研磨步骤、修整步骤和研磨垫清洁所构成的工法程序。接着，判断研磨工法是否结束。在研磨工法结束的场合，研磨台就是空余时间。接着，判断作为下一研磨对象的新半导体晶片是否到达晶片交接位置，在到达的场合，就返回到研磨工法开始的步骤。在判断下一研磨对象的新半导体晶片是否到达晶片交接位置的阶段，在新晶片到达之前，判断是否研磨工法已结束且处于晶片交接工序中的研磨后的半导体晶片是否是最后的晶片。在研磨后的晶片是最后的晶片的场合，由于新晶片被移送到研磨台上，故结束研磨工法。
图5是表示本发明的“研磨工法”及“研磨垫清洁”顺序的流程图。如图5所示，当CMP程序开始且研磨工法开始时，实行由图3(b)所示的研磨步骤和修整步骤构成的工法程序。在本发明中，将实行研磨工法的阶段称为研磨工序(工法程序)。该研磨工序除了研磨步骤和修整步骤外，有时还包含由喷雾器进行的研磨垫清洁(设定规定的清洁时间)。接着，判断研磨工法是否结束。在研磨工法结束的场合，研磨台就是空余时间，利用该空余时间开始研磨垫清洁。研磨垫清洁如图3(b)中说明的那样实行。在本发明中，将实行研磨垫清洁的阶段称为垫清洁工序。若检测到了下一研磨对象的新半导体晶片到达晶片交接位置(推杆)，则停止研磨垫清洁。
在图5所示的流程图中，在检测到了研磨工法结束后，开始研磨垫清洁即开始垫清洗工序。然后，检测到下一研磨对象的半导体晶片到达晶片交接位置则停止研磨垫清洁，即结束块清洗工序。但是，在晶片交接位置使研磨后的半导体晶片脱离顶环并将下一研磨对象的半导体晶片安装在顶环上，在直至将安装有下一研磨对象的半导体晶片的顶环返回到研磨台上的晶片交接工序中的某一阶段，也可对下一研磨对象的半导体晶片的位置进行检测并停止研磨垫清洁，即结束研磨垫清洗工序。另外，下一研磨对象的半导体晶片的位置检测，既可直接检测晶片来进行，也可检测顶环的位置等来间接地检测。
如图5所示，在判断下一研磨对象的新半导体晶片是否到达晶片交接位置的阶段中，在新晶片到达之前，判断研磨工法已结束且处于晶片交接工序中的研磨后的半导体晶片是否是最后的晶片。在研磨后的晶片是最后的晶片的场合，由于不会有新晶片被移送到研磨台上，故研磨垫清洁持续规定时间。然后，在经过规定时间后，结束研磨垫清洁。
如图3(b)及图5所示，采用本发明，由于可与研磨工法分开地设定研磨垫清洁的工序，故可变更研磨垫清洁时间。即，能够不设定研磨垫清洁时间(例如几十秒或几分钟等)地，在研磨工法的结束至再次实行下一研磨工法的期间实行研磨垫清洁。如上所述，由于研磨垫清洁利用研磨工法期间进行的晶片交接工序的研磨台空余时间来进行，故研磨垫清洁时间不是一定的，是可变的。
接着，例举具体例来说明研磨垫清洁时间不是一定的理由。
图6(a)是表示当用2个研磨台进行二级研磨(用研磨台300A对晶片进行研磨后，用研磨台300B对由研磨台300A研磨后的晶片进行研磨)时研磨台间的研磨工法不相同的情况的时间图。在图6(a)中，空心双箭头所示的区间，是晶片交接工序(输送)中进行的研磨垫清洁的时间。如图6(a)所示，在用研磨台300A与研磨台300B(参照图1)对2片晶片(Wf1和Wf2)进行二级研磨的场合，在2个研磨台间研磨工法不相同。若研磨工法不相同，则研磨工法所要的时间也不相同。即，进行第一级研磨的研磨台300A的研磨工法(工法A)所要时间，比进行第二级研磨的研磨台300B的研磨工法(工法B)所要时间长。如此，研磨台300A与研磨台300B中，研磨工法期间的时间不相同，因此，研磨工法期间进行的研磨垫清洁时间(空心双箭头所示的区间)在各步骤中也不相同。
图6(b)是表示在晶片交接位置进行与不进行晶片清洗以及顶环清洗的场合的时间图。在图6(b)中，表示处理2片的晶片(Wf1和Wf2)。在图6(b)中，空心双箭头所示的区间是晶片交接工序(输送)中进行的研磨垫清洁的时间。研磨后的半导体晶片由顶环保持并被输送到晶片交接位置(推杆)，有时在该位置由顶环保持晶片的状态下，对晶片从下方喷纯水等来清洗晶片，将这种清洗称为晶片清洗(Wf清洗)。然后，在使清洗后的晶片脱离顶环后，有时对顶环从下方喷纯水等来清洗顶环，将这种清洗称为顶环清洗(TR清洗)。
在图6(b)中，上侧的时间图表示无晶片清洗及顶环清洗的场合，下侧的时间图表示有晶片清洗及顶环清洗的场合。从图6(b)上下的时间图可知，在有晶片清洗及顶环清洗的场合，与无晶片清洗及顶环清洗的场合相比，晶片交接工序的时间只是晶片清洗及顶环清洗中变长。因此，该晶片交接工序期间进行的研磨垫清洁时间(空心双箭头所示的区间)也变长。
至此，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，在其技术思想的范围内当然可用各种不同的形态来实施。

Claims (10)

1.一种用于研磨基板的研磨方法，其特征在于，包含：
工法工序，该工法工序根据预先设定的研磨工法而执行；其包含：
研磨步骤，该研磨步骤利用顶环将所述基板相对研磨垫按压到研磨台上而对所述基板的表面进行研磨；以及
第一清洗步骤，该第一清洗步骤通过将清洗液喷到所述研磨垫上从而去除所述研磨垫上的杂质，该第一清洗步骤的清洗时间是设定的规定时间；
第二清洗步骤，该第二清洗步骤通过将清洗液喷到所述研磨垫上从而去除所述研磨垫上的杂质，该第二清洗步骤的清洗时间是可变的；以及
基板交接工序，该基板交接工序在基板交接位置使研磨后的基板脱离所述顶环，并将下一待研磨的基板安装在所述顶环上，然后将保持所述下一待研磨的基板的所述顶环送回到所述研磨台上，
其中，在检测出所述工法工序结束后开始所述第二清洗步骤，并且，通过检测出处于所述基板交接工序中的所述下一待研磨的基板的位置，而结束所述第二清洗步骤。
2.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，通过检测出处于所述基板交接工序中的所述下一待研磨的基板到达所述基板交接位置而结束所述第二清洗步骤。
3.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨步骤和所述第二清洗步骤中，改变所述研磨台的转速。
4.如权利要求3所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨台的转速，在所述第二清洗步骤时比所述研磨步骤时高。
5.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，进一步包含：第二工法工序，该第二工法工序包括第二研磨步骤，该第二研磨步骤利用顶环将所述基板相对研磨垫按压到第二研磨台上而对所述基板的表面进行研磨；其中在相应的研磨台上的工法工序互不相同。
6.一种研磨装置，是可实施研磨方法的研磨装置，其特征在于，所述研磨方法包含：
工法工序，该工法工序根据预先设定的研磨工法而执行；其包含：
研磨步骤，该研磨步骤利用顶环将基板相对研磨垫按压到研磨台上而对所述基板的表面进行研磨；以及
第一清洗步骤，该第一清洗步骤通过将清洗液喷到所述研磨垫上从而去除所述研磨垫上的杂质，该第一清洗步骤的清洗时间是设定的规定时间；
第二清洗步骤，该第二清洗步骤通过将清洗液喷到所述研磨垫上从而去除所述研磨垫上的杂质，该第二清洗步骤的清洗时间是可变的；以及
基板交接工序，该基板交接工序在基板交接位置使研磨后的基板脱离所述顶环，并将下一待研磨的基板安装在所述顶环上，然后将保持所述下一待研磨的基板的所述顶环送回到所述研磨台上，
其中，在检测出所述工法工序结束后开始所述第二清洗步骤，通过检测出处于所述基板交接工序中的所述下一待研磨的基板的位置，而结束所述第二清洗步骤。
7.如权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，通过检测出处于所述基板交接工序中的所述下一待研磨的基板到达所述基板交接位置而结束所述第二清洗步骤。
8.如权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，在所述研磨步骤和所述第二清洗步骤中，改变所述研磨台的转速。
9.如权利要求8所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨台的转速，在所述第二清洗步骤时比所述研磨步骤时高。
10.如权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，进一步包含：第二工法工序，该第二工法工序包括第二研磨步骤，该第二研磨步骤利用顶环将所述基板相对研磨垫按压到第二研磨台上而对所述基板的表面进行研磨；其中在相应的研磨台上的工法工序互不相同。
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