CN103962941B - 基板的背面的研磨方法及基板处理装置 - Google Patents

基板的背面的研磨方法及基板处理装置 Download PDF

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Abstract

一种研磨方法，用基板保持部(17、42)对基板(W)进行保持，一边使基板(W)旋转，一边使研磨件(22、44)与基板(W)的整个背面滑动接触，由此研磨整个背面。背面研磨工序包括：一边用基板保持部(17)对基板(W)的中心侧区域进行保持，一边对背面的外周侧区域进行研磨；一边用第2基板保持部(42)对基板(W)的伞形部进行保持，一边对背面的中心侧区域进行研磨。采用本发明，能以较高的去除率去除附着在晶片等基板整个背面上的杂质。

Description

基板的背面的研磨方法及基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种对晶片等基板的背面进行研磨的研磨方法。另外，本发明涉及一种对基板的背面进行研磨的基板处理装置。
背景技术
近年来，存储电路、逻辑电路和图像传感器(例如CMOS传感器)等的器件不断高集成化。在形成这些器件的工序中，有时微粒或尘埃等杂质附着在器件上。附着在器件上的杂质，会引起配线间的短路或电路不良情况。因此，为了提高器件的可靠性，必须对形成器件的晶片进行清洗，去除晶片上的杂质。
对于晶片的背面(裸硅面)，有时也附着上述那样的微粒和粉尘等杂质。若这种杂质附着在晶片的背面上，则晶片就会离开曝光装置的载物台基准面，或晶片表面相对于载物台基准面而倾斜，结果，就产生布线图案的错位或焦距的错位。为了防止这种问题，必须去除附着在晶片背面上的杂质。
专利文献1：日本专利特开2001-345298号公报
专利文献2：日本专利特开2010-130022号公报
发明所要解决的课题
在以往的技术中，一边使晶片旋转，一边用笔型的刷子或辊形海绵对晶片进行摩擦清洗。但是，在这种清洗技术中，杂质的去除率差，尤其难以去除杂质上堆积有膜的状态的杂质。另外，在以往的清洗技术中，难以在晶片的整个背面去除杂质。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于，提供一种能以较高的去除率去除附着在晶片等基板整个背面上的杂质的方法及装置。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的一形态是研磨方法，其特点是，一边对基板的背面的中心侧区域进行保持，一边使第1研磨件与所述背面的外周侧区域滑动接触，一边对所述基板的伞形部进行保持，一边使第2研磨件与所述背面的所述中心侧区域滑动接触，由此对整个所述背面进行研磨，所述第2研磨件绕与所述背面垂直的旋转轴的轴心旋转。
本发明优选的形态的特点是，进行使所述第1研磨件与所述外周侧区域滑动接触的工序，然后进行使所述第2研磨件与所述中心侧区域滑动接触的工序。
本发明优选的形态的特点是，一边对所述基板的背面的中心侧区域进行保持、并将纯水供给到所述基板的背面，一边使所述第1研磨件与所述背面的所述外周侧区域滑动接触，一边对所述基板的伞形部进行保持、并将纯水供给到所述基板的背面，一边使所述第2研磨件与所述背面的所述中心侧区域滑动接触。
本发明的另一形态是基板处理装置，其特点是，具有：第1背面研磨单元，该第1背面研磨单元一边对基板的背面的中心侧区域进行保持，一边使第1研磨件与所述背面的外周侧区域滑动接触从而对该外周侧区域进行研磨；第2背面研磨单元，该第2背面研磨单元一边对所述基板的伞形部进行保持，一边使第2研磨件与所述背面的所述中心侧区域滑动接触从而对该中心侧区域进行研磨，所述第2研磨件绕与所述背面垂直的旋转轴的轴心旋转；以及输送机械手，该输送机械手在所述第1背面研磨单元与所述第2背面研磨单元之间输送所述基板。
本发明优选的形态的特点是，在所述第1背面研磨单元对所述外周侧区域进行研磨后，所述第2背面研磨单元对所述中心侧区域进行研磨。
本发明优选的形态的特点是，所述输送机械手构成为，使由所述第1背面研磨单元研磨后的所述基板翻转并将所述基板输送到所述第2背面研磨单元。
发明的效果
采用本发明，通过使研磨件与基板的背面滑动接触，从而由研磨件将基板的背面稍许磨去。因此，能以较高的去除率从背面去除杂质。尤其，通过使研磨件与基板的整个背面滑动接触，从而可从整个背面去除杂质。
附图说明
图1(a)及图1(b)是表示晶片周缘部的放大剖视图。
图2是表示对晶片的背面的外周侧区域进行研磨用的第1背面研磨单元的模式图。
图3是使研磨头移动到晶片的径向外侧的示图。
图4是表示对晶片的背面的中心侧区域进行研磨用的第2背面研磨单元的模式图。
图5是第2背面研磨单元的俯视图。
图6是表示具有包含第1背面研磨单元及第2背面研磨单元在内的多个基板处理单元的基板处理装置的俯视图。
图7是图6所示的基板处理装置的侧视图。
符号说明
11 第1背面研磨单元
12 第1基板保持部
14 第1研磨头
17 基板载物台
19 电动机
20 真空管线
22 研磨带(研磨件)
23 辊
24 按压部件
25 气缸
31 送出卷轴
32 卷绕卷轴
35 研磨头移动机构
37、38 液体供给喷管
41 第2背面研磨单元
42 第2基板保持部
44 研磨件
46 第2研磨头
48 夹头
49 夹钳
51 空心电动机
52 基板支承部
53 连接部件
55 上臂
56 摆动轴
57 驱动机
61 液体供给喷管
65 晶片盒
66 装载口
72 清洗单元
73 干燥单元
74 第1输送机械手
75 第2输送机械手
具体实施方式
下面，参照说明书附图来说明本发明的实施形态。本发明的研磨方法包括：第1研磨工序和第2研磨工序。第1研磨工序是对基板背面的外周侧区域进行研磨的工序，第2研磨工序是对基板背面的中心侧区域进行研磨的工序。中心侧区域是包含基板中心的区域，外周侧区域是位于中心侧区域的径向外侧的区域。中心侧区域与外周侧区域互相相邻，且使中心侧区域与外周侧区域组合后的区域就是基板的整个背面。
图1(a)及图1(b)是表示作为基板一例子的晶片的周缘部的放大剖视图。详细来说，图1(a)是所谓的直线型晶片的剖视图，图1(b)是所谓的圆型晶片的剖视图。在本说明书中，所谓晶片(基板)的背面，是指与形成器件的面相反一侧的平坦的面。晶片的外周面称为伞形部。晶片的背面是处于伞形部的径向内侧的平坦的面。晶片背面的外周侧区域与伞形部相邻。作为一例子，外周侧区域的宽度是十几厘米的圆环状的区域，中心侧区域是其内侧的圆形的区域。
图2是表示对晶片W的背面的外周侧区域进行研磨用的第1背面研磨单元11的模式图。该第1背面研磨单元11具有：对晶片(基板)进行保持并使其旋转的第1基板保持部12；以及将研磨件推抵到由第1基板保持部12保持的晶片W的背面上的第1研磨头14。第1基板保持部12具有利用真空吸附而对晶片W进行保持的基板载物台17、以及使基板载物台17旋转的电动机19。
晶片W在其背面向下的状态下被放置在基板载物台17上。在基板载物台17的上表面形成有槽17a，该槽17a与真空管线20连通。真空管线20与未图示的真空源(例如真空泵)连接。当通过真空管线20而在基板载物台17的槽17a中形成真空，则晶片W利用真空吸附力而被保持在基板载物台17上。在该状态下，电动机19使基板载物台17旋转，使晶片W绕其轴心旋转。基板载物台17比晶片W的直径小，晶片W的背面的中心侧区域由基板载物台17保持。晶片W的背面的外周侧区域从基板载物台17露出到外侧。
第1研磨头14与基板载物台17相邻配置。更具体地说，第1研磨头14与所露出的外周侧区域相对配置。第1研磨头14具有：对作为研磨件的研磨带22进行保持的多个辊23；将研磨带22按压到晶片W背面上的按压部件24；以及对按压部件24赋予推压力的作为驱动器的气缸25。气缸25对按压部件24赋予推压力，由此，按压部件24将研磨带22按压到晶片W背面上。另外，作为研磨件，也可使用砂轮来代替研磨带。
研磨带22的一端与送出卷轴31连接，另一端与卷绕卷轴32连接。研磨带22从送出卷轴31经由第1研磨头14以规定的速度送到卷绕卷轴32。作为所使用的研磨带22的例子，可以列举：在表面上固定有磨粒的带，或由硬质的无纺布构成的带等。第1研磨头14与研磨头移动机构35连接。该研磨头移动机构35构成为使第1研磨头14向晶片W的径向外侧移动。研磨头移动机构35例如由滚珠丝杠和伺服电动机组合而成。
在由基板载物台17保持的晶片W的上方及下方，配置有将研磨液供给到晶片W的液体供给喷管37、38。作为研磨液，优选使用纯水。这是因为，若使用含有腐蚀作用的化学成分的研磨液，则形成于背面的凹部有时会扩散。
如下地对晶片W的背面的外周侧区域进行研磨。利用电动机19而使由基板载物台17保持的晶片W绕其轴心旋转，并从液体供给喷管37、38将研磨液供给到旋转的晶片W的表面及背面。在该状态下，第1研磨头14将研磨带22按压到晶片W的背面上。研磨带22与外周侧区域滑动接触，由此对外周侧区域进行研磨。研磨头移动机构35的第1研磨头14将研磨带22按压到晶片W的背面上，同时如图3中的箭头所示，使第1研磨头14以规定的速度向晶片W的径向外侧移动。这样，晶片W的背面的整个外周侧区域被研磨带22研磨。研磨中，研磨液从晶片W的内侧向外侧流动，研磨屑从晶片W上被研磨液去除。
在第1研磨工序结束后，晶片W从第1背面研磨单元被未图示的输送机械手取出。输送机械手使晶片W翻转而使其背面向上，并将晶片W输送到如下说明的第2背面研磨单元。
图4是表示对晶片W的背面的中心侧区域进行研磨用的第2背面研磨单元的模式图，图5是第2背面研磨单元的俯视图。第2背面研磨单元41具有：对晶片W进行保持并使其旋转的第2基板保持部42、以及将研磨件44按压到晶片W的背面上的第2研磨头46。第2基板保持部42具有：对晶片W的伞形部进行保持的多个夹头48；以及使这些夹头48绕晶片W的轴心旋转的空心电动机51。各夹头48的上端具有夹钳49，该夹钳49把持晶片W的伞形部。在夹钳49对晶片W的伞形部进行把持的状态下，通过由空心电动机51使夹头48旋转，从而晶片W就如图5中箭头A所示那样绕其轴心旋转。
在第2背面研磨单元41中，晶片W的背面以向上的状态被第2基板保持部42保持。由夹头48保持的晶片W的下表面(与背面相反侧的面)被基板支承部52支承。该基板支承部52通过连接部件53与空心电动机51连接，基板支承部52利用空心电动机51与第2基板保持部42一体地旋转。基板支承部52具有与晶片W的下表面接触的圆形的上表面。该基板支承部52的上表面由片材构成，所述片材由无纺布或包装薄膜类的弹性材料构成，不会对形成在晶片W上的器件带来损伤。基板支承部52只是对晶片W从下方支承，不用真空吸附等方式对晶片W进行保持。晶片W与基板支承部52一体旋转，两者的相对速度是0。
第2研磨头46配置在晶片W的上方，将研磨件44从上方按压到晶片W的背面上。作为所使用的研磨件44的例子，可以列举：表面固定有磨粒的无纺布、硬质的无纺布、砂轮或上述第1背面研磨单元11所使用的研磨带等。例如，研磨件44也可由绕第2研磨头46轴心配置的多个研磨带构成。
第2研磨头46由上臂55支承。在该上臂55中内藏有未图示的旋转机构，第2研磨头44利用该旋转机构而如箭头B所示那样绕其轴心旋转。上臂55的端部固定在摆动轴56上。该摆动轴56与电动机等的驱动机57连接。摆动轴56利用驱动机57而以规定的角度旋转，由此，第2研磨头46在晶片W的上方的研磨位置与晶片W的外侧的待机位置之间进行移动。
配置有与第2研磨头46相邻、将研磨液供给到晶片W背面的液体供给喷管61。作为研磨液，优选使用纯水。
如下地研磨晶片W的中心侧区域。在晶片W的背面向上的状态下，晶片W的伞形部被夹头48保持。利用空心电动机51而使晶片W绕其中心轴旋转，并从液体供给喷管61将研磨液供给到旋转的晶片W的背面。在该状态下，第2研磨头46一边使研磨件44旋转，一边将研磨件44按压到包含晶片W背面中心在内的中心侧区域。研磨件44与中心侧区域滑动接触，由此对中心侧区域进行研磨。研磨中，也可一边保持研磨件44与晶片W的中心滑动接触的状态，一边使第2研磨头46向晶片W的大致径向摆动。这样，晶片W的背面的中心侧区域被研磨件44研磨。研磨中，研磨液从晶片W的内侧向外侧流动，研磨屑从晶片W上被研磨液去除。
在上述的实施形态中，先研磨晶片W的背面的外周侧区域，然后研磨背面的中心侧区域。这是这样的缘故：用第2研磨工序去除第1研磨工序中附着在晶片W背面上的基板载物台17的吸附痕迹。但是，本发明不限于该例子，也可在进行了研磨中心侧区域的工序之后，进行对背面的外周侧区域进行研磨的工序。
在第1研磨工序中，由于晶片W的背面的中心侧区域被保持，因此，不能用研磨带22对晶片W的中心进行研磨，但能对背面的外周侧区域进行研磨。相反，在第2研磨工序中，由于晶片W的伞形部由第2基板保持部42保持，因此，不能用研磨件44对晶片W的背面的周缘部进行研磨，但能够研磨包含背面中心的中心侧区域进行研磨。于是，通过组合第1研磨工序与第2研磨工序，从而可对晶片W的整个背面进行研磨。因此，能在晶片W的整个背面上去除杂质和突起部等。
在第1研磨工序及第2研磨工序中，晶片W的背面被研磨件22、44稍许磨去。被去除的晶片W的量(厚度)较好的是100nm以下，更好的是10nm以下，最好的是1nm以下。研磨终点根据时间来决定。即，当到达预先设定的研磨时间就结束研磨。第2研磨工序结束后，最好将晶片W输送到清洗装置，对晶片W的两面进行清洗。
图6是表示具有包含上述第1背面研磨单元11及第2背面研磨单元41在内的多个基板处理单元的基板处理装置的俯视图，图7是图6所示的基板处理装置的侧视图。该基板处理装置具有：放置收容有多个晶片W的晶片盒65的装载口66；2台第1背面研磨单元11；2台第2背面研磨单元41；对研磨后的晶片W进行清洗的2台清洗单元72；以及使清洗后的晶片W干燥的2台干燥单元73。
2台清洗单元72分别配置在2台第2背面研磨单元41的上部，2台干燥单元73分别配置在2台第1背面研磨单元11的上部。在装载口66与第1背面研磨单元11之间配置有第1输送机械手74。另外，在第1背面研磨单元11与第2背面研磨单元41之间配置有第2输送机械手75。
晶片盒65内的晶片W被第1输送机械手74输送到第1背面研磨单元11，在此处研磨晶片W的背面的外周侧区域。在第1背面研磨单元11的第1研磨头14上设有倾斜机构，也可进一步对晶片W的伞形部进行研磨。晶片W从第1背面研磨单元11被第2输送机械手75取出，其被翻转成背面向上。并且，翻转后的晶片W被输送到第2背面研磨单元41，在此处研磨晶片W的背面的中心侧区域。在被输送到第2背面研磨单元41之前，也可将背面的外周侧区域已研磨好的晶片W输送到清洗单元72对晶片W进行清洗。
整个背面被研磨后的晶片W，从第2背面研磨单元41被第2输送机械手75取出，被翻转成背面向下，并被输送到清洗单元72。清洗单元72具有夹入晶片W配置的上侧辊形海绵及下侧辊形海绵，一边将清洗液供给到晶片W的两面，一边用这些辊形海绵对晶片W的两面进行摩擦清洗。清洗后的晶片W由第2输送机械手75输送到干燥单元73。干燥单元73使晶片W以高速绕其轴心旋转而使晶片W旋转干燥。干燥后的晶片W由第1输送机械手74返回到装载口66上的晶片盒65内。这样，基板处理装置可对晶片W进行背面研磨、清洗及干燥这一系列的工序。
第1背面研磨单元11、第2背面研磨单元41、清洗单元72及干燥单元73分别构成为被模块化的单元，可自如地改变它们的配置。例如，也可代替图6所示的2台第2背面研磨单元11中的一个或两个，而配置对晶片W的凹槽部进行研磨的凹槽研磨单元。
上述的实施形态，是以本发明所属的技术领域中具有通常知识的人员能实施本发明为目的而记载的。上述实施形态的各种变形例若是技术人员就当然可实施，本发明的技术思想还可适用于其它的实施形态。因此，本发明不限于所记载的实施形态，应是由基于权利要求书所定义的技术思想的最宽大的范围来解释的。

Claims (6)

1.一种研磨方法，其特征在于，一边对基板的背面的中心侧区域进行保持，一边使第1研磨件与所述背面的外周侧区域滑动接触，
一边对所述基板的伞形部进行保持，一边使第2研磨件与所述背面的所述中心侧区域滑动接触，由此对整个所述背面进行研磨，所述第2研磨件绕与所述背面垂直的旋转轴的轴心旋转。
2.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，进行使所述第1研磨件与所述外周侧区域滑动接触的工序，然后进行使所述第2研磨件与所述中心侧区域滑动接触的工序。
3.如权利要求1或2所述的研磨方法，其特征在于，一边对所述基板的背面的中心侧区域进行保持、并将纯水供给到所述基板的背面，一边使所述第1研磨件与所述背面的所述外周侧区域滑动接触，
一边对所述基板的伞形部进行保持、并将纯水供给到所述基板的背面，一边使所述第2研磨件与所述背面的所述中心侧区域滑动接触。
4.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
第1背面研磨单元，该第1背面研磨单元一边对基板的背面的中心侧区域进行保持，一边使第1研磨件与所述背面的外周侧区域滑动接触从而对该外周侧区域进行研磨；
第2背面研磨单元，该第2背面研磨单元一边对所述基板的伞形部进行保持，一边使第2研磨件与所述背面的所述中心侧区域滑动接触从而对该中心侧区域进行研磨，所述第2研磨件绕与所述背面垂直的旋转轴的轴心旋转；以及
输送机械手，该输送机械手在所述第1背面研磨单元与所述第2背面研磨单元之间输送所述基板。
5.如权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，在所述第1背面研磨单元对所述外周侧区域进行研磨后，所述第2背面研磨单元对所述中心侧区域进行研磨。
6.如权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，所述输送机械手构成为，使由所述第1背面研磨单元研磨后的所述基板翻转并将所述基板输送到所述第2背面研磨单元。
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