CN108942560A - 一种抛光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抛光装置，其能够基于抛光前的状态通过选择合适的抛光配方来抛光不同形状的斜面部分，抛光装置100包括保持/抛光单元102，用于保持和抛光工件W1，识别单元104，用于识别与抛光前的基板W1的周边部分的状态相关的数据104a，保持/抛光单元102包括保持器106，用于保持和旋转基板W1，抛光器108用于通过将抛光构件压靠在周边部分上来抛光基板W1的周边部分，抛光条件确定器110基于指示多个形状相关类型的哪个类型的数据104a确定抛光条件，给定周边部分的形状属于哪个。本发明的一种抛光装置，能够以抛光前的状态为基础选择合适的抛光配方，即使在不同的斜面形状的情况下。

Description

一种抛光装置

技术领域

本发明涉及抛光、磨削技术领域，具体涉及一种抛光装置。

背景技术

从提高半导体器件制造的成品率的角度来看，近年来，诸如半导体晶片之类的衬底的外围部分的表面条件的管理一直备受关注，在半导体器件的制造过程中，许多材料沉积在硅晶片上以形成多层结构，因此，在不用于产品的外围部分上形成不需要的膜和粗糙的表面，通过使用臂仅保持其外围部分来传输基板是最近的趋势，在这种情况下，残留在外围部分的多余薄膜在各种过程中会脱落，并附着在装置上，导致产量降低。因此，为了抛光不需要的膜和粗糙的表面，使用了抛光基板周边部分的抛光装置，通过使抛光带的抛光表面与衬底的外围部分滑动接触来抛光衬底的外围部分，其中，外围部分被定义为包括斜面部分的区域，该斜面部分是基板的最外层部分，顶部边缘部分和底部边缘部分位于斜面部分径向向内。在斜面抛光中，通过将金刚石抛光带或类似物(抛光剂的抛光部件)压在表面上，同时沿周向旋转基板，抛光外围基板部分的表面。由于这个原因，抛光条件在某些情况下与抛光前的外围基板部分的形状不同，为了使用抛光带，操作者在抛光前测量斜面部分，并根据实际抛光条件(抛光配方)设置，以适合斜面形状，并通过抛光基板来检查抛光条件是否不会引起任何问题。在确保没有问题的情况下，操作者开始连续地加工几个基材，半导体晶片的斜面部分的形状随制造商的不同而变化。为了确保半导体晶片的稳定供应，半导体制造商有时从几个不同的半导体晶片制造商购买半导体晶片。在某些情况下，半导体制造商使用不同的斜面形状的半导体晶片，这取决于器件的类型，由于这个原因，在半导体电路生产线上运行的半导体晶片在斜面形状上会发生变化，在这种不同斜面形状的晶片中，考虑到每次晶片形状改变时的处理配方给使用抛光装置的操作者带来很大的麻烦，并且导致抛光装置的停机时间增加。

技术方案

本发明主要解决的技术问题是提供一种抛光装置，包括：用于保持工件的支架；抛光构件，用于在抛光构件压靠周边部分的同时抛光工件的周边部分；抛光条件确定器，用于根据与抛光前的周边部分的状态相关的数据确定抛光条件，以适应该状态；控制器，用于根据抛光条件控制抛光部件抛光工件。

可选的，数据指示与状态相关联的多种类型中的哪种类型，外围部分的状态属于哪种类型。

可选的，其中外围部分的状态是外围部分的形状。

可选的，其中通过共焦激光显微镜获得与外围部分的形状相关的数据。

可选的，其中与外围部分的形状相关的数据是由远心光学系统获得的。

本发明的有益效果是：

本发明的一种抛光装置，能够以抛光前的状态为基础选择合适的抛光配方，即使在不同的斜面形状的情况下。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的抛光装置的框图。

图2示出与本发明的实施例相关的不同类型。

图3根据本实施例的保持/抛光单元的平面图。

实施例

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

图1是本发明的本实施例的抛光装置100的框图，抛光装置100是适合抛光基板斜面部分的斜面抛光装置，要抛光的衬底的一个例子是直径为300毫米的半导体晶片，其上有薄膜。抛光装置100包括：用于保持和抛光衬底W1(工件)的保持/抛光单元102，以及用于识别与抛光前的晶片W1的周边部分的状态相关联的数据104a的识别单元104。保持/抛光单元102包括：保持和旋转基片W1的保持器106和抛光器(抛光头)108，其具有抛光部件，用于抛光外围部件，同时抛光部件压在基片W1的外围部分上。识别单元104将获得的数据104a发送到抛光条件确定器110，保持/抛光单元102还包括：抛光条件确定器110，用于根据抛光前周边状态的数据104a来确定抛光条件，以适应周边部分的状态以及控制单元112用于控制抛光。研磨抛光部件，以根据抛光条件抛光基材W1，抛光条件确定器110在识别单元104抛光之前从外围部分的状态接收数据104a。在本实施例中，抛光前的周边部分的状态是指周边部分的形状，要抛光的基板W1的外围部分是斜面部分BB，其是基板W1的外围部分的端面。由本发明抛光的基板W1的外围部分不限于斜面部分，并且可以是顶部边缘部分E1和底部边缘部分E2。根据本发明的抛光前周边部分的状态可以是附着在周边部分上的物质的状态，附着在周边部分上的物质的状态指的是残留在外围部分上的物质的状态(数量、位置等)，如不需要的膜或灰尘。识别单元104还识别与抛光后的外围部分的状态相关联的数据104b，识别单元104将获得的数据104b发送到抛光条件确定器110，识别单元104确定多个与状态相关的类型的哪一类型，抛光前的外围部分的状态，并将得到的类型信息作为数据104a发送到抛光条件确定器110，抛光条件确定器110使用数据104a或确定的类型来确定抛光条件。抛光条件测定器110还具有抛光终止测定器的功能，该抛光终止测定器确定抛光器103抛光衬底W1之后，是否基于抛光后的周边部分的状态基于数据104b终止抛光。

在抛光衬底W1的斜面部分之前，识别单元104精确地测量和识别衬底W1的端面的截面形状，识别单元104按类型对形状进行分类(例如，作为五种类型中的一种)，抛光条件确定器110使用类型信息从预先准备的针对各自类型的加工配方的组中选择处理配方。抛光条件确定器110将如此选择的处理配方发送到控制单元112，控制单元112根据所选择的加工配方，通过控制抛光机108自动执行抛光工艺，由加工配方决定的抛光条件是抛光时间、抛光头与衬底W1之间的抛光角、衬底W1的旋转速度、抛光中施加的压力、抛光带的供给速率等。这样的处理配方的内容是预先确定的类型A、B、C、D和E，稍后将通过实验等来描述。首先，将描述识别单元104，识别单元104使用共焦激光显微镜105和107三维测量衬底W1端部表面的形状，使用共焦光学系统(例如共焦激光显微镜105和107)的识别系统将激光从激光光源投射到物镜表面，并使用一维图像传感器来接收从样品反射的光。在共焦光学系统中，只有当扫描光束的焦点位于衬底W1上时，最大亮度的反射光才进入光敏元件，并且当焦点偏离SURR时，进入光敏元件的反射光的量迅速下降，因此，可以从衬底W1上的位置确定衬底W1的横截面形状，其中，在共焦光学系统保持静止的情况下，通过移动衬底W1，从衬底W1的表面反射的光的亮度最大。在经过斜面抛光的初步过程之后，衬底W1在未示出的载体上承载到基底109上的三维位移机构120上，底座109固定在识别单元104的框架(未示出)上。三维位移机构120包括：XY级122，用于水平方向上的XY方向定位；Z级124，用于Z方向或高度的定位；θ级128，用于围绕旋转轴126设置旋转位置，在旋转轴126上安装晶片附着台130，晶片W1通过真空固定在晶片附着台130上。XY级122、Z级124和θ级128由控制器132进行位移控制。在基片W1上，来自共焦激光显微镜105和107的光的亮度最大，即基片W1上最亮的位置代表衬底W1表面上的位置信息，因此，当亮度达到最大值时，控制器132可以通过记录关于XY级122、Z级124和θ级128的位置的信息来获得衬底W1上的位置信息。当衬底W1相对于共焦激光显微镜105和107移动时，记录并存储最大亮度的位置，这使得能够获得衬底W1的表面的形状(横截面形状)。控制器132将得到的截面形状分类为多个类型中的一个，以产生指示与外围形状的横截面形状有关的多个类型的横截面形状中的哪一个的数据104a，数据104a的一个例子如图2所示。

图2示出了五种类型的截面形状，数据104a是A、B、C、D或E的类型。共焦激光显微镜105测量衬底W1的顶表面，共焦激光显微镜107测量衬底W1的底表面，本发明的识别单元104不限于利用共焦激光显微镜105和107对基板W1的端部的表面形状进行三维测量，并且可以使用例如远心光学系统。在远心光学系统中，主光线可以被视为平行于透镜一侧的光轴，使得即使在不聚焦和模糊的情况下，图像的大小也不会变化。远心光学系统使用CCD摄像机，远距光学系统产生的受试者的图像的视在大小无论主题是远的还是在附近都是相同的，远心光学系统是一个理想的光学系统，用于图像识别和图像处理，因此能够检测图像中的边缘(衬底W1的表面形状)，因为它保持图像尺寸不变而不发生任何变化，将CCD摄像机的图像信号按照亮度转换为灰度数据，将其峰值识别为边缘位置，由于边缘位置不是从亮度或黑暗的绝对水平确定的，而是从亮度或黑暗的变化率确定的，边缘位置的检测受不同的照明、表面反射率等的影响较小，因此可以可靠地进行。识别单元104的CCD照相机134识别与抛光后的周边部分的状态相关联的数据104b(彩色图像)，用CCD摄像机134进行抛光后的周边部分的状态是抛光后附着到周边部分的物质的状态。换言之，抛光终止测定器110通过对抛光后附着到周边部分的物质的状态来确定，即，残留在周边部分上的物质的状态(数量、位置等)，如不需要的膜、灰尘等。控制器132将获得的彩色图像作为数据104b发送到抛光终止测定器110。抛光终止测定器110确定抛光应该终止，例如当某一颜色褪色到低于预定水平或不能被检测时，抛光条件确定器110根据所识别的类型确定抛光条件。基于类型信息，抛光条件确定器110从预先准备的针对各自类型的处理配方的组中选择该类型的处理配方，抛光条件确定器110将选择的处理配方发送到控制单元112，控制单元112根据所选择的加工配方，由抛光机108的控制器自动进行抛光。本实施例的保持/抛光单元102包括存储器和CPU，它们作为抛光条件确定器110、抛光终止判定器110和控制单元112，当它们执行预存储程序时，抛光条件确定器110、抛光终止测定器110和控制单元112的至少一部分功能部分可以由专用硬件电路构成。

图3是本发明的一个实施例的保持器106和抛光机108的平面图，包括旋转/保持机构(保持器)106，用于水平地保持基板W1，由识别单元104识别出的横截面形状的基板W1从识别单元104到旋转/保持机构106的保持台4上承载未示出的载体，保持/旋转机构106至少包括保持台4，用于通过真空吸力保持基板W1的后表面，连接到保持台4的中心部分的中空轴5和用于旋转空心轴5的电机M1。衬底W1通过载体的手(未示出)放置在保持台4上，使得衬底W1的中心与空心轴5的轴向中心重合。本实施例的旋转/保持机构106还包括以下构成元件，空心轴5由球/花键轴承(直线运动轴承)6支撑以垂直移动。保持台4在顶面上具有凹槽4a，凹槽4a通向通过中空轴5延伸的通信通道7，连通通道7通过连接到空心轴5的底端的旋转接头8连接到真空管线9，通信通道7还连接到氮气供应管线10，用于从保持阶段4移除已处理的基板W1，真空管线9和氮气供应管线10交替地通过真空将基板W1拉至保持台4的顶部并将其移除。空心轴5通过电机M1通过与空心轴5相连的滑轮P1、附着在电机M1的旋转轴上的滑轮P2和悬挂在滑轮P1和P2上的皮带B1旋转，电机M1的旋转轴平行于空心轴5延伸。通过这种布置，保持在保持台4顶部的基板W1由电机M1旋转，球/花键轴承6允许空心轴5沿其纵向自由移动，球/花键轴承6固定在圆柱形壳体12上。这样，本实施例的空心轴5允许沿直线相对于壳体12上下移动，并与壳体12一起旋转。空心轴5与气缸(垂直移动机构)15连接，气缸上下运动5和保持台4，在壳体12和圆柱形壳体14之间存在径向轴承18，圆柱形壳体12布置在壳体12的外部并与壳体12同轴，使得壳体12可由轴承18可旋转地支撑。因此，旋转/保持机构106能够使基板W1围绕其中心轴线CR旋转并沿中心轴线CRC向上和向下移动。保持在旋转/保持机构16上的基板W1由四个抛光头组件1a、1b、1c和1d包围，在抛光头组件的径向外侧分别设置抛光带供给机构2a、2b、2c和2d。抛光头组件1a、1b、1c和1d和抛光带供给机构2a、2b、2c和2d由隔壁20隔开。分隔壁20限定了其中的抛光室21，其中容纳四个抛光头组件1a、1b、1c和1d以及其中的保持级4。抛光带供给机构2a、2b、2c和2d位于隔壁20之外(即，在抛光室21外)，抛光头组件1A、1B、1C和1D具有相同的结构，抛光带供给机构2A、2B、2C和2D也是相同的。下面将描述抛光头组件1A和抛光带供给机构2A。抛光带供给机构2A包括：将抛光带(抛光部件)23供给到抛光头组件1A的馈送卷筒24和用于拾取用于抛光衬底W1的抛光带23的卷取卷轴24，进给卷轴24设置在卷取卷筒25的上方，进给卷轴24和卷取卷筒25通过联轴器27连接到各自的电机M2，电机M2在预定旋转方向上施加一定量的转矩，以在抛光带23中产生一定水平的张力。抛光带23是具有长抛光带的抛光工具，其一侧具有抛光表面。抛光带23包括由PET片材等制成的带状基材和在带状基材上形成的抛光层，抛光层包括：涂布在胶带基材的一侧上的粘合剂(例如树脂)，并在粘合剂上保持磨料颗粒。抛光层的表面形成抛光表面，抛光带可以用抛光布条代替，作为抛光工具。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种抛光装置，其特征在于，包括：用于保持工件的支架；

抛光构件，用于在抛光构件压靠周边部分的同时抛光工件的周边部分；

抛光条件确定器，用于根据与抛光前的周边部分的状态相关的数据确定抛光条件，以适应该状态；以及

控制器，用于根据抛光条件控制抛光部件抛光工件。

2.根据权利要求1所述的一种抛光装置，其特征在于：其中，数据指示与状态相关联的多种类型中的哪种类型，外围部分的状态属于哪种类型。

3.根据权利要求1所述的一种抛光装置，其特征在于：其中外围部分的状态是外围部分的形状。

4.根据权利要求3所述的一种抛光装置，其特征在于：其中通过共焦激光显微镜获得与外围部分的形状相关的数据。

5.根据权利要求3所述的一种抛光装置，其特征在于：其中与外围部分的形状相关的数据是由远心光学系统获得的。