CN110692124A - 吸杂层形成装置、吸杂层形成方法以及计算机存储介质 - Google Patents

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Abstract

在基板形成吸杂层的吸杂层形成装置具有:基板保持部,其用于保持基板;抛光膜,其用于与保持到所述基板保持部的基板抵接而研磨该基板;基座,其用于支承所述抛光膜,沿着铅垂方向移动自由且旋转自由;以及水供给部,其用于向保持到所述基板保持部的基板供给水。

Description

吸杂层形成装置、吸杂层形成方法以及计算机存储介质
技术领域
(关联申请的相互参照)
本申请基于2017年6月1日在日本国提出申请的特愿2017-109588号主张优先权,将该特愿的内容引用于此。
本发明涉及一种在基板形成吸杂层的吸杂层形成装置、使用了该吸杂层形成装置的吸杂层形成方法以及计算机存储介质。
背景技术
近年来,在半导体器件的制造工序中,针对在表面形成有多个电子电路等器件的半导体晶圆(以下称为晶圆),磨削和研磨该晶圆的背面而使晶圆薄化。
若磨削(粗磨削和精磨削)晶圆的背面,则在该晶圆的背面形成有包括裂纹、伤痕等的损伤层。损伤层使晶圆产生残余应力,因此,例如切割晶圆而成的芯片的抗折强度变弱,有可能产生芯片的破裂、碎裂。因此,为了去除损伤层,进行应力消除处理。
另一方面,为了抑制铜、镍等金属污染晶圆的表面的器件,在该晶圆的背面形成用于捕集金属的吸杂层。
需要如此进行应力消除处理而去除损伤层,并且形成吸杂层。
为了形成吸杂层,以往使用各种方法。例如,在专利文献1中公开有如下方法:进行干式抛光、CMP(化学机械抛光,Chemical Mechanical Polishing)等抛光处理、干蚀刻、湿蚀刻等蚀刻处理、照射非活性气体的簇离子的离子照射处理等,在晶圆的背面形成吸杂层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-253983号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在进行干式抛光的情况下,磨削(粗磨削和精磨削)在潮湿环境下进行,干式抛光在干燥环境下进行,因此,在进行了磨削之后,需要暂时使晶圆干燥。因而,处理变得烦杂。
在进行CMP的情况下,浆料使用碱性的化学溶液,因此其操作并不容易,处理还是变得烦杂。
在进行干蚀刻的情况下,与上述的干式抛光同样地,需要在磨削后使晶圆干燥。另外,需要在真空气氛下进行,装置结构也大型化。
在进行湿蚀刻的情况下,化学溶液的浓度、温度的管理并不容易。
在进行离子照射处理的情况下,需要另外进行簇离子的生成和簇离子的照射,处理变得烦杂。另外,装置结构也大型化。
如以上那样在以往的方法中,在简易地形成吸杂层的方面存在改善的余地。
本发明是鉴于上述状况而做成的,目的在于在基板的背面简易地形成吸杂层。
用于解决问题的方案
解决上述问题的本发明的一形态是一种用于在基板形成吸杂层的吸杂层形成装置,其具有:基板保持部,其用于保持基板;抛光膜,其用于与保持到所述基板保持部的基板抵接而研磨该基板;基座,其用于支承所述抛光膜,沿着铅垂方向移动自由且旋转自由;以及水供给部,其用于向保持到所述基板保持部的基板供给水。
根据本发明的一形态,首先,在利用基板保持部保持了基板之后,将基座和抛光膜配置于基板侧,使抛光膜与基板抵接。之后,一边从水供给部向基板供给水,一边使基座旋转而利用抛光膜研磨基板。此时,向基板供给水,因此,抑制由研磨产生的摩擦热,并且,能够将因研磨而产生的碎屑向基板外排出。如此,本发明的一形态的吸杂层形成装置具有抛光膜即可,能够使装置结构简易。因而,能够使装置成本低廉化。
另一观点的本发明的一形态是使用吸杂层形成装置而在基板形成吸杂层的吸杂层形成方法,其中,所述吸杂层形成装置具有:基板保持部,其用于保持基板;抛光膜,其用于研磨基板;基座,其用于支承所述抛光膜,沿着铅垂方向移动自由且旋转自由;以及水供给部,其用于向基板供给水,在该吸杂层形成方法中,利用所述基板保持部保持基板,使所述抛光膜与该基板抵接,之后,一边从所述水供给部向基板供给水,一边使所述基座旋转而利用所述抛光膜研磨基板。
另一观点的本发明的一形态是一种计算机存储介质,其是能够读取的计算机存储介质,储存有在控制部的计算机上运行的程序,该控制部控制吸杂层形成装置,以便利用该吸杂层形成装置执行所述吸杂层形成方法。
发明的效果
根据本发明的一形态,能够在基板的背面简易地形成吸杂层。
附图说明
图1是示意性地表示具备本实施方式的吸杂层形成单元的基板处理系统的结构的概略的俯视图。
图2是表示转台的结构的概略的俯视图。
图3是表示加工装置的结构的概略的侧视图。
图4是表示第1实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图5是表示在第1实施方式中抛光膜与晶圆抵接的情形的说明图。
图6是表示在第1实施方式中更换抛光膜的情形的说明图。
图7是表示第2实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图8是表示在第2实施方式中抛光膜与晶圆抵接的情形的说明图。
图9是表示第2实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图10是表示第3实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图11是表示在第3实施方式中检查抛光膜的表面状态的情形的说明图。
图12是表示在第3实施方式中检查抛光膜的表面状态的情形的说明图。
图13是表示在第3实施方式中检查抛光膜的表面状态的情形的说明图。
图14是表示在第3实施方式中检查抛光膜的表面状态的情形的说明图。
图15是表示在第3实施方式中检查抛光膜的表面状态的情形的说明图。
图16是表示在第3实施方式中投光部和受光部检查抛光膜的表面状态的情形的说明图。
图17是表示在第3实施方式中投光部和受光部检查抛光膜的表面状态的情形的说明图。
图18是表示第4实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图19是表示第5实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图20是表示第5实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图21是表示第6实施方式的吸杂层形成单元的结构的概略的说明图。
图22是表示研磨水与研磨量的关系的图表。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。此外,在本说明书和附图中,对于具有实质上相同的功能构成的要素,通过标注相同的附图标记,省略重复说明。
<基板处理系统>
首先,对具备本实施方式的吸杂层形成装置的基板处理系统的结构进行说明。图1是示意性地表示基板处理系统1的结构的概略的俯视图。此外,以下,为了明确位置关系,规定相互正交的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向,将Z轴正方向设为铅垂朝上方向。
在本实施方式的基板处理系统1中,使作为基板的晶圆W薄化。晶圆W是例如硅晶圆、化合物半导体晶圆等半导体晶圆。在晶圆W的表面形成有器件(未图示),还在该表面粘贴有用于保护器件的保护带(未图示)。并且,对晶圆W的背面进行磨削和研磨等预定的处理,使该晶圆薄化。
基板处理系统1具有一体地连接送入送出站2和处理站3而成的结构,该送入送出站2用于在与例如外部之间送入送出能够收容多个晶圆W的盒C,该处理站3具备对晶圆W实施预定的处理的各种处理装置。
在送入送出站2设置有盒载置台10。在图示的例子中,在盒载置台10,沿着X轴方向呈一列自由地载置有多个例如4个盒C。
另外,在送入送出站2以与盒载置台10相邻的方式设置有晶圆输送区域20。在晶圆输送区域20设置有在沿着X轴方向延伸的输送路径21上移动自由的晶圆输送装置22。晶圆输送装置22具有沿着水平方向、铅垂方向、绕水平轴线和绕铅垂轴线(θ方向)移动自由的输送臂23,利用该输送臂23能够在各盒载置板11上的盒C与随后论述的处理站3的各装置30、31之间输送晶圆W。即,送入送出站2构成为,能够相对于处理站3送入送出晶圆W。
在处理站3从X轴负方向朝向正方向排列配置有:加工装置30,其进行磨削、研磨等各处理而使晶圆W薄化;和清洗装置31,其对由该加工装置30加工后的晶圆W进行清洗。
加工装置30具有转台40、输送单元50、对准单元60、清洗单元70、粗磨削单元80、精磨削单元90、以及作为吸杂层形成装置的吸杂层形成单元100。
如图2和图3所示那样转台40构成为,利用旋转机构(未图示)旋转自由。在转台40上设置有4个作为吸附并保持晶圆W的基板保持部的卡盘41。各卡盘41保持于卡盘台42。卡盘41和卡盘台42构成为,能够利用旋转机构(未图示)旋转。另外,卡盘41的表面、即晶圆W的保持面在侧视时具有其中央部比端部突出来的凸形状。在磨削处理(粗磨削和精磨削)中,随后论述的磨削砂轮81、91的1/4圆弧部分与晶圆W抵接。此时,将卡盘41的表面设为凸形状,以沿着该表面的方式使晶圆W吸附,以将晶圆W磨削成均匀的厚度。
卡盘41(卡盘台42)均等地、即每隔90度地配置于与转台40相同的圆周上。由于转台40旋转,4个卡盘41能够向4个处理位置P1~P4移动。
如图1所示,在本实施方式中,第1处理位置P1是转台40的X轴正方向侧且Y轴负方向侧的位置,配置有清洗单元70。此外,在第1处理位置P1的Y轴负方向侧配置有对准单元60。第2处理位置P2是转台40的X轴正方向侧且Y轴正方向侧的位置,配置有粗磨削单元80。第3处理位置P3是转台40的X轴负方向侧且Y轴正方向侧的位置,配置有精磨削单元90。第4处理位置P4是转台40的X轴负方向侧且Y轴负方向侧的位置,配置有吸杂层形成单元100。
输送单元50构成为,在沿着Y轴方向延伸的输送路径51上移动自由。输送单元50具有沿着水平方向、铅垂方向以及绕铅垂轴线(θ方向)移动自由的输送臂52,能够利用该输送臂52在对准单元60与第1处理位置P1处的卡盘41之间输送晶圆W。
在对准单元60中,对处理前的晶圆W的水平方向的朝向进行调节。对准单元60具有:旋转卡盘61,其保持晶圆W而使该晶圆W旋转;和检测部62,其检测晶圆W的凹口部的位置。并且,通过一边使保持到旋转卡盘61的晶圆W旋转,一边利用检测部62检测晶圆W的凹口部的位置,从而对该凹口部的位置进行调节而对晶圆W的水平方向的朝向进行调节。
在清洗单元70中,清洗晶圆W的背面。清洗单元70设置有喷嘴71,该喷嘴71设置于卡盘41的上方,向晶圆W的背面供给清洗液、例如纯水。并且,一边使保持到卡盘41的晶圆W旋转一边从喷嘴71供给清洗液。这样一来,供给来的清洗液在晶圆W的背面上扩散,该背面被清洗。此外,也可以是,清洗单元70还具有清洗卡盘41的功能。在该情况下,在清洗单元70设置有向例如卡盘41供给清洗液的喷嘴(未图示)以及与卡盘41接触而进行物理清洗的磨石(未图示)。
在粗磨削单元80中,粗磨削晶圆W的背面。如图3所示那样粗磨削单元80以磨削砂轮81支承于基座82的方式设置。在基座82借助主轴83设置有驱动部84。驱动部84内置例如马达(未图示),使磨削砂轮81和基座82沿着铅垂方向移动,并且使磨削砂轮81和基座82旋转。并且,在使保持到卡盘41的晶圆W与磨削砂轮81的1/4圆弧部分抵接了的状态下,使卡盘41和磨削砂轮81分别旋转,从而粗磨削晶圆W的背面。另外,此时,向晶圆W的背面供给磨削液、例如水。此外,在本实施方式中,使用了磨削砂轮81作为粗磨削的磨削构件,但并不限定于此。磨削构件也可以是例如使无纺布含有磨粒而成的构件等其他种类的构件。
在精磨削单元90中,精磨削晶圆W的背面。精磨削单元90的结构与粗磨削单元80的结构大致同样,具有磨削砂轮91、基座92、主轴93、以及驱动部94。但是,该精磨削用的磨削砂轮91的粒度比粗磨削的磨削砂轮91的粒度小。并且,在一边向保持到卡盘41的晶圆W的背面供给磨削液、一边使背面与磨削砂轮91的1/4圆弧部分抵接了的状态下,使卡盘41和磨削砂轮91分别旋转,从而磨削晶圆W的背面。此外,精磨削的磨削构件也与粗磨削的磨削构件同样地并不被限定于磨削砂轮81。
在吸杂层形成单元100中,进行应力消除处理而去除由于进行粗磨削和精磨削而在晶圆W的背面形成的损伤层,同时在该晶圆W的背面形成吸杂层。随后论述该吸杂层形成单元100的结构。
在图1所示的清洗装置31中,清洗由加工装置30进行了磨削和研磨的晶圆W的背面。具体而言,一边使保持到旋转卡盘32的晶圆W旋转,一边向该晶圆W的背面上供给清洗液、例如纯水。这样一来,供给来的清洗液在晶圆W的背面上扩散,该背面被清洗。
在以上的基板处理系统1如图1所示那样设置有控制部110。控制部110是例如计算机,具有程序储存部(未图示)。在程序储存部储存有控制基板处理系统1中的晶圆W的处理的程序。另外,在程序储存部也储存有程序,该程序用于控制上述的各种处理装置、输送装置等的驱动系统的动作而实现基板处理系统1中的随后论述的晶圆处理。此外,所述程序是记录于例如计算机可读取的硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等计算机可读取的存储介质H的程序,也可以是从该存储介质H加载到控制部110的程序。
接着,说明使用如以上这样构成的基板处理系统1而进行的晶圆处理。此外,在本实施方式所处理的晶圆W的表面粘贴有保护器件的保护带。
首先,收纳有多个晶圆W的盒C被载置于送入送出站2的盒载置台10。为了抑制保护带变形,在盒C内以晶圆W的粘贴有该保护带的表面朝向上侧的方式收纳有晶圆W。
接着,利用晶圆输送装置22取出盒C内的晶圆W,向处理站3的加工装置30输送。此时,利用输送臂23使表背面翻转,以使得晶圆W的背面朝向上侧。
输送到加工装置30的晶圆W向对准单元60的旋转卡盘61交接。并且,在该对准单元60中,调节晶圆W的水平方向的朝向。
接着,晶圆W利用输送单元50向第1处理位置P1的卡盘41交接。之后,使转台40逆时针旋转90度,使卡盘41向第2处理位置P2移动。然后,晶圆W的背面被粗磨削单元80粗磨削。粗磨削的磨削量根据薄化前的晶圆W的厚度和薄化后所要求的晶圆W的厚度设定。另外,此时,在晶圆W的背面形成有例如厚度是5μm的损伤层。
接着,使转台40逆时针旋转90度,使卡盘41向第3处理位置P3移动。然后,晶圆W的背面被精磨削单元90精磨削。此时,晶圆W被磨削到作为产品所要求的薄化后的厚度。另外,在晶圆W的背面形成有例如厚度是0.5μm的损伤层。
接着,使转台40逆时针旋转90度,使卡盘41向第4处理位置P4移动。并且,利用吸杂层形成单元100进行应力消除处理,同时在该晶圆W的背面形成吸杂层。具体而言,将精磨削后的厚度0.5μm的损伤层研磨到例如0.09μm,形成厚度0.09μm的吸杂层。
接着,使转台40逆时针旋转90度,或使转台40顺时针旋转270度,而使卡盘41向第1处理位置P1移动。然后,利用清洗单元70,晶圆W的背面被清洗液清洗。
接着,晶圆W被晶圆输送装置22向清洗装置31输送。并且,在清洗装置31中,利用清洗液清洗晶圆W的背面。此外,晶圆W的背面清洗也在加工装置30的清洗单元70中进行,但对于清洗单元70中的清洗,晶圆W的旋转速度较慢,例如以不弄脏晶圆输送装置22的输送臂23的程度使一定程度的污垢掉落。然后,在清洗装置31中,进一步清洗该晶圆W的背面到所期望的清洁度。
之后,实施了全部的处理的晶圆W被晶圆输送装置22向盒载置台10的盒C输送。这样一来,基板处理系统1中的一系列的晶圆处理结束。
根据以上的实施方式,在一基板处理系统1中,能够对多个晶圆W连续地进行粗磨削单元80中的晶圆W的背面的粗磨削、精磨削单元90中的晶圆W的背面的精磨削、吸杂层形成单元100中的吸杂层的形成、以及清洗单元70和清洗装置31中的晶圆W的背面的清洗。因而,能够在一基板处理系统1内效率良好地进行晶圆处理,使生产率提高。
<第1实施方式>
接着,对吸杂层形成单元100的第1实施方式进行说明。如图3和图4所示那样吸杂层形成单元100具有抛光膜120、柔软部121、基座122、主轴123、驱动部124、以及水供给部125。
抛光膜120和柔软部121以支承于基座122的方式设置。在基座122借助主轴123设置有驱动部124。驱动部124内置例如马达(未图示),使抛光膜120、柔软部121以及基座122沿着铅垂方向移动,并且使抛光膜120、柔软部121以及基座122旋转。
抛光膜120含有磨粒,能够与晶圆W抵接而研磨该晶圆W。另外,抛光膜120较薄,具有柔软性。而且,抛光膜120设置成与晶圆W的整个背面抵接的大小。
柔软部121由具有柔软性的材料、例如树脂构成。柔软部12以覆盖该抛光膜120的方式设置于抛光膜120的上表面侧。此外,抛光膜120和柔软部121由例如双面带、粘接剂等粘贴。
在如图5的(a)所示那样抛光膜120未与晶圆W抵接的状态下,抛光膜120和柔软部121平坦。
另一方面,如图5的(b)所示那样使抛光膜120与晶圆W抵接。在此,由于卡盘41的上表面上的粗度的偏差、晶圆W的表面的保护带的厚度的偏差、晶圆W的背面上的粗度的偏差等各种主要原因,存在晶圆W的背面的高度位置在面内并不均匀的情况。即使存在这样的高度位置的偏差,由于抛光膜120和柔软部200具有柔软性,因此,该抛光膜120的下表面和柔软部121的下表面也追随晶圆W的背面形状而变形。因此,能够使抛光膜120与晶圆W的整个背面抵接。而且,能够利用柔软部200的柔软性使作用于抛光膜120和晶圆W的压力在晶圆面内均匀(图中的箭头)。因而,能够使研磨处理在晶圆面内均匀。
此外,在本实施方式中,抛光膜120与晶圆W的整个背面抵接了,但抛光膜120与晶圆W抵接的区域并不限定于整个面。例如在抛光膜120与晶圆W的背面的半面抵接的情况下,由于抛光膜120和柔软部121具有柔软性,因此,在该背面的半面中,也能够使抛光膜120以均匀的压力抵接。
另外,在如上述这样晶圆W的背面的高度位置发生偏差的情况下,不管卡盘41的表面形状如何,都能够享有能够使抛光膜120以均匀的压力与晶圆W的背面抵接的效果。在本实施方式中,卡盘41的表面具有凸形状,但即使例如卡盘41的表面平坦,也能够享有上述效果。
而且,在本实施方式中,卡盘41的表面具有其中央部比端部突出了的凸形状,因此,保持到该卡盘41的晶圆W也具有凸形状。因此,若使用一般的坚硬的研磨件,则该研磨件不与晶圆W的整个面抵接,无法在晶圆面内均匀地研磨。与此相对,在本实施方式中,抛光膜120和柔软部121具有柔软性,因此,若使抛光膜120与晶圆W抵接,则该抛光膜120的下表面和柔软部121的下表面追随晶圆W的凸形状而变形。因此,能够使抛光膜120以均匀的压力与晶圆W的整个背面抵接。
如图4所示那样水供给部125向保持到卡盘41的晶圆W供给水。水供给部125具有喷出水(例如不含有浆料的纯水)的喷嘴126。喷嘴126设置于抛光膜120的中心部。此外,在本实施方式中,喷嘴126在抛光膜120的中心部设置有1个,但喷嘴126的数量、配置并不限定于此。例如喷嘴126也可以在抛光膜120的面内设置多个。另外,在本实施方式中,向晶圆W供给了水,但为了防止研磨处理中的静电,也可以向晶圆W供给使二氧化碳与水混合而成的混合水。此外,如随后论述那样,除了二氧化碳之外,也可以使例如微泡、臭氧气体溶解于水。
在喷嘴126连接有向该喷嘴126供给水的供给管127。供给管127贯穿例如抛光膜120、柔软部121、基座122、主轴123,与在内部积存水的水供给源128连通。另外,在供给管127设置有包括控制水的流动的阀、流量调节部等的供给设备组129。
在具有以上的结构的吸杂层形成单元100中,在使保持到卡盘41的晶圆W与抛光膜120抵接了的状态下,使卡盘41和抛光膜120分别旋转,从而研磨晶圆W的背面。此时,能够如上述这样使抛光膜120以均匀的压力与晶圆W的整个背面抵接,因此,能够使研磨处理在晶圆面内均匀。
另外,通过使抛光膜120与晶圆W的整个背面抵接,也能够在短时间内进行研磨处理,效率也提高。在此,研磨处理中的进给量一般较少,花费时间。因而,如本实施方式这样在短时间内进行研磨处理是有用的。
而且,此时,从水供给部125向晶圆W的背面供给水,因此,能够利用该水减少在抛光膜120与晶圆W之间产生的摩擦热。另外,能够利用该水将因研磨而产生的碎屑等向晶圆W的外部排出。
通过如以上这样进行恰当的研磨处理,能够将精磨削后的厚度0.5μm的损伤层去除到0.09μm。这样一来,薄化后的晶圆W难以开裂,能够抑制抗折强度的降低。另外,能够恰当地形成厚度0.09μm的吸杂层,能够抑制对晶圆W的表面的器件的金属污染。
在此,对抛光膜120的更换方法进行说明。如图6所示,基座122被分割成下层侧的第1基座122a和上层侧的第2基座122b。第1基座122a支承着抛光膜120和柔软部121。并且,如图6的(a)所示那样第1基座122a和第2基座122b被螺栓130固定,通过如图6的(b)所示那样拆卸螺栓130,第1基座122a自第2基座122b分离。通过如此构成为第1基座122a相对于第2基座122b拆装自由,能够容易地更换抛光膜120和柔软部121。此外,抛光膜120的更换方法并不限定于此。也可以将例如抛光膜120从柔软部121剥离而更换。
<第2实施方式>
接着,对吸杂层形成单元100的第2实施方式进行说明。第2实施方式的吸杂层形成单元100如图7所示那样具有在内部填充有流体的柔软部200来替代第1实施方式的柔软部121。向柔软部200填充的流体使用水、油、空气等各种流体。此外,第2实施方式的吸杂层形成单元100的其他结构与第1实施方式的吸杂层形成单元100的结构同样。
在如图8的(a)所示那样抛光膜120未与晶圆W抵接的状态下,抛光膜120和柔软部200平坦。
另一方面,若如图8的(b)所示那样抛光膜120与晶圆W抵接,则由于抛光膜120和柔软部200具有柔软性,该抛光膜120的下表面和柔软部121的下表面追随晶圆W而变形。因此,能够使抛光膜120与晶圆W的整个背面抵接。而且,能够利用柔软部200的柔软性使作用于抛光膜120和晶圆W的压力在晶圆面内均匀(图中的箭头)。而且,在本实施方式中,柔软部200的柔软性由流体带来,具有极高的柔软性。因而,能够使研磨处理在晶圆面内更均匀,能够恰当地去除晶圆W的背面的损伤层,同时恰当地形成吸杂层。
另外,在柔软部200的内部填充有流体,因此,能够抑制在抛光膜120与晶圆W之间产生的摩擦热从柔软部200向上方传递。若例如热向主轴123传递而该主轴123热膨胀,则存在驱动部124的驱动精度恶化的情况。这一点,在本实施方式中,能够利用柔软部200使驱动部124恰当地动作。
在本实施方式中,在向柔软部200的内部填充的流体是水(以下,存在称为填充水的情况)的情况下,也可以兼用该填充水和研磨处理之际向晶圆W供给的水来使用。在该情况下,在吸杂层形成单元100如图9所示那样设置有水供给部210来替代第1实施方式的水供给部125。
水供给部210具有喷出水的喷嘴211。喷嘴211设置于抛光膜120的中心部。此外,喷嘴211的数量、配置并不限定于此。例如喷嘴211也可以在抛光膜120的面内设置有多个。
在喷嘴211连接有向该喷嘴211供给水的供给管212。供给管212与柔软部200连通。在柔软部200连接有向该柔软部200供给水的供给管213。供给管213经由供给通路214、供给管215与在内部积存水的水供给源216连通。供给管213的径比供给通路214的径小。由此,能够施加使柔软部200膨胀这样的压力。此外,为了如此对柔软部200的内部施加压力,也可以在供给管213设置节流件(未图示)。另外,在供给管215设置有包括控制水的流动的阀、流量调节部等的供给设备组217。
并且,在进行研磨处理的情况下,从水供给源216供给来的水在一旦被填充到柔软部200之后,就向喷嘴211输送,从该喷嘴211向晶圆W供给。
在本实施方式中,也可以基于柔软部200的内部的水温控制水的供给量。在例如柔软部200设置有温度计(未图示),测定柔软部200的内部的水温。在研磨处理时,于在抛光膜120与晶圆W之间产生的摩擦热较大的情况下,柔软部200的内部的水温也变高。在该情况下,以使从喷嘴211向晶圆W供给的水的供给量增加的方式进行控制。其结果,能够将摩擦热维持得较小,能够恰当地进行研磨处理。
另外,在本实施方式中,也可以基于柔软部200的内部的水压控制水的供给量。在例如柔软部200设置有压力计(未图示),测定柔软部200的内部的压力。在研磨处理时,在使抛光膜120与晶圆W抵接之际,如果柔软部200的内部的压力变化,则根据其变化控制向柔软部200供给的水的供给量。其结果,能够恰当地维持作用于抛光膜120和晶圆W的压力,能够恰当地进行研磨处理。
而且,在本实施方式中,也可以基于柔软部200的内部的水压控制基座122的铅垂方向的位置、即基座122的铅垂方向的移动量。与上述同样地在例如柔软部200设置有压力计(未图示),测定柔软部200的内部的压力。根据其测定结果,利用驱动部124控制基座122的铅垂方向的移动量(下降量),以作用于抛光膜120和晶圆W的压力在面内始终均匀的方式进行控制。其结果,能够恰当地进行研磨处理。
<第3实施方式>
接着,对吸杂层形成单元100的第3实施方式进行说明。第3实施方式的吸杂层形成单元100如图10所示那样具有在表面具有凹凸形状的抛光膜300来替代第1实施方式和第2实施方式的抛光膜120。此外,第3实施方式的吸杂层形成单元100的其他结构与第1实施方式的吸杂层形成单元100的结构同样。
抛光膜300具有膜301和在膜301的表面形成的多个突起部302。突起部302含有磨粒。另外,突起部302具有在侧视时从上方朝向下方宽度缩小的锥形状。突起部302的高度并没有特别限定,例如是40μm~50μm。
在该情况下,在研磨处理时,在抛光膜300与晶圆W抵接了之际,能够从突起部302、302之间、即凹部向晶圆W的外部排出研磨碎屑。因而,能够更恰当地进行研磨处理。
在本实施方式中,也可以检查抛光膜300的表面状态。以下对两个检查方法进行说明。
对第1个检查方法进行说明。在本检查方法中,基于使基座122(抛光膜300)旋转的驱动部124的负荷检查表面状态。
在该情况下,如图11所示那样吸杂层形成单元100具有设置到驱动部124的检查部310。检查部310检测驱动部124的负荷、例如马达的电流值(扭矩)。在如图11的(a)所示那样开始了抛光膜300的使用时,突起部302被尖锐化,相对于晶圆W的背面的接触面积较小。因此,施加于驱动部124的负荷较小,马达的电流值较小。另一方面,若如图11的(b)所示那样反复使用抛光膜300,则突起部302的顶端磨损,相对于晶圆W的背面的接触面积变大。因此,施加于驱动部124的负荷较大,马达的电流值较大。
通过如以上这样监视驱动部124的马达的电流值,能够检查抛光膜300的表面状态。另外,如果在驱动部124的马达的电流值超过了预定的阈值的情况下更换抛光膜300,也能够把握抛光膜300的更换时期。
对第2个检查方法进行说明。在本检查方法中,光学地检查抛光膜300的表面状态。
在该情况下,如图12所示那样吸杂层形成单元100具有投光部320、受光部321、以及检查部322。投光部320向抛光膜300的表面投光。光的种类并没有特别限定,使用例如激光。受光部321接受从投光部320投光、并由抛光膜300的表面反射了的光(以下,存在称为反射光的情况)。检查部322对由受光部321接受的反射光的强度进行检测,进行该反射光的强度的图像处理,从而检查抛光膜300的表面状态。
图12表示开始了抛光膜300的使用之际的状态、即突起部302的顶端未磨损的状态。图13表示反复使用抛光膜300、突起部302的顶端磨损了的状态。图12的(b)和图13的(b)表示由检查部322检测到的反射光的强度分布的图像。此外,在图12的(b)和图13的(b)所示的图像中,影线较密的情况表示图像发暗而反射光的强度较小的状态,影线较疎的情况表示图像明亮而反射光的强度较大的状态。
在图12的(a)所示那样突起部302的顶端未磨损的情况下,抛光膜300中的光的反射面较小,因此,如图12的(b)所示那样反射光的强度D1较小。另一方面,在如图13的(a)所示那样突起部302的顶端磨损的情况下,抛光膜300中的光的反射面较大,因此,如图13的(b)所示那样反射光的强度D2较大。通过如以上这样监视抛光膜300的表面上的反射光的强度,能够检查该抛光膜300的表面状态。另外,如果在反射光的强度超过了预定的阈值的情况下更换抛光膜300,也能够把握抛光膜300的更换时期。
另外,图14表示多个突起部302中的一部分磨损的情况。即,如图14的(a)所示那样一部分突起部302未磨损,保持尖锐化的状态,相对于此,其他部分的突起部302的顶端磨损而变得平坦。在该情况下,如图14的(b)所示,在突起部302未磨损的部分,光的反射面较小,因此,反射光的强度D1较小,在突起部302磨损了的部分,光的反射面较大,因此,反射光的强度D2较大。若这样反射光的强度较强的部分和较弱的部分混杂,则能够判断为抛光膜300不良。因而,能够检查抛光膜300的表面状态而判定抛光膜300的好坏。另外,在反射光的强度在例如抛光膜300的一侧较大、反射光的强度在另一侧较小的情况下,能够推测为抛光膜300与晶圆W不均匀地抵接。因而,也能够判定抛光膜300与晶圆W的抵接状态。
另外,图15表示研磨碎屑S堵在突起部302、302之间的凹部的情况。即,如图15的(a)所示那样一部分突起部302、302之间未堵着研磨碎屑S,另一部分的突起部302、302之间堵着研磨碎屑S。在该情况下,如图15的(b)所示,在没有研磨碎屑S的部分,反射面较小,因此,反射光的强度D1较小,在存在研磨碎屑S的部分,反射面较大,因此,反射光的强度D3较大。若如此反射光的强度较强的部分和较弱的部分混杂,则能够判断抛光膜300中的研磨碎屑S的有无。因而,能够检查抛光膜300的表面状态而判定抛光膜300的好坏。
以上的图12~图15所示的抛光膜300中的光的反射面的大小以突起部302未磨损的状态(尖锐化后的状态)、突起部302磨损了的状态(顶端平坦的状态)、在突起部302、302之间存在研磨碎屑S的状态的顺序变大。因而,反射光的强度也以D1、D2、D3的顺序变大。并且,通过预先把握这些强度D1、D2、D3的值,能够把握抛光膜300的表面状态。
此外,在本实施方式中,投光部320和受光部321对抛光膜300的整个表面进行投光、进一步进行受光的方法能采取各种方法。例如,如图16所示,也可以是,投光部320和受光部321均比抛光膜300的直径长,沿着Y轴方向延伸。在该情况下,投光部320和受光部321成为一体而沿着X轴方向移动,从而能够检查抛光膜300的整个表面。或者,也可以是,如图17所示那样投光部320和受光部321均比抛光膜300的半径长,沿着X轴方向延伸而被固设。在该情况下,通过抛光膜300旋转,投光部320和受光部321能够检查抛光膜300的整个表面。
另外,在本实施方式中,吸杂层形成单元100也可以具有清洗突起部302的机构(未图示)、向例如突起部302供给清洗液的清洗喷嘴等。利用该清洗机构,维持突起部302的清洁度,并能够维持抛光膜300的研磨性能。另外,在该情况下,也可以是,在由抛光膜300进行的晶圆W的研磨处理的同时,利用位于晶圆W的外周部的清洗机构清洗突起部302。通过如此并行地进行研磨处理和清洗处理,能够缩短处理时间。
<第4实施方式>
也可以在以上的第1实施方式~第3实施方式的吸杂层形成单元100中省略柔软部121。图18表示第4实施方式的吸杂层形成单元100的结构的概略。具体而言,第4实施方式的吸杂层形成单元100是从第1实施方式的吸杂层形成单元100省略柔软部121而成的。在该情况下,抛光膜120被直接支承于基座122。
即使如本实施方式这样省略柔软部121,也在使保持到卡盘41的晶圆W与抛光膜120抵接了的状态下使卡盘41和抛光膜120分别旋转,从而能够恰当地研磨晶圆W的背面。而且能够使装置结构简易,能够使装置成本低廉化。
<第5实施方式>
接着,对吸杂层形成单元100的第5实施方式进行说明。第5实施方式的吸杂层形成单元100具有图19和图20所示的抛光膜400来替代第4实施方式的实施方式的抛光膜120。此外,第5实施方式的吸杂层形成单元100的其他结构与第4实施方式的吸杂层形成单元100的结构同样。但是,在第5实施方式中,以卡盘41和卡盘台42的倾斜可调整的方式构成。并且,在图示的例子中,卡盘41和卡盘台42的倾斜被调整,以使晶圆W的背面与抛光膜400平行。
抛光膜400具有支承到基座122的多个膜体401。多个膜体401等间隔地排列配置于例如基座122的同心圆上。此外,膜体401相对于基座122的配置并不限定于本实施方式,也可以配置于多个同心圆上。即,这些多个膜体401也可以设置于两重以上的同心圆上。
各膜体401具有例如俯视时呈矩形形状的膜402和在膜402的表面形成的多个凸部403。凸部403含有磨粒。另外,凸部403具有长方体形状。此外,膜体401中的膜402的俯视形状是任意的,也可以是例如圆形状等。另外,膜402中的凸部403的数量、配置也是任意的。而且,凸部403的形状是柱体形状即可,也可以是例如圆柱、三棱柱等。
在该情况下,在研磨处理时,在抛光膜400与晶圆W抵接了之际,多个凸部403隔开间隔并与晶圆W抵接。这样一来,能够使在研磨处理时产生的研磨碎屑经由凸部403、403之间和膜体401、401之间向晶圆W的外部排出。另外,通过在凸部403、403之间和膜体401、401之间形成有间隙,也能够将从喷嘴126供给来的水从该间隙排出,除水性提高。因而,能够更恰当地进行研磨处理。
而且,在本实施方式中,凸部403具有长方体形状(柱体形状),因此,即使该凸部403的顶端磨损,多个凸部403与晶圆W之间的接触面积也不变化。这样一来,能够维持多个凸部403相对于晶圆W的接触压力(面压),能够使施加于驱动部124的负荷恒定。其结果,能够更恰当地进行研磨处理。
<第6实施方式>
在以上的第1实施方式~第5实施方式的吸杂层形成单元100中,从水供给部125供给的水也可以使用除了纯水以外的水。具体而言,也可以在从水供给部125供给的水中溶解有例如微泡。图21表示第6实施方式的吸杂层形成单元100的结构的概略。具体而言,对于第6实施方式的吸杂层形成单元100,在第5实施方式的吸杂层形成单元100的基础上,水供给部125供给已溶解有微泡的水。此外,第6实施方式的吸杂层形成单元100的其他结构与第5实施方式的吸杂层形成单元100的结构同样。
水供给部125具有用于使微泡溶解于纯水的产生器500。产生器500生成微泡而使该微泡溶解于所流通的纯水。此外,产生器500的结构并没有特别限定,能够使用公知的装置。另外,产生器500设于旁通管127a,该旁通管127a在供给管127中相对于供给设备组129旁通地设置。
在该情况下,在水供给部125中,从水供给源128供给来的纯水利用供给设备组129向旁通管127a侧流动,在通过产生器500之际溶解微泡。并且,该溶解有微泡的水经由供给管127从喷嘴126供给。
若如此溶解有微泡的水被向晶圆W供给,则在研磨处理时产生的研磨碎屑易于被该水向晶圆W的外部排出。这样一来,即使研磨处理时的抛光膜400相对于晶圆W的接触压力相同,也能够增多研磨量,能够使研磨处理的效率提高。
此外,作为从水供给部125供给的除了纯水以外的水,并不限定于溶解有微泡的水。例如,也可以使臭氧气体溶解于水,或者也可以使微泡和臭氧气体这两者溶解。另外,也可以使二氧化碳溶解于水。在任一情况下,都能够如上述这样使研磨处理的效率提高。
在此,对提高研磨处理的效率的效果进行说明。如图22所示那样,发明人等对5个情形进行了实验。图22的纵轴表示每一定时间的硅的研磨量。情形1是比较例,是使用了纯水(图22中的DIW)的情况。情形2是使用了使二氧化碳(图22中的CO2)溶解到纯水而成的水的情况。情形3是使用了使微泡(图22中的MB)溶解于纯水而成的水的情况。情形4是使用了使臭氧气体(图22中的O3)溶解于纯水而成的水的情况。情形5是使用了使微泡和臭氧气体溶解于纯水而成的水的情况。若参照图22,则在情形2~5中,与如情形1那样使用了纯水的情况相比,研磨量变多。因而,可知:若使微泡、臭氧气体、二氧化碳等溶解于纯水,则研磨处理的效率提高。
此外,在本实施方式中,在从水供给源128供给来的纯水不利用供给设备组129向旁通管127a侧流动而直接在供给管127中流动的情况下,从喷嘴126供给未溶解有微泡的纯水。如此,本实施方式的水供给部125能够切换并供给已溶解有微泡的水和纯水。
并且,也可以是,例如在晶圆W的研磨处理中,从水供给部125向晶圆W供给已溶解有微泡的水,在研磨处理后,例如在清洗之际,从水供给部125向晶圆W供给纯水。通过如此切换并使用微泡的溶解水和纯水,能够使研磨处理的效率进一步提高。
另外,在以上的第5实施方式和第6实施方式的水供给部125中,喷嘴126以向晶圆W的中心部供给水的方式配置,但喷嘴的数量、配置并不限定于此。例如喷嘴126也可以以向晶圆W的外周部供给水的方式配置。
<另一实施方式>
在以上的实施方式中,吸杂层形成单元100设置到加工装置30的内部,但具有与该吸杂层形成单元100同样的结构的吸杂层形成装置(未图示)也可以独立地设置于加工装置30的外部。即使在该情况下,也能够享有与上述实施方式同样的效果。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于该例子。只要是本领域技术人员,在权利要求书所记载的技术思想的范畴内能想到各种变更例或修正例是显而易见的,这些也当然理解为属于本发明的技术范围。
附图标记说明
1、基板处理系统;30、加工装置;31、清洗装置;40、转台;41、卡盘;50、输送单元;60、对准单元;70、清洗单元;80、粗磨削单元;90、精磨削单元;100、吸杂层形成单元;110、控制部;120、抛光膜;121、柔软部;122、基座;122a、第1基座;122b、第2基座;123、主轴;124、驱动部;125、水供给部;200、柔软部;210、水供给部;300、抛光膜;301、膜;302、突起部;310、检查部;320、投光部;321、受光部;322、检查部;400、抛光膜;401、膜体;402、膜;403、凸部;500、产生器;W、晶圆。

Claims (18)

1.一种吸杂层形成装置,其用于在基板形成吸杂层,其中,
该吸杂层形成装置具有:
基板保持部,其用于保持基板;
抛光膜,其用于与保持到所述基板保持部的基板抵接而研磨该基板;
基座,其用于支承所述抛光膜,沿着铅垂方向移动自由且旋转自由;以及
水供给部,其用于向保持到所述基板保持部的基板供给水。
2.根据权利要求1所述的吸杂层形成装置,其中,
在所述抛光膜的表面形成有多个凸部,该多个凸部隔开间隔并与基板抵接。
3.根据权利要求2所述的吸杂层形成装置,其中,
所述凸部具有柱体形状。
4.根据权利要求1所述的吸杂层形成装置,其中,
所述抛光膜与基板整个面抵接。
5.根据权利要求1所述的吸杂层形成装置,其中,
该吸杂层形成装置具有柔软部,该柔软部以覆盖所述抛光膜的方式设置并具备柔软性。
6.根据权利要求1所述的吸杂层形成装置,其中,
在所述抛光膜的表面形成有多个在侧视时朝向所述基板保持部宽度缩小的突起部。
7.根据权利要求6所述的吸杂层形成装置,其中,
该吸杂层形成装置具有:
驱动部,其用于使所述基座旋转;
和检查部,其用于基于所述驱动部的负荷来检查所述抛光膜的表面状态。
8.根据权利要求6所述的吸杂层形成装置,其中,
该吸杂层形成装置具有:
投光部,其用于向所述抛光膜的表面投光;
受光部,其用于接受由所述抛光膜的表面反射的光;以及
检查部,其用于基于由所述受光部接受的光的强度来检查所述抛光膜的表面状态。
9.根据权利要求1所述的吸杂层形成装置,其中,
所述基座被分割成第1基座和第2基座,
所述第1基座用于支承所述抛光膜,设置成相对于所述第2基座拆装自由。
10.根据权利要求1所述的吸杂层形成装置,其中,
所述水供给部供给已溶解有至少微泡或臭氧气体的水。
11.根据权利要求10所述的吸杂层形成装置,其中,
所述水供给部切换并供给已溶解有至少微泡或臭氧气体的水以及未溶解有微泡和臭氧气体的水。
12.一种吸杂层形成方法,其是使用吸杂层形成装置而在基板形成吸杂层的吸杂层形成方法,
所述吸杂层形成装置具有:
基板保持部,其用于保持基板;
抛光膜,其用于研磨基板;
基座,其用于支承所述抛光膜,沿着铅垂方向移动自由且旋转自由;以及
水供给部,其用于向基板供给水,
在该吸杂层形成方法中,
利用所述基板保持部保持基板,使所述抛光膜与该基板抵接,
之后,一边从所述水供给部向基板供给水,一边使所述基座旋转而利用所述抛光膜研磨基板。
13.根据权利要求12所述的吸杂层形成方法,其中,
在所述抛光膜的表面形成有多个具有柱体形状的凸部,
使多个所述凸部隔开间隔并与基板抵接。
14.根据权利要求12所述的吸杂层形成方法,其中,
使所述抛光膜与基板整个面抵接。
15.根据权利要求12所述的吸杂层形成方法,其中,
在该吸杂层形成方法中,以覆盖所述抛光膜的方式设置有柔软部,该柔软部具备柔软性。
16.根据权利要求12所述的吸杂层形成方法,其中,
在所述抛光膜的表面形成多个在侧视时朝向所述基板保持部宽度缩小的突起部。
17.根据权利要求12所述的吸杂层形成方法,其中,
在基板的研磨中,从所述水供给部向基板供给已溶解有至少微泡或臭氧气体的水,
在基板的研磨后,从所述水供给部向基板供给未溶解有微泡和臭氧气体的水。
18.一种计算机存储介质,其是能够读取的计算机存储介质,储存有在控制部的计算机上运行的程序,该控制部控制吸杂层形成装置,以便由该吸杂层形成装置执行在基板形成吸杂层的吸杂层形成方法,其中,
所述吸杂层形成装置具有:
基板保持部,其用于保持基板;
抛光膜,其用于研磨基板;
基座,其用于支承所述抛光膜,沿着铅垂方向移动自由且旋转自由;以及
水供给部,其用于向基板供给水,
所述吸杂层形成方法具有如下工序:
利用所述基板保持部保持基板、使所述抛光膜与该基板抵接的工序;以及
之后,一边从所述水供给部向基板供给水、一边使所述基座旋转而利用所述抛光膜研磨基板的工序。
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