JP2020142368A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2020142368A
JP2020142368A JP2020084244A JP2020084244A JP2020142368A JP 2020142368 A JP2020142368 A JP 2020142368A JP 2020084244 A JP2020084244 A JP 2020084244A JP 2020084244 A JP2020084244 A JP 2020084244A JP 2020142368 A JP2020142368 A JP 2020142368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
pressing member
wafer
substrate
monitoring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020084244A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7009552B2 (ja
Inventor
上村 健司
Kenji Kamimura
健司 上村
小林 賢一
Kenichi Kobayashi
賢一 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Publication of JP2020142368A publication Critical patent/JP2020142368A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7009552B2 publication Critical patent/JP7009552B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/04Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces
    • B24B21/06Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces involving members with limited contact area pressing the belt against the work, e.g. shoes sweeping across the whole area to be ground
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/18Accessories
    • B24B21/20Accessories for controlling or adjusting the tracking or the tension of the grinding belt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005Control means for lapping machines or devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27Work carriers
    • B24B37/30Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34Accessories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06Work supports, e.g. adjustable steadies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00Drives or gearings; Equipment therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092Apparatus for mechanical treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】ウェハなどの基板に研磨具が接触したか否かを検出することができ、更には、研磨具の位置検出も可能にする研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置は、基板Wを保持する基板保持部と、研磨具42を基板Wの面に押し付けるための押圧部材44と、押圧部材44に押圧力を付与するアクチュエータ45と、押圧部材44を基板Wの面に沿って移動させるモータ駆動型移動装置と、アクチュエータ45によって基板Wの面に向かって移動された押圧部材44の移動距離を測定する距離測定器73と、移動距離がしきい値未満である場合に、警報を発する監視装置65とを備える。【選択図】図10

Description

本発明は、ウェハなどの基板を研磨する装置に関し、特に研磨テープなどの研磨具を基板の表面に押し当てながら、該研磨具を移動させることにより基板を研磨する装置に関する。
近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ(例えばCMOSセンサー)などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子や塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成されたウェハを洗浄して、ウェハ上の異物を除去することが必要とされる。ウェハの裏面にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物がウェハの裏面に付着すると、ウェハが露光装置のステージ基準面から離間したり、ウェハ表面がステージ基準面に対して傾き、結果として、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。
そこで、近年、ウェハの裏面に付着した異物を高い除去率で除去することができる研磨装置が提案されている(特許文献1参照)。この新しい研磨装置によれば、研磨具をエアシリンダでウェハの裏面に押し当てながら、研磨具を裏面に沿って移動させることにより、ウェハの裏面をわずかに削り取ることができる。結果として、裏面から異物を高い除去率で除去することができる。
特開2014−150178号公報
上記研磨装置は、ある設定圧力の圧縮空気をエアシリンダに供給することで、研磨具をウェハに押し付けるように構成されている。しかし、エアシリンダにはピストンの摺動抵抗が存在するため、設定圧力の圧縮空気をエアシリンダに供給しても、実際には研磨具がウェハに接触していないことがある。このような場合は、ウェハが正しく研磨されず、ウェハに異物が残ってしまう。
そこで、本発明は、ウェハなどの基板に研磨具が接触したか否かを検出することができ、更には、研磨具の位置検出も可能にする研磨装置を提供する。
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を保持する基板保持部と、研磨具を前記基板の面に押し付けるための押圧部材と、前記押圧部材に押圧力を付与するアクチュエータと、前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させるモータ駆動型移動装置と、前記アクチュエータによって前記基板の面に向かって移動された前記押圧部材の移動距離を測定する距離測定器と、前記移動距離がしきい値未満である場合に、警報を発する監視装置とを備えたことを特徴とする研磨装置である。
本発明の好ましい態様は、前記監視装置は、前記移動距離がしきい値未満である場合は、前記警報を発するとともに、前記アクチュエータに指令を出して前記押圧部材を待避位置に移動させ、その後前記押圧部材を前記基板の面に向かって再度移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記監視装置は、前記移動距離がしきい値よりも大きい場合は、前記モータ駆動型移動装置に指令を出して前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記押圧部材と前記アクチュエータとの間に配置された荷重測定器をさらに備え、前記監視装置は、前記荷重測定器によって測定された荷重が設定値未満である場合に、警報を発することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記距離測定器は、非接触型距離センサであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記距離測定器は、デジタルゲージ、磁気センサ、および渦電流センサのうちのいずれか1つであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記監視装置は、前記押圧部材の移動距離が前記しきい値未満である場合、前記アクチュエータに指令を発して、前記押圧部材への押圧力を増加させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記監視装置は、予め設定された目標移動距離と、前記距離測定器によって測定された前記押圧部材の移動距離と、押圧力の設定値とから補正押圧力を算出し、前記アクチュエータに前記補正押圧力を発生させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の一参考例は、基板を保持する基板保持部と、研磨具を前記基板の面に押し付けるための押圧部材と、前記押圧部材に押圧力を付与するアクチュエータと、前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させるモータ駆動型移動装置と、前記モータ駆動型移動装置に供給されるモータ電流がしきい値未満である場合に、警報を発する監視装置とを備えたことを特徴とする研磨装置である。
上記参考例の好ましい態様は、前記監視装置は、所定時間内に測定された前記モータ電流の平均を算出し、該モータ電流の平均がしきい値未満である場合に、警報を発することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記所定時間は、前記モータ駆動型移動装置が前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させているときの時間の少なくとも一部を含んだ時間であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記押圧部材と前記アクチュエータとの間に配置された荷重測定器をさらに備え、前記監視装置は、前記荷重測定器によって測定された荷重が設定値未満である場合に、警報を発することを特徴とする。
本発明の一参考例は、基板を基板保持部で保持し、研磨具を押圧部材で前記基板の面に押し付け、モータ駆動型移動装置により前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させ、前記モータ駆動型移動装置に供給されるモータ電流がしきい値未満である場合に、警報を発することを特徴とする研磨方法である。
上記参考例の好ましい態様は、前記警報を発する工程は、所定時間内に測定された前記モータ電流の平均を算出し、該モータ電流の平均がしきい値未満である場合に、警報を発する工程であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記所定時間は、前記モータ駆動型移動装置が前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させているときの時間の少なくとも一部を含んだ時間であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記押圧部材に加わる荷重を測定し、前記荷重が設定値未満である場合に、警報を発する工程をさらに含むことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記基板の面は、前記基板の裏面であることを特徴とする。
本発明の一参考例は、基板を基板保持部で保持し、研磨具を支持した押圧部材をアクチュエータによって前記基板の面に向かって移動させ、前記アクチュエータによって移動された前記押圧部材の移動距離を測定し、前記移動距離がしきい値未満である場合に、警報を発することを特徴とする研磨方法である。
上記参考例の好ましい態様は、前記移動距離がしきい値未満である場合は、前記警報を発するとともに、前記アクチュエータによって前記押圧部材を待避位置に移動させ、その後前記押圧部材を前記基板の面に向かって再度移動させることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記移動距離がしきい値よりも大きい場合は、モータ駆動型移動装置により前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記アクチュエータから前記押圧部材に伝達される荷重を測定し、前記荷重が設定値未満である場合に、警報を発する工程をさらに含むことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記基板の面は、前記基板の裏面であることを特徴とする。
基板の面に向かって移動された押圧部材の移動距離が短いと、研磨具は基板に接触することができない。したがって、監視装置は、押圧部材の移動距離(変位)としきい値との比較結果に基づいて、研磨具が基板に正しく接触したか否かを判断することができる。
ウェハなどの基板の面(例えば、表面、裏面、ベベル部)に研磨具が正しく接触していると、研磨具を基板の表面に沿って移動させるときに摩擦力が研磨具と基板との間に生じる。モータ駆動型移動装置は、押圧部材を予め設定された速度で移動させるため、摩擦力に従ってモータ電流の大きさが変わり得る。したがって、監視装置は、モータ電流としきい値との比較結果に基づいて、研磨具が基板に正しく接触したか否かを判断することができる。
図1(a)および図1(b)は、基板の一例であるウェハの断面図である。 ウェハの裏面を研磨するための研磨装置を示す模式図である。 図2に示すエアシリンダに加圧気体を供給するための気体供給システムを示す模式図である。 研磨ヘッドおよび研磨テープを予め設定された速度でウェハの裏面に沿ってウェハの半径方向外側に移動させる様子を示す図である。 押圧部材の一実施形態を示す上面図である。 押圧部材の側面図である。 モータ電流の変化を示すグラフである。 研磨装置の他の実施形態を示す図である。 研磨装置のさらに他の実施形態を示す図である。 図9に示す研磨ヘッドの一実施形態を示す拡大図である。 研磨ヘッドの他の実施形態を示す拡大図である。 研磨ヘッドのさらに他の実施形態を示す拡大図である。 研磨装置のさらに他の実施形態を示す図である。 図14(a)および図14(b)は、ウェハの表面で反射した光線を示す模式図である。 研磨テープおよび押圧部材をウェハのベベル部に沿って移動させる研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 図15に示す研磨装置の上面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1(a)および図1(b)は、基板の一例であるウェハの断面図である。より詳しくは、図1(a)はいわゆるストレート型のウェハの断面図であり、図1(b)はいわゆるラウンド型のウェハの断面図である。本明細書では、ウェハ(基板)の裏面とは、デバイスが形成されている面とは反対側の平坦な面をいう。ウェハの最外周面はベベル部と呼ばれる。ウェハの裏面はベベル部の半径方向内側にある平坦な面である。ウェハ裏面はベベル部に隣接する。
以下に説明する実施形態は、基板の一例であるウェハの裏面を研磨することができる研磨装置および研磨方法であるが、本発明は、ウェハの表面やベベル部を研磨する研磨装置および研磨方法にも同様に適用することができる。
図2は、ウェハの裏面を研磨するための研磨装置を示す模式図である。この研磨装置は、ウェハ(基板)Wを保持して回転させる基板保持部32と、基板保持部32に保持されているウェハWの裏面に研磨具を押し当てる研磨ヘッド34とを備えている。基板保持部32は、ウェハWを真空吸着により保持する基板ステージ37と、基板ステージ37を回転させるステージモータ39とを備えている。
ウェハWはその裏面が下向きの状態で基板ステージ37上に載置される。基板ステージ37の上面には溝37aが形成されており、この溝37aは真空ライン40に連通している。真空ライン40は図示しない真空源(例えば真空ポンプ)に接続されている。真空ライン40を通じて基板ステージ37の溝37aに真空が形成されると、ウェハWは真空吸引により基板ステージ37上に保持される。この状態でステージモータ39は基板ステージ37を回転させ、ウェハWをその軸線を中心に回転させる。基板ステージ37の直径はウェハWの直径よりも小さく、ウェハWの裏面の中心側領域は基板ステージ37によって保持される。ウェハWの裏面の外周側領域は、基板ステージ37から外側にはみ出している。
研磨ヘッド34は、基板ステージ37に隣接して配置されている。より具体的には、研磨ヘッド34は、露出している外周側領域に対向して配置されている。研磨ヘッド34は、研磨具としての研磨テープ42を支持する複数のローラー43と、研磨テープ42をウェハWの裏面に押し付ける押圧部材(例えば、押圧パッド)44と、押圧部材44に押圧力を付与するアクチュエータとしてのエアシリンダ45とを備えている。エアシリンダ45は押圧部材44に押圧力を与え、これにより押圧部材44は研磨テープ42をウェハWの裏面に押し付ける。なお、研磨具として、研磨テープに代えて砥石を用いてもよい。
図3は、図2に示すエアシリンダ45に加圧気体(例えば加圧空気)を供給するための気体供給システム10を示す模式図である。気体供給システム10は、エアシリンダ45の第1チャンバ48に連通する荷重圧ライン11と、エアシリンダ45の第2チャンバ49に連通する背圧ライン12と、荷重圧ライン11に取り付けられた第1圧力レギュレータ14と、背圧ライン12に取り付けられた第2圧力レギュレータ15とを備えている。第1チャンバ48と第2チャンバ49は、エアシリンダ45内に配置されたピストン46によって仕切られている。ピストン46はピストンロッド47に固定されており、押圧部材44はピストンロッド47に取り付けられている。ピストン46、ピストンロッド47、および押圧部材44は、一体に移動可能となっている。
荷重圧ライン11および背圧ライン12は、図示しない加圧気体供給源(例えば、加圧空気供給源)に接続されている。荷重圧ライン11および背圧ライン12には、それぞれ第1圧力センサ18および第2圧力センサ19が取り付けられており、第1圧力レギュレータ14および第2圧力レギュレータ15の上流側の気体の圧力は第1圧力センサ18および第2圧力センサ19によって測定される。加圧気体は、荷重圧ライン11および第1圧力レギュレータ14を通じてエアシリンダ45の第1チャンバ48に供給される。同様に、加圧気体は、背圧ライン12および第2圧力レギュレータ15を通じてエアシリンダ45の第2チャンバ49に供給される。
エアシリンダ45の第1チャンバ48に加圧気体が供給されると、第1チャンバ48内の加圧気体はピストン46を押し、これによってピストンロッド47および押圧部材44をウェハWに向かって移動させる。エアシリンダ45の第2チャンバ49に加圧気体が供給されると、第2チャンバ49内の加圧気体はピストン46を反対方向に押し、これによってピストンロッド47および押圧部材44をウェハWから離間させる方向に移動させる。
第1圧力レギュレータ14および第2圧力レギュレータ15は監視装置65に接続されており、第1圧力レギュレータ14および第2圧力レギュレータ15の動作は監視装置65によって制御される。押圧部材44が研磨テープ42をウェハWの裏面に押し付ける力は、第1圧力レギュレータ14によって調整される。すなわち、エアシリンダ45の第1チャンバ48に供給される加圧気体の圧力を増加させると、押圧部材44の押圧力が上昇する。監視装置65は、第1圧力レギュレータ14および第2圧力レギュレータ15にそれぞれ目標圧力指令値を送信し、第1圧力レギュレータ14および第2圧力レギュレータ15は、第1チャンバ48および第2チャンバ49内の圧力がそれぞれの目標圧力指令値に維持されるように動作する。
図2に戻り、研磨テープ42の一端は巻き出しリール51に接続され、他端は巻き取りリール52に接続されている。研磨テープ42は、巻き出しリール51から研磨ヘッド34を経由して巻き取りリール52に所定の速度で送られる。使用される研磨テープ42の例としては、表面に砥粒が固定されたテープ、または硬質の不織布からなるテープなどが挙げられる。研磨ヘッド34は、研磨ヘッド移動装置55に連結されている。この研磨ヘッド移動装置55は、研磨ヘッド34および研磨テープ42をウェハWの半径方向外側に移動させるように構成されている。
研磨ヘッド移動装置55は、ボールねじ60とサーボモータ61との組み合わせから構成されたモータ駆動型移動装置である。この研磨ヘッド移動装置55は、研磨テープ42および研磨ヘッド34を予め設定された速度でウェハWの裏面に沿って移動させるように構成されている。サーボモータ61は電力線63に接続され、電力線63を通じてサーボモータ61に電流が供給される。以下、サーボモータ61に供給される電流をモータ電流という。電力線63には、モータ電流を測定する電流計64が接続されている。電流計64は、監視装置65に接続されており、サーボモータ61に供給されるモータ電流は、監視装置65によって監視されている。
基板ステージ37に保持されたウェハWの上方および下方には、ウェハWに研磨液を供給する液体供給ノズル57,58が配置されている。研磨液としては、純水が好ましく使用される。これは、エッチング作用のある化学成分を含む薬液を使用すると、裏面に形成されている凹部が広がってしまうことがあるからである。
ウェハWの裏面は次のようにして研磨される。基板ステージ37に保持されたウェハWをその軸線を中心としてステージモータ39により回転させ、回転するウェハWの表面および裏面に液体供給ノズル57,58から研磨液を供給する。この状態で、研磨ヘッド34は研磨テープ42をウェハWの裏面に押し付ける。研磨テープ42は、ウェハWの裏面に摺接し、これにより裏面を研磨する。
研磨ヘッド移動装置55は、研磨ヘッド34が研磨テープ42をウェハWの裏面に押し付けながら、図4の矢印に示すように、研磨ヘッド34および研磨テープ42を予め設定された速度でウェハWの裏面に沿ってウェハWの半径方向外側に移動させる。このようにして、ウェハWの裏面の外周側領域が研磨テープ42によって研磨される。研磨中、研磨液はウェハWの内側から外側に流れ、研磨屑は研磨液によってウェハWから除去される。
図5は押圧部材44の一実施形態を示す上面図であり、図6は押圧部材44の側面図である。押圧部材44は、ウェハWの曲率と同じ曲率を有する円弧形状を有した突起部から構成されている。このような形状を持つ押圧部材44は、研磨テープ42とウェハWとの接触時間および接触圧力を被研磨領域全体に亘って均一とすることができる。
研磨テープ42がウェハWに正しく接触していると、研磨テープ42をウェハWの表面に沿って移動させるときに摩擦力が研磨テープ42とウェハWとの間に生じる。モータ駆動型の研磨ヘッド移動装置55は、研磨テープ42を支持する研磨ヘッド34を予め設定された速度で移動させるため、摩擦力に従ってモータ電流の大きさが変わり得る。言い換えれば、研磨テープ42がウェハWに正しく接触しているときは、摩擦力が大きいためにモータ電流は大きくなる。逆に、研磨テープ42がウェハWに接触していないときは、摩擦力が発生しないためにモータ電流は小さくなる。そこで、監視装置65は、モータ電流をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて、研磨テープ42がウェハWに正しく接触したか否かを判断するように構成されている。
図7は、モータ電流の変化を示すグラフである。図7において、縦軸はモータ電流および研磨ヘッド34の位置を表し、横軸は時間を表している。図7に示す例では、時間T1における研磨ヘッド34の位置は、研磨開始位置であり、時間T2における研磨ヘッド34の位置は、研磨終了位置である。これらの研磨開始位置および研磨終了位置は、予め設定されている。研磨テープ42は、時間T1でウェハWに接触し、時間T2でウェハWから離れる。研磨テープ42がウェハWの裏面に接触した状態で、研磨ヘッド移動装置55は研磨テープ42および研磨ヘッド34を予め設定された速度でウェハWの裏面に沿って移動させる。その間、研磨テープ42とウェハWとの間に生じる摩擦力に起因してモータ電流は増加する。
監視装置65は、電流計64から送られてくる測定値に基づいてモータ電流を監視し、モータ電流の測定値をしきい値と比較する。しきい値は、監視装置65に予め記憶されている。研磨ヘッド移動装置55が研磨テープ42および研磨ヘッド34を移動させているときのモータ電流がしきい値よりも低いということは、研磨テープ42がウェハWから離れている、あるいはウェハWに正しく接触していないことを意味する。そこで、監視装置65は、モータ電流がしきい値未満である場合は、警報を発するように構成されている。警報は、外部の警報装置を作動させる電気信号(例えば、ON,OFF接点信号)でもよいし、外部の機器に情報を伝える電気信号(例えば、電圧等アナログ出力)でもよいし、または色や音などの認識可能な信号でもよい。
図7に示すように、研磨テープ42および押圧部材44がウェハWの裏面に沿って移動しているときのモータ電流はある程度変動する。モータ電流が変動する要素には、研磨テープ42に対する押圧力、ウェハWの裏面の状態、研磨テープ42の研磨面の状態、研磨テープ42の送り速度などが挙げられる。ウェハWの研磨中にモータ電流が大きく変動すると、監視装置65は、研磨テープ42がウェハWの裏面に接触しているか否かを正しく判断することができない。
そこで、研磨テープ42がウェハWの裏面に接触しているか否かをより正確に判断するために、一実施形態では、監視装置65は、所定時間内に測定されたモータ電流の平均を算出し、該モータ電流の平均がしきい値未満である場合に、警報を発するように構成されている。上記所定時間は、例えば、研磨ヘッド移動装置55が、押圧部材44を研磨テープ42とともにウェハWの裏面に沿って研磨開始位置から研磨終了位置まで移動させている時間の少なくとも一部を含んだ時間である。所定時間は、研磨ヘッド移動装置55が、押圧部材44を研磨テープ42とともにウェハWの裏面に沿って研磨開始位置から研磨終了位置まで移動させている時間の全体または一部であってもよい。このように、監視装置65は、押圧部材44がウェハWの裏面に沿って移動しているときのモータ電流の大きさに基づいて、研磨テープ42がウェハWの裏面に正しく接触しているか否かを判断する。
図8は、研磨装置の他の実施形態を示す図である。特に説明しない構成および動作は、図2乃至図6に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、研磨ヘッド34は、研磨テープ42とエアシリンダ(アクチュエータ)45との間に配置された荷重測定器としてのロードセル70を備えている。より具体的には、ロードセル70は、研磨テープ42を支持している押圧部材44とエアシリンダ45との間に配置されている。エアシリンダ45によって発生する荷重は、ロードセル70を通じて押圧部材44に伝えられる。ロードセル70は、監視装置65に接続されており、荷重の測定値は監視装置65に送られるようになっている。
研磨テープ42がウェハWの裏面に接触しているとき、荷重はエアシリンダ45から押圧部材44に伝達されるが、研磨テープ42がウェハWの裏面に接触していないときは、荷重はエアシリンダ45から押圧部材44にほとんど伝達されない。言い換えれば、研磨テープ42がウェハWの裏面に接触しているとき、ロードセル70によって測定される荷重は大きく、研磨テープ42がウェハWの裏面に接触していないときは、ロードセル70によって測定される荷重は小さい。
そこで、監視装置65は、ロードセル70によって測定された、押圧部材44に加わる荷重を設定値と比較し、その荷重が設定値未満である場合には、警報を発するように構成されている。設定値は、監視装置65に予め記憶されている。警報は、外部の警報装置を作動させる電気信号(例えば、ON,OFF接点信号)でもよいし、外部の機器に情報を伝える電気信号(例えば、電圧等アナログ出力)でもよいし、または色や音などの認識可能な信号でもよい。本実施形態によれば、上述したモータ電流としきい値との比較結果に基づいた警報に加え、荷重と設定値との比較結果に基づいた警報が発せられる。
図9は、研磨装置のさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない構成および動作は、図2乃至図6に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、研磨装置は、エアシリンダ45によってウェハWの裏面に向かって移動された押圧部材44の移動距離を測定する距離測定器73を備えている。この距離測定器73は研磨ヘッド34に固定され、さらに監視装置65に接続されている。移動距離の測定値は距離測定器73から監視装置65に送られるようになっている。
監視装置65は、モータ電流に代えて、エアシリンダ45によって移動された押圧部材44の移動距離を監視し、距離測定器73によって測定された移動距離がしきい値未満である場合には、警報を発するように構成されている。一実施形態では、監視装置65は、モータ電流および押圧部材44の移動距離の両方を、対応するしきい値と比較し、モータ電流および押圧部材44の移動距離のいずれか一方または両方が、対応するしきい値未満である場合には、警報を発するように構成されてもよい。
監視装置65は、距離測定器73によって測定された距離、すなわち研磨テープ42を支持する押圧部材44の移動距離に基づいて、研磨テープ42がウェハWの裏面に接触したか否かを判断するように構成されている。より具体的には、監視装置65は、距離測定器73によって測定された移動距離がしきい値未満である場合には、警報を発するように構成されている。しきい値は、監視装置65に予め記憶されている。警報は、外部の警報装置を作動させる電気信号(例えば、ON,OFF接点信号)でもよいし、外部の機器に情報を伝える電気信号(例えば、電圧等アナログ出力)でもよいし、または色や音などの認識可能な信号でもよい。監視装置65は、距離測定器73によって測定された移動距離がしきい値未満である場合は、警報を発するとともに、エアシリンダ45に指令を出して押圧部材44を待避位置に一旦移動させ、その後、押圧部材44をウェハWの裏面に向かって再度移動させてもよい。
しきい値は、研磨テープ42が実際にウェハの裏面に接触したときの押圧部材44の移動距離から、オフセット値を引き算することによって予め得られた値である。このオフセット値は、ウェハが回転しているときのウェハの面振れ、研磨テープ42とウェハとの摩擦に起因する振動などの、研磨テープ42の振動要因に基づいて決定される。オフセット値は、しきい値が距離測定器73の有効計測範囲内に収まる限りにおいて、任意に設定される。オフセット値は、監視装置65内に設定される値であるので、押圧部材44を新たなものに交換した後に、距離測定器73の位置を変えることなく、しきい値の調整を容易に行うことができる。
監視装置65は、距離測定器73によって測定された移動距離がしきい値未満である場合は、前記警報を発するとともに、研磨装置はウェハWの研磨を実行しないことが好ましい。距離測定器73によって測定された移動距離がしきい値よりも大きい場合は、監視装置65は、研磨ヘッド移動装置55に指令を出して押圧部材44を研磨テープ42とともにウェハWの裏面に沿って移動させて、ウェハWの研磨を実行することが好ましい。さらに、距離測定器73によって測定された移動距離が、予め設定された上限値よりも大きい場合は、ウェハWが想定以上に反り返っている、またはウェハWが基板ステージ37から外れたと予想される。したがって、測定された移動距離が上記上限値よりも大きい場合は、監視装置65は、警報を発するとともに、研磨装置はウェハWの研磨を実行しないことが好ましい。
研磨テープ42がウェハWの裏面に接触しているか否かをより正確に判断するために、一実施形態では、監視装置65は、所定時間内に距離測定器73によって測定された押圧部材44の移動距離の平均を算出し、該移動距離の平均がしきい値未満である場合に、警報を発するように構成されてもよい。監視装置65は、距離測定器73によって測定された移動距離の平均がしきい値未満である場合は、警報を発するとともに、エアシリンダ45に指令を出して押圧部材44を待避位置に一旦移動させ、その後、押圧部材44をウェハWの裏面に向かって再度移動させてもよい。監視装置65は、移動距離の平均がしきい値未満である場合は、前記警報を発するとともに、研磨装置はウェハWの研磨を実行しないことが好ましい。移動距離の平均がしきい値よりも大きい場合は、監視装置65は、研磨ヘッド移動装置55に指令を出して押圧部材44を研磨テープ42とともにウェハWの裏面に沿って移動させて、ウェハWの研磨を実行することが好ましい。さらに、距離測定器73によって測定された移動距離の平均が、予め設定された上限値よりも大きい場合は、監視装置65は、警報を発するとともに、研磨装置はウェハWの研磨を実行しないことが好ましい。
図10は、図9に示す研磨ヘッド34の一実施形態を示す拡大図である。本実施形態では、距離測定器73は、非接触型距離センサから構成されている。より具体的には、距離測定器73は、センサターゲット75と近接センサ76との組み合わせから構成されている。近接センサ76とセンサターゲット75は、互いに離間して配置されている。一例として、近接センサ76は渦電流センサまたは磁気センサであり、センサターゲット75は磁石(永久磁石)または金属である。
研磨ヘッド34は、押圧部材44に連結ベース79を介して連結された直動ガイド81を備えている。この直動ガイド81は、ウェハWの裏面に垂直な直動レール82と、直動レール82上をその長手方向に移動自在な直動ブロック83とを有している。センサターゲット75は、直動ブロック83に固定されており、直動ブロック83と一体に直動レール82の長手方向に移動可能となっている。直動ブロック83は、連結ベース79を介して押圧部材44に連結されている。したがって、エアシリンダ45によって駆動される押圧部材44の移動は、直線移動に制限される。
近接センサ76は、センサターゲット75の近くに配置されている。近接センサ76と研磨ヘッド34との相対位置は固定である。センサターゲット75と近接センサ76との間の距離は、押圧部材44の変位、すなわち押圧部材44上の研磨テープ42の移動距離(変位)に従って変わる。したがって、近接センサ76とセンサターゲット75との組み合わせからなる距離測定器73は、エアシリンダ45によってウェハWに向かって移動された押圧部材44の移動距離を測定することができる。近接センサ76は監視装置65に接続されている。近接センサ76は、ウェハWに向かって移動された押圧部材44の移動距離を測定し、その移動距離の測定値を監視装置65に送るように構成されている。
近接センサ76によって測定された押圧部材44の移動距離が上記しきい値未満である場合、監視装置65は、第1圧力レギュレータ14に指令を発してエアシリンダ45の第1チャンバ48(図3参照)内の圧力を増加させて、エアシリンダ45から与えられる押圧部材44の押圧力を増加させてもよい。より具体的には、監視装置65は、予め設定された目標移動距離と、近接センサ76によって測定された押圧部材44の移動距離と、押圧力の設定値とから補正押圧力を算出し、エアシリンダ45に補正押圧力を発生させる。
監視装置65は、その内部に以下の計算式を予め格納している。
補正押圧力=(目標移動距離/測定された移動距離)×押圧力の設定値
ここで、目標移動距離は、押圧部材44が研磨テープ42をウェハWの裏面に正しく押し付けることができる押圧部材44の理論的な移動距離であり、測定された移動距離は、近接センサ76によって測定された押圧部材44の実際の移動距離であり、押圧力の設定値は、エアシリンダ45から押圧部材44に加えられる押圧力の現在の設定値である。
監視装置65は、予め設定された目標移動距離と、近接センサ76によって測定された押圧部材44の移動距離と、押圧力の設定値を上記計算式に入力して補正押圧力を算出し、エアシリンダ45に補正押圧力を発生させる。より具体的には、監視装置65は、エアシリンダ45に補正押圧力を発生させるための目標圧力指令値を決定し、この目標圧力指令値を第1圧力レギュレータ14に送信する。監視装置65は、目標圧力指令値と押圧力との関係を示す関係式またはデータベースを予め格納しており、当該関係式またはデータベースを用いて補正押圧力に対応する目標圧力指令値を決定できるように構成される。このような押付力を補正する操作により、押圧部材44は研磨テープ42をウェハWの裏面に正しく押し付けることができる。
図11は、研磨ヘッド34の他の実施形態を示す拡大図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図10に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、研磨ヘッド34は、研磨テープ42とエアシリンダ(アクチュエータ)45との間に配置された荷重測定器としてのロードセル70を備えている。より具体的には、ロードセル70は、研磨テープ42を支持している押圧部材44とエアシリンダ45との間に配置されている。エアシリンダ45によって発生する荷重は、ロードセル70を通じて押圧部材44に伝えられる。ロードセル70は、監視装置65に接続されており、荷重の測定値は監視装置65に送られるようになっている。ロードセル70を設けた理由は、上述した実施形態と同じである。
監視装置65は、ロードセル70によって測定された荷重を設定値と比較し、その荷重が設定値未満である場合には、警報を発するように構成されている。設定値は、監視装置65に予め記憶されている。警報は、外部の警報装置を作動させる電気信号(例えば、ON,OFF接点信号)でもよいし、外部の機器に情報を伝える電気信号(例えば、電圧等アナログ出力)でもよいし、または色や音などの認識可能な信号でもよい。本実施形態によれば、上述した押圧部材44の移動距離としきい値との比較結果に基づいた警報に加え、荷重と設定値との比較結果に基づいた警報が発せられる。
図12は、研磨ヘッド34のさらに他の実施形態を示す拡大図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図10に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、距離測定器73は、接触式距離測定器であるデジタルゲージ85から構成されている。デジタルゲージ85は、連結ベース79を介して押圧部材44に連結されている。したがって、デジタルゲージ85は、押圧部材44の変位、すなわちエアシリンダ45によってウェハWに向かって移動された押圧部材44の移動距離を測定することができる。デジタルゲージ85は監視装置65に接続されている。デジタルゲージ85は、ウェハWに向かって移動された押圧部材44の移動距離を測定し、その移動距離の測定値を監視装置65に送るように構成されている。
本実施形態においても、図11に示すように、研磨ヘッド34は、押圧部材44とエアシリンダ(アクチュエータ)45との間に配置された荷重測定器としてのロードセル70を備えてもよい。先に述べた実施形態と同じように、デジタルゲージ85によって測定された押圧部材44の移動距離が上記しきい値未満である場合、監視装置65は、予め設定された目標移動距離と、近接センサ76によって測定された押圧部材44の移動距離と、押圧力の設定値とから補正押圧力を算出し、エアシリンダ45に補正押圧力を発生させてもよい。
図13は、研磨装置のさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない構成および動作は、図2乃至図6に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、研磨装置は、ウェハWの研磨された面の状態を検出する表面状態検出器90を備えている。この表面状態検出器90は、ウェハWの研磨された面に光を導き、研磨された面からの反射光を受け、反射光を分析し、反射光の分析結果に基づいてウェハWの研磨が未だ終了していないことを示す研磨未完了信号を発するように構成される。表面状態検出器90は、監視装置65に接続されており、研磨未完了信号は監視装置65に送られる。
図14(a)および図14(b)は、ウェハWの表面で反射した光線を示す模式図である。図14(a)に示すように、ウェハWが研磨された結果としてウェハWの表面が鏡面となった場合、ウェハWの表面で反射した光線は干渉しない。これに対し、図14(b)に示すように、ウェハWの表面に凹凸がある場合は、ウェハWの表面で反射した光線が互いに干渉し、干渉パターンを形成する。そこで、本実施形態では、表面状態検出器90は、反射光が干渉パターンを示しているときに研磨未完了信号を発する。ウェハWの研磨が進行して反射光が干渉パターンを示さないとき、例えば、ウェハWの裏面が鏡面に研磨されたとき、表面状態検出器90は研磨未完了信号の発信を停止する。表面状態検出器90は、連続的または断続的にウェハWの研磨された面の状態を検出し、反射光が干渉パターンを示している限り、研磨未完了信号を連続的または断続的に発し続ける。
監視装置65は、研磨未完了信号を受信し続ける限り、基板保持部32、研磨ヘッド43、および研磨ヘッド移動装置(モータ駆動型移動装置)55に指令を発してウェハWの研磨を再度実行させる。すなわち、研磨ヘッド34が研磨テープ42をウェハWの裏面に押し付けながら、研磨ヘッド移動装置55は研磨ヘッド34および研磨テープ42を予め設定された速度でウェハWの裏面に沿ってウェハWの半径方向外側に移動させる。この研磨動作は、監視装置65が研磨未完了信号を受信し続ける限り繰り返される。エアシリンダ45が発生する押圧力、ウェハWの回転速度、研磨ヘッド34および研磨テープ42のウェハWの半径方向外側への移動速度などの研磨条件は、研磨動作を繰り返す前に変更されてもよいし、または研磨動作が繰り返される間は同じであってもよい。監視装置65は、ある設定時間の間に研磨未完了信号を受信しなかった場合は、ウェハWの研磨を完了させる。
図13に示す実施形態は、図8乃至図12に示す上記実施形態と組み合わせてもよい。
上述した各実施形態は、基板の一例であるウェハの裏面を研磨することができる研磨装置および研磨方法であるが、本発明は、ウェハの表面やベベル部を研磨する研磨装置および研磨方法にも同様に適用することができる。例えば、図15および図16に示すような、研磨テープ42および押圧部材44をウェハWのベベル部に沿って移動させる研磨装置にも本発明を適用することが可能である。
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
10 気体供給システム
11 荷重圧ライン
12 背圧ライン
14 第1圧力レギュレータ
15 第2圧力レギュレータ
18 第1圧力センサ
19 第2圧力センサ
32 基板保持部
34 研磨ヘッド
37 基板ステージ
39 ステージモータ
40 真空ライン
42 研磨テープ(研磨具)
43 ローラー
44 押圧部材
45 エアシリンダ(アクチュエータ)
46 ピストン
47 ピストンロッド
48 第1チャンバ
49 第2チャンバ
51 巻き出しリール
52 巻き取りリール
55 研磨ヘッド移動装置(モータ駆動型移動装置)
57,58 液体供給ノズル
60 ボールねじ
61 サーボモータ
63 電力線
64 電流計
65 監視装置
70 ロードセル(荷重測定器)
73 距離測定器
75 センサターゲット
76 近接センサ
79 連結ベース
81 直動ガイド
82 直動レール
83 直動ブロック
85 デジタルゲージ
90 表面状態検出器

Claims (8)

  1. 基板を保持する基板保持部と、
    研磨具を前記基板の面に押し付けるための押圧部材と、
    前記押圧部材に押圧力を付与するアクチュエータと、
    前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させるモータ駆動型移動装置と、
    前記アクチュエータによって前記基板の面に向かって移動された前記押圧部材の移動距離を測定する距離測定器と、
    前記移動距離がしきい値未満である場合に、警報を発する監視装置とを備えたことを特徴とする研磨装置。
  2. 前記監視装置は、前記移動距離がしきい値未満である場合は、前記警報を発するとともに、前記アクチュエータに指令を出して前記押圧部材を待避位置に移動させ、その後前記押圧部材を前記基板の面に向かって再度移動させることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
  3. 前記監視装置は、前記移動距離がしきい値よりも大きい場合は、前記モータ駆動型移動装置に指令を出して前記押圧部材を前記基板の面に沿って移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の研磨装置。
  4. 前記押圧部材と前記アクチュエータとの間に配置された荷重測定器をさらに備え、
    前記監視装置は、前記荷重測定器によって測定された荷重が設定値未満である場合に、警報を発することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の研磨装置。
  5. 前記距離測定器は、非接触型距離センサであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の研磨装置。
  6. 前記距離測定器は、デジタルゲージ、磁気センサ、および渦電流センサのうちのいずれか1つであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の研磨装置。
  7. 前記監視装置は、前記押圧部材の移動距離が前記しきい値未満である場合、前記アクチュエータに指令を発して、前記押圧部材への押圧力を増加させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
  8. 前記監視装置は、予め設定された目標移動距離と、前記距離測定器によって測定された前記押圧部材の移動距離と、押圧力の設定値とから補正押圧力を算出し、前記アクチュエータに前記補正押圧力を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の研磨装置。
JP2020084244A 2016-02-19 2020-05-13 研磨装置 Active JP7009552B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016029817 2016-02-19
JP2016029817 2016-02-19

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016249782A Division JP2017148931A (ja) 2016-02-19 2016-12-22 研磨装置および研磨方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020142368A true JP2020142368A (ja) 2020-09-10
JP7009552B2 JP7009552B2 (ja) 2022-01-25

Family

ID=59740128

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016249782A Pending JP2017148931A (ja) 2016-02-19 2016-12-22 研磨装置および研磨方法
JP2020084244A Active JP7009552B2 (ja) 2016-02-19 2020-05-13 研磨装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016249782A Pending JP2017148931A (ja) 2016-02-19 2016-12-22 研磨装置および研磨方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11331769B2 (ja)
JP (2) JP2017148931A (ja)
KR (1) KR102384571B1 (ja)
CN (1) CN107097146B (ja)
TW (1) TWI784943B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6908496B2 (ja) 2017-10-25 2021-07-28 株式会社荏原製作所 研磨装置
JP6941046B2 (ja) * 2017-12-20 2021-09-29 株式会社荏原製作所 研磨ヘッドおよび研磨装置
CN110788710B (zh) * 2019-10-16 2021-02-19 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种碲锌镉晶体表面磨抛装置
JP2021091033A (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 キオクシア株式会社 研磨装置、研磨ヘッド、研磨方法、及び半導体装置の製造方法
CN110977720B (zh) * 2019-12-27 2021-06-22 台州市圣西亚金刚石设备有限公司 砂轮磨削装置
CN111633522B (zh) * 2020-06-10 2021-05-07 顺德职业技术学院 一种高精度家具板材用砂光机
CN116387201B (zh) * 2023-04-12 2023-10-17 无锡宇邦半导体科技有限公司 一种晶圆加工用气路压力监测装置及监测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03142159A (ja) * 1989-10-27 1991-06-17 Hitachi Constr Mach Co Ltd 押し圧制御式研削装置
JPH11291156A (ja) * 1998-04-13 1999-10-26 Tsugami Corp ラップ盤及びラップ加工方法
JP2011224680A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Ebara Corp 研磨方法及び研磨装置
JP2014061580A (ja) * 2012-09-24 2014-04-10 Ebara Corp 基板の研磨異常検出方法および研磨装置
JP2014150131A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327904A (ja) * 1986-07-22 1988-02-05 Hitachi Ltd サ−ボ機構装置の位置修正制御方式
JPH0518395U (ja) 1991-03-27 1993-03-09 ロンシール工業株式会社 多孔質マツト
DE69223854T2 (de) * 1991-06-14 1998-05-20 Honeywell Inc Proportionalmodus - Handsteuerung mit Kraftrückkopplung
JPH0518395A (ja) * 1991-07-12 1993-01-26 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機の送風機制御回路
JPH1015458A (ja) * 1996-07-02 1998-01-20 Yokohama Rubber Co Ltd:The 液体塗布装置
US6103628A (en) * 1998-12-01 2000-08-15 Nutool, Inc. Reverse linear polisher with loadable housing
US7824244B2 (en) * 2007-05-30 2010-11-02 Corning Incorporated Methods and apparatus for polishing a semiconductor wafer
US6494765B2 (en) * 2000-09-25 2002-12-17 Center For Tribology, Inc. Method and apparatus for controlled polishing
TW469210B (en) * 2000-10-30 2001-12-21 United Microelectronics Corp Pressure detecting system for chemical-mechanical polishing
US6431953B1 (en) 2001-08-21 2002-08-13 Cabot Microelectronics Corporation CMP process involving frequency analysis-based monitoring
CN101193728A (zh) * 2002-01-17 2008-06-04 Asm纳托尔公司 改进的具有精确边界点检测的化学机械抛光系统
WO2005081301A1 (en) 2004-02-25 2005-09-01 Ebara Corporation Polishing apparatus and substrate processing apparatus
US7040958B2 (en) * 2004-05-21 2006-05-09 Mosel Vitelic, Inc. Torque-based end point detection methods for chemical mechanical polishing tool which uses ceria-based CMP slurry to polish to protective pad layer
US20060019417A1 (en) 2004-07-26 2006-01-26 Atsushi Shigeta Substrate processing method and substrate processing apparatus
TW200613092A (en) 2004-08-27 2006-05-01 Ebara Corp Polishing apparatus and polishing method
JPWO2006126420A1 (ja) * 2005-05-26 2008-12-25 株式会社ニコン Cmp研磨装置における研磨終了点検出方法、cmp研磨装置、及び半導体デバイスの製造方法
US8152594B2 (en) * 2007-01-30 2012-04-10 Ebara Corporation Polishing apparatus
JP5393039B2 (ja) * 2008-03-06 2014-01-22 株式会社荏原製作所 研磨装置
JP5270974B2 (ja) 2008-06-17 2013-08-21 中村留精密工業株式会社 基板端面の研磨装置及び研磨判定方法
JP5519256B2 (ja) * 2009-12-03 2014-06-11 株式会社荏原製作所 裏面が研削された基板を研磨する方法および装置
CN101885162A (zh) * 2010-06-08 2010-11-17 沈阳理工大学 数控光纤透镜微纳米研磨抛光机
JP2013188839A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Nisshin Steel Co Ltd 鋼帯研磨機の異常検出装置及び異常検出方法
JP5973883B2 (ja) 2012-11-15 2016-08-23 株式会社荏原製作所 基板保持装置および研磨装置
JP6100002B2 (ja) * 2013-02-01 2017-03-22 株式会社荏原製作所 基板裏面の研磨方法および基板処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03142159A (ja) * 1989-10-27 1991-06-17 Hitachi Constr Mach Co Ltd 押し圧制御式研削装置
JPH11291156A (ja) * 1998-04-13 1999-10-26 Tsugami Corp ラップ盤及びラップ加工方法
JP2011224680A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Ebara Corp 研磨方法及び研磨装置
JP2014061580A (ja) * 2012-09-24 2014-04-10 Ebara Corp 基板の研磨異常検出方法および研磨装置
JP2014150131A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI784943B (zh) 2022-12-01
KR20170098184A (ko) 2017-08-29
KR102384571B1 (ko) 2022-04-11
US20170239784A1 (en) 2017-08-24
CN107097146B (zh) 2022-02-25
CN107097146A (zh) 2017-08-29
JP7009552B2 (ja) 2022-01-25
TW201736044A (zh) 2017-10-16
JP2017148931A (ja) 2017-08-31
US11331769B2 (en) 2022-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7009552B2 (ja) 研磨装置
US9302366B2 (en) Method and apparatus for monitoring a polishing surface of a polishing pad used in polishing apparatus
US7070479B2 (en) Arrangement and method for conditioning a polishing pad
KR100908963B1 (ko) 스마트 조정기 린스 스테이션
TWI601597B (zh) Grinding device and grinding method
JP2015036170A (ja) 研削装置
US11511386B2 (en) Polishing apparatus and polishing method
JP2013529560A (ja) Cmpスラリ流の閉ループ制御
TW201628790A (zh) 振動輔助硏磨拋光機
JP2020013918A (ja) 基板の周縁部を研磨するための研磨装置および研磨方法
JP2017196719A (ja) 研削盤
TW202230503A (zh) 研磨裝置、研磨方法、及基板膜厚分布之可視化資訊之輸出方法
JPH1071552A (ja) 微小突起研磨方法及び装置
TW202023753A (zh) 研削裝置
JP2006192522A (ja) 基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法及び研磨ヘッド位置調整治具
JP2007007830A (ja) 研磨布のドレッシング方法
JP3244099B2 (ja) ワイヤーソーのワイヤー磨耗量検知装置
JP2005305587A (ja) パッド表面形状測定装置及びこれを備えた研磨装置
JPH10199951A (ja) ウェーハの研磨面位置測定装置
JP2004202630A (ja) 研磨布の形状測定方法及び被加工物の研磨方法、並びに研磨布の形状測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210914

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7009552

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150