TW201544256A

TW201544256A - 磨光裝置

Info

Publication number: TW201544256A
Application number: TW104128967A
Authority: TW
Inventors: Tamami Takahashi; Masaya Seki; Hiroaki Kusa; Kenji Yamaguchi; Masayuki Nakanishi
Original assignee: Ebara Corp
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2015-12-01
Also published as: CN102941522A; JP5274993B2; EP2990157B1; KR20090057920A; US20170072528A1; JP2012231191A; TW200936318A; CN101450457A; CN102941530A; TWI574790B; EP2711128A3; US20150104620A1; EP2990157A2; TW201529234A; US20090142992A1; TWI524968B; EP2990157A3; KR20160036028A; EP2067571B1; KR20150084753A

Abstract

本發明提供一種磨光基板周邊的磨光裝置。此磨光裝置包含旋轉夾持機構使該基板保持水平並且旋轉該基板，設於該基板附近之複數個磨光頭組合件，複數個供帶及收帶機構以供給磨光帶給該複數個磨光頭組合件並且自該複數個磨光頭組合件回收該等磨光帶，以及複數個移動機構使該複數個磨光頭組合件向該旋轉夾持機構所夾持之該基板之徑向移動。該等供帶及收帶機構係沿著該基板徑向設置於該複數個磨光頭組合件之外，而該供帶及收帶機構則固定於適當位置。

Description

磨光裝置

本發明係有關一種磨光裝置及用於如磨光半導體晶圓基板的磨光方法，且詳言之，係有關一種磨光裝置，不僅適合作為磨光基板之斜面部(bevel portion)的斜面磨光裝置，而且也適合作為磨光基板之缺口部(notch portion)的缺口磨光裝置。

從增進半導體製備良率(yield)的觀點出發，開始有人關注半導體晶圓周邊(periphery)表面狀況的控管。在半導體製程中，部分材料會反覆地沈積於晶圓上形成多層結構。因此，該晶圓的周邊(未用於製備產品之區域)會形成粗糙的表面及多餘而不希望的薄膜。近年來，利用機器手臂抓取該晶圓周邊以移送該晶圓的方式日益普及。在此情況下，於部分的製程中，該等多餘的薄膜會自該周邊脫落至形成於該晶圓的裝置上，導致良率下降。因此，一般會利用磨光裝置對該晶圓的周邊進行磨光處理，以移除該等多餘的薄膜及粗糙表面。

目前已知前述的磨光裝置，係一種具有磨光帶(polishing tape)以磨光基板周邊的磨光裝置。此種磨光裝置透過磨光帶的磨光面與該基板周邊產生滑動接觸以磨光該基板周邊。因為每一塊基板上待移除的多餘薄膜的形式與厚度都不相同，通常會使用多個磨光帶以因應各種粗糙度。一般說來，以粗磨(rough polishing)移除該多餘薄膜並且使該周邊形成一個形狀，然後以精磨(finish polishing)形成平滑表面。

在該基板周邊常常會形成斜面部及缺口部。該斜面部是該周邊在移除有角的邊緣後的部分。為了避免該基板發生碎裂及產生粒子，因此需要形成此斜面部。該缺口部是在該基板周邊挖去一部分以指明晶向(crystal orientation)。如上所述，磨光該基板周邊之該磨光裝置大致上可分類為磨光該斜面部的斜面磨光裝置及磨光該缺口部的缺口磨光裝置。

舉例而言，一般的斜面磨光裝置包含：具有單一磨光頭(polishing head)的磨光裝置，以及具有多個磨光頭的磨光裝置。對於具有單一磨光頭的該磨光裝置，必須替換粗糙度不同的磨光帶，或者將該基板自粗磨區移送至精磨區，以進行多個階段的磨光作業。另一方面，具有多個磨光頭的該磨光裝置則可接續進行粗磨及精磨。

然而，總的來說，因為粗磨後方能進行精磨，該等裝置的磨光時間相當冗長。具體而言，其總磨光時間是粗磨時間與精磨時間的總和。此外，該磨光帶屬於消耗品，所以需要定期換上新的磨光帶。因此，有必要簡化該磨光帶的更換作業並且盡可能使用長的磨光帶以降低更換磨光帶的頻率。

另一方面，根據公告號2005-252288之日本專利，揭示一種組構成以具有不同粗糙度的磨光帶連續地按壓磨光帶於基板周邊之磨光裝置，為周知之缺口磨光裝置。然而此裝置之磨光頭彼此相當靠近，如此布置使該等磨光頭的保養作業難以進行。此外，因為每一個具有該磨光帶的捲盤(reel)為互相鄰接，所以不易更換該磨光帶。因此磨光時間(包含該等磨光帶更換時間)變長。

鑑於上述該等缺點，本發明之一目的係提供一種可縮短該總磨光時間、易於更換該磨光帶的磨光裝置。再者，本發明之另一目的是提供使用如此磨光裝置之磨光方法。

達成上述目的之本發明之一態樣係提供一種磨光基板周邊的磨光裝置。該磨光裝置包含旋轉夾持機構(rotary holding mechanism)使該基板保持水平並且旋轉該基板、複數個磨光頭組合件(polishing head assembly)設置於該旋轉夾持機構所夾持之該基板附近、複數個供帶及收帶機構(tape supplying and recovering mechanism)供給磨光帶給該複數個磨光頭組合件並且自該複數個磨光頭組合件回收該磨光帶、複數個移動機構沿該旋轉夾持機構所夾持之該基板之徑向移動該複數個磨光頭組合件。每一個磨光頭組合件包含一個磨光頭以按壓該磨光帶於該基板周邊，以及一個傾斜機構以沿著平行於該基板切線之軸旋轉該磨光頭。該磨光頭包含送帶機構及導引滾筒，該送帶機構夾持該磨光帶並且沿其長度方向以預定速度發送該磨光帶，而該導引滾筒使該磨光帶的移動方向垂直該基板之該切線方向(tangential direction)。該等供帶及收帶機構係沿著該基板徑向設置於該複數個磨光頭組合件之外，而且該供帶及收帶機構係固定於適當位置。

本發明之一較佳態樣中，該複數個移動機構不受彼此限制而獨立操作，而且該磨光頭組合件之該傾斜機構不受彼此限制而獨立操作。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含上供給噴嘴(upper supply nozzle)以供給磨光液至該旋轉夾持機構所夾持之該基板之上表面、下供給噴嘴(lower supply nozzle)以供給磨光液至該旋轉夾持機構所夾持之該基板之下表面、以及至少一個清洗噴嘴(cleaning nozzle)供給清洗液於該等磨光頭。

本發明之一較佳態樣中，該旋轉夾持機構包含夾持該基板之夾持台(holding stage)以及垂直移動該夾持台之升降機構。

本發明之一較佳態樣中，該複數個磨光頭組合件及該複數個供帶及收帶機構係設置低於一預定高度之水平面，而該升降機構可以在高於該水平面之移送位置及低於該水平面之磨光位置之間垂直移動該夾持台。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含分隔壁，該分隔壁係成形以於其中形成磨光室(polishing chamber)。該複數個磨光頭組合件及該夾持台係設置於該磨光室中，而該複數個供帶及收帶機構係設置於該磨光室外。

本發明之一較佳態樣中，至少一個該磨光頭組合件之該磨光帶的移動方向與另一個該磨光頭組合件之該磨光帶的移動方向相反。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含至少一角度固定之磨光頭組合件，該磨光頭組合件之磨光頭的傾角(angle of inclination)係固定的。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含複數個定中心導向器(centering guide)以對齊該基板之中心及該旋轉夾持機構之一旋轉軸。

本發明之一較佳態樣中，該複數個定中心導向器可與該複數個磨光頭組合件一齊移動。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含偏心偵測器以偵測該旋轉夾持機構所夾持之該基板之偏心、缺口部以及定向平面(orientation flat)之至少一者。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含供給噴嘴以供給液體至該旋轉夾持機構所夾持之基板之表面，以及作業控制器(operation controller)以控制該複數個磨光頭組合件之作業。在供給該液體至旋轉中的基板時，該作業控制器係用以保持未進行磨光的磨光頭之至少一者遠離該基板以防止該液體彈回該基板。

本發明之一較佳態樣中，該作業控制器係用以根據該基板之旋轉速度決定該基板及該等磨光頭之至少一者之距離。

本發明之一較佳態樣中，在供給該液體至旋轉中的基板時，該作業控制器係使未進行磨光的磨光頭之至少一者保持傾斜以防止該液體彈回該基板。

本發明之一較佳態樣中，該作業控制器係用以根據基板之旋轉速度決定該等磨光頭之至少一者之角度。

本發明之一較佳態樣中，該作業控制器係用以將該等磨光頭之至少一者朝向該基板移動而且同時保持其角度，並且使該等磨光頭之至少一者按壓磨光帶於該基板之周邊。

本發明之另一態樣係提供一種磨光基板周邊的磨光裝置。該磨光裝置包含旋轉夾持機構使該基板保持水平並且旋轉該基板，提供至少一個磨光頭組合件面向該旋轉夾持機構所夾持之該基板周邊，至少一個供帶及收帶機構以供給磨光帶給該至少一個磨光頭組合件並且自該至少一個磨光頭組合件回收該磨光帶，至少一個移動機構沿該旋轉夾持機構所夾持之基板之徑向移動該至少一個磨光頭組合件，以及供給噴嘴供給冷卻液至該磨光帶及該旋轉夾持機構所夾持之基板之間的接觸部(contact portion)。

本發明之一較佳態樣中，該至少一個磨光頭組合件包括複數個磨光頭組合件，該至少一個供帶及收帶機構包括複數個供帶及收帶機構，而該至少一個移動機構包括複數個移動機構。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含冷卻液供給源供給冷卻液至該供給噴嘴。

本發明之一較佳態樣中，該冷卻液供給源係配置以製備溫度最高至10℃之冷卻液。

本發明之另一態樣係提供一種磨光方法，包含：以旋轉夾持機構轉動基板，按壓磨光帶於該基板周邊之第一區域以磨光該第一區域，按壓該磨光帶於該基板周邊之第二區域以磨光該第二區域，於磨光該第二區域期間，按壓清潔布於該第一區域以清潔該第一區域，以及磨光該第二區域之後，按壓清潔布於該第二區域以清潔該第二區域。

本發明之另一態樣係提供一種磨光方法，包含：以旋轉夾持機構轉動基板，按壓磨光帶於該基板周邊以磨光該基板周邊，以及於磨光該基板周邊期間，供給溫度最高至10℃之冷卻液至該基板及該磨光帶間的接觸部。

本發明之另一態樣係提供一種磨光方法，包含：以旋轉夾持機構轉動基板，供給液體至旋轉中的該基板上，於供給該液體至旋轉中的該基板上的期間，透過第一磨光頭按壓磨光帶於該基板周邊以磨光該基板周邊，以及於供給該液體至旋轉中的該基板上的期間，使未進行磨光的第二磨光頭遠離該基板周邊以防止該液體彈回該基板。

本發明之另一態樣係提供一種磨光方法，包含：以旋轉夾持機構轉動基板，供給液體至旋轉中的該基板上，於供給該液體至旋轉中的該基板上的期間，透過第一磨光頭按壓磨光帶於該基板周邊以磨光該基板周邊，以及於供給該液體至旋轉中的該基板上的期間，使未進行磨光的第二磨光頭以一角度傾斜，俾使該液體不會彈回該基板。

本發明之另一態樣係提供一基板，其特徵在於被上述磨光方法所磨光。

本發明之另一態樣係提供一種磨光基板缺口部的磨光裝置。該磨光裝置包含旋轉夾持機構使該基板保持水平並且旋轉該基板、複數個磨光頭模組(polishing head modules)各自以磨光帶磨光該基板以及移動機構使各個磨光頭模組不受彼此限制而移動。該複數個磨光頭模組的每一個包含磨光頭使該磨光帶滑動接觸該基板之該缺口部，以及供帶及收帶機構供給該磨光帶至該磨光頭並且自該磨光頭回收該磨光帶。

本發明之一較佳態樣中，該移動機構包含單一X軸移動機構及複數個Y軸移動機構以沿著彼此垂直的X軸與Y軸移動該複數個磨光頭模組，該X軸移動機構用以沿X軸同步移動該複數個磨光頭模組，以及該等Y軸移動機構使該複數個磨光頭模組沿Y軸不受彼此限制而獨立移動。

本發明之一較佳態樣中，該移動機構係用以沿單一運動軸移動該複數個磨光頭模組的每一個的磨光頭接近或遠離該基板之該缺口部。

本發明之一較佳態樣中，該旋轉夾持機構包含搖擺機構(swinging mechanism)，該搖擺機構使該基板於平行該基板表面之平面進行以該缺口部為中心的搖擺動作。

本發明之一較佳態樣中，該旋轉夾持機構包含夾持該基板之夾持台以及垂直移動該夾持台之升降機構。

本發明之一較佳態樣中，該磨光裝置復包含缺口搜尋單元(notch searching unit)以偵測該基板之該缺口部。該升降機構係用以將該夾持台自該基板之移送位置下降到該基板之磨光位置，以及將該夾持台自該基板之該磨光位置上升到該基板之該移送位置，而該缺口搜尋單元係設於該移送位置之高度。

本發明之一較佳態樣中，該複數個磨光頭模組之至少一者包含張力感測器(tension sensor)以測量該磨光帶之張力，而且該磨光裝置復包含監視單元(monitoring unit)以根據該張力感測器之輸出訊號監視該磨光帶之張力。

本發明之另一態樣係提供一種磨光基板缺口部的磨光裝置。該磨光裝置包含旋轉夾持機構使該基板保持水平並且旋轉該基板、磨光頭模組以磨光帶磨光該基板以及監視單元監視該磨光帶張力。該磨光頭模組包含磨光頭使該磨光帶滑動接觸該基板之該缺口部，以及供帶及收帶機構以供給該磨光帶至該磨光頭並且自該磨光頭回收該磨光帶，以及測量該磨光帶張力之張力感測器。該監視單元根據該張力感測器之輸出訊號監視該磨光帶之張力。

根據本發明，夾持該等粗糙度不同的磨光帶的該複數個磨光頭可以磨光基板。已完成磨光作業之該磨光頭係透過傾斜運動以另一磨光角度(polishing angle)傾斜，而另一磨光頭可進一步磨光該已被磨光之區域。因此，不需等待該等磨光頭組合件之一的磨光作業結束，另一磨光頭組合件可磨光先前已經過磨光之區域。此外，因為該等磨光帶的更換容易，可縮短該整體磨光時間。

1A、1B、1C、1D、140‧‧‧磨光頭組合件

2A、2B、2C、2D、142、142A、142B、142D、142E‧‧‧供帶、收帶機構

3‧‧‧旋轉夾持機構

4‧‧‧夾持台

4a‧‧‧凹槽

5‧‧‧中空軸

5-1‧‧‧第一中空軸

5-2‧‧‧第二中空軸

6‧‧‧滾珠花鍵軸承

7‧‧‧通訊線路

8、76‧‧‧旋轉關節

9‧‧‧真空線路

10‧‧‧氮氣供給線路

12、14、78‧‧‧殼體

15、52‧‧‧氣缸

18‧‧‧徑向軸承

19‧‧‧伸縮囊

20‧‧‧分隔壁

20a、20c、20d‧‧‧開口

20b、71a‧‧‧移送開口

20e‧‧‧排氣開口

21‧‧‧磨光室

23、23A、23B、23C、75‧‧‧磨光帶

24‧‧‧供帶捲盤

25‧‧‧回收捲盤

27、122‧‧‧聯軸器

30、90、141‧‧‧磨光頭

31、32、33、34、43、44、45、46、47、48、49‧‧‧導引滾筒

36‧‧‧上供給噴嘴

37‧‧‧下供給噴嘴

38‧‧‧清洗噴嘴

40‧‧‧天窗

41、145‧‧‧按壓機構

42a、147‧‧‧送帶滾筒

42b、148‧‧‧持帶滾筒

50‧‧‧按壓墊

51‧‧‧墊座

53‧‧‧氣管

54‧‧‧電動氣動調整器

55‧‧‧供氣源

60、80‧‧‧臂

61‧‧‧可動底座

62‧‧‧導軌

63‧‧‧軌道

65‧‧‧底板

66、110‧‧‧連結板

67、150‧‧‧線性致動器

68‧‧‧關節

69‧‧‧作業控制器

70A、70B、70C、70D‧‧‧磨光頭模組

71‧‧‧殼體

71b‧‧‧作業窗

72‧‧‧閘門

77‧‧‧旋轉滾珠花鍵軸承

81‧‧‧框架

82‧‧‧缺口搜尋單元

83‧‧‧清洗液供給噴嘴

84‧‧‧化學液供給噴嘴

91‧‧‧張力感測器

92‧‧‧監視單元

93‧‧‧振動板

94‧‧‧傾斜板

95‧‧‧線性導軌

97‧‧‧振動接受塊

98‧‧‧振動軸

98a‧‧‧偏心軸

99、101、102‧‧‧軸承

100‧‧‧傾斜軸

106‧‧‧X軸軌道

107‧‧‧Y軸軌道

108‧‧‧X軸導軌

109‧‧‧Y軸導軌

111‧‧‧聯結軸

114‧‧‧Y軸氣缸

120‧‧‧滾珠螺桿座

121‧‧‧滾珠螺桿

140A、140B、140C、140D‧‧‧定角度磨光頭組合件

146‧‧‧送帶機構

160‧‧‧冷卻液供給單元

165‧‧‧定中心導向器

165a‧‧‧導向面

170‧‧‧偏心偵測器

170a‧‧‧光發射區段

170b‧‧‧光接收區段

171‧‧‧手

171a‧‧‧爪

175‧‧‧護罩

240‧‧‧裝載埠

245‧‧‧第一移送機器人

248‧‧‧缺口對準器

250‧‧‧缺口對準器移動機構

255‧‧‧缺口磨光單元

256‧‧‧斜面磨光單元

256A‧‧‧上游斜面磨光單元

256B‧‧‧下游斜面磨光單元

257‧‧‧第二移送機器人

260‧‧‧清潔單元

265‧‧‧乾燥單元

270‧‧‧移送機構

270A、270B、270C‧‧‧手單元

B‧‧‧斜面部

b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7‧‧‧皮帶

Cr‧‧‧中心軸

Ct‧‧‧軸

D‧‧‧平坦部

E‧‧‧近邊緣部

F‧‧‧下斜面

G‧‧‧邊緣面

K‧‧‧水平面

M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M10‧‧‧馬達

NF‧‧‧方向

p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8、p9、p10、p11、p12‧‧‧皮帶輪

T1、T2、T3、T4、T2-A、T2-B、T3-A、T3-B、T4-B、T5‧‧‧時間

Ta、Tb‧‧‧位置

Tc‧‧‧點

W‧‧‧晶圓

第1圖係顯示根據本發明第一實施例之磨光裝置之平面視圖；第2圖係顯示第1圖之該磨光裝置之垂直剖視圖；第3圖係顯示分隔壁之等角視圖；第4A圖係顯示磨光頭之放大視圖；第4B圖係顯示該磨光頭之磨光帶以相反方向移動之放大視圖；第5圖係圖示該磨光頭之按壓機構之視圖；第6圖係顯示晶圓周邊之放大剖視圖；第7A圖係顯示透過線性致動器移動磨光頭組合件以按壓磨光帶於晶圓之斜面部的狀態；第7B圖係顯示透過傾斜機構傾斜該磨光頭以按壓該磨光帶於該晶圓斜面部之上斜面的狀態；第7C圖係顯示透過該傾斜機構傾斜該磨光頭以按壓該磨光帶於該晶圓斜面部之下斜面的狀態；第8A至8C圖係各自顯示該斜面部及該磨光帶之間的接觸部的放大示意圖，第8A至8C圖係對應第7A至7C圖；第9圖係顯示複數個磨光頭同時磨光一旋轉夾持機構所夾持之該晶圓的磨光作業程序的視圖；第10圖係顯示以具有不同粗糙度的研磨顆粒的三個磨光帶實施三階段磨光的磨光作業程序的視圖；第11A圖係顯示磨光該斜面部之該上斜面的視圖；第11B圖係顯示磨光該斜面部之該下斜面的視圖；第12A圖係顯示透過第一磨光頭磨光該斜面部之該上斜面的視圖；第12B圖係顯示透過第二磨光頭以反向移動的磨光帶磨光該斜面部之該下斜面的視圖；第13圖係顯示具有處於升起位置之夾持台的該磨光裝置的剖視圖；第14圖係顯示根據本發明第二實施例之磨光裝置之平面視圖；第15圖係顯示第14圖中沿A-A線段擷取之剖面圖；第16圖係顯示自第14圖箭頭B指示方向觀看之該磨光裝置之側視圖；第17圖係顯示第14圖中沿C-C線段擷取之剖視圖；第18圖係顯示磨光頭組合件之剖視圖；第19圖係顯示第18圖中沿D-D線段擷取之剖視圖；第20圖係顯示根據本發明該第二實施例之該磨光裝置之另一範例之平面視圖；第21圖係顯示自第20圖箭頭E指示方向觀看之該磨光裝置之側視圖；第22圖係顯示根據本發明第三實施例之磨光裝置之另一範例之平面視圖；第23圖係圖示根據本發明該第三實施例之該磨光裝置之操作之平面視圖；第24圖係顯示根據本發明該第三實施例之該磨光裝置之另一範例之平面視圖；第25圖係顯示根據本發明第四實施例之磨光裝置之平面視圖；第26圖係顯示第25圖中沿F-F線段擷取之剖視圖；第27圖係顯示具有七個磨光頭組合件安裝其中之磨光裝置之範例之平面視圖；第28圖係顯示根據本發明第五實施例之磨光裝置之垂直剖視圖；第29圖係顯示根據本發明第六實施例之磨光裝置之平面視圖；第30圖係顯示第29圖之該磨光裝置之垂直剖視圖；第31圖係顯示根據本發明該第六實施例之該磨光裝置之修飾之平面視圖；第32圖係顯示第31圖之該磨光裝置之垂直剖視圖；第33圖係顯示根據本發明第七實施例之磨光裝置之平面視圖；第34圖係顯示根據本發明該第七實施例之該磨光裝置之垂直剖視圖；第35A圖係顯示磨光液彈回晶圓之狀態之側視圖；第35B圖係顯示磨光頭在遠離該晶圓之位置以避免該磨光液彈回該晶圓之狀態；第36A至36C圖顯示該磨光頭係傾斜以防止該磨光液彈回該晶圓之視圖；第37圖係顯示合併根據該第一實施例之該磨光裝置及根據該第二實施例之該磨光裝置之基板處理裝置之平面視圖；以及第38圖係顯示第37圖所示之該基板處理裝置之變體之平面視圖，該基板處理裝置改以斜面磨光單元取代缺口磨光單元。

以下參照圖式說明本發明之實施例於後。

第1圖係顯示根據本發明第一實施例之磨光裝置之平面視圖，而第2圖係顯示第1圖之該磨光裝置之垂直剖視圖。根據該第一實施例之此磨光裝置係適用於磨光基板斜面部之斜面磨光裝置。一個被磨光之該基板之範例為直徑300mm，其表面形成有薄膜之半導體晶圓。

如第1及2圖所示，此磨光裝置包含旋轉夾持機構3以夾持晶圓W(也就是將被磨光之物件)使該晶圓W保持水平並且轉動該晶圓W。該旋轉夾持機構3係設置於該磨光裝置之中心。第1圖顯示該旋轉夾持機構3夾持該晶圓W之狀態。此該旋轉夾持機構3具有碟形夾持台4以真空吸力夾持該晶圓W背面、中空軸5耦接該夾持台4之中心部位、馬達M1轉動該中空軸5。該晶圓W係透過移送機構(transfer mechanism)(容後再敘)之手置放於該夾持台4上，使該晶圓W中心對齊該中空軸5之旋轉軸。

該中空軸5係以滾珠花鍵軸承(ball spline bearing)(線性運動軸承)6支持，使該中空軸5可垂直移動。該夾持台4之上表面具有凹槽4a，該等凹槽4a連接至通訊線路(communication line)7，該通訊線路7伸出該中空軸5。該通訊線路7藉由旋轉關節8耦接於真空線路9，該旋轉關節8係提供於該中空軸5之下端。該通訊線路7亦耦接於氮氣供給線路10，該氮氣供給線路10係用以自該夾持台4釋放處理過後的晶圓W。選擇性地耦接該真空線路9或該氮氣供給線路10於該通訊線路7，該晶圓W係藉由真空吸力吸附至該夾持台4之該上表面或者自該夾持台4之該上表面釋放。

透過耦接於該中空軸5之皮帶輪p1、連接於該馬達M1旋轉軸之皮帶輪p2以及在(ride on)該等皮帶輪p1、p2上的皮帶b1，該馬達M1轉動該中空軸5。該馬達M1之該旋轉軸延伸平行該中空軸5。藉由該等結構，該馬達M1轉動位於該夾持台4上表面、被夾持的該晶圓W。

該滾珠花鍵軸承6使該中空軸5可沿其軸向(longitudinal direction)自由移動。該滾珠花鍵軸承6係安裝於殼體(casing)12。因此，本實施例中，該中空軸5可相對於該殼體12向上及向下直線移動，而且該中空軸5及該殼體12係一併(integrally)轉動。該中空軸5耦接於氣缸(air cylinder)(升降機構)15，因此該中空軸5及該夾持台4係透過該氣缸15上升及下降。

殼體14係設置成包覆該殼體12。該殼體12及該殼體14係以同心形式設置。徑向軸承(radial bearing)18係設於於該殼體12及該殼體14之間，使該殼體12得到該徑向軸承18之支持而能轉動。藉由該等結構，該旋轉夾持機構3可以中心軸Cr為中心轉動該晶圓W並且沿著該中心軸Cr升降該晶圓W。

如第1圖所示，四個磨光頭組合件1A、1B、1C及1D係圍繞著該晶圓W(被該旋轉夾持機構3夾持)而設置。供帶及收帶機構2A、2B、2C及2D係各自沿著徑向提供於該等磨光頭組合件之外側。該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D係以分隔壁20與該等供帶及收帶機構2A、2B、2C及2D隔開。該分隔壁20之內部空間提供磨光室(polishing room)21。該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D及該夾持台4係位於該磨光室21內。另一方面，該等供帶及收帶機構2A、2B、2C及2D係位於該分隔壁20之外(也就是位於該磨光室21外)。該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D各自具有與彼此相同之結構，該等供帶及收帶機構2A、2B、2C及2D各自具有與彼此相同之結構。因此以下將就該磨光頭組合件1A及該供帶及收帶機構2A詳細描述。

該供帶及收帶機構2A包含供帶捲盤(supply reel)24及回收捲盤(recovery reel)25，其中，該供帶捲盤24供給磨光帶(亦即磨光工具)23給該磨光頭組合件1A，而該回收捲盤25回收已使用於磨光該晶圓W之該磨光帶23。該供帶捲盤24係設置於該回收捲盤25之上。馬達M2係透過聯軸器(coupling)27分別耦接於該供帶捲盤24及該回收捲盤25(第1圖僅顯示該聯軸器27及該馬達M2耦接於該供帶捲盤24)。每一個該馬達M2係於預定之旋轉方向產生常數力矩以施加預定張力於該磨光帶23。

該磨光帶23係長帶狀磨光工具，其一面構成磨光面。該磨光帶23係捲繞於該供帶捲盤24，而該供帶捲盤24係安裝於該供帶及收帶機構2A。該捲繞之磨光帶23兩側均以捲盤板(reel plate)支持而不致塌陷。該磨光帶23一端係附著於該回收捲盤25，因此該回收捲盤25捲動供給至該磨光頭組合件1A之該磨光帶23以回收該磨光帶23。該磨光頭組合件1A包含磨光頭30以按壓該磨光帶23(由該供帶及收帶機構2A供給)於該晶圓W周邊。供給至該磨光頭30之該磨光帶23以其磨光面(polishing surface)面對該晶圓W。

該供帶及收帶機構2A具有複數個導引滾筒31、32、33及34。該磨光帶23為彼等導引滾筒31、32、33及34所導引而供給至該磨光頭組合件1A並且自該磨光頭組合件1A回收。利用該供帶捲盤24，該磨光帶23係通過該分隔壁20所形成之開口20a而供給至該磨光頭30，已使用之該磨光帶23係通過該開口20a以該回收捲盤25回收。

如第2圖所示，提供上供給噴嘴(upper supply nozzle)36於該晶圓W之上。該上供給噴嘴36係供給磨光液至該旋轉夾持機構3所夾持之該晶圓W之上表面上。提供下供給噴嘴(lower supply nozzle)37以供給磨光液至介於該晶圓W之後面(rear surface)(亦即下表面)及該旋轉夾持機構3之該夾持台4(換言之，於該夾持台4之周邊上)之間的邊界(boundary)。一般而言，係以純水(pure water)為磨光液。或者，亦可在以氧化矽(silica)為該磨光帶23之研磨顆粒的情形使用氨水(ammonia)為磨光液。

該磨光裝置復包含清洗噴嘴(cleaning nozzle)38，於磨光製程之後清潔該磨光頭30。該等清洗噴嘴38的每一個係用以噴出清潔水至該磨光頭30以清潔該磨光製程中使用之該磨光頭30。

該磨光頭組合件1A會為磨光碎屑(debris)所污染，例如於磨光中自該晶圓W移除的銅。另一方面，因為該供帶及收帶機構2A係位於該分隔壁20之外，該磨光液並非附著於該供帶及收帶機構2A。因此，該磨光帶23的更換可以在該磨光室21之外進行，不需接觸到該磨光液，也不需要將手伸入該磨光室21。

相對於該殼體12，該中空軸5在上升時，為了使該滾珠花鍵軸承6及該徑向軸承18隔離於該磨光室21，該中空軸5及該殼體12之上端係以伸縮囊(bellow)19彼此耦接，該伸縮囊19係可沿垂直方向伸縮，如第2圖所示。第2圖顯示該中空軸5位於降下位置而該夾持台4位於磨光位置的狀態。該磨光製程之後，以該氣缸15一併升起該晶圓W及該夾持台4及該中空軸5至移送位置，於此，自該夾持台4釋放該晶圓W。

第3圖係顯示該分隔壁20之等角視圖。此分隔壁20係盒狀殼體(box-shaped casing)，包覆(house)該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D及該夾持台4。該分隔壁20具有供各該磨光帶23通過的複數個開口20a，以及供移送該晶圓W進入該磨光室21且自該磨光室21移除該晶圓W的移送開口20b。該移送開口20b係形成於該磨光室21的三個前部(front)，並且具有水平延伸之溝槽之形狀。因此，該移送機構所抓取之該晶圓W可水平移動穿過該移送開口20b通過(across)該磨光室21。一未顯示之閘門(shutter)係提供以覆蓋該移送口20b。該閘門通常處於關閉狀態，僅於移送該晶圓W時開啟。該分隔壁20之上表面具有開口20c(為天窗(louver)40(見第2圖)所覆蓋)，而該分隔壁20之下表面具有開口20d供該旋轉夾持機構3通過，並且具有排氣開口(gas-discharge opening)20e。

第4A圖係顯示該磨光頭30之放大視圖。如第4A圖所示，該磨光頭30具有按壓機構41以施加壓力於該磨光帶23的後表面，俾以預定力量按壓該磨光帶23於該晶圓W。該磨光頭30復包含送帶機構42以自該供帶捲盤24傳送該磨光帶23至該回收捲盤25。該磨光頭30具有複數個導引滾筒43、44、45、46、47、48及49導引該磨光帶23以垂直該晶圓W切線方向之方向移動。

該磨光頭30之該送帶機構42包含送帶滾筒42a、持帶滾筒(tape-holding roller)42b以及轉動該送帶滾筒42a之馬達M3。該馬達M3設置於該磨光頭30之側面。該送帶滾筒42a耦接該馬達M3之旋轉軸。該磨光帶23纏繞於該送帶滾筒42a約半圈。該持帶滾筒42b係鄰近該送帶滾筒42a。該持帶滾筒42b係以一未顯示之機構支持，該機構沿第4A圖所示之NF方向施加力量於該持帶滾筒42b(亦即沿著朝向該送帶滾筒42a之方向)以按壓該持帶滾筒42b於該送帶滾筒42a。

該磨光帶23係纏繞於該送帶滾筒42a上，通過該送帶滾筒42a及該持帶滾筒42b之間，並且為該送帶滾筒42a及該持帶滾筒42b所支持。該送帶滾筒42a具有接觸面以接觸該磨光帶23。該接觸面整體覆蓋氨基甲酸乙酯樹脂(urethane resin)。此種配置可增加與該磨光帶23之摩擦力，因此該送帶滾筒42a可傳送該磨光帶23而不致發生滑動。該送帶機構42係根據該磨光帶23之移動方向設置於磨光點(亦即介於該磨光帶23及該晶圓W之間的該接觸部)之下游。

當該馬達M3以第4A圖所示之箭頭方向轉動，該送帶滾筒42a轉動以自該供帶捲盤24傳送該磨光帶23經由該磨光頭30至該回收捲盤25。該持帶滾筒42b係可沿其軸自由轉動，並且在該送帶滾筒42a傳送該磨光帶23時被轉動。以此方式，透過該磨光帶23及該送帶滾筒42a之接觸面之間的摩擦力、纏繞該磨光帶23的角度及該持帶滾筒42b對於該磨光帶23的抓取(grasp)，將該馬達M3的轉動轉換成送帶作業。因為該送帶機構42係提供於該磨光頭30中，即便是該磨光頭30與該供帶及收帶機構2A發生相對移動，該磨光帶23接觸該晶圓W之部位不會改變。只有在該磨光帶23被傳送時，該磨光帶23接觸該晶圓W之部位才會改變。

第4B圖係顯示該磨光頭30之該磨光帶23以相反方向移動之放大視圖。於第4A圖中，在與該晶圓W之接觸位置，該磨光帶23係向下傳送。另一方面，於第4B圖中，在與該晶圓W之接觸位置，該磨光帶23係向上傳送。在該供帶及收帶機構2A中，就第4A圖而言，該供帶捲盤24 係布置於該回收捲盤25之上，而第4B圖的情形是將該回收捲盤25布置於該供帶捲盤24之上。較佳地，在該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D的該磨光帶23的移動方向，至少有一個是反向的。

第5圖係圖示該磨光頭30之該按壓機構41之視圖。此按壓機構41包含按壓墊50、墊座51及氣缸(致動器)52，該按壓墊50係設置於跨越該兩導引滾筒46及47之該磨光帶23之後，該墊座51用以支持該按壓墊50，該氣缸52係使該墊座51向該晶圓W移動。該等導引滾筒46及47係設置於該磨光頭30之前部，而該導引滾筒46係設置於該導引滾筒47之上。

該氣缸52係所謂的單桿缸(single rod cylinder)。兩氣管53係透過兩埠耦接於該氣缸52。電動氣動調整器(electropneumatic regulator)54係分別提供於該等氣管53。該等氣管53之主要端(亦即進氣端(inlet end))係耦接於供氣源55，而該等氣管53之次要端(亦即出氣端(outlet end))係耦接於該氣缸52之該等埠。該等電氣調節器54係受到訊號控制以適當地調整供給至該氣缸52之氣壓。以此方式，可透過供給至該氣缸52之壓力以控制該按壓墊50之按壓力量，而該磨光帶23之該磨光面以該壓力按壓該晶圓W。

如第1圖所示，該磨光頭30係固定於臂(arm)60之一端，該臂60可沿著軸Cr轉動，而該軸Cr係沿著平行於該晶圓W之切線延伸。該臂60之另一端係透過皮帶輪p3及 p4及皮帶b2耦接於馬達M4。該馬達M4以順時針方向及逆時針方向轉動某角度時，該臂60繞該軸Ct轉動某角度。於此實施例中，該馬達M4、該臂60、該等皮帶輪p3及p4及該皮帶b2形成傾斜機構以傾斜該磨光頭30。

如第2圖所示，該傾斜機構係安裝於板狀(plate shape)的可動底座61上。該可動底座61係透過導軌(guide)62及軌道63耦接於該底板65上。該等軌道63沿著夾持於該旋轉夾持機構3上的該晶圓W的徑向直線延伸，使該可動底座61可沿著該晶圓W的徑向直線移動。通過該底板65的連結板66係附著於該可動底座61。線性致動器67透過關節68耦接於該連結板66。該線性致動器67係直接或間接地固定於該底板65。

該線性致動器67可包括氣缸或定位馬達(positioning motor)及滾珠螺桿(ball screw)之結合。該線性致動器67、該等軌道63及該等導軌62形成移動機構以沿著該晶圓W之徑向直線移動該磨光頭30。具體而言，該移動機構係用以沿著該軌道63以朝向或遠離該晶圓W之方向移動該磨光頭30。另一方面，該供帶及收帶機構2A係固定於該底板65。

設置於該晶圓W周遭的該四磨光頭組合件1A、1B、1C及1D的該傾斜機構、該按壓機構41及該等送帶機構42以及移動各該磨光頭組合件的該等移動機構係不受彼此限制而獨立操作。磨光作業，包含各該磨光頭組合件1A、1B、1C及1D的該磨光頭30的位置(磨光位置及等待位置)、該磨光頭30之傾角、該晶圓W轉速、該磨光帶23移動速度以及該磨光頭30之磨光作業順序，係為第1圖所示之作業控制器69所控制。雖然該四磨光頭組合件及該四供帶及收帶機構係提供於本實施例，本發明並非限於此配置方式。例如可提供兩對、三對或者四對以上之該等磨光頭組合件及該等供帶及收帶機構。

以上所述之此磨光裝置，該磨光頭30為該傾斜機構所傾斜時，為該送帶滾筒42a及該持帶滾筒42b所夾持之該磨光帶23的一部分也被傾斜。因此，在該磨光頭30的傾斜運動期間，該供帶捲盤24及該回收捲盤25係處於固定位置捲繞或供給該磨光帶23時，該磨光帶23接觸該晶圓W的部分相對該磨光頭30的位置並未改變。相同的，該移動機構沿著該晶圓W之徑向方向移動該磨光頭組合件1A時，該送帶滾筒42a及該持帶滾筒42b所夾持之該磨光帶23也一齊移動。因此，該磨光頭組合件1A移動時，該供帶捲盤24及該回收捲盤25僅捲繞或供給該磨光帶23。

因為該磨光帶23相對於該磨光頭30之位置即便在該磨光頭30傾斜且直線移動時仍然不變，該磨光表面一旦用於磨光之後，就不再被使用。因此可以不斷使用該磨光帶23的新磨光表面。再者，因為該馬達M2及該供帶及收帶機構2A之該等捲盤24及25不需與該磨光頭30一同傾斜，該傾斜機構可具有小尺寸。因為相同理由，該移動機構也可以不佔空間(compact)。因為該供帶捲盤24及該回收捲盤25不需傾斜或移動，該供帶捲盤24及該回收捲盤25可以具有大尺寸。因此，可使用長的磨光帶23以降低該磨光帶23的更換作業的頻率。此外，該供帶及收帶機構2A之該供帶捲盤24及該回收捲盤25係固定且設置於該磨光室21之外，該磨光帶23(屬於耗材)的更換作業變得容易。

如上所述之根據該第一實施例之該磨光裝置適合磨光該晶圓W之斜面部。第6圖係該基板周邊之放大剖視圖。裝置係形成於邊緣面G向內數釐米的平坦部D。如第6圖所示，於本說明書中，在該裝置形成區域外側之平坦部係定義為近邊緣部E，而傾斜之部分包括上斜面(upper slope)F、該邊緣面G及下斜面F係定義為斜面部B。

第7A圖係顯示透過該線性致動器67移動該磨光頭組合件1A以按壓該磨光帶23於該晶圓W之該斜面部的狀態。該旋轉夾持機構3轉動其上之該晶圓W以提供該磨光帶23及該晶圓W之該斜面部之間的相對運動，藉以磨光該斜面部。第7B圖係顯示透過該傾斜機構傾斜該磨光頭30以按壓該磨光帶23於該基板斜面部之上斜面的狀態。第7C圖係顯示透過該傾斜機構傾斜該磨光頭30以按壓該磨光帶23於該基板斜面部之下斜面的狀態。該傾斜機構之該馬達M4係可精確控制其轉動位置及速度之伺服馬達(servo motor)或步進馬達(step motor)。因此，該磨光頭30可如程式所指定，以期望的速度旋轉期望的角度以改變其位置。

第8A至8C圖係各自顯示該晶圓W之該斜面部及該磨光帶23之間的接觸部的放大示意圖。第8A至8C圖係分別對應第7A至7C圖。該傾斜機構使該磨光頭30繞該等圖式中的該軸Ct旋轉。第8A圖顯示該磨光頭30處於一角度使該磨光帶23與該斜面部之該邊緣面彼此平行。第8B圖顯示該磨光頭30處於一角度使該磨光帶23與該斜面部之該上斜面彼此平行。第8C圖顯示該磨光頭30處於一角度使該磨光帶23與該斜面部之該下斜面彼此平行。

藉此，該磨光頭30可根據該晶圓W之形狀之改變其傾斜角。因此該磨光頭30可磨光該斜面部中想要磨光的區域。斜面部具有彎曲的橫截面時，於磨光過程中可一點一點地改變該磨光頭30之角度，或者在磨光過程中可以連續、低速地改變該磨光頭30之角度。

該傾斜機構之旋轉中心係位於該晶圓W，如第8A至8C圖所示之該軸Ct。該磨光頭30繞著該軸Ct轉動(亦即「倚靠」)。因此，如第8A至8C圖所示之位置關係，該磨光帶23上的一點也繞著該軸Ct旋轉。例如，如第8A至8C圖所示，該磨光帶23上的點Tc位於該磨光頭30之中心線上，該點Tc與該磨光頭30一同轉動。轉動期間，自該磨光頭30觀察，該點Tc係位於該磨光頭30之中心線之同一位置。換言之，該磨光帶23上之該點Tc與該磨光頭30之相對位置不變。表示位於該磨光頭30中心線之該磨光帶23之該部位可接觸該晶圓W，即便該傾斜機構傾斜該磨光頭30的時候。因為該磨光頭30傾斜時，該接觸位置不變，可有效率地使用該磨光帶23。該磨光頭30之該旋轉軸Ct之位置可藉由該移動機構建立於想要的位置。

接下來將參照第9圖描述根據該實施例之磨光裝置所進行的磨光作業的較佳範例。第9圖係顯示使用該複數個磨光頭30同時磨光該旋轉夾持機構3所夾持之該晶圓W的磨光作業程序的視圖。於第9圖中，符號T1、T2、T3、T4表示時間。

如第9圖所示，於時間T1，該磨光頭組合件1A使用具有粗糙研磨顆粒的磨光帶23A磨光該斜面部之下斜面。其後，於時間T2-A，該磨光頭組合件1A之該磨光頭30透過該傾斜機構改變其傾角並且磨光該斜面部之該邊緣面。此時，該磨光頭組合件1B之該磨光頭30，其磨光帶23B具有細研磨顆粒，係向該晶圓W移動，直到該磨光帶23B接觸已被該磨光帶23A磨光的該下斜面，並且以該磨光帶23B(T2-B)磨光該下斜面。然後，該磨光頭組合件1A之該磨光頭30改變其傾角並且磨光該斜面部(T3-A)之該上斜面。同時，該磨光頭組合件1B之該磨光頭30改變其傾角並且磨光該斜面部(T3-B)之該邊緣面。最後，該磨光頭組合件1B之該磨光頭30改變其傾角並且磨光該斜面部(T4-B)之該上斜面。

藉此，該斜面部之第一區域粗磨結束之後，第二區域的粗磨與該第一區域的精磨可同時開始。所以，可縮短總磨光時間。如本實施例提供4個該磨光頭30，可以安裝粗研磨顆粒之該磨光帶23A於其中兩個該磨光頭30，並且安裝細研磨顆粒之該磨光帶23B於其中兩個該磨光頭30於另外兩個該磨光頭30。也可以使具有不同粗度研磨顆粒的多個磨光帶以研磨顆粒大小漸減的次序接觸該晶圓W以實施多階段磨光(例如三階段磨光或四階段磨光)。再者，可以使用研磨顆粒粗度相同的複數個磨光帶。在預期需要長時間粗磨時，可以使用該複數個磨光帶進行粗磨。

帶狀(tape-like)清潔布也可以代替該磨光帶23，安裝在該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D之至少一者上。此清潔布是一種移除磨光製程中產生的顆粒或碎屑的清潔工具。於此狀況中，該清潔布可用如同以上所述之方式於該精磨程序以清潔該晶圓W之該已磨光之部位。以此方法，磨光及清潔可於較短的時間內實行。該似帶的清潔布可包括帶材(tape base)，例如PET膜，以及聚氨酯(polyurethane)泡沫層或不織布在帶材上。

磨光帶包括帶狀磨光布，該磨光布具有聚氨酯泡沫層或不織布層，如同前述之帶狀清潔布，可用於替代具有研磨顆粒之該磨光帶23。於此情形，含研磨顆粒的磨光液(漿(slurry))係於磨光過程中供給於該晶圓W。於磨光過程中，可用設置於類似該上供給噴嘴36之位置的漿液供給噴嘴(slurry supply nozzle)供給該漿於該晶圓之該上表面。

第10圖係顯示以具有不同粗糙度的研磨顆粒的三個磨光帶23A、23B及23C實施三階段磨光的磨光作業程序的視圖。於該磨光頭組合件1A，該磨光帶23A具有粗研磨顆粒以進行該晶圓W之粗磨(亦即第一階段磨光)。然後，使用研磨顆粒比該磨光帶23A更細的該磨光帶23B開始第二階段磨光，磨光先前該磨光帶23A所磨光之該部位。然後，開始第三階段磨光，使用研磨顆粒比該磨光帶23B更細的該磨光帶23C，磨光先前該磨光帶23B所磨光之該部位。於第10圖中，符號T1、T2、T3、T4、T5表示時間。例如，於該時間T3，該三個該磨光頭30同時磨光該晶圓W。

第11A圖係顯示磨光該斜面部之該上斜面的視圖，而第11B圖係顯示磨光該斜面部之該下斜面的視圖。於第11A及11B圖中，該磨光帶23之移動方向係彼此相同。於此情形，該磨光帶23係於位置Ta接觸該晶圓W，並且於位置Tb與該晶圓W分離。因此，該上斜面磨光期間的該帶接觸啟始位置(tape-contact starting position)Ta及該帶接觸終止位置(tape-contact ending position)Tb與該下斜面磨光期間的該帶接觸啟始位置Ta及該帶接觸終止位置Tb並非對稱於該晶圓W之水平中心線。因為該碎屑在磨光過程中沈積於該磨光帶23，此磨光方法可能導致不對稱的磨光輪廓，使該上斜面及該下斜面具有不同的精磨形狀。

第12A圖係顯示透過該磨光頭30磨光該斜面部之該上斜面的視圖，而第12B圖係顯示透過另一磨光頭30以與第12A圖相反之方向移動該磨光帶23磨光該斜面部之該下斜面的視圖。透過該傾斜機構傾斜兩磨光頭30，使之對稱於該晶圓W之水平中心線。於此範例中，第12A及12B圖之該帶接觸啟始位置Ta及該帶接觸終止位置Tb係對稱於該晶圓W之水平中心線。因此，該上斜面及該下斜面可具有對稱磨光輪廓。可以相同角度傾斜該等磨光頭以磨光同一面(例如，該上斜面)，代替如第12A及12B圖所示之對稱角度傾斜該等磨光頭30。於此情形，可得到相同效果。

第13圖係顯示具有處於升起位置之夾持台4的該磨光裝置的剖視圖。磨光之後，係以該移動機構退回該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D。然後，如第13圖所示，該等磨光頭30係藉由該傾斜機構回到水平位置，且該夾持台4係以該氣缸15升至該移送位置。於該移送位置，該晶圓W係以該移送機構之該等手臂(容後再敘)夾持並且該晶圓W係自該夾持台4釋出。該晶圓W，自該夾持台4移除，以該移送機構移送至鄰近清潔單元(容後再敘)。

如第13圖所示，水平面K(以鏈線(dash-dot line)標示)係預先建立於該磨光裝置中。該水平面K係位於距該底板65之該上表面距離H之處。此水平面K係一跨越該磨光室21之虛擬平面。該夾持台4係升至高於該水平面K之位置。另一方面，透過該傾斜機構轉動該等磨光頭30使該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D位於低於該水平面K之位置。該等供帶及收帶機構2A、2B、2C及2D亦設置於該水平面K之下。

如上所述，該分隔壁20之該上表面具有該開口20c及該天窗40，並且該分隔壁20之該下表面具有該排氣開口20e(見第3圖)。於磨光製程中，以未圖示之閘門關閉該移送開口20b。提供一風扇機構(fan mechanism)(未圖示)以自該排氣開口20e排出源自該磨光室21之氣體，使向下流動的清淨空氣形成於該磨光室21中。因為磨光製程係在此狀況下進行，可防止該磨光液向上噴灑(scatter)。所以該磨光製程進行同時可保持該磨光室21上方空間(upper space)乾淨。

該水平面K係一虛擬平面，將比較不會被污染的上方空間以及會被磨光製程產生的磨光碎屑污染的下方空間分開。換言之，乾淨的該上方空間及受污染的該下方空間係以該水平面K分隔。該晶圓W及該夾持台4升高到該乾淨位置(亦即該水平面K上方)之後移送該晶圓W。因此，該移送機構的該等手臂並未被污染。於磨光製程之後，該晶圓W升高同時該閘門保持關閉，然後該清潔水(亦即該清潔液)係自該等清洗噴嘴38噴出以清潔該等磨光頭30。藉由該等作業，係在比較不乾淨的位置(亦即該水平面K之下)清潔該等髒磨光頭30而不污染已經過處理之該晶圓W。清潔後，該閘門開啟並且該移送機構移送該晶圓W。

接下來將描述本發明之第二實施例。

第14圖係顯示根據本發明第二實施例之磨光裝置之平面視圖。第15圖係顯示第14圖中沿A-A線段擷取之剖面圖。第16圖係顯示自第14圖箭頭B指示方向觀看之該磨光裝置之側視圖。第17圖係顯示第14圖中沿C-C線段擷取之剖視圖。相同或類似於該第一實施例之元件係以相同參考數字標示，並且不再重複說明。再者，本實施例之結構及作業未於以下進行說明者，係與上述之該第一實施例之彼等結構及作業相同。

根據本實施例之該磨光裝置適合磨光晶圓W周邊的缺口部。如第14圖所示，此磨光裝置包含兩磨光頭模組70A及70B，以及夾持並旋轉該晶圓W之旋轉夾持機構3。該等磨光頭模組70A及70B及該旋轉夾持機構3係為殼體(housing)71所包覆。該殼體71具有移送開口71a用以承載該晶圓W進出該殼體71。閘門72用以覆蓋該移送開口71a。該殼體71具有作業窗(operation window)71b以更換該磨光帶。閘門73係供以關閉該作業窗71b。

如第15圖所示，該夾持台4係耦接於第一中空軸5-1之上端。此第一中空軸5-1係透過皮帶輪p5、p6及皮帶b3耦接於馬達M5，使該夾持台4為該馬達M5所轉動。該夾持台4、該第一中空軸5-1、該等皮帶輪p5及p6、該皮帶b3及該馬達M5組成台組合件(stage assembly)。

第二中空軸5-2係提供於該第一中空軸5-1之下。該第一中空軸5-1及該第二中空軸5-2彼此平行延伸。該第一中空軸5-1及該第二中空軸5-2係以通訊線路7透過旋轉關節76彼此耦接。如同該第一實施例，該通訊線路7之一端耦接於形成於該夾持台4上表面之溝槽(groove)(見第2圖)，另一端耦接於真空線路9以及氮氣供給線路10(見第2圖)。藉由選擇性地將該真空線路9或該氮氣供給線路10耦接於該通訊線路，該晶圓W係透過真空吸力吸附於該夾持台4之該上表面，或自該夾持台4之該上表面釋出。

該第二中空軸5-2係為旋轉滾珠花鍵軸承77所支持，使該第二中空軸5-2可轉動或直線移動。該旋轉滾珠花鍵軸承77係為固定於底板65之殼體78所支持。該旋轉滾珠花鍵軸承77係透過皮帶輪p7、p8及皮帶b4耦接於馬達M6，使該第二中空軸5-2可為該馬達M6轉動。

該台組件及該第二中空軸5-2係彼此透過臂80耦接。該馬達M6係受到控制使該第二中空軸5-2於順時針及逆時針方向轉動預定角度。因此，該馬達M6使該第二中空軸5-2以順時針方向及逆時針方向轉動，該台組件也以順時針方向及逆時針方向轉動。該第一中空軸5-1之一軸與該第二中空軸5-2之一軸並未彼此對齊。該夾持台4所夾持之該晶圓W之缺口部係位於該第二中空軸5-2的延伸。

因此，提供能量給(energize)該馬達M6時，該晶圓W於水平面上繞其缺口部以順時針方向及逆時針方向(亦即該晶圓W進行搖擺)轉動一預定角度。於此實施例，使該晶圓W繞著該缺口部搖擺之搖擺機構係以該等皮帶輪p7、p8、該皮帶b4、該馬達M3、該第二中空軸5-2、該臂80及其他元件組成。

該第二中空軸5-2係耦接於氣缸(升降機構)15，使該第二中空軸5-2及該台組件以該氣缸15升高或降低。此氣缸15係安裝於框架(frame)81，該框架81係固定於該底板65。如第17圖所示，位於該夾持台4上的該晶圓W係於該移送位置及該磨光位置之間垂直移動。更具體而言，即將移送該晶圓W時，該晶圓W係由該氣缸15升高至該移送位置，即將磨光該晶圓W時，該晶圓W係由該氣缸15降低至該磨光位置。該殼體71之該移送開口71a係提供於與該移送位置相同的高度。

該旋轉夾持機構3復包含清洗液供給噴嘴83及化學液供給噴嘴84。清洗液，例如純水，係自該清洗液供給噴嘴83供給至該夾持台4上之該晶圓W，而化學液係自該化學液供給噴嘴84供給至該夾持台4上之該晶圓W。此等清洗液供給噴嘴83、化學液供給噴嘴84及該夾持台4係一併藉由該搖擺機構繞著該缺口部轉動該預定角度。

對於形成於該晶圓W之該缺口部，於該移送位置提供缺口搜尋單元82進行搜尋。提供未顯示之致動器以移動該缺口搜尋單元82於缺口搜尋位置(notch searching position)及等待位置(waiting position)之間，如第14圖所示。該缺口搜尋單元82偵測到該晶圓W之該缺口部時，該馬達M5轉動該夾持台4使該缺口部面對該等磨光頭模組70A及70B。如第17圖所示，當該晶圓W位於該移送位置時，該缺口搜尋單元82偵測到該缺口部。

傳統上，缺口搜尋單元係提供於該磨光位置。因此，清洗液及化學液可附著於該缺口搜尋單元，以致於偵測該缺口部之位置時發生錯誤。根據本發明之該實施例，因為該缺口搜尋單元82係位於該磨光位置上方的該移送位置，該清洗液及該化學液並未附著於該缺口搜尋單元82。所以可以防止該缺口搜尋單元82因為該清洗液或該化學液而發生偵測錯誤。

如第14圖所示，該等磨光頭模組70A及70B係對稱於該晶圓W之該缺口部。彼等磨光頭模組70A及70B具有相同結構。因此，以下僅就該磨光頭模組70A進行說明。

該磨光頭模組70A包含磨光頭90以使磨光帶75與該晶圓W之該缺口部發生滑動接觸，供帶捲盤24以供給該磨光帶75至該磨光頭90，回收捲盤25以回收已經使用於磨光該晶圓W之該磨光帶75。該供帶捲盤24及該回收捲盤25係沿著該晶圓W之徑向設置於該磨光頭90之外側。該供帶捲盤24係設置於該回收捲盤25之上。馬達M2係透過聯軸器27分別耦接於該供帶捲盤24及該回收捲盤25。該等馬達M2的每一個係用以於預定轉動方向產生常數力矩以供給預定張力於該磨光帶75。於此實施例，供帶及收帶機構係以該供帶捲盤24、該回收捲盤25、該聯軸器27、該等馬達M2及其他元件所組成。

該導引滾筒31、32及33及張力感測器91係設置於該磨光頭90及該供帶捲盤24之間。導引滾筒34係設置於該磨光頭90及該回收捲盤25之間。施加於該磨光帶75之該張力(亦即，磨光負載)係以該張力感測器91測量。該張力感測器91之輸出訊號係傳送至監視單元92，該監視單元92監視該磨光帶75之該張力。於此實施例使用之該磨光帶75係窄於該第一實施例所用之該磨光帶23。

第18圖係顯示該磨光頭組合件之剖視圖，而第19圖係顯示第18圖中沿D-D線段擷取之剖視圖。如第18圖所示，該磨光頭90具有送帶機構42及導引滾筒46及47。該磨光頭90具有與該第一實施例之該磨光頭30相同的基本架構，然與該磨光頭30的差異在於該磨光頭90並未包含該按壓機構。如第18及19圖所示，該磨光頭90係固定於振動板93，該振動板93係透過線性導軌95耦接於傾斜板94。U形振動接受塊97係固定於該振動板93之一端。振動軸98具有偏心軸98a耦接該振動接受塊97。軸承99安裝於該偏心軸98a，而且此軸承99銜接(engage)於該振動接受塊97內所形成的方形包覆空間。該軸承99係成形以大致上(roughly)放入該包覆空間。

該振動軸98係透過皮帶輪p9、p10及皮帶b5耦接於馬達M7。該振動軸98係為該馬達M7所轉動，而該振動軸98之該偏心軸98a進行偏心旋轉。該偏心軸98a之偏心旋轉係藉由該線性導軌95轉換成該振動板93的直線往返運動，固定於該振動板93之該磨光頭90藉以進行直線往返運動，亦即振動運動。該磨光頭90之一振動方向係垂直於該晶圓W切線方向。於本實施例中，振動機構係以該振動軸98、該等皮帶輪p9、p10、該皮帶b5、該馬達M7、該振動接受塊97及其他元件所組成。

延伸穿越中空傾斜軸100的該振動軸98係受到固定於該中空傾斜軸100內表面的軸承101及102支持，並且可以轉動。該傾斜軸100透過皮帶輪p11及p12及皮帶b6耦接於馬達M8。因此，該傾斜軸100係不受該振動軸98限制而可為該馬達M8轉動。

傾斜板94係固定於該傾斜軸100。因此，該傾斜軸100之轉動導致透過線性導軌95耦接於該傾斜板94之該振動板93發生轉動，於是促使固定於該振動板93之該磨光頭 90發生轉動。該馬達M8係受控以於順時針方向及逆時針方向轉動一預定角度。因此，如第15圖所示，提供能量給該馬達M8時，該磨光頭90繞著介於該磨光帶75及該晶圓W之間的接觸部轉動預定角度(亦即，傾斜該磨光頭90)。於此實施例，傾斜機構係以該等皮帶輪p11及p12、該皮帶b6、該馬達M8、該傾斜軸100、該傾斜板94及其他元件所組成。

該磨光頭模組70A係安裝於X軸移動機構及Y軸移動機構之上，該X軸移動機構及該Y軸移動機構係提供於該底板65上。該X軸移動機構包含X軸軌道(X-axis rail)106及X軸導軌(X-axis guide)108，該等X軸軌道106係沿著垂直於連接該夾持台4上的該晶圓W之該缺口部及該晶圓W之該中心的直線延伸，該等X軸導軌108係可滑動地附著(attach to)該等X軸軌道106。該Y軸移動機構包含Y軸軌道107沿著垂直於該等X軸軌道106延伸及Y軸導軌109可滑動地附著該等Y軸軌道107。該等X軸軌道106係固定於該底板65，而該等X軸導軌108係透過連結板110耦接該等Y軸軌道107。該等Y軸導軌109係固定於該磨光頭模組70A。X軸及Y軸係於一水平面以直角相交的虛擬移動軸。

該兩磨光頭模組70A及70B係沿著該X軸設置並且彼此平行。該等磨光頭模組70A及70B係以單一聯結軸(coupling shaft)111耦接於X軸氣缸(X軸致動器)113。該X軸氣缸113係固定於該底板65。此X軸氣缸113係用以沿著該X軸方向同時移動該兩磨光頭模組70A及70B。該等磨光頭模組70A及70B係分別耦接於Y軸氣缸(Y軸致動器)114，該等Y軸氣缸114係固定於該連結板110。此等Y軸氣缸114係使該兩磨光頭模組70A及70B不受彼此限制而於該Y軸方向移動。

使用此配置，該兩磨光頭模組70A及70B可於平行該晶圓W(為該旋轉夾持機構3所夾持)之平面上移動，該等磨光頭模組70A及70B之該等磨光頭90可朝接近及遠離該晶圓W之該缺口部之方向前進而不受彼此限制。因為該等磨光頭模組70A及70B係同步沿著該X軸方向移動，該等磨光頭模組70A及70B之間的切換可以在較為縮短的時間進行。本實施例之該供帶及收帶機構及該第一實施例之該供帶及收帶機構不同之處在於：該供帶及收帶機構組成該磨光頭模組之部份，並且用以與該磨光頭90一齊移動。

接著，將描述根據本實施例之該磨光裝置之操作。

該晶圓W係以該移送機構移送通過該移送開口71a進入該殼體71。該夾持台4被升高，並且利用真空吸力將該晶圓W夾持於該夾持台4上。於此狀態，該缺口搜尋單元82偵測該晶圓W中所形成的該缺口部的該位置。該旋轉夾持機構3降低該晶圓W至該磨光位置，同時轉動該晶圓W使該缺口部面對該等磨光頭模組70A及70B。同時，該清洗液供給噴嘴83開始供給該清洗液或者該化學液供給噴嘴84開始供給該化學液。

之後，該磨光頭模組70A朝向該缺口部移動，而該磨光頭90使該磨光帶75與該缺口部進行滑動接觸，藉以磨光該缺口部。尤其是，該磨光頭90進行振動運動俾使該磨光帶75與該缺口部進行滑動接觸。磨光過程中，該搖擺機構導致該晶圓W於該水平面以該缺口部為中心進行該搖擺運動，並且該磨光頭90進行以該缺口部為中心的傾斜運動。

使用該磨光頭模組70A之磨光製程結束後，該磨光頭模組70A離開該晶圓W，而改為該磨光頭模組70B向該晶圓之該缺口部移動。然後，該磨光頭90進行振動運動俾使該磨光帶75以相同方式與該缺口部進行滑動接觸，藉以磨光該缺口部。磨光過程中，該搖擺機構使該晶圓於該水平面以該缺口部為中心進行該搖擺運動，而該磨光頭90進行以該缺口部為中心之傾斜運動。磨光之後，停止供給該清潔液或該化學液。然後，升高該夾持台4並且以該移送機構經由該移送開口71a攜出該晶圓W。

用於該磨光頭模組70A之該磨光帶可與用於該磨光頭模組70B之該磨光帶不同。例如，該磨光頭模組70A可使用粗研磨顆粒的磨光帶以進行粗磨，而該磨光頭模組70B可使用細研磨顆粒的磨光帶以於粗磨之後進行精磨。透過使用不同類型的磨光帶，可於該晶圓W停留於該夾持台4時進行粗磨與精磨。因此，可縮短總磨光時間。

藉由耦接於該供帶捲盤24及該回收捲盤25之該馬達M2，該磨光帶75之張力(亦即該磨光負載)係保持為常數。於磨光過程中，該監視單元92監視來自該張力感測器 91(亦即該磨光帶75之張力)的該輸出訊號，並且決定該磨光帶75之該張力是否超過一預定閾值(threshold)。該磨光帶75之該張力可能會因為組件隨時間發生磨耗而改變。藉由監視該磨光帶75之該張力，可決定每個組件的使用壽命的結束。再者，因為可以找到該磨光負載的最大值及最小值，也可以偵測因為負載過高的磨光導致的磨光失敗。

於磨光開始之前，可透過該監視單元92偵測該張力感測器91之輸出訊號並且根據該輸出訊號調整該馬達M2(耦接於該供帶捲盤24)之輸出力矩以施加需要的力矩於該磨光帶75。

該磨光帶75之更換作業可以毫無困難地透過向該夾持台4移動該等磨光頭模組70A及70B之一者。例如，若要更換安裝於該磨光頭模組70A之該磨光帶75，向該夾持台4移動該磨光頭模組70B，並且在此狀態下更換該磨光頭模組70A之該磨光帶75。該磨光帶75之更換作業係經由一操作員透過操作視窗進行。

第20圖係顯示根據本發明該第二實施例之該磨光裝置之另一範例之平面視圖。第21圖係顯示自第20圖箭頭E指示方向觀看之該磨光裝置之側視圖。於此範例，係以對稱於該晶圓W中心的配置提供四個磨光頭模組70A、70B、70C及70D。該等四個磨光頭模組70A、70B、70C及70D係透過單一聯結軸111彼此耦接，使所有該等磨光頭模組70A、70B、70C及70D同時沿著X軸方向移動。

有一滾珠螺桿座(ball-screw support)120固定於該聯結軸111。另有一滾珠螺桿(ball screw)121螺接通過該滾珠螺桿座120。該滾珠螺桿121之一端透過聯軸器122耦接於X軸驅動馬達。藉由此配置，該等磨光頭模組70A、70B、70C及70D係藉由該X軸驅動馬達同時於X軸方向移動。另一方面，藉由各個包含該等Y軸軌道107、該等Y軸導軌109、該等Y軸氣缸114之Y軸移動機構，該等四個磨光頭模組70A、70B、70C及70D可沿著Y軸方向不受彼此限制而獨立的移動。

第22圖係顯示根據本發明第三實施例之磨光裝置之另一範例之平面視圖。本實施例中，與上述該第二實施例之彼等結構及作業相同者，將不再贅述。

如第22圖所示，根據本實施例之該磨光裝置並未具有相當於該第二實施例之該X軸移動機構(該等X軸軌道106、該等X軸導軌108、該X軸氣缸113)之機構，但是具有相當於該第二實施例之該Y軸移動機構(該等Y軸軌道107、該等Y軸導軌109、該Y軸氣缸114)之直線移動機構。該等直線移動機構的每一個包含線性軌道130、線性導軌以及線性致動器，各自與根據該第二實施例之該Y軸移動機構之對應元件相同。

該等兩磨光頭模組70A及70B係各自以該等線性移動機構移動。尤其，該等磨光頭模組70A及70B的每一個係沿著單一運動軸移動。該等磨光頭模組70A及70B的運動方向並非彼此平行。沿著朝向及遠離該夾持台4上之該晶圓W之該缺口部之方向，該等磨光頭模組70A及70B之該等磨光頭90係藉由該等線性移動機構以互不接觸且不受彼此支配的方式移動，如第22及23圖所示。因為不需要相當於該第二實施例之該X軸移動機構(該等X軸軌道106、該等X軸導軌108、該X軸氣缸113)之機構，可以較低的成本提供該磨光裝置。

如第22及23圖所示，較可取的是在磨光前轉動該夾持台4使連接該缺口部及該晶圓W之該中心的直線對齊該等磨光頭模組70A及70B(亦即該缺口部面對該磨光帶75之該磨光面)之運動方向。於此情形，該夾持台4之此位置係該晶圓W之該搖擺運動之該中心。

第24圖係顯示根據本發明該第三實施例之該磨光裝置之另一範例之平面視圖。如第24圖所示，於此範例中，除了第22圖之該等磨光頭模組70A及70B之外，又提供兩磨光頭模組70C及70D。該等磨光頭模組70C及70D具有與該等磨光頭模組70A及70B相同的結構。該等磨光頭模組70A及70B係可藉由該等線性移動機構沿著朝向及遠離該晶圓W之該缺口部之方向移動，如箭頭所示。

第25圖係顯示根據本發明第四實施例之磨光裝置之平面視圖，而第26圖係顯示第25圖中沿F-F線段擷取之剖視圖。根據該第四實施例之該磨光裝置適用於該基板之該斜面部之磨光。如第25圖所示，根據本實施例之該磨光裝置具有五個磨光頭組合件1A、1B、1C、1D及140。更具體而言，此該磨光裝置具有一結構，其中該磨光頭組合件140加入根據該第一實施例之該磨光裝置。該磨光頭組合件140係位於該磨光頭組合件1B及1C之間。此磨光頭組合件140具有傾角固定之磨光頭141，如第26圖所示。該固定之傾角表示該磨光頭141之傾角在磨光過程中不能改變。然而，可改變該磨光頭141的安裝角度以調整該磨光頭141對於該晶圓W之接觸角。於此範例中，該磨光頭141之安裝角度使該磨光帶23之該磨光面係以垂直於該晶圓W之該表面的形式接觸該晶圓W。

供帶及收帶機構142具有與該等供帶及收帶機構2A、2B、2C及2D相同之結構，但是設置於該磨光頭141之上，如第26圖所示。尤其是，此供帶及收帶機構142係安裝於該分隔壁20之該上表面。該供帶及收帶機構142包含供帶捲盤143供給該磨光帶23給該磨光頭141以及回收捲盤144自該磨光頭141回收已使用於磨光該晶圓W之該磨光帶23。因為該供帶及收帶機構142係設置於此位置，它並不妨礙該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D的維修作業。如第26圖所示，該磨光頭141具有按壓機構145以按壓該磨光帶23於該晶圓W之該斜面部，以及具有送帶機構146以輸送該磨光帶23。該按壓機構145相同於根據該第一實施例(見第5圖)之該按壓機構41。

該送帶機構146具有送帶滾筒147、持帶滾筒148以及轉動該送帶滾筒147之馬達M10。該送帶滾筒147及該馬達M10係彼此分開一段距離並且藉由皮帶b7彼此耦接。尤其是，該送帶滾筒147係透過該皮帶b5以該馬達M10轉動，俾使該磨光帶23沿著其給定(longitudinal)方向移動。線性致動器150耦接於該磨光頭141之較低部位。此線性致動器150係用以朝向或遠離該晶圓W之方向移動該磨光頭141。一氣缸或者一定位馬達及一滾珠螺桿之結合可作為該線性致動器150使用。

磨光頭組合件1A、1B、1C及1D各自具有傾角可變(於下文中，它們將稱為變角度磨光頭組合件)之該磨光頭以及該磨光頭組合件140具有傾角固定(於下文中，它們將稱為定角度磨光頭組合件)之該磨光頭的配置及結合並不限定於第25圖所示之該範例。然而，於安裝五個或更多磨光頭組合件的情形下，一併使用至少一個定角度磨光頭組合件較為可取。因為比起該變角度磨光頭組合件，該定角度磨光頭組合件較不佔空間。因此，藉由加入該(該等)定角度磨光頭組合件，可一共安裝六個甚至七個磨光頭組合件。

第27圖係顯示安裝有七個磨光頭組合件之磨光裝置之範例之平面視圖。於此範例中，安裝有兩個變角度磨光頭組合件1A及1B以及五個定角度磨光頭組合件140A、140B、140C、140D及140E。彼等定角度磨光頭組合件140A、140B、140C及140D具有與第25圖所示之該磨光頭組合件140相同之結構。

供給該磨光帶23給該定角度磨光頭組合件140C以及自該定角度磨光頭組合件140C回收該磨光帶23的供帶及收帶機構具有與第26圖所示之該供帶及收帶機構142相同的結構並且設置於相同的位置。供帶及收帶機構142A、142B、142D及142E係沿著該晶圓W之徑向設置於該等五個定角度磨光頭組合件140A、140B、140D及140E之外側。供帶及收帶機構142A、142B、142D及142E係位於該磨光室21之外，並且具有與上述該等供帶及收帶機構2A、2B、2C及2D相同之結構。

藉由使用更多的磨光頭，可以縮短該磨光時間而且可以改善產量。在每一個定角度磨光頭組合件之該磨光頭141之安裝角度的一個範例，是將角度對應需要相對長時間磨光的部位。該等定角度磨光頭組合件140A、140B、140C、140D及140E之該等磨光頭141可彼此不同，或者可彼此相同。因為該等定角度磨光頭組合件140A、140B、140C、140D及140E不需要傾斜馬達以傾斜該等磨光頭141(見第26圖)，與該等變角度磨光頭組合件相比，該等組合件可以更不佔空間並且可以更低的成本提供。再者，因為來回(back and forth)移動該磨光頭141之該移動機構(亦即，該線性致動器150)可以更不佔空間，此移動機構可安裝於該磨光室21內。而且，可使用更多種的磨光帶23，因此可在更適合該晶圓W的磨光條件下磨光該晶圓W。

第28圖係顯示根據本發明第五實施例之磨光裝置之垂直剖視圖。根據本實施例之該磨光裝置包含冷卻液供給單元160以供給冷卻液至該上供給噴嘴36及該下供給噴嘴37。本實施例其他結構及作業與該第一實施例之彼等結構及作業相同，不再贅述。該冷卻液供給單元160基本上具有與習知的冷卻液供給裝置相同的構件，但是其液體接觸部係以不會污染該晶圓W之材料(例如聚四氟乙烯(Teflon)) 所製成。該冷卻液供給單元160可冷卻該冷卻液至大約4℃。為該冷卻液供給單元160冷卻之該冷卻液，係透過該晶圓W自該上供給噴嘴36及該下供給噴嘴37供給至該磨光帶23。純水(pure water)或超純水(ultrapure water)適合作為該冷卻液使用。

磨光過程中供給該冷卻液之用意在於移除因為該晶圓W及該磨光帶23之間的摩擦力所產生的熱。一般而言，該磨光帶23包括研磨顆粒(例如鑽石、氧化矽或氧化鈰(ceria))、黏結該等研磨顆粒之樹脂(黏結劑(binder))以及例如PET片之帶材(tape base)。該磨光帶23之生產過程通常如下所述。該等研磨顆粒散佈(disperse)在融化樹脂上，以含有該等研磨顆粒之該樹脂覆蓋該帶材之一表面。其後，乾燥該樹脂藉以形成該磨光面。倘若該樹脂在磨光過程中因為生成的熱而軟化，會降低該磨光性能。這似乎是因為該樹脂黏結該等研磨顆粒的力量下降所造成。再者，若該樹脂軟化，該等研磨顆粒可能脫離該樹脂。

因此，於本實施例，該冷卻液係於磨光過程中供給至該晶圓W及該磨光帶23之間的接觸部，俾冷卻該磨光帶23。尤其是，該冷卻液係供給至被該旋轉夾持機構3轉動的該晶圓W上，而利用離心力在該晶圓W之該表面上移動，以接觸該磨光帶23。該冷卻液移除磨光過程中產生自該磨光帶23的熱。因此，可以維持該磨光帶23的磨光性能，以免降低磨光速度(移除率(removal rate))。

接下來將描述進行數個使用該冷卻液冷卻該磨光帶的實驗的結果。第一個實驗使用常溫(18℃)超純水作為該冷卻液。分別使用一磨光頭組合件、兩磨光頭組合件、三磨光頭組合件及四磨光頭組合件進行多次晶圓磨光。結果顯示使用一磨光頭組合件及兩磨光頭組合件的磨光製程的磨光性能幾乎沒有下降。另一方面，使用三磨光頭組合件的磨光製程，其磨光性能出現下降。使用四磨光頭組合件的磨光製程，磨光性能明顯下降。

於該第二個實驗，進行磨光的同時，使用溫度10℃的超純水(也就是冷卻液)冷卻該磨光帶。磨光的具體方式(specific manner)係與上述實驗相同。該等實驗結果顯示，於使用三磨光頭組合件及四磨光頭組合件的磨光之中，該磨光帶均表現其最初的(original)磨光性能。尤其是，在使用三磨光頭組合件的磨光製程中，該磨光性能是使用一磨光頭組合件的情形的三倍。使用四磨光頭組合件的磨光製程中，該磨光性能是使用一磨光頭組合件的情形的四倍。

此外，使用一磨光頭組合件進行磨光的同時，自該常溫逐漸降低該超純水的溫度。此實驗之結果顯示使用低溫超純水導致較高的移除率及較低的移除率變動。

除了上述實驗之外，又於多種磨光條件進行磨光。結果顯示冷卻液溫度及移除率之間的關係與該磨光帶的物理性質、該晶圓(亦即該磨光帶及該晶圓之相對速度)轉速及該磨光帶之研磨顆粒大小有關。尤其是，所用磨光帶之研磨顆粒(例如氧化矽粒子或鑽石粒子)表現出較大的機械磨光動作，所用磨光帶之研磨顆粒(也就是細研磨顆粒)尺寸較小，或者該晶圓及該磨光帶之間具有高相對速度時，該冷卻液的效果較為顯著。

從以上實驗結果，可發現使用溫度最高10℃的冷卻液可防止移除率減少並且使移除率穩定。再者，該等實驗結果復顯示該等影響的梯度(gradient)在使用溫度最高10℃的該冷卻液時較小。因此，在磨光過程中，供給溫度最高10℃的該冷卻液給該磨光帶較為可取。設置該冷卻液供給單元160以供給低溫冷卻液或常溫冷卻液至該上供給噴嘴36及該下供給噴嘴37是較佳的。例如，可於磨光過程中供給該低溫冷卻液至該晶圓，於磨光之後的晶圓清潔過程中，供給該常溫冷卻液至該晶圓。

第29圖係顯示根據本發明第六實施例之磨光裝置之平面視圖，而第30圖係顯示第29圖之該磨光裝置之垂直剖視圖。本實施例中，與該第一實施例之彼等結構及作業相同者將不再贅述。

如第29及30圖所示，複數個(本實施例為四個)定中心導向器165係透過該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D耦接於該等線性致動器(移動機構)67。更具體而言，該等定中心導向器165係提供於各自的可動底座61的上半部，使該等線性致動器67一併移動該等定中心導向器165與該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D。因此，該等定中心導向器165係為該等線性致動器67沿著朝向及遠離該晶圓W之周邊的方向移動。該等定中心導向器165各自具有垂直延伸的導向面165a。該等導向面165a係位於該晶圓之該移送位置並且面向該旋轉夾持機構3之旋轉軸。

該晶圓W係透過該移送機構的一雙手(hand)171，藉由該等手171之複數個爪(claw)171a夾持該晶圓W周邊，移送該晶圓W進入該磨光室21。此狀態下，該等手171稍稍降低，然後該等定中心導向器165移向該晶圓W。該等定中心導向器165持續移動，直到其該等導向面165a接觸該晶圓W之最外面的邊緣面(edge surface)，使該晶圓W為該等定中心導向器165所夾持。此狀態下，該晶圓W之該中心係位於該旋轉夾持機構3的該旋轉軸。其後，該等手171離開該晶圓W。隨後，該旋轉夾持機構3之該夾持台4升高以藉由真空吸力夾持該晶圓W之後表面。然後，該等定中心導向器165離開該晶圓W，而該夾持台4與該晶圓一齊降低到該磨光位置。

因為該等定中心導向器165係併入該磨光裝置，所以使用如同該旋轉夾持機構3的相同結構單元進行該晶圓W之定中心。因此可增進定中心的精度。因為該等定中心導向器165耦接於該等線性致動器67以移動該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D，所以不需提供專用的移動機構以移動該等定中心導向器165。然而，本發明並非受限於本實施例。為進行該晶圓W之定中心，至少需要三個定中心導向器。在僅提供兩磨光頭組合件的情形下，該晶圓的定中心無法以本實施例之該結構進行。因此，可能需要提供專用的移動機構給該定中心導向器165以移動該定中心導向器165而不受該等磨光頭組合件之限制。

該移送機構的該等手171並不限於如第29及30圖所示之該範例，只要能將該晶圓W移送至該等定中心導向器165並自該等定中心導向器165接收該晶圓W，可以使用任何形式的手。

第31圖係顯示根據本發明該第六實施例之該磨光裝置之變體(modification)之平面視圖，而第32圖係顯示第31圖之該磨光裝置之垂直剖視圖。本範例之該磨光裝置具有偏心偵測器170以偵測該旋轉夾持機構3夾持之該晶圓W之偏心。此偏心偵測器170係附著於該等定中心導向器165之一。該偏心偵測器170包含光發射區段170a以及光接收區段170b，其設置使該晶圓W介於其間。該光發射區段170a用以發射寬條狀光，而該光接收區段170b用以接收該光。雷射或LED可作為該光發射區段170a之光源。該晶圓W周邊處於該光發射區段170a以及該光接收區段170b之間時，該光的一部份被該晶圓W阻擋。該光接收區段170b係用以測量該光被該晶圓W阻擋的該部份之長度。一般而言，本類型之該偏心偵測器170係稱為傳輸式(transmission-type)感測器。反射式(reflection-type)感測器具有面向同一方向的光發射區段及光接收區段也可作為該偏心偵測器170。

該偏心偵測器170以如下所述之方式偵測該晶圓W之該偏心。該旋轉夾持機構3夾持該晶圓W之後，該等定中心導向器165稍微離開該晶圓W。然後，該旋轉夾持機構3轉動該晶圓W。於此狀態，該光發射區段170a朝著該光接收區段170b發射光線，而該光接收區段170b接收該光線。若該光線被該晶圓W周邊阻擋的部份的長度為常數，表示該晶圓W之該中心位於該旋轉夾持機構3之該旋轉軸。另一方面，若該光線被該晶圓W周邊阻擋的部份的長度會變動，表示該晶圓W之該中心不是在該旋轉夾持機構3之該旋轉軸上，換言之，該晶圓W係處於偏心位置。

若該晶圓W之偏心超過預定閾值(threshold value)，該磨光裝置產生警示以促使重新進行該晶圓W之定中心，或者調整該等定中心導向器165之位置。藉由上述操作，可精卻磨光該晶圓W。此外，可防止因為其偏心造成磨光中該晶圓的損傷。

根據本實施例之該偏心偵測器170亦可用以偵測該缺口部或者該晶圓W周邊所形成之定向平面。偵測該晶圓W偏心時，該偏心偵測器170排除該晶圓W周邊之該缺口部及該定向平面以測量該光線被該晶圓W阻擋的部份的長度。在移送該晶圓W前偵測該缺口部或該定向平面，並且稍微轉動該晶圓W使偵測到的該缺口部或該定向平面不面向該移送機構的該等手較為可取。使用此操作，可防止因為以該等手抓取該缺口部或該定向平面可能造成的移送錯誤。

第33圖係顯示根據本發明第七實施例之磨光裝置之平面視圖，而第34圖係顯示根據本發明該第七實施例之該磨光裝置之垂直剖視圖。本實施例中，與該第一實施例之彼等結構及作業相同者將不再贅述。

如第33及34圖所示，提供圓筒形護罩(cylindrical shroud cover)175以圍繞該旋轉夾持機構3夾持之該晶圓W。此護罩175係為未顯示之圓柱(column)所支持，該圓柱係固定於該旋轉夾持機構3之該殼體14。該護罩175係設置於固定位置，不與該晶圓W一同升降。

該護罩175於對應該等磨光頭組合件1A、1B、1C及1D的位置具有開口(或溝槽)，使該等磨光頭30可透過該等開口觸及該晶圓W。該護罩175係位於接近該晶圓W周邊之處，該護罩175與該晶圓W之間的間隙為數個毫米(millimeter)。

該護罩175在高於在該磨光位置的該晶圓W之該表面約10釐米的位置具有上邊緣。提供此護罩175的用意在於磨光過程中防止供給至該晶圓W之該上表面及該下表面之磨光液(一般為純水)四處噴濺，並進一步防止該磨光液彈回(bounce back)該晶圓W。

然而，如第35A圖所示，該磨光液可能撞擊並未進行磨光作業的該磨光頭30而彈回該晶圓W。已彈回該晶圓W之該磨光液，含有該等研磨顆粒及該等磨光碎屑，會污染該晶圓W。因此，於本實施例，調整該磨光頭30及該晶圓W的距離或者該磨光頭30的傾角以防止該磨光液回彈。該距離及該磨光頭30之傾角係以該作業控制器69(見第1圖)控制。

如第35B圖所示之範例，供給該磨光液至旋轉中的該晶圓W時，該磨光頭30在遠離該晶圓W之位置，使該磨光液於旋轉脫離該晶圓W後不會彈回該晶圓W。該磨光液自旋轉中的該晶圓W脫離的速度取決於該晶圓W之轉速。因此，該作業控制器69可根據該晶圓W之轉速決定該磨光頭30(也就是與該晶圓W的距離)的位置。尤其，該晶圓W之該轉速及該晶圓W與該磨光頭30之距離之間的關係可以數學方程式表達，而該作業控制器69使用該數學方程式計算該晶圓W與該磨光頭30之距離。可藉由實驗與/或計算取得使該磨光液不會彈回該晶圓W的該磨光頭30特定位置。

也可改以調整該磨光頭30之傾角代替該磨光頭30之距離以防止該磨光液回彈。尤其是，如第36A圖所示，傾斜該磨光頭30使其前部(front)面向下方。以此形式傾斜該磨光頭30，該磨光液撞擊該磨光頭30後向下流動。於此情形，該作業控制器69亦可根據該晶圓W之該轉速決定該磨光頭30之傾角。如第36B圖所示，該磨光頭30之前部大致上位於(lie in)與該護罩175內圓周面(inner circurnferential surface)相同的位置(亦即與該晶圓W的徑向距離相同)。此配置之用意在於最小化該護罩175與該磨光頭30之間的間距(step)(亦即徑向位置的差距)，以防止該磨光液回彈。再者，如第36C圖所示，傾斜該磨光頭30使其前部(front)面向上方。於此情形，也可使該磨光液撞擊該磨光頭30後向下流動。

磨光該晶圓W周邊時，該磨光頭30係向該晶圓W移動直到該磨光帶23藉由該磨光頭30接觸該晶圓W，同時第36A或36C圖所示之該磨光頭30之傾角保持不變。藉由此操作，該磨光頭30可移向該晶圓W同時避免該磨光液彈回該晶圓W。此實施例並不限於供給該磨光液之狀況，也適用於前述供給該冷卻液及該清洗液的情形。再者，可提供該磨光頭30之該位置及該傾角的結合以防止該磨光液回彈。

第37圖係顯示合併根據該第一實施例之該磨光裝置及根據該第二實施例之該磨光裝置之基板處理裝置之平面視圖。此基板處理裝置包含兩個裝載埠240以放置該晶圓W進入該基板處理裝置、第一移送機器人245以自該等裝載埠240上的晶圓匣移除該晶圓W、缺口對準器(notch aligner)248以偵測該晶圓W之該缺口部之該位置並且轉動該晶圓W使該缺口部位於預定位置、缺口對準器移動機構(notch-aligner moving mechanism)250以直線移動該缺口對準器248、缺口磨光單元(根據該第二實施例之該磨光裝置)255以磨光該缺口部、第二移送機器人257以自該缺口對準器248移送該晶圓W至該缺口磨光單元255、斜面磨光單元(bevel polishing unit)(根據該第一實施例之該磨光裝置)256以磨光該晶圓W之該斜面部、清潔單元260以清潔該晶圓W、乾燥單元265以乾燥已清潔之該晶圓W以及移送機構270以依序移送晶圓自該缺口磨光單元255至該斜面磨光單元256、該清潔單元260、該乾燥單元265。該缺口對準器248係作為暫時置放該晶圓W的暫時性底座(base)。

該缺口磨光單元255、該斜面磨光單元256、該清潔單元260及該乾燥單元265(於下文中，以處理單元(processing unit)指稱該等單元)係設置於一直線，而沿著該等處理單元之設置方向設置該移送機構270。該移送機構270具有手單元(hand unit)270A、270B及270C，各自具有一雙手171以夾持該晶圓W。該等手單元270A、270B及270C係用以移送該晶圓W於鄰近處理單元之間。具體而言，該手單元270A係自該缺口磨光單元255移除該晶圓W並且移送該晶圓W至該斜面磨光單元256，該手單元270B係自該斜面磨光單元256移除該晶圓W並且移送該晶圓W至該清潔單元260，而該手單元270C係自該清潔單元260移除該晶圓W並且移送該晶圓W至該乾燥單元265。該等手單元270A、270B及270C係可沿著該等處理單元的設置方向直線移動。

該等手單元270A、270B及270C能同時移除該等晶圓W，彼此一齊直線移動該等晶圓W，並且同時將該等晶圓W移送給下游的該等處理單元。如第37圖所示，該等三個手單元270A、270B及270C移動其預定距離，該等預定距離隨著在鄰近的兩處理單園內的移送位置的兩晶圓W中心的距離(中心距(pitch))而變。該等三個手單元270A、270B及270C係設置以移動不同的距離而不受彼此限制，以便該等手單元270A、270B及270C可使用(access)各自的移送位置。因此，結合該等處理單元的自由度增加。手單元的數量並不限於三個，可取決於處理單元之數量而適當選擇。

接著將描述該晶圓W的處理流程。可儲存複數個晶圓(例如二十五個晶圓)W的該晶圓匣安裝於該裝載埠240時，此晶圓匣係自動開啟以便裝載該等晶圓W至該基板處理裝置。該晶圓匣打開後，該第一移送機器人245自該晶圓匣移除一晶圓W並且移送該晶圓W至該缺口對準器248上。該缺口對準器248係與該晶圓W一齊被該缺口對準器移動機構250移動至接近該第二移送機器人257之位置。於此運動過程中，該缺口對準器248偵測該晶圓W之該缺口部之位置並且轉動該晶圓W使該缺口部就預定位置。

然後，該第二移送機器人257自該缺口對準器248接收該晶圓W並且移送該晶圓W至該缺口磨光單元255中。因為該缺口部之定位已由該缺口對準器248進行，該晶圓W移送至該缺口磨光單元255時，該缺口部位於(lie in)預定位置。該缺口磨光單元255可替代該缺口對準器248進行上述該晶圓W之定位。

該晶圓於該缺口磨光單元255接受處理之後，再依序以該等手單元270A、270B及270C移送至該斜面磨光單元256、該清潔單元260以及該乾燥單元265，使該晶圓W於該等處理單元中接受處理。於該乾燥單元265處理之後，以該第一移送機器人245移送該晶圓W至該裝載埠240上的該晶圓匣中。

於第37圖所示之此基板處理裝置中，根據該第二實施例之該磨光裝置係作為該缺口磨光單元255之用。或者，根據該第三實施例之該磨光裝置可作為該缺口磨光單元255之用。

第38圖係顯示第37圖所示之該基板處理裝置之修飾之平面視圖，該基板處理裝置改以斜面磨光單元取代該缺口磨光單元。此斜面磨光單元與該第一實施例之該斜面磨光單元具有相同之結構。

此範例之該基板處理裝置係於上游斜面磨光單元256A中使用四個具有粗研磨顆粒磨光帶的磨光頭以磨光晶圓，並且於下游斜面磨光單元256B中使用四個具有細研磨顆粒磨光帶的磨光頭以磨光晶圓。根據此基板處理裝置，可以增加該裝置(亦即每單位時間內可處理的晶圓W數量)的處理能力。此範例中，該等處理單元的結合可應用於需要缺口部磨光的製程。

可以在該上游斜面磨光單元256A使用研磨顆粒固定於該帶材的磨光帶以磨光晶圓，而在該下游斜面磨光單元256B於供給漿液(亦即自由研磨顆粒)同時使用帶狀磨光布以磨光該晶圓。再者，也可於該下游斜面磨光單元256B中依序以該磨光帶之研磨顆粒磨光晶圓，以該漿液磨光該晶圓，然後以附著於該等磨光頭之一的帶狀清潔布清潔該晶圓。

該移送機構270係設置以同時於該上游斜面磨光單元256A及該下游斜面磨光單元256B移送及接收兩晶圓W。因此，該等晶圓W可迅速移送。於此情形，也如同以上所述，可於該晶圓W位於該水平面K上的乾淨空間時清潔該等磨光頭。因此不需自該斜面磨光單元移除該晶圓W以清潔該等磨光頭，因此也可以於每次磨光該晶圓W後清潔該等磨光頭。

以上提供之實施例之敘述使具有本領域技藝之人士可以製造並使用本發明。再者，彼等實施例之各種修飾(modification)可為該等人士輕易思及，並且於此定義之一般原理及特定範例可應用於其他實施例。因此，本發明並非受限於該等描述於此之實施例，而是根據該等申請專利範圍及其同義語(equivalent)之限制所定義之最寬廣的範圍。

1A、1B、1C、1D‧‧‧磨光頭組合件

2A、2B、2C、2D‧‧‧供帶及收帶機構

3‧‧‧旋轉夾持機構

20‧‧‧分隔壁

20a‧‧‧開口

21‧‧‧磨光室

23‧‧‧磨光帶

27‧‧‧聯軸器

60‧‧‧臂

61‧‧‧可動底座

69‧‧‧作業控制器

b2‧‧‧皮帶

Cr‧‧‧中心軸

Ct‧‧‧軸

M2、M3、M4‧‧‧馬達

p3、p4‧‧‧皮帶輪

W‧‧‧晶圓

Claims

一種磨光基板缺口部的磨光裝置，該磨光裝置包括：旋轉夾持機構，使該基板保持水平並且旋轉該基板；複數個磨光頭模組，各自以磨光帶磨光該基板；以及移動機構，使該複數個磨光頭模組不受彼此限制而獨立移動；該複數個磨光頭模組的每一個包含磨光頭使該磨光帶滑動接觸該基板之該缺口部、以及供帶及收帶機構以供給該磨光帶至該磨光頭並且自該磨光頭回收該磨光帶。
如申請專利範圍第1項所述之磨光裝置，其中：該移動機構包含單一X軸移動機構及複數個Y軸移動機構以沿著彼此垂直的X軸與Y軸移動該複數個磨光頭模組；且該X軸移動機構用以沿該X軸同步移動該複數個磨光頭模組；該等Y軸移動機構使該複數個磨光頭模組沿該Y軸不受彼此限制而獨立移動。
如申請專利範圍第1項所述之磨光裝置，其中，該移動機構係用以使該複數個磨光頭模組的每一個的該磨光頭以沿著單一移動軸而朝接近及遠離該基板之該缺口部之方向的方式移動。
如申請專利範圍第1項所述之磨光裝置，其中，該旋轉夾持機構包含搖擺機構使該基板於平行該基板表面之平面進行以該基板之該缺口部為中心的搖擺動作。
如申請專利範圍第1項所述之磨光裝置，其中，該旋轉夾持機構包含夾持該基板之夾持台、以及垂直移動該夾持台之升降機構。
如申請專利範圍第5項所述之磨光裝置，復包括：缺口搜尋單元，以偵測該基板之該缺口部；且該升降機構係用以將該夾持台自該基板之移送位置下降到該基板之磨光位置，並且將該夾持台自該基板之該磨光位置上升到該基板之該移送位置，該缺口搜尋單元係設置於該移送位置之相同高度。
如申請專利範圍第1項所述之磨光裝置，其中：該複數個磨光頭模組之至少一者包含張力感測器以測量該磨光帶之張力，且該磨光裝置復包括監視單元以根據該張力感測器之輸出訊號監視該磨光帶之張力。