TW201801855A - 研磨裝置及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種可將研磨荷重維持在適當範圍內的研磨裝置，研磨裝置係具備有：用以將研磨具7按在基板W的按壓構件11；對按壓構件11朝向基板保持部1上的基板W的預定方向施力的致動器25；可與按壓構件11成一體移動的定位構件31；限制按壓構件11及定位構件31的移動的止動件35；使止動件35以預定方向移動的止動件移動機構37；研磨荷重檢測部40、41，其取得按照被施加於按壓構件11的研磨荷重而改變的荷重回授值；及止動件速度決定部43，其決定可使荷重回授值在設定範圍內的止動件35的移動速度。

Description

研磨裝置及研磨方法
本發明係關於將晶圓等基板進行研磨的研磨裝置及研磨方法者，尤其關於以研磨具研磨基板的邊緣部而在該邊緣部形成階梯狀凹陷的研磨裝置及研磨方法。
由製造半導體元件的良率提升的觀點來看，晶圓表面狀態的管理近年來備受矚目。在半導體元件的製造工序中，各種材料被成膜在矽晶圓上。因此，在晶圓的周緣部形成有不必要的膜或表面粗糙。近年來，一般為以臂部僅保持晶圓的周緣部來搬送晶圓的方法。在如上所示之背景下，殘留在周緣部之不必要的膜在經由各種工序的期間剝離而附著在形成在晶圓的元件，使良率降低。因此，為了去除形成在晶圓的周緣部的不必要的膜，使用研磨裝置來研磨晶圓的周緣部。
第十五圖係顯示習知之研磨裝置的示意圖。被研磨的晶圓W係具備有：形成露出的表面的第一矽層201；位於該第一矽層201之下的圖案層202；及位於該圖案層202之下的第二矽層203。用以研磨晶圓W的研磨帶205係藉由按壓構件208被按在晶圓W的邊緣部。按壓構件208係與空氣汽缸209相連結，將研磨帶205按在晶圓W的力係由空氣汽缸209被賦予至按壓構件208。在空氣汽缸209的拉桿係固定有定位構件211，該定位構件211與按壓構件208係藉由空氣汽缸209而成一體移動。止動件212接觸定位構件 211的下面。因此，按壓構件208及研磨帶205的移動係藉由止動件212被限制。止動件212係與滾珠螺桿機構215相連結。滾珠螺桿機構215係構成為可使止動件212以設定速度上下移動。
晶圓W的周緣部係被研磨如下。一邊使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉，一邊液體(例如純水)被供給至晶圓W的上面。空氣汽缸209係對按壓構件208賦予一定的按壓力，按壓構件208係將研磨帶205按在晶圓W的邊緣部。如第十六(a)圖及第十六(b)圖所示，在晶圓W研磨中，在定位構件211接觸到止動件212的狀態下，止動件212係藉由滾珠螺桿機構215而以一定速度下降。研磨帶205係藉由逐漸下降的按壓構件208而被按在晶圓W的邊緣部，以一定的研磨率研磨晶圓W的邊緣部，在晶圓W的周緣部形成階梯狀的凹陷。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2014-150131號公報
但是，在晶圓W研磨中被施加於按壓構件208的研磨荷重係取決於晶圓W的表面層的硬度而改變。例如，第一及第二矽層201、203係比圖案層202更為柔軟，因此在第一及第二矽層201、203研磨中由定位構件211傳至止動件212的力係大於在圖案層202研磨中由定位構件211傳至止動件212的力。因此，圖案層202被研磨時的研磨荷重係比第一及第二矽層201、203被研磨時的研磨荷重為更大。結果，亦有研磨荷重超出適當範圍 的情形。此外，若晶圓W的表面層過硬，止動件212會遠離定位構件211，研磨荷重會變得過大。
因此，本發明之目的在提供可將研磨荷重維持在適當範圍內的研磨裝置及研磨方法。
本發明之一態樣係一種研磨裝置，其特徵為：具備有：保持基板之可旋轉的基板保持部；將研磨具按在前述基板的按壓構件；控制前述按壓構件的按壓力的致動器；可與前述按壓構件成一體移動的定位構件；限制前述按壓構件及前述定位構件的移動的止動件；使前述止動件以預定方向移動的止動件移動機構；研磨荷重檢測部，其取得依被施加於前述按壓構件的研磨荷重而改變的荷重回授值；及止動件速度決定部，以前述荷重回授值在設定範圍內的方式，決定前述止動件的移動速度。
本發明之較佳態樣之特徵為：前述研磨荷重檢測部係具有被配置在前述定位構件與前述止動件之間的荷重測定器，前述荷重測定器係測定由前述定位構件被傳達至前述止動件的荷重。
本發明之較佳態樣之特徵為：前述研磨荷重檢測部係另外具備有研磨荷重算出器，其係由前述致動器所發生的力的值減掉藉由前述荷重測定器被測定出的前述荷重的值，藉此決定前述荷重回授值。
本發明之較佳態樣之特徵為：前述荷重回授值係藉由前述荷重測定器被測定出的前述荷重的值。
本發明之較佳態樣之特徵為：前述研磨荷重檢測部係具有被配置在前述定位構件與前述按壓構件之間的荷重測定器，前述荷重回授值係藉由前 述荷重測定器被測定出的前述荷重的值。
本發明之較佳態樣之特徵為：前述止動件速度決定部係預先記憶前述設定範圍內的荷重目標值，並決定前述止動件的移動速度，使得前述荷重目標值與前述荷重回授值的偏差成為最小。
本發明之一態樣係一種研磨方法，其特徵為：使基板旋轉；將研磨具以按壓構件按在前述基板；一邊以止動件限制與前述按壓構件相連結的定位構件的移動，一邊使前述止動件以預定方向移動；取得依被施加於前述按壓構件的研磨荷重而改變的荷重回授值；以前述荷重回授值在設定範圍內的方式，決定前述止動件的移動速度；使前述止動件以前述決定出的移動速度以前述預定方向移動。
本發明之較佳態樣之特徵為：前述基板係具有硬度不同的複數層，前述止動件的移動速度係按照前述複數層的硬度而改變。
藉由本發明，根據可取決於基板的表面層的硬度而改變的荷重回授值，決定止動件的移動速度。止動件係以被決定出的移動速度進行移動，因此無關於基板的表層面的硬度，可將研磨荷重維持在適當範圍內。
1‧‧‧晶圓保持部(基板保持部)
2‧‧‧晶圓載台(基板載台)
3‧‧‧載台馬達
7‧‧‧研磨帶
10‧‧‧研磨頭
11‧‧‧按壓構件
11a‧‧‧貫穿孔
14‧‧‧放捲捲軸
15‧‧‧收捲捲軸
17、18‧‧‧捲軸馬達
20‧‧‧帶進給裝置
21、22‧‧‧導輥
25‧‧‧空氣汽缸
27‧‧‧荷重傳達構件
27a‧‧‧按壓構件保持具
30‧‧‧真空管路
31‧‧‧定位構件
33‧‧‧直線運動導件
35‧‧‧止動件
37‧‧‧止動件移動機構
39‧‧‧框架
40‧‧‧荷重計(荷重測定器)
41‧‧‧研磨荷重算出器
42‧‧‧研磨荷重檢測部
43‧‧‧止動件速度決定部
50、51‧‧‧距離感測器
201‧‧‧第一矽層
202‧‧‧圖案層
203‧‧‧第二矽層
205‧‧‧研磨帶
208‧‧‧按壓構件
209‧‧‧空氣汽缸
211‧‧‧定位構件
212‧‧‧止動件
215‧‧‧滾珠螺桿機構
B‧‧‧最外周面(斜面部)
E1‧‧‧平坦部
E2‧‧‧平坦部
P‧‧‧上側傾斜部(上側斜面部)
Q‧‧‧下側傾斜部(下側斜面部)
R‧‧‧側部
W‧‧‧晶圓
第一(a)圖及第一(b)圖係顯示作為基板之一例的晶圓周緣部的放大剖面圖。
第二圖係示意顯示研磨裝置之一實施形態的俯視圖。
第三圖係顯示第二圖所示之研磨裝置的側視圖。
第四圖係顯示研磨頭的圖。
第五圖係顯示正在研磨晶圓時的研磨頭的圖。
第六圖係顯示取得荷重回授值的研磨荷重檢測部的一實施形態的圖。
第七圖係顯示以本實施形態之研磨裝置研磨晶圓的周緣部時的荷重回授值與止動件的移動(下降)速度的圖表。
第八圖係顯示使用藉由荷重計被測定出的荷重的值作為荷重回授值時的荷重回授值與止動件的移動(下降)速度的圖表。
第九圖係顯示在晶圓研磨中使止動件以一定速度移動時的荷重回授值與止動件的移動(下降)速度的圖表。
第十圖係說明晶圓的研磨製程的流程圖。
第十一圖係顯示研磨頭的其他實施形態的圖。
第十二圖係顯示研磨頭的另外其他實施形態的圖。
第十三(a)圖及第十三(b)圖係說明研磨始點之決定方法的圖。
第十四圖係顯示研磨頭的另外其他實施形態的圖。
第十五圖係顯示習知之研磨裝置的示意圖。
第十六(a)圖及第十六(b)圖係顯示正在研磨晶圓的習知之研磨裝置的圖。
以下參照圖式，說明本發明之實施形態。以下說明之實施形態之研磨裝置及研磨方法係使研磨帶的研磨面滑接於基板的周緣部，藉此研磨基板的周緣部。在此，在本說明書中，係將基板的周緣部定義為包含：位於基板最外周的斜面部、及位於該斜面部的半徑方向內側的頂部邊緣部及底部邊緣部的區域。
第一(a)圖及第一(b)圖係顯示作為基板之一例的晶圓的周緣部的放大剖面圖。更詳言之，第一(a)圖係所謂直型晶圓的剖面圖，第一(b)圖係所謂圓型晶圓的剖面圖。在第一(a)圖的晶圓W中，斜面部係由上側傾斜部(上側斜面部)P、下側傾斜部(下側斜面部)Q、及側部(apex)R所構成的晶圓W的最外周面(以符號B表示)。在第一(b)圖的晶圓W中，斜面部係構成晶圓W之最外周面之具有彎曲剖面的部分(以符號B表示)。頂部邊緣部係位於比斜面部B更為半徑方向內側的平坦部E1。底部邊緣部係位於頂部邊緣部的相反側，位於比斜面部B更為半徑方向內側的平坦部E2。頂部邊緣部亦有包含形成有元件的區域的情形。在以下說明中係將頂部邊緣部僅稱為邊緣部。
第二圖係示意顯示研磨裝置之一實施形態的俯視圖，第三圖係顯示第二圖所示之研磨裝置的側視圖。研磨裝置係具備有：保持作為基板之一例的晶圓W且使其旋轉的晶圓保持部(基板保持部)1。該晶圓保持部1係具有：可保持晶圓W的晶圓載台(基板載台)2；及使晶圓載台2以其軸心為中心進行旋轉的載台馬達3。被研磨的晶圓W係藉由真空吸引等而被保持在晶圓載台2的上面，連同晶圓載台2一起藉由載台馬達3予以旋轉。
研磨裝置係具有研磨頭10，其係具備有將研磨帶7按在晶圓W的邊緣部的按壓構件11。按壓構件11係被配置在晶圓載台2的上方。研磨帶7係用以研磨晶圓W的研磨具。研磨帶7的一端係被固定在放捲捲軸14，研磨帶7的另一端係被固定在收捲捲軸15。研磨帶7的大部分係被捲在放捲捲軸14與收捲捲軸15之雙方，研磨帶7的一部分係在放捲捲軸14與收捲捲軸15之間延伸。放捲捲軸14及收捲捲軸15係分別藉由捲軸馬達17、18被施加 相反方向的力矩，且藉此對研磨帶7賦予張力。
在放捲捲軸14與收捲捲軸15之間配置有帶(tape)進給裝置20。研磨帶7係藉由帶進給裝置20，以一定速度由放捲捲軸14被送至收捲捲軸15。在放捲捲軸14與收捲捲軸15之間延伸的研磨帶7係藉由2個導輥21、22予以支持。該等2個導輥21、22係被配置在放捲捲軸14與收捲捲軸15之間。在導輥21、22之間延伸的研磨帶7的下面係構成研磨晶圓W的研磨面。以研磨具而言，亦可使用固定砥粒，來取代研磨帶7。
研磨頭10係具備有將研磨帶7按在晶圓W的邊緣部的按壓構件11。該按壓構件11係位於2個導輥21、22之間。在晶圓W的邊緣部與研磨帶7的接觸點，以導輥21、22間的研磨帶7朝晶圓W的切線方向延伸的方式配置有導輥21、22。
晶圓W的研磨係進行如下。晶圓W係以形成在其表面的膜(例如元件層)朝上的方式被保持在晶圓載台2，另外晶圓W係連同晶圓載台2一起以該軸心為中心予以旋轉。在旋轉的晶圓W的中心係由未圖示的液體供給噴嘴被供給研磨液(例如純水)。在該狀態下，研磨頭10的按壓構件11係將研磨帶7按在晶圓W的邊緣部。藉由旋轉的晶圓W與研磨帶7的滑接，晶圓W即被研磨。正在研磨晶圓W時的研磨帶7係如第二圖所示，在晶圓W與研磨帶7的接觸點，朝晶圓W的切線方向延伸。
第四圖係顯示研磨頭10的圖。如第四圖所示，研磨頭10係具備有：將研磨帶7按在晶圓W的上述按壓構件11；控制按壓構件11的按壓力的空氣汽缸25；及將按壓構件11與空氣汽缸25相連結的荷重傳達構件27。空氣汽缸25係對按壓構件11朝向晶圓保持部1上的晶圓W的預定方向施力 的致動器。在本實施形態中，空氣汽缸25係構成為對按壓構件11朝向晶圓W的邊緣部而朝下方施力。在本實施形態中，被空氣汽缸25施力的按壓構件11的方向係與晶圓保持部1的軸心呈平行的方向，亦即鉛直方向。荷重傳達構件27的下部係構成為可安裝卸下地保持按壓構件11的按壓構件保持具27a。藉由空氣汽缸25所發生的力係透過荷重傳達構件27而被傳達至按壓構件11。
按壓構件11係具有形成在其內部的貫穿孔11a。貫穿孔11a的一端係在按壓構件11的下面形成有開口，貫穿孔11a的另一端係與真空管路30相連接。在真空管路30設有未圖示的閥，藉由打開閥，在按壓構件11的貫穿孔11a內形成真空。若在按壓構件11接觸研磨帶7的上面的狀態下在貫穿孔11a形成真空，研磨帶7的上面係被保持在按壓構件11的下面。
按壓構件11係被固定在荷重傳達構件27。此外，在荷重傳達構件27係固定有定位構件31。按壓構件11、荷重傳達構件27、及定位構件31係構成一體的構造體，藉由空氣汽缸25被成一體移動。荷重傳達構件27係移動自如地與沿著晶圓保持部1的軸心延伸的直線運動導件33相連結。因此，按壓構件11、荷重傳達構件27、及定位構件31的全體移動方向係被限制在與晶圓保持部1的軸心呈平行的方向。在本實施形態中，晶圓保持部1的軸心係朝鉛直方向延伸。
研磨頭10係另外具備有：被配置在定位構件31的下方的止動件35；與止動件35相連結的止動件移動機構37；及被配置在止動件35上之作為荷重測定器的荷重計40。止動件移動機構37係用以使止動件35以被控制的速度移動的裝置。例如，止動件移動機構37係具備有：與止動件35相 連結的滾珠螺桿機構；及驅動滾珠螺桿機構的伺服馬達。在本實施形態中，在晶圓W研磨中，止動件移動機構37係使止動件35朝下方移動。止動件移動機構37使止動件35移動的方向係與空氣汽缸25對按壓構件11朝向晶圓W的邊緣部施力的方向相同。空氣汽缸25、直線運動導件33、及止動件移動機構37係被固定在框架39。
止動件35係位於定位構件31的正下方。因此，形成一體構造體的按壓構件11、荷重傳達構件27、及定位構件31朝下方移動係受到止動件35限制。荷重計40係被配置在定位構件31與止動件35之間。在本實施形態中，荷重計40係被固定在止動件35的上面，形成為可接觸定位構件31的下面。若藉由空氣汽缸25，按壓構件11、荷重傳達構件27、及定位構件31被下降時，定位構件31係接觸荷重計40。此時，荷重計40係可測定由定位構件31被傳達至止動件35的荷重。
晶圓W的邊緣部係研磨如下。如第五圖所示，一邊使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉，一邊純水等研磨液(未圖示)被供給至晶圓W的上面。空氣汽缸25係對按壓構件11朝向晶圓W施力，按壓構件11係將研磨帶7按在晶圓W的邊緣部，研磨該邊緣部。在晶圓W研磨中，空氣汽缸25係發生一定的力。此外，在晶圓W研磨中，止動件35係一邊限制定位構件31朝下方移動，止動件35係一邊藉由止動件移動機構37被下降。伴隨止動件35的下降，按壓構件11及定位構件31係一體下降。換言之，在晶圓W研磨中，止動件35、按壓構件11、及定位構件31的相對位置為一定(亦即不變)。研磨帶7係藉由下降的按壓構件11被按在晶圓W的邊緣部，在晶圓W的周緣部形成階梯狀的凹陷。
在晶圓W研磨中，藉由空氣汽缸25所發生的力的一部分係由定位構件31透過荷重計40被傳達至止動件35。因此，被施加於按壓構件11的研磨荷重係小於藉由空氣汽缸25所發生的力。荷重計40係構成為測定由該定位構件31被傳達至止動件35的力(荷重)，將該荷重的測定值送至研磨荷重算出器41。研磨荷重算出器41係根據藉由荷重計40被測定出的荷重的值、與藉由空氣汽缸25所發生的力的值，算出研磨荷重的值。更具體而言，研磨荷重算出器41係由空氣汽缸25所發生的力的值減掉藉由荷重計40被測定出的荷重的值，藉此決定研磨荷重的值。
在本實施形態中，按照研磨荷重而改變的荷重回授值係藉由研磨荷重算出器41被算出的研磨荷重的值。如第六圖所示，取得荷重回授值的研磨荷重檢測部42係由荷重計40、及研磨荷重算出器41所構成。在一實施形態中，按照研磨荷重而改變的荷重回授值亦可為藉由荷重計40被測定出的荷重的值。此時，取得荷重回授值的研磨荷重檢測部42係由荷重計40所構成，亦可未設置研磨荷重算出器41。
當止動件35的下降速度為一定時，研磨荷重係可依晶圓W的表面層的硬度而改變。具體而言，若晶圓W的表面層較硬，研磨荷重為較大，若晶圓W的表面層較軟，研磨荷重則較小。在本實施形態中被研磨的晶圓W係如第十五圖所示，具有硬度不同的複數層。因此，隨著晶圓W研磨的進行，有研磨荷重發生變動的情形。研磨荷重較大的變動係使研磨效率成為不安定。例如，若研磨荷重過大，對研磨帶7施加過大的壓力，另一方面，若研磨荷重過小，研磨效率會降低。
因此，本實施形態之研磨裝置係具備有決定可使研磨荷重在 適當範圍內的止動件35的移動速度的止動件速度決定部43。該止動件速度決定部43係構成為根據藉由研磨荷重檢測部42(在本實施形態中為荷重計40及研磨荷重算出器41)所取得的荷重回授值，來決定止動件35的移動速度。研磨荷重算出器41係與止動件速度決定部43相連接，藉由研磨荷重算出器41所得的荷重回授值係被送至止動件速度決定部43。止動件速度決定部43係與止動件移動機構37相連接，所被決定的止動件35的移動速度的值係被送至止動件移動機構37。止動件移動機構37係使止動件35以上述被決定出的移動速度移動(下降)。
在止動件速度決定部43係預先記憶有對應研磨荷重之適當範圍的設定範圍。該設定範圍係以適當的研磨荷重施加於按壓構件11的方式被預先訂定的範圍。在止動件速度決定部43係另外預先記憶有荷重目標值。該荷重目標值係上述設定範圍內的值。止動件速度決定部43係構成為決定可將荷重目標值、與藉由研磨荷重檢測部42(在本實施形態中為荷重計40及研磨荷重算出器41)所取得的荷重回授值的偏差成為最小的止動件35的移動速度(下降速度)。例如，止動件速度決定部43係執行PID控制等回授控制，決定可將上述偏差設為最小的止動件35的移動速度。藉由如上所示之回授控制，被施加於按壓構件11的研磨荷重係在晶圓W研磨中被維持在適當範圍內。
藉由本實施形態，止動件35的移動速度係在晶圓W研磨中，依晶圓W的表面層(被研磨層)的硬度而改變。因此，無關於晶圓W的表層面的硬度，被施加於按壓構件11的研磨荷重係被維持在適當範圍內。
第七圖係顯示以本實施形態之研磨裝置研磨晶圓的周緣部 時的荷重回授值與止動件35的移動(下降)速度的圖表。在該實驗中，第十五圖所示之晶圓被研磨。晶圓的研磨係在時間t1開始，在時間t2結束。本實驗中的荷重回授值係藉由研磨荷重算出器41被算出的研磨荷重的值。符號S1係表示晶圓的第一矽層201(參照第十五圖)被研磨的區間，符號S2係表示晶圓的圖案層202(參照第十五圖)被研磨的區間，符號S3係表示晶圓的第二矽層203(參照第十五圖)被研磨的區間。此外，符號TL係表示荷重目標值。如第七圖所示，在晶圓研磨中，止動件35的移動速度依經研磨之層的硬度而改變，另一方面，荷重回授值係在L1至L2的設定範圍內。
以按照研磨荷重而改變的荷重回授值而言，亦可使用藉由荷重計40被測定出的荷重的值。此時，研磨荷重檢測部42係由荷重計40所構成。第八圖係顯示使用藉由荷重計40被測定出的荷重的值作為荷重回授值時的荷重回授值與止動件35的移動(下降)速度的圖表。在該實施形態中，荷重回授值亦在L1至L2的設定範圍內。第八圖所示之設定範圍L1~L2亦可為與第七圖所示之設定範圍L1~L2為不同的範圍。
基於晶圓W從晶圓保持部1脫落或荷重計40故障等各種原因，有荷重回授值及/或被決定出的止動件35的移動速度的值過度上升或降低的情形。因此，在晶圓W研磨中，亦可若荷重回授值不在設定範圍(L1至L2)時，及/或被決定出的止動件35的移動速度的值不在預定範圍(M1至M2)時，止動件速度決定部43即發出警報訊號。
第九圖係顯示在晶圓研磨中使止動件35以一定速度移動時的荷重回授值與止動件35的速度的圖表。在該實驗中亦同樣地，第十五圖所示之晶圓被研磨。本實驗中的荷重回授值係藉由研磨荷重算出器41被算 出的研磨荷重的值。如第九圖所示，在該實驗中，荷重回授值係超出設定範圍而增加。由第七圖的圖表與第九圖的圖表的對比可知，本實施形態之研磨裝置及研磨方法係藉由在晶圓研磨中改變止動件35的移動速度，亦即按壓構件11的移動速度，可使荷重回授值，亦即研磨荷重在適當範圍內。
接著，參照第十圖，說明晶圓W的研磨製程。首先，在研磨帶7充分遠離晶圓W的邊緣部的狀態下，按壓構件11藉由空氣汽缸25被下降至定位構件31接觸止動件35上的荷重計40為止(步驟1)。止動件移動機構37係在定位構件31接觸到荷重計40的狀態下，使止動件35以初期設定速度下降(步驟2)。伴隨止動件35的下降，定位構件31、按壓構件11、及研磨帶7係以相同速度成一體下降。在研磨帶7接觸到晶圓W的邊緣部的時點，晶圓W的研磨即被開始(步驟3)。研磨帶7係藉由下降的按壓構件11被按在晶圓W的邊緣部，將晶圓W進行研磨。在晶圓W研磨中，荷重計40係測定由定位構件31被傳達至止動件35的荷重，研磨荷重算出器41係根據由荷重計40被送出的測定值與空氣汽缸25所發生的力，算出研磨荷重的值(步驟4)。
止動件速度決定部43係決定可使研磨荷重目標值、與研磨荷重的算出值(荷重回授值)的偏差成為最小的止動件35的移動速度(下降速度)(步驟5)。被決定出的止動件35的移動速度的值係被送至止動件移動機構37。止動件移動機構37係使止動件35以上述被決定出的移動速度移動(下降)(步驟6)。晶圓W的研磨係在到達至預先設定的目標研磨量時結束(步驟7)。若晶圓W的研磨結束，止動件35連同定位構件35及按壓構件11一起上升(步驟8)。
如第四圖所示，荷重計40係被配置在定位構件31與止動件35 之間。在本實施形態中，荷重計40係被固定在止動件35的上面，但是亦可如第十一圖所示，荷重計40係被固定在定位構件31的下面。此外，在一實施形態中，荷重計40亦可被配置在定位構件31與按壓構件11之間。例如第十二圖所示，荷重計40亦可安裝在荷重傳達構件27。
在第十二圖所示之實施形態中，荷重計40係被配置在定位構件31與按壓構件11之間，可直接測定研磨荷重。在該實施形態中，取得按照研磨荷重而改變的荷重回授值的研磨荷重檢測部42係由作為荷重測定器的荷重計40所構成。在本實施形態中，荷重回授值係藉由荷重計40被測定出的荷重的值。其中，並無法將荷重計40配置在空氣汽缸25與定位構件31之間。其理由係基於被配置在該位置的荷重計40雖然可測定空氣汽缸25所發生之力本身，但是並無法測定被施加於按壓構件11的研磨荷重之故。
晶圓W的研磨係在達至目標研磨量的時點結束。為了以目標研磨量正確研磨晶圓W，必須決定研磨始點。因此，一邊參照第十三(a)圖及第十三(b)圖，一邊說明研磨始點的決定方法。首先，藉由止動件移動機構37，使止動件35上升，或藉由空氣汽缸25，使定位構件31下降，而使定位構件31與荷重計40互相接觸(參照第十三(a)圖)。
接著，一邊保持定位構件31與荷重計40相接觸，一邊藉由空氣汽缸25及止動件移動機構37，使定位構件31及止動件35下降，且使研磨帶7及按壓構件11朝向晶圓W的邊緣部移動。在該移動中，研磨帶7、按壓構件11、定位構件31、荷重計40、及止動件35係一體移動。在研磨帶7接觸到晶圓w的邊緣部的瞬間，荷重計40係由定位構件31分離(參照第十三(b)圖)。該瞬間的止動件35的位置係止動件35的初期位置，該初期位置被決定 為研磨始點。荷重計40由定位構件31分離的時點係可由荷重計40的輸出訊號的變化來決定。
在定位構件31係固定有距離感測器50。該距離感測器50係可測定止動件35相對定位構件31的距離。荷重計40由定位構件31分離的時點亦可由距離感測器50的輸出訊號的變化來決定。亦可因荷重計40故障等，在晶圓W研磨中，當止動件35大幅遠離定位構件31時，即發送警報訊號。具體而言，亦可當止動件35與定位構件31的距離超出臨限值時，即發送警報訊號。
研磨量係對應藉由研磨帶7被形成在晶圓W的周緣部的凹陷的深度。因此，目標研磨量係可以由上述初期位置移動的止動件35的距離(以下稱為止動件35的移動距離)表示。在到達相當於目標研磨量的止動件35的移動距離的時點，晶圓W的研磨即結束。止動件35的移動距離係可藉由被內置於構成止動件移動機構37的伺服馬達的旋轉編碼器來進行測定。或者，亦可藉由第十四圖所示之距離感測器51被測定出的按壓構件11的移動距離在到達相當於目標研磨量的距離的時點，結束晶圓W的研磨。該距離感測器51係被固定在框架39，構成為可測定按壓構件11的移動距離。距離感測器51、空氣汽缸25、及止動件移動機構37的相對位置為固定。
上述實施形態係以本發明所屬技術領域中具有通常知識者可實施本發明為目的而記載者。上述實施形態之各種變形例若為該領域熟習該項技術者為理所當然者，本發明之技術思想亦可適用於其他實施形態。因此，本發明並非限定於所記載之實施形態，為被解釋為按照藉由申請專利範圍所定義的技術思想之最為廣泛範圍者。
2‧‧‧晶圓載台(基板載台)
7‧‧‧研磨帶
10‧‧‧研磨頭
11‧‧‧按壓構件
11a‧‧‧貫穿孔
25‧‧‧空氣汽缸
27‧‧‧荷重傳達構件
27a‧‧‧按壓構件保持具
30‧‧‧真空管路
31‧‧‧定位構件
33‧‧‧直線運動導件
35‧‧‧止動件
37‧‧‧止動件移動機構
39‧‧‧框架
40‧‧‧荷重計(荷重測定器)
41‧‧‧研磨荷重算出器
42‧‧‧研磨荷重檢測部
43‧‧‧止動件速度決定部
50‧‧‧距離感測器
W‧‧‧晶圓

Claims (8)

  1. 一種研磨裝置，其特徵為：具備有：基板保持部，保持基板之可旋轉；按壓構件，將研磨具按在前述基板；致動器，控制前述按壓構件的按壓力；定位構件，可與前述按壓構件成一體移動；止動件，限制前述按壓構件及前述定位構件的移動；止動件移動機構，使前述止動件以預定方向移動；研磨荷重檢測部，取得依被施加於前述按壓構件的研磨荷重而改變的荷重回授值；及止動件速度決定部，以前述荷重回授值在設定範圍內的方式，決定前述止動件的移動速度。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述研磨荷重檢測部係具有被配置在前述定位構件與前述止動件之間的荷重測定器，前述荷重測定器係測定由前述定位構件被傳達至前述止動件的荷重。
  3. 如申請專利範圍第2項之研磨裝置，其中前述研磨荷重檢測部係另外具備有研磨荷重算出器，其係由前述致動器所發生的力的值減掉藉由前述荷重測定器被測定出的前述荷重的值，藉此決定前述荷重回授值。
  4. 如申請專利範圍第2項之研磨裝置，其中前述荷重回授值係藉由前述荷重測定器被測定出的前述荷重的值。
  5. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述研磨荷重檢測部係具有 被配置在前述定位構件與前述按壓構件之間的荷重測定器，前述荷重回授值係藉由前述荷重測定器被測定出的前述荷重的值。
  6. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述止動件速度決定部係預先記憶前述設定範圍內的荷重目標值，並決定前述止動件的移動速度，使得前述荷重目標值與前述荷重回授值的偏差成為最小。
  7. 一種研磨方法，其特徵為：使基板旋轉；將研磨具以按壓構件按在前述基板；一邊以止動件限制與前述按壓構件相連結的定位構件的移動，一邊使前述止動件以預定方向移動；取得依被施加於前述按壓構件的研磨荷重而改變的荷重回授值；以前述荷重回授值在設定範圍內的方式，決定前述止動件的移動速度；使前述止動件以前述被決定出的移動速度以前述預定方向移動。
  8. 如申請專利範圍第7項之研磨方法，其中，前述基板係具有硬度不同的複數層，前述止動件的移動速度係按照前述複數層的硬度而改變。
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