TW202205417A - 基板處理系統及基板處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於在研磨加工中之基板的厚度測定中，適當地進行從「藉由接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」向「藉由非接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」之切換。
本發明係一種處理基板之基板處理系統，包含：研磨該基板的加工面之研磨部、測定該基板的厚度之厚度測定部、以及控制該厚度測定部的動作之控制部；該厚度測定部，包含：與該基板的該加工面接觸而測定該基板的厚度之接觸式測定機構、以及藉由與該基板非接觸的方式來測定該基板的厚度之非接觸測定機構；該控制部，在藉由該研磨部所進行之該基板的研磨處理之際，會同時進行藉由該接觸式測定機構所進行之該基板的厚度測定動作、以及藉由該非接觸測定機構所進行的可測定判定動作；在該可測定判定動作中，會隨著時間連續地計算「藉由該非接觸測定機構所取得之一個厚度測定值」與「在該一個厚度測定值的前一個被取得之另一個厚度測定值」之差值，並在計算出的該差值連續地落在預先決定之閾值內的情況下判定為該基板的厚度測定為可行，而使藉由該非接觸測定機構所進行的該基板的厚度測定動作開始。
Description
本發明係關於基板處理系統及基板處理方法。
在專利文獻1中，已揭示了一種晶圓的厚度測定方法，其在研磨加工中或是研磨加工後，在將晶圓真空吸附於夾頭的狀態下，向晶圓的表面與夾頭的表面之各者以兩點式製程中計量器之一對接觸頭觸碰，並將測定到的高度差作為晶圓的厚度來測量。
又，在專利文獻2中，已揭示了如下之方法：在加工裝置中，將基板的一面固持於固持機構，且朝向該基板的另一面，在與該另一面約略垂直的方向上照射雷射光，並接收該雷射光之「來自一面的反射光與來自另一面的反射光」之干涉波，而根據該干涉波之波形導出基板的厚度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-9716號公報
[專利文獻2]日本特開2009-50944號公報
[發明所欲解決之問題]
依本發明之技術，係在研磨加工中之基板的厚度測定中，適當地進行從「藉由接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」向「藉由非接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」之切換。
[解決問題之技術手段]
本發明之一態樣為處理基板之基板處理系統，包含：研磨該基板的加工面之研磨部、測定該基板的厚度之厚度測定部、以及控制該厚度測定部的動作之控制部；該厚度測定部，包含：與該基板的該加工面接觸而測定該基板的厚度之接觸式測定機構、以及藉由與該基板非接觸的方式來測定該基板的厚度之非接觸測定機構；該控制部，在藉由該研磨部所進行之該基板的研磨處理之際，會同時進行藉由該接觸式測定機構所進行之該基板的厚度測定動作、以及藉由該非接觸測定機構所進行的可測定判定動作；在該可測定判定動作中，會隨著時間連續地計算「藉由該非接觸測定機構所取得之一個厚度測定值」與「在該一個厚度測定值的前一個被取得之另一個厚度測定值」之差值，並在計算出的該差值連續地落在預先決定之閾值內的情況下判定為該基板的厚度測定為可行，而使藉由該非接觸測定機構所進行的該基板的厚度測定動作開始。
[發明之效果]
依本發明，能在研磨加工中之基板的厚度測定中，適當地進行從「藉由接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」向「藉由非接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」之切換。
近年，在半導體元件的製造程序中，進行有對於在正面形成了複數之電子電路等的元件之半導體基板(以下單稱「晶圓」)，將該晶圓的背面研磨而將晶圓薄化之步驟。晶圓的背面之研磨，係藉由例如「在以基板固持機構將晶圓的正面固持的狀態下，使該基板固持機構旋轉，並同時使研磨機構的研磨砂輪抵接於晶圓的背面」來進行。
為了將作為產品之晶圓適當地加工至目標厚度，此晶圓研磨處理係一面測定該晶圓的厚度一面進行。在上述之專利文獻1中已揭示了如下之接觸式的厚度測定機構：將研磨處理中之晶圓的厚度「藉由使兩點式製程中計量器之接觸頭的一者接觸於夾頭正面，並使另一者接觸於晶圓頂面(作為研磨面的背面)而測定晶圓的高度」的方式來求得。
然而，在使用如專利文獻1所揭示之接觸式的厚度測定機構的情況下，有因接觸於晶圓之接觸頭而對晶圓的背面造成損傷之虞。又，在使用接觸式的厚度測定機構的情況下，無法在考量「用以保護形成於晶圓的正面的元件」之保護膠帶的厚度下，測定晶圓的厚度，亦即，無法適當地測定晶圓本身的厚度。故過去有人提出，使用「如專利文獻2所揭示般地能不使接觸頭接觸晶圓，而是使用雷射光的干涉波來測定晶圓本身的厚度」之非接觸式的厚度測定機構。
然而，如此之非接觸式的厚度測定機構方面，在能測定之晶圓的厚度上存在限制(偵測範圍：例如5～300μm)，在晶圓的厚度超出此偵測範圍的情況下，有需要並用接觸式的厚度測定機構。又，在如此般地並用接觸式與非接觸式的厚度測定機構的情況下，雖然在晶圓的研磨處理中會進行從接觸式向非接觸式之厚度測定機構的切換，但在此厚度測定機構的切換之際，有無法穩定地測定晶圓的厚度之虞。具體而言，在藉由非接觸式的厚度測定機構無法穩定而正確地測定晶圓的厚度的階段，例如在作為雷射光的入射面之晶圓的背面係粗糙的階段，將厚度測定機構從接觸式切換成非接觸式的情況下，有無法正確地測定晶圓的厚度之虞。
依本發明之技術係鑒於上述緣由而成者，且在研磨加工中之基板的厚度測定中，適當地進行從「藉由接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」向「藉由非接觸式厚度測定機構所進行的厚度測定」之切換。以下，一面參照圖式一面針對依本實施態樣之作為晶圓處理系統的加工裝置、以及晶圓處理方法加以說明。又，在本說明書及圖式中，在實質上具有相同的功能構成之元件，係藉由附加相同的符號而省略重複說明。
在依本實施態樣之加工裝置1中，進行作為基板之晶圓W的薄化。晶圓W係例如矽晶圓或化合物半導體晶圓等半導體晶圓，且如圖1所示般在正面Wa形成了元件D，並進而黏接有用以保護該元件D之保護膠帶T。又，在加工裝置1中，對晶圓W的背面Wb進行研磨等處理，而藉此將該晶圓W薄化。
如圖2所示般，加工裝置1具有將搬入搬出站2與處理站3一體地連接之構成。在搬入搬出站2中，例如在與外部之間將可收納複數之晶圓W的晶圓匣盒C搬入搬出。處理站3包含對晶圓W施行期望的處理之各種處理裝置。
在搬入搬出站2設置有晶圓匣盒載置台10。又，在晶圓匣盒載置台10的Y軸正方向側，鄰接於該晶圓匣盒載置台10而設置有晶圓搬運區域20。在晶圓搬運區域20設置有以在「於X軸方向上延伸之搬運道21上」移動自如的方式構成之晶圓搬運裝置22。
晶圓搬運裝置22包含將晶圓W固持而搬運之搬運叉23。搬運叉23係構成為在水平方向、鉛直方向、繞水平軸以及繞鉛直軸移動自如。又，晶圓搬運裝置22係構成為可對晶圓匣盒載置台10的晶圓匣盒C、對位部50、以及第一清洗部60搬運晶圓W。
在處理站3中，對晶圓W進行研磨或清洗等加工處理。處理站3包含：搬運部30，進行晶圓W的搬運；研磨部40，進行晶圓W的研磨處理；對位部50，調整研磨處理前之晶圓W的水平方向之方向；第一清洗部60，清洗研磨處理後之晶圓W的背面Wb；以及第二清洗部70，清洗研磨處理後之晶圓W的正面Wa。
搬運部30係包含複數例如三個臂部31之多關節型的機械臂。三個臂部31係構成為各自旋轉自如。在前端的臂部31安裝有將晶圓W吸附固持之搬運墊32。又，基端的臂部31係安裝於使臂部31在鉛直方向上升降之升降機構33。又，搬運部30係構成為可對研磨部40的傳遞位置A0、對位部50、第一清洗部60、以及第二清洗部70搬運晶圓W。
在研磨部40設置有旋轉平台41。在旋轉平台41上設置有四個將晶圓W吸附固持之夾頭42。夾頭42方面，係使用例如多孔夾頭，將晶圓W的正面Wa(保護膠帶T)吸附固持。夾頭42的正面，亦即固持晶圓W的固持面，具有在側面觀察下中央部相較於端部突出之凸狀。又，雖然此中央部的突出微小，但在以下的說明之圖示中，有時為了說明的明確化而將夾頭42的中央部之突出加大地圖示。
如圖3所示，夾頭42係固持於夾頭基座43。在夾頭基座43設置有調整各研磨部(粗研磨部80、中研磨部90、以及精研磨部100)與夾頭42之相對的傾斜度之傾斜度調整機構44。傾斜度調整機構44能使夾頭42及夾頭基座43傾斜，藉此，能調整加工位置A1～A3之各種研磨部與夾頭42頂面之相對的傾斜度。又，傾斜度調整機構44的構成並未特別受到限定，只要能調整對於研磨砂輪之夾頭42的相對的角度(平行度)，則可隨意地選擇。
四個夾頭42藉由旋轉平台41的旋轉而能移動至傳遞位置A0及加工位置A1～A3。又，四個夾頭42係各自構成為藉由旋轉機構(未圖示)而能繞鉛直軸旋轉。
在傳遞位置A0，進行藉由搬運部30之晶圓W的交接。在加工位置A1配置有粗研磨部80，而將晶圓W粗研磨。在加工位置A2配置有中研磨部90，而將晶圓W中研磨。在加工位置A3配置有精研磨部100，而將晶圓W精研磨。
粗研磨部80包含：粗研磨輪81，在底面具備環狀的粗研磨砂輪；安裝座82，支持該粗研磨輪81；轉軸83，經由該安裝座82使粗研磨輪81旋轉；以及驅動部84，內建例如馬達(未圖示)。又，粗研磨部80係構成為可沿著圖2所示之支柱85而在鉛直方向上移動。
中研磨部90具有與粗研磨部80相同的構成。亦即，中研磨部90包含：中研磨輪91，具備環狀的中研磨砂輪；安裝座92；轉軸93；驅動部94；以及支柱95。中研磨砂輪之磨粒的粒度係小於粗研磨砂輪之磨粒的粒度。
精研磨部100具有與粗研磨部80及中研磨部90相同的構成。亦即，精研磨部100包含：精研磨輪101，具備環狀的精研磨砂輪；安裝座102；轉軸103；驅動部104；以及支柱105。精研磨砂輪之磨粒的粒度係小於中研磨砂輪之磨粒的粒度。
又，在研磨部40的傳遞位置A0、以及加工位置A1～A3，設置有測定研磨處理中的晶圓W的厚度用之厚度測定部。具體而言，如圖2所示，在加工位置A1、A2設置有接觸式的厚度測定機構(以下稱「接觸式測定機構110」)，而在傳遞位置A0及加工位置A2、A3係各自設置有非接觸式的厚度測定機構(以下稱「非接觸測定機構120」)。
接觸式測定機構110，如圖4所示般，包含：夾頭側之高度規111；晶圓側之高度規112；以及計算部113。高度規111包含探針114，探針114的前端藉由接觸於夾頭42的正面亦即固持晶圓W的固持面，測定該固持面的高度位置。高度規112包含探針115，探針115的前端接觸於作為晶圓W的加工面之背面Wb而測定該背面Wb的高度位置。計算部113藉由從高度規112的測定值扣除高度規111的測定值，計算晶圓W的整體厚度。又，晶圓W的整體厚度係指對晶圓W的本體厚度加上元件D的厚度以及保護膠帶T的厚度後之厚度。又，藉由接觸式測定機構110所進行之晶圓W的厚度測定範圍係例如在0～2000μm。
又，如此般，接觸式測定機構110藉由使高度規111、112各自接觸於夾頭42的正面、以及晶圓W的背面Wb，而計算晶圓W的整體厚度。然而，利用接觸式測定機構110所計算之厚度資料並不限於此整體厚度，例如在保護膠帶T及元件D的厚度為已知的情況下，亦可從測定到的整體厚度再扣除保護膠帶T及元件D的厚度而計算晶圓W的本體厚度。
非接觸測定機構120，如圖5所示，包含感測器121與計算部122。在感測器121，使用了在不與晶圓W接觸下測定該晶圓W的本體厚度之感測器，例如使用了白色共焦點(Confocal)式的光學類感測器。感測器121，對晶圓W照射包含既定之波長頻帶的光，並進而接收從晶圓W的正面Wa反射之反射光與從背面Wb反射之反射光。計算部122根據利用感測器121所接收到的兩反射光，計算晶圓W的本體厚度作為脈衝資料。又，藉由非接觸測定機構120所進行之晶圓W的厚度測定範圍係例如在5～300μm。
又，接觸式測定機構110及非接觸測定機構120的構成並未受本實施態樣所限定，而能採用任意之構成。例如，在本實施態樣中，雖然在非接觸測定機構120的感測器121方面係使用了白色共焦點式的光學類感測器，但非接觸測定機構120的構成並未受此所限定，只要係以非接觸來測定晶圓W的本體厚度者，則可使用任意之測定機構。又，亦可設置複數個感測器121。又，從感測器121照射的光亦未特別受到限定，只要能作為反射光而藉由感測器121接收，則為脈衝光亦可，或是為連續光亦可。
在本實施態樣中，如上述般，在加工位置A2設置了接觸式測定機構110與非接觸測定機構120兩者作為厚度測定部。又，在該加工位置A2，如後述般依據研磨處理中之晶圓W的厚度或加工面(背面Wb)的狀態而進行厚度測定部之切換，亦即從接觸式測定機構110向非接觸測定機構120之切換。針對厚度測定部之切換動作的細節將於後補述。
在上述之加工裝置1係設置有控制部130。控制部130為具備例如CPU(中央處理器)及記憶體等的電腦，且包含程式儲存部(未圖示)。在程式儲存部中儲存有，控制在加工裝置1中之晶圓W的加工處理之程式。又，在程式儲存部中更儲存有，控制在上述的加工位置A2之厚度測定部的切換動作之程式。又，該程式為紀錄在可於電腦讀取的儲存媒體H者，亦可為從該儲存媒體H安裝至控制部130者。
接著，針對使用如上述般地構成之加工裝置1所進行之晶圓處理方法加以說明。
首先，將收納了複數個晶圓W的晶圓匣盒C載置於搬入搬出站2的晶圓匣盒載置台10。接著，藉由晶圓搬運裝置22的搬運叉23從晶圓匣盒C內將晶圓W取出，並將其搬運至處理站3的對位部50。在對位部50，係藉由調整形成於晶圓W之切口部(未圖示)的位置，來調整晶圓W之水平方向的方向。
水平方向的方向受到了調整之晶圓W，接著藉由搬運部30從對位部50搬運並交接至傳遞位置A0的夾頭42。接下來，使旋轉平台41旋轉，而使夾頭42依次移動至加工位置A1～A3，並對晶圓W的背面施行各種研磨處理(粗研磨、中研磨及精研磨)。又，在研磨部40之各種研磨處理，係為了如上述般將晶圓W研磨至期望的厚度，而使用厚度測定部(接觸式測定機構110及非接觸測定機構120)一面測定晶圓W的厚度一面進行。
以下針對在研磨部40之各種研磨處理以及晶圓W的厚度測定方法具體地加以說明。
在加工位置A1，如圖6所示般，在使接觸式測定機構110之高度規111的探針114、高度規112的探針115分別接觸於夾頭42的正面及晶圓W的背面Wb的狀態下，使用粗研磨部80而將晶圓W的背面Wb粗研磨。如上所述，在測定晶圓W的厚度之際，宜使用不會對該晶圓W的背面Wb造成損傷又可測量不含元件D及保護膠帶T的厚度之晶圓W本身的厚度之非接觸測定機構120。然而，非接觸測定機構120相較於接觸式測定機構110，晶圓W的厚度測定範圍狹窄，而無法測定剛搬入研磨部40後之晶圓W的厚度。因此，在加工位置A1之粗研磨處理中，會使晶圓W的厚度減少到例如能藉由非接觸測定機構120進行厚度測定之厚度(例如5～300μm)。
將晶圓W粗研磨至期望的厚度的話，會使旋轉平台41旋轉，而使夾頭42(晶圓W)移動至加工位置A2。
在加工位置A2，首先，一面使用接觸式測定機構110測定晶圓W的厚度一面使用中研磨部90將晶圓W的背面Wb進行中研磨，其後，在此中研磨的途中將厚度測定部從接觸式測定機構110切換至非接觸測定機構120。雖然如上所述，晶圓W的厚度測定方面宜使用非接觸測定機構120，但在剛進行粗研磨後背面Wb的粗度很大的狀態使用非接觸測定機構120的情況下，會有來自於該背面Wb的反射光產生偏差而無法獲得穩定的測定結果之虞。
因此，在本實施態樣中，於加工位置A2，在中研磨處理的初期會同時進行藉由接觸式測定機構110所進行的晶圓W的厚度測定，以及「可否藉由非接觸測定機構120進行厚度測定的判定」(以下稱為非接觸測定機構120之「可測定判定」)。然後，經由中研磨處理的進行，粗研磨後之背面Wb的粗度受到改善(前研磨處理)，若判定為能適當地實施藉由非接觸測定機構120所進行的厚度測定的話，則開始藉由非接觸測定機構120所進行的厚度測定，其後，結束藉由接觸式測定機構110所進行的厚度測定。
具體而言，在依本實施態樣之加工裝置1的加工位置A2，首先如圖7(a)所示，使用與加工位置A1的粗研磨處理相同的方法，亦即一面藉由接觸式測定機構110進行厚度測定，一面將晶圓W的背面Wb進行中研磨(圖8的製程P1)。又，圖8(a)顯示在加工位置A2之在接觸式測定機構110及非接觸測定機構120之各者的「晶圓W之厚度測定結果」的一例。又，圖8(b)顯示在圖8(a)之非接觸測定機構120的測定結果之一例的細節。
晶圓W的厚度被減少至用以改善背面Wb的粗度之期望的厚度的話，接著，如圖7(b)所示般一面持續背面Wb的中研磨以及藉由接觸式測定機構110所進行的厚度測定，一面開始非接觸測定機構120之可測定判定(圖8的製程P2)。非接觸測定機構120之可測定判定，係使用「根據從感測器121所照射的光之來自晶圓W的正面Wa及背面Wb的反射光，所計算之晶圓W的本體厚度之脈衝資料」來進行。具體而言，例如如圖8所示，在計算部122所計算出的一個本體厚度資料d(n)與前一個計算出的另一個本體厚度資料d(n-1)的差值複數次連續地落在預先決定之閾值內的情況下，判定為已可藉由非接觸測定機構120進行正確的厚度測定。換言之，連續地計算出的本體厚度資料之隨時間的偏差變小的話，則判斷為藉由非接觸測定機構120所測定之本體厚度作為測定結果係可信任之資料，並判定已可藉由非接觸測定機構120進行正確的厚度測定。
在本實施態樣中，如此般在藉由中研磨將背面Wb的粗度改善之後，進行非接觸測定機構120之可測定判定。在背面Wb的粗度大的狀態開始可測定判定的情況下，如上述般非接觸測定機構120的反射光(測定的厚度資料)會產生偏差，而無法進行穩定的可測定判定。亦即，會有例如測定到的厚度資料產生偏差、測定到的厚度資料偶然地落在閾值內，而在無法實施藉由非接觸測定機構120之正確的厚度測定的時間點，誤判成已能夠進行正確的厚度測定之虞。這方面，藉由如此般在將背面Wb的粗度改善而使測定的厚度資料之偏差變小之後進行可測定判定，能降低這種在可測定判定中之誤判的發生風險。
又，藉由將「測定到的厚度資料是否落在閾值內之判定」如上述般在連續地且複數次地落在閾值內的情況下進行，能更適當地降低如此之在可測定判定中的誤判的發生風險。
又，作為「被使用來作為『使用於判定之閾值』的資料」，能使用例如藉由中研磨部90之研磨砂輪的下降速度所獲得之每個「非接觸測定機構120之測定週期」之晶圓W的研磨量等。在此情況，作為被使用的閾值，係可設定成例如此每個測定週期之晶圓W的研磨量±1μm。
然而，作為閾值而使用之資料並不限定於此「每個測定週期之研磨量」，可使用任意的資料作為閾值，又，作為閾值之資料數值亦當然可設定為任意的數值。例如，亦可藉由將「由非接觸測定機構120所獲得的厚度之測定值」與「由接觸式測定機構110所獲得的厚度之測定值」比較來進行可測定判定。換言之，亦可將藉由接觸式測定機構110所獲得的晶圓W之厚度的測定結果作為閾值使用。
又，用以判定已可藉由非接觸測定機構120進行測定之「差值落在閾值內的連續次數」亦並未特別受到限定，可決定為兩次以上之任意次數。然而，從如上述之降低在可測定判定中的誤判之發生風險的觀點來看，此連續次數以愈多為佳。
判定為已可藉由非接觸測定機構120進行測定的話，會結束可測定判定處理，並開始利用「藉由非接觸測定機構120所計算之厚度資料」作為晶圓W的厚度。又，藉由非接觸測定機構120所進行的厚度測定開始的話，其後，如圖7(c)所示般藉由使探針114、115離開而將藉由接觸式測定機構110所進行的晶圓W之厚度測定停止(圖8的製程P3)，藉此，將在加工位置A2的厚度測定部從接觸式測定機構110切換至非接觸測定機構120。
又，在可測定判定中被判定為無法藉由非接觸測定機構120進行測定的情況下，亦即，在連續地計算之本體厚度資料之隨時間的偏差並未變小的情況，將不進行厚度測定部的切換而持續晶圓W之中研磨處理。在如此般無法進行厚度測定部的切換的情況下，亦可在該晶圓W之中研磨處理結束後立即發佈錯誤，亦可使用接觸式測定機構110而持續研磨處理。
將厚度測定部從接觸式測定機構110切換至非接觸測定機構120的話，其後，會進而持續在加工位置A2的中研磨處理。又，將晶圓W中研磨至目標厚度的話，則會做為終點而受到偵測，而結束中研磨部90的研磨進給以及研磨。其後，使旋轉平台41旋轉，而使夾頭42(晶圓W)移動至加工位置A3。
在加工位置A3，如圖9所示般一面藉由非接觸測定機構120測定晶圓W之本體厚度，一面使用精研磨部100將晶圓W之背面Wb精研磨。在加工位置A3，由於在粗研磨部80及中研磨部90中已將晶圓W的厚度充分地減少，且已將背面Wb的粗度改善，故能適當地進行藉由非接觸測定機構120之厚度測定。
晶圓W的精研磨處理完成的話，接著，使旋轉平台41旋轉而使夾頭42移動至傳遞位置A0。在傳遞位置A0，一面使晶圓W旋轉一面藉由非接觸測定機構120測定包含晶圓W的中央部附近及周緣部附近之複數個點的本體厚度，藉此，計算該晶圓W的平坦度(TTV：Total Thickness Variation)。
接下來，藉由搬運部30將晶圓W從傳遞位置A0搬運至第二清洗部70，並以將晶圓W固持於搬運墊32的狀態清洗晶圓W的正面Wa。
接著，藉由搬運部30將晶圓W從第二清洗部70搬運至第一清洗部60，並使用清洗液噴嘴(未圖示)清洗晶圓W的正面Wa及背面Wb。
其後，藉由晶圓搬運裝置22的搬運叉23將已施行了所有處理的晶圓W搬運至晶圓匣盒載置台10的晶圓匣盒C。如此一來，在加工裝置1中之一連串的晶圓處理結束。
以上，按照依本實施態樣之晶圓處理，在可測定判定中判定為可藉由非接觸測定機構120進行正確的厚度測定之後，會開始利用藉由非接觸測定機構120的計算資料作為晶圓W的厚度，其後，將厚度測定部從接觸式測定機構110切換至非接觸測定機構120。因此，在厚度測定部的切換之際，能穩定地持續晶圓W的厚度測定。
又，此時，在可測定判定中，係在藉由非接觸測定機構120所連續地取得之本體厚度的資料的差值，連續地複數次落在閾值內的情況下，判定為已可藉由該非接觸測定機構120進行正確的厚度測定。如此般，藉由在本體厚度的資料的差值複數次連續地落在閾值內之後進行「可否藉由非接觸測定機構120進行正確的厚度測定」之判定，能降低起因於測定資料的偏差之可測定判定的誤判之發生風險。亦即，能夠在判斷了「藉由非接觸測定機構120所測定之本體厚度，作為測定結果係能信任之資料」之後，適當地進行從接觸式測定機構110向非接觸測定機構120的動作切換。
又，在本實施態樣中，係在藉由晶圓W的中研磨改善背面Wb的粗度之後開始可測定判定。藉此，能降低在非接觸測定機構120的可測定判定中之誤判的風險，亦即，能更適當地進行從接觸式測定機構110向非接觸測定機構120的動作切換。
又，依本實施態樣，能夠不透過藉由操作人員的動作，而係根據測定到的脈衝資料自動化地進行以上的厚度測定部之切換動作。藉此，能抑制因為透過操作人員的動作而造成之問題的產生，同時能適當地提升在加工裝置1中之研磨處理的處理量。
又，雖然在以上的實施態樣中，係在改善了晶圓W的背面Wb的粗度之後開始「用以進行非接觸測定機構120的可測定判定」之晶圓W的厚度測定，但此晶圓W的厚度測定亦可與中研磨處理同時開始。又，亦可與中研磨處理同時開始該可測定判定。即便在此等情況下，亦能藉由「在利用非接觸測定機構120所取得之本體厚度的資料之差值複數次連續地落在閾值內之後，開始藉由非接觸測定機構120之晶圓W的厚度測定」，適當地進行厚度測定部的切換。
又，在以上的實施態樣中，係在藉由加工位置A1的粗研磨部80使晶圓W的厚度減少至非接觸測定機構120之厚度測定範圍(例如5～300μm)之後，使晶圓W移動至加工位置A2。然而，放入加工位置A2之晶圓W的厚度並不受此所限定，亦可在大於非接觸測定機構120的厚度測定範圍的厚度(例如超過300μm)下將晶圓W放入加工位置A2。在此情況下，係在藉由加工位置A2的中研磨部90使晶圓W的厚度減少至非接觸測定機構120的厚度測定範圍(前研磨處理)之後，再使非接觸測定機構120之可測定判定開始。
又，雖然在以上的實施態樣中，係以研磨部40為三軸構造(粗研磨部80、中研磨部90、精研磨部100)的情況為例進行了說明，但若在研磨處理中將厚度測量系統的切換動作視為需要，則研磨部40的構成並不受此所限定。例如，研磨部亦可為僅設置了粗研磨部80(或是中研磨部90)與精研磨部100之二軸構造，亦可為僅設置了一個研磨部之一軸構造。
又，再者，雖然在以上的實施態樣中，係以在加工裝置1的研磨部40對晶圓W的背面Wb施行研磨處理而薄化的情況為例進行了說明，但晶圓W的薄化方法亦不受此所限定。具體而言，即便係如圖10(a)所示般藉由對晶圓W的內部照射雷射光(例如YAG雷射)而形成改質層M、且如圖10(b)所示般將該改質層M作為基點而將晶圓W分離並薄化的情況，亦能應用依本發明之技術。如此般將改質層M作為基點而進行晶圓W的分離的情況，晶圓W的分離面因殘存的改質層M(破壞層)之影響而粗度大，而有無法正確地進行藉由非接觸測定機構120之厚度測定之虞。因此，如圖10(c)所示般，在用以去除破壞層之研磨處理中，首先，一面進行藉由接觸式測定機構110的厚度測定一面進行非接觸測定機構120的可測定判定，並在分離面的粗度改善後(破壞層去除後)，進行向非接觸測定機構120的切換。
又，在以上的實施態樣中，係從非接觸測定機構120之感測器121照射光線，並依據「根據該光線之來自晶圓W的反射光所計算的脈衝資料」進行可測定判定。然而，使用於可測定判定的資料並不限於脈衝資料，例如亦可根據藉由連續光的反射光所計算之連續資料進行可測定判定。在此情況下，該可測定判定，係可將「計算出的本體厚度資料是否在期望的時間內持續落在閾值內」使用於判定，以代替如上述實施態樣般將「本體厚度資料的差值是否複數次連續地落在閾值內」使用於判定。
又，雖然在以上的實施態樣中，以如圖1所示般「作為基板的晶圓W係在正面Wa具有元件D以及保護膠帶T之單晶圓」的情況為例進行了說明，但晶圓W的構成亦不受上述實施態樣所限定。具體而言，在「於正面形成有元件的第一晶圓，與第二晶圓相互接合」之疊合晶圓中將第一晶圓薄化的情況，亦能應用依本發明之技術。
此次所揭示之實施態樣，應視為在各方面皆為例示而並非限制性者。上述之實施態樣亦可在不脫離隨附之發明申請專利範圍及其要旨下，以各種型態進行省略、置換、以及變更。
1:加工裝置
10:晶圓匣盒載置台
100:精研磨部
101:精研磨輪
102,82,92:安裝座
103,83,93:轉軸
104,84,94:驅動部
105,85,95:支柱
110:接觸式測定機構
111,112:高度規
113,122:計算部
114,115:探針
120:非接觸測定機構
121:感測器
130:控制部
2:搬入搬出站
20:晶圓搬運區域
21:搬運道
22:晶圓搬運裝置
23:搬運叉
3:處理站
30:搬運部
31:臂部
32:搬運墊
33:升降機構
40:研磨部
41:旋轉平台
42:夾頭
43:夾頭基座
44:傾斜度調整機構
50:對位部
60:第一清洗部
70:第二清洗部
80:粗研磨部
81:粗研磨輪
90:中研磨部
91:中研磨輪
A0:傳遞位置
A1,A2,A3:加工位置
C:晶圓匣盒
D:元件
H:儲存媒體
M:改質層
P1,P2,P3:製程
T:保護膠帶
W:晶圓
Wa:正面
Wb:背面
【圖1】係顯示受加工之基板的構成的概略之側視圖。
【圖2】係顯示加工裝置之構成的概略之俯視圖。
【圖3】係顯示各研磨部及夾頭之構成的一例之側視圖。
【圖4】係顯示接觸式測定機構之構成的概略之側視圖。
【圖5】係顯示非接觸測定機構之構成的概略之側視圖。
【圖6】係顯示藉由接觸式測定機構所進行之厚度的測定的情況之說明圖。
【圖7】(a)～(c)係顯示厚度測定部之切換的情況之說明圖。
【圖8】(a)、(b)係顯示厚度測定部之切換的情況之說明圖。
【圖9】係顯示藉由非接觸測定機構所進行之厚度的測定的情況之說明圖。
【圖10】(a)～(c)係顯示其他的基板處理方法的一例之說明圖。
110:接觸式測定機構
114,115:探針
120:非接觸測定機構
121:感測器
122:計算部
42:夾頭
43:夾頭基座
91:中研磨輪
Wa:正面
Wb:背面
Claims (13)
- 一種基板處理系統，用以處理基板，其包含： 研磨部，將該基板的加工面研磨； 厚度測定部，測定該基板的厚度；以及 控制部，控制該厚度測定部的動作； 該厚度測定部，包含： 接觸式測定機構，與該基板的該加工面接觸而測定該基板的厚度；以及 非接觸測定機構，藉由與該基板非接觸的方式測定該基板的厚度； 該控制部， 在藉由該研磨部所進行之該基板的研磨處理之際，會同時進行藉由該接觸式測定機構所進行之該基板的厚度測定動作的控制、以及藉由該非接觸測定機構所進行之可測定判定動作的控制； 在該可測定判定動作的控制中， 隨著時間連續地計算，藉由該非接觸測定機構所取得之一個厚度測定值與在該一個厚度測定值的前一個被取得之另一個厚度測定值之差值；並且 在計算出的該差值連續地落在預先決定之閾值內的情況下，判定為該基板的厚度測定為可行，而進行使藉由該非接觸測定機構所進行的該基板的厚度測定動作開始之控制。
- 如請求項1所述之基板處理系統，其中， 該控制部，在藉由該非接觸測定機構所進行的厚度測定動作開始後，將該接觸式測定機構自該加工面離開，而使藉由該接觸式測定機構所進行的厚度測定動作停止。
- 如請求項1或2所述之基板處理系統，其中， 該控制部，使用藉由該接觸式測定機構所獲得之該基板的厚度測定結果作為該閾值。
- 如請求項1至3中任一項所述之基板處理系統，其中， 該控制部， 控制該研磨部的動作，使得在藉由該非接觸測定機構所進行的可測定判定動作之前，先藉由該研磨部進行該加工面的前研磨處理。
- 如請求項4所述之基板處理系統，其中， 該控制部，控制該厚度測定部的動作，使得在該前研磨處理之際，藉由該接觸式測定機構進行該基板的厚度測定動作。
- 如請求項4或5所述之基板處理系統，其中， 在該前研磨處理中，將具有該非接觸測定機構之偵測範圍內的厚度之該基板的該加工面，在預先決定之厚度下研磨，而使該加工面的粗度改善。
- 如請求項4或5所述之基板處理系統，其中， 在該前研磨處理中，將具有該非接觸測定機構的偵測範圍外的厚度之該基板的該加工面，研磨至該基板的厚度到達偵測範圍內。
- 一種基板處理方法，用以處理基板，其包含以下步驟： 將該基板的加工面研磨之步驟； 與該加工面的研磨並進，使用接觸式測定機構測定該基板的厚度之步驟； 與該加工面的研磨以及藉由接觸式測定機構所進行的厚度測定並進，藉由非接觸測定機構判定該基板的厚度是否可測定之步驟；以及 根據該非接觸測定機構之可測定判定結果，開始藉由該非接觸測定機構所進行的該基板的厚度測定之步驟； 在該非接觸測定機構的可測定判定中， 隨著時間連續地計算，藉由該非接觸測定機構所取得之一個厚度測定值與在該一個厚度測定值的前一個被取得之另一個厚度測定值之差值；並且 在計算出的該差值連續地落在預先決定之閾值內的情況下，判定為該基板的厚度測定為可行。
- 如請求項8所述之基板處理方法，更包含以下步驟： 在藉由該非接觸測定機構所進行的該基板的厚度測定開始後，使藉由該接觸式測定機構所進行的該基板的厚度測定停止。
- 如請求項8或9所述之基板處理方法，其中， 使用藉由該接觸式測定機構所獲得的該基板的厚度測定結果作為該閾值。
- 如請求項8至10中任一項所述之基板處理方法，其中， 在該非接觸測定機構之可測定判定之前，先進行該加工面的前研磨處理；並且 在該加工面的前研磨處理中，進行藉由該接觸式測定機構之該基板的厚度測定。
- 如請求項11所述之基板處理方法，其中， 在該前研磨處理中，將具有該非接觸測定機構之偵測範圍內的厚度之該基板的該加工面，在預先決定之厚度下研磨，而使該加工面的粗度改善。
- 如請求項11所述之基板處理方法，其中， 在該前研磨處理中，將具有該非接觸測定機構的偵測範圍外的厚度之該基板的該加工面，研磨至該基板的厚度到達偵測範圍內。
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