TW495416B

TW495416B - Polishing apparatus

Info

Publication number: TW495416B
Application number: TW090101440A
Authority: TW
Inventors: Kenji Kamimura; Norio Kimura; Satoshi Okamura; Hideo Aizawa; Makoto Akagi
Original assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-01-20
Publication date: 2002-07-21
Also published as: DE60133306D1; DE60133306T2; US20020164932A1; US7207864B2; EP1334802A1; US6939208B2; WO2002034467A1; KR20020070085A; EP1334802B1; US7040968B2; EP1334802A4; US20060194521A1; US20050191949A1; KR100666664B1

Description

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V 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（1 ) [技術領域] 本發明係關於一種用以將半導體晶圓等之研磨對象物予以研磨成為平坦之鏡面狀之研磨裝置，尤其是關於一種具備進行張貼於研磨裝置之研磨台上面之研磨布表面之修整的修整器（dresser)的研磨裝置者。 [本文中之研磨指細研磨（p〇Hshing) j [背景技術] 、近年來’隨著半導體裝置之高度積體化使電路之配線成為微細化，配線間距離也更窄小。尤其是線寬為〇 $ # m以下之微影成像時，為了使焦點深度變淺，需要步階式對準機（Stepper)之結像面的平坦度。作為將此種半導體晶圓表面成為平坦化的一手段，眾知有進行化學機研磨（cMp) 之研磨裝置。研磨开> 成於半導體晶圓表面，尤其是形成半導體晶圓上面的裝置圖案（device pattern)使之平坦化之研磨裝置中，張貼在研磨台上面之研磨布一般使用不織布所形成之研磨布。但是，近年來隨著1(：或LSI之積體度變高，期望將研磨後之元件圖案研磨面之段差成為更小。由於相對應於元件圖案研磨面之段差小的研磨之需求，而此種研磨布有逐漸使用例如發泡聚氨基甲酸酯所形成之硬材質的研磨布之趨勢。此種研磨裝置係如第21圖所示，具備··在上面張貼研磨布（研磨墊）400以構成研磨台402，及將研磨對象物之半導體晶圓等之基板W以其被研磨面朝研磨台402加本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 312228 — — — — — — — — — I III ---I---1 -----I I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 495416 A7 -—________ B7 五、發明說明（2 ) 以保持的頂環404。使用此種研磨裝置進行半導體晶圓W 之研磨處理時，分別使研磨台402與頂環404自轉，而從設於研磨台402之上方的研磨液喷嘴406供應研磨液之狀態下，藉頂環404以一定壓力朝研磨台402之研磨布400 推壓半導體晶圓W。從研磨液喷嘴406所供應之研磨液係使用例如在鹼溶液懸濁矽等微粒子所構成之研磨粒，依驗之化學性研磨作用，及依研磨粒之機械式研磨作用的複合作用的化學式機械式研磨將半導體晶圓w研磨成平坦而如鏡面之平面。將半導體晶圓W接觸於研磨布400,並旋轉研磨台402 來進行研磨，則在研磨布4〇〇附著研磨粒或研磨屑，會使研磨布400之特性發生變化，導致研磨性能劣化。所以，當使用相同之研磨布400而重複半導體晶圓w以研磨的話，則有降低研磨速度，或發生研磨不均勻等之問題。如此’在半導體晶圓之研磨前後，或是研磨期間進行稱為恢復研磨布400之表面狀態之修整（dressing)的調理工作。擬進行研磨布之修整時，在研磨裝置設置修整器 408，而在更換研磨之半導體晶圓w時，藉該修整器408 來進行研磨布400之修整。亦即，將安裝於修整器408之下面的修整構件推向研磨台402之研磨布400之狀態下，分別使研磨台402與修整器408，俾除去附著於研磨面之研磨粒或切削屑，同時進行整體研磨面之平坦化及修整，使研磨面再生。習知之研磨裝置的研磨布之修整，一般係依磨裝置 --------f 1^0--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製訂---------0^0.---------------------- 495416 A7 ______B7 _—__ 五、發明說明（3 ) 之研磨布之性質，採用具有金剛石粒子之接觸型金剛石修整器，具有刷子之接觸型刷修整器，及將流體喷射喷射於研磨布之表面來進行修整的非接觸型修整器選擇其一而進行。但是在研磨布之修整中，已有需要在使用於研磨前之初期表面調整步聚，使用將研磨布之表面削去成較薄的修整器，而在研磨途中則使用除去阻塞於研磨布之研磨劑（研磨液）之凝集物或研磨屑的修整機，而必須使用不相同之修整器。若未除去阻塞研磨布之研磨劑（研磨液）之凝集物或研磨屑，則有研磨粒或研磨屑附著於研磨布而降低研磨功能，或是刮傷半導體晶圓之研磨面，而導致使良品率降低之可能性。所以，在習知之研磨裝置中，隨著需要具備不相同之修正構件的兩具以上之修整器有需要更換，其作業較煩雜，甚至於有降低半導體晶圓之產量的問題。而且，在習知之研磨裝置中，由配置上之限制而頂環單元與修整單元很接近之情形，或是在_個轉台上有複數頂環單元與修整單70成為會干擾之配置的情形，必須於頂環未進行研磨而在等待位置時才能修整，結果在修整中未能進行研磨，在每一單位肖間可研磨之半導體晶圓之片數較少的問題。再且’形成於半導體晶圓之表面的薄膜由於成膜時之方法或裝置之特性，會發生在半導體晶圓之半徑方向的各位置上之膜厚度不相同之情形。亦即，在半經方向且有膜厚分布。此種膜厚分布係由於成膜之方法或成膜裝置之種 1本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2丨〇 X i97公爱） 3 312228 ^ ^---------^ (請先閱背面之注意事項再填寫本頁) 切416 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（4 ) 類而有所不同。亦即，獏厚較厚部分之半徑方向的位置或其數量，及膜厚較薄之部分與較厚之部分的膜厚度之差，係由成膜之方法或成膜装置之種類有所不同。然而’因為上述習知之修整器均勻地修整整體研磨面，整體研磨面再生成相同，整體研磨面成為具有相同之研磨力。因此，以習知修整器再生研磨面之後，若均勻地推壓半導體晶圓全面並施以研磨時，則在半導體晶圓全面之研磨比率成為一定。所以，無法進行適合於上述膜厚分布之研磨，而產生在膜厚較薄之部分有過研磨，又在膜厚較厚之部分有研磨不足之情形。 [發明之揭示] 本發明係鑑於上述事情所創作者，其第一項目的係在提供一種具備將良好地保持使用於體晶圓之研磨的研磨布之研磨性能且可提高半導體晶圓之良品率及生產性之修整單元的研磨f置及該研磨裝置之研磨冑的修整方法。為了達成上述之第一項目的，本發明之一態樣係於具有研磨面之研磨台與頂環，在上述研磨台與頂環之間介裝研磨對象物，使用-定壓力推壓而將研磨對象加以研磨的研磨裝i，其特徵為具肖··接觸於研磨布之表面並進行上述研磨面之修整的至少兩具修整單元。本發明之較佳態樣為上述至少兩具修整單元之修整器係具備分別不相同之修整構件，為其特徵者。 ⑽本發明之較佳態樣為，具備直徑比研磨對象物大之修 f态的至夕具修整：疋’及具備直徑比研磨對象物小之 •本;氏張尺度i中國國家標準 4 312228 ----------泰----------訂---------缘^^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 495416 A7 B7 五、發明說明（5 ) 修整器的至少一具修整單元，為其特徵者。· 本發明之較佳恶樣為，在具備直徑比上述研磨對象物小之修整器的修整單元中，在修整中施加搖動，為其特徵者。本發月之另較佳態樣為，進行研磨裝置之研磨布之修整的修整方法，其特徵為：在將研磨布使用於研磨前之初期表面之調整，使用具有金剛石修整器或sic修整器的修整單元，而在將研磨對象物（拋光）研磨之（拋光）研磨 (PoHshing)製程期間所進行之修整，則使用具有刷子修整器的修整單元。本發明之較佳態樣為於進行研磨裝置之研磨布之修整的修整方法，其特徵為：在將研磨布使用於研磨前之初期表面之調整，使用具有金剛石修整器或Si(：修整器的修整單元；在將研磨對象物拋光研磨之拋光研磨製程期間所進灯之修整，首先使用具有上述金剛石修整器或si(：修整器的修整單元，然後使用具有刷子修整器的修整單元。本發明之另一較佳態樣為，於在研磨裝置之研磨對象物之研磨中所進行之修整，其特徵為：一面搖動具備直徑小於研磨對象物之直徑之修整器的修整單元，一面進行修局整而頂環退讓後，使用具備直徑比研磨對象物大之修整器的修整單元來進行修整。製訂依照本發明，不需要具有金剛石粒子之接觸型金剛石修整器’具有刷子之接觸型刷修整器之更換作業，成為以適當組合即可進行研磨布之修整。 I I I ......... ^1111·111" " 1 —_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 5 312228 495416 A7 五、發明說明X 6 本發明之第二項目的，係在於提供一種對應於形成在半導體晶圓等之研磨對象物之表面的薄膜之膜厚分布可進行研磨，而可得到研磨後之膜厚均勻性的研磨裝置。為了達成上述之第二項目的，本發明係於具備具研磨面之研磨台，及將研磨對象物向該研磨台之研磨面推壓的頂環，並將研磨對象物推向上述研磨台之研磨面並研磨該研磨對象物之研磨裝置，其特徵為：具備進行上述研磨台之研磨面之修整的修整器；上述修整器係將使用於研磨上述研磨對象物之被研磨面内之一定位置的研磨面之領域，隨著該研磨面内之一定位置的須研磨之膜厚施以修整而使研磨面之領域更為粗糙者。又，本發明之另一其他態樣，係於具備具研磨面之研磨台，及將研磨對象物向上述研磨台之研磨面推壓並研磨該研磨對象物之研磨裝置，其特徵為具備：進行上述研磨台之研磨面之修整的修整器；及將上述修整器在上述研磨台之研磨面上移動的移動機構，及將上述修整器以旋轉的旋轉機構，及將上述修整器推向上述研磨台之研磨面的推壓機構中的至少一機構；及在使用於研磨上述研磨對象物之研磨面内之一定位置的研磨面之領域，隨著該被研磨面内之一定位置的須研磨之膜厚，將依上述移動機構移動的上述修整器之移動速度，及由上述旋轉機構旋轉的上述修整器之旋轉速度，及以上述推壓機構的上述修整器之推壓載重中之至少一種的控制裝置。 312223 (請先閱瀆背面之注意事項再填寫本頁) ------- —訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^416 A7 ---------—-—________ 五、發明說明（7 ) 依照本發明，由於在研磨面之領域内可任意變更修整之領域，因此可將使用於用以研磨須研磨之膜厚較厚之部分的研磨面，比使用於用以研磨須研磨之膜厚較薄之部分的研磨面更多修整使成粗糙。由此，可相對地研磨較多須研磨之膜厚較厚之部分，並可相對地研磨較少膜厚較薄之部分，可成為隨著研磨對象物之被研磨面之外型（膜厚分布）的適當研磨。本發明之較佳態樣為，上述修整器係直徑比上述研磨對象物較小的修整器，為其特徵者。上述修整器係在研磨中進行使上述使研磨面粗糙之修整，為其特徵者。又，具備洗淨上述修整器的洗淨槽，為其特徵者。本發明之較佳態樣為’具備測定上述研磨對象物之被研磨面之須研磨之膜厚的膜厚測定器，為其特徵者。作成此種構成，由於可得到藉膜厚測定器所測定之實際研磨對象物的被研磨面之外型，因此可成為隨著各研磨對象物之實際外型的更適當之研磨。在本發明之另一其他態樣為，又具備將推壓上述研磨對象物的研磨面之大約全面施以修整成更為粗糙的第二修整器，為其特徵者。較理想為，將該第二修整器作為直徑大於上述研磨對象物之直徑之修整器，藉由第二修整器可將推壓上述研磨對象物的研磨面之大約全面更為粗糙。由此’可選擇性地切除研磨面之凸起部而可進行研磨面之平坦化。亦即，由此由研磨中之修整能較快地削掉突出較多之部分，因此在研磨後之研磨面之表面會形成凹凸，惟由本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑵Q χ 297公爱^ ------------^ i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 312228 A7 --—~_BZ_____ 五、發明說明（8 ) ' --- 上述第二修整器之修整，可僅削掉其中之凸起部，因此可將研磨面成為平坦化。本發明之另-感樣為，上述第二修整器在上述研磨面局部磨耗時修整該研磨面之大約全面，為其特徵者。由於此種構成，例如依另一方之修整器之修整而使研磨台之研磨面局部磨耗時，仍可由第二修整器將研磨面之狀態復元，因此，可更正確地進行其後之研磨。本發月另態樣為具備具研磨面之研磨台，及將研磨對象物向該研磨台之研磨面推壓的頂環，並將研磨對象物向上述研磨台之研磨面推壓並研磨該研磨對象物之研磨裝置，其特徵為具備：將在上述研磨對象物之研磨中使上述研磨台之研磨面修整成更粗糙的第一修整器，及在上述研磨對象物未被研磨時使上述研磨台之研磨面修整成更粗糙的第一修整器一體化的修整單元。於是，由於將目的不相同之兩種修整器作成為一體，因此可謀求設備空間之節省。 [圖式之簡單說明] 第1圖係表示本發明之第一實施形態的研磨裝置之整體構成的俯視圖。第2圖係表示第1圖之IMI線箭頭方向之視圖。第3A圖至第3C圖係表示具備金剛石修整器之修整單元的修整器之詳細構造的圖式；第3 A圖係表示仰視圖；第3B圖係表示第3A圖之a-a線的剖視圖；第3C圖係表示第3B圖之b部分的放大圖。〈靖先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 --------tr---------0AW!---------------------- 本、·'氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 8 312228 >- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _ A7 ’ ^-----—_____ 五、發明說明（9 ) 一第4 A圖及第4B圖係表示具備刷子修整器之修整單兀的修整器之詳細構造的圖式；第4A圖係表示仰視圖；第4B圖係表不第4a圖之b_b線的剖視圖。第5A圖及第5B圖係表示使用圖示於第1圖之研磨裝置之研磨製程與修整製程之一連串製程的時序圖。第6圖係表示本發明之第二實施形態的研磨裝置之整體構成的俯視圖。第7圖係表示第6圖之VII_VII線箭頭方向之視圖。第8圖係表不使用圖示於第6圖之研磨裝置之研磨製程與修整製程之一連串製程的時序圖。第9圖係表示圖示於大小修整器所設置之第6圖至第 7圖之實施例之變形例的前視圖。第1 〇圖係模式地表示本發明之第三實施形態之研磨裝置的俯視圖。第11圖係模式地表示本發明之第三實施形態的研磨裝置之研磨部之主要部分的縱剖視圖。第12圖係表示第1〇圖之研磨部之概略的俯視圖；表示進行研磨布之初期表面之調整時之狀態。第13圖係表示第1〇圖之研磨部之概略的俯視圖；表示依頂環之研磨中之狀態。第14圖係表示第丨丨圖之研磨部之一連串動作例的時序圖。第15圖係表示第11圖之研磨部之一連串動作例的時序圖。 n II 11 n i i n ail n n n 1 1 m 1 I i — 1 In Mi l 一口、I n n —1 n n i n I (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁：>

495416 A7 慧員工消費五、發明說明（10 ) 第16圖係表示第u圖之研磨部之一連串動作例的序圖。、f 第17圖係表示第11圖之研磨部之一連串動作例的序圖。崎第1 8圖係模式地表示本發明之第四實施形態的研磨裝置之研磨部之主要部分的縱剖視圖。 ‘ 第19圖係表示本發明之第四實施形態的研磨裝置之研磨部之概略的俯視圖；表示進行研磨布之初期整時的狀態。調第20圖係表示本發明之第四實施形態的研磨裝置之研磨部之概略的俯視圖；表示依頂環之研磨中之狀態。第21圖係模式地表示習知之研磨裝置的剖視圖。[實施發明所用的最佳形態] 以下參照第1圖至第5B圖說明本發明之研磨裝置的第-實施形態。第i圖及第2圖係表示本發明之研磨裝置之整體構成的圖式：第！圖係表示俯視圖；第2圖係表示第1圖之II-II線的箭視圖。如第！圖及第2圖所示，研磨裝置係具備：研磨台！，及具有保持半導體晶圓2之狀態下推向研磨台1之頂環3的頂元4 係連結於馬達15，如箭頭所示地成為可旋轉：其研轴磨:周1 圍。又，在研磨台1之上面張貼有研磨布5。頂環單元4係成為可搖動之狀態，成為在用以交接半導體晶圓2之推動器16上方的交接位置，及研磨台U 之研磨位置’及等待^躲避位置上配置頂環3 ^頂環3係 ί纸張尺度―適―财關家鮮) 10 312228 Μ--aaw--------^---------線 L·- 為 V ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·1 I- n

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B7 五、發明說明（Π ) ::::::昇降缸(未圖示)。由此’頂環3係如箭頭所以任音麼力：且可對著其轴心旋轉，而可將半導體晶圓2 〜屋力向研磨布5推屢。半導體晶圓2藉由附在頂環3之下端面。在頂環一防止本邋鰣β rn 下邛外周部，設有用以導體…脫落的導環6。在研磨研磨液供應喷嘴^夫圖^ ^ 上万〇又有麂至研廏二磨液供應喷嘴將研磨液供應至研磨台1上之研磨布5。 2磨裝置係具借：具金剛石修整器7之修整單元8，及/、刷子修整器η之修整單元14。修整單元8及修整單訂 :配二均成為可搖動之狀態，並將修整器7、11成為分 =在研磨Η上之修整位置，及等待或躲避位置，修 ^係、連接於旋轉用之馬達17與昇降用工作缸18，如 Ζ所示成為可昇降且可對著其軸心旋轉。修整器^也 :與修整器7同樣之機構成為可昇降且可對著其轴心轉。線口第Α圖至第3C圖係表示修整單元8之金剛石修整器之詳細構造的圖式；第3A圖係表示仰視圖；第⑶圖經濟部智慧財產局員工消費合作社印製糸表不第3A圖之a_a線的剖視圖；第3。圖係表示第圖之b部分的放大圖。如第3A圖至第3C圖所示，金剛石修整器7係圓板狀’在下面周緣部具備形成有以一定寬度沈積微粒之金剛外的帶狀凸部9a所成的修整器本體9，在凸部9a之表面八置沈積微粒金剛石所形成的金剛石附著環丨〇。旋轉研磨。1及修整器7，再將純水等之修整液，視需要將研磨 11 312228 A7 五、發明說明（i2 ) 液從喷嘴（未圖示）朝向 r 丁攸八 ^應布5之旋轉中心附近供應之狀恶下’將金剛石附菩择接觸於研磨布之表面，進行將研磨布之表面削取成較舊 ^ 〇 ^ φ 潯之L整。金剛石附著環10係在凸口I5 9a之表面附著微粒剛亚在金剛石附著部鍍鎳，成鍍鎳層：以該鍍錄層固定微粒子之金剛石之構造。 .我？ ^整器之尺寸構成之—個例子為修整ϋ本體之直徑 ^ 2 5 umm > 而力：# 丁工 ^ _ ^ 之周緣部配設複數（第3 A圖為8 個）寬度8mm之金剛石附荽卹 ^作附者部的扇形構件，作成環狀形成者。修整器本體之直徑俏祚呈4係作成大於研磨對象物的半導體晶圓之直徑（20〇mm)，而丰藤一平導體晶®之研磨時，係研磨布之經修整之面成為比使用於本、、牛導體日日圓之研磨中的研磨面之領域更大之狀態，成為在研磨么 W帶D牛徑方向之内周側及外周側均有裕度之狀態。此砗此寻不用具備金剛石附著環之金剛石修整器，而使用由複數個SlC扇形所形成的sic修整器也可以。此時’ SlC修整器係與表示於第3A圖至第_ 之構造同樣者，在表面且右私丄衣面具有數十以瓜角錐狀之多數突起者。第4A圖及第4B圖係表示修整單元14之刷子修整器之詳細構k的圖式，第4A圖係表示仰視圖；第4B圖係表示第4A圖之b_b線的剖視圖。刷修整器u係圓板狀，而在下面全面具備刷12之修整器本體13。旋轉研磨台i 及L整器11再將純水等之修整液，視需要將研磨液從喷嘴（未圖示）朝向研磨布5之旋轉中心附近供應之狀態下，將刷子面接觸於研磨布面，進行除掉研磨布上之衆液 Ϊ纸張—尺度適用中國國家標準（CbJS)A4規格⑽χ 297公爱·)-------- -----------ί!φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ---訂i — —— —— —η — a— — —— m— — —1 ϋ n ^1· n- -an —ϋ In ϋ ·ϋ ^^1 ^^1 l^fl SB1 - 12 312228 495416

五、發明說明（u ) (研磨液）的凝集物及研磨屑的修整。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製該修整器之尺寸構成，舉一例子說明之，修整器本體之直徑為238mm，而在其下面全面具有植毛長度7111111之尼龍刷子者。修整器本體之直徑係作成大於研磨對象物的半導體晶圓之直徑（20〇mm)，而半導體晶圓之研磨時，使研磨布之經修整面成為對於使用於半導體晶圓之研磨中的研磨之領域，在研磨台半徑方向之内周側及外周側均有裕度。第5A圖及第5B圖係表示使用表示於第1圖之構成的研磨裝置來處理半導體晶圓之一連串的研磨製程與修整製程之時系列上之動作關係的圖式。在表示於第5A圖之例子中，在使用於研磨布之研磨之則的初期表面調整，使用具有金剛石修整器7的修整單元8(參照第i圖）進行削掉研磨布表面成為較薄的粗糙修整’然後’使用頂環3進行半導體晶圓2之研磨（參照第 2圖）。之後，在研磨製程期間使用具有刷修整器〗1之修整單元14 (參照第1圖）進行修整。在表示於第5B圖之例子中，在使用於研磨布之研磨之則的初期表面調整，使用具有金剛石修整器7的修整單元8進行削掉研磨布表面成為較薄的粗糙修整，然後，使用頂環3進行半導體晶圓2之研磨。之後，在研磨製程期進行兩階段之修整。亦即，首先使用具有金剛石修整器 7的修整單元8來進行修整，之後，使用具有刷修整器u 的修整器單元14來進行修整。 n H ..... m - - - n ! .- i i HI n n I « In In n 1 m Ϊ - ! 一 -°J· - -- m I 1 i n I -- 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

495416 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制私五、發明說明（Μ ) 如第5Α圖及第5Β圖所示，依照本發明之研磨裝置，在使用於研磨布之研磨之前的初期表面調整，使用具有金剛石修整器7的修整單元8進行削掉研磨布表面成為較薄的粗糙修整，然後使用頂環3進行半導體晶圓2之研磨（參照第2圖）。之後，在研磨製程期間也可適當地組合使用具有金剛石修整器7的修整單元8之修整，及使用具有刷修整器11的修整單元14之修整也可以。在本實施形態中’作為使用於修整單元8及1 4的修整器，表示具有金剛石粒子之接觸型金剛石修整器，及具有刷之接觸型刷修整器，惟也可分別使用從也包含在研磨布之表面喷鍍流體噴射俾進行修整之非接觸型修整器之群中所選擇的修整器。又，也可具備三個修整單元或修整器。又，作為分別使用在本實施形態之修整單元的修整液適用純水，惟為了得到除了機械或修整作用之外還可得到化學式之修整效果，也可使用酸、鹼或界面活性劑等之藥劑。又，研磨台1之研磨面係研磨布或研磨石均可。如上所述，依照本發明之第一實施形態，作為使用於研磨布表面之修整的修整器，具備具金剛石粒子之接觸型修整器及具刷之接觸型修整器，亦即，由於至少具備兩具修整單元，因此不需要此等之更換作業，適當地組合被選擇之至少兩具修整器，可進行最適用的研磨布之修整。以下，參照第6圖至第8圖說明本發明的研磨裝置之第二實施形態。第6圖及第7圖係表示本發明之研磨裝置之第二實施尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（2& χ 297公爱） 312228 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 一口t I BOV mm·雇 m··· m» a»»· axM MBH a··· aa·!· am van . Α7 五、發明說明（15 ) 形態的圖式；第6圖係表示俯視圖，第7圖係表示第6圖 '之νπ-νη線的箭視圖。在第6圖及第7圖中，記號⑻ 係研磨口，Ζ號1G3係具有頂環1()2之頂環單元；記號— 係具備直徑比研磨對象物之车m辦之牛導體晶圓Ϊ11較大之修整器 104的修整單元；記號107係具備直徑比研磨對象物之半導體晶圓m較小之修整器106的修整單元。修整器1〇6 係沿著導執m成為可.往復移動之狀態。鄰接於研磨台ι〇ι 設有用以將半導體晶圓交接至頂環102的推屋且109。在此，修整器104係未能進行使用頂不肊暹仃便用頂％ 102的半導體晶圓m 之研磨中的修整，惟修整考】 I登盎106係成為可進行使用頂環102 訂的半導體晶圓⑴之研磨令的修整。亦即，修整器1〇6之運轉範圍係成為與頂環1()2之運轉範圍干擾之狀態。又，研磨台IGi之研磨面係研磨布或研磨石之任何—種均可。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在第6圖及第7圖中，修整單元1〇5係成為可轉動之狀態，而將修整ϋ 104酉己置在研磨纟1〇1上修整位置與等待位置。修整器104係連結於旋轉用馬達U5與昇降用缸 116’如以箭頭所示成為可昇降且可旋轉在其轴心。頂環 102係連結於旋轉用馬達與昇降用缸（未圖示卜如以箭頭所示成為可昇降且可旋轉在其轴心。由此成為以任意壓力此推壓半導體晶圓！!!。研磨對象物之半導體晶圓“】係成為藉由真空等被吸附在頂環1〇2之下端面。在頂環1〇2 下部外周°卩，没有進行半導體晶圓ill之防止脫落的導環U2。在研磨台1〇1之上方設有研磨液供應喷嘴（未圖不），成為藉由研磨液供應喷嘴能將研磨液供應至研磨台 ^氏張度適格 mo X 297 公爱） 312228 495416 五、發明說明（I6 : 1〇1上之研磨布110。在第7圖中，記號113、114係分別為金剛石附著環，㈣，修整器1G4、1G6係均以金剛石修整器所構成。但是，在修整器1〇4、1〇6使用刷修整器亦可。修整單疋1〇7係藉由沿著導執1〇8施以往復移動成為在研磨台101上可搖動之狀態，搖動研磨布表面之半導體晶圓研磨面能施行修整。修整器106係連結於旋轉用馬達 7及昇降用工作叙118，如以箭頭所示成為可昇降且可對著其軸心旋轉之狀態。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第8圖係表示對於圖示於第6圖之構成的研磨裝置來處理半導Μ晶圓之-豸串研磨製帛與修整製程之時系列上之動作關係的圖式。使用於研磨布11〇之研磨前的初期表面調整。係使用具有金剛石粒子且具備直徑大於研磨對象物大之金剛石修整器104的修整單元1〇5來進行。完成研磨布之初期表面調整後，頂環1〇2係以推壓具（晶圓交接裝置）109接受半導體晶圓，而移動至研磨台ι〇ι上之研磨位置。在半導體晶圓ιη之研磨中進行修整時，由於研磨台101較小，因此一面搖動具有金剛石粒子且具備直徑比研磨對象物較小之金剛石修整器106的修整單元一面進行修整。完成研磨後，頂環102係搖動至推壓具（晶圓交接裝置）109之上方後，使用具金剛石粒子且具備直徑大於研磨對象物之金剛石修整器1〇4的修整單元1〇5進行研磨布110之修整。又，半導體晶圓lu之研磨中之修整單元1 0 7的修整時間係可任意地選擇。本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A.:丨規格(2κΓX ----— — 16 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 17 312228 495416 五、發明說明（17 第9圖係表示圖示於設有大小修整器之第6圖及第7 圖之實施形態之變形例的前視圖。在第9圖中，未表示大直役之修整器。僅表示小直徑之金剛石修整器。如第9圖所示，在經研磨台1(H之中心朝直徑方向延伸的小直徑修整機106之前端安裝有接觸感測器ι2〇。將小直徑之修整益106藉沿著研磨台101之直徑施以往復移動，藉接觸感測器120，可測定研磨面（研磨布11〇之上面）的半徑方向之凹凸的研磨布之外型（表面之波浪狀起伏）。使用小直徑之金剛石修整器106可局部地進行修整，以補正所測定之研磨台之半徑方向的研磨布之凹凸。使用小直徑之金剛石修整器106進行研磨面之平坦化後，將圖示於第7圖之金剛石附著環113以刷子代替之大直徑之刷子修整器114，除去研磨面表面之研磨屑及殘留之研磨粒。或是，為了使研磨面平坦化將大直徑之修整器與第7圖同樣使用金剛石修整器構成，並將小直徑之修整器1〇6作為除去研磨屑及殘留之研磨粒用的刷子修整器亦可。研磨台1〇1之研磨面由研磨布或研磨石構成均可。在第9圖中，表示往復移動修整單元1〇7之機構。亦即，修整單元107係構成藉修整器滑動用馬達122正反旋轉球形螺旋122而往復移動。件號123係控制修整單元1〇7 之往復移動；同時控制修整器1〇6之推壓力的控制部。如上所述，依照本發明之第二實施形態，藉由具備至少一個直徑比研磨對象物較小之修整器及至少一個直徑比 Μ磨對象㈣大之修整器，使用較小之修整器而在研磨中 &張尺度適用Ti國家標準㈣⑽—規格⑵心挪公爱厂 ϋ n flu _ϋ n m n· n m n m I · n i H9 n· n Is 1— 一口、· n n n· n n m 11 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 495416 曰曰 A7 五、發明說明（18 ) <進行修整’可增加在每-單位時間可研磨的半導體晶圓之枚數。因此在製造半導體裝置適用本發明時，可提高製造之良品率’並可提昇生產性。又，藉具備一個較小之修整器，可減少較大之修整器之個數，而可提高裝置之省空間化。以下參照第10圖至第17圖詳述本發明之研磨裝置之第三實施形態。第10圖係模式地表示本實施形態之研磨裝置的俯視圖。如第ίο圖所示，在本發明之研磨裝置，於整體呈長方形之地板上的空間之一端側左右相對向地配置有一對研磨部201a、201b，而在另一端配置有分別載置半導體晶圓收納用卡匣202a、2〇2b的一對裝載卸載單元。在連結研磨部20U' 2015及裝載卸載單元之連結線上配置有搬運半導體晶圓的兩台搬運機械人2〇4a、2〇4b俾形成搬運線。在該搬運線之兩側，配置有各一台反轉機2〇5、2〇6 及隔著該反轉機205、206配置有兩台洗淨機2〇7a、2〇7b、 208a > 208b 〇兩具研磨部201a、201b，係基本上有相同規袼之裝置對稱地配置於搬運線，分別具備··研磨布張貼於上面的研磨台211，及藉真空吸附保持研磨對象物的半導體晶圓，並將此向研磨台211推壓並施以研磨的頂環212，及進行研磨台211上之研磨布修整的修整單元213。又，在研磨。卩2 0 1 a、2 0 1 b，於各該搬運線側，設有將半導體冬紙&準(CNS)A4規格⑵。x \爱丁 ^ 312228

---------訂-------- 線丄 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 495416 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（19 圓在與頂環单元212之間授受的推堡具214。搬運機械人204a、2〇4b係具有在水平面内彎折自如之關節臂。分別在上下將兩具把持部分別使用作為乾指狀物與濕指狀物。由於在本實施形態為使用兩台機械手，因此基本上，第一機械手204a係負責反轉機2〇5、2〇6接近卡匣202a、202b側之領域，而第二機械手2〇4b係負責自反轉機205、206靠近研磨部201a、201b側之領域。反轉機205、206係用以將半導體晶圓上下反轉者，而配置於搬運機械手204a ' 204b之機臂可到達之位置。在本實施形態中，將兩具反轉機205、206分別使用作為處理乾基板者’及處理濕基板者。各洗淨機207a、207b、208a、2 08b之形式係任意；惟例如研磨部201 a、20 1 b側係具海綿之輥、為擦拭半導體晶圓之表背兩面之型式的洗淨機2〇7a，2〇7b，而卡匣 202a、202b側係把持半導體晶圓之邊緣而在水平面内一面旋轉一面供應洗淨液之型式的洗淨機2〇8a、2〇8b。後者係也具備作為離心脫水並乾燥的乾燥機之功能。在洗淨機207a、207b中，可進行半導體晶圓之一次洗淨，而在洗淨機208a、208b中，可進行一次洗淨後之半導體晶圓之一次洗淨。以下詳述上述之研磨部，第u圖係模式地表示圖示於第1〇圖之研磨部201a及主要部分的縱剖視圖；第12 圖及第13圖係表示第10圖之研磨部2〇u之概略的俯視圖。在以下僅說明研磨部2〇la ;對於研磨部2〇ib可視同 G氏張尺度適用中國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公釐Γ 312228 Μ--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Α7 五、發明說明（2〇與研磨部201a同樣。如第11圖所不，研磨台211的研磨布21〇之表面係構成與研磨對象物之半導體晶圓以滑接的研磨面。研磨台 211係絰由台軸211 a連結在配設於其下方的馬達（未圖示），而研磨台211係成為可對其台軸21U旋轉。如第11圖至第13圖所示，在研磨台211之上方配置有研磨液，水供應噴嘴215，從該研磨液•水供應喷嘴215 係使用於研磨之研磨液及使用於修整之修整液（例如水）供應於研磨布210上。回收此等研磨液與水之框體217設置於研磨台211之周圍，而於該框體下部形成有水槽217&。在研磨台2 11之上方，配設有將混合氮氣體與純水或藥液之液體喷射於研磨布之研磨面的喷霧器 (at〇mizer)216。喷霧器216係具備連接於氮氣體供應源及液體供應源的複數喷射喷嘴（n〇zzle)216a。來自氮氣體供應源之氮氣體及來自液體供應源之純水或藥液，係藉由未圖示之調整器或空氣操作閥調整成一定壓力，在混合兩者之狀態供應於喷霧器216之喷射喷嘴216a。經混合之氮氣體與純水或藥液係在①液體微粒子化， ②液體凝固之微粒子固體化，③液體蒸發之氣體化（將此等① '②、③加以霧狀化或喷霧化）之狀態下，從喷霧器 216之喷射喷嘴216a朝向研磨布210喷射。經混合之液體是否在液體微粒子化，微粒子固體化或氣體化之那一種狀態下噴射，由氮氣體及/或純水或藥液之壓力，溫度或喷嘴形狀等決定。因此藉由調整器適當變更氫氣體及/或 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Aw --------訂---------線—1®·------- 五、發明說明（21 ) 純水或藥液之壓力、^ 體狀熊。皿又3噴嘴形狀等可變更喷射之液頂環單元212係由：可旋轉之支轴22〇，及連結於支 = 22〇t上端的頂環頭如，及從頂環頭221之自由端垂的頂％軸222，及連結於頂環軸222之下端的大約圓盤頂環223所構成。頂環223係依支軸22(>之旋轉的頂環碩如之搖動之同時朝水平方向移動，如第則之箭號 A所示地’成為可進行推壓具214與研磨布21()上之研磨位置之間的往復運動。頂環223係經由頂環軸222被連結於設於頂環頭221 之内邰之未圖示之馬達及昇降缸，由此成為可昇降且可旋轉在頂環軸222周圍。研磨對象的半導體晶圓w係藉真空等吸附保持在頂環223之下端面。藉此等機構、頂環223 係一面自轉，一面可將被保持在其下面的半導體晶圓w 以任意壓力向研磨布2 1 0推壓。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製由於修整單元213係進行研磨而再生經劣化之研磨布 210之表面者，對於研磨台211之中心配置在與頂環單元 212相反側。如第u圖至第13圖所示，本實施形態之修整單元21 3係將兩具修整器作成一體而具備第一修整器 239及第二修整器233。如下所述，第一修整器239係用於在研磨中進行研磨布210之修整，而第二修整機23 3徭用於在進行用以研磨前之研磨布210之初期表面調整之整。修整單元213係具備：可旋轉之支軸230，及連結;！本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 312228 495446 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ---------____ 五、發明酬（22 ) "~' 支軸230之上端的修整器頭231，及從修整器頭23i之自由端垂下的修整器軸232，及連結於修整器軸232之下端的大約圓盤狀第二修整器233。第二修整器233係依支軸 230之旋轉的修整器231之搖動之同時朝水平方向移動，如第10圖及第12圖之箭頭B所示，成為在研磨布21〇上之修整位置與研磨台2 11外側之等待位置之間可進行往復運動。又，第二修整器233係經由修整器軸232連結於設在修整器頭231之内部之未圖示的馬達及昇降缸，由此成為可昇降且可旋轉在修整器軸232周圍。又，在研磨台 2 11之外側的等待位置，配設有用以洗淨第二修整器的修整器洗淨槽2 1 8。第二修整器233係作為修整構件具備片狀或環狀之金剛石修整器234。該金剛石修整器234係在第二修整器233 之下面周緣部配設附著有金剛石粒子等之粒狀物的複數個圓板構件者。第二修整器233之直徑係例如27〇mm，形成比研磨對象物的半導體晶圓w之直徑（2〇〇mm)較大。因此，藉第二修整器233所修整之研磨面的領域係成為大於使用於半導體晶圓W之研磨的研磨面之領域。在修整器頭231之側部固裝有支持部235，而在支持部235之前端固定有搖動馬達236。在搖動馬達236之馬達軸236a連結有搖動臂237，藉由旋轉驅動搖動馬達236 成為能使搖動臂237搖動。該搖動馬達236係連接於控制裝置250,藉由該控制裝置25〇控制馬達速度（搖動速度）。搖動馬達236係構成在研磨台211之研磨面上移動下述之本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（挪χ挪公爱 22 312228

--------訂---------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丄 ο Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製、 -----〜__Β7 五、發明說明（23 ) ^ -— 窠一修整器239的移動機構。 ^ I整器軸23 8從搖動臂2 3 7之自由端側垂下，而在修整斋軸238之下端連結有大約圓盤狀第一修整器239。第飴整器239係藉搖動馬達236之驅動的搖動臂237之搖動之同時朝水平方向移動如第13圖之箭頭c所示成為可往復運動在研磨布2 1 〇上之修整位置與研磨台2丨丨之外側等寿位置之間在支軸230之修整器頭231之下方固定有支持台246。而在支持台246,用以洗淨第一修整器239 之桶狀修整器洗淨槽247設於第一修整器239之等待位置。該支持台246係藉支軸23〇之旋轉而與修整器231成為一體施行搖動。修整器軸238係連結在固定於搖動臂237之工作缸（推壓機構）240，藉由該工作缸24〇，修整器軸238係成為可幵降之狀悲。又，修整器軸238係經由鍵（未圖示）連結於旋轉同241。在該旋轉筒241之外周部具備定時帶輪242。在搖動臂23 7固定有旋轉馬達（旋轉機構）243，上述定時帶輪242係經由定時皮帶244連接在設於旋轉馬達243的疋時帶輪245。因此，藉由驅動旋轉馬達243經由定時帶輪245，定時皮帶244，及定時帶輪242使旋轉筒241及修整機軸238 —體地旋轉，並使第一修整器239旋轉。第一修整器239係作為修整構件具備碟狀之金剛石修整器248。該金剛石修整器248係在第一修整器239之下面整面配設附著有金剛石粒子等粒狀物的圓板構件者。第一修整器239之直徑係例如1〇〇mm，而形成小於研磨對本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇

------------—Μ----- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂· -線. 297公釐） 23 312228 A7 五〜發明說明（24 ) =的半導體晶圓W之直徑⑽_)。因此，藉第—修體Γ39被修整的研磨面之領域，係形成小於使用於半導體日日圓W之研磨的研磨面之領域。等如此，本實施形態的修整單元，係一體化目的不相 2兩具修整器及其中-方的修整器之洗淨槽的構成。藉作成此種構成可節省設備之空間。以下’使用上述之構成的研磨裝i，說明半導體晶圓，研磨處理及進行修整時之動作。第14圖至第16圖係表示本只施形態之一連串動作的時序圖。首先說明表示於第14圖之例子。線 ▲ I先進订研磨前的研磨布之初期表面調整。在該研磨刚的研磨布之初期表面調整，使用修整單元2"之第二修整器233進行削取研磨布210之表面薄層的修整。第12 圖係表示此種狀態。在此時，藉由支轴23〇之旋轉，將修整器頭231移動至研磨布21〇上之修整位置。如此，分別獨立地自轉第二修整器233及研磨台211之狀態下，將被保持在第一修整器233之金剛石修整器234以所定壓力抵接於研磨布210。此時，與修整構件234接觸於研磨布210 之同時或疋在接觸之前’從研磨液•水供應喷嘴將水供至研磨布210上面，俾洗掉殘留於研磨布21〇之經使用的研磨液。如此藉由第二修整器233，將研磨布21〇之研磨面整體全面再生。之後’進行依研磨前的第二修整器233之修整。在依該第一〇整器233之修整中或是在修整前後，將一定壓 t張尺度適用中國國家顯破^^0 X 297) 24 312228 495.416 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（25 ) 力’溫度之氮氣與純水或藥液供應於噴霧器216，並從喷霧斋216之喷射喷嘴216a將純水或藥液及氮氣體之混合液體朝研磨布210噴射。由此，將混合液體以霧狀化之狀匕、下噴射至研磨布210，使研磨布210上之研磨液或研磨屑飛散至研磨台211之外方。尤其是，藉由混合液體中之氣體扒出掉進在研磨布之凹部的研磨液或研磨屑，並可藉由純水或藥液洗掉。由此，可有效果地除去存在於成為^ 痕之原因的研磨布210上的研磨液或研磨屑。此種喷霧係可進行在依第二修整器233之修整中的任意時間，或是依第一修整器233之修整前後的任意時間。又在第14圖至第16圖中如以虛線所示，在研磨前之研磨布的初期表面調整時進行喷霧亦可。從研磨液，水供應喷嘴供應於研磨布210之水，或從喷霧器216喷射至研磨布210之混合液體，係受到依研磨台211之旋轉的離心力而飛散至研磨台211之外方，而藉框體217之下部的水槽2 17a回收。完成修整後之第二修整器233，係藉修整器頭231之搖動回復至等待位置，而由設於該等待位置的修整器洗淨槽218洗淨。之後進行半導體晶圓之研磨處理。在半導體晶圓之研磨處理中，藉由頂環223進行半導體晶圓貿之研磨之 .同時，也進行依修整單元213的第一修整器239之修整。第13圖係表示此種狀態。在此時，藉支軸22〇之旋轉，將頂環頭221移動至研磨布210上之研磨位置。之後，在分別獨立地使頂環223及研磨台211自將之狀態下，使被私紙張尺度過时關家標準（CNg)A4規格⑵Q χ 297公髮 25 312228 ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 消 312228 B7 五、發明說明（26 ) 保持在頂環223之半導體晶圓W與研磨台211相對運動，並將被保持在頂環223下面的半導體晶圓w向研磨台211 之研磨布210推壓。此時，同時從研磨液•水供應喷嘴 215將研磨液供應至研磨布21〇之上面。該研磨液使用例如在鹼溶液中懸濁研磨粒微粒子而構成者，而依鹼之化學陡研磨作用，及依砥粒之機械式研磨作用之複合作用研磨半導體晶圓w。使用於研磨之研磨液，係受到研磨台2ιι 之旋轉的離心力而飛散至研磨台211之外方，而由框體217 下部之水槽217a回收。在此種研磨中，用以驅動被固定在修整單元213之支持部的搖動馬達236,將搖動臂237加以搖動而將收容於支持台246之修整器洗淨槽247的第一修整器239移動至研磨布210上。以旋轉馬達243旋轉第一修整器239，將保持於第一修整器之金剛石修整器248以一定壓力抵接於研磨布俾進行研磨布210之修整。在該修整t ’藉由搖動馬達236使搖動臂237及第一修整器239搖動。控制裝置25〇係藉由研磨台211上之位置使第一修整器239之搖動速度有變化控制搖動馬達236 之馬達速度。該第一修整器239之搖動速度係依據半導體晶圓W之研磨面之外型而被控制。亦即控制成使研磨須研磨之膜厚較厚之部分的研磨布21〇之位置慢慢移動，而在研磨須研磨之膜厚較薄之部分的研磨布210之位置較快移動。因此，用以研磨須研磨之膜厚較厚之部分的研磨布，比用以研磨須研磨之膜厚較薄之部分的研磨布被修整整較 I紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格do x 297公髮） r—0------7丨訂·，------------------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4^416 , B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、潑：明說明（27 ) 於是在頂環223,可以將須研磨之膜厚-:父厚部分多研磨’而將膜厚度較薄之部分少研磨，而可：研磨之過不足。又，半導體晶圓w之研磨中的 ;器239之修整時間係可任意地選擇。本實施形態之控制裝置㈣係控制第-修整器239之搖動速度來控制研磨= 均勾度’惟控制旋轉馬達（旋轉速度）243或工作缸（推構）240 ’控制第一修整器239之旋轉速度或推壓載重，也同樣地可避免研磨之過不足。在表示於第15圖之例子中，研磨前之研磨布之初期表面調整並不是藉第二修整器233進行，而是藉第一修整器239進行，其他之部分點係與表示於上述之第μ圖之例子同樣。如此，藉由第一修整器239也可進行用以初期表面調整之粗糙程度。又如第16圖之例子，僅在研磨布 210之交換時使用第二修整器233，而其後之修整係藉由第一修整is 239進行亦可。使用前之研磨布21〇係未曾修整，故初期表面調整之修整時間變久。另一方面，經一次修整之研磨布210係在其後僅施以修整即可提高研磨效率。因此，在表示於第16圖之例子，係藉由大直徑之第一修整器2 3 3在短時間内進行初期表面調整，而藉由小直徑之第一修整器239，進行必須修整之部位的修整。此種方法係藉由研磨對象與使用之研磨液之組合等，為研磨程序上，研磨中未能修整時最隹之修整方法。如上所述，本發明之研磨裝置係藉使用直徑小於研磨對象物之半導體晶圓W之第一修整器239，由於在研磨 ^ — 5請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 丨線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27 312228 495416 «» A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明:說明（28 ) 面之領域内可任意變更須修整 ^ ^ 領域，因此可調整研磨而里故可進行隨著半導體晶圓w之被研磨面的外型（膜厚分布）之適當研磨。之被。例如酼著成膜法或成膜裝置事先設定半導體曰圓W之須研磨之膜卢八右 _曰曰之膜尽刀布，亦即，事先設定半導體晶圓 W的被研磨面之外型，據 ^依艨該外型的電腦程式而可控制第一修整器239之藏备.. 之搖動速度，紅轉速度，推壓載重中之任 :-種亦可。又’如第u圖至第13圖所示，設置測定研磨刖或研磨中之半導體晶圓w之被研磨面之外型的膜厚測定器300 ’依據該膜厚測定器所測定的實際半導體晶圓 W的被研磨面之外型而就每一半導體晶圓控制第一修整器239之搖動速度’旋轉速度，推壓載重中之任何一項亦可。如此在設置膜厚測定器3〇〇時，即成為可就每一半導體晶圓，適當之研磨。又，如此地藉膜厚測定器3〇〇來測定半導體晶® W之被研磨面的輪廓形狀㈣行⑷時，再設置測定研磨布210之研磨面的墊片外型模仿型機㈣ profi丨er)而測定研磨面之輪廓形狀而依據半導體晶圓W之被研磨面及研磨布210之研磨面雙方的外型’來控制第一修整器239之搖動速度，旋轉速度，推壓載重中之任何一項亦可。又如第17圖所示之流程也可進行研磨布21〇之修整。亦即，由第二修整器233施以初期表面調整之後，進行依第一修整器239之修整以研磨半導體晶圓w。在研磨半導體晶圓W之後，判斷研磨布21 〇之研磨性能是否適當 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0------Γ 丨訂·.--------CA! 本紙張尺度過用肀國國豕標準（CNS)A4規袼（21〇 X 297公釐） 28 312228 495416 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 k :發明說明（29 ) 地維持，若研磨性能未適當地維持時，則由大直獲之第二修整器233修整整體研磨布2 1 0。為了判斷是否適當地維持研磨性能，以膜厚測定器300測定研磨後之半導體晶圓 W之被研磨面的輪廓形狀，判斷被測定之輪席形狀是否滿足事先決定之位準。如此，若研磨面已局部消耗時，即以大直徑之第二修整器233修整研磨面之大約全面，即使藉由第二修整器239修整而有研磨布210局部消耗時，也可藉由第二修整器233將研磨布210之狀態復元。以下參照第18圖至第20圖詳述本發明之研磨裝置之第四實施形態。對與上述第三實施形態之構件或要素具有相同之作用或功能的構件或元件附註相同記號，尤其是未加以說明部分係與第三實施形態相同。第1 8圖係模式地表示本實施形態之研磨部之主要部分的縱剖視圖；第19圖及第20圖係表示本實施形態之研磨部之概略的俯視圖。本實施形態之研磨裝置係如第18圖至第2〇圖所示分別具備··具有在研磨中進行研磨布之修整之第一修整器 273的第一修整單元252,及具有進行研磨前之研磨布之初期表面調整所用之修整之第二修整器263的第二修整單元25卜第一修整單元252係具備：朝水平方向延伸的球形螺旋270，及從球形螺旋270上之螺帽271垂下的修整器軸 272,及連結於修整器軸272之下端的大約圓板狀第一修整器273。在球形螺旋270之一端連接有球形螺旋驅動私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7

五、發确說明（3〇 ) Ϊ:4而藉球形螺旋驅動馬達274之驅動使球形螺旋27。螺帽：== ❹之作用成為球形…。上之及破連結於該螺帽271的第一修整器273可朝平方向移動。由此，第一修整器币t蹩盎273係如第20圖之箭頭不，在研磨布210上之修整位置與研磨台2ΐι外側之 '置之間可進行往復運動。該球形螺旋驅動馬達274 係連接於控制裝置28〇，藉由控制裝置28〇來控制馬達速度（搖動速度）。該？求形螺旋驅動馬達274係構成在研磨台 211上移動第一修整器273的移動機構。第一修整器273係經由修整器軸272連結於固定在球形螺旋270之螺帽271上的旋轉馬達（旋轉機構）275及工作缸（推壓機構）2 76’由此，成為可昇降且對修整器機轴272 旋轉。在研磨台211外側之等待位置，配置有用以清洗第一修整器233的修整器清洗槽277。在此，第一修整器273係與第三實施形態同樣具備碟狀金剛石修整器278，作為修整構件第一修整器273之直控係小於研磨對象物的半導體晶圓W之直徑。因此藉第一修整器273所修整的研磨面之領域小於使用於半導體晶圓W之研磨的研磨面之領域。第二修整單元251係具備：可旋轉之支軸260，及被連結於支軸2 6 0之上端的修整器頭2 6 1，及從修整器頭2 6 1 之自由端垂下的修整器軸262，及連結於修整器軸262之下端的大約圓盤狀第二修整器263。第二修整器263係與依支轴260之旋轉的修整器軸261之搖動之同時朝水平方 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} ------^--訂 J--------緣丨411- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 30 312228

L6 导、發明說明:(· 31 ) 向移動，如第19圖之箭頭〇所示，成為在研磨布21〇上之修整位置與研磨台2 Π之外側的等待位置之間可進行往復運動。第二修整器263係經由修整器軸262連結於設於修整器頭261之内部的未圖示之馬達及昇降缸，由此成為可昇降且可旋轉在修整器軸262周圍。在此’第二修整器263係與第三實施形態同樣，作為修整構件具備片狀金剛石修整器264，第二修整器263之直徑係比研磨對象物半導體晶圓W之直徑形成較大。因此藉第二修整器263所修整的研磨面之領域，形成比使用於半導體晶圓W之研磨的研磨面之領域較大。以下，說明上述構成之研磨裝置，進行半導體晶圓之研磨處理及修整時之動作。以下，僅說明對應於表示在第二實施形態之第14圖之例子的動作’惟當然這些說明也可適用於表示在第15圖至第17圖之例子的動作。首先說明進行研磨前之研磨布的初期表面調整之情形。在該研磨前之研磨布的初期表面調整中，使用第二修整單元251之第二修整器263進行削取研磨布21〇之薄層表面的修整。第19圖係表示此種狀態。此時，藉支軸26〇之旋轉將修整器頭261移動至研磨布210上之修整位置。如此，在分別使第二修整器263及研磨台2 11分別獨立自轉之狀態下’將保持在第二修整器263之金剛石修整264 以一定壓力抵接於研磨布210。如此藉由第二修整器263 將研磨布210之整體研磨面再生。完成修整後之第二修整器263，係藉由修整器頭261之搖動而回到等待位置，藉 ----------------^ f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 31 312228 495416 A7 五、發明說明（32 ) γ · 由设於該等待位置之修整器清洗槽2 1 8洗淨。之後’進行半導體晶圓之研磨處理。在半導體晶圓之研磨處理中，藉由頂環223來進行半導體晶圓w之研磨之同時，也進行藉第一修整單元252之第一修整器273之修整。第20圖係表示此種狀態。此時，藉支軸之旋轉將頂環頭221移動至研磨布210上之研磨位置。如此，在使頂環223及研磨台211分別獨立自轉之狀態下，使保持在頂環223的半導體晶圓w與研磨台211相對運動，並將保持於頂環223之下面的半導體晶圓w推壓至研磨台211上之研磨布21〇。此時，同時將研磨液從研磨液· 訂水供應喷嘴215供應至研磨布21G之上面，將半導體晶圓 W研磨。在此種研磨作業中，驅動第一修整單元252之球形螺旋驅動馬達274’冑收容於修整機洗淨# 277之第一修整器273移動至研磨布210上。如此，藉旋轉馬達275使第 -修整器273旋轉’而將保持在第一修整器2”之金剛石修整器278以-定麼力抵接於研磨布21〇俾進行研磨布 2 10之修整。在該修整作業中，以球形螺旋驅動馬達274,使第一修整器273在研磨台211上朝向研磨台2ιι之半徑方向搖動。控制裝置則即控制球形螺旋驅動馬達274之馬達速度而使第-修整器273之搖動速度依研磨台2ιι上之位置變化。該第一修整器273之搖動速度係依據半導體晶圓 w之被研磨面的外型而被控告丨 |_ 控制。亦即，控制成在研磨膜

本紙張尺度適时關家標準（CNS)A4絲⑵G ) 32 312228 A7 B7

五、發咱說明（33 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製厚較厚之部分的研磨布210之位置時即慢慢移動，而在研磨臈厚較薄之部分的研磨布2 J 〇之位置時則快快移動。因此用以研磨膜厚較厚之部分的研磨布，係比使用以研磨須研磨之膜厚較薄之部分的研磨布作較多之修整而呈更粗糙，故在頂環223,可多研磨須多研磨之膜厚較厚之部分，而相對地可少研磨須研磨之較薄部分，而避免研磨之過與不足。半導體晶圓W之研磨中的第一修整器273之修整時間係可任意地選擇。本實施形態之控制裝置25〇係控制第一修整器273之搖動速度來達成均勻研磨之目的，惟控制旋轉馬達（旋轉機構）275及工作缸（推壓機構）276，並控制第一修整器273之旋轉速度或推壓載重也同樣地可避免研磨之過與不足。如此，本發明之研磨裝置係藉使用直徑小於研磨對象物之半導體晶圓W的第一修整器273，由於在研磨面之領域内可任意地變更被修整之領域，因此成為可調整研磨面之任意部位的修整量。因此可達成隨著半導體晶圓w 之被研磨面的外型（膜厚分布）的適當之研磨。本實施例也與第三實施形態同樣地，例如隨著成膜法或成膜裝置事先設定半導體晶圓w之被研磨面之外型，以根據該外型之電腦程式來控制第一修整器273之搖動速度，旋轉速度及推壓載重中之任何一項亦可，或是設置測定研磨前的半導體晶圓w之被研磨面之外型的膜厚測定器，依據由該膜厚測定器所測定的實際之半導體晶圓w 之被研磨面的外型，就每一各半導體晶圓控制第一修整著私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 495416 · A7 τ-__________ B7 五、發明說明（34 ) 2 73之搖動速度，旋轉速度及推壓載重中之任何一項亦〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第二及第四實施形態中，作為第二修整器及第一修整器之修整構件均使用金剛石修整器，惟並不被限定於此者。例如不僅為片狀或碟片之金剛石修整器，也可使用環狀之金剛石修整器，或也可使用刷子修整器。適當地組合此等各種修整構件也可以使用。如上所述，依照本發明之第三及第四實施形態，藉使用直徑比研磨對象物較小之修整器，在研磨面之領域内可任意地變更被修整之領域。因此，成為可將使用於用以研磨須研磨之膜厚較厚之部分的研磨布，比使用於用以研磨須研磨之膜厚較薄之部分的研磨布施加較多修整而呈更粗糙。由此，可多研磨須多研磨之膜厚較厚之部分，而相對地可以研磨較薄部分，可成為隨著研磨對象物之被研磨面的外型（膜厚分布）之適當之研磨。本發明並不被限定於上述實施形態，當然在其技術思想之範圍内可實施各種不相同之形態。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [產業上之利用可能性] 本發明係關於一種研磨半導體晶圓等之研磨對象物成為平坦且鏡面狀的研磨裝置，適用於進行對張貼於研磨台上面之研磨布表面之修整的修整器。 [元件符號之說明] 1，101，211，402研磨台 2，111半導體晶圓 3，102,212,404 頂環 4,1 0312 頂環單元本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 34 312228 495416 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五V备明說明（35 A7 B7 5,110,210 研磨布 6，112 導環 7,234,248,278 金剛石修整器 8，14，105，107,213 修整單元 9 修整器本體 9a 帶狀凸部 1〇，113金剛石附著環 11 刷子修整器 12 刷 13 修整器本體 15,115,122 馬達 16 推動器 18,118昇降用工作缸 104,106,408 修整器 108 導執 109 晶圓交接裝置 109,214 推壓具 114 刷子修整器 Π 6 昇降用缸 120 接觸感測器 123 控制部 201a，201b研磨部 202a，202b 半導體晶圓收納 204a，204b 搬運用機械人 205,206 反轉機用卡匣 207a，207b，208a，208b 洗淨機 211a 台軸 215 噴嘴 216 喷霧器 216a 噴射噴嘴 217 框體 218,247,277 修整器洗淨槽 217a 水槽 220,230,260 支轴 221 頂環頭 222 頂環軸 223 圓盤狀頂環 231，261 修整器頭 232,238,262,272 修整器軸本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 35 312228 --------------^--------^ ----I---- ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 495416 · 五、·备明說明（36 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ,_B7 233,263 第二修整器 235 支持部 23 6 搖動馬達 23 6a 馬達轴 237 搖動臂 239 ，273 第一修整器 240,276 推壓機構 241 旋轉筒 242,245 定時帶輪 243 ,275 旋轉機構 244 定時皮帶 246 支持台 250,280 控制裝置 251 第二修整單元 252 第一修整單元 270 球形螺旋 271 螺帽 274 球形螺旋驅動馬達 300 膜厚測定器 400 研磨墊 406 研磨液噴嘴 W 晶圓 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 I n n n ϋρ n 1_ ·1 w I tmt —ϋ *·ϋ 11 言線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 36 312228

Claims

^416 C8 -----一〇8 六、申Λ請專利範圍 c' 1 (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) •一種研磨裝置，係具有研磨面之研磨台與頂環，在上述研磨台與頂環之間介裝研磨對象物，使用一定壓力施加推壓而將研磨對象加以研磨的研磨裝置，其特徵為具備·接觸於研磨布之表面並進行上述研磨面之修整的至少兩具修整單元。 2·如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中上述至少兩具修整單元之修整器，係具備分別不相同之修整構件。 3.如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中具備直徑大於研磨對象物之直徑之修整器的至少一具修整單元，及具備直徑小於研磨對象物之直徑之修整器的至少一具修整單元。 4· 一種修整方法，係對研磨裝置之研磨面進行修整的修整方法’其特徵為：在使用研磨面於研磨前之初期表面調整，使用具有金剛石修整器或SIC修整器的修整單元；於將研磨對象物施以研磨之研磨製程期間所進行之修整則使用具有刷子修整器的修整單元。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 · —種修整方法，係對研磨裝置之研磨面進行修整的修整方法’其特徵為··在使用研磨面於研磨前之初期表面調整，使用具有金剛石修整器或SIC修整器的修整單元；於將研磨對象物施以研磨之研磨製程期間所進行之修整，則先使用具有上述金剛石修整器或SIC修整器的修整單元，然後使用具有刷子修整器的修整單元0 6. —種修整方法，係對研磨裝置之研磨對象物之研磨中本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 37 312228 C8 —~2_：__ 〜 ' 申請專利範圍進行之修整方法，其特徵為··一面移動具備直徑小於研磨對象物之直徑之修整器的修整單元，一面進行修一 I整終了後，使用具備直徑大於研磨對象物之直徑之修整器的修整單元來進行修整。種研磨裝置，具備具研磨面之研磨台，及將研磨對象物向該研磨台之研磨面推壓的頂環，並將研磨對象物向上述研磨台之研磨面推壓並研磨該研磨對象物之研磨裝置，其特徵為·· 具備進行上述研磨台之研磨面之修整的修整器，上述修整器係將使用於研磨上述研磨對象物之被研磨面内之一定位置所用的研磨面之領域對應於該被研磨面内之一定位置的須研磨之膜厚度施以修整。 8·如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中具備：將上述修整器在上述研磨台之研磨面上移動的移動機構，及使上述修整器旋轉的旋轉機構，及將上述修整器向上述研磨台之研磨面推壓的推壓機構中的至少一機構；及使用於研磨上述研磨對象物之被研磨面内之一定位置之控制裝置，此控制裝置係將在研磨面之領域，對應於該被研磨面内之一定位置的須研磨之膜厚度控制由上述移動機構移動的上述修整器之移動速度，及由上述旋轉機構旋轉的上述修整器之旋轉速度，及由上述推壓機構推壓的上述修整器之推壓載重中之至少一項0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·--------訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 38 312228 C8 、------：___—_ D8_ 、、申_專利範ju ::: · 9 Γ r’ •如申:請專利叙圍第7項之研磨裝置，其中上述修整器係、1： #小於上述研磨對象物直徑的修整器。 1〇·如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中上述修整器係在研磨中進行上述研磨面之修整。 U·如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中具備用以清洗淨上述修整器的清洗槽。 1 2·如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中具備用以測疋上述研磨對象物之被研磨面之須研磨之膜厚度的膜厚測定器。 13·如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中又具備將推壓上述研磨對象物的研磨面之大約全面施加修整的第二修整器。 1 4.如申請專利範圍第13項之研磨裝置，其中上述第二修整器係在上述研磨面局部地消耗時修整該研磨面之大約全面。 1 5.如申請專利範圍第13項之研磨裝置，其中上述第二修整器係直徑大於上述研磨對象物之直徑的修整器。 6.種研磨裝置’係具備具研磨面之研磨台，及將研磨對象物向該研磨台之研磨面推壓的頂環，並將研磨對象物向上述研磨台之研磨面推壓並研磨該研磨對象物之研磨裝置，其特徵為具備：將在上述研磨對象物之研磨中進行上述研磨台之研磨面之修整的第一修整器，及在上述研磨對象物未被研磨時進行上述研磨台之研磨面之修整的第二修整 -------------I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -n n n n · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇 X 297公愛） 39 312228 495416 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、，申靖專利範圍器的修整單元作成為一體。 17·—種研磨裝置，具備：具有研磨面之研磨台，具有在修整作業中與上述研磨面接觸之接觸面之第一修整器；具有在修整作業中與上述研磨面接觸之接觸面之第一修整器，以及用以將流體向上述研磨面喷射，以除去研磨面上之研磨屑之噴霧器。 18·—種研磨裝置，具備：具有研磨面之研磨台，具有在修整作業中與上述研磨面接觸之接觸面之第一修整器，具有在修整作業中與上述研磨面接觸之接觸面之第二修整器，用以測定上述研磨面之輪廓形狀之測定器，以及用以控制上述第一修整器之修整處理之控制部。 19_如申請專利範圍第3項之研磨裝置，其中上述至少二個修整單元之修整器為環狀或圓盤狀之修整器者。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 312228 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ---- 訂---------線丨·