TWI357099B

TWI357099B - Polishing apparatus

Info

Publication number: TWI357099B
Application number: TW094105537A
Authority: TW
Inventors: Akihisa Hongo; Kenya Ito; Kenji Yamaguchi; Masayuki Nakanishi
Original assignee: Ebara Corp
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2012-01-21
Also published as: TW200531166A; EP1719161B1; CN1914711A; JP2007524231A; US20100136886A1; EP1719161A4; JP4772679B2; US20090117828A1; US7862402B2; KR20060123579A; CN100429752C; EP1719161A1; US7682225B2; WO2005081301A1; KR101118655B1

Description

1357099 九、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本發明係有關拋光裝置及基板處理裝置且尤有關於移除在諸如半導體晶圓等基板週邊部分(斜緣部緣部分）所產生的表面粗造部分的拋光裝置，或者用於移^ 在基板週邊部分所形成之薄膜的拋光裝置，且係有關具二此種抛光裝置之基板處理裝置。 [先前技術] 在最近幾年，由於半導體裝置之結構細緻化和高声整合’微粒㈣心）管理變得越來越重要。在微粒管理= 主^題之-為在半導體裝置之製造過程中於半導體晶圓 (基板）之斜緣部分和邊緣部分產生之表面粗造所引起的於末問題、。在此種情況下’斜緣部分意謂著如第η圖中所顯不在半導體晶圓w邊緣之橫斷面具有彎曲的Β部分，而邊緣部分則意謂著從晶圓之斜緣部分Β向内成輻射狀延伸大約數公羞的平面Ρ , Αι 下文中，斜緣部分和邊緣部分將統稱為週邊部分。在半導體裝置之製造過程中，會在半導體晶圓之週邊部分形成大量的針狀微細凸出物，因而導致表面粗造。該針狀凸出物在半導體晶圓傳送或處理過程巾會破裂因而產生微粒。因為此種微粒會導致良率（yield)降低，所以必須移除f半導體晶圓之週邊部分所形成的針狀凸出物。、取近的趨勢為使用鋼作為半導體裝置的互連線材料且使用低k材料作為電介質（dieieetrie)。假如在半導體晶圓 316813 5 :333之銅附著在傳送機器人之手臂或用以配置 ==:::r而污染其他•導 ,xt ΓΜΡ .'、因為低k缚膜具有非常低的強度，所且可理期間可能會與半導體晶圓之週邊部分分離可“屐(例如’刮傷)已圖案化之表面。因此，從半導體晶圓之週邊部分完全移除銅和低k薄膜是非常重要的。 ::此種f月形’所以在半導體裝置之製造過程中係使 : ㈣著有固定研磨料之抛光帶對基板之週邊部分執仃拋光處理。在此種拋光處理中，當基板旋轉的同時會使拋光帶與基板之週邊部分滑動接觸，因此可以移除在基板週邊刀所形成的針狀凸出物和薄膜。可是，當抛光帶 ”基板之週邊部分滑動接觸時，拋光廢料（削屑）會散佈在基板附近。假如此種拋光廢料附著在基板之裝置區上，則會在此裝置區上導致不良’因而降低良率。因A，必須避免拋光廢料附著在基板上。再者，在拋光處理之後的清洗處理、乾燥處理、和基板傳送處理中亦必須避免在抛光處理中所產生之拋光廢料和微粒附著在基板上。 [發明内容] θ本發明係有鑑於上述缺點而研創者。本發明的目的為提供種拋光裝置，其能夠避免在拋光處理中所產生之拋光廢料和微粒在拋光處理和其後諸如基板傳送等處理中附著在基板表面上，以及提供一種具有此種拋光裝置之基板處理裝置。為了達到上述目的，依據本發明之概念之一，係提供 316813 6 1357099 一種拋光裝置，包含有：用於在其中形成拋光室之殼體； .用於固持和旋轉基板之旋轉台，該旋轉台係配置在拋光室内；用於供應拋光帶到拋光室且將業已供給至拋光室之拋光帶予以收取之拋光帶供應機構；用於將拋光帶壓向基板之斜緣部分的拋光頭；用於提供液體至基板的前側表面和後側表面之液體供應機構；及用於將拋光室之内部壓力設定為低於拋光室之外部壓力的調整機構，其中拋光帶供應機構是配置在拋光室外。依據本發明，因為在拋光期間液體係提供至基板的前側表面和後側表面，所以可以避免拋光廢料和微粒附著在基板的裝置部分。再者，因為藉由氣體排氣管道抽出拋光室之氣體而使得拋光室的内部壓力低於拋光室的外部壓力，所以可以避免拋光廢料散佈在拋光室週遭，且因此可以避免拋光廢料進入需要高度清潔的區域。再者，因為拋光帶供應機構是配置在拋光室之外，所以拋光室可以較小 %且可容易保持乾淨。在本發明之較佳概念中，拋光裝置亦包含有震盈機構’用於在基板之斜緣附近垂直擺動拋光頭，其中，該震盈機構是配置在拋光室之外。在本發明之較佳概念中，拋光裝置亦包含有相對移動機構，用於沿著基板切線方向使拋光頭和基板相對於彼此移動’其中’該相對移動機構是配置在拋光室之外。在本發明之較佳概念中，拋光裝置亦包含··震盪機構，用於在基板之斜緣附近垂直擺動拋光頭；及相對移動機構 316813 7 1357099 _ 用於沿著基板切線方向使拋光頭和基板相對彼此移動，其 • 中’該相對移動機構是配置在拋光室之外。依據本發明，該拋光裝置不僅可以拋光基板的斜緣部分，亦可以拋光基板的邊緣部分。因此，可以改善其拋光率（移除率，removal rate)。在本發明之較佳概念中，液體供應機構包含有：用於供應液體至抛光帶和基板間之接觸部分的第一喷嘴；用於供應液體給基板以便在基板的前側表面形成液體薄膜的第二噴嘴；及用於供應液體至基板之後侧表面的第三噴嘴。藉由此結構，可以將基板之正在被拋光的部分冷卻，且加速拋光廢料之移除。再者，可以避免拋光廢料附著在基板的前側表面和後側表面。在本發明之較佳概念中，拋光裝置亦包含有定位機構’用於將基板定位在旋轉台之中心’其中，該定位機構包含：可以互相平行移動的一對手臂、及用於使手臂互相 •靠近或遠離的手臂驅動機構，且每一個手臂均具有至少兩個接觸件用以與基板的斜緣部分相接觸。在本發明之較佳概念中，拋光裝置復包含用於偵測拋光終點之終點偵測器。在本發明之較佳概念中，終點偵測器包含有用於擷取基板拋光部分的影像的影像感測器、及用於藉由分析利用影像感測器所獲得影像而決定拋光部分之情況的控制器。在本發明之較佳概念中，拋光頭包含有超音波震盪器。藉由此結構，可避免拋光廢料附著在拋光帶上，且可 316813 8 1357099 加速拋光製程。在本發明之較佳概念中，拋光裝置復包含有純水喷射器’用於將純水噴向拋光室以便清洗拋光室。藉由此結構’附著在殼體内部表面、旋轉台、拋光頭、和其他設備的拋光廢料和微粒可利用純水清洗，且因此可保持拋光室的乾淨。依據本發明的另一個概念’基板處理裝置包含有：用於藉由使拋光帶與基板的斜緣部分滑動接觸而拋光基板斜緣部分之拋光單元；用於至少清洗基板斜緣部分之清洗單元’及用於乾燥已經由清洗單元清洗過之基板的乾燥單元。在本發明之較佳概念中，拋光單元係使拋光帶與基板的斜緣部分和邊緣部分滑動接觸，以便拋光斜緣部分和邊緣部分。在本發明之較佳概念中’拋光單元係使拋光帶與基板的凹痕部分滑動接觸以便拋光該凹痕部分。在本發明之較佳概念中，基板處理裝置復包含有隔板，用以將基板處理裝置之内部空間劃分成用於拋光基板之拋光區和用於清洗基板之清洗區，且將拋光區之内部壓力設定為較清洗區之内部壓力低。在本發明之較佳概念中，基板處理裝置復包含有風扇單元’用以在清洗區形成向下流動之乾淨空氣。在本發明之較佳概念中，基板處理裝置復包含有化學機械抛光單元’藉由將基板壓向拋光台而拋光基板表面。 [實施方式] 9 316813 1357099 以下將參考圖式說明依據本發明實施例的拋光裝置。本發明之拋光裝置係設計成用以拋光諸如半導體之基板的斜緣部分和邊緣部分，亦即週邊部分，以便移除在基板週邊部分所形成之表面粗造和不需要之薄膜。第1圖係顯示依據本發明實施例之拋光裝置的垂直截面圖’而第2圖係顯示第1圖所示之拋光裝置的橫截面圖。如第1和2圖中所顯示，拋光裝置包含有用於固持和旋轉半導體晶圓W之旋轉台1、其内形成有拋光室2之上層殼體3、配置在上層殼體3下之下層殼體4、設置在上層殼體3和下層殼體4旁之側邊殼體4A、和用於供應拋光帶 5給拋光室2和取回已經供應給拋光室2之拋光帶5的拋光帶供應機構6。在側邊殼體4A内形成之第一設備室 15A’而該拋光帶供應機構6係配置在第一設備室15八内。抛光至2疋由上層设體3所界定，且旋轉台1則是配置在拋光室2内。拋光室2可以是僅具有上側開口之密閉室。旋轉驅動軸7是耦接至旋轉台丨的下側部分，且是由軸承 8可旋轉地固定，8則固定於圓筒狀支撐件12的内部周圍表面。旋轉驅動軸7具有固定在其下端的皮帶輪 (pulley)9。該皮帶輪9是藉由皮帶U耦接至皮帶輪M 而皮帶輪10貝㈣接至馬達14。藉由此酉己置，旋轉驅動轴7 是透過皮帶輪9、10和皮帶u而由馬達14旋轉，因而旋轉旋轉台1。包含有皮帶輪9、1〇、皮帶u之旋轉機構、和馬達14是配置在由下層殼體4所界定之第二設備室㈣内。拋光帶供應機構6亦可配置在第二設備室ΐ5β内。 316813 10 1357099 拋光室2、第一設備室15A、和第二設備室15B透過氣體排氣管（調整機構）16與真空源（例如，真空泵）13相連通。氣體排氣管16包含具有位於拋光室2内之開口端i6c 的垂直管16a，和具有位於第二設備室15B内之開口端19A 的水平官16b。垂直管i6a和水平管i6b是互相連通。水平官16b之開口端19A設置有用於開關開口端19A之排氣。周節閥17 A。水平管！ 6b具有位於第一設備室丨5 A内之開二端19B。在開口端19B設置有排氣調節閥nB，所以可藉由排氣調節閥17B之操作而開關開口端19B。水平管l6b 的另一開口端是經由管件27連接至真空源丨3。過濾器47則是設置在拋光室2之上側部分，所以空氣會經過過渡器47以便在拋光室2内形成乾淨㈣氣流。乾净的空虱流往下流向半導體晶圓W之週邊部分附近，且缺後由氣體排氣管16之吸嘴(開口端)W吸到外面。此空氣 a可以避免正在拋光之半導體晶圓w和如將於猶候說^定位機構的手臂21等設備受到污染。 —J貝的穿孔以便貝穿旋轉台1和旋轉驅動軸7,且 :二二側開口端是位於旋轉台1之上側表面。貫穿孔：的下側開口端則是透過設置在旋轉驅動軸7下側部：的方疋轉連接件18而連接至沒有顯示的真空 °刀貫穿孔7a内產生真空，且半導 "二° /工源會在麗Μ… 晶圓…可因此而附著至方疋轉台1的上側表面。以此方式，附者至體晶圓w的同時固持此半導體晶圓We° 轉半導用於將半導體晶圓W定位在旋锷D 1中心之定位機構 316813 20是設置在拋光室2内。行地水平移動的一對手臂 ’構20包含有可以互相平靠近和遠離的手臂驅動機構2;和：：使這些手臂2!互相分別固定在手臂21卜手煮驅動機構22包含有 ^ 24^ ^ # Γ^2 23 4 ^ ^ ^ ^ 21均具有兩個接觸件25 馬達26 °母一條手臂分相接觸。這些接觸件25二半，圓W之斜緣部 W相同的水平面上。在拋二上與：導體晶圓構20藉由夫顧+从必* 等粗日日圓W的同時，定位機為在每個手臂二=構向下移動。雖然在此實施例中個或更多個接觸件:;:=25’但是亦可以設置三斜緣部分的拋光區域保持均半 ^ 位是很重要的。 t +導體曰曰囫w的中心定在上側殼體3之彳則邊矣品L 丄送進入拋光室2之人i3t用；^有讓料^日傳用於遞盖入口 3a之活動遮板，和用於使活動遮板30上下移動之氣壓缸（air

CyHnder)31。將進行拋光之半導體晶圓以利用未顯示之傳迗機器手臂經由入口 3“專送進入拋光室2,直到該半導體晶圓w位在旋轉台1JL。在此狀態中，手臂21移動靠近彼此以便使得手臂21之接觸件25與半導體晶圓w之斜緣部分相接觸’因此可將半導體晶定位在圓W旋轉台1之中心。抛光帶供應機構6是安裝在上側殼體3之側邊且配置在位於拋光室2外側之第一設備室15A内。拋光帶供應機 12 316813 1357099 構6包含有用於供應拋光帶5至拋光室2的供應捲轴6A，用於收取已經供應至拋光室2之拋光帶5的收取捲軸6B，和用於旋轉收取捲軸6B的馬達6C。上侧殼體3之側邊具有兩個狹縫3b、3c ’用於讓拋光帶5通過。這些狭縫3b、 3c疋分別位於供應捲軸6A和收取捲軸6B附近。來自供應捲軸όA之拋光帶5會通過上侧狹縫3b而進入拋光室 2 ’而來自拋光室2之拋光帶5會通過下側狹縫3c而由收取捲轴6B收取。抛光帶5可包含具有鑽石或siC等研磨微粒黏著在其作為拋光表面的一側表面上的帶子。依據半導體晶圓w之形式或所需性能選擇黏著在拋光帶上的研磨微粒。舉例而言，可使用具有微粒大小為料000至#11〇〇〇之鑽石或具有微粒大小為#4000至#1〇000之Sic。亦可使用不具有研磨微粒之帶狀拋光布。在拋光室2内，配置有兩個助導引滾輪33A、33B，用於導引拋光帶這兩個主要導引滾輪32是平行於旋轉台丨之上表面而延伸且互相平行配置。再者，這兩個主要導引滾輪32的在垂直方向（亦即，沿著旋轉台1之旋轉軸方向）的配置方式係使得半導體晶圓w是配置在這兩個主要導引滚輪32的中點。藉由此= 置’由主要導引滾輪32所導引之拋光帶5可在半導體晶圓 W之斜緣部分附近垂直移動。輔助導引滾輪33八，mb θ 配置在主要導引滾輪32之相對於拋光帶5移動方向之= 側。輔助導引滾輪33A是由未顯示的彈簧向上拉，而輔助 316813 13 1357099 ，‘引滾輪33B則是固定在一定的位置。在拋光室2内，亦設置有拋光頭35，和用於使拋光頭朝半導體晶圓W移動的推進缸36。第3 a圖係顯示第j 圖所不之抛光頭的放大截面圖。如第圖中所顯示，抛光=Μ具有朝半導體晶圓W突出的兩個突出部35a。此一突出部35a是垂直排列且其配置方式使得半導體晶圓w 的斜緣邛勺疋位於此二突出部35a之間。拋光頭h是固定鲁在推進缸36之桿件36a上且將其配置成面對拋光帶5之後側表面（亦即，拋光表面之另一侧表面卜藉由此結構，當 _ =用推進缸36使拋光頭35向半導體晶圓w移動時，拋光 f 5之拋光面會藉由拋光頭35壓向半導體晶圓w的斜緣部分。此時，拋光帶5會變形以便配合半導體晶圓w的斜緣部分。、第3B圖係顯示第3 A圖所示之拋光頭另一個範例的放大截面圖。如第3B圖中所顯示，拋光頭35具有超音波震 •盪器51 ’用於為拋光頭35提供機械震動。藉由此結構，可移除附著在拋光帶5上之拋光廢料’且藉由震動可修整 (condition)拋光帶5且因此可以加速拋光程序。 / 第3C圖係顯示第3A圖所示之拋光頭再一個範例的放大截面圖。如第3C圖中所顯示，拋光頭35具有夾置在兩個突出部35a間之彈性體（例如，橡膠）38，所以可藉由彈性體38將拋光帶5壓向半導體晶圓w的斜緣部分。藉由此結構，可以將拋光帶5之壓力均勻分散在斜緣部分^。在此情況下，可在彈性體38後面設置如負载感測器等之壓 316813 14 1357099 力測量感測器39 ’俾依據壓力測量感測器39之輸出訊號控制壓力。在此’拋光帶5可以是由薄拋光膜所形成。再者，可使用由具有高彈性之材料所製成之拋光帶。因為使用薄抛光膜作為拋光帶，所以此拋光帶在半導體晶圓w表面上不會摺曲或彎曲，特別是在週邊部分（斜緣部分和邊緣部分）。因此，拋光帶5可確實地配合半導體晶圓w之週邊部分的彎曲形狀，且因此可以均勻拋光半導體晶圓w之週邊部分。結果，可藉由拋光而均勻且穩定移除在半導體晶圓W表面上所开》成的針狀突出物或附著在半導體晶圓~ 表面上不需要的薄膜。在此，，，拋光帶”意謂帶狀形式之拋光工具和帶狀形式之拋光布，其中此種拋光帶包含具有塗敷有拋光研磨微粒之基底薄膜之拋光薄膜。如第2圖申所顯示，推進叙36是透過曲柄37連接至震盪機構40。震盪機構40包含有固定在曲柄”之曲柄軸 37^上的皮帶輪4〇A，透過皮帶4〇〇連接至皮帶輪仂a的皮帶輪40B，和連接至皮帶輪4〇B之馬達4〇〇。可操作馬達40D以便以預定週期使皮帶輪4〇B重覆以正常方向和相反方向旋轉。因此，可利用震錢構4G透過曲柄37而垂直震盪推進缸36和拋光頭35。在此實施例中，曲柄軸3以乙伸於紅轉台1上半導體晶圓w的切線方向因此拋光頭 35可在半導體晶圓w的斜緣部分上垂直搖擺（以枢轴轉動 ^傾斜）。因此，可使拋光帶5不僅與半導體晶圓w的斜緣部分相接觸亦可以與其邊緣部分相接觸。 316813

圓w的斜緣部分週遭搖擺，盈）。以此方式’因為震盪機 41 ’拋光頭35可在半導體晶且同時沿著半導體晶圓W的切線方向往復運動。參機構40和相對移動機構41均是配置在内抛光室 2。氣壓缸係適合使用作為相對移動機構41。在此，在拋光頭35和半導體晶圓~間的相對運動不僅包含拋光頭％的往復運動，亦包含有半導體晶圓w本身的旋轉運動以及旋轉台1和旋轉驅動機構整體沿著與拋光帶5拋光表面平行之方向的往復運動。如第1圖中所顯示，用於將純水喷向拋光室2之純水 %噴射器45是配置在拋光頭35和旋轉台i之上。純水是從、、屯水喷射為45供應給幾乎整個拋光室2，藉此上層殼體3 之内表面、旋轉台1、拋光頭35、以及其他設備均可以純水清洗。已經由純水噴射器45供應出之純水則經由液體出水口 46排放到拋光室2外面。第4A圖係顯示第1圖所示之拋光裝置的部分放大圖’且第4B圖係顯示第4A圖所示之拋光裝置的平面圖。如第4A圖中所顯示，拋光裝置包含有液體供應裝置 5〇，用於供應液體給在旋轉台1上之半導體晶圓w。欲供 16 316813 1357099 應之液體之例子包含有純水、用於加速拋光之化學液體、和用於降低磨擦係數之化學液體。液體供應裝置5〇包含有用於噴射液體至拋光帶5和半導體晶圓W間的接觸部分的第一噴嘴50A、用於噴射液體至半導體晶圓W之前側表面 (上侧表面）的第二喷嘴5〇B、和用於喷射液體至在半導體晶圓W之後表面側（下表面側）的週邊部分的第三噴嘴 50C。 ' 第一噴嘴50A主要將液體喷射到半導體晶圓w之正在抛光之部分’以便冷卻該部分、降低磨擦係數、且快速將拋光廢料清洗乾淨。如第4B圖中所顯示，從第二噴嘴 50B所噴射的液體會形成三角流。在此狀態下，當旋轉半導體晶圓W時，液體會散布在半導體晶圓w之前側表面以便形成覆蓋半導體晶圓w整個前侧表面之液體薄臈。因此，可藉由此液體薄膜保護半導體晶圓w之前側表面不受周圍空氣影響。第三噴嘴5〇c係喷射液體至半導體晶圓W •之後側表面（下表面），以便避免拋光廢料進入半導體晶圓 W之後表面側，且因此可避免拋光廢料附著在半導體晶圓 W之後側表面和旋轉台1。由第一噴嘴50A、第二噴嘴5〇B 和第二噴嘴50c所供應之液體會經由到拋光室2的外面（參考第㈤。％㈣接下來將說明此實施例之拋光裝置的操作。

致動氣壓缸3 1以便舉起活動遮板3〇，因此開啟入口 3 a。利用未顯示之傳送機器手臂使需要拋光之半導體晶圓 W則^由人口 3a傳送進人拋光室2。傳送半導體晶圓W 316813 1357099 直到其位於旋轉台】之正方的位置，然後由定位機構20 之手#21固持。此時，執行丰曰丁平導體晶圓W之定位（亦即， t心定位）。降低固持著丰導俨s 才書千導體阳® W於其上之手臂21，

然後將半導體晶圓W配置在旋轉A 下，直介湄合产杂办牡灰轉口 1之上表面。在此狀況卜異工/原會在貫穿孔7a上吝4古+ 上產生真空，因此可將半導體晶圓W吸附在旋轉台1之上表將手臂21再降低且然後在預定等候位置等待。麸德，渤點n，夂 …、便激勵馬達14以便同時旋轉丰

導體晶圓W和旋轉台1。之後’驅動拋光帶供應機構6之馬達6c以便以低供應拋光帶5進人拋光室2。藉由推進虹36將拋光頭35 移向+導體晶圓W，且藉由拋光頭35使得拋光帶5之拋光表面可與半導體晶_之斜緣部分相接觸，因而拋光半導體晶圓W。此時’驅動震盪機構4()和相對移動機構“ 以便垂直震趋光頭35騎其沿著半導體晶圓w之切線方向往復運動。因此，可同時抛光半導體晶圓W之斜緣部分和邊緣部分。可將旋轉台丨在曲柄軸37a之延伸方向^ 以往復運動，以取代拋光頭35之往復運動。在拋光期間，因為拋光帶5之張力所產生的壓力會施加在半導體晶圓w之週邊部分。此壓力會保持固定，就算當拋光帶5和半導體晶圓w間的接觸部分從斜緣部分偏移到邊緣部分亦同。因此，在任何時間均可達到固定的拋光率（移除率）和固定的拋光輪廓，而不會受半導體晶圓％之形狀或尺寸變動影響。在拋光半導體晶圓W之同時，如純水等液體會從第 316813 1357099 • 一、第二、和第三喷嘴50A、50B、和50C供應至半導體 • 晶圓W。藉由供應液體，可冷卻半導體晶圓W及降低摩擦係數。再者，因為半導體晶圓w之暴露表面是由液體覆盍，所以可以避免飛散出來的拋光廢料（粉末）附著在半導體晶圓w之裝置部分。再者，在拋光期間，真空源13係透過氣體排氣管16而將拋光室2抽氣，所以拋光室2之内 •部壓力（亦即’在拋光室2内部的氣體壓力）會低於拋光室2 之外。卩壓力（亦即，在拋光室2外部的氣體壓力）。因此，飛散在拋光室2内之拋光廢料和微粒可透過氣體排氣管16 排放至外面。因此，拋光室2可保持乾淨，且可避免拋光廢料進入需要保持高度清潔的區域。表好能夠提供如下之壓力梯度：在抛光裝置外部空間之壓力 >在拋光室内之壓力 >在设備室15A、15B内之塵力。依據此實施例，可以避免因為拋光廢料和微粒而發生 •裝置部之缺陷。再者，依據此實施例，因為連續供應拋光帶5,所以可提供與半導體晶圓w週邊裝置滑動接觸之新 I光表面因此，可以在半導體晶圓W的整個週邊部分獲得均勻的拋光率和均勻的拋光輪廓。可依據拋光時間或藉由設置終點偵測器管理此拋光裝置的拋光終點。舉例而言，可設置光源（例如，雷射或用於^加具有特定形狀和強度之光至沒有設置拋光頭3 5 之部分，俾依據藉由偵測從半導體晶圓w所散射出來之光而量測斜緣部分的不規則面而決定拋光終點。在此範例 316813 1357099 中，所施加的光是與半導體晶圓w之裝置部分垂直。或者是，可監測半導體晶圓w週邊部分的溫度變化，以便依據溫度的變化決定拋光終點。接下來，將參考圖式說明終點偵測器之範例。

第5圖係顯示用於偵測拋光終點之終點偵測器範例的側面圖。如第5圖所示，終點偵測器6〇包含有如CCD照相機等之影像感測器61、位於影像感測器61和欲偵測之半導體晶圓w之間的環形照明器62，和依據影像感測器 61所獲彳于之影像決定是否已抵達拋光終點之控制器μ。

在此終點偵測器60中，環形照明器62在拋光期間會二、射半導體晶圓w之週邊部分，且影像感測器61會取得半導體晶圓W之週邊部分的影像。然後，在控制器63内會擁取由影像感測器61所獲得之影像。控制器63係觀察 =導體晶® ~週邊部分之色彩改變以便決定拋光週邊部刀，仏件且k色彩變動彳貞測拋光終點。當偵測到抛光终點時’控制器63會傳送終點偵測訊號給拋光控制區段（未顯示），從*移動拋光頭35以便使拋光帶5終止與 B曰圓W之週邊部分相接觸、然後停止旋轉台1之旋轉。_ 在開始拋光處理之前可透過影像感測器Μ事先導體晶圓W週邊部分的原始輪廓儲存在控制器63中，： =:=:=圓Μ邊部分以便保持原始輪廓。決定週二:：:包度、曲度、和半導體晶圓… 經撤光完成4導透過影像感測器61事先將已千導肢日日圓w週邊部分的影像儲存在控制 316813 20 1357099 •态63中做為參考影像。在此例子中，亦可以藉由比較影像感’則益61在拋光期間所獲得影像和參考影像而偵測拋光終點。第6圖係顯示用於偵測拋光終點之終點偵測器另一個範例的側面圖。如第6圖中所顯示，終點偵測器7〇包含有連接至用於旋轉旋轉台丨之馬達（伺服馬達）14的放大器 71，和用於依據已經由放大器71放大之訊號判斷是否已經達到抛光終點之控制器72。在此終點偵測器70中，在拋光半導體晶圓w週邊部分的同時，放大器71係放大來自以預定速度旋轉旋轉台工之馬達14的訊號（例如，電流值），且傳送該放大訊號給控制态72。依據來自放大器7丨訊號，控制器72偵測用於旋轉馬達14所需力矩，分析力矩變化而偵測拋光終點。當偵測到拋光終點時’控制器72會傳送終點偵測訊號給拋光控制裝置（未顯示），因而移動拋光頭35，以便使拋光帶5終 %止與半導體晶圓W之週邊部分相接觸，然後停止旋轉台1 之旋轉。可在旋轉驅動軸7上設置力矩測量計（torque guage)，以便直接測量用於旋轉旋轉台丨之力矩。在此範例中，亦可以藉由为析力矩之改變而偵測拋光終點。或者是，亦可以藉由分析用於使拋光頭35往復運動之相對移動機構41 的壓力變化或藉由分析使旋轉台1往復運動之伺服馬達 (未顯不）的電流值變化而偵測拋光終點。第7A圖係顯示用於债測拋光終點之終點偵測器整體 21 316813 丄 j:) /uyy :構另-個範例的側面圖’而第7B圖係顯示具有光發射裝置和光接收裝置之光感測器的概要圖。如第7人和7B圖所顯示，終點偵測器80包含具有光發射裝置81a和光接收裝置81b之光感❹81、用於測量和放大由光感測器81 之光接收裝置81b所接收光之測量放大器82、和用於依據已由測量放大器82放大之訊號判斷是否已經達到拋光終點之控制器83。

,在終點偵測器80中，光感測器81之光發射裝置8U 係在週邊。卩分之拋光期間發射光至半導體晶圓W之週邊部分，且光接收裝置81b係接收從半導體晶圓w週邊部分所散射之光。然後，測量放大器82測量由光接收裝置8比所接收之散射光且放大此訊號’並傳送已放大訊號給控制器83。控制器83依據來自測量放大器以之訊號分析該散射光以便评估半導體晶圓w已拋光週邊部分的表面粗糙度’從而偵測拋光終點。在此貫施例之拋光裝置中，因為係將拋光帶5在附著在旋轉台1之半導體晶圓w的旋轉方向予以拖良所以會在拋光帶5產生張力（亦即，伸展應力）。因此，藉由使用測量張力測量裝置等測量此張力（亦即，伸展應力），可以分析在拋光期間張力的變化，因而偵測拋光終點。在此情況下，控制益可藉由分析張力的變化而偵測拋光終點。雖然如上所述之拋光裝置是設計用於拋光半導體晶圓 W之斜緣部分和邊緣部分，但該拋光裝置亦可具有凹痕 (notch)拋光機構，用於拋光半導體晶圓w之凹痕部分。在 316813 22 1357099 月兄:使拋光帶5與半導體晶圓w之凹痕部分滑動接㈣⑩壓凹痕部分。此彈性件最好具有對應於凹痕形狀之錐形週邊部分。，下來’將參考第8和9圖說明依據本發明實施例之二二理裝置。第8圖係顯示依據本發明實施例之基板處 _ f之整體結構的平面圖，而第9圖係顯示第8圖所顯不之基板處理裝置之側面圖。细古如第8圖中所顯示，基板處理裝置包含有用於配置容 &日複數個半導體晶圓（基板）之四個晶圓盒（_ette)l〇l ==卸台1〇0、用於傳送乾燥半導體晶圓之第-傳送傳送機構）1G2、用於傳送潮濕半導體晶圓之第理之盗人(第二傳送機構)103、用於配置未處理或已處曰广體晶圓之暫時晶圓裝載台104、用於拋光半導體曰曰固之斜緣部分和凹痕部分的拋光單元110Α、膽'用於清洗已經拋光之半導體晶圓的清洗單元親、漏、於沖洗和乾燥已經清洗過之半導體晶圓之之沖洗-乾 3早元祕、聰。清洗單元1G5A、刪具有相同的結值且=乾燥單元106A、106B亦具有相同的結構。第 $—人1〇2係移動於與在晶圓裝卸台1〇〇上之四個 =盒ΠΗ的配置方向平行的方向，且用於從晶圓盒ι〇ι 其中一者移出半導體晶圓。

所鹿I光早（UGA、11〇B每—個均包含具有如第1圖中 :顯：之拋光頭35、推進虹36、拋光帶供應機❹、和用、猎使拋光帶與凹痕部分滑動接觸而拋光半導體晶圓W 316813 23 1357099 •之凹痕4刀的未顯示的凹痕拋光機構，或者可在拋光單元 110B内分別設置斜緣拋光機構和凹痕拋光機構。斜緣抛光機構包含有如第2圖所顯示的震盡機構4〇和相對移動機構41 ’所以不僅可以拋光斜緣部分，同時亦可以抛光半導體曰曰圓的邊緣部分。在下文中未說明之拋光單元 Π0Α、110B的元件係與第i圖所顯示拋光裝置的元件相同。。第一傳送機器人1〇2用於在位於晶圓裝卸台i⑼上之 Μ圓盒101和暫時晶圓裝載台1〇4間傳送半導體晶圓。第一傳送機器人103用於在暫時晶圓裝載台1〇4、拋光單元 A 110B、/月洗單元105 A、105B和沖洗•乾燥單元 1〇6Α、106B間傳送半導體晶圓。第二傳送機器人ι〇3可具有兩支手臂：一支用於固持已經拋光過之骯髒的半導體晶圓，而另一支則用於固持已經清洗過之乾淨的半導體晶圓。 % 在沖洗·乾燥單元106A、106B和第一傳送機器人1〇2 間設置有第一隔板112，且在清洗單元1〇5Α、ι〇5β和拋光單元110A、110B間設置有第二隔板113。藉由第一隔板 112和第二隔板1丨3可將基板處理裝置分割成傳送區丨2〇、清洗區121、和拋光區122。第一隔板112具有可使半導體晶圓在第一傳送機器人 102和暫時晶圓裝載台104間傳送之柵門112a和活動遮板 112b。再者，第二隔板113具有可使半導體晶圓在第二傳送機器人103和拋光單元110A、110B間傳送之柵門u3a 316813 24 1357099 和活動遮板⑴b。第二傳送機器人1〇3的移動方向區121和拋光區122的配置方向平行。，生哚置_ ” J十仃/月冼早兀1〇5Α、1〇5Β 和沖洗-乾燥單it驗、職是分別由未顯示的隔板圍繞’其分別具有可使半導體晶圓被第二傳送機器人ι〇3所傳送之柵門和活動遮板。

如第9圖所顯示，基板處理裝置是由分隔牆13〇圍繞。包含有空氣供應風扇和例如化學過濾器、HEpA過濾器、或ULPA過濾器等過濾器之風扇單元131是設置在分隔牆 =的上層料，所以可以將乾淨的空氣供應給位於風扇單元131下方的清洗區121。風扇單元131從清洗區i2i 的下層部分吸取空氣，且將業已通過上述㈣器的乾淨空氣向下供應。以此方式，會在清洗區121内形成流向半導體晶圓表面之向下流動的乾淨空氣，因此可避免在半導體晶圓之清洗和傳送期間造成半導體晶圓之污染。從風扇單元131所供應之乾淨空氣會透過位於第二隔板113内之進氣孔113c導入拋光區122。已經供應至拋光區122的空氣則透過排放孔133排放至外部。第一隔板112具有通氣孔 112c，透過此通氣孔112c，乾淨的空氣可以從傳送區12〇導入清洗區121。以下列方式設定壓力梯度：在傳送區12〇之壓力>在清洗區121之壓力〉在拋光區122之壓力。藉由此種壓力梯度，基板處理裝置可作為乾進乾出型（dry_in dry_〇ut type) 之週邊部分拋光裝置’其不僅當安裝在清洗室内可以執行非常乾淨的處理’當安裝在不具有灰塵管理之一般環境内 316813 25 U^/099 :亦可以執行非常乾淨的處理。接下來’將說明由具有上述結構之基板處理裝置所執行之步驟。 a收納有將捿受CMp處理或cu形成程序之半導體晶圓的^曰圓现101是藉由未顯示的晶圓盒傳送裝置傳送到基板，理裝置，且將其配置在晶圓裝卸台100上。第一傳送機态人102從晶圓裝卸台1〇〇上之晶圓盒取出半導體晶 •春圓’且將此半導體晶圓配置在暫時晶圓裝載台104上。第 .一傳达機器人103將暫時晶圓裝載台104上之半導體晶圓傳送到抛光單元U〇A(或胸）。然後，在拋光單元11〇圓A 内執仃凹痕部分和/或斜緣部分之拋光。一在此抛光單元11GA内，在拋光期間或之後，從設置在半導體晶圓附近的液體供應裝置5〇供應純水或化學液，（參考第4A # 4B圖）到半導體晶圓之上表面、週邊部 ▲ it二:下表面。因此，可以冷卻半導體晶圓且可以降低摩鲁/“ #者’會在半導體晶圓表面上形成液態薄膜，因 =避免拋域料和微粒附著在半導體晶圓表面上。執二的供應不僅是為了上述目的，且是為了維護在拋光單元内半導體晶圓表面上的材料（舉例而言，在形成均勾 2涛膜的同時亦能避免改變其性質，如因為化學液體等造成之晶圓表面的非均勻氧化）。抛光之半導體晶圓是藉由第二傳送機器人103從早^蘭傳送到清洗單元職(刪）。在清洗單元，已抛光的半導體晶圓是利用四個可旋轉滚輪140 316813 26 曰口持和旋轉，此四個可旋轉滾輪140的至少其中一者 $ ^動源（未顯示）所旋轉。在旋轉半導體晶圓的同時，錐形未顯示）供應純水給半導體晶®，且使具有截杆:、〗41與半導體晶圓的週邊部分相接觸以便執綿^2 ^ °再者·’在清洗單元1〇5八中’圓柱狀滾輪海半導I#曰、n動到半導體晶圓上面和下面的位置，且分別與從讲署二的上表面和下表面接觸。在此情況下，純水會供岸又至本、導體晶圓上面和下面的純水供應喷嘴(未顯示) 體晶圓，且旋轉圓柱狀滾輪海、綿⑷以便擦洗 +導體晶圓的整個上表面和下表面。不先，擦洗的半導體晶圓則藉由第二傳送機器人阳從 1G5A傳送到沖洗_乾燥單元1G6A(或1G6B)。在 =乾燥單元驗中，半導體晶圓界是配置在旋轉平之上，且由旋轉夾盤（spin chUCk)145固持。然後， •應以1〇0至谓―·1的低速旋轉，且將純水供 %二2^圓的整個表面以便沖洗之。其後，停止純水時^吳ϋ 1獅至侧她·1的高速旋轉半導體晶圓。此方：：要可供應乾淨的惰性氣體至半導體晶圓。以此式，執行半導體晶圓之旋轉乾燥。由沖洗_乾燥單元1〇6A乾燥之半導體晶圓 : 傳达機器人103傳送至暫時晶圓裝载台1()4。再 ’配置在暫時晶圓裝載台1G4之半導體晶圓是藉由第一傳送機器人1〇2透過栅門仙傳送至在晶圓裝卸台刚上的晶圓盒ΗΗΘ。或者是，半導體晶圓可藉由第一傳送 316813 27 1357099 機器人102透過柵門（未顯示）直接從沖洗乾燥 i06A(或丨編)傳送至晶圓盒1(n。在清洗單元1〇5心二和沖洗-乾燥單元驗、_之中，亦可依需要整合接觸型清洗（例如，利用具有筆形或滾輪形狀之pvA海清洗）和非接觸型清洗（例如，藉由施加有超音波 :

射或液體的清洗）。 T 在上述處理中，半導體晶圓之斜緣部分和/或凹痕部分是在拋光單元110Α進行拋光，且半導體晶圓是在清元驗和沖洗_乾料元⑽a中進行清洗和乾燥。在此情況下，可在兩條處理線上同時處理兩個半導體晶圓，並广個包含有拋光單元mA、清洗單元嶋和沖洗乾燥羊兀1〇6A，而另一個包含有拋光單元聰、清洗單元105B 和沖洗-乾燥單元刪。以此方式，可在兩條處理線上平灯處理兩個半導體晶圓，因而改善處理性能（處理量）。圓德在元11〇A内抛光凹痕部分之後’將半導體晶 # ^傳达至拋光單元聰以便在拋光單元_内抛光斜緣 =刀S方© ’可在拋光單元UGA内初步拋光斜緣部 /刀和凹痕部分’然後在拋光單元議内執行最終抛光。以此方式，可分開使用拋光單元u〇A和拋光

便執行連續的程序。 W 接下來’將參考第10圖說明依據本發明另一個實施例之基板處理裝置。第1〇圖係顯示依據本發明另一個實施例理裝置之整體結構的平面圖。此實施例之基板處匕含有如第1和2圖中所顯示之拋光單元110A、 316813 28 1357099 • · 110B之拋光裝置。此實施例之元件和操作中與第8和9圖 • 中所顯示基板處理裝置之元件和操作相同者在下文中將不會重複其說明。

如第10圖中所顯示，此實施例之基板處理裝置與第8 圖中之基板處理裝置的不同點在於其在抛光區122設置有 CMP(化學機械拋光）單元15〇，且在拋光單元u〇A、u〇B • 内設置清洗區121。在此實施例中，基板處理裝置的内部空間藉由分別具有柵門和活動遮板之第一隔板丨12和第二籲隔板113劃分成傳送區12〇、清洗區121、和拋光區122，且這些區域内之壓力係設定為：傳送區12〇>清洗區121> 拋光區122。設置第1〇圖中所顯示CMp單元15〇以便拋光半導體晶圓的表面。在CMP單元15〇中，藉由未顯示的拋光頭將半導體晶圓壓向設置在拋光台151上之拋光表面151a，同時提供拋光液給拋光表面151&。接下來，將說明由此實施例之基板處理裝置所執行的 φ處理程序。需要拋光之半導體晶圓是藉由第一傳送機器人 1〇2從在晶圓裝卸台1〇〇上之晶圓盒ι〇ι傳送到暫時晶圓裝載台104，然後藉由第二傳送機器人1〇3從暫時晶圓裝載台104傳送到CMP單元15〇。在CMp單元15〇中化千和機械拋光半導體晶圓的表面。已經由CMp單元拋光之半導體晶圓則藉由第二傳送機器人1〇3依序傳送至抛光單。元11〇A(或11〇B)、清洗單元105A(或105B)、沖洗。乾燥單TL 1〇6Α(或1〇6B)、和暫時晶圓裝載台1料所以可以在各單π中連續處理半導體晶圓。然後，處理過之半 316813 29 1357099 • 導體晶圓則從暫時晶圓裝銮么丨n4屑、，，+ . 回衣戟σ 104傳迗到在晶圓裝卸台 1 00上之晶圓盒1 1，或吉4* ηκ .a j. 义置接攸冲洗-乾燥單元106A(或 106B)傳送至此。可依需求更改半導體晶圓的處理程序。舉例而言，半導體晶圓可依順序傳送至暫時晶圓裝載台1〇4、抛光單元 110A(或 ll〇B)、CMP 單元 150、清洗單元 1〇5八(或 1〇5B)、沖洗I乾燥單元106A(或l06B)'和暫時晶圓裝載台1〇4。或者疋’半導體晶圓可依序傳送至暫時晶圓裝載台1〇4、 •拋光單元110A、CMP單元15〇、拋光單元i議、清洗單元105A(或105B)、沖洗·乾燥單元1〇6A(或1〇6B)、和暫時晶圓裝載台104。再者，可以設置兩個CMp單元用於利用兩個處理線執行平行處理和連續處理。 (產業可利用性）本發明可應用於拋光裝置，用於移除在諸如半導體晶圓等基板週邊部分（斜緣部分和邊緣部分）所產生的粗造表 g面，或者用於移除在基板週邊部分所形成之薄膜，且可應用於具有此種拋光裝置之基板處理裝置。 [圖式簡單說明] 第1圖係類示依據本發明實施例之拋光裝置的垂直截面圖；第2圖係顯示第丨圖所示之拋光裝置的橫截面圖；第3A圖係顯示第1圖所示之拋光頭的放大截面圖；第3B圖係為第3 A圖所示之拋光頭另一個範例的放大戴面圖； 30 316813 1357099 第3C圖係為第3 A圖所示之拋光頭再一個範例的放大戴面圖；第4A圖係為第1圖所示之拋光裝置的部分放大圖；第4B圖係為第4A圖所示之拋光裝置的平面圖；第5圖係顯示用於偵測拋光終點之終點偵測器範例的側面圖； ^第6圖係顯示用於偵測拋光終點之終點偵測器另一個範例的側面圖；第7A圖係顯示用於偵測拋光終點之終點偵測器整體、、°構另一個範例的側面圖；第7B圖係顯示具有光發射裝置和光接收裝置之光感測器的概要圖；〜結構='Γ依據本發明實施例之基板處理裝置之整第9圖係為第8圖所顯示基板處理裝置之侧面圖；第10圖係顯示依撼土於。梦¥ 佤據本發明另一個實施例之基板處3

裝置之整體結構的平面圖；以及第11圖係顯示半導赞B _ 卞等體日日®之斜緣部分和邊緣部分。 [主要元件符號說明] 3 3b、3c

4A 6 旋轉台 A 拋光室上層殼體 3a 入口狭縫 4 下層殼體側邊殼體产抛光帶拋光帶供應機才冓 6A 供應捲轴 316813 3] 1357099

6B 收取捲軸 6C、 14、26、40D 馬達 7 旋轉驅動軸 7a 貫穿孔 8 軸承 9、10、40A、40B 皮帶輪 11、40C 皮帶 12 圓筒狀支撐件 13 真空源 15A 第一設備室 15B 第二設備室 16 氣體排氣管 16a 垂直管 16b 水平管 16c、19A、19B 開口端 17A 、17B 排氣調節閥 18 旋轉連接件 20 定位機構 21 手臂 22 手臂驅動機構 23 齒條 24 小齒輪 25 接觸件 27 管件 30 活動遮板 31 氣壓缸 32 主要導引滾輪 33A 、33B 輔助導引滾輪 35 拋光頭 35a 突出部 36 推進缸 36a 桿件 37 曲柄 37a 曲柄軸 38 彈性體 39 壓力測量感測器 40 震盪機構 41 相對移動機構 45 純水噴射器 46 水管 47 過濾器 50 液體供應裝置 50A 第一喷嘴 50B 第二喷嘴 50C 第三喷嘴 51 超音波震盪器 60 、 70 ' 8 0 終點偵測器 61 影像感測器 32 316813 1357099 ' 62 環形照明器 63 > 72 > 83 控制器 * 71 放大器 81 光感測器 81a 光發射裝置 81b 光接收裝置 82 測量放大器 100 晶圓裝卸台 101 晶圓盒 102 第一傳送機器人 ' 103 第二傳送機器人 104 暫時晶圓裝載台 105A、 105B 清洗單元 106A、 106B 沖洗-乾燥單 110A、 110B 拋光單元 112 第一隔板 • 112a 柵門 112b 活動遮板 112c、 113c 通氣孔 113 第二隔板 120 傳送區 121 清洗區 122 抛光區 130 分隔牆 131 風扇單元 133 排放孔 140 可旋轉滾輪 141 截錐形滾輪海綿 142 圓柱狀滾輪海綿 144 旋轉平台 • 145 旋轉夾盤 150 CMP單元 151 拋光台 151a 抛光表面 W 半導體晶圓 33 316813

Claims

1357099 第94105537號專利申請索、申請專利範園：恥年月修正本 1〇〇年7月20日修正替換頁一種拋光裝置，包括：用於在其中形成拋光室之殼體；用於固持和旋轉基板之旋轉台，前述旋轉台係配置在前述拋光室内；用於供應拋光帶到前述拋光室且將業已供應給前述拋光室之拋光帶予以收取之拋光帶供應機構；用於將前述拋光帶壓向該基板之斜緣部分的拋光 • 頭；用於供應液體至該基板的前侧表面和後側表面之液體供應機構；及用於將前述拋光室之内部壓力設定為低於前述拋光室之外部壓力的調整機構，其中前述拋光帶供應機構是配置在前述拋光室之外0 | 2.如申請專利範圍第1項之拋光裝置，復包括震盪機構，用於在該基板之斜緣附近垂直擺動前述拋光頭，其中前述震盪機構是配置在前述拋光室之外。 3. 如申睛專利範圍第1項之拋光裝置，復包括相對移動機構’用於在該基板切線方向使前述拋光頭和基板相對彼此移動；其中’前述相對移動機構是配置在前述拋光室之外。 4. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，復包括：震盪機構，用於在該基板之斜緣附近垂直擺動前述 34 316813修正版 1357099 第94105537號專利申請案 100年7月20日修正替換頁拋光頭；及 _相對移動機構，用於在該基板切線方向使前述拋光頭和基板相對彼此移動，其中，前述震盪機構和前述相對移動機構是配置在前述拋光室之外。 5_如申明專利範圍第1項之拋光裝置，其中，前述液體供應機構包括用於供應液體給前述拋光帶和該基板間的接觸部分的第一喷嘴、用於供應液體給該基板以便在該基板的前側表面形成液體薄膜的第二喷嘴、及用於供應液體至該基板之後侧表面的第三喷嘴。 6.如申請專利範圍第丨項之拋光裝置，復包括定位機構，用於將5亥基板定位在前述旋轉台之中心，其中’前述定位機構包括：可以互相平行移動的一對手臂；和用於使前述手臂互相靠近及遠離的手臂驅動機構，且前述手臂的每一個具有至少兩個接觸件，用以 _ 與該基板的斜緣部分相接觸。 7. 如申請專利範圍第1項之拋光裝置，復包括終點偵測器’用於偵測拋光終點。 8. 如申請專利範圍第7項之拋光裝置，其中，前述終點偵測器包括：用於擷取該基板拋光部分的影像的影像感測器、及用於藉由分析利用前述影像感測器所獲得影像而決定該拋光部分之情況的控制器。 9. 如申請專利範圍第丨項之拋光裝置，其中，前述拋光頭包括超音波震盪器。 35 316813修正版 1357099 第94105537號專利申請案 100年7月20曰修正替換頁 10.如申請專利範圍第1項之拋光裝置，復包括純水喷射器，用於將純水喷向前述拋光室，以便清洗前述拋光室。

36 316813修正版