TWI389769B - Semiconductor wafer peripheral grinding device and method - Google Patents

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TWI389769B
TWI389769B TW095113819A TW95113819A TWI389769B TW I389769 B TWI389769 B TW I389769B TW 095113819 A TW095113819 A TW 095113819A TW 95113819 A TW95113819 A TW 95113819A TW I389769 B TWI389769 B TW I389769B
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Tamami Takahashi
Kenya Ito
Mitsuhiko Shirakashi
Kazuyuki Inoue
Kenji Yamaguchi
Masaya Seki
Satoru Sato
Jun Watanabe
Kenji Kato
Jun Tamura
Souichi Asakawa
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Ebara Corp
Nippon Micro Coating Kk
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Description

半導體晶圓周緣研磨裝置及方法
本發明關於半導體晶圓之周緣(溝槽與斜面)的裝置及方法。
習知半導體晶圓之周緣係個別使用研磨溝槽的裝置(參照專利文獻3)及研磨斜面的裝置(參照專利文獻1、2)施予研磨。半導體晶圓之周緣之研磨，係對被研磨部(溝槽與斜面)供給研磨材料之研磨石被分散於水或以水為主成份的反應液而成之漿狀研磨液或冷卻水之同時，使織布、不織布、發泡體等構成之帶狀物，或以接著劑固定研磨材料之研磨石而成的研磨層形成於塑料等之表面而成的帶狀物按壓於該被研磨部之狀態下移動，依此而以溼式研磨被研磨部。
專利文獻1：特開平7-164301號公報。
專利文獻2：特開平8-174399號公報。
專利文獻3：特開平9-85599號公報。
習知技術係個別研磨半導體晶圓之溝槽與斜面，不僅彼等裝置間之半導體晶圓搬送需要時間，設備空間亦變大，此為其問題。另外，搬送中半導體晶圓乾燥，裝置晶圓 之良品率惡化等問題亦存在。
半導體晶圓於各裝置內之晶圓平台之定位，係藉由晶圓搬送用機器人之一對吸盤臂部挾持半導體晶圓周緣而進行，為求高精確度定位而使用多數汽缸之故，設備空間變大。另外，汽缸使用空氣壓汽缸，導致定位上產生約0.5mm之誤差。另外，半導體晶圓周緣被施予過度之挾持力，會產生半導體晶圓周緣破損之問題。
半導體晶圓，係藉由真空吸附於晶圓平台，該半導體晶圓由晶圓平台剝離時，係使用晶圓搬送用機器人之一對吸盤臂部挾持半導體晶圓周緣，於該吸盤臂部往上推升之瞬間解除半導體晶圓與晶圓平台間之真空吸附狀態。因此，由晶圓平台剝離被吸附之半導體晶圓時，需要瞬間對半導體晶圓施加大的剝離力(使半導體晶圓由晶圓平台剝離所要之力量)，有可能引起半導體晶圓變形、破損之問題。
習知技術中，帶狀物於研磨中被由帶狀物供給輥送出，依據帶狀物外徑(亦即殘存量)，變化由帶狀物供給輥送出帶狀物用的馬達之轉矩值，而調節按壓於被研磨部之帶狀物之張力，但是，帶狀物外徑，係依據該帶狀物供給輥之側面上配列的多數(通常為8個)光學感測器之受光部所射入之來自投光部之光之有無而被決定，因此存在有馬達之轉矩值呈階段式切換、帶狀物之張力無法保持一定之問題。
本發明有鑑於上述問題，第1目的在於提供，以加工 半導體晶圓周緣為目的、可於一個裝置內有效進行半導體晶圓之溝槽與斜面研磨的半導體晶圓周緣研磨裝置及方法。
本發明第2目的在於提供，可縮短研磨時間，實現裝置設備之省空間化的上述半導體晶圓周緣研磨裝置及方法。
本發明第3目的在於提供，可以高精確度對晶圓平台進行半導體晶圓定位的上述半導體晶圓周緣研磨裝置及方法。
本發明第4目的在於提供，可以容易剝離晶圓平台上吸附、保持之半導體晶圓的上述半導體晶圓周緣研磨裝置及方法。
本發明第5目的在於提供，不受研磨頭之帶狀物外徑(殘存量)影響，可以一定張力維持帶狀物的上述半導體晶圓周緣研磨裝置及方法。
本發明關於研磨半導體晶圓周緣(溝槽與斜面)的裝置及方法。
(裝置)為實現上述目的之本發明之裝置，係用於研磨半導體晶圓周緣者，由以下構成：晶圓平台單元，其由以下構成：晶圓平台，用於保持半導體晶圓；平台旋轉手段，用於旋轉晶圓平台：及平台旋動往復移動手段，可在和晶圓平台之表面呈同一平面內進行旋動往復移動；平台 移動手段，用於使晶圓平台單元在和晶圓平台之表面呈平行的方向移動；及2個以上之研磨部，用於研磨保持於晶圓平台的半導體晶圓之周緣。
彼等2個以上之研磨部具有：溝槽研磨部，用於研磨保持於晶圓平台的半導體晶圓之溝槽；及斜面研磨部，用於研磨保持於晶圓平台的半導體晶圓之斜面。
本發明之裝置包含有：殼體，其用於收容晶圓平台單元、研磨部及平台移動手段，側面具有可開/關之開口部。
殼體藉由隔間板被隔開為2個空間，於彼等2個空間之其中一空間收容晶圓平台單元及研磨部，於其中另一空間收容平台移動手段。
本發明之裝置包含晶圓乾燥防止手段，用於對保持於上述晶圓平台的半導體晶圓供給純水。
本發明之裝置包含晶圓吸盤手段，用於受取搬入殼體內部之半導體晶圓，使該半導體晶圓載置於晶圓平台上，將晶圓平台上之半導體晶圓傳送至晶圓搬送手段。
晶圓吸盤手段由以下構成：第1吸盤臂部，具有2個或2個以上個數之彗形部(coma)；第2吸盤臂部，具有2個或2個以上個數之彗形部；吸盤臂部開/關手段，用於開/關第1及第2吸盤臂部；及吸盤移動手段，用於使第1及第2吸盤臂部在和上述晶圓平台表面之垂直方向往復移動。在關閉第1及第2吸盤臂部時，彼等第1及第2吸盤臂部之個別之彗形部將接觸於半導體晶圓周緣，依此則半 導體晶圓被第1及第2吸盤臂部挾持。
吸盤臂部開/關手段由以下構成：球形螺栓，用於螺合第1及第2吸盤臂部之其中至少一方之吸盤臂部；及伺服馬達，用於驅動球形螺栓。驅動伺服馬達時，第1及第2吸盤臂部將開/關移動。
本發明之裝置包含感測器組裝體，其具有溝槽位置檢測手段用於檢測晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的溝槽之位置。
溝槽位置檢測手段，係由具有投光部、受光部的至少1個光學感測器構成。以使晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的溝槽通過投光部與受光部之間的方式，配置上述光學感測器，使該半導體晶圓旋轉，依此則光學感測器檢測出該半導體晶圓之溝槽位置。
較好是溝槽檢測手段具有3個上述光學感測器。吸附、保持半導體晶圓之上述晶圓平台於第1旋轉數範圍旋轉時，彼等3個光學感測器之其中第1光學感測器檢測出該半導體晶圓之溝槽位置，晶圓平台於低於上述第1旋轉數範圍的第2旋轉數範圍旋轉時，彼等3個光學感測器之其中第2光學感測器將檢測出該半導體晶圓之溝槽位置，晶圓平台於低於上述第2旋轉數範圍的第3旋轉數範圍旋轉時，彼等3個光學感測器之其中第3光學感測器將檢測出該半導體晶圓之溝槽位置。
感測器組裝體具有位置偏移檢測手段用於檢測出晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的徑方向之位置偏移。
位置偏移檢測手段，係由具有投光部與受光部的光學感測器構成。以使晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的周緣通過投光部與受光部之間的方式，配置光學感測器，藉由旋轉該半導體晶圓使光學感測器檢測出該受光部之受光量變化，依此則晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓之徑方向位置偏移被檢測出。
較好是上述第3光學感測器被配置成為，包含晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓之溝槽的周緣可通過投光部與受光部之間。藉由旋轉該半導體晶圓使第3光學感測器檢測出該受光部之受光量變化。依此則晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓之徑方向位置偏移被檢測出，又，晶圓平台於第3旋轉數範圍旋轉時，該半導體晶圓之溝槽位置被檢測出。
感測器組裝體包含防水手段。
於本發明之裝置，溝槽研磨部由以下構成：溝槽研磨頭，具有互相隔開間隔平行配列的第1輥與第2輥；捲繞有帶狀物的帶狀物供給輥，及使帶狀物由帶狀物供給輥藉由第1及第2輥予以捲取的帶狀物捲取輥；及帶狀物供給捲取手段，具有捲取輥驅動手段用於驅動帶狀物捲取輥而捲取帶狀物；通過第1輥與第2輥之間的帶狀物，被按壓於半導體晶圓之溝槽，依此而使溝槽被研磨。
帶狀物使用由：具有可塑性之材料構成的帶狀基材薄膜，及形成於基材薄膜表面之以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物。
溝槽研磨部包含：將帶狀物按壓於溝槽狀態下，使溝槽研磨頭朝半導體晶圓表面之垂直方向往復移動的手段。
溝槽研磨部包含：將帶狀物按壓於溝槽之狀態下，使溝槽研磨頭對溝槽進行旋動往復移動，而使半導體晶圓之溝槽之表面側及背面側被研磨的手段。
較好是溝槽研磨部包含：帶狀物外形檢測手段，用於檢測被捲繞於帶狀物供給輥的帶狀物之外徑。
本發明之裝置中，斜面研磨部由以下構成：斜面研磨頭，具備前端安裝有接觸墊的滾筒；及捲繞有帶狀物的帶狀物供給輥，及使帶狀物由帶狀物供給輥藉由接觸墊予以捲取的帶狀物捲取輥；及帶狀物供給捲取手段，具有捲取輥驅動手段用於驅動帶狀物捲取輥而捲取帶狀物。通過接觸墊上的帶狀物被按壓於斜面，依此而使斜面被研磨。
帶狀物使用由：具有可塑性之材料構成的帶狀基材薄膜，及形成於上述基材薄膜表面之以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物。
斜面研磨部包含：將帶狀物按壓於斜面之狀態下，使斜面研磨頭對斜面進行旋動往復移動，而使半導體晶圓之斜面之表面側及背面側被研磨的手段。
斜面研磨部包含：帶狀物外徑檢測手段，用於檢測被捲繞於帶狀物供給輥的帶狀物之外徑。
斜面研磨部包含：第2位置偏移檢測手段，於半導體晶圓之斜面研磨中用於檢測該半導體晶圓之位置偏移。該第2位置偏移檢測手段由變位感測器構成，用於檢測半導 體晶圓之研磨中，藉由接觸墊使帶狀物按壓於半導體晶圓之斜面的滾筒之伸縮變化。
本發明之裝置包含潔淨手段用於維持上述殼體內部之潔淨。該潔淨手段由以下構成：吸氣口，設於殼體上面；排氣口，設於殼體下面；及外部泵，連通於排氣口；吸氣口與排氣口被設於殼體，以使由吸氣口流入之空氣沿著殼體內部之側面流動。
本發明之裝置包含防水手段用於對隔間板隔開之殼體之2個空間知其中另一空間施予防水。
較好是，本發明之裝置中，殼體之隔間板具有開口部，平台之旋轉手段由以下構成：軸，安裝於晶圓平台之背側中心；支撐體，安裝成可使該軸旋轉；及馬達，用於旋轉該軸。又，平台之旋動往復移動手段由以下構成：第2軸，在晶圓平台之中心起算僅偏移半導體晶圓之大略半徑長度的位置，經由上述殼體之隔間板之上述開口部，被固定於上述晶圓平台單元之支撐體下面；及第2馬達，在隔間板下側，用於旋轉該第2軸。該第2軸可旋轉地安裝於中空筒狀之軸座，上述軸座之下面，被固定於位於上述殼體之隔間板下方的上述支撐板。軸座之上面，係觸接於上述支撐體之下面，而支撐上述支撐體，第2馬達被固定於該支撐體。，
該裝置之防水手段由：上部以液密式固定於上述軸座上部，低部以液密式固定於上述隔間板之上述開口部周邊而成的中空半圓形狀之防水覆蓋構成，該防水覆蓋由具有 彈力性之材料形成。
較好是，該防水覆蓋為雙重構造。此時，本發明之裝置另由：對該雙重構造之防水覆蓋之外側覆蓋與內側覆蓋之間的空間吹入壓縮空氣的手段構成。
(研磨方法)為達成上述目的，本發明之方法，係研磨半導體晶圓之周緣者，由以下構成：晶圓保持工程，使半導體晶圓吸附、保持於晶圓平台；及研磨工程，藉由2個以上之研磨部，對晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓之周緣施予研磨。
上述研磨工程係由：使保持半導體晶圓之晶圓平台面對2個以上之研磨部之各個依序移動，藉由各研磨手段對保持於上述晶圓平台的半導體晶圓之周緣施予研磨的工程構成。
本發明之方法包含：保持半導體晶圓之上述晶圓平台在上述2個以上之研磨部之間移動時，對保持於上述晶圓平台的半導體晶圓供給純水的乾燥防止工程。
2個以上之研磨部具有：溝槽研磨部，用於研磨半導體晶圓之溝槽；及斜面研磨部，用於研磨半導體晶圓之斜面。
本發明之裝置為對半導體晶圓周緣(溝槽與斜面)施予研磨者。
如圖1A所示，半導體晶圓W為單晶矽構成之圓盤， 於該圓盤外周形成有表示矽之結晶方向之成為刻度的稱為溝槽N之切口，於半導體處理裝置，該溝槽N被用作為圓形之半導體晶圓W之定位基準。
半導體晶圓W依據其周緣之斷面形狀大類分為「直線型」及「圓型」。如圖1B所示，直線型半導體晶圓係指斷面形狀為多角形狀(梯形)者，如圖1C所示，圓型半導體晶圓係指斷面形狀為曲線形狀(半圓形狀、半橢圓形狀)者。
又，本說明書中，用語「斜面」，在圖1B所示直線型半導體晶圓W係指上側傾斜面P、下側傾斜面Q及端面R之部分(符號B所示部分)，在圓型半導體晶圓W係指圖1C之符號B所示曲面部分。又，用語「邊緣部」係指形成半導體裝置之部分(符號D所示部分)與斜面B之間之區域(以符號E表示)。
(裝置)如圖2~4所示，本發明之裝置10由：晶圓平台單元20，其具有晶圓平台23用於保持半導體晶圓W；平台移動手段30，用於使晶圓平台單元20在和晶圓平台23之表面呈平行的方向移動；及2個以上之研磨部，用於研磨保持於晶圓平台23的半導體晶圓W之周緣。於圖示之例之裝置10，作為彼等2個以上之研磨部，代表性者為具有：研磨保持於晶圓平台23的半導體晶圓W之溝槽的溝槽研磨部40，及研磨保持於晶圓平台23的半導體晶圓W之斜面的斜面研磨部50等2個研磨部，但是2個以上之研磨部可以具備更多數之溝槽研磨部或斜面研磨部 。亦即，例如分別具備3個溝槽研磨部與斜面研磨部時，可以彼等溝槽研磨部與斜面研磨部之中個別之第1研磨部進行粗研磨，以第2研磨部進行細緻研磨，以第3研磨部進行最後研磨。
殼體11具有藉由隔間板14隔開之2個空間，於上述2個空間之其中一空間(符號15表示之上室)收容晶圓平台單元20、溝槽研磨部40及斜面研磨部50。於上述2個空間之其中另一空間(符號16表示之下室)收容平台移動手段30。
殼體11，係於上室15之側面具有開口部12。該開口部12藉由汽缸(未圖示)所驅動之開/關部13施予開/關。半導體晶圓W經由開口部12被搬入、搬出殼體11之內外。半導體晶圓W之搬出入係藉由搬送機器人臂部(如圖5A、5B之符號13’所示)之習知晶圓搬送手段進行。又，藉由開/關部13關閉殼體11之開口部12，可將殼體11之內部由外部完全切斷，可維持研磨中之殼體11內之潔淨度及氣密性，依此則，可防止殼體11外部對半導體晶圓之污染，或研磨中來自殼體11內部之研磨液或微粒子飛散引起之殼體11外部之污染。
(晶圓吸盤手段)本發明之裝置10另包含，使搬入殼體11內部之半導體晶圓W載置於晶圓平台23，使晶圓平台23保持之半導體晶圓W由晶圓平台23上升的晶圓吸盤手段80。
如圖5A所示，晶圓吸盤手段80由以下構成：第1吸 盤臂部81，具有2個或以上個數之彗形部(coma)83；第2吸盤臂部82，具有2個或以上個數之彗形部；吸盤臂部開/關手段84，用於使彼等第1及第2吸盤臂部81、82，於晶圓平台保持之半導體晶圓表面之平行方向(箭頭T1)進行開/關；及吸盤移動手段85，用於使第1及第2吸盤臂部81、82，在晶圓平台23保持之半導體晶圓表面之垂直方向(箭頭T2)往復移動。關閉第1及第2吸盤臂部81、82時，彼等第1及第2吸盤臂部81、82之個別之彗形部將接觸於半導體晶圓W之周緣，依此則半導體晶圓W被第1及第2吸盤臂部81、82挾持。
如圖5A所示，吸盤臂部開/關手段84由以下構成：球形螺栓b5，用於螺合第1及第2吸盤臂部81、82；及伺服馬達m5，用於驅動球形螺栓b5；及線性導軌87，其朝貫穿於第1及第2吸盤臂部81、82之箭頭T1之方向延伸。導軌86及耦合器89連結於球形螺栓b5，驅動球形螺栓b5時，第1及第2吸盤臂部81、82將朝箭頭T1之方向開/關移動。較好是，以第1及第2吸盤臂部81、82挾持半導體晶圓W時，該半導體晶圓W之中心位於晶圓平台之中心(後述之晶圓平台23之旋轉軸Cs)上。
如圖5B所示，吸盤移動手段85為，使安裝有第1及第2吸盤臂部81、82的升降台88螺合於球形螺栓(未圖示)，藉由伺服馬達驅動該球形螺栓，而使第1及第2吸盤臂部81、82朝晶圓平台23之表面之垂直方向(箭頭T2之方向)往復移動者。於圖5B，符號L1表示退避位置 ，符號L2表示晶圓受讓位置(使搬送機器人臂部13上之半導體晶圓W藉由第1及第2吸盤臂部81、82予以挾持，或使半導體晶圓W載置於搬送機器人臂部13’之位置)，符號L3表示晶圓載置位置(使半導體晶圓W載置於晶圓平台23上，或使晶圓平台23保持之半導體晶圓W藉由第1及第2吸盤臂部81、82予以挾持之位置)。
(晶圓平台單元)如圖2-4所示，晶圓平台單元20另具有：使晶圓平台23旋轉的平台旋轉手段，及使晶圓平台23對於晶圓平台23保持之半導體晶圓W之溝槽，於晶圓平台23保持之半導體晶圓W表面之同一平面內，進行旋動往復移動(箭頭R5之方向)的平台旋動往復移動手段。
(晶圓平台)如圖2-4及圖9所示，晶圓平台23另具有，設有連通於真空泵(未圖示)之1個或多數吸引孔25(圖示之例為1個)的平坦表面。於該表面上以不堵塞吸引孔25的方式黏貼一定高度(厚度)之具有彈力的墊部24。半導體晶圓W被載置於墊部24上，吸引孔25經由中空之軸27、可旋動地安裝於該軸27下端的管路28，及中空之軸31連通於外部之真空泵(未圖示)。
於墊部24上面形成連通於吸引孔25的溝26、26’。較好是，於墊部24上面形成同心圓狀之多數環狀溝26，及連結彼等環狀溝26的多數放射狀溝26’，彼等環狀溝26及放射狀溝26’連通於上述真空泵。半導體晶圓W載置於墊部24上時，彼等溝26、26’藉由半導體晶圓W之 背面予以氣密封閉。驅動真空泵時半導體晶圓W由其背面被墊部24支撐，於不會變形(彎曲)情況下可吸附、保持於晶圓平台23。
如上述說明，彼等第1及第2吸盤臂部81、82挾持之半導體晶圓W，藉由吸盤移動手段85被載置於晶圓平台23上之墊部24上。之後，藉由吸盤臂部開/關手段84開啟第1及第2吸盤臂部81、82，與此同時真空泵被驅動，半導體晶圓W背面側之空間(亦即墊部24上面形成之溝26、26’內部)被減壓，被按壓於墊部24。依此則，半導體晶圓W被確實吸附、保持於晶圓平台23。
另外，該晶圓平台23吸附、保持之半導體晶圓W，被挾持於第1及第2吸盤臂部81、82之後，藉由吸盤移動手段85被推舉至上方。於稍稍浮上(0.5mm~1.0mm)之處，停止真空泵，解除真空吸附。依此則，剝離晶圓平台23吸附、保持之半導體晶圓W時，瞬間不會有大剝離力量(使半導體晶圓W由晶圓平台23剝離所要之力量)施加於半導體晶圓W。亦即，半導體晶圓W不會變形或破損之情況下可由晶圓平台23剝離半導體晶圓W。
(平台旋轉手段)如圖3、4所示，平台旋轉手段由：在晶圓平台23背側合旋轉軸Cs同軸安裝的軸27，及藉由滑輪p1及皮帶b1連結於軸27的馬達m1構成。軸27藉由軸承可旋轉地安裝於單元本體21之支撐體22。驅動馬達m1時，晶圓平台23可對其中心、亦即旋轉軸Cs旋轉。
(平台旋動往復移動手段)平台旋動往復移動手段為，在和晶圓平台23之表面呈同一平面內使晶圓平台23旋動往復移動者。該平台旋動往復移動手段由以下構成：在晶圓平台23之旋轉軸Cs起算僅偏移半導體晶圓之大略半徑長度的位置、貫穿殼體11之隔間板14之開口部17，被固定於晶圓平台單元20之單元本體21之支撐體22下面的軸31；及在隔間板14下側、藉由滑輪p2及皮帶b2連結於軸31的馬達m2構成。軸31藉由軸承可旋轉地安裝於中空筒狀之軸座29。軸座29之下面，被固定於位於殼體11之隔間板14下方的支撐板32，軸座29之上面，係觸接於單元本體21之下面，而支撐單元本體21。馬達m2被固定於支撐板32。驅動馬達m2時，晶圓平台單元20即對該偏移位置、亦即旋轉軸Ct，於和晶圓平台23之表面呈同一平面內進行旋動往復移動(圖2A與2B之箭頭R5之方向)。較好是平台旋動往復移動手段使保持半導體晶圓W之晶圓平台23，對於半導體晶圓W之溝槽，於和晶圓平台23之表面呈同一平面內進行旋動往復移動。
(平台移動手段)如圖3、4所示，平台移動手段由：固定平台旋動往復移動手段之軸座29的支撐板32，即使該支撐板32於和晶圓平台23之表面呈平行之方向移動的平行移動機構30構成。
如圖所示，該平行移動機構30具有：位於殼體11之隔間板14與支撐板32之間，於第1方向(圖2A與圖4之箭頭X之方向)可移動地藉由線性導軌35安裝於隔間 板14的可動板33；為使可動板33朝箭頭X之方向移動而連結於可動板33的球形螺栓b4；及驅動球形螺栓b4的馬達m4。可動板33具有開口部33’，該開口部33’通過軸座29。又，於可動板33下面，支撐板32於第1方向X之正交方向(圖2與圖3之箭頭Y之方向)可移動地藉由線性導軌35被安裝，為使支撐板32)移動於箭頭Y之方向，球形螺栓b3被連結於支撐板32，該球形螺栓b3藉由固定於可動板33之馬達m3被驅動。亦即驅動固定於隔間板14下面的馬達m4，可使連結於可動板33的球形螺栓b4旋轉，可動台33可朝箭頭X之方向移動。又，藉由驅動固定於可動台33的馬達m3，可使連結於支撐板32的球形螺栓b3旋轉，支撐板32可對可動板33朝箭頭Y之方向移動。晶圓平台單元20之箭頭X、Y之方向之移動範圍，受限於隔間板14上設置之開口部17之大小，以及設於可動板33之開口部33’之大小，因而欲增大晶圓平台單元20之移動範圍時，於裝置10之設計階段增大彼等開口部17、33’之大小即可。
(溝槽研磨部)如圖3、10所示，溝槽研磨部40由：將半導體晶圓W之溝槽按壓於帶狀物43的溝槽研磨頭44，及將帶狀物43供給至溝槽研磨頭44，而捲取供給之帶狀物43的帶狀物供給捲取手段45構成。
溝槽研磨頭44，具有互相隔開間隔平行配列的第1輥與第2輥41、42，半導體晶圓W之溝槽被按壓於通過第1輥41與第2輥42之間的帶狀物43。
帶狀物供給捲取手段45由以下構成：：捲繞有帶狀物43的帶狀物供給輥46，及使來自帶狀物供給輥46的帶狀物43藉由第1及第2輥41、42予以捲取的帶狀物捲取輥47；及捲取輥驅動手段(未圖示)用於驅動帶狀物捲取輥47而捲取帶狀物43。
溝槽研磨部40另由，將帶狀物43按壓於溝槽之狀態下，使溝槽研磨頭44朝半導體晶圓表面之垂直方向往復移動的手段。該手段(未圖示)由，在晶圓平台23之表面之垂直方向的長的線性導軌，及沿該線性導軌使溝槽研磨頭44藉由馬達驅動而往復移動的曲柄軸機構構成。
溝槽研磨部40另包含：將帶狀物43按壓於溝槽之狀態下，使溝槽研磨頭44對上述溝槽進行旋動往復移動，而使半導體晶圓之溝槽之表面側及背面側被研磨的手段。該手段(未圖示)由，朝帶狀物43之行進方向之垂直方向延伸的軸，及旋轉該軸的馬達構成。軸配置於帶狀物43被按壓於半導體晶圓W之溝槽的位置。該軸(該軸成為溝槽研磨頭44之旋轉軸)連結於溝槽研磨頭44。驅動馬達、旋轉該軸，則於帶狀物43被按壓於半導體晶圓W之溝槽的狀態下，溝槽研磨頭44對溝槽朝箭頭R3之方向進行旋動往復移動，依此則，半導體晶圓W之溝槽之表面側及背面側被研磨。
溝槽研磨部40另由，對溝槽供給水或以水為主成份的反應液中分散有研磨材料之研磨粒的漿狀研磨液或冷卻水用之噴嘴48構成。
帶狀物43可使用織布、不織布、發泡體等構成之帶狀物。又，帶狀物43可使用由：具有可塑性之材料構成的帶狀基材薄膜，及形成於上述基材薄膜表面之以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物。研磨材料之研磨粒可使用例如平均粒徑0.1μm~5.0μm範圍之鑽石粒子或平均粒徑0.1μm~5.0μm範圍之SiC粒子。樹脂黏合劑可使用例如聚酯系、聚氨酯系。基材薄膜可使用例如聚酯系、聚氨酯系、聚對苯二甲酸乙二醇酯等具有可撓性材料構成之薄膜。
帶狀物43較好是並用以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物，及水中分散有研磨材料之研磨粒的研磨液或冷卻水。此乃因不使用以水為主成份的反應液施予研磨之故，可以更確實防止半導體晶圓W之污染，可以更確實防止殼體11內部之污染(殼體11內部配置之各構成部份之污染)。
實用上，帶狀物43之寬度為1mm~10mm之範圍，帶狀物43為數十公尺長，被捲繞於圓筒形狀之蕊材(圖8之符號46’所示)。
半導體晶圓W之溝槽之研磨如下進行：使晶圓平台23保持之半導體晶圓W藉由平台移動手段，於晶圓平台23之表面之平行方向移動，使半導體晶圓W之溝槽按壓於溝槽研磨部40之帶狀物43，藉由平台旋動往復移動手段使晶圓平台23對於溝槽，於晶圓平台23保持之半導體晶圓W表面之同一平面內進行旋動往復移動(圖2A及圖 2B之箭頭R5之方向)。此時，使帶狀物43按壓於溝槽狀態下，使溝槽研磨頭44於半導體晶圓W之表面之垂直方向移動亦可。又，使帶狀物43按壓於溝槽狀態下，使溝槽研磨頭44對於溝槽進行旋動往復移動(圖10之箭頭R3之方向)亦可。圖示之例中，溝槽之研磨係使用帶狀物43進行，但不限定於上述帶狀物之研磨，例如使用外周緣之斷面形狀和溝槽形狀一致的習知碟片狀墊部研磨溝槽亦可。
(帶狀物外徑檢測手段)如圖8所示，溝槽研磨部40另包含帶狀物外徑檢測手段，用於檢測被捲繞於帶狀物供給輥46之蕊材46’的帶狀物43之外徑(殘量)。
該帶狀物外徑檢測手段，如圖所示，由具有投光部49a及受光部49b的光學感測器構成。較好是捲繞帶狀物43之帶狀物供給輥46配置於投光部49a與受光部49b之間。捲繞於帶狀物供給輥46的帶狀物43之外徑，藉由受光部49b之光49c之檢測受光量而被檢測出。該檢測出之帶狀物外徑，被送至將帶狀物43由帶狀物供給輥46送出的馬達之控制裝置(未圖示)，將帶狀物43由帶狀物供給輥46送出的馬達之扭矩值被連續圓滑切換，可保持帶狀物43之張力於一定。
(斜面研磨部)如圖4、11所示，斜面研磨部50由：斜面研磨頭54，具備前端安裝有接觸墊51的滾筒52；及帶狀物供給捲取手段55(圖4)，用於對斜面研磨頭54供給帶狀物53，並捲取供給之帶狀物53構成。
帶狀物供給捲取手段55由以下構成：捲繞有帶狀物53的帶狀物供給輥56，及使帶狀物53由帶狀物供給輥56藉由接觸墊51予以捲取的帶狀物捲取輥57；及捲取輥驅動手段(未圖示)用於驅動帶狀物捲取輥57而捲取帶狀物53。
斜面研磨部50另包含：將帶狀物53按壓於斜面之狀態下，使斜面研磨頭54對於斜面朝半導體晶圓W表面之垂直方向(圖11之箭頭R4之方向)往復移動的手段。該手段(未圖示)由，朝帶狀物53之行進方向之垂直方向延伸的軸，及旋轉該軸的馬達構成。軸配置於帶狀物53被按壓於半導體晶圓W之斜面的位置。該軸(該軸成為斜面研磨頭54之旋轉軸)連結於斜面研磨頭54。驅動馬達，則於帶狀物53被按壓於斜面的狀態下，斜面研磨頭54對斜面朝箭頭R4之方向進行旋動往復移動，依此則，半導體晶圓W之斜面之表面側及背面側被研磨。
斜面研磨部50另由，對斜面供給水或以水為主成份的反應液中分散有研磨材料之研磨粒的漿狀研磨液或冷卻水用之噴嘴58構成(圖4)。
帶狀物53可使用織布、不織布、發泡體等構成之帶狀物。又，帶狀物53可使用由：具有可塑性之材料構成的帶狀基材薄膜，及形成於上述基材薄膜表面之以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物。研磨材料之研磨粒可使用例如平均粒徑0.1μm~5.0μm範圍之鑽石粒子或平均粒徑0.1μm~5.0μm範圍之SiC粒 子。樹脂黏合劑可使用例如聚酯系、聚氨酯系。基材薄膜可使用例如聚酯系、聚氨酯系、聚對苯二甲酸乙二醇酯等具有可撓性材料構成之薄膜。
帶狀物53較好是並用以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物，及水中分散有研磨材料之研磨粒的研磨液或冷卻水。此乃因不使用以水為主成份的反應液施予研磨之故，可以更確實防止半導體晶圓W之污染，可以更確實防止殼體11內部之污染(殼體11內部配置之各構成部份之污染)。
實用上，帶狀物53之寬度為1mm~10mm之範圍，帶狀物53為數十公尺長，被捲繞於圓筒形狀之蕊材。
於此，使用固定有平均粒徑小於2.0μm之研磨材料研磨粒而成的研磨層之帶狀物研磨半導體晶圓W之斜面，可將半導體晶圓W之直徑尺寸形成為所要尺寸。又，使用固定有平均粒徑大於或等於2.0μm之研磨材料研磨粒而成的研磨層之帶狀物研磨半導體晶圓W之斜面，可進行半導體晶圓W之斜面之完成研磨。又，如上述說明，藉由選定研磨層中固定之研磨材料研磨粒之尺寸(平均粒徑)，於研磨中使斜面研磨頭54對斜面朝箭頭R4之方向進行旋動往復移動，依此則，可將半導體晶圓W之上下斜面面(圖1B之符號P、Q所示)形成為所要角度或形狀，可完成研磨。
半導體晶圓W之斜面研磨如下進行：使晶圓平台23保持之半導體晶圓W藉由平台移動手段，於晶圓平台23 之表面之平行方向移動，使半導體晶圓W之斜面按壓於帶狀物，藉由平台旋轉手段使晶圓平台23旋轉(圖6A之箭頭R1之方向)而進行。圖示之例中，斜面之研磨係使用帶狀物53進行，但不限定於上述帶狀物之研磨，例如使用表面黏貼有墊部的習知旋轉定盤或習知圓筒型研磨粒研磨斜面亦可。
(帶狀物外徑檢測手段)和溝槽研磨部40同樣，斜面研磨部50包含帶狀物外徑檢測手段，用於檢測被捲繞於帶狀物供給輥56之帶狀物53之外徑。和溝槽研磨部40同樣，該帶狀物外徑檢測手段由具有投光部及受光部的光學感測器構成，捲繞帶狀物53之帶狀物供給輥配置於投光部與受光部之間。捲繞於帶狀物供給輥56的帶狀物53之外徑，藉由受光部之光之檢測受光量而被檢測出。該檢測出之帶狀物外徑，被送至將帶狀物53由帶狀物供給輥56送出的馬達之控制裝置(未圖示)，將帶狀物53由帶狀物供給輥56送出的馬達之扭矩值被連續圓滑切換，可保持帶狀物53之張力於一定。
(防水手段)如圖12A、12B、12C所示，本發明之裝置10另包含將殼體11之下室16施予防水的防水手段。
如圖12A所示，防水手段由：上部以液密式固定於軸座29上部，低部以液密式固定於隔間板14之開口部17周邊而成的中空半圓形狀之防水覆蓋36構成(參照圖12B)，軸座29移動於箭頭X、Y之方向，為防止軸座 29移動引起之防水覆蓋36之破損，防水覆蓋36由具有彈力性之材料形成。
防水覆蓋36可為如圖12A所示一重構造，或為圖12C所示雙重構造。防水覆蓋36為圖12C所示雙重構造時，為對防水覆蓋36之外側覆蓋37與內側覆蓋38之間的空間吹入壓縮空氣，而將連通於外部空氣泵(未圖示)的孔39，設於隔間板14之開口部17周邊之外側覆蓋37與內側覆蓋38之間。此乃因為藉由對外側覆蓋37與內側覆蓋38之間的空間吹入壓縮空氣，可膨脹外側覆蓋37，依此則，可指滯留外側覆蓋37表面的水滴彈開。
防水覆蓋36(37、38)可使用塑膠材料構成之無通液性之可撓性薄片，較好是使用發泡體構成之可撓性薄片。
(感測器組裝體)如圖6A、6B所示，本發明之裝置包含感測器組裝體90，其具有溝槽位置檢測手段，用於檢測晶圓平台保持之半導體晶圓的溝槽位置。
溝槽位置檢測手段由具有投光部與受光部的至少1個光學感測器(符號91、92、93所示)構成。
光學感測器，係以使晶圓平台23保持之半導體晶圓的溝槽N通過投光部與受光部之間的方式，配置投光部與受光部，半導體晶圓W旋轉時(箭頭R1)，僅在溝槽N通過投光部正下方時，光被受光部檢測出，依此則半導體晶圓W之溝槽N之位置被檢測出。
作為光學感測器之變形例亦可使用直線光回歸型。該直線光回歸型感測器為雷射感測器，係將投光部與受光部 配置於同一側，以和彼等投光部與受光部呈對面之方式，配置反射器而反射來自投光部之光線。該光學感測器之情況下，僅在半導體晶圓W之溝槽N通過投光部正下方時，來自投光部之雷射於反射器被反射，該反射光被受光部檢測出，依此則半導體晶圓W之溝槽N之位置被檢測出。
較好是，本發明中，如上述說明，半導體晶圓W之溝槽N之位置被檢測出時，將方向設為使半導體晶圓W之溝槽N面對溝槽研磨部之帶狀物，而停止晶圓平台之旋轉。
圖示之例中，溝槽檢測手段具有3個上述光學感測器(符號91、92、93所示光學感測器)，吸附、保持半導體晶圓W之晶圓平台23於第1旋轉數範圍(較好是12rpm以下、4rpm以上之間的範圍)旋轉時，第1光學感測器91檢測出該半導體晶圓半導體晶圓W之溝槽N之位置，晶圓平台23於低於上述第1旋轉數範圍的第2旋轉數範圍(較好是小於4rpm、1rpm以上之間的範圍)旋轉時，第2光學感測器92檢測出該半導體晶圓W之溝槽N之位置。晶圓平台23於低於上述第2旋轉數範圍的第3旋轉數範圍(較好是小於1rpm的範圍)旋轉時，第3光學感測器93檢測出該半導體晶圓W之溝槽N之位置。
參照圖14A~14C。半導體晶圓W旋轉時(箭頭R1)，如圖14A所示，溝槽N通過第1光學感測器91之投光部正下方時，溝槽N之位置被第1光學感測器91檢測出 。此時，晶圓平台23以第1旋轉數範圍旋轉。又，第2光學感測器92之投光部之光99b與第3光學感測器93之投光部之光99c之一部分被半導體晶圓周緣遮蔽。之後，如圖14B所示，溝槽N通過第2光學感測器92之投光部正下方時，溝槽N之位置被第2光學感測器92檢測出。此時，晶圓平台23以第2旋轉數範圍旋轉。又，第1光學感測器91之投光部之光99a與第3光學感測器93之投光部之光99c之一部分被半導體晶圓周緣遮蔽。之後，如圖14C所示，溝槽N通過第3光學感測器93之投光部正下方時，溝槽N之位置被第3光學感測器93檢測出。此時，晶圓平台23以第3旋轉數範圍旋轉。又，第1光學感測器91之投光部之光99a與第2光學感測器92之投光部之光99b被半導體晶圓周緣遮蔽。
亦即，在晶圓平台23減速、減速、停止為止之間，藉由第1、第2、第3光學感測器91、92、93階段式檢測出溝槽N之位置。第3光學感測器93檢測出溝槽N之最深部分位置，可以更高精確度檢測出溝槽N之位置。依此則，相對於晶圓平台23之旋轉軸(圖3之旋轉軸Cs)，可於±0.1度內之精確度定位半導體晶圓W之溝槽N之位置(角度)之誤差。又，在單純於一方向旋轉(箭頭R1之方向)的半導體晶圓W之旋轉之減速期間檢測出溝槽N之位置，因而可於短時間以高精確度進行溝槽N之位置檢測。
感測器組裝體90具有位置偏移檢測手段用於檢測出 晶圓平台23保持之半導體晶圓W的徑方向之位置偏移，該位置偏移由第1及第2吸盤臂部81、82之彗形部83之磨損而產生。
參照圖13A及13B。位置偏移檢測手段由具有投光部與受光部的光學感測器93’構成，該光學感測器93’，係以使晶圓平台23保持之半導體晶圓的周緣通過投光部與受光部之間的方式被配置。半導體晶圓W之旋轉時，如圖13B之曲線所示，光學感測器93’檢測出其受光部之受光量變化，依此則晶圓平台23保持之半導體晶圓之徑方向位置偏移(圖13A之符號ε所示)被檢測出。位置偏移例如由以下表示：以半導體晶圓W之中心(符號Ch)為原點，在以由該中心(符號Ch)朝任意方向延伸之軸線(符號r)為基準的極座標系中，由該軸線(符號r)之旋轉角(符號θ)，與原點(符號Ch)起之晶圓平台23之中心(符號Cs)為止之距離，如圖13B之曲線所示，不僅位置偏移被檢測出，溝槽N之位置亦被檢測出。該位置偏移之檢測可於半導體晶圓W之一旋轉檢測出。又，半導體晶圓W之中心(符號Ch)和晶圓平台23之旋轉軸(符號Cs)一致時(亦即無位置偏移時)，檢測出之受光量如圖13B之虛線所示成為直線。
於圖6A、6B之例，第3光學感測器93兼作為該位置偏移檢測手段之光學感測器。
亦即，如圖14A~14C所示，半導體晶圓W於箭頭R1之方向旋轉期間，使第3光學感測器93之投光部之光99c 之一部分到達受光量之方式，配置第3光學感測器93，而使包含晶圓平台23保持之半導體晶圓W之溝槽N的周緣通過投光部與受光部之間。半導體晶圓W之旋轉中，該第3光學感測器93檢測出該受光部之受光量變化，依此則晶圓平台23吸附、保持之半導體晶圓之徑方向位置偏移被檢測出，吝外，晶圓平台23以第3旋轉數範圍旋轉時，該半導體晶圓W之溝槽N之位置被檢測出。
感測器組裝體90另外包含防水手段之構成。此為防止半導體晶圓W之帶狀物研磨使用之冷卻液體或研磨液體對感測器組裝體90之第1、第2、第3光學感測器91、92、93之損傷。防水手段，如圖7A、7B所示，由為使光學感測器由半導體晶圓之位置退避，使感測器組裝體90旋轉(圖6B之箭頭R2之方向)的感測器組裝體旋轉手段，及覆蓋退避的光學感測器之遮蔽器94構成。感測器組裝體旋轉手段為，驅動馬達而旋轉固定於感測器組裝體90之軸的手段(未圖示)。又，如圖7B所示，遮蔽器94係藉由空氣活塞等之手段朝箭頭T3之方向移動，而覆蓋光學感測器。
(第2位置偏移檢測手段)參照圖11，斜面研磨部50另由：於半導體晶圓W之斜面研磨中，檢測該半導體晶圓W之位置偏移的第2位置偏移檢測手段。該第2位置偏移檢測手段係由：於半導體晶圓W之斜面研磨中，檢測出藉由接觸墊51使帶狀物53按壓於半導體晶圓之斜面的滾筒之伸縮變化的變位感測器構成(未圖示)。位置 偏移被檢測出時，該位置偏移被回授至平台移動手段，修正半導體晶圓W之徑方向之位置偏移。
(潔淨手段)本發明之裝置10另外包含潔淨手段用於維持殼體11內部之潔淨。該潔淨手段由以下構成：吸氣口，設於殼體11之上室15之天井；排氣口，設於殼體11之上室15之側面下方；及外部泵，連通於上述排氣口；吸氣口與排氣口被設於殼體11，以使由上述吸氣口流入之空氣，沿著上述殼體內部之側面流動。如上述說明，沿著上述殼體內部之側面形成氣流，因而浮游塵埃(微粒子)不會附著於晶圓平台23保持之半導體晶圓W表面上，可排出至外部。
(晶圓乾燥防止手段)本發明之裝置10另外包含對晶圓平台23保持之半導體晶圓W供給純水的晶圓乾燥防止手段(n1、n2)。此為溝槽研磨部40與斜面研磨部50之各研磨部之半導體晶圓W之研磨結束後，為次一處理而在移動半導體晶圓W之期間防止半導體晶圓W之乾燥者。如圖2-4所示，晶圓乾燥防止手段由配置於殼體11內之噴嘴n1、n2構成，由噴嘴n1、n2對半導體晶圓W噴出純水。如上述說明，移動中之半導體晶圓W被供給純水，不僅可防止半導體晶圓W之乾燥，亦可防止浮游塵埃(微粒子)附著於半導體晶圓W。
圖示之例，晶圓乾燥防止手段由2個噴嘴n1、n2構成，但亦可使用1個噴嘴或3個以上之噴嘴。又，噴嘴配置成為，溝槽研磨時，即使半導體晶圓W對於溝槽，於 晶圓平台之表面之同一平面內進行旋動往復移動時，半導體晶圓W與噴嘴亦不會產生衝突之位置。
(研磨方法)依據本發明研磨半導體晶圓周緣(溝槽與斜面)。
制動汽缸、驅動開/關部13，開啟殼體11側面之開口部12，藉由搬送機器人臂部13’將半導體晶圓W搬入殼體11之上室15內，將半導體晶圓W輸送至晶圓平台23之正上方，藉由位於半導體晶圓W之受取位置(符號L2所示)的第1及第2吸盤臂部81、82挾持半導體晶圓W。此時，半導體晶圓W之中心位於，位於其下方之晶圓平台23之中心之正上方。之後，搬送機器人臂部13退避至殼體11外，制動汽缸、驅動開/關部13，關閉殼體11之開口部12。
使挾持半導體晶圓W的第1及第2吸盤臂部81、82下降至晶圓載置位置(符號L3所示)，開啟第1及第2吸盤臂部81、82使半導體晶圓W載置於晶圓平台23之墊部24上。第1及第2吸盤臂部81、82上升至退避位置(符號L1所示)。又，真空泵被驅動使半導體晶圓W吸附、保持於晶圓平台23。
旋轉感測器組裝體90使光學感測器91、92、93位於晶圓平台23保持之半導體晶圓W之周緣上，旋轉(箭頭R1之方向)晶圓平台23，檢測半導體晶圓W之溝槽之位置。又，晶圓平台23之旋轉中，半導體晶圓W之位置偏移亦被檢測出。
半導體晶圓W之位置偏移被檢測出後，第1及第2吸盤臂部81、82下降至晶圓載置位置(符號L3所示)，挾持半導體晶圓W往上推舉(半導體晶圓W之真空吸附力量於半導體晶圓W稍稍往上浮時藉由停止真空泵而被解除)。之後，晶圓平台23僅移動檢測出之位置偏移量，如上述說明，使挾持半導體晶圓W的第1及第2吸盤臂部81、82下降至晶圓載置位置(符號L3所示)，開啟第1及第2吸盤臂部81、82使半導體晶圓W載置於晶圓平台23上，驅動真空泵使半導體晶圓W吸附、保持於晶圓平台23。之後，如上述說明，使晶圓平台23旋轉R1後，藉由感測器組裝體90之光學感測器91、92、93檢測出半導體晶圓W之溝槽之位置之同時，檢測出半導體晶圓W之位置偏移。該工程繼續進行直至位置偏移未被檢測出為止。
之後，使晶圓平台23朝溝槽研磨部40移動，將半導體晶圓W之溝槽按壓於溝槽研磨頭44之帶狀物43。經由噴嘴48對半導體晶圓W之溝槽供給研磨液之同時，，在半導體晶圓W之溝槽按壓於帶狀物之狀態下，使帶狀物43前進，相對於溝槽N之位置使晶圓平台23於半導體晶圓W表面之同一平面上進行旋動往復移動(箭頭R5之方向)，而研磨半導體晶圓W之溝槽。
研磨中藉由供給至半導體晶圓W之研磨液冷卻溝槽，溝槽之摩擦係數亦降低。另外，研磨中不會產生研磨屑之飛散，即使飛散亦被研磨液沖洗掉，不會附著於半導體 晶圓W。
又，使溝槽研磨頭44於上下方向直線往復移動亦可。又，於上下方向進行旋動往復移動(箭頭R3之方向)而亦研磨溝槽之邊緣E(參照1B)亦可。
之後使晶圓平台23朝斜面研磨部50移動，藉由接觸墊51將半導體晶圓W之斜面按壓於帶狀物53。
為防止半導體晶圓W之乾燥，於晶圓平台23之移動中藉由噴嘴n1、n2對半導體晶圓W供給純水。
經由噴嘴58，對半導體晶圓W之斜面供給研磨液之同時，將半導體晶圓W之斜面按壓於帶狀物53狀態下，使帶狀物53前進之同時，旋轉晶圓平台23而研磨半導體晶圓W之斜面。
研磨中藉由供給至半導體晶圓W之研磨液冷卻斜面。另外，研磨中不會產生研磨屑之飛散，即使飛散亦被研磨液沖洗掉，不會附著於半導體晶圓W。
又，使斜面研磨頭54於上下方向直線往復移動亦可。又，於上下方向進行旋動往復移動(箭頭R4之方向)而研磨斜面與邊緣E亦可。
又，進行溝槽研磨之後進行斜面研磨，但亦可進行斜面研磨之後進行溝槽研磨。
又，斜面研磨中檢測出半導體晶圓W之徑方向之位置偏移。位置偏移被檢測出時，位置偏移被檢測出時，該位置偏移被回授至平台移動手段，而修正半導體晶圓W之徑方向之位置偏移。
溝槽與斜面之研磨後使晶圓平台23回至原來位置。第1及第2吸盤臂部81、82由退避位置(符號L1所示)下降至晶圓載置位置(符號L3所示)，挾持半導體晶圓W往上推舉。在半導體晶圓W稍稍往上浮之處藉由停止真空泵而解除真空吸附。第1及第2吸盤臂部81、82到達晶圓受讓位置(符號L2所示)，藉由汽缸驅動開/關部13，開啟殼體11之開口部12，搬送機器人臂部13’進入殼體11內，位於半導體晶圓W之下側。第1及第2吸盤臂部81、82開啟，半導體晶圓W被載置於搬送機器人臂部13’上，搬送機器人臂部13’經由開口部12將半導體晶圓W搬送至殼體11外。
(發明效果)
本發明可獲得以下效果。
半導體晶圓於溝槽用與斜面用之各研磨頭之間之搬送，僅藉由平台移動手段移動晶圓平台即可，因此半導體晶圓之溝槽與斜面之研磨可於1個裝置內有效進行，可縮短研磨時間之同時，可達成裝置設備之省空間化。
具備溝槽檢測手段及位置偏移檢測手段，因此半導體晶圓對於晶圓平台之定位可以更高精確度進行。
在晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓被吸盤臂部挾持之狀態下，使該半導體晶圓由晶圓平台表面僅稍稍(0.5mm~1.0mm)浮上而解除真空吸附，因此半導體晶圓容易剝離。
殘存於帶狀物供給輥的帶狀物之厚度可藉由光學感測器連續檢測出，帶狀物張力可保持於一定。
驅動系(平行移動手段)之構成成份可藉由撓性薄片構成之防水覆蓋施予披覆，可以充分實現裝置內驅動系之防水。
10‧‧‧本發明之裝置
11‧‧‧殼體
20‧‧‧晶圓平台單元
23‧‧‧晶圓平台
30‧‧‧平台移動手段
40‧‧‧溝槽研磨部
50‧‧‧斜面研磨部
圖1A為半導體晶圓之平面圖，圖1B、1C為半導體晶圓周緣附近之斷面圖。
圖2A為本發明裝置之平面圖，圖2B為使半導體晶圓對其溝槽旋動往復移動之圖。
圖3為圖2A之3-3線斷面圖。
圖4為圖2A之4-4線斷面圖。
圖5A為晶圓吸盤手段之平面圖，圖5B為晶圓吸盤手段之側面圖。
圖6A，圖6B分別為感測器組裝體之平面圖。
圖7A，圖7B分別為感測器組裝體之側面圖。
圖8表示帶狀物外徑檢測手段。
圖9為晶圓平台之平面圖。
圖10為溝槽研磨頭之側面圖。
圖11為斜面研磨頭之側面圖。
圖12A為一重構造之防水手段之斷面圖，圖12B為圖12A之防水覆蓋之斜視圖，圖12C為雙重構造之防水手段之斷面圖。
圖13A為半導體晶圓保持於晶圓平台之平面圖，圖13B為相對於晶圓旋轉角度的受光量變化之圖。
圖14A~14C分別為半導體晶圓之溝槽通過第1、第2、第3光學感測器之投光部正下方之圖。
10‧‧‧本發明之裝置
11‧‧‧殼體
12‧‧‧開口部
13‧‧‧開/關部
14‧‧‧隔間板
23‧‧‧晶圓平台
40‧‧‧溝槽研磨部
50‧‧‧斜面研磨部
80‧‧‧晶圓吸盤手段
90‧‧‧感測器組裝體
n1、n2‧‧‧噴嘴
W‧‧‧半導體晶圓
N‧‧‧溝槽

Claims (32)

  1. 一種裝置，係用於研磨半導體晶圓周緣者，由以下構成：晶圓平台單元，由以下構成：晶圓平台，用於保持半導體晶圓；平台旋轉手段，用於旋轉上述晶圓平台：及平台旋動往復移動手段，可在和上述晶圓平台之表面呈同一平面內進行旋動往復移動；及2個以上之研磨部，用於研磨保持於上述晶圓平台的半導體晶圓之周緣；為了針對上述半導體晶圓之溝槽進行旋動往復移動，藉由上述平台旋動往復移動手段，使上述晶圓平台以通過上述半導體晶圓外周之1點之旋動軸為中心而進行旋動往復移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，上述2個以上之研磨部具有：溝槽研磨部，用於研磨保持於上述晶圓平台的半導體晶圓之溝槽；及斜面研磨部，用於研磨保持於上述晶圓平台的半導體晶圓之斜面。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，包含有殼體，其用於收容上述晶圓平台單元、上述研磨部及平台移動手段，側面具有可開/關之開口部。
  4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中，上述殼體具有藉由隔間板隔開之2個空間， 於上述2個空間之其中一空間收容上述晶圓平台單元及上述研磨部，於上述2個空間之其中另一空間收容上述平台移動手段。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，包含晶圓乾燥防止手段，用於對保持於上述晶圓平台的半導體晶圓供給純水。
  6. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中，包含晶圓吸盤手段，用於接收搬入上述殼體內部之半導體晶圓，使該半導體晶圓載置於上述晶圓平台上，將上述晶圓平台上之半導體晶圓傳送至晶圓搬送手段。
  7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中，上述晶圓吸盤手段由以下構成：第1吸盤臂部，具有2個或2個以上個數之彗形部(coma)；第2吸盤臂部，具有2個或2個以上個數之彗形部；吸盤臂部開/關手段，用於開/關上述第1及第2吸盤臂部；及吸盤移動手段，用於使上述第1及第2吸盤臂部在和上述晶圓平台表面呈垂直之方向往復移動；在關閉上述第1及第2吸盤臂部時，彼等第1及第2吸盤臂部之個別之彗形部將接觸於半導體晶圓周緣，依此則半導體晶圓被上述第1及第2吸盤臂部挾持。
  8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中， 上述吸盤臂部開/關手段由以下構成：球形螺栓，用於螺合上述第1及第2吸盤臂部之其中至少一方之吸盤臂部；及伺服馬達，用於驅動上述球形螺栓；驅動上述伺服馬達時，上述第1及第2吸盤臂部將開/關移動。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，包含感測器組裝體，其具有溝槽位置檢測手段用於檢測上述晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的溝槽之位置。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，上述溝槽位置檢測手段，係由具有投光部、受光部的至少1個光學感測器構成，以使上述晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的溝槽通過上述投光部與上述受光部之間的方式，配置上述光學感測器，使該半導體晶圓旋轉，依此則上述光學感測器檢測出該半導體晶圓之溝槽位置。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，上述溝槽檢測手段具有3個上述光學感測器，吸附、保持半導體晶圓之上述晶圓平台於第1旋轉數範圍旋轉時，彼等3個光學感測器之其中第1光學感測器將檢測出該半導體晶圓之溝槽位置，上述晶圓平台於低於上述第1旋轉數範圍的第2旋轉數範圍旋轉時，彼等3個光學感測器之其中第2光學感測器將檢測出該半導體晶圓之溝槽位置， 上述晶圓平台於低於上述第2旋轉數範圍的第3旋轉數範圍旋轉時，彼等3個光學感測器之其中第3光學感測器將檢測出該半導體晶圓之溝槽位置。
  12. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，上述感測器組裝體，係具有位置偏移檢測手段用於檢測出上述晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的徑方向之位置偏移，上述位置偏移檢測手段，係由具有投光部與受光部的光學感測器構成，以使上述晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓的周緣通過上述投光部與上述受光部之間的方式，配置上述光學感測器，藉由旋轉該半導體晶圓使上述光學感測器檢測出該受光部之受光量變化，依此則上述晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓之徑方向位置偏移被檢測出。
  13. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中，上述第3光學感測器被配置成為，包含上述晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓之溝槽的周緣，可通過上述投光部與上述受光部之間，且藉由旋轉該半導體晶圓使上述第3光學感測器檢測出該受光部之受光量變化，依此則上述晶圓平台吸附、保持之半導體晶圓之徑方向位置偏移被檢測出，上述晶圓平台於上述第3旋轉數範圍旋轉時，該半導體晶圓之溝槽位置被檢測出。
  14. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，上述感測器組裝體包含防水手段。
  15. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中，上述溝槽研磨部由以下構成：溝槽研磨頭，具有互相隔開間隔平行配列的第1輥與第2輥；捲繞有帶狀物的帶狀物供給輥，及使上述帶狀物由上述帶狀物供給輥介由上述第1及第2輥予以捲取的帶狀物捲取輥；及帶狀物供給捲取手段，具有捲取輥驅動手段用於驅動上述帶狀物捲取輥而捲取上述帶狀物；通過上述第1輥與上述第2輥之間的帶狀物，被按壓於上述溝槽，依此而使上述溝槽被研磨。
  16. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中，上述帶狀物，係使用由：具有可塑性之材料構成的帶狀基材薄膜，及形成於上述基材薄膜表面之以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物。
  17. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中，上述溝槽研磨部包含：將上述帶狀物按壓於上述溝槽之狀態下，使上述溝槽研磨頭朝上述半導體晶圓表面呈垂直之方向往復移動的手段。
  18. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中，上述溝槽研磨部包含：將上述帶狀物按壓於上述溝槽之狀態下，使上述溝槽研磨頭對上述溝槽進行旋動往復移動，而使上述半導體晶 圓之溝槽之表面側及背面側被研磨的手段。
  19. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中，上述溝槽研磨部包含：帶狀物外形檢測手段，用於檢測被捲繞於上述帶狀物供給輥的帶狀物之外徑。
  20. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中，上述斜面研磨部由以下構成：斜面研磨頭，具備前端安裝有接觸墊的滾筒；及捲繞有帶狀物的帶狀物供給輥，及使上述帶狀物由上述帶狀物供給輥介由上述接觸墊予以捲取的帶狀物捲取輥；及帶狀物供給捲取手段，具有捲取輥驅動手段用於驅動上述帶狀物捲取輥而捲取上述帶狀物；通過上述接觸墊上的帶狀物，被按壓於上述斜面，依此而使上述斜面被研磨。
  21. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中，上述帶狀物，係使用由：具有可塑性之材料構成的帶狀基材薄膜，及形成於上述基材薄膜表面之以樹脂黏合劑固定研磨材料之研磨粒而成的研磨層所構成之帶狀物。
  22. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中，上述斜面研磨部包含：將上述帶狀物按壓於上述斜面之狀態下，使上述斜面研磨頭對上述斜面進行旋動往復移動，而使上述半導體晶圓之斜面之表面側及背面側被研磨的手段。
  23. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中， 上述斜面研磨部包含：帶狀物外徑檢測手段，用於檢測被捲繞於上述帶狀物供給輥的帶狀物之外徑。
  24. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中，上述斜面研磨部包含：位置偏移檢測手段，於半導體晶圓之斜面研磨中用於檢測該半導體晶圓之位置偏移，上述位置偏移檢測手段由變位感測器構成，用於檢測半導體晶圓之研磨中，介由上述接觸墊使上述帶狀物按壓於半導體晶圓之斜面的上述滾筒之伸縮變化。
  25. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中，包含潔淨手段用於維持上述殼體內部之潔淨；上述潔淨手段由以下構成：吸氣口，設於上述殼體上面；排氣口，設於上述殼體下面；及外部泵，連通於上述排氣口；上述吸氣口與上述排氣口被設於上述殼體，以使由上述吸氣口流入之空氣，沿著上述殼體內部之側面流動。
  26. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中，包含防水手段用於對上述殼體之上述另一空間施予防水。
  27. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中，上述殼體之上述隔間板具有開口部，上述平台旋轉手段由以下構成：軸，安裝於上述晶圓平台之背側中心； 支撐體，安裝成可使該軸旋轉；及馬達，用於旋轉該軸；上述平台旋動往復移動手段由以下構成：第2軸，在上述晶圓平台之中心起算僅偏移半導體晶圓之大略半徑長度的位置，經由上述殼體之隔間板之上述開口部，被固定於上述晶圓平台單元之支撐體下面；及第2馬達，在上述隔間板下側，用於旋轉該第2軸；上述第2軸可旋轉地安裝於中空筒狀之軸座，上述軸座之下面，被固定於位於上述殼體之隔間板下方的上述支撐板，上述軸座之上面，係抵接於上述支撐體之下面，而支撐上述支撐體，上述第2馬達被固定於上述支撐體，該裝置由：上部以液密式固定於上述軸座上部，低部以液密式固定於上述隔間板之上述開口部周邊而成的中空半圓形狀之防水覆蓋構成，上述防水覆蓋由具有彈力性之材料形成。
  28. 如申請專利範圍第27項之裝置，其中，上述防水覆蓋為雙重構造，該裝置包含：用以對該雙重構造之防水覆蓋之外側覆蓋與內側覆蓋之間的空間吹入壓縮空氣的手段。
  29. 一種方法，係研磨半導體晶圓之周緣者，由以下構成： 晶圓保持工程，使半導體晶圓吸附、保持於晶圓平台；晶圓平台旋轉工程，用於旋轉吸附著上述半導體晶圓的晶圓平台；及晶圓平台旋動往復移動工程，為了使吸附著上述半導體晶圓的晶圓平台，在和上述晶圓平台之表面呈同一平面內針對溝槽進行旋動往復移動，而使上述晶圓平台以通過上述半導體晶圓外周之1點之旋動軸為中心而進行旋動往復移動；及研磨工程，藉由2個以上之研磨部，針對在上述旋轉工程及上述旋動往復移動工程被吸附保持於上述晶圓平台的半導體晶圓之周緣施予研磨。
  30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中，上述研磨工程係由以下構成：使保持半導體晶圓之上述晶圓平台面對上述2個以上之研磨部之各個依序移動，藉由各研磨手段對保持於上述晶圓平台的半導體晶圓之周緣施予研磨的工程。
  31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中，包含：保持半導體晶圓之上述晶圓平台在上述2個以上之研磨部之間移動時，對保持於上述晶圓平台的半導體晶圓供給純水的乾燥防止工程。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中，上述2個以上之研磨部具有：溝槽研磨部，用於研磨半導體晶圓之溝槽；及斜面研磨部，用於研磨半導體晶圓之斜面。
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