TWI696519B - 研磨裝置及研磨方法 - Google Patents

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TWI696519B TW106100139A TW106100139A TWI696519B TW I696519 B TWI696519 B TW I696519B TW 106100139 A TW106100139 A TW 106100139A TW 106100139 A TW106100139 A TW 106100139A TW I696519 B TWI696519 B TW I696519B
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日商荏原製作所股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種即使斜角部之形狀有各種狀況，仍可依據研磨前之狀態選擇適切的研磨處理程式進行研磨之研磨裝置。研磨裝置100具有：保持基板W1而研磨之保持研磨部102；及辨識關於進行研磨前之基板W1外周部狀態的資料104a之辨識部104。保持研磨部102具有：保持基板W1使其旋轉之保持部106；及將研磨部件按壓於基板W1之外周部來研磨外周部的研磨部108。研磨條件決定部110依據顯示外周部之形狀係關於形狀之複數類型中的哪種類型之資料104a來決定研磨條件。

Description

研磨裝置及研磨方法
本發明係關於一種研磨半導體晶圓等被研磨體之外周部的研磨裝置及研磨方法。
從提高半導體製造良率之觀點，近年來特別重視半導體晶圓等基板之外周部表面狀態的管理。半導體製造工序因為係在矽晶圓上成膜、堆疊許多材料，所以在產品不使用之外周部形成不需要的膜及表面粗糙。近年來普遍採用以支臂僅保持基板外周部而搬送基板之方法。在此種背景下，殘留於外周部之不需要的膜經過各種工序時會剝離而附著於器件，造成良率降低。因此，過去係使用研磨裝置研磨基板之外周部，而除去不需要的膜及表面粗糙。
此種研磨裝置，習知如日本特開2011-161625號記載之使用研磨帶研磨基板外周部的裝置。此種研磨裝置藉由使研磨帶之研磨面滑動接觸於基板外周部來研磨基板之外周部。此處，本說明書係將基板之外周部定義為包含：位於基板最外周之斜角部、位於該斜角部之徑向內側的頂緣部及底緣部之區域。
第一(a)圖及第一(b)圖係顯示基板外周部之放大剖面圖。更詳細而言，第一(a)圖係所謂直邊型基板之剖面圖，第一(b)圖係所謂圓形基板之剖面圖。第一(a)圖之基板W1中，斜角部是指由構成基板W1最外周面 之上側傾斜部(上側斜角部)PP、下側傾斜部(下側斜角部)Q1、及側部(頂點)RR構成之部分BB，此外，第一(b)圖之基板W1中，是指構成基板W1最外周面之具有彎曲剖面的部分BB。此外，頂緣部是指比傾斜部BB位於徑向內側之區域，且比形成器件之區域D1位於徑向外側的平坦部E1。底緣部是指位於與頂緣部相反側，且比斜角部BB位於徑向內側之平坦部E2。此等頂緣部E1及底緣部E2亦總稱為近緣部。
斜角研磨係使基板在圓周方向旋轉，而且在研磨部中將研磨部件之小晶片及研磨帶等按壓於基板外周部之研磨對象面進行研磨。因而，研磨狀況會依基板外周部之研磨前的形狀而改變。
使用研磨帶時，在研磨前計測斜角形狀，作業人員按照經驗製作符合斜角形狀之研磨條件(研磨處理程式)，確定實際上研磨基板無問題。在確認無問題後，才開始連續處理複數片基板。
半導體晶圓之斜角部的形狀依半導體晶圓廠商而異。半導體廠商為了使半導體晶圓之供給穩定化，會從複數家半導體晶圓廠商購買半導體晶圓。半導體廠商依器件會使用不同斜角形狀之半導體晶圓。基於這些理由，係以批次為單位或各片混合各種斜角形狀之半導體晶圓而在半導體電路的生產線上流動。
在混合狀況下，每當晶圓形狀改變而作業人員檢討加工處理程式時，若是從使用研磨裝置方面檢討非常麻煩，且研磨裝置之停機時間亦增加。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2011-161625號
本發明係鑑於上述之過去問題者，目的為提供一種即使斜角部之形狀有各種狀況，仍可依據研磨前之狀態選擇適切的研磨處理程式進行研磨之研磨裝置。此外，本發明之目的為提供一種使用此種研磨裝置之研磨方法。
為了解決上述問題，第一種形態之構成係研磨裝置，其具有：保持部，其係用於保持被研磨體；研磨部件，其係按壓於前述被研磨體之外周部用於研磨該外周部；研磨條件決定部，其係依據關於進行前述研磨前之前述外周部狀態的資料，決定對應於前述狀態之研磨條件；及控制部，其係按照前述研磨條件，以前述研磨部件研磨前述被研磨體之方式控制前述研磨部件。
藉由採用此種構成，即使被研磨體之外周部狀態(例如形狀)有各種狀況，仍可依據關於進行研磨前之外周部狀態的資料選擇適切的研磨條件。因而，可減少研磨不良，使用裝置之使用者的手續亦減少，亦縮減研磨裝置之停機時間。
第二種形態之構成係前述資料為顯示前述外周部之狀態為關於前述狀態之複數種類型中的哪種類型。
採用此形態時，事前藉由實驗等決定假設為被研磨體之狀態的各類型研磨條件時，研磨條件決定部可決定對應於前述狀態之研磨條件。
第三種形態之構成係前述外周部之狀態為前述外周部的形狀。
第四種形態之構成係關於前述外周部之形狀的資料，為藉由共焦點雷射顯微鏡所獲得之資料。
第五種形態之構成係關於前述外周部之形狀為藉由遠心光學系統所獲得的資料。
第六種形態之構成係前述外周部之狀態為在前述外周部之附著物的狀態。
第七種形態之構成係具有研磨結束決定部，其係前述研磨部研磨前述被研磨體之後，依據關於前述外周部研磨後之狀態的資料決定是否結束前述研磨。
第八種形態之構成係前述被研磨體之外周部為在前述被研磨體外周部之端面的斜角部。
第九種形態之構成係具有辨識部，其係辨識關於進行前述研磨前之前述外周部狀態的資料，並將所獲得之資料傳送至前述研磨條件決定部。
藉由採用此種構成，即使被研磨體之外周部的狀態有各種狀況，仍可在開始研磨處理之前以辨識部辨識進行研磨前之外周部狀態，並選擇適切之研磨條件。
第十種形態係研磨方法，其係保持被研磨體而旋轉，並且將研磨部件按壓於前述被研磨體之外周部來研磨該外周部，其構成係包含：依據關於進行前述研磨前之前述外周部狀態的資料，決定對應於前述狀態之研磨條件的步驟；及按照前述研磨條件研磨前述被研磨體。
1A~1D:研磨頭組合體
2A~2D:研磨帶供給機構
4:保持載台
4a:溝
5:中空軸桿
6:球形花鍵軸承
7:連通路
8:旋轉接頭
9:真空管線
10:氮氣供給管線
12:套管
14:套管
15:空氣氣缸
18:徑向軸承
19:波紋管
20:分隔壁
20a:開口部
20b:搬送口
20c:開口
21:研磨室
23:研磨帶
24:供給卷筒
25:回收卷筒
27:耦合器
31~34:導輥
36:上側供給噴嘴
37:下側供給噴嘴
38:洗淨噴嘴
40:通風窗
41:按壓機構
42:帶輸送機構
42a:帶輸送輥
42b:帶握持輥
43~49:導輥
50:按壓部件
51a:突起部
51b:突起部
52:空氣氣缸
60:支臂
61:移動台
62:導板
63:軌道
65:基板
66:連結板
67:線性致動器
68:接頭
70:按壓墊
100:研磨裝置
102:保持研磨部
104:辨識部
104a、104b:資料
105、107:共焦點雷射顯微鏡
106:旋轉保持機構
108:研磨部
109:基座
110:研磨條件決定部
112:控制部
112a:信號線
120:立體移動機構
122:XY載台
124:Z載台
126:旋轉軸
128:θ載台
130:晶圓吸附台
132:控制器
134:CCD攝影機
136:中心
b1、b2:皮帶
BB:斜角部
Cr:中心軸
Ct:旋轉軸
E1:頂緣部
E2:底緣部
L1~L3:直線部
M1~M4:馬達
p1~p4:滑輪
R1、R2:曲線部
PP:上側傾斜部
Q1:下側傾斜部
RR:側部
W1:基板
第一(a)圖及第一(b)圖係顯示基板之外周部的放大剖面圖。
第二圖係顯示本發明一種實施形態之研磨裝置的方塊圖。
第三圖係顯示本發明一種實施形態之類型種類的圖。
第四圖係顯示本發明一種實施形態之保持研磨部的俯視圖。
第五圖係第四圖所示之研磨裝置的縱剖面圖。
第六圖係研磨頭之放大圖。
第七圖係顯示藉由傾斜機構而傾斜於上方之研磨頭的圖。
第八圖係顯示藉由傾斜機構而傾斜於下方之研磨頭的圖。
第九圖係顯示在水平狀態之研磨頭的圖。
第十圖係顯示研磨基板之斜角部時將研磨頭傾斜於上方的狀態圖。
第十一圖係顯示研磨基板之斜角部時將研磨頭傾斜於下方的狀態圖。
第十二圖係顯示研磨基板之斜角部時使研磨頭之傾斜角度連續變化的情形圖。
第十三圖係顯示本實施例之處理步驟的流程圖。
以下，參照圖式說明本發明一種實施形態。
第二圖係顯示本發明一種實施形態之研磨裝置100的方塊圖。該研磨裝置100適合使用於研磨基板之斜角部的斜角研磨裝置。研磨的基板之例如為成膜之直徑為300mm的半導體晶圓。
研磨裝置100具有：保持基板W1(被研磨體)而研磨之保持研磨部102；及辨識關於進行研磨前之基板W1外周部狀態的資料104a之辨識 部104。保持研磨部102具有：保持基板W1使其旋轉之保持部106；及配置按壓於基板W1外周部來研磨外周部之研磨部件的研磨部(研磨頭)108。辨識部104將獲得之資料104a傳送至研磨條件決定部110。
保持研磨部102進一步具有：依據關於進行研磨前之外周部狀態的資料104a，決定對應於狀態之研磨條件的研磨條件決定部110；及按照研磨條件，以研磨部件研磨基板W1之方式控制研磨部件的控制部112。研磨條件決定部110從辨識部104接收關於進行研磨前之外周部狀態的資料104a。
本實施例中所謂進行研磨前之外周部狀態，係外周部的形狀。本實施例作為研磨對象之基板W1的外周部係在基板W1外周部之端面的斜角部BB。作為本案發明之研磨對象的基板W1之外周部亦可係斜角部以外之頂緣部E1及底緣部E2。
進行本案發明之研磨前的外周部狀態亦可為在外周部之附著物的狀態。所謂在外周部之附著物的狀態，係殘留於外周部之不需要的膜及塵垢等附著物的附著狀態(亦即附著量及附著位置等)。
辨識部104亦辨識關於外周部研磨後之狀態的資料104b。辨識部104將獲得之資料104b傳送至研磨條件決定部110。
辨識部104決定進行研磨前之外周部狀態係關於狀態之複數種類型中的哪種類型，並將關於所獲得之類型的資訊作為資料104a而傳送至研磨條件決定部110。研磨條件決定部110依據資料104a，亦即依據所決定之類型決定研磨條件。研磨條件決定部110亦兼在研磨部108研磨基板W1之後，依據關於外周部研磨後之狀態的資料104b，決定是否結束研磨之研磨結束決定 部的功能。
具體說明本實施例。在研磨基板W1的斜角部之前，辨識部104正確計測基板W1端面之剖面形狀進行辨識。辨識部104並將其形狀區別成不同類型(例如區分成5種類型)。研磨條件決定部110從該不同類型資訊判斷屬於事先各類型所準備之加工處理程式的哪一個，來選擇加工處理程式。
研磨條件決定部110傳送加工處理程式至控制部112。控制部112按照所選擇之加工處理程式控制研磨部108並自動進行研磨處理。
藉由加工處理程式規定之研磨條件為研磨時間、研磨頭與基板W1之間的研磨角度、基板W1之旋轉數、研磨壓力、研磨帶之進給速度等。加工處理程式之內容係事前藉由實驗等對後述之各類型A、B、C、D、E作決定。
首先說明辨識部104。辨識部104使用共焦點雷射顯微鏡105、107立體計測基板W1端部之表面形狀。使用共焦點雷射顯微鏡105、107等共焦點光學系統之辨識裝置係將從雷射光源所產生之雷射光經由對物透鏡投射至試料表面，並以線形(一次元)影像感測器接收來自試料之反射光。
共焦點光學系統僅在掃描光束之聚焦點位於基板W1上時，最大亮度之反射光入射於受光元件，聚焦點從基板W1表面偏移時，入射於受光元件之反射光的光量大幅降低。因此，可藉由固定共焦點光學系統，移動基板W1，而獲得產生來自基板W1表面之反射光最大亮度值的基板W1之位置資訊，辨識基板W1的剖面形狀。
基板W1在斜角研磨之前工序的處理結束後，藉由無圖示之 搬送機構搬送，而裝載於配置在基座109上之立體移動機構120。基座109固定於辨識部104之框架(無圖示)上。立體移動機構120由定位於水平面內之XY方向的XY載台122、定位於高度方向之Z方向的Z載台124、及設定旋轉軸126周圍之旋轉位置的θ載台128而構成。在旋轉軸126上設置晶圓吸附台130，基板W1藉由真空而固定於晶圓吸附台130上。XY載台122、Z載台124、及θ載台128藉由控制器132控制各個移動量。
來自共焦點雷射顯微鏡105、107之亮度為最大，亦即最明亮之基板W1的位置表示基板W1表面的位置資訊。因此，利用此而亮度成為最大時之控制器132藉由記錄XY載台122、Z載台124、及θ載台128之位置資訊可取得基板W1的位置資訊。使基板W1對共焦點雷射顯微鏡105、107相對移動，儲存獲得最明亮之最大亮度的位置資訊。藉此可獲得基板W1之表面形狀(剖面形狀)。控制器132將獲得之剖面形狀區分成複數種類型，而生成外周部之剖面形狀為關於剖面形狀之複數種類型中的哪一個類型之資料104a。
本實施例之辨識部104具備記憶體與CPU，藉由執行預先所記憶之程式，記憶體與CPU發揮控制器132之功能。另外，控制器132之功能的至少一部分亦可由專用之硬體電路構成。
第三圖顯示資料104a之具體例。第三圖係剖面形狀區分成5種類型時之例。另外，本案發明並非限於區分成5種類型者，亦可比5種類型多或少。究竟區分成幾種類型取決於本裝置所處理之基板W1種類、及本裝置之使用者的製造工序。第三圖係資料104a為類型A、B、C、D、E之其中一個。第三(a)圖顯示各種類型之剖面形狀的照片，第三(b)圖顯示對應於 類型A、B、C、D、E之剖面形狀的資料。具體而言，剖面形狀之資料係表示亮度高部分之位置的平面(二次元)數值資料之集合(各組由X、Y座標資料構成之複數組的集合)。
有各種將剖面形狀區分成類型A、B、C、D、E之方法(圖像辨識方法)。例如利用以下之步驟。步驟(1)藉由剖面形狀之中心136上有無直線部L1、L2、L3，而將剖面形狀區分成類型A、B、C與類型D、E。步驟(2)其次，藉由直線部L1、L2、L3之長度將剖面形狀區分成類型A、B與類型C。步驟(3)藉由有無傾斜之直線部L4而將剖面形狀區分成類型A與類型B。步驟(4)藉由曲線部R1、R2之長度將剖面形狀區分成類型D與類型E。
其他方法亦可採用將典型之類型A、B、C、D、E的剖面形狀數值資料製成樣板而預先記憶於辨識部104中，藉由乘上所辨識之剖面形狀資料並與樣板相加來計算類似度的方法(樣板匹配法)。將相加之數值為最大的類型作為剖面形狀之類型。
控制器132決定外周部之形狀為哪種類型時，將類型識別資訊(顯示屬於類型A、B、C、D、E之哪一種的資訊)作為關於進行研磨前之外周部狀態的資料104a而傳送至研磨條件決定部110。
另外，共焦點雷射顯微鏡105計測基板W1之上側表面，共焦點雷射顯微鏡107計測基板W1之下側表面。此外，本發明之辨識部104不限於使用共焦點雷射顯微鏡105、107立體計測基板W1端部之表面形狀者。例如亦可使用遠心光學系統。遠心光學系統係在透鏡之一側將光軸與主光線視為平行的光學系統，且即使焦點偏差而影像模糊，其大小不變。遠心光 學系統係使用CCD攝影機。遠心光學系統係不論遠或近皆看成相同大小。
遠心光學系統因為影像尺寸一定無變化，所以是最適合圖像辨識及圖像處理之光學系統，且可檢測圖像中之邊緣(基板W1之表面形狀)。將從CCD攝影機所獲得之影像信號藉由明亮度資料轉換成灰階，並檢測資料之峰值作為邊緣位置。因為係從變化率而非明暗之絕對量求出，所以不易受到照明及表面反射率等變動的影響，可穩定地檢測邊緣位置。
另外，辨識部104之CCD攝影機134辨識關於外周部研磨後之狀態的資料104b(彩色圖像)。CCD攝影機134拍攝之研磨後外周部的狀態為研磨後在外周部之附著物的狀態。研磨條件決定部110利用顏色判斷研磨後在外周部之附著物的狀態，亦即殘留於外周部之不需要的膜及塵垢等附著物的附著狀態(亦即附著量及附著位置等)。控制器132將獲得之彩色圖像作為資料104b而傳送至研磨條件決定部110。研磨條件決定部110例如當特定色比指定值淡時或無法檢測特定色時，判斷為研磨結束。
其次，說明保持研磨部102。保持研磨部102之研磨條件決定部110從辨識部104之控制器132接收關於進行研磨前之外周部狀態的資料104a。
研磨條件決定部110依據所決定之類型決定研磨條件。研磨條件決定部110從該不同類型資訊判斷屬於事先各類型所準備之加工處理程式的哪一個，來選擇加工處理程式。研磨條件決定部110傳送加工處理程式至控制部112。控制部112按照所選擇之加工處理程式控制研磨部108並自動進行研磨處理。
本實施例之保持研磨部102具備記憶體與CPU，記憶體與 CPU藉由執行預先所記憶之程式，而發揮研磨條件決定部110、研磨結束決定部110、及控制部112之功能。另外，研磨條件決定部110、研磨結束決定部110、及控制部112之功能的至少一部分亦可以專用之硬體電路構成。
其次，詳細說明保持基板W1使其旋轉之保持部106；與將研磨頭按壓於基板W1外周部來研磨外周部之研磨部108進行的研磨處理。
第四圖係顯示本發明一種實施形態之保持部106與研磨部108的俯視圖，且第五圖係第四圖所示之保持部106與研磨部108的縱剖面圖。如第四圖及第五圖所示，該裝置在其中央部具備水平保持研磨對象物之基板W1並使其旋轉的旋轉保持機構(保持部)106。經辨識部104辨識剖面形狀之基板W1藉由無圖示的搬送機構從辨識部104搬送至旋轉保持機構106之保持載台4。
第四圖中顯示旋轉保持機構106保持基板W1之狀態。旋轉保持機構106至少具備：藉由真空吸附而保持基板W1之背面的盤狀保持載台4；連結於保持載台4中央部之中空軸桿5；及使該中空軸桿5旋轉之馬達M1。基板W1藉由搬送機構之手臂(無圖示)，以基板W1中心與中空軸桿5之軸心一致的方式裝載於保持載台4上。本實施例之旋轉保持機構106進一步具備以下所示之元件。
中空軸桿5藉由球形花鍵(Ball Spline)軸承(直動軸承)6而上下移動自如地支撐。在保持載台4之上面形成有溝4a，該溝4a連通於通過中空軸桿5而延伸的連通路7。連通路7經由安裝於中空軸桿5下端之旋轉接頭8而連接於真空管線9。連通路7亦連接於用於使處理後之基板W1從保持載台4脫離的氮氣供給管線10。藉由切換此等真空管線9與氮氣供給管線10 而使基板W1真空吸附於保持載台4的上面或脫離。
中空軸桿5經由連結於該中空軸桿5之滑輪p1、安裝於馬達M1之旋轉軸的滑輪p2、以及掛在此等滑輪p1、p2之皮帶b1而藉由馬達M1旋轉。馬達M1之旋轉軸與中空軸桿5平行延伸。藉由如此構成，保持於保持載台4上面之基板W1藉由馬達M1而旋轉。
球形花鍵軸承6係容許中空軸桿5向其長度方向自由移動之軸承。球形花鍵軸承6固定於圓筒狀之套管12上。因此，本實施形態中之中空軸桿5係構成可對套管12上下直線動作，而中空軸桿5與套管12一體旋轉。中空軸桿5連結於空氣氣缸(升降機構)15，中空軸桿5及保持載台4可藉由空氣氣缸15而上升及下降。
在套管12與在其外側同心上配置之圓筒狀套管14之間介有徑向軸承18，套管12藉由軸承18而旋轉自如地支撐。藉由此種構成，旋轉保持機構106可使基板W1在其中心軸Cr周圍旋轉，且可使基板W1沿著中心軸Cr上升下降。
如第四圖所示，在保持於旋轉保持機構106之基板W1的周圍配置有4個研磨頭組合體1A、1B、1C、1D。在研磨頭組合體1A、1B、1C、1D之徑向外側分別設有研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D。研磨頭組合體1A、1B、1C、1D與研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D藉由分隔壁20隔離。分隔壁20之內部空間構成研磨室21，4個研磨頭組合體1A、1B、1C、1D及保持載台4配置於研磨室21中。另外，研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D配置於分隔壁20外側(亦即研磨室21之外)。研磨頭組合體1A、1B、1C、1D彼此具有相同構成，研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D亦彼此具有相同構成。 以下就研磨頭組合體1A及研磨帶供給機構2A作說明。
研磨帶供給機構2A具備：將研磨帶(研磨部件)23供給至研磨頭組合體1A之供給卷筒24；及回收使用於研磨基板W1之研磨帶23的回收卷筒25。供給卷筒24配置於回收卷筒25上方。供給卷筒24及回收卷筒25經由耦合器27分別連結於馬達M2(第四圖中僅顯示連結於供給卷筒24之耦合器27與馬達M2)。各個馬達M2在指定之旋轉方向施加一定扭力，可對研磨帶23施加指定之張力。
研磨帶23係長條帶狀之研磨工具，其一面構成研磨面。研磨帶23具有：由PET片等構成之基材帶、及形成於基材帶上之研磨層。研磨層由覆蓋基材帶一方表面之黏合劑(例如樹脂)與保持於黏合劑之研磨粒構成，研磨層表面構成研磨面。研磨工具亦可使用帶狀之研磨布來取代研磨帶。
研磨帶23在卷繞於供給卷筒24的狀態下設於研磨帶供給機構2A。研磨帶23之一端安裝於回收卷筒25，藉由回收卷筒25卷收供給於研磨頭組合體1A之研磨帶23可回收研磨帶23。研磨頭組合體1A具備用於使從研磨帶供給機構2A供給之研磨帶23抵接於基板W1外周部的研磨頭108。研磨帶23以研磨帶23之研磨面朝向基板W1的方式供給至研磨頭108。
研磨帶供給機構2A具有複數個導輥31、32、33、34，供給至研磨頭組合體1A並從研磨頭組合體1A回收之研磨帶23藉由此等導輥31、32、33、34引導。研磨帶23通過設於分隔壁20之開口部20a而從供給卷筒24供給至研磨頭108，使用後之研磨帶23通過開口部20a回收至回收卷筒25。
如第五圖所示，在基板W1之上方配置上側供給噴嘴36，並朝向保持於旋轉保持機構106之基板W1的上面中心供給研磨液。此外，具備朝向基板W1之背面與旋轉保持機構106之保持載台4的邊界部(保持載台4之外周部)供給研磨液的下側供給噴嘴37。再者，研磨裝置具備研磨處理後洗淨研磨頭108之洗淨噴嘴38。
中空軸桿5對套管12升降時，為了使球形花鍵軸承6及徑向軸承18等機構從研磨室21隔離，如第五圖所示，中空軸桿5與套管12之上端以可上下伸縮之波紋管19連接。第五圖顯示中空軸桿5下降之狀態，並顯示保持載台4在研磨位置。
分隔壁20具備用於將基板W1搬入及搬出研磨室21之搬送口20b。搬送口20b形成水平延伸之缺口。因此，被搬送機構握持之基板W1可保持水平狀態，而且通過搬送口20b穿越研磨室21中。在分隔壁20之上面設有開口20c及通風窗40，下面設有排氣口(無圖示)。研磨處理時，搬送口20b可藉無圖示之快門關閉。
如第四圖所示，研磨頭108固定於支臂60之一端，支臂60構成在與基板W1之切線方向平行的旋轉軸Ct周圍旋轉自如。支臂60之另一端經由滑輪p3、p4及皮帶b2連結於馬達M4。馬達M4藉由以指定角度在順時鐘方向及逆時鐘方向旋轉，而使支臂60在軸Ct周圍以指定角度旋轉。本實施形態係藉由馬達M4、支臂60、滑輪p3、p4及皮帶b2構成使研磨頭108對基板W1表面傾斜之傾斜機構。
傾斜機構搭載於移動台61上。移動台61經由導板62及軌道63而移動自如地連結於基板(Base Plate)65。軌道63沿著保持於旋轉保持機構 106之基板W1的半徑方向直線性延伸，移動台61可沿著基板W1之半徑方向直線性移動。移動台61上安裝貫穿基板65之連結板66，連結板66經由接頭68而連結線性致動器67。線性致動器67直接或間接地固定於基板65。
藉由線性致動器67、軌道63、導板62構成使研磨頭108在基板W1之半徑方向直線性移動的移動機構。亦即，移動機構係以沿著軌道63使研磨頭108對基板W1接近及分離之方式動作。另外，研磨帶供給機構2A固定於基板65。
第六圖係研磨頭108之放大圖。如第六圖所示，研磨頭108至少具備對基板W1以指定之力按壓研磨帶23之研磨面的按壓機構41。此外，本實施例之研磨頭108具備將研磨帶23從供給卷筒24向回收卷筒25輸送之帶輸送機構42。本實施例之研磨頭108進一步具有複數個導輥43、44、45、46、47、48、49，此等導輥係以研磨帶23在與基板W1之切線方向正交的方向行進之方式引導研磨帶23。
設於研磨頭108之帶輸送機構42具備：帶輸送輥42a、帶握持輥42b、與使帶輸送輥42a旋轉之馬達M3。馬達M3設於研磨頭108之側面，馬達M3之旋轉軸上安裝有帶輸送輥42a。帶握持輥42b鄰接於帶輸送輥42a而配置。帶握持輥42b藉由無圖示之機構以在第六圖之箭頭NF指示方向(朝向帶輸送輥42a之方向)產生力的方式支撐，並按壓帶輸送輥42a而構成。
馬達M3在第六圖所示之箭頭方向旋轉時，帶輸送輥42a旋轉，可將研磨帶23從供給卷筒24經由研磨頭108向回收卷筒25輸送。帶握持輥42b構成可在自身之軸周圍旋轉，研磨帶23隨輸送而旋轉。
按壓機構41具備：配置於研磨帶23背面側之按壓部件50；及 使該按壓部件50朝向基板W1外周部移動之空氣氣缸(驅動機構)52。藉由控制對空氣氣缸52供給之空氣壓，調整對基板W1按壓研磨帶23之力。配置於基板W1周圍之4個研磨頭組合體1A、1B、1C、1D的傾斜機構、按壓機構41、帶輸送機構42、及使各研磨頭組合體移動之移動機構構成可分別獨立動作。
由於基板W1藉由與研磨帶23滑動接觸而研磨，因此藉由研磨帶23除去之膜量係藉由接觸於研磨帶23的累積時間來決定。
第七圖係顯示藉由傾斜機構而傾斜於上方之研磨頭的圖，第八圖係顯示藉由傾斜機構而傾斜於下方之研磨頭的圖。
第七圖至第九圖係顯示使用具備第七圖所示之按壓部件50的研磨頭108之研磨方法的一例圖。首先，如第七圖所示，將研磨頭108傾斜於上方，並藉由突起部51a將研磨帶23按壓於基板W1之頂緣部來研磨頂緣部。其次，如第八圖所示，將研磨頭108傾斜於下方，並藉由突起部51b將研磨帶23按壓於基板W1的底緣部來研磨底緣部。而後如第九圖所示，將研磨頭108保持水平(對基板W1表面之傾斜角度為0)，並藉由按壓墊70將研磨帶23按壓於基板W1之斜角部來研磨斜角部。
再者，如第十圖及第十一圖所示，亦可在使研磨頭108傾斜指定角度之狀態下，藉由按壓墊70將研磨帶23對基板W1之斜角部傾斜按壓來研磨斜角部。如此，藉由使研磨頭108傾斜，可研磨包含第一(a)圖所示之上側傾斜部(上側斜角部)PP、下側傾斜部(下側斜角部)Q1、及側部(頂點)RR之整個斜角部。再者，如第十二圖所示，亦可藉由按壓墊70對基板W1之斜角部按壓研磨帶23，而且藉由傾斜機構使研磨頭108之傾斜角度連 續變化。
如此，藉由使用具有突起部51a、51b及按壓墊70之按壓部件50，研磨帶23可研磨基板W1之整個外周部。
其次，藉由第十三圖說明使用本實施例之研磨裝置的研磨方法。第十三圖係顯示本實施例之處理步驟的流程圖。使用者將開始研磨之指示輸入研磨裝置100之輸入裝置(無圖示)(步驟S10)時，控制部112經由信號線112a指示辨識部104之控制器132開始計測斜角部的形狀(步驟S12)。控制器132控制立體移動機構120與共焦點雷射顯微鏡105、107，開始辨識關於進行研磨前之斜角部形狀的資料(步驟S14)。
控制器132依據關於進行研磨前之斜角部形狀的資料，辨識斜角部之剖面形狀屬於5種類型的其中一個，並瞭解屬於5種類型的其中一個(步驟S16)。研磨條件決定部110選擇對應於5種類型之研磨處理程式(步驟S18)。控制部112按照研磨處理程式使旋轉保持機構106保持基板W1而旋轉，並且在研磨部108中使研磨頭按壓於基板W1的斜角部來研磨斜角部(步驟S20)。
研磨部108按照研磨處理程式研磨基板W1後，研磨條件決定部110依據關於斜角部研磨後之狀態的資料104b，決定是否結束研磨。判斷為附著物在規定量以下時，研磨條件決定部110將研磨加工結束傳送至控制部112，控制部112結束研磨處理(步驟S22)。
採用本實施例時，即使斜角部之形狀有各種狀況，仍可依據研磨前之狀態選擇適切的研磨處理程式，來研磨基板W1之斜角部。
另外，上述實施例中，進行研磨前之外周部的狀態為採用外周部的形 狀，不過本發明並非限於此者。進行研磨前之外周部狀態亦可採用研磨前在外周部之上述附著物的狀態。控制器132藉由顏色判斷在外周部之附著物的狀態，亦即存在於外周部之不需要的膜及塵垢等附著物之附著狀態(亦即，附著量及附著位置等)。亦即，控制器132藉由顏色種類或濃度辨識附著物之種類或附著量的大小，並將附著物之狀態分類成複數種類型。研磨條件決定部110依據來自控制器132之關於類型的資訊決定研磨處理程式。
如以上說明，本發明具有以下的形態。
形態1
一種研磨裝置，其特徵為具有：保持部，其係用於保持被研磨體；研磨部件，其係按壓於前述被研磨體之外周部用於研磨該外周部；研磨條件決定部，其係依據關於進行前述研磨前之前述外周部狀態的資料，決定對應於前述狀態之研磨條件；及控制部，其係按照前述研磨條件，以前述研磨部件研磨前述被研磨體之方式控制前述研磨部件。
形態2
如形態1之研磨裝置，其中前述資料係顯示前述外周部之狀態為關於前述狀態之複數種類型中的哪種類型。
形態3
如形態1或2之研磨裝置，其中前述外周部之狀態係前述外周部的形狀。
形態4
如形態3之研磨裝置，其中關於前述外周部之形狀的資料，係藉由共焦 點雷射顯微鏡所獲得之資料。
形態5
如形態3之研磨裝置，其中關於前述外周部之形狀係藉由遠心光學系統所獲得的資料。
形態6
如形態1至5中任一項之研磨裝置，其中前述外周部之狀態係在前述外周部之附著物的狀態。
形態7
如形態1至6中任一項之研磨裝置，其中具有研磨結束決定部，其係前述研磨部研磨前述被研磨體之後，依據關於前述外周部研磨後之狀態的資料決定是否結束前述研磨。
形態8
如形態1至7中任一項之研磨裝置，其中前述被研磨體之外周部係斜角部，該斜角部係在前述被研磨體外周部之端面。
形態9
如形態1至8中任一項之研磨裝置，其中具有辨識部，其係辨識關於進行前述研磨前之前述外周部狀態的資料，並將所獲得之該資料傳送至前述研磨條件決定部。
形態10
一種研磨方法，係保持被研磨體而旋轉，並且將研磨部件按壓於前述被研磨體之外周部來研磨該外周部，其特徵為包含：依據關於進行前述研磨前之前述外周部狀態的資料，決定對應於前述 狀態之研磨條件的步驟；及按照前述研磨條件研磨前述被研磨體。
100‧‧‧研磨裝置
102‧‧‧保持研磨部
104‧‧‧辨識部
104a、104b‧‧‧資料
105、107‧‧‧共焦點雷射顯微鏡
106‧‧‧旋轉保持機構
108‧‧‧研磨部
109‧‧‧基座
110‧‧‧研磨條件決定部
112‧‧‧控制部
112a‧‧‧信號線
120‧‧‧立體移動機構
122‧‧‧XY載台
124‧‧‧Z載台
126‧‧‧旋轉軸
128‧‧‧θ載台
130‧‧‧晶圓吸附台
132‧‧‧控制器
134‧‧‧CCD攝影機
W1‧‧‧基板

Claims (10)

  1. 一種研磨裝置，其特徵為具有：保持部，其係用於保持被研磨體；研磨部件，其係按壓於前述被研磨體之外周部用於研磨該外周部；辨識部，其係辨識關於進行前述研磨前之前述外周部之剖面形狀的資料，並傳送所獲得之該資料的辨識部，前述資料係顯示前述外周部之剖面形狀為關於前述剖面形狀之事先設定的複數種類型中的哪種類型的資料；研磨條件決定部，其係依據從前述辨識部傳送且關於進行前述研磨前之前述外周部之剖面形狀的前述資料，決定事先各前述類型所準備之研磨條件；及控制部，其係按照前述研磨條件，以前述研磨部件研磨前述被研磨體之方式控制前述研磨部件。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述辨識部依據在前述剖面形狀之中心有無直線部、有無傾斜的直線部、及曲線部的長度，辨識前述外周部之剖面形狀是複數種前述類型中的哪種類型。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述辨識部使用樣板匹配法來求取前述剖面形狀與前述類型的類似度，辨識前述外周部的剖面形狀是複數種前述類型中的哪種類型。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝置，其中前述辨識部具有共焦點雷射顯微鏡，關於前述外周部之剖面形狀的資料，係藉由前述共焦點雷射顯微鏡所獲得之資料。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨裝置，其中前述辨識部具有遠心光學系統，關於前述外周部之剖面形狀的資料，係藉由前述遠心光學系統所獲得的資料。
  6. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項之研磨裝置，其中具有研磨結束決定部，其係前述研磨部件研磨前述被研磨體之後，依據關於前述外周部研磨後之剖面形狀的資料決定是否結束前述研磨。
  7. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項之研磨裝置，其中前述研磨部件研磨斜角部，該斜角部係在前述被研磨體外周部之端面。
  8. 一種研磨方法，係保持被研磨體而旋轉，並且將研磨部件按壓於前述被研磨體之外周部來研磨該外周部，其特徵為包含：辨識關於進行前述研磨前之前述外周部之剖面形狀的資料的步驟，該步驟中的該資料係顯示前述外周部之剖面形狀為關於前述剖面形狀之事先設定的複數種類型中的哪種類型的資料；依據關於進行前述研磨前之前述外周部之剖面形狀的前述資料，決定事先各前述類型所準備之研磨條件的步驟；及按照前述研磨條件研磨前述被研磨體。
  9. 如申請專利範圍第8項之研磨方法，其中前述辨識的步驟中，依據在前述剖面形狀之中心有無直線部、有無傾斜的直線部、及曲線部的長度，辨識前述外周部之剖面形狀是複數種前述類型中的哪種類型。
  10. 如申請專利範圍第8項之研磨方法，其中前述辨識的步驟中，使用樣板匹配法來求取前述剖面形狀與前述類型的類似度，辨識前述外周部的剖面形狀是複數種前述類型中的哪種類型。
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