TWI756620B - 研磨機構，研磨頭，研磨裝置，及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

按照一個實施形態，實施形態之研磨裝置，具備測定部，測定基板的被研磨膜的膜厚。此外，具備演算部，基於膜厚的測定結果而求出超出膜厚的容許值的被研磨膜上之處亦即凸部的位置與形狀，從存放有複數個條件的記憶部選擇適合凸部的研磨之條件。又，具備研磨部，基於選擇的條件而進行凸部的部分研磨。研磨部，具有研磨墊、及可在研磨凸部之側安裝研磨墊之安裝部、及用來控制研磨墊的研磨面的形狀以便與凸部接觸之複數個抵壓單元、及基於選擇的條件而將複數個抵壓單元朝相對於研磨面而言垂直的方向移動之驅動單元。

Description

研磨機構，研磨頭，研磨裝置，及研磨方法
此處說明的複數種實施形態，整體而言有關研磨裝置、研磨頭、研磨方法、及半導體裝置的製造方法。 關連申請案引用
本申請案以2019年12月10日申請之先行的日本國專利申請案第2019-222695號所致之優先權利益為基礎，且求取其利益，其內容全體藉由引用而被包含於此。
半導體裝置的製造工程中，半導體裝置表面的平坦化技術益發重要。此平坦化技術當中，重要的技術為化學機械研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))。此化學機械研磨，是使用研磨裝置，一面將含有矽石(SiO2 )等的砥粒之研磨液供給至研磨墊等的研磨面上，一面使研磨面接觸半導體晶圓等的基板而進行研磨。
本發明之實施形態，提供一種藉由控制基板的被研磨膜與研磨面之接觸區域來達成高速且高精度的基板的膜厚修正之研磨裝置、研磨頭、研磨方法、及半導體裝置的製造方法。
實施形態之研磨機構，具備：固定部，將研磨基板的表面之研磨墊予以固定；及複數個抵壓單元，抵壓研磨墊；及驅動單元，構成為選擇性地僅使1個抵壓單元朝相對於基板的表面而言之垂直方向移動，以控制研磨墊與基板的表面之間的接觸面積。 此外，實施形態之研磨頭，具備：固定部，將研磨基板的表面之研磨墊予以固定；及複數個抵壓單元，抵壓研磨墊；及驅動單元，構成為選擇性地僅使1個抵壓單元朝相對於基板的表面而言之垂直方向移動，以控制研磨墊與基板的表面之間的接觸面積。
按照上述的構成，能夠提供一種藉由控制基板的被研磨膜與研磨面之接觸區域來達成高速且高精度的基板的膜厚修正之研磨裝置、研磨頭、研磨方法、及半導體裝置的製造方法。
以下，參照圖面說明實施形態之研磨頭及研磨裝置。另，圖面為模型化之物，例如厚度與平面尺寸之關係、各層的厚度的比率等可能與現實之物相異。此外，實施形態中，對於實質上同一構成要素係標註同一符號，省略說明。 圖1為本實施形態之研磨裝置1000的各構成要素與其配置關係的一例示意圖。研磨裝置1000，具備第1研磨部100、第2研磨部200、測定部300、控制部400、載入埠(load port)510、搬送機器人522、搬送路524、基板工作站530、洗淨部540、乾燥部550、匯流排560。控制部400，透過匯流排560與第1研磨部100、第2研磨部200、測定部300的各者進行通訊。第1研磨部100、第2研磨部200、測定部300、載入埠510、洗淨部540、乾燥部550之間，透過複數個搬送機器人522而連接。
圖2為本實施形態之研磨裝置1000的第1研磨部100的構成例示意立體圖。第1研磨部100，具備支撐研磨墊140之桌台150、及將晶圓W朝研磨墊140推抵之頂環(top ring)120、及用來對研磨墊140供給漿液(研磨劑)之噴嘴180。第1研磨部100中，相對於貼有研磨墊140的桌台150上的定盤155，是以晶圓W的被研磨面呈面向下(face down)之方式被安裝於頂環120。定盤155也稱為平台板(platen)。另，頂環120及後述的頂環220也稱為研磨頭。
桌台150，透過桌台軸160連結至配置於其下方之桌台馬達170。此桌台馬達170，使桌台150朝箭頭所示方向旋轉。研磨墊140，貼附於桌台150的上面，研磨墊140的上面構成研磨晶圓W的研磨面140a。研磨墊140的研磨面140a，具有比晶圓W的表面還大的面積，晶圓W的表面全體可和研磨面140a接觸。頂環120被固定於頂環軸棒130的下端。頂環120，能夠藉由真空吸附而將晶圓W保持於其下面。另，以下說明中，或將晶圓W稱為基板W。此外，研磨墊140及後述的研磨墊240也稱為研磨布。
晶圓W的表面的研磨是依下述方式進行。藉由來自控制部400的指令，頂環120及桌台150各自朝箭頭所示方向旋轉。頂環120，將晶圓W的表面(例如形成有配線圖樣的面)的全體朝研磨墊140的研磨面140a推抵。此時，從噴嘴180對研磨墊140的研磨面140a上供給漿液。晶圓W的表面全體，藉由漿液的化學成分所造成的化學性作用與漿液中含有的砥粒所造成的機械性作用之組合而受到研磨。另，晶圓W的表面的研磨所必須之動作，是藉由來自後述的控制器410的動作指令訊號而被控制。另，頂環120及桌台150的旋轉方向，亦可和圖2的箭頭所示方向相反。此外，頂環120及桌台150，各自亦可朝相同方向旋轉。又，頂環120及桌台150，亦可朝相異方向旋轉。
圖3為本實施形態之研磨裝置1000的第2研磨部200的構成例示意立體圖。第2研磨部200，具備桌台250、及固定研磨墊240而對晶圓W推抵之頂環220(固定部)、及用來對晶圓W供給漿液之噴嘴280。頂環220被固定於頂環軸棒230的下端。研磨墊240，透過頂環220的下方的安裝部225而被安裝成可和後述的抵壓單元294接觸，研磨墊240的下面構成研磨晶圓W之研磨面240a。
桌台250，透過桌台軸260連結至配置於其下方之桌台馬達270。此桌台馬達270，使桌台250朝箭頭所示方向旋轉。
第2研磨部200，在桌台250上將膜厚有不一致的晶圓W的被研磨面予以面向上(face up)地安裝。所謂膜厚有不一致的狀態，係在晶圓W的表面有凹凸(起伏)的狀態。是故，桌台250的安裝面的面積為比晶圓W的表面積還稍大的程度。通常使用的晶圓W是訂為直徑12英吋的圓板形狀，因此相較於圖2所示之第1研磨部100，第2研磨部200更為小型。
安裝了研磨墊240的頂環220，將研磨墊240抵觸晶圓W的表面。另，如圖3所示，頂環220的與晶圓W之接觸面積，比晶圓W的表面積還小。是故，安裝了研磨墊240的頂環220，僅局部地接觸晶圓W。然後，頂環220，使研磨墊240朝箭頭所示方向旋轉，將接觸部分的接觸面之研磨進行規定時間。又，頂環220，使研磨墊240沿X、Y軸水平移動恰好規定距離，而進行相異的接觸面之研磨。像這樣，頂環220一面使研磨墊240在晶圓W的表面內朝X、Y軸方向移動，一面逐漸依序研磨表面全體。另，頂環220的在晶圓W的表面內之移動，是藉由來自後述的控制器410的動作指令訊號而被控制。 頂環220及桌台250的旋轉方向，亦可和圖3的箭頭所示方向相反。此外，頂環220及桌台250，各自亦可朝相同方向旋轉。又，頂環220及桌台250，亦可朝相異方向旋轉。 頂環220，亦可於規定部分之研磨後暫且離開接觸面，沿X、Y軸水平移動恰好規定距離，而進行相異的接觸面之研磨。
此外，配置有鄰近頂環220而對接觸面供給漿液之噴嘴280，此噴嘴280和頂環220的移動同步而移動，同時供給漿液。像這樣，使噴嘴280的移動和頂環220的移動同步，藉此可對接觸面效率良好地供給漿液。
測定部300，具備能夠測定晶圓W的被研磨膜的膜厚之膜厚感測器(未圖示)。作為膜厚感測器，能夠使用周知的渦電流感測器、周知的光學感測器、周知的接觸感測器等。光學感測器，為分析來自基板的表面的反射光，藉此測定膜厚之裝置。接觸感測器，為在使探針接觸晶圓W的表面的狀態下令其在晶圓W面內掃描，而監測探針的上下動，藉此測定晶圓W的被研磨膜表面的凹凸分布之裝置。本實施形態中，測定部300是獨立於第1研磨部100、第2研磨部200、控制部400而設置，但不特別限定於此配置。例如，亦可在第2研磨部200之中裝入測定部300。
控制部400，具備控制器410、介面部420、記憶部430、演算部440。控制部400，從測定部300接收有關晶圓W的被研磨膜的膜厚之測定結果。接著，控制部400基於接收到的測定結果而演算有關晶圓W的表面狀態之資訊，從有關晶圓W的表面狀態之資訊來選擇條件。此外，控制部400將選擇出的條件作為動作指令訊號而發送給第2研磨部200。
以下說明中，或將條件稱為配方(recipe)。所謂配方，是指包含研磨晶圓W時的一連串處理參數之資料。例如，決定研磨墊240與晶圓W之接觸區域之資訊、頂環220的掃描速度、頂環220抵壓晶圓W之荷重、頂環220的起伏距離等。
作為決定研磨墊240與晶圓W之接觸區域之資訊的一例，可舉出研磨墊240的種類、後述將抵壓單元294抵壓的深度、及作為驅動對象的抵壓單元294的識別編號等的參數。
另，控制部400，亦可存在於研磨裝置1000的外部。此外，亦可在第2研磨部200之中裝入控制部400。本實施形態中，控制部400透過匯流排560與第1研磨部100、第2研磨部200、測定部300連接。
控制器410，具備CPU(Central Processing Unit)，控制研磨裝置1000的第1研磨部100、第2研磨部200、載入埠510、搬送機器人522、搬送路524、洗淨部540、乾燥部550的各部。作為控制的一列，係將基於後述的演算部440選擇出的條件(配方)之動作指令訊號發送給第2研磨部200。
介面部420，具有工程管理者為了管理研磨裝置1000而進行指令的輸入操作之鍵盤、或將研磨裝置1000的運轉狀況予以可視化而顯示之顯示器等。
記憶部430，為事先存放包含使用者設定出的膜厚的容許值或適合晶圓W的被研磨膜的表面狀態的配方之配方表格等來作為履歷之區域。記憶部430，為ROM (Read Only Memory)或RAM(Random Access Memory)等的記憶裝置。
配方，是利用存放在電腦可讀取的記憶媒體(例如硬碟、CD、軟碟、半導體記憶體)等的狀態者，或亦可利用從其他裝置透過專用線路等而令其隨時傳送而線上利用。 另，亦可藉由來自介面部420的指示等而視必要從記憶部430叫出任意的配方。此外，亦可藉由控制器410執行此任意的配方，而在控制器410的控制下進行第2研磨部200中的期望的處理。
演算部440，由從測定部300接收到的有關被研磨膜的膜厚之測定結果，演算有關晶圓W的表面狀態之資訊。此外，基於演算結果而從記憶部430選擇條件(配方)。作為有關晶圓W的表面狀態之資訊的例子，有晶圓W的被研磨膜的膜厚成為容許值以上之處(凸部P)的位置、寬幅、高度等。另，亦可由演算部440求出並設定晶圓W的被研磨區域之目標研磨量。
載入埠510，為載置收容了晶圓W的晶舟或匣之場所。晶圓W，藉由搬送機器人522而從晶舟或匣被取出，首先透過後述的基板工作站530而被搬入往第1研磨部100。圖1中雖示意4個載入埠510，但無需限定於此數量。
搬送機器人522，在第1研磨部100、第2研磨部200、測定部300、載入埠510、洗淨部540、乾燥部550的各者之間搬送晶圓W。另，視必要亦可透過後述的基板工作站530而搬送。搬送機器人522，例如具有把持晶圓W的手臂。此外，搬送路524，為可供搬送機器人522移動的軌道或走行導件。搬送機器人522，藉由來自控制器410的動作指令訊號，將晶圓W搬入至第1研磨部100、第2研磨部200、測定部300、載入埠510、洗淨部540、乾燥部550的各部。此外，搬送機器人522，藉由來自控制器410的動作指令訊號，從第1研磨部100、第2研磨部200、測定部300、載入埠510、洗淨部540、乾燥部550的各部將晶圓W搬出。
基板工作站530，為搬送時暫時性地載置晶圓W之場所。基板工作站530，亦可具備複數個收容晶圓W的匣。
洗淨部540，將藉由第1研磨部100或第2研磨部200而被研磨的晶圓W洗淨。洗淨部540，例如為一面使2個海綿滾筒旋轉一面使其接觸晶圓W的兩面之海綿滾筒型的洗淨機。另，洗淨部540，亦可為一面使筆型的海綿旋轉一面使其接觸晶圓W的表面之筆海綿型的洗淨機。
乾燥部550，使藉由洗淨部540而被洗淨的晶圓W乾燥。乾燥部550，例如構成為一面將IPA蒸氣(異丙醇與N2氣體之混合氣)、及純水從各自的噴嘴供給至晶圓W的表面，一面使該些噴嘴沿晶圓W的表面移動。另，乾燥部550，亦可為使晶圓W高速旋轉之迴旋乾燥機。
圖4為本實施形態之研磨裝置1000的第2研磨部200的構成例示意截面圖。第2研磨部200，在頂環220的內部具備具有驅動單元292與複數個抵壓單元294之接觸區域控制部290。此外，接觸區域控制部290，控制第2研磨部200的研磨墊240與晶圓W之接觸區域。
驅動單元292，基於來自控制器410的動作指令訊號，將和配方中記載的識別編號相對應之抵壓單元294朝相對於研磨墊240的研磨面240a而言垂直之方向移動。
抵壓單元294，發揮控制研磨墊240的研磨面240a的形狀以便與晶圓W的凸部P接觸之功用。抵壓單元294，只要是棒形狀的零件即可。例如，在驅動單元292的內部設置有電動致動器或氣缸等。又，此驅動單元292能夠藉由電動致動器或氣缸等的動作而將抵壓單元294朝上下驅動。複數個抵壓單元294，各自藉由配方中記載的識別編號而受到管理。抵壓單元294的先端，隔著研磨墊240和晶圓W接觸，因此較佳是帶弧度的形狀。此外，為了能夠更精密地控制研磨墊240的與晶圓W之接觸區域，抵壓單元294的直徑小一些較佳。
另，作為控制研磨墊240的接觸區域之方法，亦可使用氣囊等來取代抵壓單元294。 亦可設計成在第2研磨部200的桌台250設置感測器，藉此能夠感測研磨墊240與晶圓W正在接觸。 此外，第2研磨部200與測定部300亦可物理上成為一體而發揮作用。例如亦可設計成在抵壓單元294的先端設置接觸感測器而能夠偵測晶圓W上的凸部P。
圖5至圖9為說明針對本實施形態之研磨裝置1000的第2研磨部200的研磨墊240與晶圓W之接觸區域的控制的模型圖。另，圖5至圖9中，為簡化說明而省略接觸區域控制部290的圖示。
首先，說明根據對研磨墊240抵壓的抵壓單元294的隻數，來控制研磨墊240與晶圓W之接觸區域的情形。 對研磨墊240抵壓的抵壓單元294的隻數愈少，則第2研磨部200的與晶圓W之接觸區域愈變小。例如，如圖5所示當晶圓W的凸部P的寬幅小的情形下，配合凸部P的寬幅而2隻的抵壓單元294抵壓研磨墊240。
另一方面，對研磨墊240抵壓的抵壓單元294的隻數愈多，則第2研磨部200的與晶圓W之接觸區域愈變大。例如，如圖6所示當晶圓W的凸部P的寬幅大的情形下，配合凸部P的寬幅而16隻的抵壓單元294抵壓研磨墊240。
如圖7所示，當在晶圓W的表面上有複數個凸部P散佈的情形下，第2研磨部200一個個地進行凸部P的研磨。此時，配合各凸部P的位置，控制部400控制第2研磨部200的位置。此外，配合各凸部P的形狀，控制部400控制研磨墊240與晶圓W之接觸區域。
接著，說明根據抵壓單元294抵壓研磨墊240的深度，來控制研磨墊240與晶圓W之接觸區域的情形。
圖8為在晶圓W的全面有起伏的情形下之模型圖。
圖9為在晶圓W的邊緣(兩端)部有厚度的情形下之模型圖。
圖8、圖9中，示意第2研磨部200將複數個抵壓單元294抵觸晶圓W的表面，藉此測定凸部P的形狀之狀態。配合晶圓W的形狀，控制部400控制各抵壓單元294抵壓研磨墊240的深度。另，圖8、圖9中，在第2研磨部200的內部設有未圖示之測定部300。此外，在各抵壓單元294的先端，設有未圖示之接觸感測器。基於測定部300中的測定結果，驅動單元292根據凸部P的形狀來驅動各棒狀的抵壓單元294。
像這樣，接觸區域控制部290，不僅配合凸部P的寬幅來控制抵壓研磨墊240的抵壓單元294的隻數及識別編號，亦可配合凸部P的曲面來控制抵壓單元294抵壓研磨墊240的深度。
此外，根據研磨墊240的種類不同，將各個抵壓單元294壓至適當的深度所必須之荷重會相異。因此，亦可將和研磨墊240的種類相應之條件(配方)存放於記憶部430。
比較例的研磨部中，圓盤狀的晶圓W被夾持在固定環(retaining ring)(導件)，無法將研磨墊抵觸在遠離 晶圓W的中心之邊端的區域。因此，僅有晶圓W的中央區域被研磨而成為凹型的形狀。若是晶圓W的中央區域，雖能藉由抵觸氣囊來研磨凸部P，但要研磨邊端的區域的凸部P則很困難，為其待解問題。
本實施形態之第2研磨部200中，能夠根據凸部P的寬幅來控制被研磨膜與研磨墊240之接觸區域，因此無須將頂環220更換成尺寸相異者，便可根據晶圓W上的凸部P的位置或形狀來進行研磨。
本實施形態之研磨裝置1000中，於第1研磨部100的全面研磨之後進行在第2研磨部200之部分研磨，藉此便可進行晶圓W的膜厚修正。
此外，在第2研磨部200的驅動單元292，控制成根據晶圓W的表面的凸部P來將研磨墊240的接觸區域選擇性地推抵此凸部P，藉此便能將晶圓W上的任意的區域做部分研磨而將此凸部P變得平滑。
其結果，可配合晶圓W表面的凹凸的形狀或位置而進行高速且高精度的研磨，故能夠提升從晶圓W得到的半導體裝置的製造產率。
又，可做晶圓W上的任意的區域的部分研磨，故比起使用比較例的研磨部而研磨出的半導體晶圓能夠提供達成更高度的表面平坦化之半導體晶圓。例如，可提供半導體高精細積體電路用之晶圓等的高規格品。而且，藉由使用此高規格品的半導體晶圓，亦能提供達成以往無法實現的3維高度多層化之半導體高精細積體電路。另，本實施形態之研磨裝置1000不僅用於半導體裝置的製造，亦可用於金屬或玻璃等的加工。
[本實施形態之研磨方法及半導體裝置的製造方法] 接著，說明本實施形態之研磨方法及半導體裝置的製造方法。
圖10為本實施形態之研磨方法的手續的一例示意流程圖。
(步驟S10：最初研磨晶圓的被研磨膜之工程) 藉由另一裝置而形成有配線圖樣的晶圓W，在被收容於晶舟或匣的狀態下被載置於載入埠510。晶圓W，藉由可在搬送路524移動的搬送機器人522而從晶舟或匣被取出，透過基板工作站530而被搬入至第1研磨部100。對被搬入至第1研磨部100的晶圓W進行全面研磨。依此方式，進行晶圓W的被研磨膜被最初研磨之工程。本實施形態中，說明作為晶圓W的最初的研磨是進行全面研磨之情形，但亦可進行了晶圓W的部分研磨後再進入後述的S11。
(步驟S11：測定晶圓的被研磨膜的膜厚之工程) 進行了全面研磨的晶圓W，藉由搬送機器人522被搬入往測定部300。藉由測定部300測定晶圓W的被研磨膜的膜厚。
圖11為說明針對本實施形態之測定部300的動作的一例的模型圖。 以下說明中，說明進行圖11所示圓盤狀的晶圓W的膜厚測定的情形。圖11所示晶圓W，在和中心O相距140mm～145mm的基準線L上具有膜厚成為容許值以上之凸部P。膜厚的容許值，是事先存放於記憶部430。
測定部300中的光學感測器的掃描，是沿著通過晶圓W的中心O之基準線L而進行。此時，亦可重視測定的精度而測定晶圓W的全面，為此在晶圓W旋轉的狀態下進行測定。此外，亦可重視測定的效率而在不使晶圓W旋轉的狀態下進行測定。當測定晶圓W的全面的情形下，測定持續直到晶圓W至少旋轉1圈。依此方式，藉由測定部300測定晶圓W的被研磨膜的膜厚。另，測定結果透過匯流排560被發送給控制部400作為訊號。
(步驟S13：辨明最初的被研磨面的凸部的位置與形狀之工程) 控制部400，從測定部300接收有關晶圓W的被研磨膜的膜厚之測定結果。接著，演算部440基於接收到的測定結果來演算有關晶圓W的表面狀態之資訊。
圖12為藉由本實施形態之測定部300所做的測定而得到的距晶圓W的中心O之位移與膜厚之關係示意圖表的一例。
演算部440，基於掃描膜厚感測器而得到的測定結果，作成示意距晶圓W的中心O之位移與膜厚之關係的圖表。由圖11所示晶圓W的被研磨膜的膜厚的測定結果，可得到如圖12所示般X軸為位移而Y軸為膜厚之曲線C。圖12的直線M示意膜厚的容許值。當曲線C對於Y軸方向超出直線M的情形下，示意晶圓W的被研磨膜的膜厚的不一致超出容許值。
像這樣，當存在被研磨膜的膜厚的不一致超出容許值之處的情形下，基於測定結果在第2研磨部200進行部分研磨(步驟S12中為Yes的情形)。另，完成在測定部300之被研磨膜的表面狀態的測定之晶圓W，藉由搬送機器人522被搬入往第2研磨部200。
另一方面，當不存在被研磨膜的膜厚的不一致超出容許值之處的情形下，晶圓W藉由搬送機器人522被搬入往洗淨部540(步驟S12中為No的情形)。
如圖12所示，可知距晶圓W的中心O為140mm～145mm之處為容許值以上，故從此圖表可以讀出應研磨的對象亦即凸部P的寬幅為5mm。依此方式，演算部440辨明晶圓W的最初的被研磨面的凸部P的位置及形狀。
(步驟S14：選擇適合凸部的部分研磨的條件之工程) 此外，演算部440，基於辨明出的凸部P的位置及形狀，從記憶部430選擇抵壓單元294的識別編號及控制抵壓的隻數或深度等之條件(配方)。
又，控制器410，將基於選擇出的條件(配方)之動作指令訊號對第2研磨部200發送。
(步驟S15：基於條件而控制研磨墊的研磨面的形狀之工程) 從控制器410接收到動作指令訊號的第2研磨部200，從凸部P存在之晶圓W的中心O往140mm～145mm之處移動。又，驅動單元292，將和配方中記載的識別編號相對應的抵壓單元294移動，藉此控制研磨墊240的研磨面240a的形狀。
(步驟S16：疊上最初的被研磨面而進行部分研磨之工程) 對被搬入至第2研磨部200的晶圓W，在從控制部400接收到的條件下控制研磨墊240的研磨面240a的形狀之後，疊上最初的被研磨面而進行部分研磨。
完成了部分研磨的晶圓W，藉由搬送機器人522被搬入往測定部300而再次進行被研磨膜的膜厚測定等。反覆S11至S16之工程，直到被研磨膜的膜厚的不一致成為容許值的範圍內。
(步驟S17：在洗淨部進行晶圓的洗淨之工程) 在測定部300判定被研磨膜的膜厚的不一致為容許值的範圍內之晶圓W，在洗淨部540受到洗淨。完成了洗淨的晶圓W，藉由搬送機器人522被搬入往乾燥部550。
(步驟S18：在乾燥部進行晶圓的乾燥之工程) 完成了洗淨的晶圓W，在乾燥部550受到乾燥。乾燥完的晶圓W被送回載入埠510的晶舟或匣。依此方式，化學機械研磨的處理完成。
本實施形態之研磨方法中，具備能夠連續地進行基板的全面研磨、研磨後的被研磨膜的膜厚測定、膜厚修正處理之機構。是故，可進行反饋控制，亦即反覆進行在測定部300做基板的表面狀態之測定、在控制部400做第2研磨部200的條件之選擇、在第2研磨部200做基板之部分研磨這3種工程，直到基板的被研磨膜的不一致成為容許值的範圍內，因此能夠防止基板的過研磨。
又，藉由控制基板的被研磨膜與研磨面之接觸面積，可進行高速且高精度的膜厚修正。其結果，能夠提升藉由本實施形態之研磨方法而得到的半導體裝置的製造產率。
又，可達成晶圓W上的任意的區域的部分研磨，故例如可提供高精細積體電路用之晶圓等的高規格品。
雖已說明了本發明的幾個實施形態，但該些實施形態是提出作為例子，並非意圖限定發明的範圍。該些新穎的實施形態，可以其他各式各樣的形態實施，在不脫離發明的要旨之範圍內，能夠進行種種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，涵括於發明的範圍或要旨內，並且涵括於申請專利範圍記載之發明及其均等範圍內。
100:第1研磨部 120:頂環 130:頂環軸棒 140:研磨墊 140a:研磨面 150:桌台 155:定盤 160:桌台軸 170:桌台馬達 180:噴嘴 200:第2研磨部 220:頂環 225:安裝部 230:頂環軸棒 240:研磨墊 240a:研磨面 250:桌台 260:桌台軸 270:桌台馬達 280:噴嘴 290:接觸區域控制部 292:驅動單元 294:抵壓單元 300:測定部 400:控制部 410:控制器 420:介面部 430:記憶部 440:演算部 510:載入埠 522:搬送機器人 524:搬送路 530:基板工作站 540:洗淨部 550:乾燥部 560:匯流排 1000:研磨裝置 L:基準線 O:中心 P:凸部 W:晶圓
[圖1]為本實施形態之研磨裝置的各構成要素與其配置關係的一例示意圖。 [圖2]為本實施形態之研磨裝置的第1研磨部的構成例示意立體圖。 [圖3]為本實施形態之研磨裝置的第2研磨部的構成例示意立體圖。 [圖4]為本實施形態之研磨裝置的第2研磨部的構成例示意截面圖。 [圖5]為說明針對本實施形態之研磨裝置的第2研磨部的研磨墊與晶圓之接觸區域的控制的模型圖。 [圖6]為說明針對本實施形態之研磨裝置的第2研磨部的研磨墊與晶圓之接觸區域的控制的模型圖。 [圖7]為說明針對本實施形態之研磨裝置的第2研磨部的研磨墊與晶圓之接觸區域的控制的模型圖。 [圖8]為說明針對本實施形態之研磨裝置的第2研磨部的研磨墊與晶圓之接觸區域的控制的模型圖。 [圖9]為說明針對本實施形態之研磨裝置的第2研磨部的研磨墊與晶圓之接觸區域的控制的模型圖。 [圖10]為本實施形態之研磨方法的手續的一例示意流程圖。 [圖11]為說明針對本實施形態之測定部的動作的一例的模型圖。 [圖12]為藉由本實施形態之測定部所做的測定而得到的距晶圓的中心之位移與膜厚之關係示意圖。
220:頂環
225:安裝部
240:研磨墊
290:接觸區域控制部
292:驅動單元
294:抵壓單元

Claims (19)

  1. 一種研磨機構，具備： 固定部，將研磨基板的表面之研磨墊予以固定；及 複數個抵壓單元，抵壓研磨墊；及 驅動單元，構成為選擇性地僅使1個抵壓單元朝相對於基板的表面而言之垂直方向移動，以控制研磨墊與基板的表面之間的接觸面積。
  2. 一種研磨頭，具備： 固定部，將研磨基板的表面之研磨墊予以固定；及 複數個抵壓單元，抵壓研磨墊；及 驅動單元，構成為選擇性地僅使1個抵壓單元朝相對於基板的表面而言之垂直方向移動，以控制研磨墊與基板的表面之間的接觸面積。
  3. 如請求項2所記載之研磨頭，其中，前述複數個抵壓單元的各者，為電動致動器或氣缸。
  4. 如請求項2所記載之研磨頭，其中，可接觸至前述複數個抵壓單元的前述研磨墊之各端部係帶有弧度。
  5. 如請求項2所記載之研磨頭，其中，檢測與前述基板之接觸的感測器，設於可接觸至前述研磨墊之前述複數個抵壓單元的各端部。
  6. 如請求項5所記載之研磨頭，其中，更具備：測定部，測定前述基板的研磨對象的研磨膜的膜厚。
  7. 如請求項6所記載之研磨頭，其中，前述測定單元，為光學感測器、接觸感測器、或渦電流感測器。
  8. 如請求項6所記載之研磨頭，其中，前述測定部，藉由前述檢測而辨識前述基板上的突起部。
  9. 如請求項8所記載之研磨頭，其中，前述突起部超出膜厚的容許閾值。
  10. 一種研磨裝置，具有： 測定部，測定基板的研磨對象的研磨膜的膜厚；及 演算部，基於膜厚的測定結果而辨明突起部的位置及形狀，從記憶部中記憶的複數個條件中選擇適合突起部的研磨之條件；及 研磨墊，構成為基於被選擇的條件而研磨突起部；及 如請求項2所記載之研磨頭。
  11. 一種研磨裝置，具有： 測定部，測定基板的研磨對象的研磨膜的膜厚；及 演算部，基於膜厚的測定結果而辨明突起部的位置及形狀，從記憶部中記憶的複數個條件中選擇適合突起部的研磨之條件；及 研磨墊，構成為基於被選擇的條件而研磨突起部；及 固定部，將研磨墊予以固定在可研磨突起部的位置；及 複數個抵壓單元，構成為當研磨墊接觸至突起部時控制研磨墊的研磨面的形態；及 驅動單元，基於被選擇的條件而使抵壓單元朝相對於研磨面而言之垂直方向移動。
  12. 如請求項11所記載之研磨裝置，其中，前述突起部，超出前述膜厚的容許閾值。
  13. 如請求項11所記載之研磨裝置，其中，前述條件，為前述研磨墊的種類、前述抵壓單元的識別編號、及抵壓的深度。
  14. 如請求項11所記載之研磨裝置，其中，前述複數個抵壓手段的各者，為電動致動器或氣缸。
  15. 如請求項11所記載之研磨裝置，其中，可接觸至前述研磨墊的前述複數個抵壓單元的各者的端部係帶有弧度。
  16. 如請求項11所記載之研磨裝置，其中，前述測定部，為光學感測器、接觸感測器、或渦電流感測器。
  17. 如請求項11所記載之研磨裝置，其中，前述演算部，基於前述測定結果，作成示意前述膜厚與距前述基板的中心的位移之關係的圖表。
  18. 如請求項11所記載之研磨裝置，其中，前述演算部，使用前述圖表辨明前述突起部的位置及形狀。
  19. 一種研磨方法，係使用如請求項11所記載之研磨裝置的製造半導體元件的方法，使用如請求項11所記載之研磨裝置。
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