TWI758436B - 彈性膜、扣環及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明藉由更正確檢測用於基板處理之消耗品的狀況，使基板處理的條件一定。本發明之基板處理裝置具有基板研磨單元40，其具備：研磨晶圓W之研磨墊；及用於保持晶圓並按壓於研磨墊之上方環形轉盤41。上方環形轉盤41上安裝有保持晶圓W的與研磨面相反側之面的彈性膜80作為消耗品。彈性膜80上設有在研磨中計測彈性膜80產生之失真的複數個失真感測器85、86，控制裝置15藉由檢測部90、91讀取失真量資料。控制裝置15依據失真感測器所計測之彈性膜80的失真資訊，設定對晶圓W之研磨處理程式等的處理條件。

Description

彈性膜、扣環及基板處理裝置
本發明係關於一種處理半導體晶圓等基板之表面的基板處理裝置。
在研磨半導體晶圓等基板之基板研磨裝置、及洗淨基板表面之基板洗淨裝置的基板處理裝置中，使用了研磨墊等之消耗品。習知有記錄關於此等消耗品種類及特性的資訊之RF標籤事先安裝於消耗品上，於使用裝置時可讀取此等資訊的研磨裝置(參照專利文獻1)。
此外，專利文獻2揭示有從裝置拆下研磨墊等消耗品時，須消除RF標籤之記憶資訊以防止資訊洩漏，並且藉由異常監視部檢測出發生異常時，將異常資訊寫入RF標籤的研磨裝置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-219645號公報
[專利文獻2]日本特開2008-310404號公報
隨著半導體元件高積體化、高密度化，電路配線更加微細化，多層配線的層數也增加。製造工序中半導體元件表面之平坦化愈來愈重要。用於基板處理裝置之消耗品由於反覆進行基板處理而容易磨耗及變形，因此，研磨壓力等之基板處理條件變動時，研磨處理後之基板膜厚會產生不均，甚至可能發生研磨不良等問題。因而為了使基板處理條件一定，希望更正確檢測用於基板處理之消耗品的狀況。
本發明係鑑於上述情形者，目的為提供一種藉由更正確檢測用於基板處理之消耗品的狀況，可使基板處理條件一定之基板處理裝置。
本發明一種樣態之基板處理裝置，係處理基板，其特徵為具備：前述基板處理裝置中使用之消耗品；至少1個感測器，其係安裝於前述消耗品，測定前述消耗品之物理量，並且具備記憶前述物理量之記憶部及通信部；檢測器，其係設於前述消耗品附近，在與安裝於前述消耗品的前述感測器之間進行資訊的讀寫；及控制裝置，其係與前述檢測器連接，依據從前述感測器所讀取之前述消耗品的物理量，設定基板處理裝置中之處理條件。
本發明之基板處理裝置中，前述記憶部記憶有前述感測器之識別資訊，前述控制裝置宜依據從前述感測器所讀取之前述識別資訊，決定能否驅動安裝有前述消耗品之前述基板處理裝置。此外，前述基板處理裝置發生異常時，宜將關於前述基板處理條件之資訊記錄於前述感測器內的記憶部中。
本發明一種實施形態之基板處理裝置係基板研磨裝置，其具備：研磨墊，其係研磨前述基板；及基板保持部，其係用於保持前述基板，並按壓於 前述研磨墊；前述消耗品係安裝於前述基板保持部，保持與前述基板研磨面相反側之面的彈性膜，且前述感測器係計測前述彈性膜之失真的失真感測器，前述控制裝置可依據前述失真感測器所計測之前述彈性膜的失真資訊，設定基板處理裝置中之處理條件。
上述基板研磨裝置中，在前述彈性膜與前述基板保持部之間至少形成有一個壓力室，前述控制裝置宜依據前述失真感測器所計測之前述彈性膜的失真資訊調整前述壓力室內之壓力。因彈性膜之製造偏差及原料批次的物性偏差，即使以相同內壓加壓，彈性膜仍可能膨脹不同，且施加於基板之壓力依彈性膜之個體而改變時，可藉由如上述調整壓力來消除該偏差。
上述基板研磨裝置中備有噴射部，其係用於藉由對保持前述基板之前述彈性膜的側壁噴射氣體或液體，而使研磨後之前述基板從前述彈性膜剝離，前述控制裝置宜以來自前述噴射部之氣體或液體噴射至前述彈性膜與前述基板之邊界的方式，依據前述彈性膜之失真資訊調整前述壓力室內的壓力。藉此，可將氣體或液體有效地噴射至前述彈性膜與前述基板的邊界。
此外，前述噴射部可調整前述氣體或液體之噴射角度，並具備：攝影部，其係拍攝前述彈性膜與前述基板之邊界部分；影像處理部，其係藉由前述攝影機構所獲得之影像檢測前述邊界部分的位置；及噴射角度調節部，其係依據前述影像處理部所檢測之前述邊界部分的位置，決定前述噴射部之噴射角度，來調節前述噴射角度。
本發明一種實施形態之基板處理裝置係基板研磨裝置，其具備：研磨墊，其係研磨前述基板；及基板保持部，其係用於保持前述基板，並按壓於前述研磨墊；前述消耗品係支撐前述基板外周之扣環，且前述感測器係計測前述 扣環之失真的複數個失真感測器，前述控制裝置宜檢測前述複數個失真感測器所檢測之失真量的偏差是否在指定值以內。
在基板研磨裝置之使用初期、或是更換扣環之後，扣環之接地面的形狀並未仿照研磨墊之研磨面，向扣環之研磨面檢測時會產生偏差，並依扣環之位置，對扣環之垂直方向施加的壓縮力也會產生偏差。因而，設於扣環之複數個失真感測器檢測出的失真量也會產生偏差，不過在扣環之磨合(Break-in)完成時，由於扣環接地面之形狀是仿照墊的研磨面，因此此等複數個失真感測器所檢測之失真量的偏差變小。藉此，可有效檢測扣環之磨合已完成。
本發明一種實施形態之基板處理裝置係基板研磨裝置，其具備：研磨墊，其係研磨前述基板；及基板保持部，其係用於保持前述基板，並按壓於前述研磨墊；其特徵為：前述消耗品係支撐前述基板外周之扣環，且前述感測器係計測前述扣環之失真的複數個失真感測器，前述控制裝置係依前述複數個失真感測器檢測出之失真量的分布，變更前述基板之處理條件。
採用本發明時，由於係將測定在基板處理裝置中使用之消耗品的物理量之感測器安裝於該消耗品，並且依據從該感測器所讀取之消耗品的物理量，設定基板處理裝置中之處理條件，因此可更正確檢測用於基板處理之消耗品的狀況，可使基板處理之條件一定。
10:基板處理裝置
11:外殼
12:裝載/卸載部
13:研磨部
13A~13D:研磨單元
14:洗淨部
15:控制裝置
16:第一線性輸送機
17:第二線性輸送機
20:前裝載部
21:行駛機構
22:搬送機器人
23:搖擺輸送機
30:第一基板洗淨裝置
31:第二基板洗淨裝置
32:基板乾燥裝置
33、34:搬送機器人
40:研磨單元
41:上方環形轉盤
42:研磨墊
42a:研磨面
43:研磨台
45:研磨液供給噴嘴
47:膜厚感測器
48:上方環形轉盤本體
49:扣環
51:上方環形轉盤軸桿
52:旋轉筒
54:定時滑輪
55:旋轉接頭
56:頭支臂
57:上下運動機構
58:頭馬達
59:定時皮帶
60:定時滑輪
61:支臂軸桿
66:軸承
67:上下運動機構
68:橋接物
69:支撐台
70:支柱
72:滾珠螺桿
72a:螺旋軸
72b:螺帽
78:伺服馬達
80:彈性膜
80a:分隔壁
81:壓力室
82:閥門
83:流體供給源
85、86:感測器
87:檢測部
88:記憶體
88a:讀取專用區域
88b:可寫入區域
89:通信部
90、91:檢測器
93:記憶體
94:條件設定部
100:氣體噴射部
101a~101d:壓力室
102:彈性膜
103a~103d:感測器
104a~104d:閥門
110:彈性膜
111、112:壓力室
113~117:感測器
120:彈性膜
121~124:感測器
130:扣環
131~133:感測器
140:氣體噴射部
141:攝影部
142:影像處理部
143:噴射角度調整部
W:基板
第一圖係概略顯示本發明一種實施形態之基板處理裝置的構成俯視圖。
第二圖係概略顯示基板研磨單元之一種實施形態的立體圖。
第三圖係顯示基板研磨單元之構成概要的前視圖。
第四圖係基板研磨單元之重要部分側視圖。
第五圖係顯示感測器之構成的方塊圖。
第六圖係顯示消耗品之對照處理流程的流程圖。
第七圖係顯示基板研磨中之資料寫入處理流程的流程圖。
第八圖係顯示裝置發生異常時之資料寫入處理流程的流程圖。
第九圖係顯示對研磨處理結束之晶圓噴射氣體而使其從上方環形轉盤脫離情況的說明圖。
第十圖係顯示對研磨處理結束之晶圓噴射氣體而使其從上方環形轉盤脫離情況的另外例說明圖。
第十一圖係顯示感測器之配置一例的說明圖。
第十二圖係顯示感測器之配置另外一例的說明圖。
第十三圖係顯示感測器之配置另外一例的說明圖。
第十四圖係顯示在扣環上安裝感測器之實施形態的說明圖。
第十五圖係顯示第十四圖之例中，扣環之磨合(習慣運轉)情況的說明圖。
以下，就本發明一種實施形態之基板處理裝置，參照圖式進行說明。另外，相同或相當之元件上註記相同符號，並省略重複之說明。
第一圖係顯示基板處理裝置之整體構成的俯視圖。基板處理裝置10劃分成：裝載/卸載部12、研磨部13、及洗淨部14，此等設於矩形狀之外殼11 的內部。此外，基板處理裝置10具有進行基板搬送、研磨、洗淨等處理之動作控制的控制裝置15。
裝載/卸載部12具備：複數個前裝載部20、行駛機構21、及2台搬送機器人22。前裝載部20中裝載貯存多數片基板(基板)之基板匣盒。搬送機器人22具備上下2隻手臂，藉由在行駛機構21上移動，進行從前裝載部20內之基板匣盒取出基板W送交研磨部13，並且將從洗淨部14送來處理後之基板送回基板匣盒的動作。
研磨部13係進行基板研磨(平坦化處理)之區域，且設置複數個研磨單元13A~13D，而沿著基板處理裝置之長度方向排列。各個研磨單元具備：用於將研磨台上之基板W按壓於研磨墊，同時進行研磨之上方環形轉盤；在研磨墊上供給研磨液或修整液之研磨液供給噴嘴；進行研磨墊之研磨面的修整之修整器；及將液體與氣體之混合流體或霧狀的液體噴射於研磨面，沖洗殘留在研磨面之研磨屑及研磨粒的霧化器。
在研磨部13與洗淨部14之間設有第一、第二線性輸送機16、17，作為搬送基板W之搬送機構。第一線性輸送機16在從裝載/卸載部12接收基板W之第一位置；在研磨單元13A、13B之間進行基板W交接的第二、第三位置；以及用於對第二線性輸送機17送交基板W的第四位置之間移動自如。
第二線性輸送機17在用於從第一線性輸送機16接收基板W之第五位置；在研磨單元13C、13D之間進行基板W交接的第六、第七位置之間移動自如。在此等輸送機16、17之間備有用於對洗淨部14送交基板W之搖擺輸送機23。
洗淨部14具備：第一基板洗淨裝置30、第二基板洗淨裝置31、基板乾燥裝置32、及用於在此等裝置間進行基板交接之搬送機器人33、34。經研磨單元實施過研磨處理之基板W由第一基板洗淨裝置30洗淨(一次洗淨)，其次由第二基板洗淨裝置31進一步洗淨(加工洗淨)。洗淨後之基板從第二基板洗淨裝置31搬入基板乾燥裝置32實施自旋乾燥。乾燥後之基板W則送回裝載/卸載部12。
第二圖係概略顯示研磨單元之構成的立體圖，第三圖係概略顯示研磨單元之構成的側視圖。研磨單元40具備：保持晶圓(基板)W使其旋轉之上方環形轉盤(基板保持部)41；指示研磨墊42之研磨台43；在研磨墊42上供給漿液(研磨液)之研磨液供給噴嘴45；及取得依晶圓W膜厚而變化之信號的膜厚感測器47。
上方環形轉盤41係構成可在其下面藉由真空吸附而保持晶圓W。上方環形轉盤41與研磨台43在箭頭指示之方向旋轉，在該狀態下，上方環形轉盤41將晶圓W按壓於研磨墊42上側之研磨面42a1。在從研磨液供給噴嘴45供給至研磨墊42上之研磨液存在下，晶圓W與研磨墊42滑動接觸而被研磨。
膜厚感測器47例如使用光學式感測器或渦電流感測器，並設置於研磨台43內部。晶圓W研磨中，膜厚感測器47與研磨台43一起旋轉，於穿過晶圓W表面時取得依膜厚之膜厚信號。來自膜厚感測器47之膜厚信號傳送至控制裝置15，控制裝置15於膜厚信號表示之晶圓W的膜厚到達設定值時，結束晶圓W之研磨。
第三圖中，上方環形轉盤41具備：將晶圓W對研磨面42a按壓之頭本體48；及支撐晶圓W之外周部，防止晶圓W從上方環形轉盤41飛出之扣環49。上方環形轉盤41連接於上方環形轉盤軸桿51，在上方環形轉盤軸桿51之上端安 裝有旋轉接頭55。上方環形轉盤軸桿51係構成藉由上下運動機構57可對頭支臂56上下運動，並可對頭支臂56使整個上方環形轉盤41升降來進行定位。
使上方環形轉盤軸桿51及上方環形轉盤41上下運動之上下運動機構67具備：經由軸承66可旋轉地支撐上方環形轉盤軸桿51之橋接物68；安裝於橋接物68之滾珠螺桿72；藉由支柱70支撐之支撐台69；及設於支撐台69上之伺服馬達78。支撐伺服馬達78之支撐台69經由支柱70而固定於頭支臂56。
滾珠螺桿72具備：連結於伺服馬達78之螺旋軸72a；及該螺旋軸72a螺合之螺帽72b。上方環形轉盤軸桿51與橋接物68成為一體可上下運動。因此，驅動伺服馬達78時，橋接物68經由滾珠螺桿72而上下運動，藉此上方環形轉盤軸桿51及上方環形轉盤41上下運動。
上方環形轉盤軸桿51經由鍵(無圖示)而連結於旋轉筒52。該旋轉筒52在其外周部具備定時滑輪54。頭支臂56上固定有頭馬達58，上述定時滑輪54經由定時皮帶59連接於設於頭馬達58的定時滑輪60。藉由旋轉驅動頭馬達58，旋轉筒52及上方環形轉盤軸桿51經由定時滑輪60、定時皮帶59及定時滑輪54一體旋轉，而上方環形轉盤41旋轉。頭支臂56藉由可旋轉地支撐於框架(無圖示)的支臂軸桿61而支撐。構成研磨裝置之頭馬達58、伺服馬達78等裝置內的各零件藉由控制裝置15控制其動作。
頭支臂56係構成可以支臂軸桿61為中心而回轉，在下面保持晶圓W之上方環形轉盤41藉由頭支臂56回轉，而從晶圓W之接收位置移動至研磨台43上方的研磨位置。使上方環形轉盤41及研磨台43分別旋轉，從研磨液供給噴嘴45供給研磨液至研磨墊42上。在該狀態下，使上方環形轉盤41下降至指定位置(高 度)，在該指定位置藉由將晶圓W按壓於研磨墊42的研磨面42a，晶圓W滑動接觸於研磨面42a而研磨其表面。
第四圖中，構成上方環形轉盤41之上方環形轉盤本體48及扣環49藉由上方環形轉盤軸桿51旋轉而一體旋轉地構成。在上方環形轉盤下側安裝有抵接於晶圓W背面之彈性膜(隔膜)80，彈性膜80之下面構成基板保持面。彈性膜80具有在鉛直方向延伸之環狀的分隔壁80a，藉此，在彈性膜80與上方環形轉盤本體48之間形成壓力室81。
該壓力室81經由閥門82連接有流體供給源83，可從該流體供給源83供給加壓流體(氣體)。此外，閥門82連接有控制裝置15，藉此可調整壓力室81內之壓力，亦可在壓力室81內形成負壓。此外，壓力室81連接有大氣開放機構(無圖示)，亦可大氣開放壓力室81。
彈性膜80在對應於內側之壓力室81的位置具有通孔(無圖示)，藉由在該通孔內形成負壓，可在彈性膜80之基板保持面上保持晶圓W。彈性膜80例如藉由乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、矽橡膠之強度及耐用性優異的橡膠材料形成。
扣環49以包圍上方環形轉盤本體48及彈性膜80之方式配置。該扣環49係接觸於研磨墊42之研磨面42a的環狀構件，並以包圍保持於上方環形轉盤本體48之晶圓W外周緣的方式配置，支撐晶圓W之外周緣，避免研磨中之晶圓W從上方環形轉盤41飛出。
在扣環49上面連結有無圖示之環狀的扣環按壓機構，對扣環49之整個上面賦予均勻向下的荷重。藉此，將扣環40之下面對研磨墊42的研磨面42a按壓。
彈性膜80中設有具備通信功能之感測器85及86。一方感測器85設於與晶圓W接觸之部分的附近，另一方感測器86安裝於彈性膜80之側壁80a。本實施形態中，感測器85係以埋入彈性膜80內部之方式設置，不過，只要不與晶圓W接觸，配置的位置並無特別限定，例如亦可配置於彈性膜80之與晶圓W接觸側的相反面(第四圖上方之面)。
如第五圖所示，感測器85、86具備：檢測部87、記憶體88、及通信部89。檢測部87例如係失真感測器，檢測施加於感測器之失真量，而輸出失真資訊。另外，本發明中，感測器不限於失真感測器，例如可使用溫度感測器、加速度感測器、傾斜感測器。
記憶體88中設有：預先記憶了指定資料之讀取專用區域88a；及可讀取/寫入之可寫入區域88b；讀取專用區域88a中儲存有消耗品之彈性膜80的零件編號(零件ID)、序號、使用期限、出貨檢查資料、製造資料的資訊。此處，出貨檢查資料包含：彈性膜之橡膠物性檢查資料、外形尺寸資料、膨脹測定資料；製造資料包含：按壓壓力、按壓溫度、按壓時間、二次加硫溫度、二次加硫時間之加工條件資料。
此外，可寫入區域88b中記錄檢測部87所檢測之失真資訊的資料、及晶圓處理資料。此處，晶圓處理資料包含：更換消耗品之彈性膜80後基板處理裝置開始使用日期、最後使用日期、累計晶圓處理片數、累計處理時間的資訊。
通信部89例如係無線通信模組，且在與設於基板處理裝置10的檢測器90、91(參照第四圖)之間進行記憶於讀取專用區域88a及可寫入區域88b之資料的讀取處理。檢測器90、91係與通信部89之間可無線通信的通信模組，且可在位於對應之感測器85、86附近的讀取位置、與從上方環形轉盤41之移動區域退 開的等待位置之間移動，並在基板處理裝置10未進行基板處理的時間移動至讀取位置，而與感測器85、86之間進行資料收發。
控制裝置15與檢測器90、91藉由有線或無線直接連接，並設有：記憶從感測器85、86所讀取之各種資料的記憶體93；及依據從感測器85、86所讀取之出貨檢查資料、製造資料，設定基板處理條件(處理程式或機器常數)之條件設定部94。此外，控制裝置15之記憶體93中記憶有用於控制包含檢測器90、91、條件設定部94之基板處理裝置10的各元件動作之程式，藉由在基板處理裝置10動作時讀取，來控制基板處理裝置10之動作。另外，亦可將控制裝置15與檢測器90、91經由網際網路或其他通信裝置連接。
此外，將安裝了感測器85、86之彈性膜80安裝於基板處理裝置10時，或是在並未進行基板研磨處理的指定時間，進行該感測器85、86之歸零調整。控制裝置15檢測例如在未對彈性膜80施加負荷(壓力)的狀態，或是施加指定壓力的狀態下來自感測器85、86之輸出，可設定此時感測器輸出作為歸零。
第六圖係顯示將安裝有感測器85、86之彈性膜80安裝於基板處理裝置10時的對照處理程序之流程圖。基板處理裝置10之控制裝置15在裝置本體中檢測出藉由修理、更換等而安裝有消耗品之彈性膜80時(步驟S10)，驅動檢測器90、91兩者或任何一方，讀取記憶於對應之感測器85、86的零件ID(零件編號)(步驟S11)。
控制裝置15判定所讀取之零件ID與預先記憶於基板處理裝置10內之記憶體93的零件ID是否一致(步驟S12)。而後，若讀取之零件ID與記憶於記憶體93之零件ID的任何一個不一致時(例如，錯誤設置了不適合基板處理裝置 10之彈性膜時、設置了不合格品時)，控制裝置15對基板處理裝置10加以聯鎖，無法以使用該彈性膜之研磨單元40進行基板研磨處理(步驟S13)。
另外，若所讀取之零件ID與記憶於記憶體93之零件ID的任何一個一致情況下，控制裝置15讀取記憶於記憶體88之彈性膜80的出貨檢查資料及製造資料，並儲存於控制裝置15內的記憶體93中(步驟S14)。而後，控制裝置15依據從記憶體88所讀取之各種資料，設定基板研磨之處理程式或裝置的機器常數(步驟S15)。之後，控制裝置15驅動研磨單元開始對晶圓W進行研磨處理(步驟S16)。
第七圖係顯示基板研磨處理之動作的流程圖。開始基板研磨處理時(步驟S20)，感測器85、86在研磨中之每個指定時間檢測彈性膜80產生的失真量(步驟S21)，並作為失真量資料而記錄於記憶體88之寫入區域88b(步驟S22)。而後，控制裝置15判定基板之研磨處理結束與否(步驟S23)，研磨處理結束時，驅動檢測器90、91，讀取記憶於彈性膜80之記憶體88的失真量資料，並儲存於控制裝置15內之記憶體93中(步驟S24)。
控制裝置15依據所讀取之失真量資料，設定適合研磨處理下一個晶圓W時的研磨處理程式(步驟S25)。例如，從讀取之失真量資料算出彈性膜80的伸展量，藉由使用設置彈性膜80時所讀取之橡膠物性檢查資料、外形尺寸資料、膨脹測定資料來修正，可進行研磨處理程式之設定。之後，控制裝置15驅動研磨單元，開始對晶圓W進行研磨處理(步驟S26)。
第七圖之流程圖可從失真量資料設定用於研磨下一個晶圓W時的研磨處理程式，不過本發明不限於此，例如失真量從設定值變動時，亦可以使失真量接近該設定值之方式調整閥門82的開度，來調整壓力室81內之壓力。此 外，記錄於感測器85、86之記憶體88內的失真量資料亦可在讀取至控制裝置15時刪除，藉此可抑制記憶體88內之資料容量。
第八圖係顯示在基板處理裝置10中發生研磨性能不良(例如，研磨率異常、研磨輪廓異常、晶圓上之圖案的階差性能異常)、晶圓滑出、晶圓破裂之問題時的處理程序流程圖。
控制裝置15檢測出研磨單元中發生了某個問題時(步驟S30)，立刻結束目前執行中之研磨處理，並停止基板處理裝置之動作(步驟S31)。其次，控制裝置15驅動檢測器90、91，從控制裝置15內之記憶體將各種資訊(例如裝置本體所統計之晶圓處理片數、處理時間、使用開始/結束日期、機器常數或處理程式的資訊)，從裝置內之記憶體93讀取(步驟S32)，並將其寫入安裝於彈性膜80之感測器85、86內的記憶體88(步驟S33)。
之後，解除上方環形轉盤41之鎖定，將彈性膜80從上方環形轉盤41取出。取出之彈性膜80設置於無圖示之離線閱讀機，從安裝於彈性膜80之感測器85、86內的記憶體88讀取在步驟S33所寫入之各種資訊、及記錄於記憶體88內之基板研磨處理中的失真量資料(步驟S34)。藉此，藉由分析所讀取之各種資訊及失真量資料，即可進行故障原因的診斷(步驟S35)。另外，診斷故障原因時，亦可進行取出之彈性膜80的橡膠物性、外形尺寸、膨脹檢查。
上述實施形態係說明安裝消耗品之彈性膜時，感測器85、86在研磨基板時及發生問題時的動作，不過本發明不限於此，例如第九圖所示，亦可適用於將研磨處理後之晶圓W從彈性膜脫離時。
第九圖中，在上方環形轉盤41附近配置有連接於控制裝置15之氣體噴射部100。因為研磨處理之後的晶圓W被吸附於彈性膜80，所以如此情況下 無法使晶圓W從彈性膜80脫離。因此，氣體噴射部100在研磨處理結束後之指定時間，朝向晶圓W與彈性膜80之接合部附近(彈性膜側壁部分附近的膨脹部分)，例如噴射不揮發性氣體。藉此，可使研磨處理結束後之晶圓W從彈性膜80脫離。另外，亦可噴射液體(純水)來取代氣體。
此處，彈性膜80之膨脹部分的位置(圖中上下方向之位置)並非始終一定，會依彈性膜之製造條件、橡膠物性檢查資料、外觀尺寸資料、基板處理片數及處理時間、壓力室81之壓力等而變動。而來自氣體噴射部100之氣體若噴射在從彈性膜80與基板的邊界偏差之位置時，即無法使研磨處理結束後之晶圓W從彈性膜80輕易脫離。
因此，研磨處理結束後，將晶圓W從彈性膜脫離時，係以感測器85、86檢測失真量，並且在控制裝置15中，當此等感測器所檢測之失真量到達設定值時驅動閥門82，停止從流體供給源83供給流體。藉此，研磨處理結束後，將晶圓W從彈性膜脫離時，因為壓力室81之壓力一定，且彈性膜80之膨脹部分的位置一定，所以可將來自氣體噴射部100之氣體確實噴射到彈性膜80與晶圓W的邊界。
第十圖係顯示使研磨處理後之晶圓W從彈性膜脫離之構成的另外例者。第十圖中，在上方環形轉盤41附近配置有連接於控制裝置15之氣體噴射部140與攝影部141。氣體噴射部140可調整其噴射角度，攝影部141拍攝晶圓W與彈性膜之邊界部分。拍攝所獲得之影像傳送至控制裝置15內的影像處理部142。影像處理部142依據攝影部141所拍攝之影像檢測晶圓W與彈性膜之邊界部分的位置(圖中，晶圓W從彈性膜脫離之方向的位置)。噴射角度調整部143依據在影像處理部142中獲得之晶圓W與彈性膜的邊界部分位置資訊與氣體噴射部140 之設置位置資訊，決定氣體噴射部140的氣體噴射角度，來調整氣體噴射部140之噴射角度。藉此，可使來自氣體噴射部140之氣體確實噴射到彈性膜80與晶圓W的邊界。
上述實施形態係說明在彈性膜80與晶圓W平行之面內配置了1個感測器85之例，不過本發明不限於此，亦可配置複數個感測器來檢測彈性膜複數個部位之失真量。藉此，在研磨處理結束後，將晶圓W從彈性膜脫離時，可更正確測定實際施加於晶圓之壓力。
再者，如第十一圖所示，亦可設置在與上方環形轉盤41之間形成複數個壓力室101a~101d的彈性膜102，並將複數個感測器103a~103d設在對應於各壓力室的位置。藉此，藉由控制連接於流體供給源83之閥門104a~104d，使在各感測器103a~103d中檢測之失真量一定，即可將各壓力室101a~101d之內壓調整均勻。
適用於本發明之彈性膜的形狀並無特別限定，例如，亦可對應於第十二圖所示之在上下方向具備2階壓力室111、112的彈性膜110配置複數個感測器113~117。此外，如第十三圖所示，亦可沿著彈性膜120之周方向配置複數個感測器121~124。藉此，可正確檢測彈性膜之伸展分布。
上述實施形態係說明在彈性膜中設置感測器之例，不過本發明不限於此，如第十四圖所示，例如亦可在扣環中配置感測器。第十四圖中，係在扣環130中埋入3個感測器131~133，此等感測器131~133與前述實施例所使用者同樣，係檢測研磨處理中接受之失真量，並且經由檢測器91在與控制裝置15之間收發各種資訊。
此處，欲在更換扣環130之後進行研磨處理時，如第十五(a)圖所示，因為僅扣環130內側之端部過度按壓於研磨墊42，扣環130接受之壓縮力產生分布，所以無法適切地支撐晶圓W的側面。因而，過去係使用指定片數(例如25片~30片)之虛擬晶圓進行測試研磨後，再進行使用正式之晶圓W的研磨處理(磨合處理)。
而本實施形態之扣環130因為埋入複數個感測器131~133，所以進行使用虛擬晶圓之研磨處理時，可監視此等複數個感測器131~133檢測之失真量。而後如第十五(b)圖所示，此等感測器131~133測定之失真量(圖中箭頭)的偏差在指定值以內時，結束藉由虛擬晶圓之測試研磨，不論扣環之材質或研磨條件的差異如何，仍可確實進行磨合處理。
上述實施形態係使用設於扣環130之複數個失真感測器控制磨合處理，不過本發明不限定於此，例如，亦可依複數個失真感測器之失真資訊的偏差，適當變更彈性膜內之壓力等的基板處理條件。
此外，亦可在控制裝置中，事先取得彈性膜或扣環等消耗品的種類、更換時期及失真測定次數的資訊，依據此等資訊算出維修基板處理裝置的日期時間(或是維修前的時間)而顯示輸出。藉此，操作員可適切掌握裝置的維修時間。
再者，控制裝置中亦可構成在接近上述算出之維修日期時間時(例如數日前)，自動訂購彈性膜或扣環等消耗品，藉此，可在維修時確實準備消耗品。另外，亦可對控制裝置將進行算出維修日期時間與訂購消耗品之程式，預先記憶於控制裝置的記憶體中，可在以後經由網際網路等安裝。
此外，亦可構成在控制裝置中設置通信功能，並經由網路與外部伺服器連接，將裝置之運轉狀況、失真資料、研磨環境資訊的各種資訊傳送至該外部伺服器。再者，亦可構成在該外部伺服器中先將基板處理裝置之控制類型規格化，依據從控制裝置接收之各種資料來調整研磨壓力等的研磨條件並自動運轉。再者亦可構成可經由網路而與其他基板處理連接，共享裝置之運轉狀況、失真資料、研磨環境資訊的各種資訊。
此外，亦可在與控制裝置網路連接之外部伺服器中，依據從基板處理裝置送來之各種資訊、及來自其他基板處理裝置之各種資訊，檢測基板處理裝置及其使用之消耗品的異常，以及預測及判斷壽命，此外，亦可就此等異常檢測及壽命進行顯示。再者，亦可在外部伺服器中進行用於基板處理裝置之性能穩定化的控制。
此外，亦可在控制裝置或外部伺服器中，就從感測器送來之失真資料及其他輸出資料，進行利用抽出特徵量的自動學習與控制類型之自動規格化，並進行異常、壽命之預測、判斷及顯示。再者，亦可在通信、機器介面等中，例如進行格式等之規格化，用於裝置、機器彼此之資訊通信來進行裝置、機器管理。
上述實施形態皆係使用失真感測器測定消耗品之伸展分布，不過感測器之種類並無限定，例如，亦可使用溫度感測器來測定溫度分布，或是亦可使用感壓感測器來測定壓力分布。再者，亦可組合複數種感測器來使用。
上述實施形態係以進行晶圓W之研磨的基板研磨裝置為例作說明，不過本發明不限於此，例如亦可對洗淨研磨處理後之基板的基板洗淨裝置用作消耗品的海綿(洗淨構件)相等適用。
上述實施形態係以具有本發明所屬之技術領域的一般知識者可實施本發明為目的而記載者。熟悉本技術之業者當然可形成上述實施形態的各種變形例，本發明之技術性思想亦可適用於其他實施形態。因此，本發明不限定於所記載之實施形態，而應按照申請專利範圍所定義之技術性思想作最廣範圍的解釋。
15:控制裝置
41:上方環形轉盤
48:上方環形轉盤本體
49:扣環
51:上方環形轉盤軸桿
80:彈性膜
80a:分隔壁
81:壓力室
82:閥門
83:流體供給源
85:感測器
86:感測器
90:檢測器
91:檢測器
93:記憶體
94:條件設定部
W:基板

Claims (9)

  1. 一種彈性膜，其係用於具備：研磨墊，其係研磨基板；基板保持部，其係用於保持前述基板，並按壓於前述研磨墊；及控制裝置的基板處理裝置，且安裝於前述基板保持部，保持與前述基板研磨面相反側之面的彈性膜，並具備至少1個感測器，其係計測前述彈性膜之物理量，並且具備記憶前述物理量之記憶部及通信部，前述記憶部記憶有前述感測器之識別資訊，前述基板處理裝置的控制裝置係構成為依據從前述感測器所讀取之前述識別資訊，決定能否驅動安裝有前述彈性膜之前述基板處理裝置。
  2. 一種扣環，其係用於具備：研磨墊，其係研磨基板；基板保持部，其係用於保持前述基板，並按壓於前述研磨墊；及控制裝置的基板處理裝置，且安裝於前述基板保持部，支撐前述基板外周的扣環，並具備複數個感測器，其係測定前述扣環之物理量，並且具備記憶前述物理量之記憶部及通信部，前述記憶部記憶有前述感測器之識別資訊，前述基板處理裝置的控制裝置係構成為依據從前述感測器所讀取之前述識別資訊，決定能否驅動安裝有前述扣環之前述基板處理裝置。
  3. 一種基板處理裝置，其係具備：研磨墊，其係研磨基板；及基板保持部，其係用於保持前述基板，並按壓於前述研磨墊的基板處理裝置，並具備：彈性膜，其係於前述基板處理裝置中使用，且安裝於前述基板保持部而保持與前述基板研磨面相反側之面； 至少1個失真感測器，其係安裝於前述彈性膜，計測前述彈性膜之失真量，並且具備記憶前述失真量之記憶部及通信部；檢測器，其係設於前述彈性膜附近，在與安裝於前述彈性膜的前述失真感測器之間進行資訊的讀寫；控制裝置，其係與前述檢測器連接，依據從前述失真感測器所讀取之前述彈性膜之失真量，設定基板處理裝置中之處理條件；及噴射部，其係藉由對保持前述基板之前述彈性膜的側壁噴射氣體或液體，而用於使研磨完成之前述基板從前述彈性膜剝離，前述控制裝置係依據前述彈性膜之失真資訊調整壓力室內的壓力，讓來自前述噴射部之氣體或液體噴射至前述彈性膜與前述基板之邊界。
  4. 如請求項3之基板處理裝置，其中前述記憶部記憶有前述失真感測器之識別資訊，前述控制裝置依據從前述失真感測器所讀取之前述識別資訊，決定能否驅動安裝有前述彈性膜之前述基板處理裝置。
  5. 如請求項3或4之基板處理裝置，其中前述控制裝置於前述基板處理裝置發生異常時，將關於前述基板處理條件之資訊記錄於前述失真感測器內的記憶部中。
  6. 如請求項3之基板處理裝置，其中在前述彈性膜與前述基板保持部之間至少形成有一個前述壓力室，前述控制裝置係依據前述失真感測器所計測之前述彈性膜的失真資訊調整前述壓力室內之壓力。
  7. 如請求項3之基板處理裝置，其中前述噴射部可調整前述氣體或液體之噴射角度，並具備： 攝影部，其係拍攝前述彈性膜與前述基板之邊界部分；影像處理部，其係藉由前述攝影部所獲得之影像檢測前述邊界部分的位置；及噴射角度調節部，其係依據前述影像處理部所檢測之前述邊界部分的位置，決定前述噴射部之噴射角度，來調節前述噴射角度。
  8. 一種基板處理裝置，其係具備：研磨墊，其係研磨前述基板；及基板保持部，其係用於保持前述基板，並按壓於前述研磨墊的基板處理裝置，並具備：扣環，其支撐前述基板外周；複數個失真感測器，其係安裝於前述扣環，測定前述扣環之失真量，並且具備記憶前述失真量之記憶部及通信部；檢測器，其係設於前述扣環附近，在與安裝於前述扣環的前述複數個失真感測器之間進行資訊的讀寫；及控制裝置，其係與前述檢測器連接，依據從前述複數個失真感測器所讀取之前述扣環之失真量，設定基板處理裝置中之處理條件；前述控制裝置係檢測前述複數個失真感測器所檢測之失真量的偏差是否在指定值以內。
  9. 如請求項8之基板處理裝置，其中前述控制裝置係依前述複數個失真感測器檢測出之失真量的分布，變更前述基板之處理條件。
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