TWI784943B - 研磨裝置 - Google Patents

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TWI784943B TW106104876A TW106104876A TWI784943B TW I784943 B TWI784943 B TW I784943B TW 106104876 A TW106104876 A TW 106104876A TW 106104876 A TW106104876 A TW 106104876A TW I784943 B TWI784943 B TW I784943B
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Abstract

本發明提供一種能夠檢測研磨器具是否與晶圓等基板接觸，進而能夠進行研磨器具的位置檢測的研磨裝置以及研磨方法。研磨裝置具有：保持基板(W)的基板保持部(32)；用於將研磨器具(42)按壓在基板W的面的按壓部件(44)；對按壓部件(44)施加按壓力的致動器(45)；使按壓部件(44)沿著基板(W)的面移動的馬達驅動型移動裝置(55)；在向馬達驅動型移動裝置(55)供給的馬達電流小於閾值的情況下，發出警報的監視裝置(65)。

Description

研磨裝置
本發明有關研磨晶圓等基板的裝置以及方法，特別是有關透過一邊使研磨帶等研磨器具按壓在基板的表面、一邊使該研磨器具移動來對基板進行研磨的裝置以及方法。
在近年來，記憶電路、邏輯電路、圖像傳感器(例如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器)等組合元件(device)進一步高積體化。在形成這些組合元件的工序中，有時微粒、塵埃等異物會附著在組合元件上。附著在組合元件上的異物會引起配線間的短路或者電路的不良影響。因此，為了提高組合元件的可靠性，需要對形成有組合元件的晶圓進行清洗，而除去晶圓上的異物。有時在晶圓的背面也會附著如上所述的微粒、粉塵等異物。在這樣的異物附著在晶圓的背面時，晶圓從曝光裝置的台基準面分離，或者晶圓表面相對於台基準面傾斜，結果，會產生圖像的偏離、焦點距離的偏離。
因此，近年來，提出了能夠以高的除去率將附著在晶圓的背面的異物除去的研磨裝置(參照專利文獻1)。根據該新的研磨裝置，透過利用氣缸一邊將研磨器具按壓在晶圓的背面，一邊使研磨器具沿著背面移動，以能夠稍微刮掉晶圓的背面。其結果是，能夠以高的除去率從背面除 去異物。
專利文獻1：日本特開2014-150178號公報
在上述研磨裝置構成為，透過將某設定壓力的壓縮空氣向氣缸供給，而將研磨器具按壓在晶圓。但是，由於在氣缸中存在活塞的滑動阻力，因此即便將設定壓力的壓縮空氣向氣缸供給，實際上有時研磨器具也不與晶圓接觸。在這種情況下，晶圓未被正確地研磨，晶圓上仍殘留異物。
因此，本發明提供一種能夠檢測研磨器具是否與晶圓等基板接觸，並且也能夠對研磨器具進行位置檢測的研磨裝置以及研磨方法。
為了達成上述目的，本發明一態樣為，研磨裝置具有：基板保持部，保持基板；按壓部件，用於將研磨器具按壓在所述基板的面；致動器，對所述按壓部件施加按壓力；馬達驅動型移動裝置，使所述按壓部件沿著所述基板的面移動；以及監視裝置，在向所述馬達驅動型移動裝置供給的馬達電流小於閾值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，所述監視裝置計算在預定時間內測定的所述馬達電流的平均值，在該馬達電流的平均值小於閾值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，所述預定時間是包含所述馬達驅動型移動裝置使所述按壓部件沿著所述基板的面移動時的時間的至少一部分在內的時間。
本發明的較佳態樣為，還具有配置在所述按壓部件與所述致動器之間 的載荷測定器，所述監視裝置在由所述載荷測定器測定的載荷小於設定值的情況下，發出警報。
本發明一態樣為，研磨裝置具有：基板保持部，保持基板；按壓部件，用於將研磨器具按壓在所述基板的面；致動器，對所述按壓部件施加按壓力；馬達驅動型移動裝置，使所述按壓部件沿著所述基板的面移動；距離測定器，測定利用所述致動器向所述基板的面移動的所述按壓部件的移動距離；以及監視裝置，在所述移動距離小於閾值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，所述監視裝置在所述移動距離小於閾值的情況下，發出所述警報，並且向所述致動器發出指令，使所述按壓部件向避讓位置移動，然後使所述按壓部件再次向所述基板的面移動。
本發明的較佳態樣為，所述監視裝置在所述移動距離比閾值大的情況下，向所述馬達驅動型移動裝置發出指令，而使所述按壓部件沿著所述基板的面移動。
本發明的較佳態樣為，還具有配置在所述按壓部件與所述致動器之間的載荷測定器，所述監視裝置在由所述載荷測定器測定的載荷小於設定值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，所述距離測定器是非接觸型距離傳感器。
本發明的較佳態樣為，所述距離測定器是數位式測量器、磁傳感器以及渦電流傳感器中的任一種。
本發明一態樣為，在研磨方法中，利用基板保持部保持基板，利用按壓部件使研磨器具按壓在所述基板的面，透過馬達驅動型移動 裝置使所述按壓部件沿著所述基板的面移動，在向所述馬達驅動型移動裝置供給的馬達電流小於閾值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，發出所述警報的工序是如下工序：計算在預定時間內測定的所述馬達電流的平均值，並在該馬達電流的平均值小於閾值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，所述預定時間是包含所述馬達驅動型移動裝置使所述按壓部件沿著所述基板的面移動時的時間的至少一部分在內的時間。
本發明的較佳態樣為，還包括測定施加在所述按壓部件上的載荷，在所述載荷小於設定值的情況下，發出警報的工序。
本發明的較佳態樣為，所述基板的面是所述基板的背面。
本發明一態樣為，在研磨方法中，利用基板保持部保持基板，透過致動器使支承研磨器具的按壓部件向所述基板的面移動，測定利用所述致動器移動的所述按壓部件的移動距離，在所述移動距離小於閾值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，在所述移動距離小於閾值的情況下，發出所述警報，並且利用所述致動器使所述按壓部件向避讓位置移動，然後，使所述按壓部件再次向所述基板的面移動。
本發明的較佳態樣為，在所述移動距離比閾值大的情況下，利用馬達驅動型移動裝置使所述按壓部件沿著所述基板的面移動。
本發明的較佳態樣為，還包括如下工序：測定從所述致動器向所述按壓部件傳遞的載荷，在所述載荷小於設定值的情況下，發出警報。
本發明的較佳態樣為，所述基板的面為所述基板的背面。
在研磨器具與晶圓等基板的面(例如，表面、背面、傾斜部(bevel portion))正確地接觸時，在使研磨器具沿著基板的表面移動時，摩擦力產生在研磨器具與基板之間。由於馬達驅動型移動裝置使按壓部件以預先設定的速度移動，因此根據摩擦力，馬達電流的大小能夠發生改變。因此，監視裝置能夠基於馬達電流與閾值的比較結果，來判斷研磨器具是否與基板正確接觸。
在朝向基板的面移動的按壓部件的移動距離短時，研磨器具不能與基板接觸。因此，監視裝置能夠基於按壓部件的移動距離(位移)與閾值的比較結果，來判斷研磨器具是否與基板正確接觸。
10‧‧‧氣體供給系統
11‧‧‧載荷壓線
12‧‧‧背壓線
14‧‧‧第一壓力調節器
15‧‧‧第二壓力調節器
18‧‧‧第一壓力傳感器
19‧‧‧第二壓力傳感器
32‧‧‧基板保持部
34‧‧‧研磨頭
37‧‧‧基板台
39‧‧‧台馬達
40‧‧‧真空線
42‧‧‧研磨帶(研磨器具)
43‧‧‧輥
44‧‧‧按壓部件
45‧‧‧氣缸(致動器)
46‧‧‧活塞
47‧‧‧活塞桿
48‧‧‧第一腔
49‧‧‧第二腔
51‧‧‧捲放帶盤
52:捲收帶盤
55:研磨頭移動裝置(馬達驅動型移動裝置)
57、58:液體供給噴嘴
60:滾珠螺桿
61:伺服馬達
63:電力線
64:電流計
65:監視裝置
70:測力傳感器(載荷測定器)
73:距離測定器
75:傳感器目標
76:近接傳感器
79:連結基部
81:直動引導部
82:直動軌道
83:直動塊
85:數位式測量器
90:表面狀態檢測器
W:晶圓(基板)
圖1中的(a)以及(b)為作為基板的一例的晶圓的剖視圖。
圖2是表示用於研磨晶圓的背面的研磨裝置的示意圖。
圖3是表示用於向圖2所示的氣缸供給加壓氣體的氣體供給系統的示意圖。
圖4是表示以預先設定的速度，使研磨頭以及研磨帶沿著晶圓的背面向晶圓的半徑方向外側移動的狀態的圖。
圖5是表示按壓部件的一實施方式的俯視圖。
圖6是按壓部件的側視圖。
圖7是表示馬達電流的變化的圖表。
圖8是表示研磨裝置的其他實施方式的圖。
圖9是表示研磨裝置的又一其他實施方式的圖。
圖10是表示圖9所示研磨頭的一實施方式的放大圖。
圖11是表示研磨頭的其他實施方式的放大圖。
圖12是表示研磨頭的又一其他實施方式的放大圖。
圖13是表示研磨裝置的其他實施方式的圖。
圖14中的(a)以及(b)是表示在晶圓的表面反射的光線的示意圖。
圖15是表示使研磨帶以及按壓部件沿著晶圓的傾斜部移動的研磨裝置的一實施方式的示意圖。
圖16是表示圖15所示的研磨裝置的俯視圖。
以下，參照圖式對本發明的實施方式進行說明。
圖1(a)以及圖1(b)作為基板的一例的晶圓的剖視圖。更具體而言，圖1(a)是所謂直型晶圓的剖視圖，圖1(b)是所謂圓型晶圓的剖視圖。在本說明書中，晶圓(基板)的背面是指與形成有組合元件的面相反的一側的平坦面。晶圓的最外周面被稱為傾斜部。晶圓的背面是位於傾斜部的半徑方向內側的平坦面。晶圓背面與傾斜部鄰接。
以下說明的實施方式是能夠對作為基板的一例的晶圓的背面進行研磨的研磨裝置以及研磨方法，本發明同樣能夠適用於對晶圓的表面、傾斜部進行研磨的研磨裝置以及研磨方法。
圖2是表示用於對晶圓的背面進行研磨的研磨裝置的示意圖。該研磨裝置具有：保持晶圓(基板)W並使其旋轉的基板保持部32；和將研磨器具按壓在保持於基板保持部32的晶圓W的背面上的研磨頭34。 基板保持部32具有：透過真空吸附而保持晶圓W的基板台37、以及使基板台37旋轉的台馬達39。
晶圓W以其背面朝下的狀態載置於基板台37上。在基板台37的上表面形成有溝槽37a，該溝槽37a與真空線40連通。真空線40與未圖示的真空源(例如真空泵)連接。在透過真空線40在基板台37的溝槽37a形成真空時，晶圓W利用真空吸引而保持在基板台37上。在該狀態下，台馬達39使基板台37旋轉，使晶圓W以其軸線為中心旋轉。基板台37的直徑比晶圓W的直徑小，晶圓W的背面的中心側區域被基板台37保持。晶圓W的背面的外周側區域超出基板台37外側。
研磨頭34與基板台37鄰接配置。更具體而言，研磨頭34與露出的外周側區域相對配置。研磨頭34具有：對作為研磨器具的研磨帶42進行支承的複數個輥43；將研磨帶42按壓於晶圓W的背面的按壓部件(例如：按壓墊)44；以及氣缸45，其作為對按壓部件44施加按壓力的致動器。氣缸45對按壓部件44施加按壓力，由此，按壓部件44將研磨帶42按壓於晶圓W的背面。此外，作為研磨器具，也可以使用磨石代替研磨帶。
圖3是表示用於向圖2所示的氣缸45供給加壓氣體(例如加壓空氣)的氣體供給系統10的示意圖。氣體供給系統10具有：與氣缸45的第一腔48連通的載荷壓線11；與氣缸45的第二腔49連通的背壓線12；安裝於載荷壓線11的第一壓力調節器14；以及安裝於背壓線12的第二壓力調節器15。第一腔48及第二腔49係利用配置於氣缸45內的活塞46分隔出來的。活塞46固定於活塞桿47，按壓部件44安裝於活塞桿47。活塞46、活塞桿47以及按壓部件44能夠一體移動。
載荷壓線11以及背壓線12與未圖示的加壓氣體供給源(例如：加壓空氣供給源)連接。在載荷壓線11以及背壓線12上分別安裝有第一壓力傳感器18以及第二壓力傳感器19，第一壓力調節器14以及第二壓力調節器15的上游側的氣體的壓力係利用第一壓力傳感器18以及第二壓力傳感器19測定。加壓氣體透過載荷壓線11以及第一壓力調節器14向氣缸45的第一腔48供給。同樣地，加壓氣體透過背壓線12以及第二壓力調節器15向氣缸45的第二腔49供給。
在向氣缸45的第一腔48供給加壓氣體時，第一腔48內的加壓氣體推動活塞46，從而使活塞桿47以及按壓部件44向晶圓W移動。在向氣缸45的第二腔49供給加壓氣體時，第二腔49內的加壓氣體將活塞46向相反方向推動，從而使活塞桿47以及按壓部件44向與晶圓W分離的方向移動。
第一壓力調節器14以及第二壓力調節器15與監視裝置65連接，第一壓力調節器14以及第二壓力調節器15的動作受到監視裝置65之控制。按壓部件44將研磨帶42按壓在晶圓W的背面按壓的力係由第一壓力調節器14調整。即，在增加向氣缸45的第一腔48供給的加壓氣體的壓力時，按壓部件44的按壓力上升。監視裝置65分別向第一壓力調節器14以及第二壓力調節器15發送目標壓力指令值，第一壓力調節器14以及第二壓力調節器15以使第一腔48以及第二腔49內的壓力維持為各自的目標壓力指令值的方式動作。
返回到圖2，研磨帶42的一端與捲放帶盤51連接，另一端與捲收帶盤52連接。研磨帶42以預定的速度從捲放帶盤51經由研磨頭34被輸送到捲收帶盤52。作為所使用的研磨帶42的示例，例如可列舉出在表面固 定有磨粒的帶，或由硬質的無紡布構成的帶等。研磨頭34與研磨頭移動裝置55連結。該研磨頭移動裝置55構成為使研磨頭34以及研磨帶42向晶圓W的半徑方向外側移動。
研磨頭移動裝置55是由滾珠螺桿60與伺服馬達61之組合而構成的馬達驅動型移動裝置。該研磨頭移動裝置55構成為使研磨帶42以及研磨頭34以預先設定的速度沿著晶圓W的背面移動。伺服馬達61與電力線63連接，透過電力線63向伺服馬達61供給電流。以下，將向伺服馬達61供給的電流稱作馬達電流。在電力線63上連接有測定馬達電流的電流計64。電流計64與監視裝置65連接，向伺服馬達61供給的馬達電流利用監視裝置65監視。
在保持於基板台37的晶圓W的上方以及下方，配置有向晶圓W供給研磨液的液體供給噴嘴57、58。作為研磨液，較佳為使用純水。這是因為，如果使用含有具有蝕刻作用的化學成分的藥液，會使在背面形成的凹部擴大。
如下所述地對晶圓W的背面進行研磨。透過台馬達39使保持於基板台37的晶圓W以其軸線為中心旋轉，並將研磨液從液體供給噴嘴57、58向旋轉的晶圓W的表面以及背面供給。在該狀態下，研磨頭34將研磨帶42按壓在晶圓W的背面。研磨帶42與晶圓W的背面滑動接觸，由此，對背面進行研磨。
在研磨頭移動裝置55中，研磨頭34一邊使研磨帶42按壓在晶圓W的背面，一邊如圖4的箭頭所示地使研磨頭34以及研磨帶42以預先設定的速度沿著晶圓W的背面向晶圓W的半徑方向外側移動。這樣一來，晶圓W 的背面的外周側區域被研磨帶42研磨。在研磨中，研磨液從晶圓W的內側向外側流動，研磨屑被研磨液從晶圓W除去。
圖5是表示按壓部件44一實施方式的俯視圖，圖6是按壓部件44的側視圖。按壓部件44由具有圓弧形狀的突起部構成，該圓弧形狀具有與晶圓W的曲率相同的曲率。具有如上所述形狀的按壓部件44能夠使研磨帶42與晶圓W的接觸時間以及接觸壓力均勻遍及整個被研磨區域。
如果研磨帶42與晶圓W正確地接觸，在使研磨帶42沿著晶圓W的表面移動時，摩擦力產生在研磨帶42與晶圓W之間。馬達驅動型的研磨頭移動裝置55使支承研磨帶42的研磨頭34以預先設定的速度移動，因此伴隨摩擦力，馬達電流的大小能夠變化。換言之，在研磨帶42與晶圓W正確接觸時，由於摩擦力大，馬達電流也增大。與之相反，在研磨帶42未與晶圓W接觸時，由於未產生摩擦力，因此馬達電流減小。因此，監視裝置65構成為，對馬達電流與閾值進行比較，基於該比較之結果來判斷研磨帶42是否與晶圓W正確接觸。
圖7是表示馬達電流的變化的圖表。在圖7中，縱軸表示馬達電流以及研磨頭34的位置，橫軸表示時間。在圖7所示的例中，時間T1的研磨頭34的位置是研磨開始位置，時間T2的研磨頭34的位置是研磨終止位置。這些研磨開始位置以及研磨終止位置是預先設定的。研磨帶42在時間T1與晶圓W接觸，在時間T2從晶圓W分離。在研磨帶42與晶圓W的背面接觸的狀態下，研磨頭移動裝置55以預先設定的速度使研磨帶42以及研磨頭34沿著晶圓W的背面移動。其間，由於在研磨帶42與晶圓W之間產生的摩擦力而使馬達電流增加。
監視裝置65基於從電流計64發送過的測定值來監視馬達電流，使馬達電流的測定值與閾值比較。閾值預先記憶於監視裝置65。研磨頭移動裝置55使研磨帶42以及研磨頭34移動時的馬達電流比閾值低是指，研磨帶42與晶圓W分離，或者未正確地與晶圓W接觸。因此，監視裝置65在馬達電流小於閾值的情況下，發出警報。警報可以是使外部的警報裝置動作的電信號(例如：ON觸點信號、OFF觸點信號)，也可以是向外部的設備傳遞資訊的電信號(例如：電壓等類比輸出)，或者顏色、聲音等能夠識別的信號。
如圖7所示，研磨帶42以及按壓部件44沿著晶圓W的背面移動時的馬達電流會有一定程度的變動。在馬達電流變動的要素中，例如有相對於研磨帶42的按壓力、晶圓W的背面的狀態、研磨帶42的研磨面的狀態、研磨帶42的輸送速度等。在晶圓W的研磨中，如果馬達電流大幅度變動，則監視裝置65不能夠正確地判斷研磨帶42是否與晶圓W的背面接觸。
因此，為了更準確地判斷研磨帶42與晶圓W的背面是否接觸，在一實施方式中，監視裝置65計算在預定時間內測定的馬達電流的平均值，在該馬達電流的平均值小於閾值的情況下，發出警報。上述預定時間例如是包括研磨頭移動裝置55使按壓部件44與研磨帶42一起沿著晶圓W的背面從研磨開始位置移動至研磨終止位置的時間的至少一部分在內的時間。預定時間也可以是研磨頭移動裝置55使按壓部件44與研磨帶42一起沿著晶圓W的背面從研磨開始位置移動至研磨終止位置的時間的整體或一部分。這樣一來，監視裝置65基於按壓部件44沿著晶圓W的背面移動時的馬達電流的大小，來判斷研磨帶42是否正確地與晶圓W的背面接觸。
圖8是表示研磨裝置的其他實施方式的圖。未特別說明的結構以及動作與在圖2至圖6所示的實施方式相同，因此省略其重複說明。在本實施方式中，研磨頭34具有測力傳感器(load cell)70，該測力傳感器70係作為配置在研磨帶42與氣缸(致動器)45之間的載荷測定器。更具體而言，測力傳感器70配置在支承研磨帶42的按壓部件44與氣缸45之間。利用氣缸45產生的載荷，透過測力傳感器70傳遞到按壓部件44。測力傳感器70與監視裝置65連接，載荷的測定值被發送到監視裝置65。
在研磨帶42與晶圓W的背面接觸時，載荷從氣缸45傳遞到按壓部件44，研磨帶42未與晶圓W的背面接觸時，載荷幾乎不從氣缸45傳遞到按壓部件44。換言之，在研磨帶42與晶圓W的背面接觸時，由測力傳感器70測定的載荷增大，在研磨帶42未與晶圓W的背面接觸時，由測力傳感器70測定的載荷小。
因此，監視裝置65對由測力傳感器70測定的、施加於按壓部件44的載荷與設定值進行比較，在該載荷小於設定值的情況下，發出警報。設定值預先記憶於監視裝置65。警報可以是使外部的警報裝置動作的電信號(例如：ON觸點信號、OFF觸點信號)，也可以是向外部的設備傳遞資訊的電信號(例如：電壓等類比輸出)，或顏色、聲音等能夠識別的信號。利用本實施方式，除了基於上述馬達電流與閾值的比較結果得到的警報以外，還發出基於載荷與設定值的比較結果得到的警報。
圖9是表示研磨裝置的又一其他實施方式的圖。未特別說明的結構以及動作與圖2至圖6所示的實施方式相同，因此省略其重複說明。在本實施方式中，研磨裝置具有距離測定器73，該距離測定器73測定利用 氣缸45向晶圓W的背面移動的按壓部件44的移動距離。該距離測定器73固定於研磨頭34，進而與監視裝置65連接。移動距離的測定值從距離測定器73向監視裝置65發送。
監視裝置65構成為，非監視馬達電流而是監視利用氣缸45而移動的按壓部件44的移動距離，在利用距離測定器73測定的移動距離小於閾值的情況下，發出警報。在一實施方式中，監視裝置65也可以使馬達電流以及按壓部件44的移動距離雙方與對應的閾值進行比較，在馬達電流以及按壓部件44的移動距離中的任一方或雙方小於對應的閾值的情況下，發出警報。
監視裝置65構成為，基於由距離測定器73測定的距離，即支承研磨帶42的按壓部件44的移動距離，來判斷研磨帶42是否與晶圓W的背面接觸。更具體而言，監視裝置65構成為，在由距離測定器73測定的移動距離小於閾值的情況下，發出警報。閾值預先記憶於監視裝置65。警報可以是使外部的警報裝置動作的電信號(例如：ON觸點信號、OFF觸點信號)，也可以是向外部的設備傳遞資訊的電信號(例如：電壓等類比輸出)，或者顏色、聲音等能夠識別的信號。監視裝置65在由距離測定器73測定的移動距離小於閾值的情況下，發出警報，並且對氣缸45發出指令，使按壓部件44暫時移動到避讓位置，然後，使按壓部件44再次向晶圓W的背面移動。
閾值是從研磨帶42與晶圓的背面實際接觸時的按壓部件44的移動距離減去偏移值(offset value)而獲得的值。該偏移值基於晶圓旋轉時的晶圓的撓曲量(deflection)、研磨帶42與晶圓的摩擦而產生的振動等研磨帶42的振動原因來確定。偏移值只要是閾值限制在距離測定器73的有效計測 範圍內，則可以任意設定。偏移值是設定在監視裝置65內的值，因此將按壓部件44更換為新部件後，不需要改變距離測定器73的位置，就能夠容易地進行閾值的調整。
較佳的是，監視裝置65在由距離測定器73測定的移動距離小於閾值的情況下，發出所述警報，並且研磨裝置不執行晶圓W的研磨。較佳的是，在由距離測定器73測定的移動距離比閾值大的情況下，監視裝置65向研磨頭移動裝置55發出指令，使按壓部件44與研磨帶42一起沿著晶圓W的背面移動，來執行晶圓W的研磨。進一步地，在由距離測定器73測定的移動距離比預先設定的上限值大的情況下，預想到晶圓W超出預期地彎曲，或者晶圓W從基板台37偏離。因此，較佳的是，在所測定的移動距離比上述上限值大的情況下，監視裝置65發出警報，並且研磨裝置不執行晶圓W的研磨。
為了更準確地判斷研磨帶42是否與晶圓W的背面接觸，在一實施方式中，監視裝置65也可以構成為，計算在預定時間內由距離測定器73測定的按壓部件44的移動距離的平均值，在該移動距離的平均值小於閾值的情況下，發出警報。也可以是，監視裝置65在由距離測定器73測定的移動距離的平均值小於閾值的情況下，發出警報，並且向氣缸45發出指令而使按壓部件44暫時移動到避讓位置，然後，使按壓部件44再次向晶圓W的背面移動。較佳的是，監視裝置65在移動距離的平均值小於閾值的情況下，發出所述警報，並且研磨裝置不執行晶圓W的研磨。在移動距離的平均值比閾值大的情況下，較佳為監視裝置65向研磨頭移動裝置55發出指令，使按壓部件44與研磨帶42一起沿著晶圓W的背面移動，來執行晶圓W 的研磨。進一步地，較佳的是，在由距離測定器73測定的移動距離的平均值比預先設定的上限值大的情況下，監視裝置65發出警報，並且研磨裝置不執行晶圓W的研磨。
圖10是表示圖9所示研磨頭34的一實施方式的放大圖。在本實施方式中，距離測定器73由非接觸型距離傳感器構成。更具體而言，距離測定器73是將傳感器目標(sensor target)75與近接傳感器76組合而構成的。近接傳感器76與傳感器目標75相互分離配置。作為一例，近接傳感器76為渦電流傳感器或磁傳感器，傳感器目標75為磁鐵(永久磁鐵)或金屬。
研磨頭34具有經由連結基部79而與按壓部件44連結的直動引導部81。該直動引導部81具有與晶圓W的背面垂直的直動軌道82、以及在直動軌道82上沿其長度方向自由移動的直動塊83。傳感器目標75固定於直動塊83，而能夠與直動塊83一體地在直動軌道82的長度方向上移動。直動塊83經由連結基部79與按壓部件44連結。因此，被氣缸45驅動的按壓部件44的移動被限制為直線移動。
近接傳感器76配置在傳感器目標75的附近。近接傳感器76與研磨頭34的相對位置是固定的。傳感器目標75與近接傳感器76之間的距離根據按壓部件44的位移，即按壓部件44上的研磨帶42的移動距離(位移)而改變。因此，由近接傳感器76與傳感器目標75的組合而構成的距離測定器73能夠測定利用氣缸45向晶圓W移動的按壓部件44的移動距離。近接傳感器76與監視裝置65連接。近接傳感器76測定向晶圓W移動的按壓部件44的移動距離，並將該移動距離的測定值向監視裝置65發送。
由近接傳感器76測定的按壓部件44的移動距離小於上述閾 值的情況下，監視裝置65也可以向第一壓力調節器14發出指令而使氣缸45的第一腔48(參照圖3)內的壓力增加，使從氣缸45施加的按壓部件44的按壓力增加。更具體而言，監視裝置65根據預先設定的目標移動距離、由近接傳感器76測定的按壓部件44的移動距離、以及按壓力的設定值來計算修正按壓力，在氣缸45產生修正按壓力。
監視裝置65在其內部預先存儲有以下計算式。
修正按壓力=(目標移動距離/測定出的移動距離)×按壓力的設定值
在此，目標移動距離是按壓部件44能夠將研磨帶42正確地按壓在晶圓W的背面的按壓部件44的理論移動距離，測定出的移動距離是由近接傳感器76測定出的按壓部件44的實際的移動距離，按壓力的設定值是從氣缸45向按壓部件44施加的按壓力的當前的設定值。
監視裝置65將預先設定的目標移動距離、由近接傳感器76測定出的按壓部件44的移動距離、及按壓力的設定值輸入上述計算式而算出修正按壓力，並在氣缸45產生修正按壓力。更具體而言，監視裝置65確定用於在氣缸45產生修正按壓力的目標壓力指令值，將該目標壓力指令值向第一壓力調節器14發送。監視裝置65預先存儲表示目標壓力指令值與按壓力的關係的關係式或數據庫，利用該關係式或數據庫能夠決定與修正按壓力對應的目標壓力指令值。利用如上所述的修正按壓力的操作，按壓部件44能夠將研磨帶42正確地按壓在晶圓W的背面。
圖11是表示研磨頭34的其他實施方式的放大圖。未特別說明的本實施方式的結構與圖10所示實施方式相同，省略其重複說明。在本實施方式中，研磨頭34具有測力傳感器70，該測力傳感器70作為配置在研磨 帶42與氣缸(致動器)45之間的載荷測定器。更具體而言，測力傳感器70配置在支承研磨帶42的按壓部件44與氣缸45之間。由氣缸45產生的載荷透過測力傳感器70傳遞到按壓部件44。測力傳感器70與監視裝置65連接，載荷的測定值被發送至監視裝置65。設置測力傳感器70的理由與上述實施方式相同。
監視裝置65對由測力傳感器70測定的載荷與設定值進行比較，在該載荷小於設定值的情況下，發出警報。設定值預先記憶於監視裝置65。警報可以是使外部的警報裝置動作的電信號(例如：ON觸點信號、OFF觸點信號)，也可以是向外部的設備傳遞資訊的電信號(例如：電壓等類比輸出)，或者顏色、聲音等能夠識別的信號。利用本實施方式，除了基於上述按壓部件44的移動距離與閾值的比較結果得到的警報以外，還發出基於載荷與設定值的比較結果得到的警報。
圖12是研磨頭34的又一其他實施方式的放大圖。未特別說明的本實施方式的結構與圖10所示實施方式相同，因此省略其重複說明。在本實施方式中，距離測定器73由接觸式距離測定器即數位式測量器85構成。數位式測量器85經由連結基部79與按壓部件44連結。因此，數位式測量器85能夠測定按壓部件44的位移，即能夠測定利用氣缸45向晶圓W移動的按壓部件44的移動距離。數位式測量器85與監視裝置65連接。數位式測量器85測定向晶圓W移動的按壓部件44的移動距離，將該移動距離的測定值發送到監視裝置65。
在本實施方式中，如圖11所示，研磨頭34也可以具有作為配置在按壓部件44與氣缸(致動器)45之間的載荷測定器的測力傳感器70。 與如上所述的實施方式同樣地，在由數位式測量器85測定的按壓部件44的移動距離小於上述閾值的情況下，監視裝置65也可以根據預先設定的目標移動距離、由近接傳感器76測定的按壓部件44的移動距離、以及按壓力的設定值來算出修正按壓力，而在氣缸45產生修正按壓力。
圖13是表示研磨裝置的又一其他實施方式的圖。未特別說明的結構以及動作與圖2至圖6所示的實施方式相同，因此省略其重複說明。在本實施方式中，研磨裝置具有檢測晶圓W的被研磨的面的狀態的表面狀態檢測器90。該表面狀態檢測器90構成為在晶圓W的被研磨的面導光，並接收來自被研磨的面的反射光，分析反射光，並基於反射光的分析結果，發出表示晶圓W的研磨未終止的研磨未完成信號。表面狀態檢測器90與監視裝置65連接，研磨未完成信號被發送至監視裝置65。
圖14(a)以及圖14(b)是表示在晶圓W的表面反射的光線的示意圖。如圖14(a)所示，作為晶圓W被研磨的結果，晶圓W的表面成為鏡面的情況下，在晶圓W的表面反射的光線不干涉。與此相對，如圖14(b)所示，在晶圓W的表面有凹凸的情況下，在晶圓W的表面反射的光線相互干涉，而形成干涉圖案。因此，在本實施方式中，表面狀態檢測器90在反射光顯示干涉圖案時，發出研磨未完成信號。在晶圓W的研磨進行而使反射光不顯示干涉圖案時，例如：晶圓W的背面研磨為鏡面時，表面狀態檢測器90停止研磨未完成信號的發送。表面狀態檢測器90連續或斷續地檢測晶圓W的被研磨的面的狀態，只要反射光顯示干涉圖案，就連續或斷續地持續發出研磨未完成信號。
監視裝置65只要持續接收到研磨未完成信號，則向基板保持 部32、研磨頭43以及研磨頭移動裝置(馬達驅動型移動裝置)55發出指令而使晶圓W的研磨再次執行。即，研磨頭34將研磨帶42按壓在晶圓W的背面，同時研磨頭移動裝置55使研磨頭34以及研磨帶42以預先設定的速度沿著晶圓W的背面向晶圓W的半徑方向外側移動。只要監視裝置65持續接收到研磨未完成信號則反復進行該研磨動作。氣缸45產生的按壓力、晶圓W的旋轉速度、研磨頭34以及研磨帶42往晶圓W的半徑方向外側的移動速度等研磨條件也可以在反復進行研磨動作之前變更，或者在反復進行研磨動作的期間也可以相同。監視裝置65在某設定時間內未接收到研磨未完成信號的情況，則晶圓W的研磨完成。
圖13所示的實施方式也可以將圖8至圖12所示的上述實施方式進行組合。
上述各實施方式是能夠研磨作為基板的一例的晶圓的背面的研磨裝置以及研磨方法，但是，本發明同樣能夠適用於對晶圓的表面、傾斜部進行研磨的研磨裝置以及研磨方法。例如：如圖15以及圖16所示，本發明也能夠適用於使研磨帶42以及按壓部件44沿著晶圓W的傾斜部移動的研磨裝置。
上述實施方式是以本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本發明為目的而記載的。上述實施方式的各種的變形例對於本領域技術人員而言是當然能夠實現的，本發明的技術的思想能夠適用於其他實施方式。因此，本發明不限於所記載的實施方式，應解釋為根據由申請專利範圍定義的技術思想的最廣的範圍。
32:基板保持部
34:研磨頭
37:基板台
37a:溝槽
39:台馬達
40:真空線
42:研磨帶(研磨器具)
43:輥
44:按壓部件
45:氣缸(致動器)
51:捲放帶盤
52:捲收帶盤
55:研磨頭移動裝置(馬達驅動型移動裝置)
57、58:液體供給噴嘴
60:滾珠螺桿
61:伺服馬達
63:電力線
64:電流計
65:監視裝置
W:晶圓(基板)

Claims (6)

  1. 一種研磨裝置，其特徵在於，具有：基板保持部，保持基板；按壓部件，用於將研磨器具按壓在所述基板的面；致動器，對所述按壓部件施加按壓力；馬達驅動型移動裝置，使所述按壓部件沿著所述基板的面移動；距離測定器，測定透過所述致動器而向所述基板的面移動的所述按壓部件的移動距離；以及監視裝置，基於所述距離測定器測定的所述按壓部件的移動距離，來判斷所述研磨器是否與所述基板的面接觸；所述監視裝置，在所述移動距離小於閾值的情況下，根據預先設定的目標移動距離、由所述距離測定器測定的所述按壓部件的移動距離、以及所述按壓力的設定值來計算修正按壓力，使所述致動器產生所述修正按壓力，藉以使所述按壓部件移動，而使所述研磨器與所述基板的面接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的研磨裝置，其中，所述監視裝置在其內部預先存儲有以下計算式：修正按壓力=(目標移動距離/測定出的移動距離)×按壓力的設定值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的研磨裝置，其中，所述監視裝置在所述移動距離比閾值大的情況下，向所述馬達驅動型移動裝置發出指令，而使所述按壓部件沿著所述基板的面移動。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的研磨裝置，其中，還具有配置在所述按壓部 件與所述致動器之間的載荷測定器，所述監視裝置在由所述載荷測定器測定的載荷小於設定值的情況下，發出警報。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的研磨裝置，其中，所述距離測定器是非接觸型距離傳感器。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的研磨裝置，其中，所述距離測定器是數位式測量器、磁傳感器以及渦電流傳感器中的任一種。
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