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研磨方法及研磨装置

阅读:1039发布:2021-02-10

IPRDB可以提供研磨方法及研磨装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明提供一种研磨方法及研磨装置,在晶片等基板的研磨中产生错误的情况下,执行对该基板的膜厚进行测定的工序。研磨方法包括如下工序:对多个基板进行研磨,对研磨后的多个基板中预先被指定的至少一枚基板的膜厚进行测定,在对多个基板中任一基板进行研磨期间产生研磨错误时,测定该基板的膜厚。,下面是研磨方法及研磨装置专利的具体信息内容。

1.一种研磨方法,其特征在于,

对多个基板进行研磨,

对研磨后的所述多个基板中预先被指定的至少一枚基板的膜厚进行测定,在对所述多个基板中任一基板进行研磨期间已产生研磨错误时,测定该基板的膜厚。

2.如权利要求1所述的研磨方法,其特征在于,所述研磨方法还包含对研磨后的所述多个基板进行清洗,使清洗后的所述多个基板干燥的工序。

3.如权利要求1所述的研磨方法,其特征在于,在对所述多个基板中任一基板进行研磨期间已产生研磨错误时,在该基板的研磨结束后对该基板的膜厚进行测定。

4.如权利要求1所述的研磨方法,其特征在于,是否已产生研磨错误的判断是在基板的研磨结束后进行的。

5.一种研磨装置,其特征在于,具有:对基板进行研磨的研磨单元;

对研磨后的所述基板的膜厚进行测定的膜厚测定器;以及搬运装置,该搬运装置将多个基板依次搬运到所述研磨单元,再将研磨后的所述多个基板中预先被指定的至少一枚基板搬运到所述膜厚测定器,在对所述多个基板中任一基板进行研磨期间已产生研磨错误时,所述搬运装置将该基板搬运到所述膜厚测定器。

6.如权利要求5所述的研磨装置,其特征在于,所述研磨装置还具有:对基板进行清洗的清洗单元;以及

使基板干燥的干燥单元。

说明书全文

研磨方法及研磨装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对晶片等基板进行研磨的研磨方法及研磨装置,尤其涉及一种在对基板研磨后执行基板的膜厚测定的研磨方法及研磨装置。

背景技术

[0002] 在半导体器件的制造工厂中,以提高研磨装置的工作效率为目的而要求提高处理量。研磨装置具有对研磨后的晶片膜厚进行测定的膜厚测定器,以判断晶片是否被正确研磨。由于该膜厚测定花费相当程度的时间,因此,在所有晶片中仅对预先被指定的晶片测定膜厚。例如,仅第1枚晶片、第5枚晶片和第10枚晶片被搬运到膜厚测定器,由膜厚测定器测定膜厚。
[0003] 在最先进的半导体晶片加工中,提高成品率也是重要的课题。从这种观点出发,在晶片研磨中产生某些错误的情况下,都要求再研磨该晶片来避免该晶片的废弃处置。因此,晶片的再研磨,使用膜厚的测定数据来作为用于判断是否需要对晶片进行再研磨的指标。
[0004] 专利文献1:日本特开2009-274139号公报
[0005] 但是,如上所述,仅对预先被指定的晶片进行膜厚测定。因此,也存在研磨中产生错误的晶片不是上述被指定的晶片的情况。在这种情况下,无法获得与该错误晶片膜厚相关的测定数据,无法判断是否应执行再研磨。

发明内容

[0006] 发明所要解决的课题
[0007] 因此,本发明的目的在于,提供一种研磨方法及研磨装置,当在晶片等基板的研磨中产生错误时,执行对该基板的膜厚进行测定的工序。
[0008] 用于解决课题的手段
[0009] 为了实现上述目的,本发明的一方式是一种研磨方法,其特征是,对多个基板进行研磨,对研磨后的所述多个基板中预先被指定的至少一枚基板的膜厚进行测定,在对所述多个基板中任一基板进行研磨期间产生研磨错误时,测定该基板的膜厚。
[0010] 本发明的优选方式的特征是,所述研磨方法还包含对研磨后的所述多个基板进行清洗,使清洗后的所述多个基板干燥的工序。
[0011] 本发明的优选方式的特征是,在对所述多个基板中任一基板进行研磨期间产生研磨错误时,在该基板的研磨结束后对该基板的膜厚进行测定。
[0012] 本发明的优选方式的特征是,是否产生研磨错误的判断是在基板的研磨结束后进行的。
[0013] 本发明的另一方式是一种研磨装置,其特征是,具有:对基板进行研磨的研磨单元;对研磨后的所述基板的膜厚进行测定的膜厚测定器;以及搬运装置,该搬运装置将多个基板依次搬运到所述研磨单元,再将研磨后的所述多个基板中预先被指定的至少一枚基板搬运到所述膜厚测定器,在对所述多个基板中任一基板进行研磨期间产生研磨错误时,所述搬运装置将该基板搬运到所述膜厚测定器。
[0014] 本发明的优选方式的特征是,所述研磨装置还具有:对基板进行清洗的清洗单元;以及使基板干燥的干燥单元。
[0015] 发明的效果
[0016] 采用本发明,即使是未被指定为在研磨后测定膜厚的基板,在该基板的研磨中产生研磨错误的情况下,也测定该基板的膜厚。因此,可根据所获得的膜厚测定数据来判断是否需要对基板进行再研磨。结果是,能够避免基板的废弃处置。

附图说明

[0017] 图1是表示本发明实施方式的研磨装置的示图。
[0018] 图2是示意地表示第1研磨单元的立体图。
[0019] 图3是表示搭载在前装载部上的基板盒的示意图。
[0020] 图4是表示收容在基板盒内的晶片的编号和各个晶片的膜厚测定的指定状态的示图。
[0021] 图5是表示根据晶片的指定状态而变化的晶片的处理流程的示图。
[0022] 符号说明
[0023] 1 壳体
[0024] 2 装载/卸载部
[0025] 3 研磨部
[0026] 3A、3B、3C、3D 研磨单元
[0027] 4 清洗部
[0028] 5 动作控制部
[0029] 6 第1线性输送机
[0030] 7 第2线性输送机
[0031] 10 研磨垫
[0032] 11 升降器
[0033] 12 摆动式输送机
[0034] 16 顶环旋转轴
[0035] 19 台用电动机
[0036] 20 前装载部
[0037] 21 行走机构
[0038] 22 搬运机器人
[0039] 30A、30B、30C、30D 研磨台
[0040] 31A、31B、31C、31D 顶环
[0041] 32A、32B、32C、32D 研磨液供给喷管
[0042] 33A、33B、33C、33D 修整工具
[0043] 34A、34B、34C、34D 喷雾器
[0044] 39 研磨终点检测装置
[0045] 40 膜厚传感器
[0046] 45 膜厚监视部
[0047] 72 临时放置台
[0048] 73 第1清洗单元
[0049] 74 第2清洗单元
[0050] 75 干燥单元
[0051] 77 第1搬运机器人
[0052] 78 第2搬运机器人
[0053] 80 膜厚测定器
[0054] 85 基板盒
[0055] 90 研磨错误检测部

具体实施方式

[0056] 下面,参照说明书附图来说明本发明的实施方式。图1是表示本发明实施方式的研磨装置的示图。如图1所示,该研磨装置具有大致矩形状的壳体1,壳体1的内部由隔壁1a、1b划分成装载/卸载部2、研磨部3和清洗部4。研磨装置具有对晶片处理动作进行控制的动作控制部5。
[0057] 装载/卸载部2具有前装载部20,该前装载部20被放置对多个晶片(基板)进行储存的基板盒。在该装载/卸载部2上,沿前装载部20的排列而铺设有行走机构21,在该行走机构21上设置有可沿基板盒的排列方向移动的搬运机器人(装料器)22。搬运机器人22通过在行走机构21上移动而可对搭载在前装载部20上的基板盒进行存取。
[0058] 研磨部3是进行晶片研磨的区域,具有第1研磨单元3A、第2研磨单元3B、第3研磨单元3C和第4研磨单元3D。如图1所示,第1研磨单元3A具有:安装有具有研磨面的研磨垫10的第1研磨台30A;对晶片进行保持且一边将晶片推压到研磨台30A的研磨垫10上一边进行研磨用的第1顶环31A;用于将研磨液(例如浆料)或修整液(例如纯水)供给到研磨垫10的第1研磨液供给喷管32A;用于对研磨垫10的研磨面进行修整的第1修整工具33A;以及将液体(例如纯水)和气体(例如氮气)的混合流体作成雾状并喷射到研磨面的第1喷雾器34A。
[0059] 同样,第2研磨单元3B具有安装有研磨垫10的第2研磨台30B、第2顶环31B、第2研磨液供给喷管32b、第2修整工具33B和第2喷雾器34B,第3研磨单元3C具有安装有研磨垫10的第3研磨台30C、第3顶环31C、第3研磨液供给喷管32C、第3修整工具33C和第3喷雾器34C,第4研磨单元3D具有安装有研磨垫10的第4研磨台30D、第4顶环31D、第4研磨液供给喷管32D、第4修整工具33D和第3喷雾器34D。
[0060] 由于第1研磨单元3A、第2研磨单元3B、第3研磨单元3C及第4研磨单元3D具有彼此相同的结构,因此,下面参照图2来说明第1研磨单元3A。图2是示意地表示第1研磨单元3A的立体图。另外,在图2中,省略了修整工具33A及喷雾器34A。
[0061] 研磨台30A通过台轴30a而与配置在其下方的台用电动机19连接,研磨台30A通过该台用电动机19而沿箭头所示的方向旋转。在该研磨台30A的上表面贴附有研磨垫10,研磨垫10的上表面构成对晶片W进行研磨的研磨面10a。顶环31A与顶环旋转轴16的下端连接。顶环31A构成为能够通过真空吸附而将晶片W保持在其下表面。顶环旋转轴16通过未图示的上下移动机构而上下移动。
[0062] 第1研磨单元3A具有用于检测晶片W研磨的研磨终点检测装置39。该研磨终点检测装置39具有:将根据晶片W的膜厚而变化的膜厚信号予以获取的膜厚传感器40;以及根据膜厚信号来决定研磨终点的膜厚监视部45。膜厚传感器40配置在研磨台30A的内部。膜厚传感器40如记号A所示那样,与研磨台30A一体旋转,获取保持于顶环31A的晶片W的膜厚信号。膜厚传感器40与膜厚监视部45连接,由膜厚传感器40获取的膜厚信号被发送到膜厚监视部45。膜厚监视部45决定膜厚信号达到预先设定的目标值的时刻即研磨终点。
[0063] 晶片W的研磨如下那样进行。使顶环31A及研磨台30A分别沿箭头所示的方向旋转,将研磨液(浆料)从研磨液供给喷管32A供给到研磨垫10上。在该状态下,顶环31A将晶片W推压到研磨垫10的研磨面上。晶片W的表面通过研磨液所含有的磨料的机械作用和研磨液的化学作用而得到研磨。研磨结束后,进行修正工具33A对研磨面10a的修整(调整),高压的流体进一步从喷雾器34A供给到研磨面10a,去除残留于研磨面10a的研磨屑和磨料等。
[0064] 返回图1看,与第1研磨单元3A及第2研磨单元3B相邻地配置有第1线性输送机6。该第1线性输送机6是在四个搬运位置(第1搬运位置TP1、第2搬运位置TP2、第3搬运位置TP3和第4搬运位置TP4)之间搬运晶片的机构。另外,与第3研磨单元3C及第4研磨单元3D相邻地配置有第2线性输送机7。该第2线性输送机7是在三个搬运位置(第5搬运位置TP5、第6搬运位置TP6和第7搬运位置TP7)之间搬运晶片的机构。
[0065] 晶片被第1线性输送机6搬运到研磨单元3A、3B。第1研磨单元3A的顶环31A通过其摆动动作而在研磨台30A的上方位置与第2搬运位置TP2之间进行移动。因此,顶环31A与第1线性输送机6之间的晶片的交接在第2搬运位置TP2进行。
[0066] 同样,第2研磨单元3B的顶环31B在研磨台30B的上方位置与第3搬运位置TP3之间进行移动,顶环31B与第1线性输送机6之间的晶片的交接在第3搬运位置TP3进行。第3研磨单元3C的顶环31C在研磨台30C的上方位置与第6搬运位置TP6之间进行移动,顶环31C与第2线性输送机7之间的晶片的交接在第6搬运位置TP6进行。第4研磨单元
3D的顶环31D在研磨台30D的上方位置与第7搬运位置TP7之间进行移动,顶环31D与第
2线性输送机7之间的晶片的交接在第7搬运位置TP7进行。
[0067] 与第1搬运位置TP1相邻地配置有用于从搬运机器人22接收晶片的升降器11。晶片通过该升降器11而从搬运机器人22被交接到第1线性输送机6。位于升降器11与搬运机器人22之间的隔壁1a设有百叶门(未图示),在搬运晶片时,百叶门打开,晶片从搬运机器人22就被交接到升降器11。
[0068] 在第1线性输送机6、第2线性输送机7及清洗部4之间,配置有摆动式输送机12。晶片从第1线性输送机6至第2线性输送机7的搬运由摆动式输送机12进行。晶片由第
2线性输送机7搬运到第3研磨单元3C及/或第4研磨单元3D。
[0069] 与搬运机器人22相邻地设有膜厚测定器80。晶片在研磨前及/或研磨后,被搬运机器人22搬运到膜厚测定器80,由膜厚测定器80测定晶片的膜厚。膜厚测定器80是光学式膜厚测定器或涡电流式膜厚测定器。光学式膜厚测定器是根据包含来自晶片的反射光在内的光学信息来决定晶片膜厚的装置。更具体地说,光学式膜厚测定器是,将光照射到晶片的表面,根据波长而分解从晶片返回的反射光,基于分解后的反射光的强度而决定膜厚。涡电流式膜厚测定器是,使高频的交流电在线圈中流动而使导电膜感应涡电流,根据该涡电流的磁场所引起的阻抗变化而对导电膜的厚度进行检测。作为膜厚测定器80,使用应用了这种公知技术的光学式膜厚测定器或涡电流式膜厚测定器。此外,作为膜厚测定器80,也可使用其它类型的膜厚测定器。
[0070] 在摆动式输送机12的侧方,配置有设置于未图示的框架的晶片的临时放置台72。如图1所示,该临时放置台72与第1线性输送机6相邻配置,并位于第1线性输送机6与清洗部4之间。摆动式输送机12在第4搬运位置TP4、第5搬运位置TP5及临时放置台72之间移动。在上述的实施例中,当在各研磨单元3A-3D间交接晶片时,晶片就脱离顶环,通过线性输送机6、7而被搬运到其它的研磨单元,但研磨单元间的晶片的交接机构不限于上述的例子,例如也可在保持晶片的状态下通过顶环直接移动到其它的研磨单元来搬运晶片。
[0071] 放置在临时放置台72上的晶片,被清洗部4的第1搬运机器人77搬运到清洗部4。如图1所示,清洗部4具有:用清洗液对研磨后的晶片进行清洗的第1清洗单元73及第2清洗单元74;以及对清洗后的晶片进行干燥的干燥单元75。第1搬运机器人77以进行这样的动作:将晶片从临时放置台72搬运到第1清洗单元73,再从第1清洗单元73搬运到第2清洗单元74。在第2清洗单元74与干燥单元75之间配置有第2搬运机器人78。
该第2搬运机器人78进行这样的动作:将晶片从第2清洗单元74搬运到干燥单元75。
[0072] 图3是表示搭载于前装载部20的基板盒85的模式图。如图3所示,在基板盒85的内部收容有多个(例如25枚)晶片。搬运机器人22也可从基板盒85一枚一枚取出晶片,并交接到第1线性输送机6,晶片再经由第1线性输送机6及/或第2线性输送机7而被搬运到研磨单元3A~3D中的任一个,晶片由研磨单元3A~3D中的任一个研磨,在晶片由研磨单元3A~3D中的任一个研磨后,再被搬运到研磨单元3A~3D中的其它研磨单元而再被研磨。
[0073] 研磨后的晶片经由第1线性输送机6及/或第2线性输送机7、摆动式输送机12、搬运机器人77而被搬运到第1清洗单元73及第2清洗单元74,研磨后的晶片依次被这些第1清洗单元73及第2清洗单元清洗。而且,清洗后的晶片被搬运机器人78搬运到干燥单元75,清洗后的晶片由干燥单元75干燥。
[0074] 干燥后的晶片通过搬运机器人22而从干燥单元75取出,且被搬运到膜厚测定器80。膜厚测定器80对研磨后的晶片的膜厚进行测定。然后,晶片通过搬运机器人22而从膜厚测定器80取出,返回到前装载部20上的基板盒85内。这样一来,对晶片进行包含研磨、清洗、干燥及膜厚测定在内的一系列的处理。在对晶片进行研磨前,也可将晶片搬运到膜厚测定器80,并对研磨前的晶片的膜厚进行测定。
[0075] 在本实施方式中,搬运机器人22、第1线性输送机6、第2线性输送机7、摆动式输送机12及搬运机器人77、78构成搬运装置,该搬运装置将基板盒85内的多个晶片依次搬运到研磨单元3A~3D,再将多个晶片中预先被指定的至少一枚晶片搬运到膜厚测定器80。该搬运装置的动作由动作控制部5控制。
[0076] 图4是表示收容在基板盒85内的晶片的编号和各个晶片的膜厚测定的指定状态的示图。在图4中,“前测定晶片”表示的是在晶片的研磨前测定晶片的膜厚的晶片,“后测定晶片”表示的是在晶片的研磨后测定晶片的膜厚的晶片,“非测定晶片”表示的是未测定膜厚的晶片。
[0077] 基板盒85内的全部晶片,被预先指定为“前测定晶片”、“后测定晶片”及“非测定晶片”中的至少一种。例如,图4所示的第1个晶片被指定为“前测定晶片”及“后测定晶片”,第2个晶片被指定为“后测定晶片”,第3个、第4个及第5个晶片被指定为“非测定晶片”。前测定晶片及后测定晶片即第1个晶片,在研磨前及研磨后被搬运到膜厚测定器80,测定其膜厚。被指定为后测定晶片的第2个晶片,在研磨后被搬运到膜厚测定器80,测定其膜厚。被指定为非测定晶片的第3个、第4个及第5个晶片不被搬运到膜厚测定器80,不测定其膜厚。
[0078] 晶片的指定由动作控制部5执行。更具体地说,在动作控制部5预先存储有表示基板盒85内的各晶片编号和所对应的晶片的指定类型之间关系的指定工法。基于该指定工法,动作控制部5根据基板盒85内的晶片的排列顺序而将各个晶片指定为“前测定晶片(前测定基板)”、“后测定晶片(后测定基板)”及“非测定晶片(非测定基板)”。如图4所示的第1个晶片那样,也可将一枚晶片指定为“前测定晶片”及“后测定晶片”这两方。
[0079] 图5是表示根据晶片的指定状态而变化的晶片的处理流程的示图。动作控制部5判断晶片是否被指定为前测定晶片(步骤1)。在晶片被指定为前测定晶片的情况下,动作控制部5接着判断晶片是否已被研磨(步骤2)。在晶片还未被研磨的情况下,晶片被搬运到膜厚测定器80,由膜厚测定器80测定晶片的膜厚。
[0080] 在步骤1中,在晶片未被指定为前测定晶片的情况下,以及在步骤2中晶片已被研磨的情况下,动作控制部5判断晶片是否被指定为后测定晶片(步骤3)。在晶片被指定为后测定晶片的情况下,动作控制部5判断晶片是否已被研磨(步骤4)。在晶片已被研磨的情况下,晶片被搬运到膜厚测定器80,由膜厚测定器80测定研磨后的晶片的膜厚。在晶片还未被研磨的情况下,结束处理流程。
[0081] 在步骤3中,在晶片未被指定为后测定晶片的情况下,动作控制部5判断晶片是否被指定为非测定晶片(步骤5)。在晶片未被指定为非测定晶片的情况下,结束处理流程。在晶片被指定为非测定晶片的情况下,动作控制部5判断晶片是否已被研磨(步骤6)。在晶片还未被研磨的情况下,结束处理流程。在晶片已被研磨的情况下,动作控制部5判断被指定为非测定晶片的晶片的研磨中是否产生研磨错误(步骤7)。
[0082] 研磨错误是晶片在研磨单元3A、3B、3C、3D中任一个中被研磨时所产生的研磨异常。研磨错误由图1所示的研磨错误检测部90检测。该研磨错误检测部90与研磨单元3A、3B、3C、3D及动作控制部5连接。研磨错误检测部90构成为,对晶片的研磨中所产生的研磨错误进行检测,且将研磨错误信号发送到动作控制部5。作为研磨错误的例子,例如可列举出将晶片推压到研磨垫上的荷载异常,供给到研磨垫上的研磨液(浆料)的流量异常和晶片研磨终点的检测失败等。例如,在研磨液的流量达到规定阈值的情况下,研磨错误检测部90将研磨错误信号发送到动作控制部5。
[0083] 在步骤7中,在被指定为非测定晶片的晶片的研磨中产生研磨错误的情况下,即在动作控制部5从研磨错误检测部90接收到研磨错误信号的情况下,该晶片被搬运到膜厚测定器80,由膜厚测定器80测定研磨后的晶片膜厚。更具体地说,在该晶片在研磨结束后依次被搬运到第1清洗单元73及第2清洗单元74而进行清洗,清洗后的晶片再由干燥单元75干燥。并且,干燥后的晶片被搬运到膜厚测定器80,测定其膜厚。这样一来,晶片在被搬运到膜厚测定器80之前被清洗及被干燥,因此,膜厚测定器80可测定正确的膜厚。
[0084] 在本实施方式中,在干燥后的晶片被返回到基板盒85前,由膜厚测定器80测定晶片的膜厚,但也可在干燥后的晶片被返回到基板盒85后由膜厚测定器80测定晶片的膜厚。
[0085] 在步骤7中,在被指定为非测定晶片的晶片的研磨中未产生研磨错误的情况下,结束处理流程。在后测定晶片及非测定晶片的膜厚由膜厚测定器80测定后,动作控制部5从膜厚测定器80接收测定数据,确认测定数据的合理性(步骤8)。对于从膜厚测定器80发送的测定数据(膜厚测定值),附加有表示膜厚测定值的合理性(即测定结果的合理性)的适当值。该适当值是表示膜厚测定值的适当性或可靠性的指标值,由膜厚测定器80生成。动作控制部5基于适当指标值而决定测定数据(膜厚测定值)是否合理。在测定数据是合理的情况下,结束晶片的处理流程。在测定数据不是合理的情况下,由膜厚测定器80再次测定该晶片的膜厚,动作控制部5再次接收测定数据。
[0086] 收容于基板盒85的25枚晶片中被指定为非测定晶片的晶片是15枚。在对这15枚非测定晶片中的任一个进行研磨期间产生研磨错误的情况下,尽管该晶片被指定为非测定晶片,也被搬运到膜厚测定器80,测定其膜厚。这样一来,即使是被指定为非测定晶片的晶片也测定膜厚,因此,可判断是否需要进行晶片的再研磨。结果是,可避免晶片的废弃处置。
[0087] 在晶片被研磨前及晶片被研磨后执行两次图5所示的处理流程。更具体地说,在从装载/卸载部2取出晶片前执行处理流程,在对晶片进行研磨、清洗及干燥后(搬运机器人22从干燥单元75取出晶片前)再次执行处理流程。
[0088] 上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域的通常知识的人员能够实施本发明为目的而记载的。若是技术人员,则当然能够实施上述实施方式的各种变形例,本发明的技术思想还能够适用于其它的实施方式。因此,本发明不限于所记载的实施方式,应由基于权利要求书所定义的技术思想的最宽范围来解释。
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