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TW202212052A - 研磨裝置 - Google Patents

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TW202212052A
TW202212052A TW110134401A TW110134401A TW202212052A TW 202212052 A TW202212052 A TW 202212052A TW 110134401 A TW110134401 A TW 110134401A TW 110134401 A TW110134401 A TW 110134401A TW 202212052 A TW202212052 A TW 202212052A
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Inventor
山中聡
Original Assignee
日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]在研磨裝置中，縮短研磨時間，且使研磨後的晶圓的面內厚度均勻。[解決手段]研磨裝置1具備：卡盤台50，其以保持面502保持晶圓90；滑件59，其使卡盤台50移動至能研磨所保持之晶圓90的位置；及控制手段19，其中，所述研磨裝置具備：第一研磨手段30，其將第一研磨墊306配置於第一主軸300的下端，所述第一研磨墊306具有至少覆蓋晶圓90的上表面之面積的下表面；及第二研磨手段32，其將第二研磨墊326配置於第二主軸320的下端，所述第二研磨墊326具有直徑小於晶圓90的直徑之下表面，並且，控制手段19進行下述控制：使卡盤台50移動至第一研磨墊306下，以第一研磨墊306研磨保持於保持面502之晶圓90；及以第二研磨墊326研磨以第一研磨墊306研磨後之晶圓90的半徑區域的預定之處。

Description

研磨裝置
本發明係關於一種將半導體晶圓等被加工物進行研磨的研磨裝置。
例如，如專利文獻1所揭示的使用研磨墊來研磨晶圓之研磨裝置，係將面積會覆蓋保持於卡盤台之晶圓的上表面的研磨墊裝設於主軸，使主軸旋轉，以使已保持晶圓之卡盤台旋轉，將研磨墊推抵於晶圓而研磨晶圓。
在如此所研磨之晶圓上，有時會產生以晶圓的中心為中心之同心圓狀如波紋般的厚度不均。因此，如專利文獻2所揭示，一邊使卡盤台與研磨墊在與保持面平行的水平方向相對地來回移動一邊進行研磨加工，藉此避免在晶圓形成厚度不均，而縮小研磨後的晶圓的厚度差。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-305643號公報 [專利文獻2]日本特開2007-318041號公報
[發明所欲解決的課題] 然而，即使一邊使研磨墊與保持於卡盤台之晶圓在水平面方向相對地來回移動一邊進行研磨，研磨後的晶圓仍會殘留些許的厚度差。又，由於使接觸晶圓之研磨墊在水平方向來回移動，而有研磨時間變長的問題。
因此，研磨晶圓之研磨裝置存在下述應解決的課題：縮短研磨時間且使研磨後的晶圓的面內厚度均勻。
[解決課題的技術手段] 用於解決上述課題的本發明係一種研磨裝置，其具備：卡盤台，其以保持面保持晶圓；研磨手段，其將研磨晶圓之研磨墊配置於主軸的下端，以該研磨墊的下表面研磨晶圓；滑件，其使該卡盤台移動至該研磨手段能研磨保持於該保持面之晶圓的研磨位置；及控制手段，其中，所述研磨手段具備：第一研磨手段，其將第一研磨墊配置於第一主軸的下端，所述第一研磨墊具有至少覆蓋晶圓的上表面之面積的下表面；及第二研磨手段，其將第二研磨墊配置於第二主軸的下端，所述第二研磨墊具有直徑小於晶圓的直徑之下表面，並且，該控制手段進行下述控制：使該卡盤台移動至該第一研磨墊下，以該第一研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓；及以該第二研磨墊研磨以該第一研磨墊研磨後之晶圓的半徑區域的預定之處。
本發明之研磨裝置較佳為具備：水平移動手段，其使所述第二研磨手段在水平方向移動；及測厚儀，其測量以所述第一研磨墊進行研磨並保持於所述保持面之晶圓的厚度，並且，所述預定之處係該測厚儀所測量到之晶圓的多個厚度值中厚度值最大之處，能以該水平移動手段將該第二研磨手段的所述第二研磨墊定位於該預定之處。
本發明之研磨裝置較佳為具備：搬送手段，其將晶圓搬入所述保持面或從該保持面搬出晶圓，並且，所述滑件能將該卡盤台定位於：以所述第一研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓的第一研磨位置；以所述第二研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓的第二研磨位置；或者藉由該搬送手段將晶圓搬入該保持面或從該保持面搬出的搬入搬出位置，並且，所述控制手段能進行下述控制：以該第一研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓；使已被該第一研磨墊研磨之晶圓移動至該搬入搬出位置，並以所述測厚儀測量厚度；及將該測厚儀所測量到之晶圓的多個厚度值中厚度值最大之處作為所述預定之處，並以該第二研磨墊進行研磨。
本發明之研磨裝置較佳為具備：第三研磨手段，其將第三研磨墊配置於第三主軸的下端，所述第三研磨墊係由小於晶圓的半徑且大小可圍繞所述第二研磨墊的直徑所構成。
本發明之研磨裝置較佳為具備2個以上的所述第二研磨手段。
[發明功效] 本發明之研磨裝置具備：第一研磨手段，其將第一研磨墊配置於第一主軸的下端，所述第一研磨墊具有至少覆蓋晶圓的上表面之面積的下表面；及第二研磨手段，其將第二研磨墊配置於第二主軸的下端，所述第二研磨墊具有直徑小於晶圓的直徑之下表面，藉此，利用控制手段進行下述控制：使卡盤台移動至第一研磨墊下，以第一研磨墊研磨保持於保持面之晶圓；及以第二研磨墊研磨以第一研磨墊研磨後之晶圓的半徑區域的預定之處，亦即因以第一研磨墊研磨晶圓而產生之晶圓的比其他處更存在厚度差之處，並且，相較於一邊使研磨墊接觸晶圓之單軸研磨手段在水平方向移動一邊進行晶圓的研磨之情形，能縮短總研磨時間，且藉由第二研磨墊而使研磨後的晶圓的面內厚度均勻。
本發明之研磨裝置具備：水平移動手段，其使第二研磨手段在水平方向移動；及測厚儀，其測量以第一研磨墊進行研磨並保持於卡盤台的保持面之晶圓的厚度，並且，預定之處係測厚儀所測量到之晶圓的多個厚度值中厚度值最大之處，能以水平移動手段將第二研磨手段的第二研磨墊定位於預定處，藉此，相較於一邊使研磨墊接觸晶圓之單軸研磨手段在水平方向移動一邊進行晶圓的研磨之情形，能縮短總研磨時間，且藉由第二研磨墊而使研磨後的晶圓的面內厚度均勻。
本發明之研磨裝置具備：搬送手段，其將晶圓搬入保持面或從保持面搬出，並且，滑件能將卡盤台定位於：以第一研磨墊研磨保持於保持面之晶圓的第一研磨位置；以第二研磨墊研磨保持於保持面之晶圓的第二研磨位置；或者藉由搬送手段將晶圓搬入保持面或從保持面搬出的搬入搬出位置，並且，控制手段能進行下述控制：以第一研磨墊研磨保持於保持面之晶圓；使已以第一研磨墊研磨之晶圓移動至搬入搬出位置，並以測厚儀測量厚度；及將測厚儀所測量到之晶圓的多個厚度值中厚度值最大之處作為預定之處，並以第二研磨墊進行研磨，藉此，相較於一邊使單軸研磨手段在水平方向移動一邊進行晶圓的研磨之情形，能縮短研磨時間，且藉由第二研磨墊而使研磨後的晶圓的面內厚度均勻。
本發明之研磨裝置具備：第三研磨手段，其將第三研磨墊配置於第三主軸的下端，所述第三研磨墊係由小於晶圓的半徑且大小可圍繞第二研磨墊的直徑所構成，藉此，以藉由第三研磨墊描摹以第一研磨墊研磨後之晶圓的存在面內厚度差的預定之處的方式進行短時間研磨，接著，藉由第二研磨墊精研模晶圓的存在面內厚度差的預定之處，而能使研磨後的晶圓的面內厚度更均勻。
本發明之研磨裝置具備2個以上的第二研磨手段，藉此能提升晶圓的研磨加工的處理量（throughput）。
（實施方式1） 圖1所示之研磨裝置1（以下稱作實施方式1的研磨裝置1）例如係以下裝置：具備第一研磨手段30及第二研磨手段32，並藉由第一研磨手段30及第二研磨手段32而研磨保持於任一卡盤台50上之晶圓90。 研磨裝置1例如係將第二裝置基座11連結於第一裝置基座10的後方（+Y方向側）而構成。第一裝置基座10上成為晶圓準備區域102，所述晶圓準備區域102進行晶圓90之從卡匣的搬入搬出、定心及清洗等，第二裝置基座11上成為加工區域115，所述加工區域115藉由第一研磨手段30或第二研磨手段32而將被卡盤台50保持之晶圓90進行加工，其一部分設有搬入搬出位置114，所述搬入搬出位置114用於藉由搬送手段4而將晶圓90搬入卡盤台50的保持面502或從保持面502搬出。
圖1所示之晶圓90例如係由矽基材等所構成之圓形板狀的半導體晶圓，在圖1中，朝向下方之晶圓90的下表面901形成有多個元件，並黏貼有未圖示的保護膠膜而被保護。晶圓90中朝向上側之上表面902成為被施以研磨加工的被加工面。
在第一裝置基座10的正面側（-Y方向側）設有第一卡匣載置部150及第二卡匣載置部151，將容納加工前的晶圓90之第一卡匣1500載置於第一卡匣載置部150，並將容納加工後的晶圓90之第二卡匣1510載置於第二卡匣載置部151。
在第一卡匣1500的開口的後方配設有機械人155，所述機械人155將加工前的晶圓90從第一卡匣1500搬出，且將加工後的晶圓90搬入第二卡匣1510。圖1所示之機械人155可藉由多關節臂而使機械手在水平面內（X軸Y軸平面內）回旋移動。
在與機械人155相鄰之位置設有暫置區域152，在暫置區域152配設有對位手段153。對位手段153以進行縮徑之對位銷將已從第一卡匣1500搬出並載置於暫置區域152之晶圓90對位（定心）在預定位置，而決定晶圓90的中心位置。
在圖1所示之例子中，在與對位手段153相鄰之位置配置有裝載臂40，其在已保持晶圓90的狀態下回旋。裝載臂40保持對位手段153中已被對位之晶圓90，並搬送往已定位於搬入搬出位置114之卡盤台50。在裝載臂40的旁邊設有卸載臂41，所述卸載臂41在已保持加工後的晶圓90的狀態下回旋。然後，在本實施方式中，藉由裝載臂40與卸載臂41而構成搬送手段4，所述搬送手段4將晶圓90搬入卡盤台50的保持面502或從保持面502搬出晶圓90。
在卸載臂41的可動範圍內配置有枚葉式的清洗手段156，所述清洗手段156將已被卸載臂41搬送之加工後的晶圓90進行清洗。已被清洗手段156清洗之晶圓90係藉由機械人155而被搬入第二卡匣1510。
如圖1所示，在第二裝置基座11上配設有滑件59，所述滑件59使卡盤台50移動至第一研磨手段30或第二研磨手段32能研磨保持於卡盤台50的保持面502之晶圓90的各研磨位置。在本實施方式1中，滑件59係在俯視下為圓形的旋轉台，在滑件59的上表面配設有多個（例如3個）卡盤台50，所述卡盤台50係以滑件59的中心為中心而以等間隔（例如，120度間隔）配置於滑件59的圓周方向，且具有保持晶圓90之保持面502。 此外，滑件亦可為能將卡盤台50配設於上表面且在Y軸方向線性移動的線性移動滑件。
在滑件59的中心連結有用於使滑件59自轉之未圖示的旋轉軸，軸方向為Z軸方向之該旋轉軸能藉由未圖示的馬達而進行旋轉。然後，藉由使滑件59以滑件59的中心為軸進行自轉，而使已保持晶圓90之多個卡盤台50進行公轉，可將卡盤台50從暫置區域152的附近依序定位在第一研磨手段30的下方、第二研磨手段32的下方、搬入搬出位置114。例如，滑件59係在第二裝置基座11上對下表面噴氣而浮起，成為如上述般能旋轉的狀態。
如圖1所示，卡盤台50例如具備：多孔板500，其外形在俯視下為圓形，且具有保持晶圓90之保持面502；及框體501，其具有使保持面502露出且容納多孔板500之凹部。然後，保持面502連通未圖示的吸引源，傳遞吸引源所產生之吸引力。
作為將研磨晶圓90之研磨墊配置於主軸的下端並以研磨墊的下表面研磨晶圓90的研磨手段，實施方式1的研磨裝置1具備：第一研磨手段30，其將第一研磨墊306配置於第一主軸300的下端，所述第一研磨墊306具有至少覆蓋晶圓90的上表面902之面積的下表面；及第二研磨手段32，其將第二研磨墊326配置於第二主軸320的下端，所述第二研磨墊326具有直徑小於晶圓90的直徑之下表面。
如圖1所示，在第二裝置基座11上的後方立設有第一柱體12，在第一柱體12的前表面配設有第一研磨進給手段20。第一研磨進給手段20係由下述構件所構成：滾珠螺桿200，其具有垂直方向（Z軸方向）的軸心；一對導軌201，其與滾珠螺桿200平行地配設；馬達202，其連結於滾珠螺桿200並使滾珠螺桿200轉動；及升降板203，其內部的螺帽螺合於滾珠螺桿200且側部與導軌201滑動接觸，並且，若馬達202使滾珠螺桿200轉動，則伴隨於此，升降板203被導軌201引導而在Z軸方向來回移動，安裝於升降板203之第一研磨手段30亦在Z軸方向來回移動。
第一研磨手段30例如係由下述構件所構成：第一主軸300，其軸向為Z軸方向；外殼301，其能旋轉地支撐第一主軸300；馬達302，其將第一主軸300旋轉驅動；圓形板狀的安裝件303，其固定於第一主軸300的下端；及圓形的第一研磨墊306，其透過未圖示的壓板而能裝卸地安裝於安裝件303的下表面。第一研磨墊306例如係由毛氈（felt）等不織布所構成。第一研磨墊306的直徑係與安裝件303的直徑為相同程度的大小，並且大於晶圓90的直徑。 此外，第一研磨墊306可利用接著劑使磨粒接著，亦可用於進行乾式研磨加工，亦可為使用研磨液之CMP（化學機械研磨）用。進行CMP研磨之情形，亦可在第一研磨墊306的下表面形成用於使漿料（slurry）擴散至整個表面之網格狀的槽。
第一研磨手段30可為進行CMP研磨的構成，亦可為不供給漿料而對晶圓90實施乾式研磨加工的構成，所述CMP研磨係通過第一主軸300而將漿料供給至晶圓90與第一研磨墊306的接觸部位、或將從未圖示的外部噴嘴所噴射之漿料直接供給至晶圓90與第一研磨墊306的接觸部位。
如圖1所示，在第二裝置基座11上的後方，與第一柱體12在X軸方向並排而立設有第二柱體13，在第二柱體13的前表面配設有第二研磨進給手段22。第二研磨進給手段22係由下述構件所構成：滾珠螺桿220，其具有垂直方向（Z軸方向）的軸心；一對導軌221，其與滾珠螺桿220平行地配設；馬達222，其連結於滾珠螺桿220且使滾珠螺桿220旋動；及升降板223，其內部的螺帽螺合於滾珠螺桿220且側部與導軌221滑動接觸，並且，若馬達222使滾珠螺桿220轉動，則伴隨於此，升降板223被導軌221引導而在Z軸方向來回移動，安裝於升降板223之第二研磨手段32亦在Z軸方向來回移動。
第二研磨手段32例如係由下述構件所構成：第二主軸320，其軸向為Z軸方向；外殼321，其能旋轉地支撐第二主軸320；馬達322，其將第二主軸320旋轉驅動；圓形板狀的安裝件323，其固定於第二主軸320的下端；及圓形的第二研磨墊326，其透過未圖示的壓板而能裝卸地安裝於安裝件323的下表面。第二研磨墊326例如係由毛氈等不織布所構成。第二研磨墊326的直徑被設定成小於晶圓90的半徑，例如為晶圓90的直徑的1/3~1/4左右，但並不限定於此。 此外，第二研磨墊326可利用接著劑使磨粒接著，亦可用於進行乾式研磨加工，亦可為使用研磨液之CMP（化學機械研磨）用。進行CMP研磨之情形，亦可在第二研磨墊326的下表面例如形成用於使漿料擴散之網格狀的槽。
例如，實施方式1的研磨裝置1亦可具備2個以上的第二研磨手段32。在此情形中，例如，將柱體立設於第二裝置基座11上的側邊（+X方向側），將第二個第二研磨手段32隔著第二個第二研磨進給手段而配設於該柱體的側面。在此情形中，能提升晶圓90的研磨加工的處理量。
第二研磨手段32可為進行CMP研磨的構成，亦可為不供給漿體而對晶圓90實施乾式研磨加工的構成，所述CMP研磨係通過第二主軸320而將漿體供給至晶圓90與第二研磨墊326的接觸部位、或將從未圖示的外部噴嘴所噴射之漿體直接供給至晶圓90與第二研磨墊326的接觸部位。
本實施方式中的研磨裝置1例如具備有使第二研磨手段32在水平方向（X軸方向）移動之水平移動手段23。配設於第二柱體13的前表面之水平移動手段23係由下述構件所構成：滾珠螺桿230，其具有X軸方向的軸心；一對導軌231，其與滾珠螺桿230平行地配設；馬達232，其連結於滾珠螺桿230且使滾珠螺桿230轉動；及可動板233，其內部的螺帽螺合於滾珠螺桿230且側部與導軌231滑動接觸，並且，若馬達232使滾珠螺桿230轉動，則可動板233被導軌231引導而在X軸方向移動，透過第二研磨進給手段22而配設於可動板233之第二研磨手段32亦在X軸方向移動。
例如，在滑件59的上表面的中心配設有使桿體591在Z軸方向升降之升降汽缸590。然後，在桿體591的上端側配設有在水平方向延伸之臂構件592，在臂構件592的前端配設有能定位於卡盤台50的上方並測量晶圓90的厚度之測厚儀57。例如，升降汽缸590能以Z軸為軸而旋轉，藉此，配設於臂構件592的前端之測厚儀57亦能在水平面內回旋移動。
測厚儀57例如係具備投光部與受光部且以非接觸方式測量晶圓90的厚度之反射型的光電感測器。測厚儀57對定位於其下方之晶圓90照射測量光（紅外線）。然後，藉由光譜干擾而從各反射光的光程差測量晶圓90的厚度，所述光譜干擾係將在晶圓90的上表面902反射之反射光與穿透晶圓90後在晶圓90的下表面901反射之反射光的干擾光進行分析。 例如，可使用KEYENCE CORPORATION所提供之光譜干擾式晶圓厚度儀「SI-F80R系列」。 測厚儀57亦可為例如測量晶圓90的上表面902的高度之接觸式的量規。在此情形中，測厚儀57預先以接觸式的量規測量並掌握卡盤台50的保持面502的高度位置，因此具備計算部，所述計算部從被保持面502保持之研磨前的晶圓90的上表面902的高度位置減去卡盤台50的保持面502的高度而算出晶圓90的厚度。因此，測厚儀57可從被保持面502保持之研磨前的晶圓90的上表面902的高度位置與研磨加工後所測量之晶圓90的上表面90的高度位置之差，測量藉由研磨晶圓90而去除之量（去除量），並從與預先測量之卡盤台50的保持面502的高度位置之差，測量晶圓90的厚度。 此外，量規亦可為非接觸式類型。例如，可具備投光部與受光部且從三角測量的原理測量晶圓90的上表面902的高度位置或卡盤台50的保持面502的高度位置。亦可為具備振盪超音波之振盪部與接收所反射的超音波振動之受振部的類型。在此種為非接觸式類型之情形中，測厚儀57亦可不能升降。
研磨裝置1具備控制手段19，所述控制手段19能控制如上述所說明之研磨裝置1的各構成要件。以CPU及記憶體等記憶元件等所構成之控制手段19，例如與第一研磨進給手段20、第一研磨手段30、滑件59及測厚儀57等電性連接，在控制手段19的控制下，控制由第一研磨進給手段20所進行之第一研磨手段30的研磨進給動作、第一研磨手段30中之第一研磨墊306的旋轉動作以及由滑件59所進行之卡盤台50對於第二研磨手段32的定位動作等。又，將測厚儀57所測量之例如關於以第一研磨墊306研磨後的晶圓90的面內厚度的資訊，從測厚儀57發送至控制手段19。
例如，作為由控制手段19所進行之第一研磨進給手段20的控制之一例，圖1所示之馬達202例如為伺服馬達，馬達202的未圖示的旋轉編碼器係與亦具有作為伺服放大器之功能的控制手段19連接，並藉由從控制手段19的輸出界面對馬達202供給動作訊號而滾珠螺桿200進行旋轉，未圖示的旋轉編碼器將檢測到之旋轉速度作為編碼器訊號而對控制手段19的輸入界面進行輸出。然後，收到編碼器訊號之控制手段19可逐次識別藉由第一研磨進給手段20所研磨進給之第一研磨手段30的高度，且可反饋控制第一研磨手段30的研磨進給速度。 例如，由控制手段19所進行之滑件59的旋轉動作控制等，亦藉由控制馬達等而完成，所述馬達使連接於滑件59之旋轉軸進行旋轉。
以下使用圖1所示之研磨裝置1針對研磨晶圓90之情形進行說明。 首先，藉由由控制手段19所進行之滑件59的控制，圖1所示之滑件59進行旋轉，從+Z方向側觀看，未載置晶圓90之狀態的卡盤台50例如往順時針方向旋轉，卡盤台50移動至裝載臂40的附近。亦即，將該卡盤台50定位在搬入搬出位置114。然後，機械人155從第一卡匣1500取出一片晶圓90，並使晶圓90移動至暫置區域152。
藉由對位手段153而在暫置區域152上檢測晶圓90的中心位置後，裝載臂40將晶圓90搬送至卡盤台50上，並以卡盤台50的保持面502與晶圓90的中心約略一致之方式，將晶圓90載置於保持面502。然後，未圖示的吸引源作動，卡盤台50將晶圓90以上表面902露出的狀態吸引保持在保持面502上。
卡盤台50吸引保持晶圓90後，圖1所示之滑件59進行旋轉，將已保持晶圓90之卡盤台50定位在第一研磨手段30的下方的位置。該定位係在研磨加工中，以第一研磨墊306持續地抵接於晶圓90的整個上表面902之方式，亦即，以第一研磨墊306覆蓋保持於卡盤台50之晶圓90的上表面902之方式而完成。
接著，在由控制手段19所進行之第一研磨進給手段20的控制下，第一研磨手段30藉由第一研磨進給手段20而逐漸下降，以預定地旋轉速度進行旋轉之第一研磨墊306抵接於晶圓90的整個上表面902，藉此在本實施方式中例如進行乾式的研磨加工。又，一邊使卡盤台50旋轉一邊將晶圓90的整個上表面902研磨預定時間後，藉由第一研磨進給手段20而使第一研磨手段30上升，使第一研磨墊306從晶圓90分離。此外，相較於如以往般一邊使接觸晶圓90的上表面902之研磨墊在水平方向來回移動一邊進行之情形，由第一研磨手段30所進行之晶圓90的研磨可在短時間內完成。
接著，例如，圖1所示之臂構件592進行回旋移動，將測厚儀57定位在能通過被第一研磨墊306研磨之晶圓90的上表面902的中心位置上之位置。再者，例如一邊使非接觸式的測厚儀57進行回旋移動一邊使投光部朝向下方的晶圓90照射測量光，其中，所述非接觸式的測厚儀57係以於晶圓90的上方在從晶圓90的中心至外周緣之間亦即如圖2（A）所示之弧狀的半徑區域R1一次通過或多次通過之方式進行回旋移動。然後，藉由光譜干擾而從各反射光的光程差測量圖2（A）所示之晶圓90的半徑區域R1中之多個厚度，所述光譜干擾係將在晶圓90的上表面902反射之反射光與穿透晶圓90後在晶圓90的下表面901反射之反射光的干擾光進行分析。將關於該厚度的各測量資訊發送至圖1所示之控制手段19。
例如，控制手段19具備研磨處識別部191，所述研磨處識別部191計算從測厚儀57傳送至之晶圓90的半徑區域R1中之多個厚度值的平均值及來自平均值的各差分，並能識別在晶圓90的半徑區域R1內存在厚度差之處的X軸Y軸座標位置。 此外，研磨處識別部191亦能僅識別存在厚度之處的X軸座標位置或Y軸座標位置之任一者。 在已被第一研磨手段30研磨之晶圓90，如圖2（A）、圖2（B）所示，會有產生以晶圓90的中心為中心之同心圓狀如波紋的具有厚度差之處（例如，與其他部分具有數μm的差之處），亦即產生不易研磨之在俯視下呈圓環狀的厚度較厚之處905之情形。然後，藉由圖1所示之研磨處識別部191，識別晶圓90的半徑區域R1中之厚度較其他處厚之該處905的座標位置。然後，將該處905識別作為被第二研磨墊326研磨的預定之處905。此外，本實施方式中之被識別為在以第一研磨墊306研磨後之晶圓90的半徑區域R1內接下來應以第二研磨墊326進行研磨的預定之處905，係測厚儀57所測量到之晶圓90的多個厚度值中之厚度值最大之處。此外，關於被識別為接下來應以第二研磨墊326進行研磨的預定之處，例如，只要半徑區域R1內還存在其他多個厚度差超過平均值的公差之處，則研磨處識別部191亦可將該多個處識別為應以第二研磨墊326進行研磨之處。 此外，亦可計算多個厚度值之中相鄰的厚度值之差，若所述算出之差超過預先設定之公差，則判斷為應以第二研磨墊326進行研磨之處。
接著，藉由由圖1所示之控制手段19所進行之滑件59及水平移動手段23的控制，使圖1所示之滑件59從+Z方向側觀察往順時針方向進行旋轉，且藉由水平移動手段23而使第二研磨手段32在X軸方向移動，並以第二研磨手段32的第二研磨墊326覆蓋保持於卡盤台50之晶圓90的半徑區域R1內應研磨的預定之處905之方式，進行保持於卡盤台50之晶圓90與第二研磨墊326的對位。
在由控制手段19所進行之第二研磨進給手段22的控制下，第二研磨手段32藉由第二研磨進給手段22而逐漸下降，以預定的旋轉速度進行旋轉之第二研磨墊326抵接於以第一研磨墊306研磨後之晶圓90的半徑區域R1的預定之處905，藉此在本實施方式中例如進行乾式的研磨加工。又，藉由卡盤台50進行旋轉，而以第二研磨墊326將晶圓90之在俯視下呈圓環狀的厚度較厚之處905的整個圓周進行研磨。晶圓90的預定之處905與其他部分之厚度差為小至數μm左右的值，因此由第二研磨墊326所進行之研磨加工時間係大幅短於由第一研磨墊306所進行之研磨加工時間。
將半徑區域R1的預定之處905整個圓周（以保持面502的中心為軸的一周）研磨預定時間，進一步提高晶圓90的平坦度後，藉由第二研磨進給手段22而使第二研磨手段32上升，使第二研磨墊326從晶圓90分離。接著，卸載臂41吸引保持已定位在搬入搬出位置114之晶圓90的上表面902，並從卡盤台50搬送至清洗手段156。在清洗手段156中進行晶圓90的清洗、乾燥後，機械人155從清洗手段156搬出晶圓90，並容納於第二卡匣1510。
如上所述，本發明之研磨裝置1具備：第一研磨手段30，其將第一研磨墊306配置於第一主軸300的下端，所述第一研磨墊306具有至少覆蓋晶圓90的上表面902之面積的下表面；及第二研磨手段32，其將第二研磨墊326配置於第二主軸320的下端，所述第二研磨墊326具有直徑小於晶圓90的直徑之下表面，藉此，藉由控制手段19進行下述控制：使卡盤台50移動至第一研磨墊306下，以第一研磨墊306研磨保持於保持面502之晶圓90；及以第二研磨墊326研磨以第一研磨墊306研磨後之晶圓90的半徑區域R1的預定之處905，亦即因以第一研磨墊306研磨晶圓90而產生之晶圓90的比其他處更具有厚度差，例如中心與晶圓90的中心一致且在俯視下呈圓環狀之處905，並且，相較於以往一邊使研磨墊與晶圓接觸之單軸研磨手段在水平方向移動一邊進行晶圓90的研磨之情形，能縮短總研磨時間，且使研磨後的晶圓90的面內厚度均勻。
本發明之研磨裝置1具備：水平移動手段23，其使第二研磨手段32在水平方向移動；及測厚儀57，其測量以第一研磨墊306進行研磨並保持於卡盤台50的保持面502之晶圓90的厚度，並且，應以第二研磨墊326研磨的預定之處係測厚儀57所測量到之晶圓90的多個厚度值中厚度值最大之處905，能利用水平移動手段23而將第二研磨手段32的第二研磨墊326定位在預定之處，藉此，相較於一邊使研磨墊與晶圓接觸之單軸研磨手段在水平方向移動一邊進行晶圓90的研磨之情形，能縮短總研磨時間，且使研磨後的晶圓90的面內厚度均勻。
（實施方式2） 圖3所示之研磨裝置18（以下稱作實施方式2的研磨裝置18）係變更圖1所示之實施方式1的研磨裝置1的部分構成而成，針對同樣的構成，標示與研磨裝置1同樣的符號並省略說明。例如，實施方式2的研磨裝置18的第一裝置基座10上的構成係與實施方式1的研磨裝置1同樣。
以下，針對實施方式2的研磨裝置18中與圖1所示之實施方式1的研磨裝置1不同的構成進行說明。 例如，如圖3所示，在第一裝置基座10上配設有搬送手段4，所述搬送手段4將晶圓90搬入卡盤台50的保持面502或從保持面502搬出晶圓90，在第二裝置基座11上的後方僅立設有一個第一柱體12，在第一柱體12的前表面透過第一研磨進給手段20而配設有第一研磨手段30。 例如，在滑件59的上表面配設有兩個卡盤台50，所述卡盤台50係以滑件59的中心為中心而以等間隔配置在滑件59的圓周方向，且具有保持晶圓90之保持面502。然後，滑件59能將卡盤台50定位於：以第一研磨墊306研磨保持於保持面502之晶圓90的第一研磨位置，亦即第一研磨手段30的下方的位置；以第二研磨墊364研磨保持於保持面502之晶圓90的第二研磨位置，亦即第二研磨手段36的下方的位置；或者藉由搬送手段4而將晶圓90搬入保持面502或從保持面502搬出的搬入搬出位置114。
在實施方式2的研磨裝置18中，於第二裝置基座11上，以跨越滑件59的約略中央之方式立設有門型柱體110。在門型柱體110的前表面配設有能使第二研磨手段36在X軸方向移動之水平移動手段23。 在水平移動手段23的可動板233配設有使第二研磨手段36在Z軸方向升降之未圖示的電動滑件等第二研磨進給手段。
可藉由水平移動手段23而在X軸方向移動且能藉由未圖示的第二研磨進給手段而在Z軸方向升降之第二研磨手段36，係藉由內建有空氣軸承等之外殼361而以非接觸的方式支撐第二主軸362，並透過安裝件363及未圖示的壓板而將第二研磨墊364裝設於第二主軸362的下端。第二研磨墊364的材料及直徑係與圖1所示之第二研磨墊326相同。
例如，在水平移動手段23的可動板233配設有從側面觀看呈約略L形的支撐塊235，藉由支撐塊235，測厚儀57被支撐成能在Z軸方向面對晶圓90，所述晶圓90定位於測厚儀57下方的搬入搬出位置114且保持於卡盤台50的保持面502。
以下使用圖3所示之實施方式2的研磨裝置18，針對研磨晶圓90之情形進行說明。 從由卡盤台50所進行之晶圓90的保持起至由第一研磨手段30所進行之晶圓90的研磨為止，與圖1所示之實施方式1的研磨裝置1同樣地，亦在研磨裝置18中進行。
接著，例如，在由控制手段19所進行之滑件59的控制下，從+Z方向側觀看，滑件59往順時針方向旋轉，並將保持有已被第一研磨手段30研磨之晶圓90的卡盤台50定位於搬入搬出位置114。又，藉由水平移動手段23而使測厚儀57在X軸方向移動，將測厚儀57定位於能通過保持於卡盤台50之晶圓90的上表面902的中心位置上之位置，所述卡盤台50定位於搬入搬出位置114。再者，例如一邊使非接觸式的測厚儀57以在從晶圓90上方的晶圓90中心至外周緣之間亦即半徑區域（在本實施方式中，半徑區域呈直線狀，亦即半徑）一次通過或多次通過之方式在X軸方向水平移動，一邊將投光部朝向下方的晶圓90照射測量光。然後，測量晶圓90的半徑區域中之多個厚度。將關於該厚度的各測量資訊發送至控制手段19。
然後，藉由研磨處識別部191，識別晶圓90的半徑區域中之厚度較其他處厚的圖2（A）、圖2（B）所示之處905的座標位置。此外，本實施方式中之該處905係測厚儀57所測量到之晶圓90的多個厚度值中厚度值最大之處。接著，藉由由圖2所示之控制手段19所進行之滑件59或水平移動手段23的控制，而以利用第二研磨手段36的第二研磨墊364覆蓋保持於卡盤台50之晶圓90的應研磨的預定之處905的方式，進行晶圓90與第二研磨墊364的對位。
然後，第二研磨手段36逐漸下降，以預定的旋轉速度進行旋轉之第二研磨墊364抵接於晶圓90的半徑區域的預定之處905，藉此，在本實施方式中，例如進行乾式的研磨加工。又，藉由卡盤台50進行旋轉，而以第二研磨墊364研磨晶圓90在俯視下呈圓環狀的厚度較厚之處905的整個圓周。晶圓90的預定之處905與其他部分的厚度差係小至數μm左右的值，因此由第二研磨墊364所進行之研磨加工時間大幅短於由第一研磨墊306所進行之研磨加工時間。將半徑區域的預定之處905整個圓周研磨預定時間，進一步提高晶圓90的平坦度後，將第二研磨墊364從晶圓90分離，結束研磨加工。
如上所述，本發明之研磨裝置18具備搬送手段4，所述搬送手段4將晶圓90搬入卡盤台50的保持面502或從保持面502搬出晶圓90，滑件59能將卡盤台50定位於：以第一研磨墊306研磨保持於保持面502之晶圓90的第一研磨位置；以第二研磨墊364研磨保持於保持面502之晶圓90的第二研磨位置；或者藉由搬送手段4將晶圓90搬入保持面502或從保持面502搬出的搬入搬出位置114，並且，控制手段19能進行下述控制：以第一研磨墊306研磨保持於保持面502之晶圓90；使以第一研磨墊306研磨後之晶圓90移動至搬入搬出位置114，並以測厚儀57測量厚度；將測厚儀57所測量到之晶圓90的多個厚度值中厚度值最大之處905作為預定之處905，並以第二研磨墊364進行研磨，藉此，相較於如以往般一邊使研磨墊與晶圓90接觸之單軸研磨手段在水平方向移動一邊進行晶圓90的研磨之情形，能縮短研磨時間，且使研磨後的晶圓90的面內厚度均勻。
（實施方式3） 圖4所示之研磨裝置17（以下稱作實施方式3的研磨裝置17）係變更圖1所示之實施方式1的研磨裝置1的部分構成而成，針對同樣的構成，標示與研磨裝置1同樣的符號，並省略說明。 以下，針對實施方式3的研磨裝置17與實施方式1的研磨裝置1不同的構成進行說明。
實施方式3的研磨裝置17具備實施方式2的研磨裝置18所說明之門型柱體110，在門型柱體110的前表面配設有能使第三研磨手段37在X軸方向移動之X軸移動手段38。 X軸移動手段38係由下述構件所構成：滾珠螺桿380，其具有X軸方向的軸心；一對導軌381，其與滾珠螺桿380平行地配設；馬達382，其連結於滾珠螺桿380並使滾珠螺桿380轉動；及可動板383，其內部的螺帽螺合於滾珠螺桿380且側部與導軌381滑動接觸，並且，若馬達382使滾珠螺桿380轉動，則可動板383被導軌381引導而在X軸方向移動，透過未圖示的第三研磨進給手段配設於可動板383之第三研磨手段37亦在X軸方向移動。
在X軸移動手段38的可動板383配設有使第三研磨手段37在Z軸方向升降之未圖示的電動滑件等第三研磨進給手段。 可藉由X軸移動手段38而在X軸方向移動且能藉由未圖示的第三研磨進給手段而在Z軸方向升降之第三研磨手段37，係藉由內建有空氣軸承等的外殼371而支撐第三主軸372，並透過安裝件373及未圖示的壓板而將第三研磨墊375裝設於第三主軸372的下端。
第三研磨墊375例如係由與圖1所示之第一研磨墊306或第二研磨墊326等同樣的材料所構成，並設定成小於晶圓90的半徑且大小可圍繞第二研磨墊326的直徑。
此外，X軸移動手段38及第三研磨手段37亦可配設於門型柱體110的背面，亦可使第三研磨手段37的配設位置與第二研磨手段32的配設位置交換。 在圖4所示之例子中，在滑件59上配設有能藉由臂構件592而回旋移動的測厚儀57、以及在門型柱體110的前表面配設有能藉由X軸移動手段38而與第三研磨手段37一起進行X軸移動的測厚儀57，但只要至少配設其一即可。
以下使用圖4所示之實施方式3的研磨裝置17，針對研磨晶圓90之情形進行說明。 從由卡盤台50所進行之晶圓90的保持、由第一研磨手段30所進行之晶圓90的研磨、及例如由滑件59上的測厚儀57所進行之晶圓90的圖2（A）、圖2（B）所示之半徑區域R1內的厚度測量、及由研磨處識別部191所進行之晶圓90的應研磨之處905的識別為止，與圖1所示之實施方式1的研磨裝置1同樣地，亦在研磨裝置17中進行。
接著，藉由由控制手段19所進行之滑件59及X軸移動手段38的控制，而圖4所示之滑件59進行旋轉，且藉由X軸移動手段38而使第三研磨手段37在X軸方向移動，並以利用第三研磨手段37的第三研磨墊375覆蓋保持於卡盤台50之晶圓90的應研磨的圖2（A）、圖2（B）所示的預定之處905的方式，將卡盤台50進行定位。
然後，第三研磨手段37逐漸下降，以預定的旋轉速度進行旋轉之第三研磨墊375抵接於晶圓90的圖2（A）、圖2（B）所示之半徑區域R1的預定之處905，藉此，在本實施方式中，例如進行乾式的研磨加工。又，藉由卡盤台50進行旋轉，而以利用第三研磨墊375描摹晶圓90之俯視下呈圓環狀的厚度較厚之處905整個圓周的方式進行短時間研磨後，將第三研磨墊375從晶圓90分離。
接著，藉由由控制手段19所進行之滑件59及水平移動手段23的控制，而滑件59進行旋轉，且藉由水平移動手段23而使第二研磨手段32在X軸方向移動，並以利用第二研磨手段32的第二研磨墊326覆蓋保持於卡盤台50且藉由第三研磨墊375以描摹方式研磨後之晶圓90的預定之處905的方式，將已保持晶圓90之卡盤台50進行定位。其後，可經由與先前所說明之實施方式1的研磨裝置1中之晶圓90的研磨同樣的步驟，以第二研磨墊326將晶圓90之比其他處更存在厚度差之處905進行研磨，製作平坦的晶圓90。
如上所述，實施方式3的研磨裝置17具備第三研磨手段37，所述第三研磨手段37係將第三研磨墊375配置於第三主軸的下端而成，所述第三研磨墊375係由小於晶圓90的半徑且大小可圍繞第二研磨墊326的直徑所構成，藉此，以利用第三研磨墊375描摹以第一研磨墊306研磨後之晶圓90的存在面內厚度差的預定之處905的方式進行短時間研磨，接著，以第二研磨墊326將晶圓90的存在面內厚度差的預定之處905進行精研磨，而能使研磨後的晶圓90的面內厚度更均勻。
此外，本發明之研磨裝置並不受限於上述實施方式1的研磨裝置1、實施方式2的研磨裝置18及實施方式3的研磨裝置17，在可發揮本發明之功效的範圍內能適當變更。
90:晶圓 902:上表面 901:下表面 1:實施方式1的研磨裝置 10:第一裝置基座 11:第二裝置基座 115:加工區域 102:晶圓準備區域 114:搬入搬出位置 12:第一柱體 13:第二柱體 150:第一卡匣載置部 1500:第一卡匣 151:第二卡匣載置部 1510:第二卡匣 155:機械人 4:搬送手段 40:裝載臂 41:卸載臂 153:對位手段 152:暫置區域 156:清洗手段 50:卡盤台 500:多孔板 502:保持面 501:框體 59:滑件 590:升降汽缸 591:桿體 592:臂構件 57:測厚儀 20:第一研磨進給手段 200:滾珠螺桿 201:一對導軌 202:馬達 203:升降板 30:第一研磨手段 300:第一主軸 301:外殼 302:馬達 303:安裝件 306:第一研磨墊 22:第二研磨進給手段 220:滾珠螺桿 221:一對導軌 222:馬達 223:升降板 32:第二研磨手段 320:第二主軸 321:外殼 322:馬達 323:安裝件 326:第二研磨墊 23:水平移動手段 230:滾珠螺桿 231:一對導軌 232:馬達 233:可動板 19:控制手段 191:研磨處識別部 18:實施方式2的研磨裝置 110:門型柱體 36:第二研磨手段 360:第二主軸 364:第二研磨墊 17:實施方式3的研磨裝置 38:X軸移動手段 37:第三研磨手段 372:第三主軸 375:第三研磨墊
圖1係表示實施方式1的研磨裝置的立體圖。 圖2（A）係表示已被第一研磨手段研磨之晶圓的上表面的俯視圖，圖2（B）係已被第一研磨手段研磨之晶圓的剖面圖。 圖3係表示實施方式2的研磨裝置的立體圖。 圖4係表示實施方式3的研磨裝置的立體圖。
90:晶圓
902:上表面
901:下表面
1:實施方式1的研磨裝置
10:第一裝置基座
11:第二裝置基座
115:加工區域
102:晶圓準備區域
114:搬入搬出位置
12:第一柱體
13:第二柱體
150:第一卡匣載置部
1500:第一卡匣
151:第二卡匣載置部
1510:第二卡匣
155:機械人
4:搬送手段
40:裝載臂
41:卸載臂
153:對位手段
152:暫置區域
156:清洗手段
50:卡盤台
500:多孔板
502:保持面
501:框體
59:滑件
590:升降汽缸
591:桿體
592:臂構件
57:測厚儀
20:第一研磨進給手段
200:滾珠螺桿
201:一對導軌
202:馬達
203:升降板
30:第一研磨手段
300:第一主軸
301:外殼
302:馬達
303:安裝件
306:第一研磨墊
22:第二研磨進給手段
220:滾珠螺桿
221:一對導軌
222:馬達
223:升降板
32:第二研磨手段
320:第二主軸
321:外殼
322:馬達
323:安裝件
326:第二研磨墊
23:水平移動手段
230:滾珠螺桿
231:一對導軌
232:馬達
233:可動板
19:控制手段
191:研磨處識別部

Claims (5)

  1. 一種研磨裝置，其具備：卡盤台，其以保持面保持晶圓；研磨手段，其將研磨晶圓之研磨墊配置於主軸的下端，以該研磨墊的下表面研磨晶圓；滑件，其使該卡盤台移動至該研磨手段能研磨保持於該保持面之晶圓的研磨位置；及控制手段， 該研磨手段具備：第一研磨手段，其將第一研磨墊配置於第一主軸的下端，該第一研磨墊具有至少覆蓋晶圓上表面之面積的下表面；及第二研磨手段，其將第二研磨墊配置於第二主軸的下端，該第二研磨墊具有直徑小於晶圓的直徑之下表面， 該控制手段進行下述控制：使該卡盤台移動至該第一研磨墊下，以該第一研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓；及以該第二研磨墊研磨以該第一研磨墊研磨後之晶圓的半徑區域的預定之處。
  2. 如請求項1之研磨裝置，其中，具備： 水平移動手段，其使所述第二研磨手段在水平方向移動；及 測厚儀，其測量以所述第一研磨墊進行研磨並保持於所述保持面之晶圓的厚度， 所述預定之處係該測厚儀所測量到之晶圓的多個厚度值中厚度值最大之處，能以該水平移動手段將該第二研磨手段的所述第二研磨墊定位於該預定之處。
  3. 如請求項2之研磨裝置，其中，具備：搬送手段，其將晶圓搬入所述保持面或從該保持面搬出晶圓， 所述滑件能將該卡盤台定位於：以所述第一研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓的第一研磨位置；以所述第二研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓的第二研磨位置；或者藉由該搬送手段將晶圓搬入該保持面或從該保持面搬出的搬入搬出位置， 所述控制手段進行下述控制：以該第一研磨墊研磨保持於該保持面之晶圓；使已被該第一研磨墊研磨之晶圓移動至該搬入搬出位置，並以所述測厚儀測量厚度；及將該測厚儀所測量到之晶圓的多個厚度值中厚度值最大之處作為所述預定之處，並以該第二研磨墊進行研磨。
  4. 如請求項1至3中任一項之研磨裝置，其具備：第三研磨手段，其將第三研磨墊配置於第三主軸的下端，該第三研磨墊係由小於晶圓的半徑且大小可圍繞所述第二研磨墊的直徑所構成。
  5. 如請求項1至3中任一項之研磨裝置，其中，具備2個以上的所述第二研磨手段。
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