TWI607501B - Polishing device and wafer polishing method - Google Patents

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TWI607501B
TWI607501B TW104134405A TW104134405A TWI607501B TW I607501 B TWI607501 B TW I607501B TW 104134405 A TW104134405 A TW 104134405A TW 104134405 A TW104134405 A TW 104134405A TW I607501 B TWI607501 B TW I607501B
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Michito Sato
Junichi Ueno
Kaoru Ishii
Hiromi Kishida
Yuya Nakanishi
Ryosuke Yoda
Yosuke Kanai
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Fujikoshi Machinery Corp
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Description

研磨裝置及晶圓的研磨方法
本發明關於分度方式(index type)的研磨裝置及晶圓的研磨方法。
以矽晶圓作為代表的半導體晶圓(以下，也簡稱為晶圓)的研磨，有同時研磨晶圓的雙面的方法和研磨晶圓的單面的方法。
當研磨晶圓的單面時，大多使用如第11圖所示的研磨裝置101，其是由貼附有研磨布103之平台104、用以將研磨劑107供給至平台104上之研磨劑供給機構108、及用以保持要進行研磨的晶圓W之研磨頭102所構成。
研磨裝置101，利用研磨頭102來保持晶圓W，並從研磨劑供給機構108供給研磨劑107至研磨布103上，且使平台104與研磨頭102各自旋轉來使晶圓W的表面與研磨布103作滑動接觸，藉此實行研磨。
又，晶圓的研磨，大多會更換研磨布的種類或研磨劑的種類而多階段地實行，並且大多使用具有2個平台甚至3個平台而被稱為分度方式的研磨裝置。
此處，在第12圖中表示具有第1平台204a~第3平台204c之研磨裝置201的一例。研磨裝置201，將研磨頭202a~研磨頭202d安裝在第1研磨軸209a~第4研磨軸209d上，且能夠在1個平台上分配有2個研磨頭。因此，可在每一個批次進行2片晶圓的研磨，所以特別是生產性優異。
再者，這種研磨裝置201，為了抑制研磨布的氣孔阻塞，所以會有具備修整機構來進行擦刷(brushing)或修整的場合。
雖然能夠藉由擦刷或修整來抑制研磨布的氣孔阻塞，但是在擦刷或修整中，不能夠進行晶圓的研磨，所以會造成生產性降低。因此，擦刷或修整的頻率或時間，依照所使用的研磨布的種類和研磨裕度(grinding allawance)來適當地設定，藉此來抑制生產性的降低。
基於第13圖的流程圖，以第1研磨軸209a的研磨頭202a為例，來說明使用分度方式的研磨裝置201之具體的研磨流程。
首先，將晶圓裝載至研磨頭202a上(SP101)。當裝載晶圓時，研磨頭202a下降並保持位於第12圖所示的裝載和卸載台212上的晶圓。另外，雖然晶圓的保持方法會依照所使用的研磨頭而不同，但是一般來說是使用真空吸附方式、或藉由模板來實行的潤濕固定方式。
然後，當保持有晶圓之研磨頭202a上升至可迴轉的位置後，迴轉90度(SP102)，並朝向第1平台204a移動(SP103)。
此處的可迴轉的位置，例如是當使研磨頭202a迴轉時，研磨頭202a不會與修整機構等其他構件接觸的位置。
然後，研磨頭202a下降至與第1平台204a的研磨布接觸的位置，開始進行在貼附有研磨布之第1平台204a上的研磨。
當第1平台204a上的研磨結束後，研磨頭202a再度上升至可迴轉的位置，迴轉90度(SP104)，並朝向第2平台204b移動(SP105)。
重複這樣的動作(SP106~SP107)，並在第3平台204c上實行研磨後，研磨頭202a再度上升至可迴轉的位置，反向迴轉270度(SP108)，並回到裝載和卸載台212，以實行晶圓的卸載(SP109)而結束1個循環。
如上述，在先前的分度方式的研磨裝置中，當研磨開始時及結束時、或進行用於研磨的平台的切換時，會使研磨頭上下移動。
當利用已安裝在研磨軸209a上的研磨頭202a來實行晶圓的裝載和卸載時，於各自安裝在第2研磨軸209b~第4研磨軸209d上的研磨頭202b~研磨頭202d中，同時並進地利用各個第1平台204a~第3平台204c來實行研磨。這樣，分度方式的研磨裝置，其待機時間少，能夠實行生產性優異的研磨。
此處，在第14A圖和第14B圖中表示先前的研磨裝置的側面圖。又，在第15A圖和第15B圖中表示於此研磨裝置中的2個研磨頭與修整機構的位置關係。
如第14A圖所示，當研磨晶圓W時，以晶圓W與研磨布203接觸的方式，使研磨頭202下降至上下移動的最下端。
如第15A圖所示，當研磨頭202位於上下移動的最下端的場合，則研磨頭202與修整機構206是位於相同的高度範圍。因此，如果不改變研磨頭202的高度位置就實行研磨頭202的迴轉動作，則研磨頭202會與修整機構206碰撞。
又，如第14B圖所示，當研磨頭202上升至上下移動的最上端時，實行研磨頭202的迴轉動作或研磨布203的修整。此時，如第15B圖所示，當研磨頭202位於上下移動的最上端的場合，則研磨頭202位於不會與修整機構206接觸的高度的位置。
研磨頭202的上下移動的衝程(行程)長度，例如是120mm的程度。又，作為用以使研磨頭上下移動的機構，一般採用由氣壓缸、或滾珠螺桿而進行的驅動方式。
又，修整機構206，為了防止刷子或修整器的乾燥，在研磨中會浸入保管水槽(未圖示)中。因此，在修整機構206上也設置有用以上下動作的機構。又，修整機構206具有用以使刷子或修整器旋轉的機構，有些也併用有高壓噴射洗淨機構。
因此，難以使修整機構的厚度變薄，例如若是一般的直徑300mm的晶圓用的研磨裝置，為了避免與修整機構碰撞而必須將研磨頭的上下移動的衝程長度設定在120mm以上，而研磨軸必須具有此衝程長度以上的長度。
當使用這麼長的研磨軸的場合，於研磨晶圓時，如果研磨軸受到力矩荷重，則會產生數μm程度的位移。當在研磨軸上產生這種位移的場合，在研磨對象物也就是晶圓上，會有邊緣部的變動變大而造成對於晶圓的品質帶來不良影響的問題。特別是為了對應設計規則在20nm以下的品質要求，晶圓的邊緣部的品質是重要的，而需求一種研磨軸的剛性提高的高精度研磨裝置。
然而，當為了抑制研磨軸的位移量而提高迴轉部的剛性的場合，則研磨裝置的上部的重量變重。如果研磨裝置的上部的重量變重，則結果會造成整體的裝置重量也大幅增加，而產生對於設置區域的限制，因而難以進行高精度化。
又，當研磨頭進行迴轉動作時，為了避免研磨頭與修整機構有物理上的干涉，則直到研磨頭完全上升為止，不能夠進行迴轉動作。因此，如果上下移動的衝程長度較長，則直到研磨頭完全上升為止所需要耗費的時間也長，其結果，會有作業時間(tact time)變長且生產性降低的問題。
又，當進行擦刷或修整時，為了穩定維持其效果，必須配合研磨布或刷子、修整器的壽命(磨耗)來手動調整修整機構的高度。然而，為了手動調整修整機構的高度而必須停止研磨裝置，而成為生產性降低的原因。
另外，雖然可設置自動地進行修整機構的高度調整的機構，來抑制高度調整伴隨的研磨裝置的停止所造成的生產性降低，但是，此場合，修整機構的結構變得複雜，並且還會增加修整機構的高度。因此，研磨頭必須上升的高度位置會變高，使得作業時間變長，反而會造成生產性降低的問題。
在專利文獻1中，記載一種研磨裝置，其以使研磨布的高度改變來控制施加至研磨布上的壓力的方式，設置有平台的上下移動機構。此研磨裝置，平台位於裝置的上部，且是研磨被固定在位於下側的試料台上的晶圓的結構。此裝置，因為重物也就是平台和平台上下移動機構位於裝置的上部，而難以提高裝置的剛性。又，因為不是分度方式，所以難以進行連續的研磨，生產性不高。進一步，也沒有關於會影響到作業時間之研磨布的擦刷或修整等的記載。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開平09-290363號公報
本發明是鑑於上述問題而完成，其目的在於提供一種研磨裝置，該研磨裝置能夠使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。
為了達成上述目的，依照本發明，提供一種研磨裝置，其是分度方式的研磨裝置，該研磨裝置具備：研磨頭，其用以保持晶圓；複數個平台，其貼附有用以研磨前述晶圓之研磨布；及，裝載和卸載台，其用以將前述晶圓安裝至前述研磨頭上、或從前述研磨頭剝離；並且，藉由使前述研磨頭迴轉移動，來切換前述平台並進行前述晶圓的研磨，該平台用於研磨在前述研磨頭上所保持的前述晶圓：其中，該研磨裝置的特徵在於：具有能夠使前述平台上下移動之平台上下移動機構。
若是這種研磨裝置，因為不需要使研磨頭以長的衝程長度上下移動，所以能夠使研磨軸的長度變短。藉此提升研磨軸的剛性，所以能夠使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。藉此，能夠精度良好地研磨晶圓。
此時，前述研磨裝置，較佳是將修整機構，設置在與前述研磨頭進行迴轉移動的軌道不會互相干涉的位置。
若是這種研磨裝置，研磨頭與修整機構不會互相干涉，而能夠同時並進地實行研磨頭的迴轉移動和平台的上下運動。因此，能夠縮短作業時間來提高生產性。
又此時，前述研磨裝置，較佳是具有研磨頭上下移動機構，其使前述研磨頭以20mm以下的衝程長度來進行上下移動。
藉由研磨頭上下移動機構，能夠進行與各種研磨頭的對應、或與無溝的研磨布的對應，且藉由將上下移動長度抑制在20mm以下而能夠確實地抑制研磨軸的剛性的降低，而能夠更確實地使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。
又此時，較佳是能夠同時並進地實行前述研磨頭的迴轉移動、及前述平台與前述研磨頭的上下移動。
若是這種研磨裝置，能夠進一步縮短作業時間。
又此時，前述平台上下移動機構，較佳是當利用前述修整機構來實行前述研磨布的修整時，對應於前述研磨布的磨耗來調整前述平台的高度。
若是這種研磨裝置，能夠抑制由於研磨布的磨耗所造成的修整效果的偏差，並且因為不需要耗費時間來實行修整機構的高度調整所以可提升生產性。
又，依照本發明，提供一種晶圓的研磨方法，其使用上述研磨裝置，該晶圓的研磨方法的特徵在於：前述平台的切換是藉由使該平台下降並使前述研磨頭迴轉移動來實行，該平台用於研磨在前述研磨頭上所保持的前述晶圓。
若是這種研磨方法，因為不需要使研磨頭以長的衝程長度上下移動，所以能夠使用的研磨軸是長度變短 且剛性提升的研磨軸，所以能夠使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。藉此，能夠精度良好地研磨晶圓。
此時，當前述晶圓的研磨結束後，較佳是具有實行前述研磨布的修整的步驟，該步驟對應於前述研磨布的磨耗來調整前述平台的高度。
依照這種研磨方法，能夠抑制由於研磨布的磨耗所造成的修整效果的偏差，並且因為不需要耗費時間來進行修整機構的高度調整所以可提升生產性。
本發明的研磨裝置、及使用此研磨裝置之研磨方法，能夠利用平台上下移動機構來使平台上下移動，所以不需要使研磨頭以長的衝程長度上下移動而能夠縮短研磨軸的長度。因此，可提升研磨軸的剛性，所以能夠使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。藉此，能夠以高精度來進行晶圓的研磨。又，同時並進地實行研磨頭的迴轉移動、及平台的上下移動，藉此能夠縮短作業時間以提升生產性。又，藉由平台上下移動機構而能夠維持修整效果。
1‧‧‧研磨裝置
2、2a、2b、2c、2d‧‧‧研磨頭
3‧‧‧研磨布
4、4a、4b、4c‧‧‧平台
5‧‧‧平台上下移動機構
6‧‧‧修整機構
7‧‧‧研磨劑
8‧‧‧研磨劑供給機構
9、9a、9b、9c、9d‧‧‧研磨軸
10‧‧‧直接驅動馬達
11‧‧‧彈簧秤
12‧‧‧裝載和卸載台
101‧‧‧研磨裝置
102‧‧‧研磨頭
103‧‧‧研磨布
104‧‧‧平台
107‧‧‧研磨劑
108‧‧‧研磨劑供給機構
201‧‧‧研磨裝置
202、202a、202b、202c、202d‧‧‧研磨頭
203‧‧‧研磨布
204、204a、204b、204c、204d‧‧‧平台
206‧‧‧修整機構
209、209a、209b、209c、209d‧‧‧研磨軸
210‧‧‧減速機
212‧‧‧裝載和卸載台
W‧‧‧晶圓
F‧‧‧荷重
第1A圖是表示在本發明的研磨裝置的一例中，平台位於上下移動的最下端時的狀態的概略側視圖。
第1B圖是表示在本發明的研磨裝置的一例中，平台位於上下移動的最上端時的狀態的概略側視圖。
第2圖是表示在本發明的研磨裝置的一例中，平台的上下移動機構一例的概略圖。
第3A圖是表示在本發明的研磨裝置的一例中，利用平台上下移動機構來使平台上升以研磨晶圓時的概略俯視圖。
第3B圖是表示在本發明的研磨裝置的一例中，利用平台上下移動機構來使平台上升以研磨晶圓時的概略側視圖。
第4A圖是表示在本發明的研磨裝置的一例中，利用平台上下移動機構來使平台下降以修整研磨布時的概略俯視圖。
第4B圖是表示在本發明的研磨裝置的一例中，利用平台上下移動機構來使平台下降以修整研磨布時的概略側視圖。
第5圖是表示本發明的研磨裝置的一例的概略俯視圖。
第6圖是表示本發明的晶圓的研磨方法的一例的流程圖。
第7圖是針對實施例1，模擬地表示施加至研磨頭上的力矩荷重的方向的概略圖。
第8圖是針對實施例1，模擬地表示施加至研磨軸的凸緣部上的荷重的方向的概略圖。
第9圖是針對實施例1，實際地表示施加至研磨軸的凸緣部上的荷重的方向的概略圖。
第10圖是表示在實施例3及比較例3中的修整次數與研磨布的厚度變化的關係的圖。
第11圖是表示一般的單面研磨裝置的一例的概略圖。
第12圖是表示一般的分度方式的晶圓的研磨裝置的一例的概略圖。
第13圖是表示一般的分度方式的晶圓的研磨方法的一例的流程圖。
第14A圖是表示在先前的研磨裝置中，研磨頭位於上下移動的最下端時的狀態的概略圖。
第14B圖是表示在先前的研磨裝置中，研磨頭位於上下移動的最上端時的狀態的概略圖。
第15A圖是表示在先前的研磨裝置中，研磨頭位於上下移動的最下端以研磨晶圓時的概略側視圖。
第15B圖是表示在先前的研磨裝置中，研磨頭位於上下移動的最上端以修整研磨布時的概略俯視圖。
以下，雖然針對本發明來說明實施型態，但是本發明不受限於這些實施型態。
如上述，當研磨晶圓時，研磨軸受到力矩荷重的場合，會在研磨軸上產生位移，而會有對於研磨中的晶圓的品質造成不良影響的問題。
於是，本發明人為了解決這種問題而重複進行深入檢討。其結果，想到在研磨裝置上設置平台上下移動機構。藉由平台上下移動機構來使平台能夠上下移動，而能夠縮短研磨軸的長度。藉此，提升研磨軸的剛性，並能夠使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。
再者，詳細檢討為了實施這些技術的最佳型態，而完成本發明。
首先，參照第1A圖、第1B圖、第5圖來說明本發明的研磨裝置。
如第5圖所示，本發明的研磨裝置1，具備：研磨頭2a~研磨頭2d，其用以保持晶圓；複數個平台4a~平台4c；及，裝載和卸載台12。又，如第1A圖、第1B圖所示，研磨裝置1，具備：平台上下移動機構5，其能夠使平台4a~平台4c上下移動。在各個平台4a~平台4c上，貼附有用以研磨晶圓W之研磨布3。在裝載和卸載台12上，能夠將晶圓W安裝至研磨頭2a~研磨頭2d上、或從研磨頭2a~研磨頭2d剝離。在各個平台4a~平台4c的上方，設置有研磨劑供 給機構8，當實行晶圓W的研磨時，用以將研磨劑7供給至平台4a~平台4c上(參照第3B圖及第4B圖)。
如第5圖所示，研磨裝置1，在裝載和卸載台12的上方，具有第1研磨軸9a，其用以安裝並使研磨頭2a旋轉，該研磨頭2a用以保持晶圓W。同樣地，在第1平台4a的上方具有研磨頭2d與第4研磨軸9d，在第2平台4b的上方具有研磨頭2c與第3研磨軸9c，且在第3平台4c的上方具有研磨頭2b與第2研磨軸9b。
各個研磨軸9a~研磨軸9d同時迴轉，藉此，各個研磨頭2a~研磨頭2d進行迴轉移動，以切換在晶圓W的研磨中所使用的平台4a~平台4c，並實行研磨。在第5圖所示的各個研磨頭2a~研磨頭2d與研磨軸9a~研磨軸9d的位置，是初期位置，此後反覆進行迴轉移動來切換在研磨中所使用的平台4a~平台4c，並實行晶圓W的研磨、安裝(裝載)、剝離(卸載)。
此處，為了容易說明，利用符號2a~符號2d來表示2個研磨頭，利用符號9a~符號9d來表示2個研磨軸。亦即，構成對於1個平台分配有2個研磨頭。
作為利用研磨頭2a~研磨頭2d來進行的晶圓W的保持方法，能夠使用真空吸附法、或藉由模板來實行的潤濕固定方式。
如第2圖所示，平台4a~平台4c及平台上下移動機構5，位於研磨裝置1的下部。這樣，將重物也就是平 台4a~平台4c與平台上下移動機構5設置在裝置的下部，藉此能夠提高裝置的剛性。
平台上下移動機構5，例如能夠使用滾珠螺桿來構成。再者，平台上下移動機構5，能夠使平台4a~平台4c上下移動且使平台4a~平台4c停止在想要的任意的高度位置。平台上下移動機構5，以能夠使平台4a~平台4c各自獨立地上下移動的方式構成。例如，在如第1A圖、第1B圖所示的研磨裝置1中，設置有3個獨立的平台上下移動機構5，其分別對應於各個平台4a~平台4c。能夠將平台4a~平台4c的衝程長度，設為例如100mm。
另外，在第1A圖、第1B圖、第2圖中，僅表示標註中有a之平台、研磨頭、研磨軸，而省略其他標註之平台、研磨頭、研磨軸。在第3A圖、第3B圖、第4A圖、第4B圖、第7圖中，利用符號2來表示研磨頭2a~研磨頭2d。又，同樣地，利用符號4來表示平台4a~平台4c，利用符號9來表示研磨軸9a~研磨軸9d。
如第1A圖所示，能夠將平台4a~平台4c下降至上下移動的最下端的位置，設定成在實行研磨布3的修整時的平台4a~平台4c的位置。這樣，當平台下降後，如第4A圖、第4B圖所示，能夠利用修整機構6來修整(或擦刷)研磨布3。
具體來說，當平台4a~平台4c下降至上下移動的最下端後，修整機構6會從第3A圖所示的初期位置，如第4A圖所示，移動至研磨布3的上方，以實行修整。
如第1B圖所示，能夠將平台4a~平台4c上升至上下移動的最上端的位置，設定成在研磨晶圓W時的平台4a~平台4c的位置。
若是這種研磨裝置，不需要使研磨頭以長的衝程長度上下移動而能夠縮短研磨軸的長度。藉此，提升研磨軸的剛性，而能夠使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。藉此，能夠精度良好地研磨晶圓。
如第4A圖、第4B圖所示，較佳是將修整機構6設置在與研磨頭2進行迴轉移動的軌道不會互相干涉的位置。
若是這種研磨裝置，研磨頭與修整機構不會互相干涉，而能夠同時實行研磨頭的迴轉移動與平台的上下運動。因此，能夠縮短作業時間來提高生產性。
在研磨裝置1上，能夠設置研磨頭上下移動機構(未圖示)，以使研磨頭2a~研磨頭2d上下移動。如上述，本發明的研磨裝置1，不需要使研磨頭2a~研磨頭2d以長的衝程長度上下移動，而只要具有對應於各種研磨頭的最底限的必要的衝程長度即可。此衝程長度，在20mm以下就足夠，如果有20mm，也就能夠對應於吸附方式或潤濕固定等的結構不同的研磨頭。如果上下移動長度在20mm以下，則能夠確實地抑制研磨軸的剛性的降低，而能夠更確實地使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小。
又，當使用無溝的研磨布3時，晶圓W被吸附在研磨布3上，且當將研磨頭2a~研磨頭2d從研磨布3剝離時，會發生平台4a~平台4c被稍微抬起的現象。在這種場合，利用使被分配在1個平台上的複數個研磨頭2a~研磨頭2d有時間差地各自上升，而能夠降低當研磨頭2a~研磨頭2d上升時的晶圓W與研磨布3的吸附力。又，為了也能夠容易地對應研磨頭的變更，較佳是在具有平台上下移動機構5之研磨裝置1上，也設置研磨頭上下移動機構。
雖然上述是在1個平台上分配有2個研磨頭的構成，但是也可在1個平台上分配有1個研磨頭。此場合，不能夠進行上述的使研磨頭有時間差地上升的動作，所以也可不設置研磨頭上下移動機構。不過為了也能夠容易地對應研磨頭的變更，較佳是設置如上述研磨頭的上下移動機構。
研磨頭2a~研磨頭2d及平台4a~平台4c，例如一般是使用如第14A圖、第14B圖所示的馬達與減速機210的組合來進行旋轉的方式，但是也能夠使用直接驅動馬達來進行旋轉。在如第1A圖、第1B圖所示的研磨裝置1中，是使用直接驅動馬達10，此場合，因為不需要減速機等附帶設備，所以相較於使用馬達與減速機的場合，能夠省空間地設計平台上下移動機構。
研磨裝置1，較佳是能夠同時進行研磨頭2a~研磨頭2d的迴轉移動、及平台4a~平台4c與研磨頭2a~研磨頭2d的上下移動。
這樣，因為能夠同時進行兩者的移動，所以能夠縮短當切換上述平台時、或進行修整時的作業時間，而能夠提升生產性。
又，平台上下移動機構5，較佳是當利用修整機構6實行研磨布的修整時，對應於研磨布3的磨耗或修整(或擦刷)的磨耗來調整平台4a~平台4c的高度。伴隨研磨循環的增加，研磨布和修整器(或刷子)的磨耗量也會增加，而造成這些構件的相對位置產生偏差。在本發明中，平台4a~平台4c的高度位置，能夠藉由平台上下移動機構5而停止在任意的高度位置，所以如上述調整平台4a~平台4c的高度，藉此即便不用調整修整機構6的高度，也能夠穩定維持修整的效果。又，能夠使這種調整自動化，所以能夠縮短步驟時間而提升生產性。
接著，使用上述這種本發明的研磨裝置1來說明晶圓的研磨方法。
此處，一邊以第5圖所示的安裝在第1研磨軸9a上的研磨頭2a的動作為中心來進行說明，一邊基於第6圖的流程圖來具體地說明晶圓的研磨方法的流程。
首先，利用研磨頭2a來將裝載和卸載台12上的晶圓安裝且保持在研磨頭2a上(SP1)。
然後，將保持有晶圓之研磨頭2a，迴轉90度(SP2)，並朝向第1平台4a移動。
然後，將第1平台4a上升至使晶圓與研磨布接觸的位置，並從研磨劑供給機構將研磨劑供給至研磨布 上，且一邊使第1平台4a與研磨頭2a各自旋轉，一邊使晶圓的表面與研磨布作滑動接觸，藉此來實行在第1平台4a上的研磨(SP3)。
在第1平台4a上的研磨結束後，使第1平台4a下降，並使研磨頭2a迴轉90度(SP4)且朝向第2平台4b移動。然後，將第2平台4b上升至使晶圓與研磨布接觸的位置，而再度開始研磨(SP5)。
重複這樣的動作(SP6~SP7)，並實行在第3平台4c上的研磨後，使第3平台4c下降，且使第1研磨頭2a反向迴轉270度(SP8)而回到裝載和卸載台12，然後從研磨頭2a將晶圓剝離以進行卸載(SP9)而結束1個循環。
在第1研磨軸9a的研磨頭2a上實行晶圓的裝載和卸載時，同時並進地在第2研磨軸9b~第4研磨軸9d的研磨頭2b~研磨頭2d上利用第1平台4a~第3平台4c來實行研磨。
若是這種晶圓的研磨方法，因為所使用的本發明的研磨裝置能夠使研磨軸在研磨中受到力矩荷重時所產生的位移量變小，所以能夠研磨出平坦度良好的晶圓。進一步，能夠縮短作業時間來提高生產性。
又，當晶圓的研磨結束後，若對應於研磨布的磨耗來調整平台的高度以實行研磨布的修整，則與上述本發明的研磨裝置的說明同樣，能夠一直穩定維持修整效果，並且能夠縮短步驟時間。
另外，實行修整的時機沒有特別限定，例如也可以在每當晶圓的研磨結束時進行。但是修整頻率的增加會導致生產性降低，所以較佳是配合所使用的研磨布和研磨劑等而以適當的時機來實行修整。
[實施例]
以下，表示本發明的實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明不受限於這些例子。
(實施例1)
準備本發明的研磨裝置且評價軸剛性。所準備的研磨裝置，是對應於直徑300mm的晶圓的研磨。研磨裝置所具有的研磨頭上下移動機構，可使研磨頭以20mm的衝程長度上下移動，且平台上下移動機構，將上下移動的衝程長度設定成100mm。
首先，當研磨晶圓時，關於將力矩荷重施加至研磨頭及研磨軸上時的場合的影響，藉由模擬來實施解析。另外，模擬是使用Solidworks simulation來實行。
關於力矩荷重的影響，如第7圖所示，當將荷重F施加至研磨頭2上的場合，求得研磨頭2在平行方向上的位移量。
模擬的條件，是假定在研磨時將約200kgf的橫向荷重施加至研磨頭2上來實行。其結果，如表1所示，研磨頭2在平行方向上的位移量是8.18μm。
又，作為軸剛性，如第8圖所示，當直接將荷重F於箭頭方向(橫向)上施加至研磨軸9上的場合，求得 研磨軸9的凸緣部的端面在平行於荷重F的方向上的位移量。
模擬的條件，是假定將約15kgf的橫向荷重直接施加至研磨軸9上的場合來實行。其結果，如表1所示，研磨軸9的位移量是0.15μm。
接著，如第9圖所示，不是模擬而是實際地利用彈簧秤11將約15kgf的橫向荷重施加至研磨軸9的凸緣部上，並實行凸緣部的端面的位移量的測定。此時，利用雷射位移計來測定凸緣部的端面的位移量。
其結果，相對於如表1所示的模擬的位移量是0.15μm，實際測出的位移量是0.33μm。
(比較例1)
使用先前的研磨裝置，其不具有本發明的平台上下移動機構，且研磨頭上下移動機構的衝程長度是120mm，與實施例1同樣地使用模擬及彈簧秤11來實行軸剛性的評價。
模擬的條件，與實施例1同樣地假定在研磨時將約200kgf的橫向荷重施加至研磨頭上來實行。其結果， 如表2所示，研磨頭2在平行方向上的位移量是171.90μm。
又，如表2所示，假定將約15kgf的橫向荷重施加至研磨軸上的場合來實行時，研磨軸的位移量是3.8μm。
接著，關於研磨軸的凸緣部的端面的位移量的實測值，與實施例1同樣地利用彈簧秤11將荷重施加至研磨軸上，並實行測定。其結果，相對於模擬的位移量是3.8μm，如表2所示的實際測出的位移量是8.1μm。
根據以上結果，在實施例1中，藉由設置平台上下移動機構，能夠使研磨頭上下移動機構的衝程長度從120mm減少至20mm，而能夠提高研磨軸的剛性，所以相較於比較例1能夠大幅減低由於力矩荷重所造成的研磨軸的位移量。
(實施例2)
在具有平台上下移動機構和研磨頭上下移動機構之本發明的研磨裝置中，測定研磨頭從上下移動的最下端移動至最上端所需要的時間。另外，研磨頭上下移動機構的衝程長度是20mm，且將研磨頭的上下移動速度設成35mm/秒。
其結果，連同加減速所需要的時間，移動時間是平均1.1秒。
(比較例2)
在先前的研磨裝置中，其不具有本發明的平台上下移動機構，測定研磨頭從上下移動的最下端移動至最上端所需要的時間。另外，研磨頭上下移動機構的衝程長度是120mm，且將研磨頭的上下移動速度設成與實施例2同樣的35mm/秒。
其結果，連同加減速所需要的時間，移動時間是平均3.8秒。
根據以上結果，在實施例2中，相較於比較例2能夠大幅縮短研磨頭的移動時間。
(實施例3)
使用本發明的具有平台上下移動機構和修整機構之研磨裝置，來實行研磨布的修整，並評價由於修整所造成的研磨布的厚度的變化。研磨布，使用容易進行厚度測定的硬質的發泡氨基甲酸乙酯研磨布。又，為了使研磨布的厚度容易變化，而使用研磨布表層的除去效果高的鑽石修整器，延長修整時間並反覆地實行修整。
再者，在各個修整的開始前，對應於研磨布的磨耗來調整平台的高度。具體來說，從修整前後的研磨布的厚度來求得由於修整所造成的研磨布的變化量，並以相當於變化量的份量來使平台的高度上升，且反覆實行修整。第10圖表示此時的測定的結果。在第10圖中，表示 當將最初的修整前的研磨布的厚度設定成1.0時，由於反覆修整所造成的厚度變化。研磨布的厚度測定，是利用雷射位移計來測定在研磨布的外周部設置的厚度測定用的缺口部。
如第10圖所示，研磨布的厚度變化率幾乎固定，而確認無論研磨布的厚度為何，都能夠穩定維持修整效果。
(比較例3)
除了使用先前的研磨裝置，其不具有本發明的平台上下移動機構且平台的高度位置固定，而不調整修整機構的高度以外，與實施例3同樣地評價由於修整所造成的厚度變化。另外，使用與實施例3相同的研磨布和修整器。
其結果，如第10圖所示，若反覆進行修整，則研磨布的厚度變化率降低，表示修整效果降低。
(實施例4)
使用本發明的具有平台上下移動機構和修整機構之研磨裝置，實際地實行300mm的矽晶圓的研磨和研磨布的修整。在研磨循環中，同時進行晶圓的提取與研磨頭的迴轉動作。
其結果，相較於比較例，能夠縮短平均3秒的循環時間。
進一步，藉由平台上下移動機構來配合刷子或研磨布的磨耗，而自動地設定修整時的平台高度，所以不需要停止研磨裝置來調整修整機構的高度，再加上如上述 般地縮短循環時間，因此，相較於比較例4，實施例4能夠提升5%的生產性。
(比較例4)
使用不具有本發明的具有平台上下移動機構之先前的研磨裝置，實際地實行300mm的矽晶圓的研磨和研磨布的修整。
在先前的研磨裝置中，由於不能夠同時進行晶圓的提取與迴轉動作，所以相較於實施例3，結果會延遲平均3秒的循環時間。
又，先前的研磨裝置，需要停止研磨裝置來配合刷子或研磨布的磨耗而調整修整機構的高度，再加上循環時間相較於實施例4較慢，而會降低5%的生產性。
另外，本發明不受限於上述實施型態。上述實施型態是例示，只要具有與在本發明的申請專利範圍中記載的技術思想實質上相同的構成，並發揮同樣的作用效果者，無論何者都包含在本發明的技術範圍中。
1‧‧‧研磨裝置
2a‧‧‧研磨頭
3‧‧‧研磨布
4a‧‧‧平台
5‧‧‧平台上下移動機構
9a‧‧‧研磨軸
10‧‧‧直接驅動馬達
W‧‧‧晶圓

Claims (5)

  1. 一種研磨裝置，其是分度方式的研磨裝置，該研磨裝置具備：研磨頭，其用以保持晶圓；複數個平台，其貼附有用以研磨前述晶圓之研磨布；及，裝載和卸載台，其用以將前述晶圓安裝至前述研磨頭上、或從前述研磨頭剝離；並且，藉由使前述研磨頭迴轉移動，來切換前述平台並進行前述晶圓的研磨，該平台用於研磨在前述研磨頭上所保持的前述晶圓；其中，該研磨裝置的特徵在於：具有能夠使前述平台上下移動之平台上下移動機構、及使前述研磨頭以20mm以下的衝程長度來進行上下移動之研磨頭上下移動機構，並且能夠同時並進地實行前述研磨頭的迴轉移動、及前述平台與前述研磨頭的上下移動。
  2. 如請求項1所述之研磨裝置，其中，將修整機構，設置在與前述研磨頭進行迴轉移動的軌道不會互相干涉的位置。
  3. 如請求項2所述之研磨裝置，其中，前述平台上下移動機構，當利用前述修整機構來實行前述研磨布的修整時，對應於前述研磨布的磨耗來調整前述平台的高度。
  4. 一種晶圓的研磨方法，其使用如請求項1至請求項3中任一項所述之研磨裝置，該晶圓的研磨方法的特徵在於： 前述平台的切換是藉由使該平台下降並使前述研磨頭迴轉移動來實行，該平台用於研磨在前述研磨頭上所保持的前述晶圓。
  5. 一種晶圓的研磨方法，其使用如請求項2或請求項3所述之研磨裝置，該晶圓的研磨方法的特徵在於：前述平台的切換是藉由使該平台下降並使前述研磨頭迴轉移動來實行，該平台用於研磨在前述研磨頭上所保持的前述晶圓，並且，當前述晶圓的研磨結束後，具有實行前述研磨布的修整的步驟，該步驟對應於前述研磨布的磨耗來調整前述平台的高度。
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