TWI634596B - 研磨裝置及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可精密控制基板之研磨量的研磨裝置。
研磨裝置具備：保持基板W並使其旋轉之基板保持部3； 將研磨具38接觸於基板W來研磨該基板之擠壓部件51；控制擠壓部件51之擠壓力的擠壓力控制機構56；及限制擠壓部件51之研磨位置的研磨位置限制機構65。研磨具38係使用研磨帶或固定研磨粒。

Description

研磨裝置及研磨方法
本發明係關於一種研磨晶圓等基板之研磨裝置及研磨方法者。
從提高半導體元件製造中之合格率的觀點，近年來重視基板表面狀態之管理。半導體元件之製造工序係將各種材料成膜於矽晶圓上。因而會在基板之周緣部形成不需要之膜及粗糙表面。近年來，通常採用以支臂僅保持基板之周緣部而搬送基板的方法。在此種背景下，殘留於周緣部之不需要的膜經歷各種工序時剝離，而附著於基板上所形成的元件上，導致合格率降低。因此，為了除去形成於基板周緣部之不需要的膜，而使用研磨裝置研磨基板之周緣部。
此種研磨裝置藉由使研磨帶之研磨面滑動接觸於基板周緣部來研磨基板的周緣部。此處，本說明書係將基板之周緣部定義為：包含位於基板最外周之斜角部、位於該斜角部之半徑方向內側的頂邊緣部及底邊緣部之區域。
第一(a)圖及第一(b)圖係顯示作為基板之一例的晶圓之周緣部的放大剖面圖。更詳細而言，第一(a)圖係所謂直邊型之晶圓剖面圖，第一(b)圖係所謂圓邊型之晶圓剖面圖。第一(a)圖之晶圓W中，斜角部係由上 側傾斜部(上側斜角部)P、下側傾斜部(下側斜角部)Q、及側部(頂點(Apex))R構成之晶圓W的最外周面(以符號B表示)。第一(b)圖之晶圓W中，斜角部係構成晶圓W之最外周面的具有彎曲剖面之部分(以符號B表示)。頂邊緣部係比斜角部B位於半徑方向內側的平坦部E1。底邊緣部係位於與頂邊緣部相反側，比斜角部B位於半徑方向內側之平坦部E2。以下，將此等頂邊緣部E1及底邊緣部E2統稱為邊緣部。邊緣部亦有包含形成有元件之區域。
研磨裝置具備檢測基板之研磨終點的研磨終點檢測裝置。該研磨終點檢測裝置依據顯示膜厚之研磨指標值(例如研磨時間等)監視基板之研磨，來決定研磨終點。
但是，具有疊層構造之基板中形成有種類不同的複數個膜，通常此等膜具有不同之硬度。因而，依據研磨時間來管理研磨終點時，軟質之膜會發生過度研磨，而硬質之膜會發生研磨不足。
過去的研磨裝置係藉由汽缸使研磨頭之擠壓部件下降，擠壓部件將研磨帶之研磨面以指定之研磨負載按壓於基板(例如參照專利文獻1)。但是，因為汽缸無法正確控制擠壓部件之下降位置，所以在基板之目標研磨量與實際研磨量之間產生誤差。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2012-213849號公報
本發明係為了解決上述過去之問題者，目的為提供一種可精 密控制基板之研磨量的研磨裝置及研磨方法。
為了達成上述目的，本發明一種樣態之研磨裝置的特徵為具備：基板保持部，其係保持基板並使其旋轉；擠壓部件，其係將研磨具接觸於前述基板來研磨該基板；擠壓力控制機構，其係控制前述擠壓部件之擠壓力；及研磨位置限制機構，其係限制前述擠壓部件之研磨位置。
本發明適合之樣態的特徵為：前述擠壓部件連結有與該擠壓部件一體移動之定位部件，前述研磨位置限制機構具備：止動器，其係限制前述定位部件之移動；及止動器移動機構，其係使前述止動器移動。
本發明適合之樣態的特徵為：前述止動器移動機構具備：滾珠螺桿機構；及伺服馬達，其係使該滾珠螺桿機構運作。
本發明適合之樣態的特徵為：於指定之研磨時間內，在前述定位部件不接觸於前述止動器的情況下，發出警告信號。
本發明適合之樣態的特徵為：前述擠壓力控制機構具備汽缸，其係對前述擠壓部件賦予擠壓力。
本發明其他樣態之研磨方法的特徵為：使止動器從其指定之初期位置移動相當於基板之目標研磨量的距離程度，使前述基板旋轉並以擠壓部件將研磨具按壓於前述基板上，在與前述擠壓部件一體移動之定位部件接觸於前述止動器之前研磨前述基板。
本說明書中，研磨量係表示藉由研磨而從基板表面除去的材料厚度。
本發明適合之樣態的特徵為：使前述研磨具及前述止動器一 體移動，從前述研磨具接觸於前述基板時之前述止動器的位置來決定前述初期位置。
本發明適合之樣態的特徵為：於指定之研磨時間內，在前述定位部件不接觸於前述止動器的情況下，發出警告信號。
本發明另外樣態之研磨方法的特徵為：使與擠壓部件一體移動之定位部件與止動器彼此接觸，而使前述基板旋轉，且在前述定位部件與前述止動器接觸的狀態下，使前述擠壓部件及前述止動器以指定之速度一體移動，並以前述擠壓部件將研磨具按壓於基板上，來研磨前述基板。
本發明適合之樣態的特徵為：前述指定之速度係相當於前述基板之目標研磨率的速度。
採用本發明時，研磨基板時之擠壓部件的研磨位置藉由研磨位置限制機構而限制。該限制之研磨位置可依基板之目標研磨量來設定。因此，可藉由研磨位置限制機構精密控制基板之研磨量。
3‧‧‧基板保持部
4‧‧‧保持載台
4a‧‧‧溝
5‧‧‧中空軸桿
6‧‧‧球形花鍵軸承
7‧‧‧連通路徑
8‧‧‧旋轉接頭
9‧‧‧真空管線
10‧‧‧氮氣供給管線
11‧‧‧動作控制部
12,14‧‧‧套管
15‧‧‧汽缸
18‧‧‧徑向軸承
20‧‧‧分隔壁
21‧‧‧底板
22‧‧‧研磨室
25‧‧‧研磨單元
27‧‧‧設置台
28‧‧‧支臂塊
30‧‧‧研磨單元移動機構
31‧‧‧滾珠螺桿機構
M1,32‧‧‧馬達
33‧‧‧動力傳達機構
38‧‧‧研磨帶
40A,40B‧‧‧直動導銷
41A,41B‧‧‧連結塊
42A,42B‧‧‧馬達
43A,43B‧‧‧滾珠螺桿
44A,44B‧‧‧支撐部件
50‧‧‧研磨頭
51‧‧‧擠壓部件
51a‧‧‧貫穿孔
52‧‧‧擠壓部件保持器
53‧‧‧汽缸
53a‧‧‧活塞桿
54‧‧‧直動導銷
55‧‧‧定位部件
56‧‧‧擠壓力控制機構
57‧‧‧止動器
58‧‧‧直動導銷
60‧‧‧真空管線
62‧‧‧機盒
63‧‧‧滾珠螺桿機構
64‧‧‧伺服馬達
65‧‧‧研磨位置限制機構
70‧‧‧研磨帶供給回收機構
71‧‧‧供給盤
72‧‧‧回收盤
73,74‧‧‧張力馬達
76‧‧‧研磨帶輸送機構
77‧‧‧帶輸送輥
78‧‧‧軋輥
79‧‧‧帶輸送馬達
81‧‧‧基台
82,83‧‧‧支撐臂
84A,84B,84C,84D,84E‧‧‧導輥
100‧‧‧帶邊緣檢測感測器
100A‧‧‧投光部
100B‧‧‧受光部
111‧‧‧距離感測器
112‧‧‧變位計
113‧‧‧測壓元件
A‧‧‧目標研磨量
B‧‧‧晶圓最外周面
b1‧‧‧皮帶
E1‧‧‧頂邊緣部
E2‧‧‧底邊緣部
P‧‧‧上側傾斜部
p1,p2‧‧‧滑輪
Q‧‧‧下側傾斜部
R‧‧‧側部
W‧‧‧晶圓
第一(a)圖及第一(b)圖係顯示基板之周緣部的放大剖面圖。
第二圖係顯示本發明一種實施形態之研磨裝置的平面圖。
第三圖係第二圖之F-F線剖面圖。
第四圖係從第三圖之箭頭G顯示的方向觀看之圖。
第五圖係研磨頭及研磨帶供給回收機構的平面圖。
第六圖係研磨頭及研磨帶供給回收機構的前視圖。
第七圖係第六圖所示之H-H線剖面圖。
第八圖係第六圖所示之研磨帶供給回收機構的側視圖。
第九圖係顯示移動於指定之處理位置的研磨頭及研磨帶供給回收機構之圖。
第十圖係從橫方向觀看在指定之處理位置的擠壓部件、研磨帶、及基板之模式圖。
第十一圖係從箭頭I顯示之方向觀看第六圖所示之研磨頭的縱剖面圖。
第十二圖係顯示在基板研磨前後之擠壓力控制機構與研磨位置限制機構的圖。
第十三(a)圖係顯示定位部件抵接於止動器之狀態圖，第十三(b)圖係顯示定位部件從止動器離開之狀態圖。
第十四圖係顯示使用距離感測器作為接觸感測器之例圖。
第十五(a)圖及第十五(b)圖係顯示使用變位計作為接觸感測器之例圖。
第十六圖係顯示具備測壓元件(Load Cell)之研磨頭的圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。
第二圖係顯示本發明一種實施形態之研磨裝置的平面圖，第三圖係第二圖之F-F線剖面圖，第四圖係從第三圖之箭頭G顯示的方向觀看之圖。以下說明之研磨裝置係構成可研磨基板之周緣部，不過，本發明亦可適用於研磨基板之背面的研磨裝置及研磨方法。
本實施形態之研磨裝置具備將研磨對象物之基板W保持水平而使其旋轉的基板保持部3。第二圖中顯示基板保持部3保持有基板W之 狀態。基板保持部3具備藉由真空吸引而保持基板W之下面的保持載台4；連結於保持載台4之中央部的中空軸桿5；及使該中空軸桿5旋轉之馬達M1。基板W係以基板W之中心與中空軸桿5之軸心一致的方式而搭載於保持載台4上。保持載台4配置於藉由分隔壁20與底板21所形成的研磨室22內。
中空軸桿5藉由球形花鍵軸承(直動軸承)6而隨意上下移動地支撐。在保持載台4之上面形成有溝4a，該溝4a通過中空軸桿5而連通於連通路徑7。連通路徑7經由安裝在中空軸桿5下端之旋轉接頭8而連接於真空管線9。連通路徑7亦連接於用於使處理後之基板W從保持載台4脫離的氮氣供給管線10。藉由切換此等真空管線9與氮氣供給管線10，而使基板W保持於保持載台4上面或從上面脫離。
中空軸桿5經由連結於該中空軸桿5之滑輪p1、安裝於馬達M1之旋轉軸上的滑輪p2、及掛在此等滑輪p1,p2上之皮帶b1，而藉由馬達M1旋轉。球形花鍵軸承6係容許中空軸桿5向其長度方向自由移動的軸承。球形花鍵軸承6固定於圓筒狀之套管12中。因此，中空軸桿5可對套管12上下直線移動，且中空軸桿5與套管12一體旋轉。中空軸桿5連結於汽缸(升降機構)15，中空軸桿5及保持載台4可藉由汽缸15而上升及下降。
在套管12與同心地配置於其外側之圓筒狀的套管14之間介有徑向軸承18，套管12藉由軸承18而隨意旋轉地支撐。藉由此種構成，基板保持部3可使基板W在其中心軸周圍旋轉，且使基板W沿著其中心軸而上升、下降。
在保持於基板保持部3之基板W的半徑方向外側，配置有研磨基板W之周緣部的研磨單元25。該研磨單元25係配置於研磨室22之內 部。如第四圖所示，研磨單元25之全體係固定於設置台27上。該設置台27經由支臂塊28而連結於研磨單元移動機構30。
研磨單元移動機構30具備隨意滑動地保持支臂塊28之滾珠螺桿機構31、驅動該滾珠螺桿機構31之馬達32、及連結滾珠螺桿機構31與馬達32之動力傳達機構33。動力傳達機構33係由滑輪及皮帶等構成。使馬達32運作時，滾珠螺桿機構31將支臂塊28移動於第四圖之箭頭顯示的方向，研磨單元25全體移動於基板W之切線方向。該研磨單元移動機構30亦具有作為使研磨單元25以指定之振幅及指定之速度而搖動的振動機構之功能。
研磨單元25具備使用研磨帶38來研磨基板W之周緣部的研磨頭50；以及將研磨帶38供給至研磨頭50，且從研磨頭50回收之研磨帶供給回收機構70。研磨頭50係將研磨帶38之研磨面從上接觸於基板W之周緣部，而研磨基板W之頂邊緣部的頂邊緣研磨頭。
第五圖係研磨頭50及研磨帶供給回收機構70之平面圖，第六圖係研磨頭50及研磨帶供給回收機構70之前視圖，第七圖係第六圖所示之H-H線剖面圖，第八圖係第六圖所示之研磨帶供給回收機構70的側視圖。
在設置台27上配置有與基板W之半徑方向平行而延伸的2個直動導銷40A,40B。研磨頭50與直動導銷40A經由連結塊41A而連結。再者，研磨頭50連結於使該研磨頭50沿著直動導銷40A(亦即基板W之半徑方向)而移動的馬達42A及滾珠螺桿43A。更具體而言，滾珠螺桿43A固定於連結塊41A，馬達42A經由支撐部件44A而固定於設置台27。馬達42A構成可使滾珠螺桿43A之螺桿軸旋轉，藉此，連結塊41A及與其連結之研磨頭50沿著直 動導銷40A移動。馬達42A、滾珠螺桿43A及直動導銷40A構成使研磨頭50在保持於基板保持部3之基板W的半徑方向移動之第一移動機構。
同樣地，研磨帶供給回收機構70與直動導銷40B經由連結塊41B而連結。再者，研磨帶供給回收機構70連結於使該研磨帶供給回收機構70沿著直動導銷40B(亦即基板W之半徑方向)而移動的馬達42B及滾珠螺桿43B。更具體而言，滾珠螺桿43B固定於連結塊41B，馬達42B經由支撐部件44B而固定於設置台27。馬達42B構成可使滾珠螺桿43B之螺桿軸旋轉，藉此，連結塊41B及與其連結之研磨帶供給回收機構70沿著直動導銷40B移動。馬達42B、滾珠螺桿43B及直動導銷40B構成使研磨帶供給回收機構70在保持於基板保持部3之基板W的半徑方向移動之第二移動機構。第一移動機構與第二移動機構可獨立地動作。
如第六圖所示，研磨帶供給回收機構70具備供給研磨帶38之供給盤71、及回收研磨帶38之回收盤72。供給盤71及回收盤72分別連結於張力馬達73,74(參照第八圖)。此等張力馬達73,74藉由將指定之轉矩賦予供給盤71及回收盤72，可對研磨帶38施加指定之張力。
在供給盤71與回收盤72之間設有研磨帶輸送機構76。該研磨帶輸送機構76具備輸送研磨帶38之帶輸送輥77、對帶輸送輥77按壓研磨帶38之軋輥78、及使帶輸送輥77旋轉之帶輸送馬達79。研磨帶38夾在軋輥78與帶輸送輥77之間。藉由使帶輸送輥77在第六圖之箭頭顯示的方向旋轉，將研磨帶38從供給盤71輸送至回收盤72。
張力馬達73,74及帶輸送馬達79設置於基台81上。該基台81固定於連結塊41B。基台81具有從供給盤71及回收盤72向研磨頭50延伸之2 支支撐臂82,83。在支撐臂82,83上安裝有支撐研磨帶38之複數個導輥84A,84B,84C,84D,84E。研磨帶38藉由此等導輥84A~84E，以包圍研磨頭50之方式引導。如第六圖所示，研磨頭50具有將研磨帶38按壓於基板W之周緣部的擠壓部件51。
從上方觀看時，研磨帶38之延伸方向係對基板W之半徑方向垂直。位於研磨頭50下方之2個導輥84D,84E，係以研磨帶38之研磨面與基板W之表面(上面)平行的方式支撐研磨帶38。再者，在此等2個導輥84D,84E之間的研磨帶38係與基板W之切線方向平行地延伸。在研磨帶38與基板W之間，於垂直方向形成有間隙。
研磨裝置進一步具備檢測研磨帶38之緣部位置的帶邊緣檢測感測器100。帶邊緣檢測感測器100係透過型光學式感測器。帶邊緣檢測感測器100具有投光部100A與受光部100B。投光部100A如第五圖所示地固定於設置台27，受光部100B如第三圖所示地，固定於形成研磨室22的底板21。該帶邊緣檢測感測器100係以從藉由受光部100B接收之光量檢測研磨帶38之緣部位置的方式構成。
如第九圖所示，為了研磨基板W，研磨頭50及研磨帶供給回收機構70藉由馬達42A,42B及滾珠螺桿43A,43B分別從第五圖所示之退開位置移動至指定的處理位置。更具體而言，研磨頭50及研磨帶供給回收機構70如第十圖所示地移動至使研磨頭50之擠壓部件51位於研磨帶38的正上方。
其次，說明如上述構成之研磨裝置的研磨動作。研磨裝置之動作藉由第二圖所示之動作控制部11來控制。基板W係以形成於其表面之 膜(例如元件層)朝上的方式保持於基板保持部3，進一步在基板W之中心軸周圍旋轉。在旋轉之基板W中心，從無圖示之液體供給機構供給液體(例如純水)。研磨頭50之擠壓部件51將研磨帶38按壓於基板W之周緣部。藉由旋轉之基板W與研磨帶38滑動接觸，來研磨基板W之周緣部。研磨基板W時之研磨帶38如第九圖所示地延伸於基板W之切線方向。
其次，詳細說明研磨頭50。第十一圖係從箭頭I顯示之方向觀看第六圖所示之研磨頭50的縱剖面圖。如第十一圖所示，研磨頭50具備對基板W按壓研磨帶38之擠壓部件51、保持擠壓部件51之擠壓部件保持器52、控制擠壓部件51之擠壓力的擠壓力控制機構56、及限制擠壓部件51之研磨位置的研磨位置限制機構65。擠壓部件保持器52隨意上下移動地支撐於在垂直方向延伸的直動導銷58。擠壓部件51具有延伸於垂直方向之貫穿孔51a，該貫穿孔51a連接真空管線60。真空管線60中設有無圖示之閥門，藉由打開閥門而在擠壓部件51之貫穿孔51a內形成真空。在擠壓部件51接觸於研磨帶38之上面的狀態下於貫穿孔51a中形成真空時，研磨帶38之上面保持於擠壓部件51之下面。
擠壓力控制機構56具備作為壓下擠壓部件保持器52及擠壓部件51之致動器的汽缸53。擠壓部件51將研磨帶38擠壓於基板W之力藉由汽缸53而產生。在汽缸53之活塞桿53a上固定有與擠壓部件51一體上下移動的定位部件55。在該定位部件55之下方配置研磨位置限制機構65。研磨位置限制機構65具備限制定位部件55之下降移動(亦即，擠壓部件51之下降移動)的止動器57、使止動器57升降之滾珠螺桿機構63、及驅動滾珠螺桿機構63之伺服馬達64。滾珠螺桿機構63及伺服馬達64構成使止動器57移動 之止動器移動機構。動作控制部11係以檢測基板W研磨中定位部件55接觸於止動器57的方式構成。
止動器57位於定位部件55之下方。藉由定位部件55接觸於止動器57而限制定位部件55之位置及移動(亦即擠壓部件51之位置及移動)。止動器57固定於滾珠螺桿機構63上，滾珠螺桿機構63隨意上下移動地支撐於在垂直方向延伸的直動導銷54上。驅動伺服馬達64時，滾珠螺桿機構63及止動器57沿著直動導銷54升降。
定位部件55經由活塞桿53a及擠壓部件保持器52而連結於擠壓部件51。因此，定位部件55與擠壓部件51一體移動。第十一圖中，定位部件55係安裝於活塞桿53a上，不過，定位部件55位於止動器57之上方時，亦可將定位部件55安裝於擠壓部件保持器52上。
擠壓部件保持器52、汽缸53、定位部件55、止動器57及滾珠螺桿機構63收容於機盒62內。擠壓部件保持器52之下部從機盒62之底部突出，將擠壓部件51安裝於擠壓部件保持器52之下部。
如第十二圖所示，從無圖示之氣體供給源供給空氣等氣體於汽缸53時，活塞桿53a下降，壓下擠壓部件保持器52。擠壓部件51與擠壓部件保持器52一起沿著直動導銷58移動於下方，而對基板W之周緣部按壓研磨帶38。基板W藉由與研磨帶38滑動接觸而被研磨。擠壓部件51隨著研磨基板W而下降，不久定位部件55抵接於止動器57。定位部件55抵接於止動器57之後，擠壓部件51不再繼續下降。因此，當定位部件55抵接於止動器57時，基板W之研磨實質地結束。如此，因為擠壓部件51之下降位置，亦即擠壓部件51之研磨位置受到止動器57限制，所以控制基板W之研磨量。 本說明書中，研磨量表示藉由研磨而從基板表面除去之材料厚度。
如第十二圖所示，研磨帶38接觸於基板W時，定位部件55與止動器57之距離A對應於基板W之目標研磨量A。止動器57藉由伺服馬達64及滾珠螺桿機構63而下降距離A程度，在該狀態下開始研磨基板W。
為了以指定之目標研磨量程度正確研磨基板W，需要決定研磨起點。因此，參照第十三(a)圖及第十三(b)圖說明研磨起點之決定方法。首先，藉由伺服馬達64使止動器57上升，此外，藉由汽缸53使定位部件55下降，使定位部件55與止動器57彼此接觸(參照第十三(a)圖)。其次，保持定位部件55與止動器57之接觸，並藉由汽缸53及伺服馬達64使定位部件55及止動器57下降，而使研磨帶38及擠壓部件51朝向基板W之周緣部移動。此時，研磨帶38、擠壓部件51、定位部件55及止動器57一體移動。在研磨帶38接觸於基板W之周緣部的瞬間，止動器57從定位部件55離開(參照第十三(b)圖)。止動器57在該瞬間之位置係止動器57之初期位置，以該初期位置決定為研磨起點。
止動器57從定位部件55離開之時刻，可從距離感測器或變位計等接觸感測器之輸出信號的變化來決定。第十四圖係顯示使用距離感測器111作為接觸感測器之例圖。如第十四圖所示，距離感測器111固定於止動器57，並配置成可測定止動器57與定位部件55之距離。止動器57從定位部件55離開之時刻，可從距離感測器111之輸出信號的變化來決定。另外，距離感測器111亦可設於定位部件55。
第十五(a)圖及第十五(b)圖係顯示使用變位計112作為接觸感測器之例圖。如第十五(a)圖所示，變位計112固定於止動器57。變位計112 具有從止動器57突出於上方之接觸子112a，變位計112構成可輸出該接觸子112a對止動器57之變位。第十五(a)圖顯示止動器57從定位部件55離開之狀態，第十五(b)圖顯示止動器57接觸於定位部件55之狀態。從第十五(a)圖與第十五(b)圖瞭解，止動器57從定位部件55離開時接觸子112a變位。因此，止動器57從定位部件55離開之時刻可從變位計112之輸出信號的變化來決定。另外，變位計112亦可設於定位部件55。
動作控制部11亦可從上述接觸感測器(距離感測器111或變位計112)之輸出信號，檢測基板W研磨中定位部件55是否接觸於止動器57。例如，在預設之研磨時間內定位部件55未接觸於(到達)止動器57時(亦即，基板W之研磨未結束時)，動作控制部11宜發出警告信號。
亦可使用負載檢測感測器(例如測壓元件(Load Cell))來決定研磨起點。具體而言，如第十六圖所示，測壓元件113***汽缸53之活塞桿53a。與上述方法同樣地，保持定位部件55與止動器57之接觸，並使定位部件55及止動器57下降時，在研磨帶38接觸於基板W之周緣部的瞬間，測壓元件113檢測負載之變化。在研磨帶38接觸於基板W之周緣部的瞬間將止動器57之初期位置決定為研磨起點。測壓元件113亦可配置於擠壓部件51或擠壓部件保持器52。
止動器57從該止動器57之初期位置，藉由伺服馬達64下降相當於基板W之目標研磨量的距離程度。而後，研磨基板W至定位部件55抵接於止動器57。
藉由使定位部件55抵接於止動器57，來管制擠壓部件51之研磨位置的優點如下。亦即，在基板W上形成有複數個膜時，各膜可設定目 標研磨量。藉此，可以依據膜硬度等之研磨條件來研磨膜。再者，因為在定位部件55抵接於止動器57時結束研磨，所以不致發生過度研磨或研磨不足，基板W之目標研磨量與實際研磨量之間不致產生誤差。
亦可在定位部件55與止動器57接觸之狀態下，使擠壓部件51與止動器57以指定速度一體下降並研磨基板W。此時，擠壓部件51之研磨位置亦藉由止動器57來限制。再者，此時，亦可劃分成複數個研磨步驟來進行基板W的多階段研磨。該多階段研磨係各研磨步驟設定目標研磨量及止動器57之下降速度(移動速度)。宜以擠壓部件51以相當於基板W之指定目標研磨率的速度下降之方式，來設定止動器57的下降速度。若按照本實施形態，可藉由止動器57之下降速度(移動速度)來控制基板W之研磨率。
為了以最佳研磨條件研磨基板W，除了止動器57的下降速度之外，亦可各研磨步驟設定基板W之旋轉速度、研磨負載等。例如，基板W之膜中容易發生缺口(Chipping)及/或剝落(Peeling)時，宜延緩止動器57之下降速度，或是延緩基板W之旋轉速度，或是減少研磨負載。
一般而言，汽缸53可正確控制擠壓部件51之按壓負載，不過無法正確控制擠壓部件51之下降位置。因而，僅藉由汽缸53使擠壓部件51下降時，基板W之研磨量會產生誤差。取代汽缸而使用伺服馬達使擠壓部件51下降時，因為研磨帶38係以預設之研磨率研磨基板W上的膜，而與基板W上之膜的硬度無關，所以極可能發生缺口。本實施形態係使用汽缸53，且研磨率依膜之硬度自動變化。結果，可防止缺口等基板W之損傷。再者，因為可藉由伺服馬達64正確調整研磨終點(擠壓部件51之下降位置)，所以可精密控制基板W之研磨量。
研磨中，在旋轉之基板W的中心部供給液體(例如純水)，基板W在水存在下被研磨。供給於基板W之液體藉由離心力擴散於基板W之上面全體，藉此防止在形成於基板W之元件上附著研磨屑。如上述，研磨中，由於研磨帶38藉由真空吸引而保持於擠壓部件51，因此，防止研磨帶38與擠壓部件51之相對位置偏差。因此，可使基板W之研磨形狀穩定。再者，即使增大研磨負載，因為研磨帶38與擠壓部件51之相對位置仍不致偏差，所以可縮短研磨時間。由於研磨帶38藉由擠壓部件51從上壓下，因此可研磨基板W之頂邊緣部(參照第一(a)圖及第一(b)圖)。為了提高基板W之研磨率，亦可在基板W研磨中藉由研磨單元移動機構30使研磨帶38沿著基板W之切線方向搖動。
基板W之研磨結束時，停止向汽缸53供給氣體。同時，停止研磨帶38之真空吸引。而後，研磨頭50及研磨帶供給回收機構70從第九圖所示之處理位置移動至第五圖所示之退開位置。研磨後之基板W藉由基板保持部3上升，並藉由無圖示之搬送機構的手臂搬出研磨室22之外。在開始研磨其次之基板前，研磨帶38藉由研磨帶輸送機構76從供給盤71指定距離程度輸送至回收盤72。藉此，將新的研磨面使用於其次基板的研磨。推測研磨帶38已被研磨屑堵塞時，亦可在將研磨帶38輸送指定距離程度之後，以新的研磨面再度研磨研磨後之基板W。研磨帶38之堵塞例如可從研磨時間及研磨負載來推測。亦可藉由研磨帶輸送機構76以指定之速度輸送研磨帶38，來研磨基板W。此時，不需要藉由真空吸引來保持研磨帶38。再者，亦可在藉由真空吸引而保持研磨帶38的狀態下，以研磨帶輸送機構76輸送研磨帶38。
上述實施形態之研磨具係使用研磨帶，不過，本發明不限定於上述實施形態。例如，本發明亦可適用於將作為研磨具之磨石(或固定研磨粒)按壓於基板，來研削該基板的研磨裝置及研磨方法。此外，本發明亦可適用於使研磨具滑動接觸於基板之背面，來研磨該背面之研磨裝置及研磨方法。此時仍可正確控制基板之研磨量。
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，本發明之技術構想亦可適用於其他實施形態。因此，本發明不限定於記載之實施形態，而應解釋成按照藉由申請專利範圍所定義之技術構想的最廣範圍。

Claims (10)

  1. 一種研磨裝置，其特徵為具備：基板保持部，其係保持基板並使其旋轉；擠壓部件，其係將研磨具接觸於前述基板來研磨該基板；擠壓力控制機構，其係控制前述擠壓部件之擠壓力；及研磨位置限制機構，其係在前述擠壓部件相對於前述基板擠壓前述研磨具時，將前述基板的研磨部分的深度限制成未達前述基板的厚度。
  2. 一種研磨裝置，其特徵為具備：基板保持部，其係保持基板並使其旋轉；擠壓部件，其係將研磨具接觸於前述基板來研磨該基板；擠壓力控制機構，其係控制前述擠壓部件之擠壓力；及研磨位置限制機構，其係限制前述擠壓部件之研磨位置，其中前述擠壓部件連結有與該擠壓部件一體移動之定位部件，前述研磨位置限制機構具備：止動器，其係限制前述定位部件之移動；及止動器移動機構，其係使前述止動器移動。
  3. 如申請專利範圍第2項之研磨裝置，其中前述止動器移動機構具備：滾珠螺桿機構；及伺服馬達，其係使該滾珠螺桿機構運作。
  4. 如申請專利範圍第2項之研磨裝置，其中於指定之研磨時間內，在前述定位部件不接觸於前述止動器的情況下，發出警告信號。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之研磨裝置，其中前述擠壓力控制機構具備汽缸，其係對前述擠壓部件賦予擠壓力。
  6. 一種研磨方法，其特徵為：使止動器從其指定之初期位置移動相當於基板之目標研磨量的距離程度，使前述基板旋轉並以擠壓部件將研磨具按壓於前述基板上，在與前述擠壓部件一體移動之定位部件接觸於前述止動器之前研磨前述基板。
  7. 如申請專利範圍第6項之研磨方法，其中使前述研磨具及前述止動器一體移動，從前述研磨具接觸於前述基板時之前述止動器的位置來決定前述初期位置。
  8. 如申請專利範圍第6項之研磨方法，其中於指定之研磨時間內，在前述定位部件不接觸於前述止動器的情況下，發出警告信號。
  9. 一種研磨方法，其特徵為：使與擠壓部件一體移動之定位部件與止動器彼此接觸，而使前述基板旋轉，且在前述定位部件與前述止動器接觸的狀態下，使前述擠壓部件及前述止動器以指定之速度一體移動，並以前述擠壓部件將研磨具按壓於基板上，來研磨前述基板。
  10. 如申請專利範圍第9項之研磨方法，其中前述指定之速度係相當於前述基板之目標研磨率的速度。
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