TWI774776B - 基板研磨方法及裝置、以及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種方法及裝置，在基板背面朝下的狀態下，可有效地研磨包含基板背面的最外部的整個背面。又，提供一種方法，在基板背面朝下的狀態下，有效地處理包含基板背面的最外部的整個背面。本方法是在基板W的背面朝下的狀態下，使複數個滾筒11接觸基板W的周緣部，並使複數個滾筒11以各軸心為中心旋轉，來使基板W旋轉，供給液體至基板W的背面，且使在基板W的下側所配置的研磨帶31接觸基板W的背面，並使研磨帶31相對於基板W進行相對運動，來研磨基板W的整個背面。

Description

基板研磨方法及裝置、以及基板處理方法
本發明是關於一種研磨晶圓等基板的方法及裝置，以及處理基板的方法。
近年來，記憶體電路、邏輯電路、影像感測器(例如CMOS感測器)等裝置持續更高積體化。在形成這些裝置的步驟中，微粒子或塵埃等異物會有附著在裝置的情況。附著於裝置的異物，造成配線間的短路或電路的缺陷。因此，為了提昇裝置的信賴性，需要洗淨形成有裝置的晶圓，並除去晶圓上的異物。
即使在晶圓的背面(非裝置面)，也有如上述的微粒子或粉塵等異物附著。像這樣的異物附著於晶圓背面時，晶圓從曝光裝置的平台基準面分離，晶圓背面相對於平台基準面傾斜，結果產生圖案差異或焦距差異。為了防止像這樣的問題，需要除去附著於晶圓背面的異物。
最近，除了光學式曝光技術之外，開發了使用奈米壓印技術的圖案裝置。此奈米壓印技術是將圖案用的壓模壓抵塗布於晶圓的樹脂材料，轉錄配線圖案的技術。奈米壓印技術為了避免壓模與晶圓間，以及晶圓與晶圓間的轉錄污染，需要除去存在晶圓表面的異物。因此，提出一種裝置，藉由從下方以高壓流體支持晶圓，並以高負重使研磨具滑接晶圓，來適度地刮去晶圓表面。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]特開2015-12200號公報
以往的裝置，是以基板旋轉機構使晶圓旋轉並進行晶圓表面的研磨(例如參照專利文獻1)。基板旋轉機構具備：複數個夾頭，把持晶圓的周緣部；以及環狀的中空馬達，經由這些夾頭使晶圓旋轉。晶圓是以夾頭將研磨面向上並保持水平，藉由中空馬達以晶圓的軸心為中心與夾頭一起旋轉。具備研磨具的研磨墊配置在晶圓上側，為了不接觸旋轉的夾頭，被配置在比以夾頭把持的晶圓的周緣部更內側。因此，晶圓表面的最外部不被研磨，晶圓表面的最外部需要以其他方式，即用於邊緣研磨的裝置來研磨。
以往的裝置，被設在例如可進行研磨、洗淨、乾燥基板表面的一連串步驟的基板處理系統。像這樣的基板處理系統中，複數個晶圓在其裝置面向上的狀態下，被收容在晶圓匣內。因此，在以往的裝置研磨晶圓背面的情況下，晶圓從晶圓匣搬送到研磨裝置的過程需要使晶圓反轉。又，研磨過的晶圓回到晶圓匣前，需要再次使晶圓反轉。但是，像這樣使晶圓反轉時，空氣中的雜質容易附著於晶圓。又，因為反覆進行使晶圓反轉的步驟，所以會有整體處理時間增加的問題。
本發明為了解決上述以往問題點，其目的在於提供一種方法及裝置，在基板的背面向下的狀態下，可有效地研磨包含基板背面的最外部的整個背面。又，本發明的目的在於提供一種方法，在基板的背面向下的狀態下，有效地處理包含基板背面的最外部的整個背面。
為了達成上述目的，本發明的一態樣是一種研磨方法，其特徵在於：在基板的背面向下的狀態下，使複數個滾筒接觸前述基板的周緣部，並使前述複數個滾筒以各軸心為中心旋轉，來使前述基板旋轉；以及供給液體至前述基板的背面，且使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面，並使前述研磨具相對於前述基板進行相對運動，來研磨該基板的整個背面。
本發明的較佳態樣是前述相對運動是前述研磨具進行圓周運動，且在前述基板背面的中心與該背面的最外端之間移動的運動。
本發明的較佳態樣是前述相對運動是前述研磨具在平行於前述基板背 面的方向進行往返運動，且前述研磨具在前述基板背面的中心與該背面的最外端之間移動的運動。
本發明的較佳態樣是前述往返運動是前述研磨具在平行於前述基板背面的方向振動的運動。
本發明的較佳態樣是前述液體是純水或鹼性藥液。
本發明的較佳態樣是前述研磨具是表面具有研磨粒的研磨帶。
本發明的一態樣是一種基板處理方法，其特徵在於包含下列步驟：將載置於裝卸部的基板搬送至研磨單元；以前述研磨單元研磨前述基板的整個背面；以洗淨單元洗淨前述研磨過的基板；以乾燥單元使前述洗淨過的基板乾燥；以及將前述乾燥過的基板搬送到前述裝卸部；將前述基板搬送至前述研磨單元的步驟、研磨前述基板的整個背面的步驟、洗淨前述研磨過的基板的步驟、使前述洗淨過的基板乾燥的步驟以及將前述乾燥過的基板搬送到前述裝卸部的步驟，是在基板背面向下的狀態下進行；以前數研磨單元研磨前述基板的整個背面的步驟，是在前述基板的背面向下的狀態下，藉由使複數個滾筒接觸前述基板的周緣部，並使前述複數個滾筒以各自的軸心為中心來旋轉，來使基板旋轉，供給液體至前述基板的背面，且使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面，並使前述研磨具相對於前述基板進行相對運動，來研磨該基板的整個背面的步驟。
本發明的一態樣是一種研磨方法，是研磨基板的背面的方法，其特徵在於：以第一基板保持部保持前述基板的背面的中心側區域；使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面的外周側區域，並使前述研磨具進行圓周運動或振動，來研磨該背面的外周側區域；以第二基板保持部保持前述基板的背面的外周側區域；以及使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面的中心側區域，並使前述研磨具進行圓運動或振動，來研磨該背面的中心側區域。
本發明的一態樣是一種研磨裝置，其特徵在於具備：基板保持部，保持基板，使該基板旋轉；研磨頭，使研磨具接觸前述基板的背面；研磨頭運作部，在前述基板被保持在前述基板保持部時，使前述研磨頭相 對於前述基板進行相對運動，其中前述基板保持部具備複數個滾筒；前述複數個滾筒被構成為可以各滾筒的軸心為中心來旋轉；前述複數個滾筒具有：基板保持面，可接觸前述基板的周緣部；前述研磨頭被配置於比前述基板保持面更下方，且向上配置。
本發明的較佳態樣是前述研磨頭運作部具備：研磨頭驅動機構，使前述研磨頭進行圓周運動或振動。
本發明的較佳態樣是前述研磨頭運作部更具備：研磨頭移動機構，使前述研磨頭平行移動。
本發明的較佳態樣是前述研磨具是表面具有研磨粒的研磨帶。
本發明的一態樣是一種研磨裝置，其特徵在於具備：第一基板保持部，保持前述基板的背面的中心側區域，使該基板旋轉；第二基板保持部，保持該背面的外周側區域；研磨頭，使研磨具接觸前述基板的背面，來研磨該基板的背面；研磨頭運作部，在前述基板被前述第一或第二基板保持部保持時，使前述研磨頭相對於前述基板進行相對運動；前述研磨頭運作部，具備：研磨頭驅動機構，使前述研磨頭進行圓周運動或振動。
根據本發明，在研磨頭研磨基板背面時，把持基板的周緣部的滾筒以各滾筒的軸心為中心旋轉，且滾筒本身的位置是靜止的，所以滾筒不接觸研磨頭，研磨具可研磨包含基板背面的最外部的整個背面。結果，不需要以用於邊緣研磨的裝置來研磨基板背面的最外部，可減少研磨步驟。
再者，根據本發明，因為研磨具被配置在基板下側，相對於基板進行相對運動，所以在基板背面向下的狀態下，可有效地研磨基板的整個背面。結果，因為不需要使基板反轉用於背面研磨，所以可防止空氣中的雜質附著於基板，且減少整體的處理時間。
1‧‧‧第一面
2‧‧‧第二面
10‧‧‧基板保持部
11‧‧‧滾筒
11a‧‧‧基板保持面
11b‧‧‧錐面
12‧‧‧滾筒旋轉機構
14A‧‧‧第一帶
14B‧‧‧第二帶
15A‧‧‧第一馬達
15B‧‧‧第二馬達
16A‧‧‧第一滾筒台
16B‧‧‧第二滾筒台
18A‧‧‧第一致動器
18B‧‧‧第二致動器
19A‧‧‧第一伺服馬達
19B‧‧‧第二伺服馬達
20A‧‧‧第一滾珠螺桿機構
20B‧‧‧第二滾珠螺桿機構
21‧‧‧致動器控制器
27‧‧‧液體供給噴嘴
28‧‧‧保護液供給噴嘴
31‧‧‧研磨帶
33‧‧‧基材帶
35‧‧‧研磨層
37‧‧‧研磨粒
39‧‧‧黏合劑
40‧‧‧彈性層
41‧‧‧研磨具供給回收機構
43‧‧‧供給捲盤
44‧‧‧回收捲盤
49‧‧‧研磨頭組裝體
50‧‧‧研磨頭
52‧‧‧按壓機構
52a‧‧‧按壓墊
52b‧‧‧汽缸
53a、53b、53c、53d、53e、53f‧‧‧導輥
60‧‧‧研磨頭運作部
61‧‧‧研磨頭驅動機構
62、94‧‧‧馬達
63‧‧‧旋轉軸
63a、65a、72a、73a、CP‧‧‧軸心
65‧‧‧偏心旋轉體
67、77‧‧‧軸承
69‧‧‧台
66、70‧‧‧曲軸
71‧‧‧基台
72‧‧‧第一軸體
73‧‧‧第二軸體
79‧‧‧支持部件
80‧‧‧連桿機構
81‧‧‧直動導件
83‧‧‧第一連桿
85‧‧‧第二連桿
89‧‧‧保持部件
91‧‧‧研磨頭移動機構
93‧‧‧滾珠螺桿機構
93a‧‧‧可動部
93b‧‧‧螺旋軸
100‧‧‧分隔壁
121:裝卸部
122:裝卸口
123:第一搬送電動機
126:第二搬送電動機
127:研磨單元
133:系統控制器
140:第一暫放台
141:第二暫放台
150:第三搬送電動機
151:第四搬送電動機
172:洗淨單元
173:乾燥單元
180:動作控制部
200:第一基板保持部
202:第二基板保持部
O1:中心
W:基板
e:距離
第一圖表示研磨裝置的一實施形態的概略圖。
第二圖表示滾筒旋轉機構的細節的平面圖。
第三圖是滾筒上部的擴大圖。
第四圖表示第一致動器及第二致動器由馬達驅動型致動器所構成的一實施形態的圖。
第五圖表示用來使研磨頭進行圓周運動的研磨頭驅動機構的一實施形態的概略圖。
第六圖表示用來使研磨頭振動的研磨頭驅動機構的一實施形態的概略圖。
第七圖表示研磨帶的一例的概略圖。
第八圖表示研磨帶的另一例的概略圖。
第九圖是從晶圓下方來看使研磨頭進行圓周運動並研磨晶圓W的第一面時的動作的概略圖。
第十圖是從晶圓下方來看使研磨頭進行往返運動並研磨晶圓W的第一面時的動作的概略圖。
第十一圖概略表示具備研磨裝置的基板處理系統的一實施形態的平面圖。
第十二圖表示研磨裝置的其他實施形態的概略圖。
第十三圖表示以第二基板保持部保持晶圓的第一面的外周側區域時的狀態的概略圖。
以下，參照圖式來說明關於本發明的實施形態。第一圖表示研磨裝置的一實施形態的概略圖。第一圖所示的研磨裝置，具備：基板保持部10，保持做為基板一例的晶圓W，將其軸心做為中心來旋轉；以及研磨頭組裝體49，研磨此基板保持部10所保持的晶圓W的第一面1，從晶圓W的第一面1除去異物或損傷。研磨頭組裝體49被配置在基板保持部所保持的晶圓W的下側。
在本實施形態中，晶圓W的第一面1是未形成裝置的晶圓W的背面，即非裝置面，相反側的面是晶圓W的第二面2，是形成有裝置的面，即裝置面。在本實施形態中，晶圓W在其第一面向下的狀態下，被 基板保持部10保持在水平。
基板保持部10具備：複數個滾筒11，可接觸晶圓W的周緣部；以及滾筒旋轉機構12，使這些滾筒以各軸心為中心來旋轉。在本實施形態中，設有四個滾筒11。在一實施形態中，也可以設有五個以上的滾筒11。在一實施形態中，滾筒旋轉機構12具備馬達、帶、滑輪等。滾筒旋轉機構12被構成為使四個滾筒11以相同速度在相同方向旋轉。在晶圓W的第一面1的研磨中，晶圓W的周緣部被滾筒11把持。晶圓W保持在水平，晶圓W藉由滾筒11以其軸心為中心來旋轉。在晶圓W的第一面1的研磨中，四個滾筒11以各軸心為中心來旋轉，但滾筒11本身的位置靜止。
第二圖表示滾筒旋轉機構12的細節的平面圖。滾筒旋轉機構12具備：第一帶14A，連接四個滾筒11中的兩個滾筒；第一馬達15A，連接於以第一帶14A連接的兩個滾筒11中的一個滾筒；第一滾筒台16A，支持以第一帶14A連接的兩個滾筒11成可旋轉；第二帶14B，連接四個滾筒11中的另兩個滾筒；第二馬達15B，連接於以第二帶14B連接的兩個滾筒11中的一個滾筒；以及第二滾筒台16B，支持以第二帶14B連接的兩個滾筒11成可旋轉。
第一馬達15A及第一帶14A，被配置在第一滾筒台16A的下方，第二馬達15B及第二帶14B，被配置在第二滾筒台16B的下方。第一馬達15A及第二馬達15B分別被固定在第一滾筒台16A及第二滾筒台16B的下面。在四個滾筒11的下部，分別固定有圖未顯示的滑輪。第一帶14A被掛在四個滾筒11中的兩個滾筒所固定的滑輪，第二帶14B被掛在其他兩個滾筒11所固定的滑輪。第一馬達15A及第二馬達15B被構成為以相同速度在相同方向旋轉。因此，四個滾筒11可以相同速度在相同方向旋轉。
滾筒旋轉機構12更具備：第一致動器18A，連接於第一滾筒台16A；以及第二致動器18B，連接於第二滾筒台16B。第一致動器18A使第一滾筒台16A所支持的兩個滾筒11如箭頭所示在水平方向移動。同樣地，第二致動器18B使第二滾筒台16B所支持的其他兩個滾筒11如箭頭所示在水平方向移動。也就是說，第一致動器18A及第二致動器18B被構成為使兩組滾筒11(在本實施形態中各組是由兩個滾筒11所組成)在彼此靠 近及分離的方向移動。第一致動器18A及第二致動器18B，可由汽缸或馬達驅動型致動器等所構成。在第二圖的實施形態中，第一致動器18A及第二致動器18B是由汽缸所構成。當兩組滾筒11在彼此接近的方向移動時，晶圓W被四個滾筒11保持，當兩組滾筒11在彼此分離的方向移動時，晶圓W被四個滾筒11釋放。在本實施形態中，雖然設有配列在基板保持部10的軸心CP周圍的四個滾筒11，但滾筒11的數量並不受限於四個。例如，也可以是三個滾筒11以120度的角度等間隔地配列在軸心CP周圍，相對於各滾筒11逐一設有致動器。
第三圖是滾筒11上部的擴大圖。滾筒11具有：圓筒狀的基板保持面11a；以及錐面11b，連接於基板保持面11a，且從基板保持面11a向下方傾斜。錐面11b具有圓錐台形，具有比基板保持面11a更大的直徑。晶圓W首先被圖未顯示的搬送裝置載置於錐面11b上，之後藉由滾筒11向著晶圓W移動，晶圓W的周緣部被保持在基板保持面11a。當滾筒11釋放晶圓W時，藉由滾筒11在離開晶圓W的方向移動，晶圓W的周緣部離開基板保持面11a，被錐面11b支持(參照第三圖的點線)。圖未顯示的搬送裝置可取出錐面11b上的晶圓W。
第四圖表示第一致動器18A及第二致動器18B由馬達驅動型致動器所構成的一實施形態的圖。第一致動器18A具備：第一伺服馬達19A；以及第一滾珠螺桿機構20A，連接於第一滾筒台16A。第二致動器18B具備：第二伺服馬達19B；以及第二滾珠螺桿機構20B，連接於第二滾筒台16B。伺服馬達19A、19B分別連接於滾珠螺桿機構20A、20B。當伺服馬達19A、19B驅動滾珠螺桿機構20A、20B時，兩組滾筒11在彼此接近及分離的方向移動。
伺服馬達19A、19B被電連接於致動器控制器21。致動器控制器21可藉由控制伺服馬達19A、19B的動作，來精密地控制晶圓W研磨時的滾筒11位置。在本實施形態中，雖然設有配列在基板保持部10的軸心CP周圍的四個滾筒11，但滾筒11的數量並不受限於四個。例如，也可以是三個滾筒11以120度的角度等間隔地配列在軸心CP周圍，相對於各滾筒11逐一設有致動器。
回到第一圖，研磨頭組裝體49具備：研磨頭50，使做為研磨具的研磨帶31接觸基板保持部10所保持的晶圓W的第一面1，來研磨晶圓W的第一面1；以及研磨頭運作部60，使研磨頭50相對於晶圓W相對運動。研磨頭50被配置在比滾筒11的基板保持面11a更下方，且向上配置。研磨頭運作部60具備：研磨頭驅動機構61，使研磨頭50進行圓周運動或往返運動；以及研磨頭移動機構91，使研磨頭50平行移動。
第五圖表示用來使研磨頭50進行圓周運動的研磨頭驅動機構61的一實施形態的概略圖。第五圖所示的研磨頭驅動機構61，具備：馬達62；偏心旋轉體65，固定於馬達62的旋轉軸63；台69，經由軸承67連接於偏心旋轉體65；以及複數個曲軸70，支持台69。在第五圖中，雖然僅圖示一個曲軸70，但至少三個曲軸70配列於偏心旋轉體65周圍。馬達62被固定於基台71。
偏心旋轉體65的軸心65a僅與馬達62的旋轉軸63的軸心63a相距距離e。因此，當馬達62運作，則偏心旋轉體65進行半徑e的圓周運動。曲軸70具有彼此固定的第一軸體72與第二軸體73。第一軸體72的軸心72a與第二軸體73的軸心73a也同樣僅相距距離e。第一軸體72被軸承77支持成可旋轉。軸承77被固定於支持部件79，支持部件79被固定於基台71。
根據上述結構，當馬達62旋轉，則偏心旋轉體65進行半徑e的圓周運動，經由軸承67連接於偏心旋轉體65的台69也進行半徑e的圓周運動。在本說明書中，圓周運動被定義為對象物在圓周軌道上移動的運動。本實施形態的圓周運動是在與晶圓W的第一面1平行的平面內的圓周運動。也就是說，進行圓周運動時的研磨頭50及研磨帶31的移動方向，與晶圓W的第一面1平行。
因為台69被複數個曲軸70所支持，所以台69進行圓周運動時，台69本身不旋轉。像這樣的台69的運動也被稱為平移旋轉運動。在本說明書中，對象物本身不自轉，對象物在圓周軌道上移動的運動，定義為平移旋轉運動。此平移旋轉運動是圓周運動的一個具體例。研磨頭50被固定於台69。因此，研磨頭50與台69一起進行圓周運動(平移旋轉運 動)，在本實施形態中，研磨頭驅動機構61是使研磨頭平移旋轉運動的平移旋轉機構。
第六圖表示用來使研磨頭50在與晶圓W的第一面1平行的方向振動(往返運動)的研磨頭驅動機構61的一實施形態的概略圖。第六圖所示的研磨頭驅動機構61，具備：馬達62；曲軸66，固定於馬達62的旋轉軸63；連桿機構80，連接於曲軸66；以及直動導件81，支持連桿機構80。馬達62被固定於基台71。
連桿機構80具備：第一連桿83，可旋轉地連接於曲軸66；第二連桿85，被直動導件81支持；關節87，將第一連桿83連接於第二連桿85。直動導件81是容許第二連桿85只在直線方向移動的裝置。此直動導件81被固定於支持部件79，支持部件79被固定於基台71。
根據上述結構，當馬達62運作，則連接於曲軸66的第一連桿83的端部進行圓周運動。第一連桿83的端部的圓周運動被傳達至第二連桿85，第二連桿85直線地進行往返運動。如此進行，曲軸66的旋轉變換成往返運動。在第二連桿85固定有保持部件89。研磨頭50固定於保持部件89。因此，研磨頭50與第二連桿85一起進行往返運動。第二連桿85被水平配置。因此，晶圓W在其第一面1向下的狀態下保持於基板保持部10時，研磨頭50在與晶圓W的第一面1平行的方向進行往返運動。此研磨頭50的往返運動也是往與晶圓W的第一面1平行的方向進行的直線振動。
回到第一圖，研磨頭移動機構91具備：滾珠螺桿機構93；以及馬達94，驅動滾珠螺桿機構93。研磨頭驅動機構61被固定於滾珠螺桿機構93的可動部93a。可動部93a被連接於滾珠螺桿機構93的螺旋軸93b。當馬達94運作，則滾珠螺桿機構93的可動部93a在與晶圓W的第一面1平行的方向移動，研磨頭驅動機構61及研磨頭50在與晶圓W的第一面1平行的方向移動。在一實施形態中，馬達94也可以是電連接於圖未顯示的馬達控制部的伺服馬達。
本實施形態的研磨裝置，更具備：分隔壁100；研磨具供給回收機構41，將研磨帶31供給至研磨頭50，且從研磨頭50回收研磨帶31； 液體供給噴嘴27，供給液體至晶圓W的第一面1；以及保護液供給噴嘴28，供給保護液至晶圓W的第二面2。複數個滾筒11、研磨頭50、研磨頭驅動機構61、液體供給噴嘴27及保護液供給噴嘴28被配置在分隔壁100的內部，滾筒旋轉機構12、研磨頭移動機構91以及研磨具供給回收機構41被配置在分隔壁100之外。
在本實施形態中，使用表面具有研磨粒的研磨帶31做為研磨具。第七圖表示研磨帶31的一例的概略圖。在第七圖所示的研磨帶31，具有基材帶33與研磨層35。基材帶33的表面被研磨層35所覆蓋。研磨層35具有研磨粒37與保持研磨粒37的黏合劑(樹脂)39。第八圖表示研磨帶31的另一例的概略圖。第八圖所示的研磨帶31具有：基材帶33、研磨層35以及位於這之間的彈性層40。彈性層40是由聚丙烯、聚氨酯、聚酯或尼龍所組成的不織布或矽氧橡膠等彈性材料所構成。在一實施形態中，研磨具也可以用研磨石代替研磨帶31。在此情況下，可以省略研磨具供給回收機構41。
回到第一圖，研磨具供給回收機構41具備：供給捲盤43，供給研磨帶31至研磨頭50；以及回收捲盤44，回收使用於晶圓W研磨的研磨帶31。在供給捲盤43及回收捲盤44，分別連接有圖未顯示的張力馬達。各張力馬達對供給捲盤43及回收捲盤44施加特定力矩，能使特定張力施加於研磨帶31。
研磨帶31被供給至研磨頭50，使研磨帶31的研磨層35向著晶圓W的第一面1。研磨帶31通過設於分隔壁100的開口部(圖未顯示)，從供給捲盤43供給至研磨頭50，使用過的研磨帶31通過開口部被回收捲盤44回收。
研磨頭50具備：按壓機構52，對晶圓W的第一面1按壓研磨帶31。研磨帶31被供給成通過按壓機構52的上面。在本實施形態中，按壓機構52具備：按壓墊52a，支持研磨帶31的背面；以及汽缸52b，連接於按壓墊52。
按壓機構52藉由從下方按壓研磨帶31，使由研磨層35的表面所構成的研磨面接觸晶圓W的第一面1，來研磨晶圓W的第一面1。 研磨頭50更具備複數個導輥53a、53b、53c、53d。研磨具供給回收機構41更具備複數個導輥53e、53f。研磨頭50的上部所配置的導輥53a、53c導引研磨帶31，使研磨帶31在與晶圓W的第一面1平行的方向行進。
液體供給噴嘴27被配置在基板保持部10所保持的晶圓W的下方。液體供給噴嘴27被連接於圖未顯示的液體供給源。液體供給噴嘴27被配置成向著晶圓W的第一面1的中心O1，且向著晶圓W的半徑方向外側，液體被供給至晶圓W的第一面1上。晶圓W是在液體存在下被研磨。液體在晶圓W的第一面1上流到半徑方向外側，藉此可從晶圓W的第一面1除去研磨屑。在本實施形態中，雖然上述液體為純水，但在一實施形態中，也可以做為有蝕刻作用的鹼性藥液。
保護液供給噴嘴28被配置在基板保持部10的上方。保護液供給噴嘴28被連接於圖未顯示的保護液供給源。保護液供給噴嘴28被配置成向著晶圓W的第二面2的中心，保護液被供給至晶圓W的第二面2上。供給至晶圓W的第二面2的保護液因離心力而遍佈晶圓W的整個第二面2，保護晶圓W的第二面2。上述保護液防止包含以晶圓W的研磨所產生的研磨屑或異物的液體圍繞晶圓W的第二面2並附著於晶圓W的第二面2。結果，可保持晶圓W的第二面2清淨。在本實施形態中，上述保護液為純水。
本實施形態的研磨裝置，分別具備一個研磨頭組裝體49及研磨具供給回收機構41，但在一實施形態中，也可以具備兩個以上的研磨頭組裝體49及研磨具供給回收機構41。在另一實施形態中，也可以具備兩個以上的液體供給噴嘴27。
接下來，說明關於本實施形態的研磨裝置的動作。以下所說明的研磨裝置的動作是由第一圖所示的動作控制部180所控制。動作控制部180被電連接於基板保持部10、研磨頭組裝體49以及研磨具供給回收機構41。基板保持部10、液體供給噴嘴27、保護液供給噴嘴28、研磨頭組裝體49以及研磨具供給回收機構41的動作是以動作控制部180所控制。動作控制部180是由專用電腦或通用電腦所構成。
研磨的晶圓W在第一面1向下的狀態下，被基板保持部10 的滾筒11所保持，並以晶圓W的軸心為中心來旋轉。接下來，從液體供給噴嘴27供給液體至晶圓W的第一面1，從保護液供給噴嘴28供給保護液至晶圓W的第二面2。供給至晶圓W的第一面1的液體，在晶圓W的第一面1上流到半徑方向外側，供給至晶圓W的第二面2的保護液，因離心力遍佈晶圓W的整個第二面2。
研磨帶31被預先供給至研磨頭50。動作控制部180驅動研磨具供給回收機構41，施加特定張力並使研磨帶31在與晶圓W的第一面1平行的方向行進。然後，供給液體至晶圓W的第一面1，且使研磨帶31接觸晶圓W的第一面1，並使研磨頭50及研磨帶31相對於晶圓W進行相對運動，來研磨晶圓W的第一面1。具體來說，研磨頭驅動機構61使研磨頭50及研磨帶31圓周運動或在與晶圓W的第一面1平行的方向往返運動(振動)，研磨頭移動機構91使研磨頭50及研磨帶31在晶圓W的第一面1的中心O1與晶圓W的第一面1的最外端之間移動。
第九圖是從晶圓W下方來看使研磨頭50進行圓周運動並研磨晶圓W的第一面1時的動作的概略圖。第十圖是從晶圓W下方來看使研磨頭50進行往返運動並研磨晶圓W的第一面1時的動作的概略圖。研磨頭50進行以點線所示的圓周運動或往返運動，並研磨旋轉的晶圓W的整個第一面1。
在第十圖中，雖然研磨頭50因研磨頭驅動機構61的驅動進行的往返運動的方向(以下稱為第一方向)，垂直於研磨頭50被研磨頭移動機構91移動的方向(以下稱第二方向)，但本發明並不受限於此實施形態，第一方向也可以不垂直於第二方向。動作控制部180經過預先設定的時間後，或研磨頭50在晶圓W的第一面1的中心O1與第一面1的最外端之間僅移動預先設定的次數後，使基板保持部10、液體供給噴嘴27、保護液供給噴嘴28、研磨頭組裝體49以及研磨具供給回收機構41的動作停止，結束研磨。
如上述，因為在研磨頭50研磨在晶圓W的第一面1時，把持晶圓W周緣部的滾筒11以各滾筒11的軸心為中心來旋轉，且滾筒11本身靜止，所以滾筒11不會接觸研磨頭50，研磨帶31可研磨包含晶圓W 的第一面1的最外部的晶圓W的整個第一面1。結果，不需要以用於邊緣研磨的裝置來研磨晶圓W的第一面1的最外部，可減少整體研磨時間。
因為在晶圓W的第一面1向下的狀態下研磨第一面1時，供給至晶圓W的第一面1的液體向下方流動，所以研磨頭組裝體49及其周邊的機構具有防水結構(圖未顯示)。在本實施形態中，因為研磨頭50的運動是圓周運動、往返運動或平行運動，所以不會產生研磨帶31的扭曲等問題，可將研磨頭50與研磨具供給回收機構41分離來驅動。因此，可將研磨具供給回收機構41配置在分隔壁100外，也可以將上述防水結構簡單化。
第十一圖概略表示具備研磨裝置的基板處理系統的一實施形態的平面圖。在本實施形態中，基板處理系統具有：裝卸部121，具備複數個裝卸口122，載置有收容許多晶圓的晶圓匣(基板匣)。裝卸口122可搭載開放式晶圓匣(open cassette)、標準機械介面晶圓盒(Standard Mechanical Interface pod：SMIF)、或前開式通用晶圓盒(Front Opening Unified Pod：FOUP)。SMIF、FOUP在內部收納晶圓匣，且可藉由以分隔壁覆蓋來保持獨立於外部空間的環境之密閉容器。
在裝卸部121，設置有第一搬送電動機(裝載機)123，可沿著裝卸口122的配列方向移動。第一搬送電動機123可接取搭載於裝卸口122的晶圓匣，從晶圓匣取出晶圓。
基板處理系統更具備：第二搬送電動機126，可在水平方向移動；第一暫放台140及第二暫放台141，暫時放置晶圓；系統控制器133，控制整個基板處理系統的動作；洗淨單元172，洗淨研磨過的晶圓；以及乾燥單元173，使洗淨過的晶圓乾燥。在第二暫放台141與洗淨單元172之間，配置有用來搬送晶圓的第三搬送電動機150，在洗淨單元172與乾燥單元173之間，配置有用來搬送晶圓的第四搬送電動機151。研磨單元127是第一圖所示的上述研磨裝置。
接下來，說明關於使用研磨單元127在研磨晶圓時的晶圓搬送路徑。複數個(例如25片)晶圓，在其裝置面向上的狀態下，被收容在裝載口122的晶圓匣(基板匣)內。第一搬送電動機123從晶圓匣取出一 片晶圓，將晶圓載置於第一暫放台140。第二搬送電動機126從第一暫放台140取出晶圓，在晶圓的背面向下的狀態下，將晶圓搬送至研磨單元127。如參照第九及十圖來說明，晶圓的背面被研磨單元127研磨。第二搬送電動機126從研磨單元127取出研磨過的晶圓，載置於第二暫放台141。第三搬送電動機150從第二暫放台141取出晶圓，搬送至洗淨單元172。
晶圓在其研磨過的背面向下的狀態下，被洗淨單元172洗淨。在一實施形態中，洗淨單元172具備配置成夾著晶圓的上側輥海綿及下側輥海綿，供給洗淨液至晶圓兩面，並以這些輥海綿洗淨晶圓兩面。
第四搬送電動機151從洗淨單元172取出洗淨過的晶圓，搬送到乾燥單元173。晶圓在其洗淨過的背面向下的狀態下，被乾燥單元173乾燥。在本實施形態中，乾燥單元173被構成為藉由使晶圓在其軸心周圍高速旋轉來使晶圓自旋乾燥。在一實施形態中，乾燥單元173也可以是藉由使純水噴嘴及IPA噴嘴在晶圓半徑方向移動，並從純水噴嘴及IPA噴嘴供給純水與IPA蒸汽(異丙醇與氮氣混合物)至晶圓上面，使晶圓乾燥的IPA型。
乾燥過的晶圓在其背面向下的狀態下，藉由第一搬送電動機123回到裝載口122的晶圓匣。如此進行，基板處理系統可維持晶圓的背面向下的狀態，進行晶圓研磨、洗淨、乾燥及搬送到裝載部的一連串步驟。
根據本實施形態，在晶圓W的背面向下的狀態下，可有效地研磨晶圓W的整個背面。結果，因為不需要使晶圓W反轉用於背面研磨，所以可防止空氣中的雜質附著於晶圓W，且減少整體處理時間。
第十二圖表示研磨裝置的其他實施形態的概略圖。不特別說明的本實施形態的結構及動作，是與參照第一及五~十圖來說明的實施形態相同，所以省略其重複說明。第十二圖所示的研磨裝置，具備第一基板保持部200來代替基板保持部10。第一基板保持部200被構成為可以其軸心為中心來旋轉，且在上下方向自由移動。
晶圓W在其第一面1向下的狀態下，水平保持在第一基板保持部200。晶圓W藉由真空吸附等將第一面1的中心側區域保持在第一基板保持部200，以第一基板保持部200的軸心為中心來旋轉。在晶圓W 旋轉的狀態下，使研磨帶31接觸晶圓W的第一面1的外周側區域，並以研磨頭運作部60的研磨頭驅動機構61使研磨頭50及研磨帶31進行圓周運動或在與晶圓W的第一面1平行的方向進行往返運動(振動)，來研磨晶圓W的第一面1的外周側區域。在一實施形態中，也可以使研磨頭50及研磨帶31進行圓周運動或往返運動(振動)，並以研磨頭運作部60的研磨頭移動機構91使研磨帶50及研磨帶31在晶圓W的第一面1的外周側區域內移動。
本實施形態的研磨裝置，更具備：第二基板保持部202，保持晶圓W的第一面1的外周側區域。第十三圖表示以第二基板保持部202保持晶圓W的第一面1的外周側區域時的狀態的概略圖。以第二基板保持部202保持晶圓W時，第一基板保持部200移動到下方並退避。
晶圓W在其第一面1向下的狀態下，水平保持在第二基板保持部202。晶圓W藉由真空吸附等將第一面1的外周側區域保持在第二基板保持部202。在保持晶圓W的第一面1的外周側區域的狀態下，使研磨帶31接觸晶圓W的第一面1的中心側區域，並以研磨頭運作部60的研磨頭驅動機構61使研磨頭50及研磨帶31進行圓周運動或在與晶圓W的第一面1平行的方向進行往返運動(振動)，來研磨晶圓W的第一面1的中心側區域。在一實施形態中，也可以使研磨頭50及研磨帶31進行圓周運動或往返運動(振動)，並以研磨頭運作部60的研磨頭移動機構91使研磨帶50及研磨帶31在晶圓W的第一面1的中心側區域內(第十三圖所示的箭頭範圍)移動。
上述實施形態，是以本發明所屬技術領域中具有通常知識者可實施本發明為目的來記載者。上述實施形態的各種變形例，若為本領域人士當然能完成，本發明的技術思想也能適用其他實施形態。因此，本發明並非受限於所記載的實施形態，而是依申請專利範圍所定義的技術思想進行的最廣範圍解釋者。
1‧‧‧第一面
2‧‧‧第二面
10‧‧‧基板保持部
11‧‧‧滾筒
11a‧‧‧基板保持面
11b‧‧‧錐面
12‧‧‧滾筒旋轉機構
27‧‧‧液體供給噴嘴
28‧‧‧保護液供給噴嘴
31‧‧‧研磨帶
41‧‧‧研磨具供給回收機構
43‧‧‧供給捲盤
44‧‧‧回收捲盤
49‧‧‧研磨頭組裝體
50‧‧‧研磨頭
52‧‧‧按壓機構
52a‧‧‧按壓墊
52b‧‧‧汽缸
53a、53b、53c、53d、53e、53f‧‧‧導輥
60‧‧‧研磨頭運作部
61‧‧‧研磨頭驅動機構
91‧‧‧研磨頭移動機構
93‧‧‧滾珠螺桿機構
93a‧‧‧可動部
93b‧‧‧螺旋軸
94‧‧‧馬達
100‧‧‧分隔壁
180‧‧‧動作控制部
O1‧‧‧中心
W‧‧‧基板

Claims (13)

  1. 一種研磨方法，其特徵在於包含：在基板的背面朝下的狀態下，使複數個滾筒接觸前述基板的周緣部，並使前述複數個滾筒以各軸心為中心旋轉，來使前述基板旋轉；以及供給液體至前述基板的背面，且藉由研磨頭使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面，並以不使前述研磨具在其軸心周圍旋轉的方式使前述研磨具相對於前述基板進行相對運動，來研磨該基板的整個背面；其中，前述研磨頭具有與前述基板的背面垂直的中心軸線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的研磨方法，其中前述相對運動是前述研磨具進行圓周運動，且在前述基板背面的中心與該背面的最外端之間移動的運動。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的研磨方法，其中前述相對運動是前述研磨具在平行於前述基板背面的方向進行往返運動，且前述研磨具在前述基板背面的中心與該背面的最外端之間移動的運動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的研磨方法，其中前述往返運動是前述研磨具在平行於前述基板背面的方向振動的運動。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的研磨方法，其中前述液體是純水或鹼性藥液。
  6. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的研磨方法，其中前述研磨具是表面具有研磨粒的研磨帶。
  7. 一種基板處理方法，其特徵在於包含下列步驟：將載置於裝卸部的基板搬送至研磨單元；以前述研磨單元研磨前述基板的整個背面；以洗淨單元洗淨前述研磨過的基板；以乾燥單元使前述洗淨過的基板乾燥；以及將前述乾燥過的基板搬送到前述裝卸部；將前述基板搬送至前述研磨單元的步驟、研磨前述基板的整個背面的步驟、洗淨前述研磨過的基板的步驟、使前述洗淨過的基板乾燥的步驟以及將前述乾燥過的基板搬送到前述裝卸部的步驟，是在基板背面朝下的狀態 下進行；以前數研磨單元研磨前述基板的整個背面的步驟，是在前述基板的背面向下的狀態下，藉由使複數個滾筒接觸前述基板的周緣部，並使前述複數個滾筒以各自的軸心為中心來旋轉，來使基板旋轉，供給液體至前述基板的背面，且使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面，並使前述研磨具相對於前述基板進行相對運動，來研磨該基板的整個背面的步驟。
  8. 一種研磨方法，是研磨基板的背面的方法，其特徵在於：以第一基板保持部保持前述基板的背面的中心側區域；使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面的外周側區域，並使前述研磨具進行圓周運動或振動，來研磨該背面的外周側區域；以第二基板保持部保持前述基板的背面的外周側區域；以及使在前述基板的下側所配置的研磨具接觸前述基板的背面的中心側區域，並使前述研磨具進行圓運動或振動，來研磨該背面的中心側區域。
  9. 一種研磨裝置，其特徵在於具備：基板保持部，保持基板，使該基板旋轉；研磨頭，使研磨具接觸前述基板的背面；研磨頭運作部，在前述基板被保持在前述基板保持部時，以不使前述研磨具在其軸心周圍旋轉的方式使前述研磨頭相對於前述基板進行相對運動，其中前述基板保持部具備複數個滾筒；前述複數個滾筒被構成為可以各滾筒的軸心為中心來旋轉；前述複數個滾筒具有：基板保持面，可接觸前述基板的周緣部；前述研磨頭被配置於比前述基板保持面更下方，且朝上配置；前述研磨頭具有與前述滾筒的軸心平行的中心軸線。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的研磨裝置，其中前述研磨頭運作部具備：研磨頭驅動機構，使前述研磨頭進行圓周運動或振動。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的研磨裝置，其中前述研磨頭運作部更具備：研磨頭移動機構，使前述研磨頭平行移動。
  12. 如申請專利範圍第9~11項中任一項所述的研磨裝置，其中前述研磨具是表面具有研磨粒的研磨帶。
  13. 一種研磨裝置，其特徵在於具備：第一基板保持部，保持前述基板的背面的中心側區域，使該基板旋轉；第二基板保持部，保持該背面的外周側區域；研磨頭，使研磨具接觸前述基板的背面，來研磨該基板的背面；研磨頭運作部，在前述基板被前述第一或第二基板保持部保持時，使前述研磨頭相對於前述基板進行相對運動；前述研磨頭運作部，具備：研磨頭驅動機構，使前述研磨頭進行圓周運動或振動。
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