專利名稱：拋光裝置和襯底處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光裝置和襯底處理裝置，并且更特別涉及一種拋光裝置和一種具有這種拋光裝置的襯底處理裝置，其中該拋光裝置用于消除在襯底，例如半導(dǎo)體晶片的外圍部分(傾斜部分和邊緣部分)處產(chǎn)生的表面粗糙度，或者用于去除形成于襯底外圍部分上面的膜。
背景技術(shù)：
近年來，隨著半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)越來越精密并且集成度越來越高，處理顆粒變得越來越重要。處理顆粒方面的一個(gè)主要問題是在半導(dǎo)體器件的制作過程中，在半導(dǎo)體晶片(襯底)的傾斜部分和邊緣部分處產(chǎn)生的表面粗糙度引起的粉塵。在這種情況下，如圖11所示，傾斜部分是指在半導(dǎo)體晶片W的邊緣的橫截面中具有曲率的部分B，而邊緣部分是指從晶片的傾斜部分B徑向向內(nèi)延伸大約幾毫米的平坦部分E。傾斜部分和邊緣部分在下面將統(tǒng)稱為外圍部分。
在半導(dǎo)體器件的制作過程中，可能在半導(dǎo)體晶片的外圍部分上面形成大量的針狀微細(xì)突起，由此產(chǎn)生表面粗糙度。在半導(dǎo)體晶片的運(yùn)輸或處理過程中，針狀突起可能斷裂并由此產(chǎn)生顆粒。因?yàn)檫@些顆粒將導(dǎo)致產(chǎn)量變低，因此需要消除形成于半導(dǎo)體晶片的外圍部分上面的針狀突起。
近來使用Cu作為半導(dǎo)體器件的互連材料并且使用低k材料作為電介質(zhì)已經(jīng)成為一種趨勢。如果形成于半導(dǎo)體晶片外圍部分上的Cu附著到傳送機(jī)器人的臂上或者附著到其中容納有半導(dǎo)體晶片的盒子上，那么Cu可能會擴(kuò)散，從而污染其它工藝，導(dǎo)致所謂的交叉污染。因?yàn)榈蚹膜具有非常低的強(qiáng)度，因此在CMP工藝中，其可能會從半導(dǎo)體晶片的外圍部分脫離，并且可能損壞，例如刮傷圖案化的表面。因此，從半導(dǎo)體晶片的外圍部分完全除去Cu和低k膜非常重要。
由于這種情況，在半導(dǎo)體制作工藝中，使用在其表面上附著固定磨粒的拋光帶來進(jìn)行對襯底外圍部分的拋光。在這種拋光工藝中，在旋轉(zhuǎn)襯底的同時(shí)使拋光帶與襯底的外圍部分滑動(dòng)接觸，由此去除形成于襯底外圍部分上的針狀突起和膜。然而，當(dāng)拋光帶與襯底的外圍部分滑動(dòng)接觸時(shí)，會使拋光廢料(廢屑)在襯底周圍散開。如果這種拋光廢料附著在襯底的器件部分上，那么就可能會在該器件部分上產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致低產(chǎn)量。因此，需要避免拋光廢料附著在襯底上。此外，同樣在拋光工藝后的清潔工藝、干燥工藝以及襯底傳輸工藝中，需要避免拋光過程中產(chǎn)生的拋光廢料和顆粒附著在襯底上。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述缺陷而提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種拋光裝置并且提供一種具有這種拋光裝置的襯底處理裝置，其中所述拋光裝置能夠避免在拋光工藝中產(chǎn)生的拋光廢料和顆粒在拋光工藝以及隨后的工藝，例如襯底傳送工藝中附著在襯底的表面上。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種拋光裝置，包括外殼，其用于在其中形成拋光室；旋轉(zhuǎn)臺，其用于保持和旋轉(zhuǎn)襯底，旋轉(zhuǎn)臺設(shè)置在拋光室的內(nèi)部；拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)，其用于將拋光帶供應(yīng)至所述拋光室并且收回已經(jīng)供應(yīng)至所述拋光室的拋光帶；拋光頭，其用于將所述拋光帶壓在襯底的傾斜部分上；液體供應(yīng)裝置，其用于將液體供應(yīng)至襯底的前表面和后表面上；以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其用于使所述拋光室的內(nèi)部壓力被設(shè)置為低于拋光室的外部壓力；其中，拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在拋光室的外部。
根據(jù)本發(fā)明，由于在拋光過程中將液體供應(yīng)至襯底的前表面和后表面上，因此避免了拋光廢料和顆粒附著在襯底的器件部分上。此外，因?yàn)榭梢酝ㄟ^經(jīng)由排氣通道來抽空拋光室而使拋光室的內(nèi)部壓力低于拋光室的外部壓力，因此，可以避免拋光廢料在拋光室周圍散開，并且由此避免拋光廢料進(jìn)入需要高清潔度的區(qū)域。此外，因?yàn)閽伖鈳Ч?yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在拋光室外部，因此拋光室可以很小并且容易保持清潔。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，拋光裝置還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于在襯底傾斜部分附近垂直擺動(dòng)拋光頭，其中所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，拋光裝置還包括相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于沿襯底的切線方向?qū)⑺鰭伖忸^和襯底相對于彼此移動(dòng)，其中所述相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，拋光裝置還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于在襯底傾斜部分附近垂直擺動(dòng)拋光頭；以及相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于沿襯底的切線方向?qū)⑺鰭伖忸^和襯底相對于彼此移動(dòng)，其中所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
根據(jù)本發(fā)明，可以不僅拋光襯底的傾斜部分而且拋光襯底的邊緣部分。因此，可以提高拋光率(rate)(去除率)。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，液體供應(yīng)裝置包括第一噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至拋光帶與襯底之間的接觸的一部分；第二噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至襯底從而在襯底的前表面上形成液體膜；以及第三噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至襯底的后表面。
根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，可以冷卻正在拋光的襯底部分并且可以加速拋光廢料的清除。此外，可以避免拋光廢料附著在襯底的前表面和后表面上。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，拋光裝置還包括定位機(jī)構(gòu)，其用于將襯底定位在旋轉(zhuǎn)臺的中心，其中所述定位機(jī)構(gòu)包括一對臂，其可以相互平行移動(dòng)；以及臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于移動(dòng)臂，使其彼此靠近和遠(yuǎn)離，并且所述臂中的每一個(gè)至少具有兩個(gè)與襯底的傾斜部分接觸的接觸構(gòu)件。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，拋光裝置還包括用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，所述終點(diǎn)檢測器包括圖像傳感器，其用于獲取襯底已拋光部分的圖像；以及控制器，其用于通過分析所述圖像傳感器獲取的圖像來確定已拋光部分的狀況。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，所述拋光頭包括超聲波振動(dòng)器。
利用上述結(jié)構(gòu)，可以避免拋光廢料附著在拋光帶上，并且可以加速拋光工藝。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，拋光裝置還包括純水噴射器，其用于將純水噴入所述拋光室中從而清潔所述拋光室。
利用上述結(jié)構(gòu)，可以通過純水沖洗掉附著在外殼內(nèi)表面、旋轉(zhuǎn)臺、拋光頭以及其它設(shè)備上的拋光廢料和顆粒，并因此可以保持拋光室清潔。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，襯底處理裝置包括拋光單元，其用于通過使拋光帶與襯底的傾斜部分滑動(dòng)接觸來拋光襯底的傾斜部分；清潔單元，其用于至少清潔襯底的傾斜部分；以及干燥單元，其用于干燥已經(jīng)由所述清潔單元清潔的襯底。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，所述拋光單元使所述拋光帶與襯底的傾斜部分和邊緣部分滑動(dòng)接觸，從而拋光傾斜部分和邊緣部分。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，所述拋光單元使拋光帶與襯底的切口部分滑動(dòng)接觸從而拋光該切口部分。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，襯底處理裝置還包括隔離物，其將所述襯底處理裝置的內(nèi)部空間劃分成用于拋光襯底的拋光區(qū)和用于清潔襯底的清潔區(qū)，將所述拋光區(qū)的內(nèi)部壓力設(shè)置為低于所述清潔區(qū)的內(nèi)部壓力。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，襯底處理裝置還包括風(fēng)扇單元，其用于形成清潔區(qū)中清潔空氣的向下流動(dòng)。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，襯底處理裝置還包括化學(xué)機(jī)械拋光單元，其用于通過將襯底壓在拋光臺上來拋光襯底的表面。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拋光裝置的垂直橫截面圖；圖2是圖1所示的拋光裝置的橫向橫截面圖；圖3A是示出圖1所示的拋光頭的放大橫截面圖；圖3B是圖3A所示的拋光頭的另一個(gè)實(shí)例的放大橫截面圖；
圖3C是圖3A所示的拋光頭的另一個(gè)實(shí)例的放大橫截面圖；圖4A是圖1所示的拋光裝置一部分的放大圖；圖4B是圖4A所示的拋光裝置的平面圖；圖5是一側(cè)視圖，其示出了用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器的實(shí)例；圖6是一側(cè)視圖，其示出了用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器的另一個(gè)實(shí)例；圖7A是一側(cè)視圖，其示出了用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器的整體結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)例；圖7B是具有發(fā)光器件和光接收器件的光傳感器的示意圖；圖8是一平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底處理裝置的整體結(jié)構(gòu)；圖9是圖8所示的襯底處理裝置的側(cè)視圖；圖10是一平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的襯底處理裝置的整體結(jié)構(gòu)；以及圖11是示出半導(dǎo)體晶片的傾斜部分和邊緣部分的視圖。
最佳實(shí)施方式下面將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拋光裝置。為了拋光諸如半導(dǎo)體等的襯底的傾斜部分和邊緣部分(即外圍部分)以便去除形成于該襯底的所述外圍部分上的表面粗糙度和多余膜的目的而設(shè)計(jì)了本發(fā)明的拋光裝置。襯底圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拋光裝置的垂直橫截面圖，而圖2是圖1所示的拋光裝置的橫向橫截面圖。
如圖1和圖2所示，拋光裝置包括旋轉(zhuǎn)臺1，其用于保持和旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片W；上殼3，其具有形成于其中的拋光室2；下殼4，其設(shè)置在上殼3下面；側(cè)殼4A，其設(shè)置成緊鄰上殼3和下殼4；以及拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)6，其用于將拋光帶5供應(yīng)至拋光室2并且收回已經(jīng)供應(yīng)至拋光室2的拋光帶5。第一設(shè)備間15A形成于側(cè)殼4A中，而拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)6設(shè)置在第一設(shè)備間15A中。拋光室2由上殼3限定，而旋轉(zhuǎn)臺1設(shè)置在拋光室2中。拋光室2可以是只有上部開孔的密閉室。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸7與旋轉(zhuǎn)臺1的下部連接，并且其由固定在柱形支撐構(gòu)件12的內(nèi)圓周面上的軸承8旋轉(zhuǎn)支撐。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸7具有固定在其下端部分上的皮帶輪9。皮帶輪9通過皮帶11與皮帶輪10連接，并且皮帶輪10與電機(jī)14連接。采用這種布置，電機(jī)14通過皮帶輪9、10和皮帶11使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸7旋轉(zhuǎn)，由此使旋轉(zhuǎn)臺1旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括皮帶輪9、10、皮帶11和電機(jī)14，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在下殼4中限定的第二設(shè)備間15B中。拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)6可以設(shè)置在第二設(shè)備間15B中。
拋光室2、第一設(shè)備間15A和第二設(shè)備間15B通過出氣管(調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu))16與真空源(例如，真空泵)13連通。這個(gè)出氣管16包括垂直管16a，其具有位于拋光室2中的開口端16c；以及水平管16b，其具有位于第二設(shè)備間15B中的開口端19A。垂直管16a和水平管16b彼此連通。水平管16b的開口端19A設(shè)置有打開和關(guān)閉開口端19A的排氣調(diào)節(jié)門17A。水平管16b具有位于第一設(shè)備間15A中的開口部分19B。排氣調(diào)節(jié)門17B設(shè)置在開口部分19B中，從而通過操作排氣調(diào)節(jié)門17B打開和關(guān)閉開口部分19B。水平管16b的另一個(gè)開口端通過管27與真空源13連接。
過濾器47設(shè)置在拋光室2的上部，這樣空氣通過過濾器47從而在拋光室2中形成清潔氣流。該清潔氣流在半導(dǎo)體晶片W的外圍部分附近向下流動(dòng)，然后從出氣管16的抽吸口(開口端)16c抽出，排到外部。這種氣流可以避免污染正在被拋光的半導(dǎo)體晶片W以及設(shè)備，例如圖2中所示定位機(jī)構(gòu)的臂21，在后面將對其進(jìn)行說明。
形成通孔7a，以便延伸穿過旋轉(zhuǎn)臺1和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸7，并且通孔7a的上開口端位于旋轉(zhuǎn)臺1的上表面。通孔7a的下開口端通過設(shè)置在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸7的下端部分上的旋轉(zhuǎn)連接器18與真空源(未示出)連接。真空源在通孔7a中產(chǎn)生真空，于是將半導(dǎo)體晶片W吸在旋轉(zhuǎn)臺1的上表面上。以這種方式，旋轉(zhuǎn)臺1可以在保持半導(dǎo)體晶片W的同時(shí)旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片W。
定位機(jī)構(gòu)20設(shè)置在拋光室2中，其用于將半導(dǎo)體晶片W放置在旋轉(zhuǎn)臺1的中心。定位機(jī)構(gòu)20包括一對臂21，其可以在水平方向上相互平行移動(dòng)；以及臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22，其用于使這些臂21移動(dòng)，以便彼此靠近和遠(yuǎn)離。臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22包括分別固定在臂21上的齒條23、與這些齒條23嚙合的齒輪24以及旋轉(zhuǎn)齒輪24的電機(jī)26。每個(gè)臂21具有兩個(gè)與半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分接觸的接觸構(gòu)件25。這些接觸構(gòu)件25位于與旋轉(zhuǎn)臺1上的半導(dǎo)體晶片W相同的水平面內(nèi)。在拋光半導(dǎo)體晶片W的同時(shí)，通過移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)向下移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)20。盡管在本實(shí)施例中在每個(gè)臂21上設(shè)置有兩個(gè)接觸構(gòu)件25，但是可以設(shè)置三個(gè)或更多的接觸構(gòu)件?？紤]到保持半導(dǎo)體晶片W的整個(gè)圓周上傾斜部分的均勻拋光區(qū)域，將半導(dǎo)體晶片W置于中心很重要。
在上殼3的側(cè)面，設(shè)置有入口3a，通過其將半導(dǎo)體晶片W傳送到拋光室2中；關(guān)閉物30，其用于遮蓋入口3a；以及氣缸31，其用于上下移動(dòng)關(guān)閉物30。由傳送機(jī)器人(未示出)通過入口3a將待拋光的半導(dǎo)體晶片W傳送到拋光室2中，直到半導(dǎo)體晶片W位于旋轉(zhuǎn)臺1上方。在該狀態(tài)下，使臂21靠近彼此移動(dòng)，以使臂21的接觸構(gòu)件25與半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分接觸，由此將半導(dǎo)體晶片W放置在旋轉(zhuǎn)臺1的中心。
拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)6安裝在上殼3的側(cè)壁上并且設(shè)置在位于拋光室2外部的第一設(shè)備間15A中。拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)6包括供應(yīng)卷軸6A，其用于將拋光帶5供應(yīng)到拋光室2中；接收卷軸6B，其用于收回已經(jīng)供應(yīng)到拋光室2中的拋光帶5；以及電機(jī)6C，其用于旋轉(zhuǎn)接收卷軸6B。上殼3的側(cè)壁具有兩個(gè)切口3b、3c，拋光帶5通過該切口3b、3c。這些切口3b、3c分別位于供應(yīng)卷軸6A和接收卷軸6B附近。來自供應(yīng)卷軸6A的拋光帶5通過上切口3b進(jìn)入拋光室2中，而來自拋光室2的拋光帶5通過下切口3c，由接收卷軸6B收回。
拋光帶5可以包括一種帶子，在該帶子用作拋光表面的一個(gè)側(cè)面上粘結(jié)有金剛石或SiC磨粒。根據(jù)半導(dǎo)體晶片W的類型或需要的性能來選擇粘結(jié)到拋光帶上的磨粒。例如，可以使用具有#4000至#11000粒度的金剛石或者具有4000至#10000粒度的SiC。也可以使用沒有磨粒的帶狀拋光布。
在拋光室2內(nèi)部，設(shè)置有用于引導(dǎo)拋光帶5的兩個(gè)主引導(dǎo)輥32和兩個(gè)輔助引導(dǎo)輥33A、33B。這些主引導(dǎo)輥32平行于拋光臺1的上表面延伸，并且彼此平行設(shè)置。此外，在半導(dǎo)體晶片W位于兩個(gè)主引導(dǎo)輥32之間的中點(diǎn)時(shí)，這些主引導(dǎo)輥32垂直排列(即，沿旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)軸線方向)。采用這種設(shè)置，主引導(dǎo)輥32引導(dǎo)的拋光帶5在半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分附近垂直移動(dòng)。輔助引導(dǎo)輥33A、33B相對于拋光帶5的移動(dòng)方向被設(shè)置在主引導(dǎo)輥32的下方。輔助引導(dǎo)輥33A通過彈簧(未示出)向上加載，而輔助引導(dǎo)輥33B固定在適當(dāng)位置。
在拋光室2中，還設(shè)置有拋光頭35以及用于朝半導(dǎo)體晶片W方向移動(dòng)拋光頭35的推動(dòng)氣缸36。圖3A是示出圖1所示的拋光頭的放大橫截面圖。如圖3A所示，拋光頭35具有兩個(gè)朝向半導(dǎo)體晶片W伸出的突起部分35a。這些突起部分35a垂直排列并將其設(shè)置成使半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分位于突起部分35a之間。拋光頭35固定在推動(dòng)氣缸36的桿36a上，并設(shè)置為面對拋光帶5的后表面(即，位于拋光表面相對側(cè)的表面)。采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)通過推動(dòng)氣缸36向半導(dǎo)體晶片W移動(dòng)拋光頭35時(shí)，通過拋光頭35將拋光帶5的拋光表面壓在半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分上。此時(shí)，拋光帶5變形，以便適應(yīng)半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分。
圖3B是圖3A所示的拋光頭的另一個(gè)實(shí)例的放大橫截面圖。如圖3B所示，拋光頭35具有超聲波振動(dòng)器51，該超聲波振動(dòng)器51向拋光頭35施加機(jī)械振動(dòng)。采用這種結(jié)構(gòu)，可以清除附著在拋光帶5的拋光廢料，并且可以通過振動(dòng)來調(diào)節(jié)拋光帶5，進(jìn)而加速拋光工藝。
圖3C是圖3A所示的拋光頭的另一個(gè)實(shí)例的放大橫截面圖。如圖3C所示，拋光頭35具有插在兩個(gè)突起部分35a之間的彈性體(例如，橡膠)38，這樣通過彈性體38將拋光帶5壓在半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分上。采用這種結(jié)構(gòu)，可以將拋光帶5的壓力均勻地分散在傾斜部分上。在這種情況下，可以在彈性體38后面設(shè)置壓力測量傳感器39，例如負(fù)載傳感器，從而基于壓力測量傳感器39的輸出信號來控制壓力。
這里，拋光帶5可以由拋光薄膜形成。此外，可以使用由具有高度柔性的材料制成的拋光帶。由于將拋光薄膜用作拋光帶，所以拋光帶在半導(dǎo)體晶片W的表面，特別是在外圍部分(傾斜部分和邊緣部分)處沒有折疊或彎曲。因此，拋光帶5可以可靠地適應(yīng)半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的曲面形狀，因此可以均勻地拋光半導(dǎo)體晶片W的外圍部分。結(jié)果，可以通過拋光均勻并穩(wěn)定地去除形成于半導(dǎo)體晶片W表面上的針狀突起或者附著在半導(dǎo)體晶片W表面上的多余膜。這里“拋光帶”是指帶狀拋光工具，這種拋光帶包括具有其上施加有拋光磨粒的基膜的拋光薄膜，以及帶狀拋光布。
如圖2所示，推動(dòng)氣缸36通過曲柄37與振動(dòng)機(jī)構(gòu)40連接。振動(dòng)機(jī)構(gòu)40包括皮帶輪40A，其固定在曲柄37的曲軸37a上；皮帶輪40B，其通過皮帶40C與皮帶輪40A連接；以及電機(jī)40D，其與皮帶輪40B連接。電機(jī)40D可以操作為以預(yù)定周期沿正常方向和相反方向反復(fù)旋轉(zhuǎn)皮帶輪40B。因此，振動(dòng)機(jī)構(gòu)40通過曲柄37使推動(dòng)氣缸36和拋光頭35垂直振動(dòng)。在本實(shí)施例中，曲軸37a沿拋光臺1上的半導(dǎo)體晶片W的切線方向延伸，因此拋光頭35關(guān)于半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分垂直擺動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜)。因此，使拋光帶5不僅與半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分接觸而且與半導(dǎo)體晶片W的邊緣部分接觸。
上述振動(dòng)機(jī)構(gòu)40與相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41連接，所述相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41用于相對于半導(dǎo)體晶片W移動(dòng)拋光頭35。該相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41使振動(dòng)機(jī)構(gòu)40和曲柄37沿著曲軸37a的延伸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，與曲柄37連接的拋光頭35沿著半導(dǎo)體晶片W的切線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)(振動(dòng))。通過這種方式，因?yàn)檎駝?dòng)機(jī)構(gòu)40與相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41連接，所以拋光頭35在半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分的附近擺動(dòng)并且同時(shí)在半導(dǎo)體晶片W的切線方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
振動(dòng)機(jī)構(gòu)40和相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41設(shè)置在拋光室2的外部。氣缸適合于用作相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41。這里，拋光頭35與半導(dǎo)體晶片W之間的相對移動(dòng)不僅包括拋光頭35的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而且包括半導(dǎo)體晶片W本身的旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)臺1與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為整體在與拋光帶5的拋光表面平行的方向上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
如圖1所示，用于將純水噴入拋光室2中的純水噴射器45設(shè)置在拋光頭35和旋轉(zhuǎn)臺1的上方。從純水噴射器45將純水供應(yīng)到幾乎整個(gè)拋光室2內(nèi)，由此通過純水清潔上殼3的內(nèi)表面、旋轉(zhuǎn)臺1、拋光頭35和其它設(shè)備。已經(jīng)從純水噴射器45供應(yīng)的純水通過出液管46排放到拋光室2的外部。
圖4A是圖1所示的拋光裝置一部分的放大圖，并且圖4B是圖4A所示的拋光裝置的平面圖。
如圖4A所示，拋光裝置包括用于將液體供應(yīng)到旋轉(zhuǎn)臺1上的半導(dǎo)體晶片W的液體供應(yīng)裝置50。所供應(yīng)液體的例子包括純水、用于加速拋光的化學(xué)液體以及用于降低摩擦系數(shù)的化學(xué)液體。液體供應(yīng)裝置50包括第一噴嘴50A，其用于將液體噴到拋光帶5與半導(dǎo)體晶片W之間的接觸的一部分；第二噴嘴50B，其用于將液體噴到半導(dǎo)體晶片W的前表面(上表面)上；以及第三噴嘴50C，其用于將液體噴到半導(dǎo)體晶片W的后表面?zhèn)?下表面?zhèn)?處的外圍部分。
第一噴嘴50A主要將液體噴到半導(dǎo)體晶片W的正在拋光的部分，并且用于冷卻該部分，降低摩擦系數(shù)，并且快速?zèng)_掉拋光廢料。如圖4B中所示，從第二噴嘴50B噴出的液體形成三角形流。在該狀態(tài)下，當(dāng)半導(dǎo)體晶片W旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體散布在半導(dǎo)體晶片W的前表面上，從而形成覆蓋半導(dǎo)體晶片W整個(gè)前表面的液膜。因此，通過該液膜防止半導(dǎo)體晶片W的前表面接觸周圍大氣。第三噴嘴50C將液體噴到半導(dǎo)體晶片W的后表面(下表面)上，從而避免拋光廢料進(jìn)入半導(dǎo)體晶片W的后表面?zhèn)?，并因此避免拋光廢料附著在半導(dǎo)體晶片W的后表面和拋光臺1上。從第一噴嘴50A、第二噴嘴50B和第三噴嘴50C供應(yīng)的液體通過出液管46(參見圖1)排放到拋光室2的外部。
接下來描述本實(shí)施例中拋光裝置的工作。
起動(dòng)氣缸31提升關(guān)閉物30，由此打開入口3a。傳送機(jī)器人(未示出)通過入口3a將待拋光的半導(dǎo)體晶片W傳送到拋光室2中。傳送半導(dǎo)體晶片W直到其到達(dá)旋轉(zhuǎn)臺1正上方的位置，然后由定位機(jī)構(gòu)20的臂21保持。此時(shí)，進(jìn)行半導(dǎo)體晶片W的定位，即居中。在保持半導(dǎo)體晶片W的同時(shí)降低臂21，然后將半導(dǎo)體晶片W放在旋轉(zhuǎn)臺1的上表面上。在該狀態(tài)下，真空源在通孔7a中產(chǎn)生真空，由此將半導(dǎo)體晶片W吸到旋轉(zhuǎn)臺1的上表面。進(jìn)一步降低臂21，然后在預(yù)定等待位置等待。然后，起動(dòng)電機(jī)14，旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片W與旋轉(zhuǎn)臺1。
此后，驅(qū)動(dòng)拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)6的電機(jī)6C，以低速將拋光帶5供應(yīng)到拋光室2中。推動(dòng)氣缸36向半導(dǎo)體晶片W方向移動(dòng)拋光頭35，并且通過拋光頭35使拋光帶5的拋光表面與半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分接觸，由此對半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行拋光。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)振動(dòng)機(jī)構(gòu)40和相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41使拋光頭35垂直振動(dòng)并且沿著半導(dǎo)體晶片W的切線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，同時(shí)拋光了半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分和邊緣部分。如果拋光頭35不作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以沿著曲軸37a的延伸方向使旋轉(zhuǎn)臺1往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在拋光期間，由拋光帶5的張力產(chǎn)生的壓力施加于半導(dǎo)體晶片W的外圍部分上。即使當(dāng)拋光帶5與半導(dǎo)體晶片W之間的接觸部分從傾斜部分轉(zhuǎn)移到邊緣部分時(shí)，該壓力也保持恒定。因此，可以一直獲得恒定的拋光速度(清除速度)和恒定的拋光輪廓，而不依賴于半導(dǎo)體晶片W的形狀或尺寸變化。
在拋光半導(dǎo)體晶片W時(shí)，將液體，例如純水從第一噴嘴50A、第二噴嘴50B和第三噴嘴50C供應(yīng)到半導(dǎo)體晶片W。通過供應(yīng)液體，可以冷卻半導(dǎo)體晶片W并且降低摩擦系數(shù)。此外，因?yàn)榘雽?dǎo)體晶片W的暴露表面被液體覆蓋，因此可以避免散開的拋光廢料(粉末)附著在半導(dǎo)體晶片W的器件部分上。此外，在拋光期間，真空源13通過出氣管16抽空拋光室2，使得拋光室2的內(nèi)部壓力(即，拋光室2內(nèi)部的氣體壓力)低于拋光室2的外部壓力(即，拋光室2外部的氣體壓力)。因此，可以將分散在拋光室2中的拋光廢料和顆粒通過出氣管16排放到外部。從而，可以保持拋光室2清潔，并且可以避免拋光廢料進(jìn)入需要高清潔度的區(qū)域。
優(yōu)選提供如下的壓力梯度拋光裝置外部空間中的壓力＞拋光室2中的壓力＞設(shè)備間15A、15B中的壓力。
根據(jù)本實(shí)施例，可以避免因?yàn)閽伖鈴U料和顆粒的附著而出現(xiàn)器件部分的缺陷。此外，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)檫B續(xù)供應(yīng)拋光帶5，因此可以為與半導(dǎo)體晶片W外圍部分的滑動(dòng)接觸提供新的拋光表面。因此，可以在半導(dǎo)體晶片W的整個(gè)外圍部分上獲得均勻的拋光速度和均勻的拋光輪廓。
可以根據(jù)拋光時(shí)間或者通過提供終點(diǎn)檢測器來控制該拋光裝置的拋光終點(diǎn)。例如，可以提供光源(例如，激光器或LED)用于對沒有設(shè)置拋光頭35的部分施加具有某一形狀和強(qiáng)度的光，使得根據(jù)通過檢測來自半導(dǎo)體晶片W的散射光所測量的傾斜部分的不規(guī)則性來檢測拋光終點(diǎn)。在本實(shí)例中，沿著與半導(dǎo)體晶片的器件部分垂直的方向施加光?；蛘?，可以監(jiān)測半導(dǎo)體晶片的外圍部分的溫度變化，從而根據(jù)溫度變化來檢測拋光終點(diǎn)。下面將參照
終點(diǎn)檢測器的實(shí)例。
圖5是一側(cè)視圖，其示出了用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器的實(shí)例。如圖5所示，終點(diǎn)檢測器60包括圖像傳感器61，例如CCD攝像機(jī)；環(huán)形照明器62，其位于圖像傳感器61與待檢測的半導(dǎo)體晶片W之間；以及控制器63，其用于根據(jù)圖像傳感器61獲得的圖像確定是否到達(dá)拋光終點(diǎn)。
在這種終點(diǎn)檢測器60中，在拋光期間，環(huán)形照明器62照亮半導(dǎo)體晶片W的外圍部分，并且圖像傳感器61獲得半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的圖像。然后，在控制器63中捕捉由圖像傳感器61獲得的圖像?？刂破?3觀察半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的顏色變化，從而確定已拋光外圍部分的狀態(tài)，并且根據(jù)顏色變化檢測拋光終點(diǎn)。當(dāng)檢測到拋光終點(diǎn)時(shí)，控制器63將終點(diǎn)檢測信號發(fā)送給拋光控制部分(未示出)，由此移動(dòng)拋光頭35，使拋光帶5脫離與半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的接觸，然后停止旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)。
在開始拋光工藝前，可以通過圖像傳感器61預(yù)先將半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的初始輪廓存儲在控制器63中，使得拋光半導(dǎo)體晶片W的外圍部分以保持該初始輪廓。確定初始輪廓的因素包括半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的傾斜角、曲率和尺寸。或者，可以通過圖像傳感器61預(yù)先將已經(jīng)拋光的成品半導(dǎo)體晶片的外圍部分的圖像存儲在控制器63中作為參考圖像。同樣，在這種情況下，可以通過將拋光期間圖像傳感器61獲得的圖像與參考圖像進(jìn)行比較來檢測拋光終點(diǎn)。
圖6是一側(cè)視圖，其示出了用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器的另一個(gè)實(shí)例。如圖6所示，終點(diǎn)檢測器70包括放大器71，其與用于旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺1的電機(jī)(伺服電機(jī))14連接；以及控制器72，其用于根據(jù)放大器71放大的信號來確定是否到達(dá)拋光終點(diǎn)。
在這種終點(diǎn)檢測器70中，在拋光半導(dǎo)體晶片W的外圍部分時(shí)，放大器71放大來自以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺1的電機(jī)14的信號(例如，電流值)，并且將放大的信號發(fā)送給控制器72。根據(jù)來自放大器71的信號，控制器72檢測旋轉(zhuǎn)電機(jī)14所需的力矩，分析力矩變化，并且檢測拋光終點(diǎn)。當(dāng)檢測到拋光終點(diǎn)時(shí)，控制器72將終點(diǎn)檢測信號發(fā)送給拋光控制部分(未示出)，由此移動(dòng)拋光頭35以使拋光帶5脫離與半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的接觸，然后停止旋轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)。
力矩儀可以設(shè)置在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸7上，以便直接測量旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺1的力矩。同樣在這種情況下，可以通過分析力矩變化來檢測拋光終點(diǎn)?；蛘撸梢酝ㄟ^分析往復(fù)移動(dòng)拋光頭35的相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41的壓力變化，或者通過分析往復(fù)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺1的伺服電機(jī)(未示出)的電流值的變化來檢測拋光終點(diǎn)。
圖7A是一側(cè)視圖，其示出了用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器的整體結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)例，圖7B是具有發(fā)光器件和光接收器件的光傳感器的示意圖。如圖7A和圖7B所示，終點(diǎn)檢測器80包括光傳感器81，其具有發(fā)光器件81a和光接收器件81b；測量放大器82，其用于測量和放大光傳感器81的光接收器件81b接收的光；以及控制器83，其用于根據(jù)測量放大器82放大的信號確定是否到達(dá)拋光終點(diǎn)。
在這種終點(diǎn)探測器80中，在對外圍部分進(jìn)行拋光期間，光傳感器81的發(fā)光器件81a發(fā)出光到半導(dǎo)體晶片W的外圍部分，而光接收器件81b接收來自半導(dǎo)體晶片W的外圍部分的散射光。然后，測量放大器82測量光接收器件81b接收的散射光并且放大該信號，并且將放大信號發(fā)送給控制器83?？刂破?3根據(jù)來自測量放大器82的信號分析散射光，從而評估半導(dǎo)體晶片W的已拋光外圍部分的表面粗糙度，由此檢測拋光終點(diǎn)。
在本實(shí)施例的拋光裝置中，因?yàn)檠刂趻伖馀_1上的半導(dǎo)體晶片W的旋轉(zhuǎn)方向拖拉拋光帶5，因此在拋光帶5中產(chǎn)生張力(即，張應(yīng)力)。這樣，在拋光期間，通過使用應(yīng)變計(jì)等測量該張力(即，張應(yīng)力)，從而分析張力變化，可以檢測拋光終點(diǎn)。在這種情況下，控制器可以通過分析應(yīng)變計(jì)等測量的張力變化來檢測拋光終點(diǎn)。
盡管將上述拋光裝置設(shè)計(jì)為拋光半導(dǎo)體晶片W的傾斜部分和邊緣部分，但是拋光裝置可以具有用于拋光半導(dǎo)體晶片W的切口部分的切口拋光裝置。在這種情況下，通過圓形彈性件使拋光帶與半導(dǎo)體晶片W的切口部分滑動(dòng)接觸并且將其壓在切口部分上。優(yōu)選的是，彈性件應(yīng)該具有對應(yīng)于切口部分形狀的錐形圓周部分。
接下來將參照圖8和圖9描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底處理裝置。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底處理裝置的整體結(jié)構(gòu)的平面圖，圖9是圖8所示的襯底處理裝置的側(cè)視圖。
如圖8所示，襯底處理裝置包括裝載/卸載臺100，其上放置四個(gè)容納多個(gè)半導(dǎo)體晶片(襯底)的晶片盒101；第一傳送機(jī)器人(第一傳送機(jī)構(gòu))102，其用于傳送干的半導(dǎo)體晶片；第二傳送機(jī)器人(第二傳送機(jī)構(gòu))103，其用于傳送濕的半導(dǎo)體晶片；臨時(shí)裝載臺104，其上放置未處理或已處理的半導(dǎo)體晶片；拋光單元110A、110B，其用于拋光半導(dǎo)體晶片的傾斜部分和切口部分；清潔單元105A、105B，其用于清潔已拋光的半導(dǎo)體晶片；以及沖洗干燥單元106A、106B，其用于沖洗和干燥已清潔的半導(dǎo)體晶片。清潔單元105A、105B具有相同的結(jié)構(gòu)，并且沖洗干燥單元106A、106B也具有相同的結(jié)構(gòu)。第一傳送機(jī)器人102在平行裝載/卸載臺100上面四個(gè)晶片盒101的設(shè)置方向上移動(dòng)，并且從一個(gè)晶片盒101上取下半導(dǎo)體晶片。
每個(gè)拋光單元110A、110B包括傾斜拋光機(jī)構(gòu)，其具有拋光頭35；推動(dòng)氣缸36；拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)6，如圖1所示；以及切口拋光機(jī)構(gòu)(未示出)，其用于通過使拋光帶與切口部分滑動(dòng)接觸來拋光半導(dǎo)體晶片的切口部分。然而，可以不設(shè)置切口拋光機(jī)構(gòu)，或者可以分別在拋光單元110A、110B中單獨(dú)設(shè)置傾斜拋光機(jī)構(gòu)和切口拋光機(jī)構(gòu)。傾斜拋光機(jī)構(gòu)可以包括圖2中所示的振動(dòng)機(jī)構(gòu)40和相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)41，從而不僅拋光半導(dǎo)體晶片的傾斜部分而且同時(shí)拋光其邊緣部分。拋光單元110A、110B的部件與圖1所示拋光裝置的部件完全相同，下面將不會對其進(jìn)行說明。
第一傳送機(jī)器人102用于在裝載/卸載臺100上的晶片盒101與臨時(shí)裝載臺104之間傳送半導(dǎo)體晶片。第二傳送機(jī)器人103用于在臨時(shí)裝載臺104，拋光單元110A、110B，清潔單元105A、105B以及沖洗干燥單元106A、106B之間傳送半導(dǎo)體晶片。第二傳送機(jī)器人103可以具有兩只手臂一個(gè)用于把持已拋光且不干凈的半導(dǎo)體晶片，另一個(gè)用于把持已清潔的干凈半導(dǎo)體晶片。
第一隔離物112設(shè)置在沖洗干燥單元106A、106B與第一傳送機(jī)器人102之間，并且第二隔離物113設(shè)置在清潔單元105A、105B與拋光單元110A、110B之間。通過第一隔離物112和第二隔離物113，將襯底處理裝置的內(nèi)部空間劃分成傳送區(qū)120、清潔區(qū)121和拋光區(qū)122。
第一隔離物112具有門112a和關(guān)閉物112b，其用于允許在第一傳送機(jī)器人102與臨時(shí)裝載臺104之間傳送半導(dǎo)體晶片。此外，第二隔離物113具有門113a和關(guān)閉物113b，其用于允許在第二傳送機(jī)器人103與拋光單元110A、110B之間傳送半導(dǎo)體晶片。第二傳送機(jī)器人103在平行清潔區(qū)121和拋光區(qū)122的設(shè)置方向上移動(dòng)。清潔單元105A、105B和沖洗干燥單元106A、106B分別被未示出的隔離物包圍，其中每個(gè)隔離物具有門和關(guān)閉物，其用于允許通過第二傳送機(jī)器人103傳送半導(dǎo)體晶片。
如圖9所示，襯底處理裝置被隔離壁130包圍。風(fēng)扇單元131設(shè)置在隔離壁130的上部從而將清潔空氣供應(yīng)到位于風(fēng)扇單元131下方的清潔區(qū)121，所述風(fēng)扇單元131包括供氣扇和過濾器，例如化學(xué)過濾器、HEPA過濾器或ULPA過濾器。風(fēng)扇單元131從清潔區(qū)121的下部抽吸空氣，并且將已經(jīng)通過上述過濾器的清潔空氣向下供應(yīng)。以這種方式，在清潔區(qū)121內(nèi)形成清潔空氣向半導(dǎo)體晶片表面的向下氣流，由此避免在半導(dǎo)體晶片的清潔和傳送期間污染半導(dǎo)體晶片。風(fēng)扇單元131供應(yīng)的清潔空氣通過形成于第二隔離物113中的排氣孔113c引入拋光區(qū)122。已經(jīng)供應(yīng)到拋光區(qū)122的空氣通過排出孔133排到外部。第一隔離物112具有排氣孔112c，通過該排氣孔將清潔空氣從傳送區(qū)120引入清潔區(qū)121。
壓力梯度設(shè)置如下傳送區(qū)120中的壓力＞清潔區(qū)121中的壓力＞拋光區(qū)122中的壓力。采用這樣的壓力梯度，襯底處理裝置可以用作干入干出(dry-in dry-out)型外圍部分拋光裝置，該裝置不僅在安裝于清潔空間時(shí)而且在安裝于沒有粉塵處理的普通環(huán)境時(shí)都可以執(zhí)行非常清潔的工藝。
下面，將描述具有上述結(jié)構(gòu)的襯底處理裝置執(zhí)行的工藝步驟。
通過未示出的盒子傳送裝置將容納有半導(dǎo)體晶片的晶片盒101傳送到襯底處理裝置，并放在裝載/卸載臺100上，其中所述半導(dǎo)體晶片已經(jīng)進(jìn)行了CMP處理或Cu形成處理。第一傳送機(jī)器人102從裝載/卸載臺100上的晶片盒101中取出半導(dǎo)體晶片，并且將半導(dǎo)體晶片放到臨時(shí)裝載臺104上。第二傳送機(jī)器人103將臨時(shí)裝載臺104上的半導(dǎo)體晶片傳送到拋光單元110A(或110B)。然后，在拋光單元110A中進(jìn)行切口部分和/或傾斜部分的拋光。
在這種拋光單元110A中，在拋光期間或拋光后，設(shè)置在半導(dǎo)體晶片附近的液體供應(yīng)裝置50(參見圖4A和圖4B)將純水或化學(xué)液體供應(yīng)到半導(dǎo)體晶片的上表面、外圍部分以及下表面。從而，冷卻半導(dǎo)體晶片并且降低摩擦系數(shù)。此外，在半導(dǎo)體晶片的表面上形成液體膜，由此避免拋光廢料和顆粒附著在半導(dǎo)體晶片的表面上。液體的供應(yīng)不僅出于上述目的而且也出于保持拋光單元110A中半導(dǎo)體晶片表面上的材料的目的(例如，在避免特性變化，例如因?yàn)榛瘜W(xué)液體等而在晶片表面發(fā)生不均勻氧化的同時(shí)形成均勻的氧化物膜)。
第二傳送機(jī)器人103將已拋光的半導(dǎo)體晶片從拋光單元110A傳送到清潔單元105A(或105B)。在這種清潔單元105A中，四個(gè)可旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)?40保持并且旋轉(zhuǎn)已拋光的半導(dǎo)體晶片，其中至少一個(gè)輥?zhàn)佑沈?qū)動(dòng)源(未示出)旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片的同時(shí)，將純水從純水噴嘴(未示出)供應(yīng)到半導(dǎo)體晶片，并將具有截錐形的輥?zhàn)雍＞d141與半導(dǎo)體晶片的外圍部分接觸以便進(jìn)行擦洗清潔。此外，在清潔單元105A中，將柱形輥?zhàn)雍＞d142移動(dòng)到半導(dǎo)體晶片上方和下方的位置，并且分別與半導(dǎo)體晶片的上表面和下表面接觸。在該狀態(tài)下，設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上方和下方的純水供應(yīng)噴嘴(未示出)將純水供應(yīng)給半導(dǎo)體晶片，并且旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)雍＞d142，由此擦洗半導(dǎo)體晶片的整個(gè)上表面和下表面。
第二傳送機(jī)器人103將已擦洗的半導(dǎo)體晶片從清潔單元105A傳送到?jīng)_洗干燥單元106A(或106B)。在該沖洗干燥單元106A中，將半導(dǎo)體晶片放置在旋轉(zhuǎn)臺144上并且由旋轉(zhuǎn)卡盤145保持。然后，以每分鐘100至500轉(zhuǎn)的低速旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片，并且將純水供應(yīng)到半導(dǎo)體晶片的整個(gè)表面上進(jìn)行沖洗。之后，停止純水供應(yīng)，并且以每分鐘1500至5000轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片。此時(shí)，如果需要，可以將清潔惰性氣體供應(yīng)給半導(dǎo)體晶片。以這種方式，進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)干燥。
然后，第二傳送機(jī)器人103將已經(jīng)由沖洗干燥單元106A干燥的半導(dǎo)體晶片傳送到臨時(shí)裝載臺104。此外，第一傳送機(jī)器人102通過門112a將放在臨時(shí)裝載臺104上的半導(dǎo)體晶片傳送到裝載/卸載臺100上的晶片盒101?；蛘?，第一傳送機(jī)器人102通過門(未示出)將半導(dǎo)體晶片直接從沖洗干燥單元106A(或160B)傳送到晶片盒101。在清潔單元105A、105B和沖洗干燥單元106A、106B中，如果需要，可以結(jié)合接觸式清潔(例如，采用鉛筆(pencil)或卷軸形式的PVA海綿進(jìn)行清潔)和非接觸式清潔(例如，采用氣穴噴射或施加超聲波的液體進(jìn)行清潔)。
在上述工藝中，在拋光單元110A中對半導(dǎo)體晶片的傾斜部分和/或切口部分進(jìn)行拋光，并且在清潔單元105A和沖洗干燥單元106A中清潔和干燥半導(dǎo)體晶片。在該情況下，可以在兩條處理線中同時(shí)處理兩個(gè)半導(dǎo)體晶片，其中一條處理線包括拋光單元110A、清潔單元105A和沖洗干燥單元106A，并且另一條處理線包括拋光單元110B、清潔單元105B和沖洗干燥單元106B。以這種方式，可以在兩條處理線上并行處理兩個(gè)半導(dǎo)體晶片，因此可以提高處理性能(生產(chǎn)量)。
在拋光單元110A中對切口部分進(jìn)行拋光后，可以將半導(dǎo)體晶片傳送到拋光單元110B，從而在拋光單元110B中拋光傾斜部分?；蛘?，可以在拋光單元110A中粗拋光傾斜部分和切口部分，然后可以在拋光單元110B中進(jìn)行精拋光。以這種方式，可以分別使用拋光單元110A和拋光單元110B，從而進(jìn)行順序處理。
下面，將參照圖10描述根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的襯底處理裝置。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的襯底處理裝置的整體結(jié)構(gòu)的平面圖。本實(shí)施例的襯底處理裝置包括圖1和圖2所示的拋光裝置作為拋光單元110A、110B。下面將不會重復(fù)說明該實(shí)施例中與圖8和圖9所示襯底處理裝置相同的部件和操作。
如圖10所示，本實(shí)施例的襯底處理裝置與圖8所示襯底處理裝置的不同之處在于在拋光區(qū)122中設(shè)置有CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)單元150并且在清潔區(qū)121中設(shè)置有拋光單元110A、110B。在本實(shí)施例中，同樣由第一隔離物112和第二隔離物113將襯底處理裝置的內(nèi)部空間劃分成傳送區(qū)120、清潔區(qū)121和拋光區(qū)122，其中每個(gè)隔離物具有門和關(guān)閉物，并且這些區(qū)域中的壓力如下設(shè)置傳送區(qū)120＞清潔區(qū)121＞拋光區(qū)122。為了拋光半導(dǎo)體晶片的表面，提供如圖10所示的CMP單元150。在該CMP單元150中，在將拋光液體供應(yīng)到拋光表面151a上的同時(shí)，由未示出的拋光頭將半導(dǎo)體晶片壓在設(shè)置于拋光臺151上的拋光表面151a上。
下面，將描述本實(shí)施例中襯底處理裝置進(jìn)行的工藝步驟。第一傳送機(jī)器人102將待拋光的半導(dǎo)體晶片從裝載/卸載臺100上的晶片盒101傳送到臨時(shí)裝載臺104上，然后由第二傳送機(jī)器人103從臨時(shí)裝載臺104傳送到CMP單元150。在CMP單元150中，通過化學(xué)和機(jī)械方式拋光半導(dǎo)體晶片的表面。第二傳送機(jī)器人103將已經(jīng)由CMP單元150拋光的半導(dǎo)體晶片按照順序傳送到拋光單元110A(或110B)、清潔單元105A(或105B)、沖洗干燥單元106A(或106B)以及臨時(shí)裝載臺104，從而在各個(gè)單元中連續(xù)處理半導(dǎo)體晶片。然后，將已處理的半導(dǎo)體晶片從臨時(shí)裝載臺104，或者直接從沖洗干燥單元106A(或106B)傳送到裝載/卸載臺100上的晶片盒101。
可以根據(jù)需要修改半導(dǎo)體晶片的工藝順序。例如，可以將半導(dǎo)體晶片按照順序傳送到臨時(shí)裝載臺104、拋光單元110A(或110B)、CMP單元150、清潔單元105A(或105B)、沖洗干燥單元106A(或106B)以及臨時(shí)裝載臺104?；蛘撸梢詫雽?dǎo)體晶片按照順序傳送到臨時(shí)裝載臺104、拋光單元110A、CMP單元150、拋光單元110B、清潔單元105A(或105B)、沖洗干燥單元106A(或106B)以及臨時(shí)裝載臺104。此外，可以提供兩個(gè)CMP單元用于使用兩條處理線進(jìn)行并行處理和順序處理。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適用于拋光裝置和具有這種拋光裝置的襯底處理裝置，其中該拋光裝置用于消除在襯底，例如半導(dǎo)體晶片的外圍部分(傾斜部分和邊緣部分)處產(chǎn)生的表面粗糙度，或者用于去除形成于襯底外圍部分上的膜。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1、一種拋光裝置，包括外殼，其用于在其中形成拋光室；旋轉(zhuǎn)臺，其用于保持和旋轉(zhuǎn)襯底，所述旋轉(zhuǎn)臺設(shè)置在所述拋光室內(nèi)部；拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)，其用于將拋光帶供應(yīng)至所述拋光室并且收回已經(jīng)供應(yīng)至所述拋光室的所述拋光帶；拋光頭，其用于將所述拋光帶壓在該襯底的傾斜部分上；液體供應(yīng)裝置，其用于將液體供應(yīng)至該襯底的前表面和后表面上；以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其用于使所述拋光室的內(nèi)部壓力被設(shè)置為低于所述拋光室的外部壓力；其中，所述拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
2、如權(quán)利要求1所述的拋光裝置，還包括在該襯底的傾斜部分附近垂直擺動(dòng)所述拋光頭的振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
3、如權(quán)利要求1所述的拋光裝置，還包括用于沿該襯底的切線方向?qū)⑺鰭伖忸^和該襯底相對于彼此移動(dòng)的相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中所述相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
4、如權(quán)利要求1所述的拋光裝置，還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于在該襯底的傾斜部分附近垂直擺動(dòng)所述拋光頭；和相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于沿該襯底的切線方向?qū)⑺鰭伖忸^和該襯底相對于彼此移動(dòng)；其中所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
5、如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，其中，所述液體供應(yīng)裝置包括第一噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至所述拋光帶與該襯底之間的接觸的一部分；第二噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至該襯底以便在該襯底的前表面上形成液體膜；以及第三噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至該襯底的后表面。
6、如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，還包括定位機(jī)構(gòu)，其用于將該襯底定位在所述旋轉(zhuǎn)臺的中心，其中，所述定位機(jī)構(gòu)包括一對臂，其可以相互平行移動(dòng)；以及臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于使所述臂移動(dòng)，以彼此靠近和遠(yuǎn)離，并且所述臂中每一個(gè)至少具有兩個(gè)與該襯底的傾斜部分接觸的接觸構(gòu)件。
7、如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，還包括用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器。
8、如權(quán)利要求7所述的拋光裝置，其中，所述終點(diǎn)檢測器包括圖像傳感器，其用于獲取該襯底的已拋光部分的圖像；以及控制器，其用于通過分析所述圖像傳感器獲取的圖像來確定已拋光部分的狀況。
9、如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，其中，所述拋光頭包括超聲波振動(dòng)器。
10、如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，還包括純水噴射器，用于將純水噴入所述拋光室中以便清潔所述拋光室。
11、一種襯底處理裝置，包括拋光單元，其用于通過使拋光帶與襯底的傾斜部分滑動(dòng)接觸從而拋光該襯底的傾斜部分；清潔單元，其用于至少清潔該襯底的傾斜部分；和干燥單元，其用于干燥已經(jīng)由所述清潔單元清潔的該襯底；其中所述拋光單元具有位于其中的拋光室，并且將所述拋光室的內(nèi)部壓力設(shè)置為低于所述拋光室的外部壓力。
12、如權(quán)利要求11所述的襯底處理裝置，其中，所述拋光單元使所述拋光帶與該襯底的傾斜部分和邊緣部分滑動(dòng)接觸，以便拋光該傾斜部分和該邊緣部分。
13、如權(quán)利要求11或12所述的襯底處理裝置，其中，所述拋光單元使拋光帶與該襯底的切口部分滑動(dòng)接觸，以便拋光該切口部分。
14、如權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的襯底處理裝置，還包括隔離物，所述隔離物將所述襯底處理裝置的內(nèi)部空間劃分成用于拋光該襯底的拋光區(qū)和用于清潔該襯底的清潔區(qū)，將所述拋光區(qū)的內(nèi)部壓力設(shè)置為低于所述清潔區(qū)的內(nèi)部壓力。
15、如權(quán)利要求14所述的襯底處理裝置，還包括風(fēng)扇單元，用于在所述清潔區(qū)中形成向下流動(dòng)的清潔空氣。
16、如權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的襯底處理裝置，還包括化學(xué)機(jī)械拋光單元，用于通過將該襯底壓在拋光臺上來拋光該襯底的表面。
權(quán)利要求
1.一種拋光裝置，包括外殼，其用于在其中形成拋光室；旋轉(zhuǎn)臺，其用于保持和旋轉(zhuǎn)襯底，所述旋轉(zhuǎn)臺設(shè)置在所述拋光室內(nèi)部；拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)，其用于將拋光帶供應(yīng)至所述拋光室并且收回已經(jīng)供應(yīng)至所述拋光室的所述拋光帶；拋光頭，其用于將所述拋光帶壓在該襯底的傾斜部分上；液體供應(yīng)裝置，其用于將液體供應(yīng)至該襯底的前表面和后表面上；以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其用于使所述拋光室的內(nèi)部壓力被設(shè)置為低于所述拋光室的外部壓力；其中，所述拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
2.如權(quán)利要求1所述的拋光裝置，還包括在該襯底的傾斜部分附近垂直擺動(dòng)所述拋光頭的振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
3.如權(quán)利要求1所述的拋光裝置，還包括用于沿該襯底的切線方向?qū)⑺鰭伖忸^和該襯底相對于彼此移動(dòng)的相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中所述相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
4.如權(quán)利要求1所述的拋光裝置，還包括振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于在該襯底的傾斜部分附近垂直擺動(dòng)所述拋光頭；和相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于沿該襯底的切線方向?qū)⑺鰭伖忸^和該襯底相對于彼此移動(dòng)；其中所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述相對移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述拋光室外部。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，其中，所述液體供應(yīng)裝置包括第一噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至所述拋光帶與該襯底之間的接觸的一部分；第二噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至該襯底以便在該襯底的前表面上形成液體膜；以及第三噴嘴，其用于將液體供應(yīng)至該襯底的后表面。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，還包括定位機(jī)構(gòu)，其用于將該襯底定位在所述旋轉(zhuǎn)臺的中心，其中，所述定位機(jī)構(gòu)包括一對臂，其可以相互平行移動(dòng)；以及臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于使所述臂移動(dòng)，以彼此靠近和遠(yuǎn)離，并且所述臂中每一個(gè)至少具有兩個(gè)與該襯底的傾斜部分接觸的接觸構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，還包括用于檢測拋光終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測器。
8.如權(quán)利要求7所述的拋光裝置，其中，所述終點(diǎn)檢測器包括圖像傳感器，其用于獲取該襯底的已拋光部分的圖像；以及控制器，其用于通過分析所述圖像傳感器獲取的圖像來確定已拋光部分的狀況。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，其中，所述拋光頭包括超聲波振動(dòng)器。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的拋光裝置，還包括純水噴射器，用于將純水噴入所述拋光室中以便清潔所述拋光室。
11.一種襯底處理裝置，包括拋光單元，其用于通過使拋光帶與襯底的傾斜部分滑動(dòng)接觸從而拋光該襯底的傾斜部分；清潔單元，其用于至少清潔該襯底的傾斜部分；和干燥單元，其用于干燥已經(jīng)由所述清潔單元清潔的該襯底。
12.如權(quán)利要求11所述的襯底處理裝置，其中，所述拋光單元使所述拋光帶與該襯底的傾斜部分和邊緣部分滑動(dòng)接觸，以便拋光該傾斜部分和該邊緣部分。
13.如權(quán)利要求11或12所述的襯底處理裝置，其中，所述拋光單元使拋光帶與該襯底的切口部分滑動(dòng)接觸，以便拋光該切口部分。
14.如權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的襯底處理裝置，還包括隔離物，所述隔離物將所述襯底處理裝置的內(nèi)部空間劃分成用于拋光該襯底的拋光區(qū)和用于清潔該襯底的清潔區(qū)，將所述拋光區(qū)的內(nèi)部壓力設(shè)置為低于所述清潔區(qū)的內(nèi)部壓力。
15.如權(quán)利要求14所述的襯底處理裝置，還包括風(fēng)扇單元，用于在所述清潔區(qū)中形成向下流動(dòng)的清潔空氣。
16.如權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的襯底處理裝置，還包括化學(xué)機(jī)械拋光單元，用于通過將該襯底壓在拋光臺上來拋光該襯底的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拋光裝置，所述拋光裝置用于消除襯底的外圍部分處產(chǎn)生的表面粗糙度，或者用于去除形成于襯底的外圍部分上的膜。所述拋光裝置包括外殼(3)，其用于在其中形成拋光室(2)；旋轉(zhuǎn)臺(1)，其用于保持和旋轉(zhuǎn)襯底(W)；拋光帶供應(yīng)機(jī)構(gòu)(6)，其用于將拋光帶(5)供應(yīng)到拋光室(2)中并且收回已經(jīng)供應(yīng)至拋光室(2)的拋光帶(5)；拋光頭(35)，其用于將拋光帶(5)壓在襯底(W)的傾斜部分上；液體供應(yīng)裝置(50)，其用于將液體供應(yīng)至襯底(W)的前表面和后表面上；以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(16)，其用于使拋光室(2)的內(nèi)部壓力被設(shè)置為低于拋光室(2)的外部壓力。
文檔編號B24B9/00GK1914711SQ20058000356
公開日2007年2月14日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者本鄉(xiāng)明久, 伊藤賢也, 山口健二, 中西正行 申請人:株式會社荏原制作所