研磨单元、基板处理装置及研磨方法与流程

1.本申请是关于一种研磨单元、基板处理装置、及研磨方法。本申请主张依据2019年12月24日申请的日本专利申请编号第2019
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233037号的优先权。包含日本专利申请编号第2019
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233037号的说明书、权利要求书、附图及摘要的全部公开内容整体引用于本申请供参照。


背景技术：

2.制造半导体元件时，为了将基板表面平坦化而使用化学机械研磨(cmp)装置。使用于制造半导体元件的基板多为圆板形状。此外，不限于半导体元件，将ccl基板(铜箔层叠(copper clad laminate)基板)、pcb(印刷电路板(printed circuit board))基板、光罩基板、显示面板等四边形的基板表面平坦化时平坦度的要求也提高。此外，对于pcb基板等配置了电子元件的封装基板的表面平坦化的要求也提高。
3.化学机械研磨装置包含：保持基板的顶环；及贴合了研磨垫的研磨台，并以经由使顶环及研磨台旋转，而且将基板按压于研磨垫来研磨基板的方式构成。此处，在研磨基板时，基板会从顶环脱离而跳出顶环的外侧。对此，例如专利文献1中公开有使用光电传感器检测基板的跳出。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利第3761673号公报
7.(发明所欲解决的问题)
8.公开于专利文献1的技术是朝向设定于研磨垫上的检测区域发射光，并依据从检测区域反射的光的光量变化来检测基板的跳出。亦即，由于研磨垫与基板的光的反射率不同，因此，当基板从顶环脱离而出现于检测区域时，来自检测区域的反射光的光量变化，因此，若检测出该变化，则判断为基板从顶环脱离。此外，专利文献1中亦公开有使用色差传感器进行基板的跳出检测。
9.但是，记载于专利文献1的技术中仍留有提高基板的跳出检测精度的余地。亦即，成为研磨装置的处理对象的基板有各种各样的厚度及母材(材质)，由于反射光量的变动大，因此使用光量差的检测方法可能会造成光电传感器错误检测。此外，研磨装置是使用浆液(研磨液)进行基板的研磨，不过，在研磨时会产生基板的切屑混入浆液，或是浆液因化学反应等而变色的情況。于是，即使使用色差传感器时，经由切屑混入的浆液、变色的浆液流入检测区域，可能造成传感器错误检测。


技术实现要素：

10.因此，本申请目的之一为使检测基板从顶环跳出的精度提高。
11.(用于解决问题的手段)
12.一种实施方式公开一种研磨单元，包含：研磨台，该研磨台贴合有用于研磨基板的
研磨垫；顶环，该顶环用于保持基板并将该基板按压于研磨垫；光发射构件，该光发射构件用于发射光至研磨垫上的检测区域；滑出检测器，该滑出检测器用于依据从所述检测区域反射的光来检测基板从所述顶环跳出的情况；以及排除机构，该排除机构用于排除流入所述检测区域的研磨液。
附图说明
13.图1是表示一种实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。
14.图2是概略表示一种实施方式的研磨单元的结构的立体图。
15.图3是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的俯视图。
16.图4是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图。
17.图5是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图，且表示基板滑出的状态。
18.图6是表示依据色差的检测滑出的实验结果的图。
19.图7是表示依据色差及光量的检测滑出的实验结果的图。
20.图8是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图，且表示使用排除机构排除研磨液的状态。
21.图9是概略表示研磨垫上的检测区域与排除区域的关系的俯视图。
22.图10是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图，且表示使用排除机构排除研磨液的状态。
23.图11是基板的滑出检测的流程图。
24.图12是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的变形例的结构的俯视图。
25.图13是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的变形例的结构的俯视图。
26.符号说明
27.18：顶环轴
28.28：桥接器
29.29：支承台
30.32：滚珠丝杠
31.32a：螺丝轴
32.32b：螺帽
33.38：伺服电机
34.50：修整器
35.50a：修整构件
36.51：修整器轴
37.53：气缸
38.55：摆动臂
39.56：支柱
40.57：支承台
41.58：支轴
42.70：测距传感器
43.100：装载单元
44.130：支柱
45.200、200a、200b：输送单元
46.202：输送辊
47.204：辊轴
48.284：清洗喷嘴
49.300、300a、300b：研磨单元
50.302：顶环
51.319：上下运动机构
52.321：轴承
53.323：旋转接头
54.350：研磨台
55.351：台轴
56.352：研磨垫
57.352a：研磨面
58.353：通路
59.354：研磨液供给喷嘴
60.355：开口部
61.356：修整单元
62.357：贯通孔
63.358：雾化器
64.360：摆动臂
65.362：支轴
66.370：滑出检测器
具体实施方式
67.以下，配合附图说明本发明的基板处理装置的实施方式。附图中，在相同或类似的元件上标注相同或类似的参考符号，在各实施方式的说明中会省略关于相同或类似元件的重复说明。此外，各实施方式显示的特征只要彼此不矛盾，亦可适用于其他实施方式。
68.图1是显示一种实施方式的基板处理装置1000的整体结构的俯视图。图1所示的基板处理装置1000具有：装载单元100、输送单元200、研磨单元300、干燥单元500以及卸载单元600。图示的实施方式中，输送单元200具有两个输送单元200a、200b，研磨单元300具有两个研磨单元300a、300b。一种实施方式中，这些各单元可独立地形成。通过独立地形成此等单元，可通过任意组合各单元数可轻易形成不同结构的基板处理装置1000。此外，基板处理装置1000具备控制装置900，基板处理装置1000的各元件由控制装置900控制。一种实施方式中，控制装置900可由具备输入输出装置、运算装置、存储装置等通常的计算机构成。
69.＜装载单元＞
70.装载单元100是用于将进行研磨及清洗等处理之前的基板wf导入基板处理装置1000中的单元。一种实施方式中，装载单元100是依据smema(表面贴装设备制造商协会(surface mount equipment manufacturers association))的机械装置接口规格(ipc
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smema
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9851)而构成。
71.图示的实施方式中，装载单元100的输送机构具有：多个输送辊202和安装输送辊202的多个辊轴204。图1所示的实施方式中，各辊轴204上安装有三个输送辊202。基板wf配置于输送辊202上，并通过输送辊202旋转来输送基板wf。辊轴204上的输送辊202的安装位置不限，只要是可稳定地输送基板wf的位置即可。但是，由于输送辊202接触于基板wf，因此应以输送辊202在即使与作为处理对象的基板wf接触仍无问题的区域与该基板wf接触的方式配置。一种实施方式中，装载单元100的输送辊202可由导电性聚合物构成。一种实施方式中，输送辊202经由辊轴204等而电接地。这是因为，为了防止基板wf带电而损伤基板wf上的电子元件等。此外，一种实施方式中，为了防止基板wf带电，亦可在装载单元100中设置电离器(无图示)。
72.＜输送单元＞
73.图1所示的基板处理装置1000具备两个输送单元200a、200b。两个输送单元200a、200b可为相同的结构，因此，以下一并作为输送单元200来说明。
74.图示的输送单元200具备用于输送基板wf的多个输送辊202。通过使输送辊202旋转，可在指定方向输送输送辊202上的基板wf。输送单元200的输送辊202亦可由导电性聚合物而形成，亦可由非导电性的聚合物而形成。输送辊202经由无图示的电机而驱动。基板wf经由输送辊202输送至基板交接位置。
75.一种实施方式中，输送单元200具有清洗喷嘴284。清洗喷嘴284连接于未图示的清洗液的供给源。清洗喷嘴284是以对经由输送辊202而输送的基板wf供给清洗液的方式构成。
76.＜干燥单元＞
77.干燥单元500是用于使基板wf干燥的装置。图1所示的基板处理装置1000中，干燥单元500在被研磨单元300研磨后，使由输送单元200的清洗部清洗后的基板wf干燥。如图1所示，干燥单元500配置于输送单元200的下游。
78.干燥单元500具有用于朝向在输送辊202上输送的基板wf喷射气体的喷嘴530。气体例如可为压縮的空气或氮气。通过干燥单元500将输送的基板wf上的水滴吹散，可使基板wf干燥。
79.＜卸载单元＞
80.卸载单元600是用于将进行了研磨及清洗等处理之后的基板wf搬出基板处理装置1000外的单元。图1所示的基板处理装置1000中，卸载单元600收容经干燥单元500干燥后的基板。如图1所示，卸载单元600配置于干燥单元500的下游。一种实施方式中，卸载单元600是依据smema(表面贴装设备制造商协会(surface mount equipment manufacturers association))的机械装置接口规格(ipc
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smema
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9851)而构成。
81.＜研磨单元＞
82.图2是概略显示一种实施方式的研磨单元300的结构的立体图。图1所示的基板处理装置1000具备两个研磨单元300a、300b。两个研磨单元300a、300b可为相同的结构，因此，
以下一并作为研磨单元300来说明。
83.如图2所示，研磨单元300具备：研磨台350；及构成保持研磨作为对象物的基板，并按压于研磨台350上的研磨面的研磨头的顶环302。研磨台350经由台轴351而连结于配置在其下方的研磨台旋转电机(未图示)，并可绕台轴351旋转。在研磨台350的上表面贴合有研磨垫352，研磨垫352的表面352a构成研磨基板的研磨面。一种实施方式中，研磨垫352亦可经由用于可轻易从研磨台350剥离的层而贴合。此种层例如为硅层、氟系树脂层等，亦可使用例如记载于日本特开2014
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176950号公报等的层。
84.在研磨台350上方设置有研磨液供给喷嘴354，通过该研磨液供给喷嘴354可向研磨台350上的研磨垫352上供给研磨液。此外，如图2所示，研磨台350及台轴351中设有用于供给研磨液的通路353。通路353连通于研磨台350表面的开口部355。在对应于研磨台350的开口部355的位置，研磨垫352形成有贯通孔357，通过通路353的研磨液从研磨台350的开口部355及研磨垫352的贯通孔357供给至研磨垫352表面。另外，研磨台350的开口部355及研磨垫352的贯通孔357亦可是一个或是多个。此外，研磨台350的开口部355及研磨垫352的贯通孔357的位置不限，一种实施方式中，是配置于研磨台350的中心附近。
85.一种实施方式中，研磨单元300具备用于将液体或液体与气体的混合流体朝向研磨垫352喷射的雾化器358(参照图1)，不过图2中并未显示。从雾化器358喷射的液体例如是純水，气体例如是氮气。
86.顶环302连接于顶环轴18，该顶环轴18经由上下运动机构319可相对于摆动臂360上下运动。经由该顶环轴18的上下运动，可使整个顶环302相对于摆动臂360上下运动来进行定位。顶环轴18可通过未图示的顶环旋转电机的驱动而旋转。顶环302通过顶环轴18的旋转而以顶环轴18为中心而旋转。另外，在顶环轴18的上端安装有旋转接头323。
87.另外，在市场上可获得各种研磨垫，例如有nittahaas股份有限公司制的suba800(「suba」是注册商标)、ic
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1000、ic
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1000/suba400(两层布)，fujimi inc.公司制的surfin xxx
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5、surfin 000等(“surfin”是注册商标)。suba800、surfin xxx
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5、surfin 000是以氨基甲酸乙酯树脂固定纤维的无纺布，ic
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1000是硬质发泡聚氨酯(单层)。发泡聚氨酯形成有孔的(多孔质状)，其表面具有许多微细的凹处或是孔。
88.顶环302可在其下表面保持四边形的基板。摆动臂360构成为可以支轴362为中心旋转。顶环302经由摆动臂360的旋转，可在上述输送单元200的基板交接位置与研磨台350的上方之间移动。通过使顶环轴18下降，而使顶环302下降，可将基板按压于研磨垫352的表面(研磨面)352a。此时，分别使顶环302及研磨台350旋转，并从设于研磨台350上方的研磨液供给喷嘴354及/或设于研磨台350的开口部355向研磨垫352上供给研磨液。因此，可将基板wf按压于研磨垫352的研磨面352a来研磨基板表面。在基板wf研磨中，亦可以顶环302通过研磨垫352的中心的方式(覆盖研磨垫352的贯通孔357的方式)固定臂360或使其摆动。
89.使顶环轴18及顶环302上下运动的上下运动机构319具备：经由轴承321可旋转地支承顶环轴18的桥接器28；安装于桥接器28的滚珠丝杠32；被支柱130支承的支承台29；以及设于支承台29上的伺服电机38。支承伺服电机38的支承台29经由支柱130而固定于摆动臂360。
90.滚珠丝杠32具备：连结于伺服电机38的螺丝轴32a；及该螺丝轴32a螺合的螺帽32b。顶环轴18与桥接器28成为一体而上下运动。因此，驱动伺服电机38时，桥接器28经由滚
珠丝杠32而上下运动，由此，顶环轴18及顶环302上下运动。研磨单元300具备作为检测桥接器28至下表面的距离，亦即检测桥接器28的位置的位置检测部的测距传感器70。通过该测距传感器70检测桥接器28的位置，可检测顶环302的位置。测距传感器70与滚珠丝杠32、伺服电机38一起构成上下运动机构319。另外，测距传感器70亦可是激光式传感器、超声波传感器、过电流式传感器或线位移式传感器。此外，测距传感器70、伺服电机38等研磨单元内的各设备是构成为由控制装置900来控制。
91.一种实施方式的研磨单元300具备修整研磨垫352的研磨面352a的修整单元356。如图2所示，修整单元356具备：滑动接触于研磨面352a的修整器50；连结有修整器50的修整器轴51；用于升降驱动修整器轴51的气缸53；及将修整器轴51支承为旋转自如的摆动臂55。在修整器50的下部保持有修整构件50a，在该修整构件50a的下表面电沉积有针状的钻石粒子。气缸53配置于被支柱56所支承的支承台57上，这些支柱56固定于摆动臂55。
92.摆动臂55被未图示的电机驱动，并构成为以支轴58为中心而旋转。修整器轴51与研磨垫352相对配置，通过在图2中未图示的电机驱动而旋转，修整器50通过该修整器轴51旋转而绕修整器轴51旋转。气缸53经由修整器轴51使修整器50上下运动，并将修整器50以指定的按压力按压于研磨垫352的研磨面352a。
93.研磨垫352的研磨面352a的修整进行如下。修整器50经由气缸53按压于研磨面352a，与此同时，从未图示的纯水供给喷嘴供给纯水至研磨面352a。在该状态下，修整器50绕修整器轴51旋转，使修整构件50a的下表面(钻石粒子)滑动接触于研磨面352a。如此，通过修整器50削除研磨垫352来修整研磨面352a。
94.＜滑出检测器＞
95.图3是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的俯视图。图4是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图。如图3、图4所示，研磨单元300包含用于检测基板wf从顶环302跳出的滑出检测器370。在研磨垫352上的任意处设定用于进行滑出检测的检测区域372。滑出检测器370安装于在研磨垫352上伸展的滑出检测用臂374的前端，并与检测区域372相对配置。滑出检测器370包含用于对检测区域372发射光的光发射构件371；及用于接收从检测区域372反射的光的受光构件373而构成。另外，本实施方式是显示滑出检测器370包含光发射构件371，并在滑出检测器370发射光的同时接收反射光的例，不过不限定于此。例如，光发射构件371亦可是与滑出检测器370独立的构件。滑出检测器370是以依据通过受光构件373所接收的光，亦即依据从检测区域372反射的光，检测基板wf从顶环302跳出的情况的方式构成。
96.更具体而言，滑出检测器370可依据从检测区域372反射的光的颜色变化来检测基板wf从顶环302跳出的情况。亦即，滑出检测器370在进行基板wf的研磨处理之前，对成为基准的研磨垫352的检测区域372发射光，并依据从检测区域372反射的光登记研磨垫的基准色。滑出检测器370在基板wf的研磨处理中，比较依据从研磨垫352的检测区域372反射的光的颜色与基准色。
97.图5是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图，且表示基板wf滑出的状态。如图5所示，若基板wf从顶环302脱离而侵入检测区域372，则滑出检测器370会检测出与研磨垫352的基准色不同的颜色，因此，可检测出基板wf从顶环302跳出的情况。
98.图6是表示依据色差的检测滑出的实验结果图。图6中，横轴表示研磨台350的旋转数(rpm)，纵轴显示依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度。所谓依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度，是表示依据来自检测区域372的反射光的颜色对预先登记的基准色的一致程度的值。与基准色完全一致时的灵敏度的值为999。滑出检测器370在依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度未达用于检测滑出的阈值时，可检测出基板wf从顶环302跳出的情况。例如图6中，研磨台350的旋转数为10(rpm)时，若检测区域372有研磨垫352时(基板wf尚未侵入时)，依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度是996，因而了解与基准色大致一致。另外，检测区域372中有基板wf时，依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度成为525。例如，用于检测滑出的阈值是700。此时，滑出检测器370于基板wf从顶环302脱离而侵入检测区域372时，由于依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度(525)未达阈值(700)，因此可检测出基板wf滑出。
99.因此，检测区域372中有研磨垫352(无基板wf)时与检测区域372中有基板wf时，依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度大幅不同情況下，滑出检测器370可正确检测基板wf从顶环302跳出的情况。如图6的实验结果所示，利用色差检测滑出时，判别通过来自检测区域372的反射光的色对作为基准色而登记的颜色的差。因而，由于不易受到因基板wf的厚度不同造成收发光的反射角不同、因基板wf的材质不同(包含表面凹凸差的影响)造成反射光的光量差的影响，因此可有效检测基板wf的滑出。
100.另外，当研磨垫352与基板wf的颜色接近或有外部干扰影响时，在检测区域372中有研磨垫352(无基板wf)时与检测区域372中有基板wf时，依据来自检测区域372的反射光的色差灵敏度的差可能变小。此时，根据用于检测滑出的阈值的设定不同，可能发生虽然检测区域372中有基板wf，却无法检测基板wf从顶环302跳出的情况。
101.对此，滑出检测器370亦可构成依据从检测区域372反射的光的颜色变化与从检测区域372反射的光量的变化，来检测基板wf从顶环302跳出的情况。亦即，滑出检测器370在进行基板wf的研磨处理之前，对成为基准的研磨垫352的检测区域372发射光，并登记从检测区域372反射的光的基准光量。滑出检测器370在基板wf的研磨处理中，比较从研磨垫的检测区域372反射的光的光量与预先登记的基准光量。若基板wf从顶环302脱离而侵入检测区域372，由于检测出与来自研磨垫352的反射光的光量不同的光量，因此，滑出检测器370可检测出基板wf从顶环302跳出的情况。
102.图7是表示依据色差及光量的检测滑出的实验结果图。图7中，横轴表示研磨台350的旋转数(rpm)，纵轴表示依据来自检测区域372的反射光的色差及光量的灵敏度。所谓依据来自检测区域372的反射光的色差及光量的灵敏度，是表示依据来自检测区域372的反射光的颜色及光量对预先登记的基准色及基准光量的一致程度的值。滑出检测器370依据来自检测区域372的反射光的色差及光量的灵敏度小于用于检测滑出的阈值时，可检测出基板wf从顶环302跳出的情况。如图7所示，在依据色差及光量来检测滑出情況下，不论研磨台350的旋转数为何，检测区域372中有研磨垫352(无基板wf)时与检测区域372中有基板wf时，依据来自检测区域372的反射光的色差及光量的灵敏度大幅不同。因此，滑出检测器370可正确检测出基板wf从顶环302跳出的情况。
103.＜排除机构＞
104.此外，如图3所示，研磨单元300包含排除流入检测区域372的研磨液的排除机构
380。图8是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图，且表示使用排除机构排除研磨液的状态。如图8所示，排除机构380包含通过对检测区域372喷洒流体386，而排除流入检测区域372的研磨液sl的净化机构(净化用喷嘴)384。流体例如可为水或与研磨垫352同色的研磨液等液体或是空气或氮气等气体。
105.图9是概略表示研磨垫上的检测区域与排除区域的关系的俯视图。如图9所示，净化机构384可对作为包含检测区域372且比检测区域372大的区域的排除区域382从净化机构384喷洒流体386。采用本实施方式时，可使检测基板wf从顶环302跳出的精度提高。亦即，在使用与研磨垫352不同色的研磨液sl的情況下，当该研磨液sl流入检测区域372时，可能滑出检测器370会错误检测。此外，即使在使用与研磨垫352相同色的研磨液sl的情况下，当包含研磨时产生的基板wf的切屑的研磨液sl或是因为化学反应等而变色的研磨液sl流入检测区域372时，可能滑出检测器370会错误检测。对此，采用本实施方式时，通过净化机构384将流体386喷洒至检测区域372，研磨液sl不致流入检测区域372，因此可抑制滑出检测器370发生错误检测。另外，对于研磨垫352因长期使用而老化、研磨垫352由于研磨处理而造成污染，在每片基板处理时，亦可使用雾化器358及修整器50的至少一方进行研磨垫352的调整。此外，可控制滑出检测器370及排除机构380，以使基板wf的滑出检测仅在基板wf的研磨中有效。例如，在经由研磨单元300哦一连串程序中，亦有时修整器50为了调整研磨垫352而穿过检测区域372。此种情況下，可控制滑出检测器370及排除机构380的工作时序，避免滑出检测器370进行错误检测。
106.本实施方式示出了排除机构380包含净化机构384的例，不过不限定于此。图10是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的结构的侧视图，且表示使用排除机构排除研磨液的状态。排除机构380亦可包含通过吸引流入检测区域372的研磨液sl而排除流入检测区域372的研磨液sl的吸引机构(吸引喷嘴)388。此时，吸引机构388可通过对排除区域382进行吸引来排除流入检测区域372的研磨液sl。
107.其次，说明本实施方式的包含基板wf滑出检测的研磨方法的过程。图11是检测基板wf滑出的流程图。如图11所示，研磨方法，首先，是顶环302移动至接收基板wf的研磨位置(步骤s101)。接着，研磨方法开始检测滑出(检测步骤s102)。具体而言，研磨方法开始滑出检测器370的收发光。接着，研磨方法开始净化滑出检测区域(排除步骤s103)。具体而言，研磨方法对排除区域382从净化机构(净化用喷嘴)384喷洒流体。
108.接着，研磨方法开始研磨基板wf(研磨步骤s104)。亦即，研磨方法使研磨台350旋转，而且使顶环302旋转，将保持于顶环302的基板wf按压于研磨垫352。接着，研磨方法判定是否检测出基板wf滑出(步骤s105)。研磨方法经由滑出检测器370检测出基板wf滑出时(步骤s105，是)，安全地停止基板处理装置1000的运转(步骤s106)。
109.另外，研磨方法经由滑出检测器370并未检测出基板wf滑出时(步骤s105，否)，经过指定的研磨时间后结束基板wf的研磨(步骤s107)。接着，研磨方法停止净化滑出检测区域(步骤s108)。接着，研磨方法停止滑出检测器370的收发光而停止滑出检测(步骤s109)。接着，研磨方法使顶环302将基板wf送交输送单元200(步骤s110)。
110.接着，研磨方法统计研磨单元300中的累计研磨处理数(步骤s111)。接着，研磨方法判定所统计的累计研磨处理数是否达到预设的研磨处理数(阈值)(步骤s112)。研磨方法在统计的累计研磨处理数并未超过预设的研磨处理数(阈值)时(步骤s112，否)，返回步骤
s101，对下一个处理对象的基板wf重复进行处理。另外，研磨方法在统计的累计研磨处理数超过预设的研磨处理数(阈值)时(步骤s112，是)，重设滑出检测器370的基准色，并且自动进行基准色的再登记(步骤s113)。亦即，滑出检测器370将当前的研磨垫352视为基准的研磨垫，并对该研磨垫352的检测区域372发射光，并依据从检测区域372反射的光登记研磨垫的基准色。研磨方法在步骤s113之后，返回步骤s101，对下一个处理对象的基板wf重复进行处理。另外，上述各处理步骤的顺序亦可变更，亦可同时执行。
111.图12是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的变形例的结构的俯视图。如图12所示，亦可在研磨垫352上设定多个检测区域372。此时，滑出检测器370及排除机构380亦可分别对应于研磨垫352上的多个检测区域372而设置多个。本实施方式即使基板wf从顶环302向任何方向跳出时，皆可精确检测基板wf的跳出。
112.图13是概略表示包含滑出检测器及排除机构的研磨单元的变形例的结构的俯视图。如图13所示，滑出检测器370及排除机构380亦可安装于顶环302。亦即，检测区域372可设定在研磨垫352上的任意处，不过优选相对于顶环302设定于研磨垫352的旋转方向下游侧附近。这是因为，由于基板wf从顶环302脱离时，基板wf多从顶环302向研磨垫352的旋转方向下游侧跳出，因此可立刻检测出基板wf从顶环302跳出。但是，在研磨中，通过摆动臂360而使顶环302在研磨垫352上摆动时，由于检测区域372的位置亦移动，因此需要对应于检测区域372的移动而使滑出检测器370及排除机构380移动的机构，导致研磨单元300的结构复杂化。对此，采用本实施方式时，由于将滑出检测器370及排除机构380安装于顶环302，因此滑出检测器370及排除机构380配合顶环302的摆动亦摆动。因此，采用本实施方式时，能够以简单的结构立刻检测出基板wf从顶环302跳出。
113.以上，是就一些本发明的实施方式作说明，不过，上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，而并非限定本发明。本发明在不脱离其主旨情況下可变更、改良，并且本发明当然包含其等效物。此外，在可解决上述问题的至少一部分的范围，或是可达到效果的至少一部分的范围内，权利要求书及说明书中记载的各元件可任意组合或省略。
114.本申请的一种实施方式公开一种研磨单元，包含：研磨台，该研磨台贴合有用于研磨基板的研磨垫；顶环，该顶环用于保持基板并将该基板按压于研磨垫；光发射构件，该光发射构件用于发射光至研磨垫上的检测区域；滑出检测器，该滑出检测器用于依据从所述检测区域反射的光来检测基板从所述顶环跳出的情况；以及排除机构，该排除机构用于排除流入所述检测区域的研磨液。
115.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨单元，其中，所述滑出检测器依据从所述检测区域反射的光的颜色变化，来检测基板从所述顶环跳出的情况。
116.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨单元，其中，所述滑出检测器依据从所述检测区域反射的光的颜色变化以及从所述检测区域反射的光的光量变化，来检测基板wf从所述顶环跳出的情况。
117.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨单元，其中，所述排除机构包含净化机构，该净化机构通过对所述检测区域喷洒流体，来排除流入所述检测区域的研磨液。
118.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨单元，其中，所述排除机构包含吸引机构，该吸引机构通过吸引流入所述检测区域的研磨液，来排除流入所述检测区域的研磨液。
119.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨单元，其中，所述光发射构件、所述滑
出检测器以及所述排除机构分别针对所述研磨垫上的多个检测区域而设置。
120.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨单元，其中，所述光发射构件、所述滑出检测器以及所述排除机构安装于所述顶环。
121.进而，本申请的一种实施方式公开一种基板处理装置，其中，包含：用于研磨基板的上述任何一项的研磨单元；输送单元，该输送单元用于输送基板；以及干燥单元，该干燥单元用于使基板干燥。
122.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨方法，包含：研磨步骤，使研磨液在用于研磨基板的研磨垫上流动，从而研磨基板；检测步骤，发射光至所述研磨垫上的检测区域，并且依据从所述检测区域反射的光来检测基板从所述顶环跳出的情况；以及排除步骤，排除流入所述检测区域的研磨液。
123.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨方法，其中，所述检测步骤依据从成为基准的研磨垫的所述检测区域反射的光的基准色与研磨处理中从研磨垫的所述检测区域反射的光色的差，来检测基板从所述顶环跳出的情况。
124.进而，本申请的一种实施方式公开一种研磨方法，其中，进一步包含以下步骤：统计基板的累计研磨处理数；以及在所述累计研磨处理数超过阈值时，进行所述基准色的登记。

技术特征：
1.一种研磨单元，其特征在于，包含：研磨台，该研磨台贴合有用于研磨基板的研磨垫；顶环，该顶环用于保持基板并将该基板按压于研磨垫；光发射构件，该光发射构件用于发射光至研磨垫上的检测区域；滑出检测器，该滑出检测器用于依据从所述检测区域反射的光来检测基板从所述顶环跳出的情况；以及排除机构，该排除机构用于排除流入所述检测区域的研磨液。2.如权利要求1的研磨单元，其特征在于，所述滑出检测器依据从所述检测区域反射的光的颜色变化，来检测基板从所述顶环跳出的情况。3.如权利要求2的研磨单元，其特征在于，所述滑出检测器依据从所述检测区域反射的光的颜色变化以及从所述检测区域反射的光的光量变化，来检测基板从所述顶环跳出的情况。4.如权利要求1的研磨单元，其特征在于，所述排除机构包含净化机构，该净化机构通过对所述检测区域喷洒流体，来排除流入所述检测区域的研磨液。5.如权利要求1的研磨单元，其特征在于，所述排除机构包含吸引机构，该吸引机构通过吸引流入所述检测区域的研磨液，来排除流入所述检测区域的研磨液。6.如权利要求1的研磨单元，其特征在于，所述光发射构件、所述滑出检测器以及所述排除机构分别针对所述研磨垫上的多个检测区域而设置。7.如权利要求1的研磨单元，其特征在于，所述光发射构件、所述滑出检测器以及所述排除机构安装于所述顶环。8.一种基板处理装置，其特征在于，包含：用于研磨基板的权利要求1所述的研磨单元；输送单元，该输送单元用于输送基板；以及干燥单元，该干燥单元用于使基板干燥。9.一种研磨方法，该研磨方法的特征在于，包含：研磨步骤，使研磨液在用于研磨基板的研磨垫上流动，从而研磨基板；检测步骤，发射光至所述研磨垫上的检测区域，并且依据从所述检测区域反射的光来检测基板从所述顶环跳出的情况；以及排除步骤，排除流入所述检测区域的研磨液。10.如权利要求9的研磨方法，其特征在于，所述检测步骤依据从成为基准的研磨垫的所述检测区域反射的光的基准色与研磨处理中从研磨垫的所述检测区域反射的光色的差，来检测基板从所述顶环跳出的情况。11.如权利要求10的研磨方法，其特征在于，进一步包含以下步骤：统计基板的累计研磨处理数；以及当所述累计研磨处理数超过阈值时，进行所述基准色的登记。
技术总结
本发明提供一种使检测基板从顶环跳出的精度提高的研磨单元、基板处理装置、及研磨方法。研磨单元(300)包含：贴合有用于研磨基板(WF)的研磨垫(352)的研磨台(350)；用于保持基板(WF)并将该基板按压于研磨垫(352)的顶环(302)；用于发射光至在研磨垫(352)上的检测区域(372)的光发射构件(371)；用于依据从检测区域(372)所反射的光来检测基板(WF)从顶环(302)跳出的情况的滑出检测器(370)；以及排除流入检测区域(372)的研磨液的排除机构(380)。流入检测区域(372)的研磨液的排除机构(380)。流入检测区域(372)的研磨液的排除机构(380)。


技术研发人员：谷泽昭寻 小林贤一 真继阿沙葵
受保护的技术使用者：株式会社荏原制作所
技术研发日：2020.12.23
技术公布日：2021/6/24