基板处理装置及基板异常的检测方法

基板处理装置及基板异常的检测方法
【专利摘要】本发明提供一种具备可检测基板破裂、欠缺等异常的检测部的基板处理装置。另外，提供一种基板破裂等的异常的检测方法。该基板处理装置具备：研磨基板的研磨单元(3A～3D)；清洗研磨后的基板的清洗单元(73、74)；检测基板异常的基板异常检测部(40)；及将基板依次搬送至研磨单元(3A～3D)、基板异常检测部40)及清洗单元(73、74)的基板搬送机构(6、12、77)；基板异常检测部(40)具有：拍摄基板的摄像设备(42)；及将从摄像设备(42)获得的信号与规定阈值进行比较，来判断基板状态的输出监视部(45)。
【专利说明】
基板处理装置及基板异常的检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种处理晶片等基板的基板处理装置，特别是涉及具备检测基板破裂、欠缺等异常的功能的基板处理装置。另外，本发明还涉及一种基板的破裂等异常的检测方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着半导体组件高积体化、高密度化，电路配线更加微细化，多层配线的层数也增加。欲谋求电路微细化而实现多层配线时，由于阶梯差沿袭下侧层的表面凹凸而更大，因此，随着配线层数增加，形成薄膜时对阶梯差形状的膜被覆性(阶梯覆盖)变差。因此，为了进行多层配线必须改善该阶梯覆盖，并以适当过程进行平坦化处理。另外，因为焦点深度随着光微影术的微细化而变浅，所以需要对半导体组件表面实施平坦化处理，使半导体组件的表面凹凸阶梯差缩小至焦点深度以下。
[0003]因此，半导体组件表面的平坦化技术在半导体组件制造工序中更加重要。该平坦化技术中，最为重要的技术是化学机械研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))，该化学机械研磨是使用基板处理装置，将包含二氧化硅(S12)或二氧化铈(CeO2)等研磨粒的研磨液供给至研磨垫，并使晶片滑动接触于研磨垫来进行研磨的。
[0004]上述进行CMP处理的基板处理装置具备研磨单元，该研磨单元具有:具有研磨垫的研磨台；及用于保持晶片(基板)的顶环。研磨台与顶环分别构成为能够旋转。使这些研磨台与顶环旋转，而且在研磨垫上供给研磨液(浆料)。在该状态下，通过利用顶环将晶片按压于研磨垫上，而在晶片与研磨垫之间存在研磨液的状态下研磨晶片。研磨后的晶片通过搬送机构搬送至清洗单元，利用该清洗单元清洗研磨后的晶片并使其干燥。
[0005]研磨单元将研磨后的晶片从研磨垫提起时，或是从顶环释放研磨后的晶片时，会造成晶片裂开。上述的搬送机构中虽具备检测该晶片搬送载台上是否存在晶片的光传感器，但是，只要该光传感器的光轴不通过晶片的裂开部分，就无法检测此种晶片的破裂。
[0006]当部分破损的晶片未被检测出缺损而搬送至清洗单元时，在利用清洗单元实施了晶片清洗时，有时会导致晶片会粉碎。晶片粉碎时，晶片碎片会附着在配置于清洗单元的滚筒海绵等清洗工具上，而对此等清洗工具造成损坏。此外，还需要更换该清洗工具，导致基板处理装置的运行成本(running cost)上升。
[0007]另外，使用附着有碎片的清洗工具清洗晶片时，不仅会污染晶片，还会造成晶片损伤(刮痕)。因而，晶片粉碎时，需要停止基板处理装置的运转而充分清扫基板处理装置内部，以便可将散置于该基板处理装置内的晶片碎片全部回收。但是，此种清扫花费非常长的时间，导致基板处理装置的停机时间(downtime)增加。
[0008]【先前技术文献】
[0009]【专利文献】
[0010]专利文献1:日本特开2010-50436号公报

【发明内容】

[0011](发明所要解决的问题)
[0012]本发明鉴于上述的过去问题而作出，目的在于提供一种具备可检测基板破裂、欠缺等异常的检测部的基板处理装置。另外，本发明的目的在于提供一种基板破裂等异常的检测方法。
[0013](用于解决问题的手段)
[0014]本发明的基板处理装置的特征为具备:研磨单元，研磨基板;清洗单元，清洗研磨后的所述基板;基板异常检测部，检测所述基板的异常;及基板搬送机构，将所述基板依次搬送至所述研磨单元、所述基板异常检测部、及所述清洗单元;所述基板异常检测部具有:摄像设备，拍摄所述基板;及输出监视部，将从所述摄像设备获得的信号与规定阈值比较，来判断基板的状态。
[0015]本发明优选方式的特征为:所述摄像设备所获得的信号由包含对应于基板的部位与对应于背景的部位的多个区域的信号构成，所述输出监视部在来自至少一个所述区域的信号脱离阈值后，判断为基板异常。
[0016]本发明优选方式的特征为:所述摄像设备由内置CMOS传感器的相机构成。
[0017]本发明优选方式的特征为:所述基板搬送机构包含使基板移动的移动机构，在通过所述基板异常检测部的输出监视部检测出基板异常后，至少进行I次所述移动机构的规定动作和所述基板异常检测部的再检测，在连续检测出基板异常后，决定为基板异常。
[0018]本发明优选方式的特征为:所述移动机构在支撑基板的周缘部的夹盘与基板的周缘部之间形成了规定间隙的状态下，使所述夹盘及所述基板移动。
[0019]本发明优选方式的特征为:所述移动机构的规定动作是上升、下降及反转，或绕水平轴的旋转，或绕垂直轴的旋转。
[0020]本发明优选方式的特征为:所述基板异常检测部包含光源。
[0021]本发明优选方式的特征为:所述光源是发出红外区域的光的光源。
[0022]本发明优选方式的特征为:所述基板位于所述摄像设备与所述光源之间，拍摄时，所述光源投光于成为所述基板背景的区域。
[0023]本发明优选方式的特征为:所述光源仅在由所述摄像设备进行拍摄时亮灯。
[0024]本发明优选方式的特征为:在对所述基板进行拍摄之前，在基板面形成液体的膜。
[0025]本发明优选方式的特征为:所述基板异常是基板的破裂。
[0026]本发明的基板异常的检测方法的特征为:通过相机来拍摄基板，从获得的图像设定多个检查区域，多个检查区域跨越相当于基板的图像部分与相当于背景的图像部分，所述多个检查区域中，分别对规定阈值与从相当于基板的图像部分及相当于背景的图像部分求出的值进行比较，来判断基板的状态。
[0027](发明的效果)
[0028]采用本发明时，可检测研磨后的基板的破裂、欠缺等异常。另外，由于是在基板搬送至清洗单元之前检测基板破裂等异常，因而防止清洗单元造成基板粉碎。因此，可防止因基板破碎(二次破裂)导致零件损伤及清扫等复原作业时间增长。另外，也有防止因清扫不充分导致刮痕及其他基板破裂等二次受害的效果。
【附图说明】
[0029]图1是表示本发明一种实施方式的基板处理装置的俯视图。
[0030]图2是示意表示第一研磨单元的立体图。
[0031 ]图3是表示摇摆输送机的构造的立体图。
[0032]图4(a)是表示评估实验I使用的基板异常检测部的构成的示意图，图4(b)是由图4(a)所示的相机拍摄到的图像。
[0033]图5(a)是表示评估实验2使用的基板异常检测部的构成的示意图，图5(b)是由图5(a)所示的相机拍摄到的图像。
[0034]图6(a)是表示评估实验3使用的基板异常检测部的构成的示意图，图6(b)是由图6(a)所示的相机拍摄到的图像。
[0035]图7(a)、图7(b)是表示根据由图3所示地构成的基板异常检测部的相机所拍摄到的图像来检测晶片破裂的检测方法的图，图7(a)表示正常晶片的情况，图7(b)表示破裂晶片的情况。
[0036]图8是表示用于确认并非由摇摆输送机及基板异常检测部进行的误检测的动作步骤的示意图。
[0037]符号说明
[0038]I 壳体
[0039]IaUb 间隔壁
[0040]2装载/卸载部[0041 ] 3研磨部
[0042]3A、3B、3C、3D 研磨单元
[0043]4清洗部
[0044]5动作控制部
[0045]6第一线性输送机
[0046]7第二线性输送机
[0047]10研磨垫
[0048]1a研磨面
[0049]11升降机
[0050]12摇摆输送机[0051 ] 16顶环轴杆
[0052]19台马达
[0053]20前装载部
[0054]21行驶机构
[0055]22搬送机器人
[0056]30a 台轴
[0057]30A、30B、30C、30D 研磨台
[0058]31A、31B、31C、31D 顶环
[0059]32A、32B、32C、32D研磨液供给喷嘴
[0060]33A、33B、33C、33D 修整器
[0061 ]34A、34B、34C、34D 雾化器
[0062]40基板异常检测部
[0063]41 光源
[0064]42 相机
[0065]43 喷嘴
[0066]45输出监视部
[0067]50、51监视相机
[0068]72缓冲载台
[0069]73第一清洗单元
[0070]74第二清洗单元[0071 ]75干燥单元
[0072]77第一搬送机器人
[0073]78第二搬送机器人
[0074]100 框架
[0075]101线性导轨
[0076]102摇摆机构
[0077]105升降驱动机构
[0078]106摇摆支臂
[0079]107反转机构
[0080]108旋转轴[0081 ]HO把持机构
[0082]111把持支臂
[0083]112 夹盘
[0084]113开关机构
[0085]TPl第一搬送位置
[0086]TP2第二搬送位置
[0087]TP3第三搬送位置
[0088]TP4第四搬送位置
[0089]TP5第五搬送位置
[0090]TP6第六搬送位置[0091 ]TP7第七搬送位置
[0092]V 晶片
【具体实施方式】
[0093]以下，参照图1至图8来说明本发明的基板处理装置的实施方式。图1至图8中，在同一或相当的组件上注记同一符号并省略重复的说明。
[0094]图1是表示本发明一种实施方式的基板处理装置的构成俯视图。该基板处理装置是能够研磨、清洗、干燥晶片等基板的复合装置。如图1所示，基板处理装置具备矩形状的壳体1，壳体I的内部由间隔壁la、lb划分成装载/卸载部2、研磨部3、及清洗部4。基板处理装置具有控制晶片处理动作的动作控制部5。
[0095]装载/卸载部2具备装载了储存多个晶片(基板)的基板盒的前装载部20。该装载/卸载部2沿着前装载部20的一侧敷设有行驶机构21，在该行驶机构21上设置有可沿着基板盒的排列方向移动的搬送机器人(装载机)22。搬送机器人22能够通过在行驶机构21上移动而对搭载于前装载部20的基板盒进行存取。
[0096]研磨部3是进行晶片研磨的区域，该研磨部3具备:第一研磨单元3A、第二研磨单元3B、第三研磨单元3C、第四研磨单元3D。如图1所示，第一研磨单元3A具备:安装了具有研磨面的研磨垫10的第一研磨台30A;用于保持晶片且将晶片按压于研磨台30A上的研磨垫10来研磨的第一顶环31A;用于在研磨垫1上供给研磨液(例如浆料)或修整液(例如纯水)的第一研磨液供给喷嘴32A;用于进行研磨垫10的研磨面的修整的第一修整器33A;及将液体(例如纯水)与气体(例如氮气)的混合流体形成雾状而喷射于研磨面上的第一雾化器34A。
[0097]同样地，第二研磨单元3B具备:安装了研磨垫10的第二研磨台30B、第二顶环31B、第二研磨液供给喷嘴32B、第二修整器33B、及第二雾化器34B;第三研磨单元3C具备:安装了研磨垫10的第三研磨台30C、第三顶环31C、第三研磨液供给喷嘴32C、第三修整器33C、及第三雾化器34C;第四研磨单元3D具备:安装了研磨垫10的第四研磨台30D、第四顶环31D、第四研磨液供给喷嘴32D、第四修整器33D、及第四雾化器34D。
[0098]由于第一研磨单元3A、第二研磨单元3B、第三研磨单元3C、及第四研磨单元3D彼此具有相同构成，因此，以下参照图2对第一研磨单元3A进行说明。图2是示意表示第一研磨单元3A的立体图。另外，图2中省略修整器33A及雾化器34A的图示。
[00"] 研磨台30A经由台轴30a连接于配置在其下方的台马达19，研磨台30A能够通过该台马达19而向箭头所示的方向旋转。在研磨台30A的上表面贴附有研磨垫10，研磨垫10的上表面构成研磨晶片W的研磨面10a。顶环31A连接于顶环轴杆16的下端。顶环31A构成为，能够通过真空吸引而在其下表面保持晶片W。顶环轴杆16通过未图示的上下移动机构而上下移动。
[0100]如下所示地进行晶片W的研磨。使顶环31A及研磨台30A分别向箭头所示的方向旋转，并从研磨液供给喷嘴32A向研磨垫10上供给研磨液(浆料)。在该状态下，顶环31A将晶片W按压于研磨垫10的研磨面10a。晶片W表面通过研磨液中包含的研磨粒的机械性作用与研磨液的化学性作用而研磨。研磨结束后，由修整器33A(参照图1)进行研磨面1a的修整(调整)，进一步从雾化器34A(参照图1)供给高压流体至研磨面10a，除去残留于研磨面1a的研磨肩及研磨粒等。
[0101]返回图1，邻接于第一研磨单元3A及第二研磨单元3B配置有第一线性输送机6。该第一线性输送机6是在4个搬送位置(第一搬送位置TP1、第二搬送位置TP2、第三搬送位置TP3、第四搬送位置TP4)之间搬送晶片的机构。另外，邻接于第三研磨单元3C及第四研磨单元3D配置有第二线性输送机7。该第二线性输送机7是在3个搬送位置(第五搬送位置TP5、第六搬送位置TP6、第七搬送位置TP7)之间搬送晶片的机构。
[0102]晶片由第一线性输送机6搬送至研磨单元3A、3B。第一研磨单元3A的顶环31A通过其摇摆动作而在研磨台30A的上方位置与第二搬送位置TP2之间移动。因此，顶环31A与第一线性输送机6之间的晶片交接在第二搬送位置TP2进行。
[0103]同样地，第二研磨单元3B的顶环31B在研磨台30B的上方位置与第三搬送位置TP3之间移动，顶环31B与第一线性输送机6之间的晶片交接在第三搬送位置TP3进行。第三研磨单元3C的顶环31C在研磨台30C的上方位置与第六搬送位置TP6之间移动，顶环31C与第二线性输送机7之间的晶片交接在第六搬送位置TP6进行。第四研磨单元3D的顶环31D在研磨台30D的上方与第七搬送位置TP7之间移动，顶环31D与第二线性输送机7之间的晶片交接在第七搬送位置TP7进行。
[0104]研磨单元间的晶片交接机构不限定于上述的例，例如也可在保持了晶片状态下，通过顶环直接移动至其他研磨单元来搬送晶片。晶片也可由4个研磨单元3A?3D的全部研磨，也可由研磨单元3A?3D中的I个或多个研磨单元(例如第一研磨单元3A及第二研磨单元3B)来研磨。
[0105]邻接于第一搬送位置TPl配置有用于从搬送机器人22接收晶片的升降机11。晶片经由该升降机11而从搬送机器人22送交至第一线性输送机6。位于升降机11与搬送机器人22之间，在间隔壁Ia上设有快门(未图示)，晶片搬送时打开快门，可从搬送机器人22送交晶片至升降机11。
[0106]在第一线性输送机6、第二线性输送机7、与清洗部4之间配置有摇摆输送机12。晶片从第一线性输送机6至第二线性输送机7的搬送由摇摆输送机12进行。晶片由第二线性输送机7搬送至第三研磨单元3C及/或第四研磨单元3D。
[0107]在摇摆输送机12的侧方配置有设置于未图示的框架上的晶片的缓冲载台72。如图1所示，该缓冲载台72邻接于第一线性输送机6而配置，且位于第一线性输送机6与清洗部4之间。摇摆输送机12在第四搬送位置TP4、第五搬送位置TP5及缓冲载台72之间搬送晶片。
[0108]经研磨单元3A、3B研磨后的晶片W由第一线性输送机6搬送至第四搬送位置TP4。进一步，晶片W由摇摆输送机12从第四搬送位置TP4搬送至处于第五搬送位置TP5上方的基板异常检测位置(后述)，在该基板异常检测位置进行该晶片W的破裂等的异常检测。经研磨单元3C、3D研磨后的晶片W由第二线性输送机7搬送至第五搬送位置TP5。进一步，晶片W由摇摆输送机12搬送至处于第五搬送位置TP5上方的上述基板异常检测位置，并在该基板异常检测位置进行该晶片W的破裂等的异常检测。
[0109]进行异常检测后，晶片由摇摆输送机12装载于缓冲载台72上。缓冲载台72上的晶片由清洗部4的第一搬送机器人77搬送至清洗部4。如图1所示，清洗部4具备:使用清洗液及滚筒海绵(未图示)等清洗研磨后的晶片的第一清洗单元73及第二清洗单元74;及将清洗后的晶片干燥的干燥单元75。第一搬送机器人77以如下方式动作:将晶片从缓冲载台72搬送至第一清洗单元73，进一步从第一清洗单元73搬送至第二清洗单元74。在第二清洗单元74与干燥单元75之间配置有第二搬送机器人78。该第二搬送机器人78以如下方式动作:将晶片从第二清洗单元74搬送至干燥单元75。
[0110]图3是表示本发明一种实施方式的摇摆输送机12的构造的立体图。摇摆输送机12具备:设置于基板处理装置的框架100上并沿铅直方向延伸的线性导轨101;安装于线性导轨101的摇摆机构102;及作为使摇摆机构102沿铅直方向移动的驱动源的升降驱动机构105。该升降驱动机构105可采用具有伺服马达与滚珠螺杆的ROBO汽缸(R0B0 Cylinder)等。在摇摆机构102上经由摇摆支臂106连结有反转机构107。进一步在反转机构107上连结有把持晶片W的把持机构110。
[0111]摇摆支臂106由摇摆机构102的未图标的马达驱动，以该马达的旋转轴为中心而回转。由此，反转机构107及把持机构110—体地回转移动，把持机构110在第四搬送位置TP4、第五搬送位置TP5、及缓冲载台72之间移动。
[0112]把持机构110具有把持晶片W的一对把持支臂111ο在各个把持支臂111的两端设有把持晶片W边缘(即晶片W的周缘部)的夹盘112。这些夹盘112从把持支臂111两端突出于下方而设置。把持机构110进一步具备使一对把持支臂111在接近或离开晶片W的方向上移动的开关机构113。
[0113]晶片W以如下方式被把持。在打开把持支臂111的状态下，由升降驱动机构105使把持机构110下降直至把持支臂111的夹盘112位于与晶片W同一平面内。并且，驱动开关机构113使把持支臂111在彼此接近的方向移动，并以把持支臂111的夹盘112把持晶片W边缘。夹盘112把持晶片W时，在夹盘112与晶片W边缘之间形成有规定间隙。即，晶片W在未被夹盘112完全限制，而在夹盘112的槽(未图示)中松动地嵌合的状态下把持。在该状态下，通过升降驱动机构105使把持支臂111上升。
[0114]反转机构107具有:连结于把持机构110的旋转轴108;及使该旋转轴108旋转的旋转致动器(未图示)。旋转致动器可采用利用空气压等流体压进行动作的流体压式的旋转致动器。也可取代流体压式的旋转致动器，而使用具备用于使旋转轴108旋转的马达的马达驱动式旋转致动器。通过旋转致动器驱动旋转轴108，整个把持机构110旋转180度，由此被把持机构110把持的晶片W反转。
[0115]把持机构110在把持晶片W状态下移动至缓冲载台72，通过打开把持支臂111而将晶片W装载于缓冲载台72上。装载于缓冲载台72的晶片W由清洗部4的第一搬送机器人77搬送至清洗部4。本实施方式的基板处理装置将晶片W依次搬送至研磨部3、线性输送机6及/或
7、摇摆输送机12、缓冲载台72、及清洗部4。
[0116]在图2所示的研磨单元3A中，从研磨垫10提起研磨后的晶片W时，或是在上述搬送位置从顶环31A释放晶片W时，会造成晶片W的一部分破裂。因此，如图3所示，本实施方式的基板处理装置设置用于检测晶片的破裂等异常的基板异常检测部40。以下说明该基板异常检测部40。
[0117]本发明人以通过使用相机拍摄晶片检测晶片的破裂为技术思想，而进行图4至图6所示的评估实验I?3。该评估实验I?3通过摇摆输送机12的把持机构110在以水平姿态把持晶片W状态下进彳丁实验，但是，图4至图6省略了把持机构110的图不。另外，评估实验I?3中，在图1所示的装置内，设有摇摆输送机12的部位的底面是背景(Background)，但是图4至图6中将背景(Background)模式化图示为带状。
[0118]图4(a)是表示该评估实验I使用的基板异常检测部40的构成的示意图。如图4(a)所示，基板异常检测部40具备:配置于晶片W斜上方，将红外区域的光投光于晶片W的光源41;及配置于晶片W上方，从上方拍摄晶片W的相机42。光源41是在获得CMOS组件的分光灵敏度特性的400nm?100nm波长区域，为了防止形成于晶片W上的铜配线等金属部的光腐蚀，以发出长波长的光的方式构成。实验中使用发出940nm波长的光的光源。相机42使用内置CMOS传感器的相机。
[0119]如图4(a)所示地构成的基板异常检测部40中，从光源41将红外区域的光投光于晶片W时，来自晶片W的反射光及来自晶片W上的水滴的漫反射光入射于相机42而进行拍摄。
[0120]图4(b)表示由图4(a)所示的相机42所拍摄的图像。从图4(b)所示的图像可知，晶片被拍摄成黑色圆形的图像部分，在该黑色圆形的图像部分中，晶片W上的水滴漫反射而拍摄成白点。因而，这些白点成为对比度的障碍，会造成误检测。因为研磨的后的晶片上附着有研磨液，所以判断为评估实验I的构成不优选。
[0121]图5(a)是表示评估实验2使用的基板异常检测部40的构成的示意图。如图5(a)所示，基板异常检测部40对图4(a)所示的基板异常检测部40增设在晶片W上供给纯水(DIW)，而在晶片W上形成水膜的喷嘴43。这样一来，通过从喷嘴43供给纯水(DIW)而在晶片W上形成水膜，可防止来自晶片上水滴的漫反射。图5(a)所示的评估实验2使用的光源41及相机42，与图4(a)所示的评估实验I使用的光源41及相机42分别是同样的构成。
[0122]如图5(a)所示地构成的基板异常检测部40中，从光源41将红外区域的光投光于形成有水膜的晶片W时，从整个晶片W上的水膜均匀的反射光入射于相机42而拍摄。
[0123]图5(b)表示由图5(a)所示的相机42拍摄的图像。从图5(b)所示的图像可知，因为并没有从晶片上漫反射的光，所以晶片被拍摄成黑色圆形的图像部分。但是，因为背景也变成稍暗的图像部分，所以晶片的图像部分与背景的图像部分的对比度不明显。另外，图像中矩形白色的图像部分是对应于把持晶片的把持机构110的开关机构113的图像部分。这样一来，虽然晶片的图像部分与背景的图像部分的对比度并不明显，但是，由于两图像部分的亮度有些差异，因此仍可以图像处理来识别晶片与背景，所以判断为能够使用评估实验2的构成检测晶片的破裂。
[0124]图6(a)是表示评估实验3使用的基板异常检测部40的构成的示意图。如图6(a)所示，基板异常检测部40具备:配置于晶片W下侧，彼此隔以间隔而配置的2个光源41、41;及配置于晶片W上方，从上方拍摄晶片W的相机42 ο 2个光源41、41构成为，以向斜下方投射光的方式倾斜来照射背景。光源41的角度如箭头所示可变更。图6(a)所示的评估实验3使用的光源41及相机42，与图4(a)所示的评估实验I使用的光源41及相机42分别是同样的构成。
[0125]如图6(a)所示地构成的基板异常检测部40中，在从2个光源41、41将红外区域的光投光于背景的状态下相机42从上方拍摄晶片W。
[0126]图6(b)表示由图6(a)所示的相机42拍摄的图像。从图6(b)所示的图像可知，因为晶片被拍摄成黑色圆形的图像部分，背景被拍摄成带白色的图像部分，所以晶片与背景的对比度明显。因此，判断为使用评估实验3的构成时，可准确地检测晶片的破裂。另外，图像中矩形灰色的图像部分是对应于把持晶片的把持机构110的开关机构113的图像部分。
[0127]根据以上的评估实验I?3，因为评估实验3的构成中的晶片与背景的对比度最明显，而且完全没有漫反射，也不需要形成水膜，所以实际机器中安装的基板异常检测部40采用评估实验3的构成。即，如图3所示，在由把持机构110把持的晶片W下侧配置2个光源41、41，并在晶片W上方配置相机42。相机42连接于输出监视部45。图3中，由把持机构110把持的晶片W的位置是所述基板异常检测位置。2个光源41、41形成长条立方体状，且具有与晶片W的直径相等或比其长的长度。从垂直方向观看晶片W与2个光源41、41时，2个光源41、41以中间夹着晶片W的方式平行地配置。2个光源41、41构成为，以向斜下方投射光的方式倾斜地照射背景，从而能够由2个光源41、41宽广照射晶片下侧的背景。各光源41沿水平方向排列发出红外区域的光的多数个LED而构成。另外，相机42由内置CMOS传感器的相机构成，相机42的光轴与晶片W的中心或概略中心一致。各光源41以其投光角度能够变更的方式通过支撑构件(未图示)支撑于装置框架上。另外，相机42通过安装构件(未图示)而固定于装置的顶部。
[0128]如上所述地构成的基板异常检测部40中，晶片W由摇摆输送机12搬送至基板异常检测位置(图3所示的位置)时，动作控制部5(参照图1)传送动作信号至相机42。相机42接收到该动作信号时，对光源41、41传送ON信号。由此，光源41、41与相机42同步工作，光源41、41仅在相机42拍摄的时间(瞬间)亮灯。光源41、41在相机42不动作时熄灯。这样一来，通过将光源41、41的亮灯时间抑制在必要的最小限度，来防止铜配线等金属部的光腐蚀。另外，也可构成使晶片W从图3所示的状态反转，并在使把持机构110的开关机构113位于晶片W下侧的状态下由相机42拍摄晶片W。
[0129]图7(a)、图7(b)是表示藉由从如图3所示地构成的基板异常检测部40的相机42所拍摄的图像检测晶片破裂的检测方法的图，图7(a)表示正常的晶片，图7(b)表示破裂的晶片。
[0130]如图7(a)、图7(b)所示，沿着相当于晶片的黑色圆形的图像部分周缘部设定多个矩形的检查区域。图7(a)、图7(b)所示的例中，沿着黑色圆形的图像部分的上下周缘部分别设定5个矩形的检查区域。各检查区域跨越相当于晶片的黑色图像部分与相当于背景的带白色图像部分而设定。相邻接的2个检查区域形成彼此重叠的区域，避免在检查区域间遗漏检查。
[0131]在输出监视部45(参照图3)中预先设定有阈值，该阈值是在各检查区域相当于晶片的黑色图像部分与相当于背景的带白色图像部分的面积比。输出监视部45根据拍摄的图像算出在各检查区域相当于晶片的黑色图像部分与相当于背景的带白色图像部分的面积比，将算出的面积比与预设的阈值进行比较，来判定晶片有无破裂。图7(a)、图7(b)中，以一根棒(一根杆)表示在各检查区域算出的面积比。图中，各杆上侧白色部分与相当于晶片的黑色图像部分的面积对应，下侧灰色部分与相当于背景的带白色图像部分的面积对应。当在某个检查区域内晶片破裂时，因为黑色图像部分的面积比带白色图像部分的面积小，所以上侧白色部分降低，最后低于预设的阈值而检测晶片的破裂。图7(b)中，在从下侧左起第二个检查区域检测出破裂。另外，因为在晶片上形成有切口，所以用于检测破裂的阈值被设定成面积比切口大时可判定为破裂的值。
[0132]即使在通过图7(a)、图7(b)所示的检测方法检测晶片的破裂时，由于这可能是误检测，所以摇摆输送机12及基板异常检测部40进行确认这并非误检测的动作。
[0133]图8是表示用于确认并非藉由摇摆输送机12及基板异常检测部40进行的误检测的动作步骤的示意图。图8中，晶片W使用白色与黑色表示可识别反转动作。
[0134]如图8(a)所示，点亮光源41通过相机42拍摄在基板异常检测位置的晶片W，进行图7(a)、图7(b)所示的处理来检测晶片的破裂。光源41仅在摄像时亮灯。检测晶片的破裂后，如图8 (b)所示，通过把持机构110使晶片W上升。
[0135]其次，如图8(c)所示，通过把持机构110使晶片W反转，进一步如图8(d)所示，通过把持机构110使晶片W再反转。的后，如图8(e)所示，通过把持机构110使晶片W下降至基板异常检测位置后，点亮光源41并通过相机42拍摄晶片W，进行图7(a)、图7(b)所示的处理，进行晶片的破裂再检测。反复进行2次图8(a)?图8(e)的工序，当连续3次检测晶片的破裂时，判定为晶片实际发生破裂。另外，检测次数可任意设定。这样一来，通过摇摆输送机12及基板异常检测部40来确认并非误检测的动作，由此，因为把持晶片W的夹盘112与晶片W之间有间隙，所以可防止由移动晶片W造成的误检测。
[0136]其次，说明基板异常检测部40与基板处理装置的各单元的关系。在研磨单元3A?3D中晶片容易产生破裂。当由清洗部4清洗破裂的晶片(即部分缺损的晶片)时，会造成晶片粉碎。因此，优选在搬送晶片至清洗部4的前检测晶片的破裂。基于这样的理由，晶片W按照研磨单元3A(及3B?3D)、基板异常检测部40、及清洗单元73、74的顺序被搬送。本实施方式中，按照该顺序搬送晶片W的基板搬送机构由第一线性输送机6(及第二线性输送机7)、摇摆输送机12、及第一搬送机器人77构成。基板异常检测部40配置于研磨单元3A?3D与清洗单元73、74之间。
[0137]本实施方式的基板异常检测部40配置于第五搬送位置TP5的上方，但是也可在其他位置设置基板异常检测部40。例如，也可将基板异常检测部40设置于缓冲载台72或第一线性输送机6的上方。
[0138]当基板异常检测部40检测出晶片破裂时，动作控制部5停止研磨单元3A?3D及基板搬送机构(第一线性输送机6、第二线性输送机7、摇摆输送机12、及第一搬送机器人77)的运转。作业人员从基板处理装置取出破裂的晶片，由此防止将破裂的晶片搬送至清洗部4。从基板处理装置取出晶片后，基板处理装置再度开始运转。
[0139]当基板异常检测部40检测出晶片W破裂时，摇摆输送机12也可以将该破裂的晶片放置于图1所示的缓冲载台72上，之后，动作控制部5停止研磨单元3A?3D及基板搬送机构的运转。另外，也可以与作为第一缓冲载台的缓冲载台72分开地另行设置暂时放置晶片的第二缓冲载台(未图示)，在该第二缓冲载台上放置破裂的晶片之后，动作控制部5停止研磨单元3A?3D及基板搬送机构的运转。也可以在将破裂的晶片放置于该第二缓冲载台之后，维持该状态，而继续运转研磨单元3A?3D及基板搬送机构。第二缓冲载台例如可以配置于清洗部4中配置的第一清洗单元73或第二清洗单元74的上方或下方。
[0140]如图1所示，本发明的基板处理装置中，为了能够监视从研磨垫10提起研磨后的晶片W时的状态，在研磨台30A附近设置有监视相机50。另外，为了能够监视从顶环31A释放晶片W时的状态，在晶片释放位置设置有监视相机51。也可在其他的研磨台的附近或其他晶片释放位置设置监视相机，但是省略图示。这样一来，通过设置监视相机50、51，当设置于摇摆输送机12的部位的基板异常检测部40检测晶片的破裂时，可基于来自基板异常检测部40的检测信号，在监视相机50、51中重现检测时起规定时间前以后，例如检测时I分钟前以后的晶片搬送状况。由此，能够掌握晶片破裂的瞬间，从而采取防止晶片破裂的对策。
[0141]以上说明了本发明的实施方式，但是本发明并非限定于上述实施方式，在记载于权利要求书、说明书以及附图的技术思想范围内可形成各种变形。
【主权项】
1.一种基板处理装置，其特征在于，具备: 研磨单元，研磨基板； 清洗单元，清洗研磨后的所述基板； 基板异常检测部，检测所述基板的异常;及 基板搬送机构，将所述基板依次搬送至所述研磨单元、所述基板异常检测部、及所述清洗单元； 所述基板异常检测部具有: 摄像设备，拍摄所述基板;及 输出监视部，将从所述摄像设备获得的信号与规定阈值比较，来判断基板的状态。2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 所述摄像设备所获得的信号由包含对应于基板的部位与对应于背景的部位的多个区域的信号构成， 所述输出监视部在来自至少一个所述区域的信号脱离阈值后，判断为基板异常。3.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 所述摄像设备由内置CMOS传感器的相机构成。4.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 所述基板搬送机构包含使基板移动的移动机构，在通过所述基板异常检测部的输出监视部检测出基板异常后，至少进行I次所述移动机构的规定动作和所述基板异常检测部的再检测，在连续检测出基板异常后，决定为基板异常。5.如权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于， 所述移动机构在支撑基板的周缘部的夹盘与基板的周缘部之间形成了规定间隙的状态下，使所述夹盘及所述基板移动。6.如权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于， 所述移动机构的规定动作是上升、下降及反转，或绕水平轴的旋转，或绕垂直轴的旋转。7.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 所述基板异常检测部包含光源。8.如权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于， 所述光源是发出红外区域的光的光源。9.如权利要求7或8所述的基板处理装置，其特征在于， 所述基板位于所述摄像设备与所述光源之间，拍摄时，所述光源投光于成为所述基板的背景的区域。10.如权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于， 所述光源仅在由所述摄像设备进行拍摄时亮灯。11.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 在对所述基板进行拍摄之前，在基板面形成液体的膜。12.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 所述基板异常是基板的破裂。13.一种基板异常的检测方法，其特征在于， 通过相机来拍摄基板， 从获得的图像设定多个检查区域，多个检查区域跨越相当于基板的图像部分与相当于背景的图像部分， 在所述多个检查区域中，分别对规定阈值和根据相当于基板的图像部分及相当于背景的图像部分求出的值进行比较，来判断基板的状态。
【文档编号】H01L21/67GK106067435SQ201610251284
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月21日 公开号201610251284.0, CN 106067435 A, CN 106067435A, CN 201610251284, CN-A-106067435, CN106067435 A, CN106067435A, CN201610251284, CN201610251284.0
【发明人】小松三教, 丸山徹, 矶野佳宣, 柳博明
【申请人】株式会社荏原制作所