半導體晶片的厚度分布測定系統及方法、研磨系統及研磨方法、厚度余量分布測定方法與流程

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本發明涉及半導體晶片的厚度分布測定系統及半導體晶片研磨系統、半導體晶片的厚度分布測定方法及半導體晶片的厚度余量分布測定方法、以及半導體晶片的研磨方法。

背景技術：

作為半導體設備的基板，硅晶片等半導體晶片被廣泛使用。例如硅晶片以硅單晶錠的拉晶工序為開端，經過切片工序、平面磨削工序、蝕刻工序及研磨工序，被最終洗凈，由此被加工成拋光晶片。另外，硅晶片的研磨一般在粗研磨及精研磨等多個階段下進行研磨，半導體晶片的研磨技術及用于確認研磨精度的半導體晶片的厚度余量分布測定技術變得重要。

近年來，在進行硅晶片的大口徑化及使用該硅晶片形成的設備的精細化，對于硅晶片表面的平坦性的要求變得越來越嚴格。因此，在能夠將半導體晶片高精度地研磨的研磨技術的開發的進行中，本案申請人在專利文獻1中，提出一種能夠高精度地進行半導體晶片的研磨的半導體晶片研磨系統。

專利文獻1中記載的半導體晶片研磨系統具備研磨機構、保管槽、測定機構、移動機構、研磨條件設定機構，所述研磨機構研磨半導體晶片，所述保管槽能夠收納半導體晶片并且能夠保管有機酸水溶液，所述測定機構測定半導體晶片的形狀，所述移動機構使前述半導體晶片在研磨機構、保管槽和前述測定機構之間移動，所述研磨條件設定機構基于由測定機構得出的測定結果，設定前述研磨機構下的研磨條件。在該半導體晶片研磨系統中，進行研磨后的半導體晶片的形狀測定，基于該測定結果，反饋研磨條件和該結果，設定下次的研磨條件，由此能夠制造高平坦度的半導體晶片。

專利文獻1：日本特開2015－46488號公報。

借助在專利文獻1中記載的半導體晶片研磨系統，能夠高平坦度地制造出半導體晶片。這里，在專利文獻1中，提出下述方案：借助具備6軸機器人及晶片把持部的移動機構，在將半導體晶片把持的狀態下，通過分光干涉變位計的傳感器部之間，測定從半導體晶片的中心至外周的徑向的形狀（厚度分布）。與由市售的半導體晶片用平坦度檢查裝置等專用機械進行的形狀測定不同，在該測定下，把持半導體晶片的同時進行半導體晶片的形狀測定，所以能夠以簡便的方法測定半導體晶片的厚度分布（形狀），這一點是優選的，但是根據本發明人的研究可知，在測定精度這點上有改善的余地。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是，鑒于上述問題提供一種半導體晶片的厚度分布測定系統和半導體晶片研磨系統，上述半導體晶片的厚度分布測定系統能夠在把持半導體晶片的同時簡便且高精度地測定半導體晶片的厚度分布，上述半導體晶片研磨系統能夠由此更準確地進行對研磨條件的數據反饋。

本發明人對在借助機械臂及機械手把持半導體晶片的狀態下對半導體晶片的徑向的厚度分布進行測定時的測定精度存在改善余地進行了銳意研究。傳感器部以恒定的時間間隔（例如數100μs間隔）對半導體晶片的通過點的厚度進行測定。另一方面，在借助機械臂把持半導體晶片的同時使其移動的情況下，半導體晶片的移動速度不一定是等速，通常在移動速度上產生波動。由于該移動速度的波動，上述傳感器部的每個測定時間間隔的半導體晶片移動量相互產生差異，能夠設想，在該點上存在改善測定精度的余地。因此，發現能夠提供一種半導體晶片的厚度分布測定系統，所述半導體晶片的厚度分布測定系統使由傳感器部在每個單位時間內測定的測定值和半導體晶片的移動距離同步，由此改善半導體晶片的厚度分布的測定精度。進而，本發明人發現能夠提供一種半導體晶片研磨系統，所述半導體晶片研磨系統能夠根據由此測定的厚度分布更加準確地進行對研磨條件的數據反饋。此外，還發現該厚度分布測定系統及半導體晶片研磨系統能夠防止每個機械臂的速度不均的影響，至此完成本發明。

即，本發明的重點結構如下所述。

根據本發明的半導體晶片的厚度分布測定系統具備搬入部、保管部、測定部、搬運部，前述搬入部搬入半導體晶片，前述保管部保管前述半導體晶片，前述測定部測定前述半導體晶片的厚度分布，前述搬運部分別在前述搬入部及前述測定部之間的第1搬運路徑、以及前述保管部及前述測定部之間的第2搬運路徑搬運前述半導體晶片，其特征在于，前述搬運部具有機械臂、臺座、機械手、搬運控制部，前述機械臂能夠在前述第1搬運路徑及前述第2搬運路徑內動作，前述臺座被設置于該機械臂的末端部，前述機械手經由該臺座設置，將前述半導體晶片把持，前述搬運控制部控制由前述機械手進行的前述半導體晶片的把持及前述機械臂的動作，前述測定部具有測定傳感器、線性標尺、測定控制部，前述測定傳感器在每個單位時間測定前述半導體晶片的既定區域的厚度，前述線性標尺測定進退的桿的移動距離，前述測定控制部在每個前述桿的移動單位使由前述測定傳感器進行的前述半導體晶片的厚度的測定值同步。

這里，優選的是，前述搬運控制部及前述測定控制部具有如下控制功能：在前述第1搬運路徑及前述第2搬運路徑的至少一方的路徑內，將把持有前述半導體晶片的狀態的前述機械臂搬運至前述測定部，在使前述臺座抵接于前述桿的狀態下，在使前述把持的狀態的前述機械臂及前述桿在前述桿的進退方向的某一方向上同時地移動的過程中，借助前述測定部測定前述半導體晶片的徑向的厚度分布。

此外，優選的是，前述測定部具有槽狀的支承體，前述槽狀的支承體具備對置的一對側部，前述測定部的前述測定傳感器由分光干涉激光變位計的一對頭部構成，前述一對頭部對應配置于前述一對側部，前述側部的長度比前述半導體晶片的半徑大，進而，優選的是，前述一對頭部被設置成水平。

此外，優選的是，前述桿是空氣加壓式的，在前述線性標尺上設置精密調整器，前述精密調整器控制用于前述桿向前述臺座抵接移動的推力，由前述桿產生的向前述臺座的推力被控制在0.03mpa以下。

進而，優選的是，前述桿和前述臺座經由樹脂板抵接。

此外，優選的是，在前述機械手上粘貼有厚度與前述半導體晶片大致相等的校正用基準片。該情況下，優選的是，前述搬運控制部及前述測定控制部還具有根據希望用前述校正用基準片進行前述測定值的校正的控制功能。

此外，根據本發明半導體晶片研磨系統具備搬入部、研磨部、保管部、測定部、搬運部，前述搬入部搬入半導體晶片，前述研磨部研磨前述半導體晶片，前述保管部保管前述半導體晶片，前述測定部測定前述半導體晶片的厚度分布，前述搬運部分別在經由前述測定部的前述搬入部及前述研磨部之間的第1搬運路徑、以及前述研磨部及前述測定部之間的第2搬運路徑搬運前述半導體晶片，其特征在于，前述搬運部具有機械臂、臺座、機械手、搬運控制部，前述機械臂能夠在前述第1搬運路徑及前述第2搬運路徑內動作，前述臺座被設置于該機械臂的末端部，前述機械手經由該臺座設置，將前述半導體晶片把持，前述搬運控制部控制由前述機械手進行的前述半導體晶片的把持及前述機械臂的動作，前述測定部具有測定傳感器、線性標尺、測定控制部，前述測定傳感器在每個單位時間測定前述半導體晶片的既定區域的厚度，前述線性標尺測定進退的桿的移動距離，前述測定控制部在每個前述桿的移動單位使由前述測定傳感器進行的前述半導體晶片的厚度的測定值同步。

這里，優選的是，前述第2搬運路徑經由前述保管部。

此外，優選的是，前述搬運控制部及前述測定控制部具有如下控制功能：在前述第1搬運路徑及前述第2搬運路徑的至少一方的路徑內，將把持有前述半導體晶片的狀態的前述機械臂搬運至前述測定部，在使前述臺座抵接于前述桿的狀態下，在使前述把持的狀態的前述機械臂及前述桿在前述桿的進退方向的某一方向上同時地移動的過程中，借助前述測定部測定前述半導體晶片的徑向的厚度分布。

進而，優選的是，前述測定部具有槽狀的支承體，前述槽狀的支承體具備對置的一對側部，前述測定部的前述測定傳感器由分光干涉激光變位計的一對頭部構成，前述一對頭部對應配置于前述一對側部，前述側部的長度比前述半導體晶片的半徑大，進而，優選的是，前述一對頭部被設置成水平。

此外，更優選的是，前述桿是空氣加壓式的，在前述線性標尺上設置精密調整器，前述精密調整器控制用于前述桿向前述臺座抵接移動的推力，由前述桿產生的向前述臺座的推力被控制在0.03mpa以下。

進而，優選的是，前述桿和前述臺座經由樹脂板抵接。

此外，根據本發明的半導體晶片的厚度分布測定方法使用上述記載的半導體晶片研磨系統，其特征在于，在前述第1搬運路徑或前述第2搬運路徑上，在把持有前述半導體晶片的狀態下，將該半導體晶片向前述測定部搬運，在使前述臺座抵接于前述桿的狀態下，使前述把持的狀態的前述機械臂及前述桿在前述桿的進退方向的某一方向上同時地移動，同時測定前述半導體晶片的徑向的厚度分布。

此外，根據本發明的半導體晶片的厚度分布測定方法使用上述記載的半導體晶片研磨系統，其特征在于，在前述第1搬運路徑上，在把持有前述半導體晶片的狀態下，將該半導體晶片向前述測定部搬運，在使前述臺座抵接于前述桿的狀態下，使前述把持的狀態的前述機械臂及前述桿在前述桿的進退方向的某一方向上同時地移動，同時測定前述半導體晶片的徑向的第1厚度分布，在前述第2搬運路徑上，在把持有前述半導體晶片的狀態下，將該半導體晶片向前述測定部搬運，在使前述臺座抵接于前述桿的狀態下，使前述把持的狀態的前述機械臂及前述桿在前述桿的進退方向的某一方向上同時地移動，同時測定前述半導體晶片的徑向的第2厚度分布，基于前述第1厚度分布及前述第2厚度分布，測定由前述研磨部產生的厚度余量分布。

進而，根據本發明的半導體晶片的研磨方法的特征在于，基于使用上述記載的半導體晶片的厚度分布測定方法測定的半導體晶片的厚度分布來設定研磨條件。

進而，根據本發明的半導體晶片的研磨方法的特征在于，基于使用上述記載的半導體晶片的厚度余量分布測定方法測定的半導體晶片的厚度余量分布來設定研磨條件。

根據本發明，能夠提供一種半導體晶片研磨系統，上述半導體晶片研磨系統使由傳感器部每單位時間測定的測定值和半導體晶片的移動距離同步，所以能夠在把持半導體晶片的同時簡便且高精度地測定半導體晶片的厚度分布，由此能夠更準確地進行向研磨條件的數據反饋。

附圖說明

圖1是表示本發明的一實施方式的半導體晶片的厚度分布測定系統100的概略圖。

圖2是表示本發明的一實施方式的半導體晶片研磨系統200概略圖。

圖3a是表示根據本發明的一實施方式的搬運部70的示意圖，是其主視示意圖。

圖3b是表示根據本發明的一實施方式的搬運部70的示意圖，是圖3a的左視側的放大示意圖。

圖4a是表示根據本發明的一實施方式的測定部50的示意圖，是其主視示意圖。

圖4b是表示根據本發明的一實施方式的測定部50的示意圖，是圖4a的俯視示意圖。

圖5是說明本發明的一實施方式的半導體晶片w的厚度分布的測定狀態的示意圖。

圖6是表示有關在實施例中測定的樣品1的硅晶片的厚度分布的圖表，圖6a是借助根據本發明的半導體晶片研磨系統200測定的厚度分布，圖6b、圖6c是用半導體晶片用平坦度檢查裝置測定的厚度分布。

圖7是表示有關在實施例中測定的樣品2的硅晶片的厚度分布的圖表，圖7a是借助根據本發明的半導體晶片研磨系統200測定的厚度分布，圖7b、圖7c是用半導體晶片用平坦度檢查裝置測定的厚度分布。

圖8是表示有關在實施例中測定的樣品3的硅晶片的厚度分布的圖表，圖8a是借助根據本發明的半導體晶片研磨系統200測定的厚度分布，圖8b、圖8c是用半導體晶片用平坦度檢查裝置測定的厚度分布。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行詳細的說明。預先對圖的對應關系進行說明。圖1是本發明的第1實施方式的半導體晶片的厚度分布測定系統100的整體結構的示意圖，圖2是使用厚度分布測定系統100的本發明的第2實施方式的半導體晶片研磨系統200的整體結構的示意圖。圖3、圖4是表示在第1實施方式及第2實施方式中使用的搬運部70及測定部50的示意圖，圖5是對第1實施方式及第2實施方式的半導體晶片w的厚度分布的測定狀態進行說明的示意圖。此外，附圖中為了說明方便，將各結構的形狀與實際的縱橫比的比例不同地夸張地表示。

（第1實施方式：半導體晶片的厚度分布測定系統）

利用圖1、圖3~5，對根據本發明的一實施方式的半導體晶片的厚度分布測定系統100進行說明。半導體晶片研磨系統200具備搬入部10、保管部30、測定部50、搬運部70，上述搬入部10搬入半導體晶片w，上述保管部30保管半導體晶片w，上述測定部50測定半導體晶片w的厚度分布，上述搬運部70分別在搬入部10及測定部50之間的第1搬運路徑r11、以及保管部30及測定部50之間的第2搬運路徑r12上搬運半導體晶片w。這里，搬運部70具有機械臂72、臺座74、機械手76、搬運控制部78，上述機械臂72能夠在第1搬運路徑r11及第2搬運路徑r12內動作，上述臺座74被設置于該機械臂72的末端部72a，上述機械手76經由該臺座74設置，把持半導體晶片w，上述搬運控制部78控制由機械手76進行的半導體晶片w的把持及機械臂72的動作。此外，測定部50具有測定傳感器52、線性標尺54、測定控制部56，上述測定傳感器52測定半導體晶片w的既定區域的厚度，上述線性標尺54測定進退的桿54r的移動距離，上述測定控制部56在每個桿54r的移動單位內使測定傳感器52進行的半導體晶片w的厚度的測定同步。

另外，雖然在后文進行詳細說明，但優選的是具有如下功能：搬運控制部78及測定控制部56在第1搬運路徑r11及第2搬運路徑r12的至少一方的路徑內，將把持有半導體晶片w的狀態的機械臂72向測定部50搬運，在使臺座74抵接于桿54r的狀態下，在使前述把持的狀態的機械臂72及桿54r在桿54r的進退方向的某一方向上同時移動的過程中，借助測定部50對半導體晶片w的徑向的厚度分布進行測定。以下，按順序對各結構進行詳細的說明。

首先，在半導體晶片厚度分布測定系統100中，作為對象的半導體晶片w不被特別地限制，例如可以使用由硅、化合物半導體（gaas、gan、sic）構成的、在其表面上不具有外延層的塊狀（bulk）的單晶片作為半導體晶片w。此外，也可以舉在塊狀的單晶片表面上具有外延層的外延晶片作為半導體晶片w的例子。半導體晶片w的直徑及厚度也沒有任何限制。

在搬入部10上，只要是從半導體晶片厚度分布測定系統100外搬入半導體晶片w的話，能夠設置成一般的結構。一般是，在由semi標準e47.1等規定的前端開啟式晶圓傳送盒（foup，frontopeningunifiedpod）內，容納多張（例如25張）半導體晶片w，半導體晶片w被搬入至搬入部10。

保管部30能夠使用能夠收納多張半導體晶片w的眾所周知的水槽，通常有機酸水溶液被填充至水槽內。被測定部50測定的半導體晶片w借助搬運部70被搬運至保管部30后，在保管部30被保管。被保管在保管部30處的晶片w能夠再次被搬運部70搬運至測定部50。

這里，利用圖3a、圖3b對搬運部70進行說明。如在圖3a中示意地圖示，搬運部70具有機械臂72、臺座74、機械手76、搬運控制部78，上述臺座74被設置于該機械臂72的末端部72a，上述機械手76經由該臺座74設置，把持半導體晶片w，上述搬運控制部78控制由機械手76進行的半導體晶片w的把持及機械臂72的動作。由搬運部70進行的以下的動作被搬運控制部78控制。另外，雖然將搬運控制部78圖示成在基部72b內，但這只是示意圖，絲毫不受限制。

機械臂72能夠將基部72b作為基點固定地設置在半導體晶片厚度分布測定系統100的既定位置上，被用于搬運部70的機械臂72能夠采用多關節型。末端部72a作為設置臺座74的部分。例如，借助第1旋轉關節72c及第2旋轉關節72ｄ各自的旋轉動作的組合，末端部72a能夠沿任意的一定方向（在圖3a中是鉛直方向）運動。另外，在圖中，在機械臂72上僅圖示有第1旋轉關節72c及第2旋轉關節72ｄ，也可以在機械臂72上設置另一個旋轉關節。例如，也可以使基部72b能夠轉動。

機械手76也可以具有基部76a及把持部76b，在圖3a中構成為基部76a被設置于臺座74、把持部76b將半導體晶片w把持的機構。由把持部76b進行的半導體晶片的保持能夠使用邊緣握持裝置（edgehandling）或真空夾頭等任意的方式。例如，也可以在基部76a或把持部76b內加入圖中未示出的機械手76的控制機構。

圖3b相當于將圖3a作為搬運部70的正面的情況下的左視圖，還是將末端部72a上方放大的示意圖。若機械臂72在鉛直方向上以既定距離上下動作，則對應于該上下動作，末端部72a上下移動，被把持在機械手76上的半導體晶片w也以等距離在鉛直方向上上下移動。

另外，在圖3a、圖3b中，圖示為機械臂72的末端部72a及半導體晶片w在鉛直方向上移動，但本實施方式的這些移動絲毫不被限制在鉛直方向上，而是任意的。但是，優選的是，在借助后述的測定部50測定半導體晶片w的徑向的厚度分布時，將機械臂72的末端部72a及半導體晶片w的移動設定為同一方向。另外，由搬運部70進行的半導體晶片w的移動速度不被特別限制，但在后述的測定半導體晶片w的厚度分布時，為了更加提高測定精度，優選的是例如將上述的同一方向的移動設為30mm/s以下，更優選的是設為10~20mm/s。另外，對于進行該同一方向的移動時的機械臂72的動作，也可以包括停止狀態。

接著，利用圖4a、圖4b對測定部50進行說明。另外，圖4a是測定部50的主視圖，并且相當于從與圖3b相同的一側觀察測定部50時的圖。圖4b是測定部50的俯視圖。如在圖4a中示意地表示，測定部50具有測定傳感器52、線性標尺54、測定控制部56，上述測定傳感器52測定半導體晶片w的既定區域的厚度，上述線性標尺54測定進退的桿54r的移動距離，上述測定控制部56在每個桿54r的移動單位使由測定傳感器52進行的半導體晶片w的厚度的測定同步。

測定傳感器52只要能夠不接觸地測定半導體晶片w的既定區域的厚度的話即不受任何限定，能夠使用眾所周知的設備。例如在圖4a中所例示，能夠將分光干涉激光變位計的一對頭部52a、52b作為測定傳感器52使用。分光干涉激光變位計的頭部52a、52b在每個單位時間（不打算進行限定，此外，根據變位計的規格，例如200μs）測定到測定點的距離。經由被測定部件在頭部52a的設置位置的相反側配置頭部52b，由此能夠測定被測定部件的厚度。半導體晶片w位于圖4a、圖4b所示的位置時，測定傳感器52能夠測定測定點p的半導體晶片w的厚度。

線性標尺54也被稱作線性編碼器或線性位置檢測器，在本實施方式能夠使用能夠測定進退的桿54r的移動距離的一般的設備。桿54r的移動量的檢測方式絲毫不被限制，能夠例示磁式檢測或透射式光電式。此外，桿54r只要能夠抵接移動至搬運部70的臺座74即不受任何限制，能夠使用空氣加壓方式的活塞桿、油壓式壓力缸桿等以往眾所周知的設備。在后述的圖5中，作為線性標尺54的一例，一并圖示空氣加壓式的活塞式壓力缸54s。另外，桿54r的長度設置成至少比半導體晶片w的半徑r小的大小，只要滿足該條件，桿54r的長度不受任何限制，能夠對應設置場所或用途適當選擇。

此外，測定控制部56在每個桿54r的移動單位使由測定傳感器52進行的半導體晶片w的厚度的測定值同步。這里，桿54r每移動既定的移動單位（不打算進行限定，此外，根據線性標尺的規格，例如0.1mm），線性標尺54檢測桿54r的進退。測定控制部56在檢查該檢測信號時，能夠取得由測定傳感器52進行的半導體晶片w的、每單位時間內測定的測定點p的厚度測定值。另外，半導體晶片w的厚度的測定值并不需要在每個桿54r的最小的移動單位內全部取得。即，在每個移動單位的整數倍（即等間隔距離的抽樣周期），借助測定控制部56的控制檢測來自線性標尺的脈沖信號，取得由測定傳感器52進行的厚度的測定值即可。

此外，測定控制部56也可以控制桿54r的進退。例如，測定控制部56也可以控制桿54r的移動，使得測定部50不與搬運部70干涉。如后所述，在測定半導體晶片w的厚度分布時，優選地施加一定的推力，使得桿54r的末端移動抵接于臺座74。

另外，如圖4b所示，能夠使用以不與由搬運部70進行的搬運動作方式干涉的方式形成的既定形狀的支承體55，保持測定傳感器52及線性標尺54。在使用既述的分光干涉激光變位計的一對頭部52a、52b的情況下，測定部50具有具備對置的一對側部的槽（チャネル）狀的支承體55，一對頭部52a、52b被對應配置于支承體55的一對側部，該側部的長度優選為比半導體晶片w的半徑大。這是為了半導體晶片w的中心能夠切實地穿過一對頭部52a、52b之間。另外，在圖3b中，借助同一支架來保持測定傳感器52及線性標尺54，但當然也可以借助各自的支架來保持。

這里，如在圖5中示意地表示，優選地具有如下控制功能：在第1搬運路徑r11及第2搬運路徑r12內的至少一方，搬運控制部78及測定控制部56將把持有半導體晶片w的狀態的機械臂72向測定部50搬運，在使臺座74抵接于桿54r的狀態下，在使借助機械臂76將半導體晶片w把持的狀態的機械臂72及桿54r在桿54r的進退方向上的某一方向上同時移動的過程中，借助測定部50測定半導體晶片w的徑向的厚度分布。借助該控制，半導體晶片厚度分布測定系統100能夠使用上述搬運部70及測定部50，在第1搬運路徑r11或第2搬運路徑r12的至少一方的路徑內，進行半導體晶片w的研磨的前后的某一方或雙方的半導體晶片w的厚度分布的測定。該優選的實施方式具體按照以下說明進行。首先，在借助把持部76b將半導體晶片w把持的狀態下，使臺座74抵接于桿54r。并且，使設置于機械臂72的末端部72a的臺座74在桿54r的進退方向（圖4中的下方）上移動。在桿54r也發生抵接的狀態下，對應于臺座74的移動進行移動。在圖5的一具體例的情況下，桿54r向作為進退方向的一方的下方移動。伴隨該移動，被把持于機械手76的半導體晶片w也與臺座74共同地等距離地平行移動。并且，在半導體晶片w被把持的狀態下，半導體晶片向下方移動，所以能夠借助測定部50測定半導體晶片w的徑向的厚度分布。在圖5的一具體例中，能夠測定從半導體晶片w的中心向徑向的上端的測定區域r的厚度分布。也可以根據機械手76的形狀測定遍及半導體晶片w的直徑全部的厚度分布，也可以取多個半導體晶片的徑向，測定半導體晶片的多個方向的厚度分布。此外，在圖5中，圖示了將半導體晶片w降下的狀態，當然也可以相反地向上方升高。

這里，臺座74的移動，即桿54r在進退方向上的移動借助驅動機械臂72的伺服馬達等的動作來進行。若是在機械臂72的能夠動作的范圍，則臺座74從任意的點能夠直線移動至另外的任意的點。但是，不必將機械臂72的速度保持為等速。在本實施方式的半導體晶片厚度分布測定系統100中，使由測定傳感器52在每個單位時間內測定的厚度的測定值與線性標尺54的桿54r的移動距離同步，由此能夠實際上無視機械臂72的速度的影響，所以能夠更高精度地測定半導體晶片w的厚度分布。此外，即使是同規格的機械臂也會產生速度的不均，但根據本實施方式能夠無視速度的不均的影響，所以能夠展開至使用機械臂的各種裝置，在這點上本實施方式也是優選的。

如以上說明，在本實施方式中，使由測定傳感器52測定的每個單位時間的測定值和用線性標尺54測定的半導體晶片w的移動距離同步，所以能夠在把持半導體晶片w的同時簡便且高精度地測定半導體晶片w的厚度分布。此外，能夠對使用機械臂的各種裝置應用根據本實施方式的測定系統。在進行由半導體晶片用平坦度檢查裝置等專用機械進行的半導體晶片w的形狀測定的情況下，需要暫時從機械手76將半導體晶片w的把持狀態解除，在測定上要花費時間，但在本實施方式中能夠維持把持狀態，所以能夠迅速且簡便地測定半導體晶片w的厚度分布。

這里，如圖4所示，優選的是，一對頭部52a、52b被設置成水平。半導體晶片w的測定區域r呈鉛直方向，能夠抑制由半導體晶片w的自重引起的翹曲的影響。

此外，優選的是，桿54r是空氣加壓式的，在線性標尺54上設置有控制用于桿54r抵接移動至臺座74的推力的精密調整器（圖中未示出）。該情況下，優選的是，借助精密調整器（圖中未示出）將由桿54r產生的向臺座74的推力控制在0.03mpa以下。若推力處于該范圍，則幾乎不對機械臂的動作（即半導體晶片w的移動）產生影響，此外，本發明人實驗性地確認，也能夠維持桿54r和臺座74的抵接狀態。

此外，優選的是，桿54r和臺座74經由樹脂板（圖中未示出）抵接。這是為了能夠防止由桿54r和臺座74的碰撞產生的金屬粉末等的飛散導致的對半導體晶片w的污染。樹脂板可以設在桿54r及臺座74的某一個上。

此外，優選的是，在機械手76上粘貼有與半導體晶片w厚度大致相等的校正用基準片（圖中未示出）。例如，若半導體晶片w的厚度與后述的實施例相同為775μm，則準備厚度775μm的校正用基準片即可。在半導體晶片的制造過程中，既定的搬運路徑的半導體晶片w的厚度大致恒定，所以能夠適當地確定校正用基準片的厚度。此外，校正用基準片的形狀是任意的，可以是矩形或是圓形，也可以是任一形狀。另外，校正用基準片的粘貼位置被適當地確定即可，被設定成不與將半導體晶片w把持的部分干涉的位置即可。并且，優選的是，搬運控制部78及測定控制部56還具有根據希望使用校正用基準片進行測定值的校正的控制功能。即，測定值的校正的實施是任意的。不進行校正也可以，也可以如下所述地進行校正。具體地，可以每進行半導體晶片w的厚度分布的測定（即每次）就進行校正，也可以每進行多次測定進行1次校正，也可以定期地進行校正。此外，當然也可以隨機地進行校正。此外，也可以將測定對象的半導體晶片的厚度（例如775μm）設為中心值，使用將與之相比較薄的校正用基準片（例如750μm）和較厚的校正用基準片（例如800μm）組合的2點修正（傾斜修正）。能夠通過執行被儲存于搬運控制部78及/或測定控制部56的用于使前述的半導體晶片的厚度分布測定系統100動作的程序來進行控制。

（第2實施方式：半導體晶片研磨系統）

使用圖2~5對根據本發明的一實施方式的半導體晶片研磨系統200進行說明。半導體晶片研磨系統200具備搬入部10、研磨部20、保管部30、測定部50、搬運部70，上述搬入部10搬入半導體晶片w，上述研磨部20將半導體晶片w研磨，上述保管部30保管半導體晶片w，上述測定部50測定半導體晶片w的厚度分布，上述搬運部70分別在經由測定部50的搬入部10及研磨部20之間的第1搬運路徑r21、以及研磨部20及測定部50之間的第2搬運路徑r22搬運半導體晶片w。這里，搬運部70具有機械臂72、臺座74、機械手76、搬運控制部78，上述機械臂72在第1搬運路徑r21及第2搬運路徑r22內能夠動作，上述臺座74被設置于該機械臂72的末端部72a，上述機械手76經由該臺座74設置，把持半導體晶片w，上述搬運控制部78控制由機械手76進行的半導體晶片w的把持及機械臂72的動作。此外，測定部50具有測定傳感器52、線性標尺54、測定控制部56，上述測定傳感器52測定半導體晶片w的既定區域的厚度，上述線性標尺54測定進退的桿54r的移動距離，上述測定控制部56在每個桿54r的移動單位使由測定傳感器52進行的半導體晶片w的厚度的測定同步。并且，搬運控制部78及測定控制部56優選地具有如下控制功能：在第1搬運路徑r21及第2搬運路徑r22的至少一方的路徑內，將把持有半導體晶片w的狀態的機械臂72搬運至測定部50，在使臺座74抵接于桿54r的狀態下，在使把持有半導體晶片w的狀態的機械臂72及桿54r在桿54r的進退方向的某一方向同時地移動的過程中，借助測定部50測定半導體晶片w的徑向的厚度分布。此外，如圖2所示，也可以是第2搬運路徑r22經由保管部50。即，第1搬運路徑r21相當于將半導體晶片w搬運至研磨部20前的路徑，第2搬運路徑r22相當于將半導體晶片w搬運至研磨部20后的路徑。另外，在與半導體晶片的厚度分布測定系統100重復的結構中，附加與厚度分布測定系統100相同的附圖標記，省略重復的說明。

研磨部20是將半導體晶片w研磨的一般的研磨裝置，能夠使用雙面研磨裝置及單面研磨裝置的某一個。此外，在圖1中，示意地表示將多張半導體晶片w研磨的間歇式（バッチ式）的研磨裝置，但也可以使用板片式（枚葉式）的研磨裝置。一般地，借助在后文詳細說明的搬運部70，半導體晶片w被從搬入部10搬運至設置臺（セットテーブル）22，在載置于設置臺22上的載置板23上配置半導體晶片w。之后，借助研磨部20內的機械手等在研磨裝置21上設置半導體晶片w，研磨半導體晶片w，半導體晶片w再次被載置于設置臺22。

在本實施方式中，也與厚度分布測定系統100同樣地，在把持半導體晶片w的同時能夠簡便且高精度地測定半導體晶片w的厚度分布。根據本實施方式，能夠提供一種能夠將得到的半導體晶片w的厚度分布更準確地向研磨部20的研磨條件反饋的半導體晶片研磨系統。另外，在本實施方式中，被保管于保管部30的晶片w也可以再次被搬運部70搬運至測定部50。能夠對研磨后的半導體晶片w的厚度進行再測定。

與厚度分布測定系統100同樣地，也優選的是，在機械手76上粘貼有與半導體晶片w的厚度大致相等的校正用基準片（圖中未示出）。這里，在研磨的余量較大、測定研磨前后的厚度的情況下，優選的是使用厚度不同的臺階狀的校正基準片。校正用基準片的形狀是任意的，可以是矩形或是圓形，也可以是任一形狀。另外，校正用基準片的粘貼位置被適當地確定即可，設定成不與把持半導體晶片w的部分干涉的位置即可。并且，優選的是，搬運控制部78及測定控制部56還具有根據希望使用校正用基準片進行測定值的校正的控制功能。即，測定值的校正的實施是任意的。不進行校正也可以，也可以如下所述地進行校正。具體地，可以每進行半導體晶片w的厚度分布的測定（即每次）就進行校正，也可以每進行多次測定進行1次校正，也可以定期地進行校正。此外，當然也可以隨機地進行校正。此外，也可以使用已經說明的2點修正（傾斜修正）。能夠通過執行被儲存于搬運控制部78及/或測定控制部56的用于使前述的半導體晶片的厚度分布測定系統100動作的程序來進行控制。

另外，第1實施方式及第2實施方式的搬運控制部78借助中央運算處理裝置（cpu）或微處理器（mpu）等合適的處理器來實現，能夠具有存儲器、硬盤等記錄部或輸入輸出接口、顯示裝置等，將搬運部70的各結構間的信息及指令的傳遞以及各部位的動作通過執行預先被存儲在搬運控制部78上的用于使前述半導體晶片的厚度分布測定系統100及半導體晶片研磨系統200動作的程序來控制。測定控制部56也同樣地借助cpu或mpu等合適的處理器來實現，能夠具有存儲器、硬盤等的記錄部或輸入輸出接口、顯示裝置等，將測定部50的各構成間的信息及指令的傳遞以及各部位的動作通過執行被預先存儲在測定控制部56上的用于使前述半導體晶片的厚度分布測定系統100及半導體晶片研磨系統200動作的程序來控制。

（半導體晶片的厚度分布測定方法）

接著，對使用上述半導體晶片研磨系統200的半導體晶片的厚度分布測定方法的一實施方式進行說明。在該厚度分布測定方法中，在第1搬運路徑r21或第2搬運路徑r22上，在把持有半導體晶片w的狀態下，將半導體晶片w搬運至測定部50，在使臺座74抵接于桿54r的狀態下，使前述把持的狀態的機械臂72及桿54r在桿54r的進退方向的某一方向上同時地移動，同時測定半導體晶片w的徑向的厚度分布。研磨被旋轉對稱地進行，所以若對半徑部分（半徑分）的厚度分布進行測定，則將該厚度分布以半導體晶片的中心進行對稱化，由此能夠推定一個方向的直徑部分（直徑分）的厚度分布。

另外，優選的是，在研磨后的半導體晶片w的測定即在第2搬運路徑r22上進行測定的情況下，暫時浸漬于有機酸水溶液后，以既定的速度將半導體晶片w拉晶后，將半導體晶片w搬運至測定部50來測定厚度分布。但是，設置成將半導體晶片w直接搬運至測定部50的路徑也被包括在第2搬運路徑r22中。此外，也可以將被保管于保管部30的半導體晶片w再次返回至研磨部20。由此，能夠進行被保管的半導體晶片w的再研磨。另外，在浸漬時，能夠使用被填充于保管部30的保管槽的有機酸水溶液。通過這樣，能夠在將半導體晶片w的研磨面保持為疏水面的狀態下，進行厚度分布的測定，所以能夠進一步提高厚度分布的精度。該情況下，更優選的是，如圖4所示，在將半導體晶片w降下的同時對厚度分布進行測定。這是因為能夠防止能夠附著于把持部76b的水溶液向測定中的測定點附著。

（半導體晶片的厚度余量分布測定方法）

此外，使用上述半導體晶片研磨系統200的半導體晶片的厚度分布測定方法在第1搬運路徑r21中，在把持有半導體晶片w的狀態下，將半導體晶片w向測定部50搬運，在使臺座74抵接于桿54r的狀態下，使前述把持的狀態的機械臂72及桿54r在桿54r的進退方向的某一方向同時地移動，同時測定半導體晶片w的徑向的第1厚度分布。接著，借助研磨部20進行的半導體晶片w的研磨結束后，在第2搬運路徑r22上，在將半導體晶片w把持的狀態下，將半導體晶片w移動至測定部50，在使臺座74抵接于桿54r的狀態下，使前述把持的狀態的機械臂72及桿54r在桿54r的進退方向的某一方向上同時地移動，同時測定半導體晶片w的徑向的第2厚度分布。并且，基于這些第1及第2的厚度分布，測定由研磨部20產生的厚度余量分布。第1厚度分布及第2厚度分布為半徑部分的厚度分布的情況下，若將這些厚度分布以半導體晶片的中心對稱化，則能夠推定一個方向上的直徑部分的厚度余量分布。

（半導體晶片的研磨方法）

此外，本發明的一實施方式的半導體晶片的研磨方法基于使用上述半導體晶片的厚度分布測定方法測定的半導體晶片的厚度分布設定研磨條件。如前所述，根據上述半導體晶片的厚度分布測定方法，能夠更準確地進行向研磨條件的數據反饋。因此，能夠提高本研磨方法的研磨精度。

進而，本發明的另一實施方式的半導體晶片的研磨方法基于使用上述半導體晶片的厚度余量分布測定方法測定的半導體晶片的厚度余量分布設定研磨條件。如前所述，根據上述半導體晶片的厚度余量分布測定方法，能夠更準確地進行向研磨條件的數據反饋。因此，能夠提高本研磨方法的研磨精度。

【實施例】

以下，使用實施例對本發明進一步地詳細說明，但本發明絲毫不被以下的實施例限制。

作為半導體晶片，準備直徑300mm、厚度775μm的3張硅晶片（以下稱作“樣品1~3”）。接著，如在圖2~圖5中示意地表示，將樣品1~3依次搬入已經說明的半導體晶片研磨系統200的搬入部10，測定借助研磨部20進行研磨之后的樣品1~3的各自的半徑方向厚度分布。

這里，作為測定部50的線性標尺54，使用來自smc株式會社的市售的“測量器ce1系列（ものさしくんce1シリーズ）”（空氣壓力缸型，測定單位為0.1mm）。在線性標尺54上，安裝有精密調整器，在與臺座74抵接的狀態下對臺座的推力設定為0.03mpa。此外，作為測定部50的測定傳感器52，使用來自基恩士公司（株式會社キーエンス）的市售的微型頭型分光干涉激光變位計“si－f10/si－f10u”（雙頭式夾入型，測定距離為11.3~12.35mm，分辨能力（分解能）為0.1μm、抽樣周期為200μs）。測定傳感器52及線性標尺54借助測定控制部56，桿54r每伸縮0.1mm，取得由測定傳感器52的一對頭部52a、52b測量的從兩側向硅晶片的距離測定值。另外，在機械臂72上，使用市售的6軸機械臂，將sus制的臺座74設置于末端部72a，在臺座74表面上設置有樹脂板。在測定樣品1~3厚度分布時，與圖4相同地，在鉛直方向上以平均15mm/ｓ將硅晶片降下，同時測定硅晶片的半徑部分的厚度分布。進而，以硅晶片的中心位置為基準進行對稱化，得到一個方向的直徑部分厚度分布。將涉及樣品1~3的硅晶片的研磨后厚度分布分別在圖5a、圖6a、圖7a中表示。

用于對照，將涉及樣品1~3的硅晶片厚度分布用半導體晶片用平坦度檢查裝置來測定。將涉及樣品1~3的硅晶片厚度分布用來自黑田精工株式會社的市售的納諾邁特羅（ナノメトロ）測定。將測定結果分別表示在圖5b、圖6b、圖7b中。此外，將涉及樣品1~3的硅晶片厚度分布用來自kla-tencor公司（ケーエルエー?テンコール株式會社）的市售的晶片觀測器（wafersight）來測定。將測定結果分別表示在圖5c、圖6c、圖7c中。

若分別將圖5~圖7進行比較，則能夠確認，與市售的半導體晶片用平坦度檢查裝置相同，通過使用按照本發明的半導體晶片研磨系統200，能夠將樣品1~3各自的徑向的厚度分布的傾向在將硅晶片由機械手把持的狀態下來把握。根據按照本發明的半導體晶片的厚度分布測定系統100，能夠確認，與市售的半導體晶片用平坦度檢查裝置相同，能夠確認能夠將樣品1~3各自的徑向的厚度分布的傾向在將硅晶片由機械手把持的狀態下來把握。

工業上的可利用性

根據本發明，能夠提供一種半導體晶片研磨系統，所述半導體晶片研磨系統能夠在將半導體晶片把持的同時簡便且高精度地測定半導體晶片的厚度分布，由此能夠更準確地進行向研磨條件的數據反饋。

附圖標記說明

10搬入部

20研磨部

30保管部

50測定部

52a、b測定傳感器

54線性標尺

54r桿

56測定控制部

70搬運部