JP2006082169A - Polishing method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウエーハ等の被加工物の表面を研磨するために用いられる研磨方法及び研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing method and a polishing apparatus used for polishing a surface of a workpiece such as a wafer.
ウエーハ製造工程には、ウエーハの表面を鏡面に仕上げるポリッシング工程がある。この工程では、回転する研磨パッドの表面にウエーハを押し付けて、前記ウエーハの表面を研磨するウエーハ研磨装置が用いられる。 The wafer manufacturing process includes a polishing process for finishing the surface of the wafer into a mirror surface. In this step, a wafer polishing apparatus is used that presses the wafer against the surface of the rotating polishing pad and polishes the surface of the wafer.
このウエーハ研磨装置は、駆動軸により回転される研磨テーブルを有している。研磨テーブルの上面には研磨パッドが設けられ、さらに研磨パッドの上面側にはウエーハを保持して回転する研磨ヘッドが対向配置されている。 This wafer polishing apparatus has a polishing table rotated by a drive shaft. A polishing pad is provided on the upper surface of the polishing table, and a polishing head that rotates while holding the wafer is disposed on the upper surface side of the polishing pad.
図7は従来の研磨ヘッドの構成図である。なお、図7中の符号105は前記研磨パッドを示している。
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional polishing head. In addition, the code |
図7に示すように、この研磨ヘッドはヘッド本体100を有している。このヘッド本体100には加圧室101が設けられており、その下面開口部102はゴム膜103により閉塞されている。ゴム膜103の下面にはウエーハUが保持され、その周囲はヘッド本体100の下端面に固定されたリング状のリテーナ104により包囲されている。このリテーナ104は、ヘッド本体100の径方向内側に突出しており、その上面には前記ゴム膜103の外周部が支持されている。
As shown in FIG. 7, the polishing head has a
前記構成のウエーハ研磨装置を使用する場合、回転する研磨ヘッドを下降させて、ヘッド本体100の下端面に保持されたリテーナ104を研磨パッド105の表面に押し付ける。このとき加圧室101に気体を供給してゴム膜103を膨張させると、ゴム膜103の下面に接着固定されたウエーハUは、回転する研磨パッド105に押し付けられ、表面が研磨される。
When using the wafer polishing apparatus having the above-described configuration, the rotating polishing head is lowered, and the
ところで、前記構成のウエーハ研磨装置では、ゴム膜103の外周部はリテーナ104の上面に保持されている。そのため、リテーナ104の上下方向の厚さによっては、ウエーハUの表面全体を均一な研磨レートで研磨することができない。
By the way, in the wafer polishing apparatus having the above-described configuration, the outer peripheral portion of the
すなわち、図8(a)に示すように、リテーナ104の上下方向の厚さが大きい場合、ゴム膜103の支持される高さがウエーハUの上面より高くなり、ウエーハUの周縁部に所望の力を負荷することができない。そのため、ウエーハUの周縁部と研磨パッド105の間に所要の接触圧力を与えることができず、ウエーハUの周縁部が中央部に比べてあまり研磨されない。
That is, as shown in FIG. 8A, when the thickness of the
また、図8(c)に示すように、リテーナ104の上下方向の厚さが小さい場合、ゴム膜103の支持される高さがウエーハUの上面より低くなり、ウエーハUの周縁部に過大な力が負荷されてしまう。そのため、ウエーハUの周縁部と研磨パッド105の間の接触圧力が過剰に上昇し、ウエーハUの周縁部が中央部に比べて多く研磨される、いわゆる外周ダレが生じてしまう。
Further, as shown in FIG. 8C, when the thickness of the
したがって、ウエーハUの表面全体を均一な研磨レートで研磨するためには、図8(b)に示すように、常にリテーナ104の上下方向の厚さを適正に設定しておく必要がある。
Therefore, in order to polish the entire surface of the wafer U at a uniform polishing rate, it is necessary to always set the thickness of the
しかしながら、前記リテーナ104は、ウエーハUを研磨するとき、常に研磨パッド105と摺接しているため、その上下方向の厚さは磨耗によって徐々に減少してしまう。そのため、初期状態でリテーナ104の上下方向の厚さをウエーハUの厚さに合わせて適正に設定したとしても、いずれ図8(c)に示すように、ゴム膜103の支持される位置が低下して外周ダレが生じてしまう。
However, since the
したがって、ウエーハUの表面全体を均一な研磨レートで研磨するためには、ウエーハUの厚さに合わせてリテーナ104の選定をする必要があり、またリテーナ104の磨耗量を常に監視しておく必要がある。そのため、前記構成のウエーハ研磨装置には、作業者の負担が大きいという問題があった。
Therefore, in order to polish the entire surface of the wafer U at a uniform polishing rate, it is necessary to select the
そこで近年、リテーナが磨耗してもウエーハUの表面全体を均一な研磨レートで研磨できる装置として、ウエーハUをリテーナに対して上下方向に移動可能に保持する分離型の研磨ヘッドが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, in recent years, as a device that can polish the entire surface of the wafer U at a uniform polishing rate even if the retainer is worn, a separation type polishing head that holds the wafer U movably in the vertical direction with respect to the retainer has been disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
図9は従来の分離型の研磨ヘッドの構成図である。 FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional separation type polishing head.
図9に示すように、この研磨ヘッドは、回転駆動されるヘッド本体201を有している。このヘッド本体201は、下面に凹部201aを有しており、その研磨パッド(図示しない)と接する部分の外周部にはリング状のリテーナ202が固定されている。
As shown in FIG. 9, the polishing head has a
ヘッド本体201の凹部の内側には、板状の支持プレート203が略水平に設けられている。この支持プレート203は、ヘッド本体201の内側において上下方向に移動可能に支持されており、その上面には隔離膜204が貼り付けられている。この隔離膜204は可撓性を有しており、その周縁部はヘッド本体201に保持されている。
A plate-
これにより支持プレート203の上面側には、ヘッド本体201と隔離膜204により囲われた第1の空間205が形成される。この第1の空間205には、第1の気体供給管206が接続されており、この第1の気体供給管206から第1の空間205に気体を供給することで、隔離膜204を介して支持プレート203の上面を加圧できるようになっている。
As a result, a
また、支持プレート203の下面には凹部207が形成されている。この凹部207はゴム膜208により閉塞されており、支持プレート203とゴム膜208の間には第2の空間209が形成される。なお、ゴム膜208の下面にはウエーハUが保持される。第2の空間209には第2の気体供給管210が接続されており、この第2の気体供給管210から第2の空間209に気体を供給することで、前記支持プレート203の下面を加圧できるようになっている。
A
前記構成の研磨ヘッドを用いてウエーハUを研磨する場合、回転中のヘッド本体201を下降させて、ヘッド本体201の下端面に固定されたリテーナ202を回転中の研磨パッド(図示しない)の表面に押し付ける。そして、第1の空間205と第2の空間209に気体を供給し、第1、第2の空間205、209の圧力を制御することで、ゴム膜208の下面に接着固定されたウエーハUを研磨パッド(図示しない)に押し付ける。
When the wafer U is polished using the polishing head having the above-described configuration, the rotating head
このように、分離型の研磨ヘッドでは、ヘッド本体201と支持プレート203が独立に駆動される構成となっている。そのため、リテーナ202が磨耗して、その上下方向の厚さが小さくなったとしても、それによってゴム膜208が支持される高さに影響が出ない。その結果、ウエーハUの周縁部が過剰に研磨されたり、逆にあまり研磨されなかったりすることがない。
しかしながら、この研磨ヘッドを使用してウエーハUを研磨する場合、第1の空間205または第2の空間209の圧力が変動すると、支持プレート203の高さが変動してウエーハUの研磨が良好に行われないことがあった。これは一度研磨を始めると同じ設定のまま何枚もウエーハを研磨することに原因がある。
However, when the wafer U is polished using this polishing head, if the pressure in the
例えば、第1の空間205の圧力が第2の空間209より低くなった場合、支持プレート203はその上下面に作用する圧力のバランスにより上昇する。このとき、ウエーハUを保持するゴム膜208は、第2の空間209の圧力によって下方に弧を描くように膨らむため、ウエーハUの周縁部と研磨パッドの間に作用する接触圧力がウエーハUの中央部に比べて低くなり、その結果ウエーハUの周縁部が研磨され難くなる。
For example, when the pressure in the
また、第1の空間205の圧力が第2の空間209より高くなった場合、支持プレート203はその上下面に作用する圧力のバランスにより下降する。このとき、ウエーハUを保持するゴム膜208は、第2の空間209の圧力によって上方に弧を描くように多少縮むため、ウエーハUの中央部と研磨パッドの間に作用する接触圧力がウエーハUの周縁部に比べて低くなり、その結果ウエーハUの中央部が研磨され難くなる。
Further, when the pressure in the
図10は第1の空間内の圧力を変動させた場合における、ウエーハUの径方向に対する接触圧力の変化を示すシミュレーショングラフである。なお、ここでは第2の空間に与える圧力を200[hPa]で固定し、第1の空間に与える圧力を〔1〕205[hPa]、〔2〕200[hPa]、〔3〕195[hPa]と変動させている。 FIG. 10 is a simulation graph showing a change in contact pressure with respect to the radial direction of the wafer U when the pressure in the first space is changed. Here, the pressure applied to the second space is fixed at 200 [hPa], and the pressure applied to the first space is [1] 205 [hPa], [2] 200 [hPa], [3] 195 [hPa]. ] And fluctuate.
図10に示すように、第1の空間の圧力が〔1〕205[hPa]である場合、ウエーハUの中央部でウエーハUと研磨パッドの間の接触圧力が略200[hPa]であるのに対し、ウエーハUの周縁部では前記接触圧力が急激に上昇しているのがわかる。 As shown in FIG. 10, when the pressure in the first space is [1] 205 [hPa], the contact pressure between the wafer U and the polishing pad at the center of the wafer U is approximately 200 [hPa]. On the other hand, it can be seen that the contact pressure rapidly increases at the peripheral edge of the wafer U.
また、第1の空間の圧力が〔3〕195[hPa]である場合、ウエーハUの中央部でウエーハUと研磨パッドの間の接触圧力が略200[hPa]であるのに対し、ウエーハUの周縁部では前記接触圧力が急激に低下しているのがわかる。 When the pressure in the first space is [3] 195 [hPa], the contact pressure between the wafer U and the polishing pad at the center of the wafer U is approximately 200 [hPa], whereas the wafer U It can be seen that the contact pressure is drastically reduced at the peripheral edge.
このように、従来の研磨ヘッドを用いてウエーハUの研磨をした場合、第1、第2の空間内の圧力変動に対して、ウエーハUの中央部と周縁部の研磨レートに大きな差が生じてしまう。 As described above, when the wafer U is polished using the conventional polishing head, a large difference occurs in the polishing rate between the central portion and the peripheral portion of the wafer U with respect to the pressure fluctuation in the first and second spaces. End up.
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、被加工物やリテーナの厚さに影響を受けることなく被加工物の表面を高精度に研磨できる研磨方法及び研磨装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a polishing method capable of polishing the surface of a workpiece with high accuracy without being affected by the thickness of the workpiece or the retainer. And providing a polishing apparatus.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の研磨方法及び研磨装置は次のように構成されている。 In order to solve the problems and achieve the object, the polishing method and polishing apparatus of the present invention are configured as follows.
(1)研磨パッドを備えた、回転駆動される定盤と、前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第1の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、前記第1の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第1の空間を形成する可撓性の第1の膜状部材と、前記第1の膜状部材により、前記第1の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第2の凹部を備えた支持プレートと、前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第2の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第2の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第2の膜状部材と、前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、前記第1の空間内と第2の空間内の圧力を調整し、前記第2の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段とを具備する研磨装置を用いて、前記被加工物の表面を研磨する研磨方法において、前記被加工物の目標の形状を設定する工程と、前記被加工物の研磨前の形状を測定する工程と、前記被加工物の目標の形状と、前記被加工物の研磨前の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する工程と、予め作成しておいた前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する工程と、前記特定の研磨条件下で、前記被加工物を研磨する工程とを具備することを特徴とする。 (1) A rotationally driven surface plate provided with a polishing pad, a rotationally driven head main body disposed opposite to the polishing pad, and provided with a first recess on a surface facing the polishing pad; A flexible first film-like member that is connected in the first depression and forms a first space with the head body, and the first depression is formed by the first film-like member. And a support plate that is supported so as to be movable in the axial direction of the head body and has a second recess on a surface facing the polishing pad, and a surface of the support plate facing the polishing pad. A second flexible space that holds the workpiece on a surface facing the polishing pad, and is stretched so as to close the concave portion of the two, forms a second space between the support plate and the support plate. A film-like member is provided on the surface of the head body facing the polishing pad. The retainer that surrounds the workpiece and is pressed by the polishing pad, and the pressure in the first space and the second space are adjusted, and held by the second film-shaped member In a polishing method for polishing a surface of the workpiece using a polishing apparatus including a pressure adjusting unit that presses the workpiece against the polishing pad, a step of setting a target shape of the workpiece; Based on the step of measuring the shape of the workpiece before polishing, the target shape of the workpiece, and the shape of the workpiece before polishing, the target polishing amount distribution of the workpiece is determined. A step of setting the polishing condition to a specific polishing condition corresponding to the target polishing amount distribution based on the relationship between the calculating step and the polishing condition and polishing amount distribution of the workpiece prepared in advance. And polishing the workpiece under the specific polishing conditions. Characterized by comprising the step of.
(2)(1)に記載された研磨方法において、前記研磨条件は、前記第1、第2の空間内の圧力、前記定盤の回転数、前記ヘッド本体の回転数、前記研磨パッドに対するリテーナの圧力のうち、少なくとも1つ以上を含んでいることを特徴とする。 (2) In the polishing method described in (1), the polishing conditions are the pressure in the first and second spaces, the rotational speed of the surface plate, the rotational speed of the head body, and a retainer for the polishing pad. Among the pressures, at least one or more pressures are included.
(3)(1)または(2)に記載された研磨方法において、前記被加工物の研磨後の形状を測定する工程と、前記被加工物の研磨後の形状を測定することで得られた測定結果を利用して、前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を修正する工程とをさらに具備することを特徴とする。 (3) In the polishing method described in (1) or (2), obtained by measuring the shape of the workpiece after polishing and measuring the shape of the workpiece after polishing. The method further includes the step of correcting the relationship between the polishing condition of the workpiece and the polishing amount distribution using the measurement result.
(4)研磨パッドと被加工物の摩擦を利用して、前記研磨パッドの表面を研磨する研磨装置において、前記研磨パッドを備えた、回転駆動される定盤と、前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第1の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、前記第1の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第1の空間を形成する可撓性の第1の膜状部材と、前記第1の膜状部材により、前記第1の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第2の凹部を備えた支持プレートと、前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第2の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第2の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第2の膜状部材と、前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、前記第1の空間内と第2の空間内の圧力を調整し、前記第2の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段と、前記被加工物の目標の形状、及び前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を記憶する記憶手段と、前記被加工物の研磨前の形状と、前記被加工物の目標の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する算出手段と、前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記被加工物の目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する設定手段とを具備することを特徴とする。 (4) In a polishing apparatus that polishes the surface of the polishing pad using friction between the polishing pad and a workpiece, a rotationally driven surface plate provided with the polishing pad is disposed opposite to the polishing pad. The head main body having a first concave portion provided on the surface facing the polishing pad and being driven to rotate, is connected to the first concave portion, and forms a first space between the head main body and the head main body. A surface facing the polishing pad and supported by the flexible first film-like member and the first film-like member so as to be movable in the axial direction of the head body in the first recess. And a support plate provided with a second recess, and is stretched so as to close the second recess on a surface of the support plate facing the polishing pad, and a second space is formed between the support plate and the support plate. And forming the surface on the surface facing the polishing pad A flexible second film-like member for holding a workpiece, and a retainer provided on a surface of the head main body facing the polishing pad, surrounding the workpiece and pressed against the polishing pad; Adjusting the pressure in the first space and the second space, and pressure adjusting means for pressing the workpiece held by the second film-like member against the polishing pad; and Based on the target shape, the storage means for storing the relationship between the polishing condition and the polishing amount distribution of the workpiece, the shape of the workpiece before polishing, and the target shape of the workpiece, Based on the relationship between the calculation means for calculating the target polishing amount distribution of the workpiece and the polishing condition and the polishing amount distribution of the workpiece, the polishing condition is changed to the target polishing amount distribution of the workpiece. And setting means for setting corresponding specific polishing conditions. And butterflies.
(5)(4)に記載された研磨装置において、前記研磨条件は、前記第1、第2の空間内の圧力、前記ヘッド本体の回転数、前記定盤の回転数、前記研磨パッドに対するリテーナの圧力のうち、少なくとも1つ以上を含んでいることを特徴とする。 (5) In the polishing apparatus described in (4), the polishing conditions include the pressures in the first and second spaces, the rotational speed of the head body, the rotational speed of the surface plate, and a retainer for the polishing pad. Among the pressures, at least one or more pressures are included.
(6)(4)に記載された研磨装置において、前記被加工物の研磨後の形状を測定する測定手段をさらに具備することを特徴とする。 (6) The polishing apparatus described in (4) is characterized by further comprising measurement means for measuring the shape of the workpiece after polishing.
(7)(4)に記載された研磨装置において、前記測定手段から前記被加工物を受け取り、前記第2の膜状部材に受け渡す受け渡し装置をさらに具備することを特徴とする。 (7) In the polishing apparatus described in (4), the polishing apparatus further includes a transfer device that receives the workpiece from the measurement unit and transfers the workpiece to the second film member.
本発明によれば、被加工物の厚さやリテーナの厚さに影響を受けることなく被加工物の表面を高精度に研磨することができる。 According to the present invention, the surface of the workpiece can be polished with high accuracy without being affected by the thickness of the workpiece and the thickness of the retainer.
まず、図1〜図4を参照しながら本発明の第1の実施の形態について説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の第1の実施の形態に係るウエーハ研磨装置の斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of a wafer polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、このウエーハ研磨装置(研磨装置)は円筒状の定盤1を有している。この定盤1は、カップ体8により包囲されており、上面には研磨パッド2が貼付されている。研磨パッド2の材料は、ウエーハU(被加工物)の研磨層の材質によって適宜選択される。また、定盤1の下部には定盤駆動装置3の駆動軸(図示しない)が連結され、前記駆動軸を回転させることにより、定盤1を矢印A方向に回転できるようになっている。
As shown in FIG. 1, this wafer polishing apparatus (polishing apparatus) has a
定盤1に貼付された研磨パッド2の上方には、研磨液供給管4が対向配置されている。この研磨液供給管4は、研磨パッド2上で揺動する第1の揺動アーム5に支持されており、その供給口からは研磨パッド2の上面に研磨液Lが供給される。研磨液Lとしては、例えばコロイダルシリカを含むアルカリ溶液が使用される。
Above the
また、定盤1に貼付された研磨パッド2の上方には複数、本実施の形態では2つの研磨ヘッド6が対向配置されている。各研磨ヘッド6は、研磨パッド2上で揺動する第2の揺動アーム7に支持されている。この第2の揺動アーム7は、上下駆動装置21により支持され、上下駆動装置21により第2の揺動アーム7を下降させることで、前記研磨ヘッド6を研磨パッド2の上面に押圧できるようになっている。また、第2の揺動アーム7は筒状をしており、その内部には第1、第2の気体供給管14a、14b(図2に図示)や連結軸28(図2に図示)等が配設されている。
In addition, a plurality of, in this embodiment, two polishing
定盤1の側方には、搬入されるウエーハUの実際の形状、すなわち研磨前におけるウエーハUの径方向に対する厚さ分布を測定するための測定装置22(測定手段)が配設され、定盤1と測定装置22の間には、ウエーハUを測定装置22から研磨ヘッド6に受け渡すための受け渡し装置23が配設されている。なお、本実施の形態では、受け渡し装置23を用いてウエーハUを測定装置22から研磨ヘッド6に受け渡しているが、これに限定されるものではなく、例えば手作業でウエーハUを測定装置22から研磨ヘッド6に受け渡してもよい。
A measuring device 22 (measuring means) for measuring the actual shape of the wafer U to be loaded, that is, the thickness distribution in the radial direction of the wafer U before polishing, is disposed on the side of the
図2は同実施の形態に係る研磨ヘッド6の構成の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the configuration of the polishing
図2に示すように、この研磨ヘッド6はヘッド本体10を有し、その上面には駆動軸12が略垂直に連結されている。この駆動軸12は、前記第2の揺動アーム7内に配設された前記連結軸28を介してヘッド駆動装置24に連結されており、このヘッド駆動装置24を駆動することにより、ヘッド本体10をその軸心線周りに回転できるようになっている。
As shown in FIG. 2, the polishing
また、ヘッド本体10の下面には、円柱状の第1の凹部11が設けられ、その内側には円板状の支持プレート13が略水平に配設されている。この支持プレート13は、第1の膜状部材16により前記ヘッド本体10に対して上下方向に移動可能に支持されており、下面には円柱状の第2の凹部15が設けられている。
In addition, a columnar first recess 11 is provided on the lower surface of the
第1の膜状部材16は、支持プレート13の上面からヘッド本体10の内周面に亘って連架され、第1の膜状部材16とヘッド本体10の間に周囲から隔離された第1の空間17を形成している。なお、第1の膜状部材16としては、樹脂等の可撓性の素材が使用される。
The first film-
支持プレート13の下面には、ウエーハUを保持するための第2の膜状部材18が設けられている。この第2の膜状部材18は、支持プレート13の下端面に第2の凹部15を閉塞するように張設され、第2の膜状部材18と前記支持プレート13の間に周囲から隔離された第2の空間19を形成している。なお、第2の膜状部材18としては、樹脂等の可撓性の素材が使用される。
A second film-
ヘッド本体10の径方向略中心部には、第1の空間17内に気体を供給する第1の気体供給管14aと、第2の空間19内に気体を供給する第2の気体供給管14bが配設されている。これら第1、第2の気体供給管14a、14bには、それぞれ第1、第2の気体供給装置9a、9b(圧力調整手段)が接続されており、前記第1、第2の気体供給装置9a、9bを作動することにより、前記第1、第2の空間17、19内をそれぞれ所望の圧力に設定できるようになっている。
At a substantially central portion in the radial direction of the head
また、ヘッド本体10の下端部には、研磨パッド2を圧縮させるためのリテーナリング20(リテーナ)が設けられている。このリテーナリング20は、前記第2の膜状部材18の下面に保持されたウエーハUを包囲し、ウエーハUが研磨ヘッド6から脱落するのを防止している。
A retainer ring 20 (retainer) for compressing the
前記定盤駆動装置3、上下駆動装置21、ヘッド駆動装置24、測定装置22、受け渡し装置23、第1の気体供給装置9a、第2の気体供給装置9bには、これらの装置を制御するための制御装置25が接続されている。
The surface
図3は同実施の形態に係る制御装置25の構成を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the
図3に示すように、この制御装置25は制御部25a(算出手段、設定手段)と記憶部25bから構成されている。制御部25aは、定盤1の回転数、研磨ヘッド6の回転数、研磨パッド2に対するリテーナリング20の圧力(以下、「リテーナ圧力」と称する。)、第1の空間17内の圧力P1(以下、「第1の圧力」と称する。)、第2の空間19内の圧力P2(以下、「第2の圧力」と称する。)等を制御している。記憶部25bには入力装置26が接続されており、この入力装置26により、データベース化された第1、第2の圧力P1、P2と研磨量分布との関係や、測定により得られたウエーハUの径方向に対する厚さ分布等の様々な情報が記憶されている。
As shown in FIG. 3, the
なお、第1、第2の圧力P1、P2と研磨量分布の関係を示すデータベースは、第1、第2の圧力P1、P2を種々に変化させながら実際にウエーハUを研磨し、研磨後にウエーハUの径方向に対する厚さ分布を測定することにより各々の径方向の変化量を予め記憶させているものである。 The database showing the relationship between the first and second pressures P1 and P2 and the polishing amount distribution is obtained by actually polishing the wafer U while changing the first and second pressures P1 and P2 in various ways. By measuring the thickness distribution with respect to the radial direction of U, the amount of change in each radial direction is stored in advance.
次に、図4を参照しながら前記構成のウエーハ研磨装置を使用する手順について説明する。 Next, a procedure for using the wafer polishing apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG.
図4は同実施の形態に係るウエーハUを研磨する工程を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a process of polishing the wafer U according to the embodiment.
図4に示すように、前記構成のウエーハ研磨装置を使用する場合、まず研磨後におけるウエーハUの目標の形状(以下、「目標形状」と称する。)、すなわち研磨後におけるウエーハUの径方向に対する厚さ分布、例えば中凹形状(中央方向2μm凹形状)、中心凸形状(中央方向2μm凸形状)、平坦形状(中央方向±0μm形状)等を入力装置26により設定する(ステップS11)。そして、ウエーハUの目標形状の設定が終了したら、ウエーハ研磨装置を製造ライン上にのせ、ウエーハUの研磨を開始する。 As shown in FIG. 4, when using the wafer polishing apparatus having the above-described configuration, first, the target shape of the wafer U after polishing (hereinafter referred to as “target shape”), that is, the radial direction of the wafer U after polishing. A thickness distribution, for example, a center concave shape (concave shape of 2 μm in the central direction), a central convex shape (convex shape of 2 μm in the central direction), a flat shape (shape of ± 0 μm in the central direction), etc. is set by the input device 26 (step S11). When the setting of the target shape of the wafer U is completed, the wafer polishing apparatus is placed on the production line and the polishing of the wafer U is started.
ウエーハUを研磨する場合、まず測定装置22で研磨前におけるウエーハUの実際の形状、すなわち研磨前におけるウエーハUの径方向に対する厚さ分布(以下、「実際形状」と称する。)を測定する(ステップS12)。 When polishing the wafer U, first, the actual shape of the wafer U before polishing, that is, the thickness distribution in the radial direction of the wafer U before polishing (hereinafter referred to as “actual shape”) is measured by the measuring device 22 ( Step S12).
そして、研磨後におけるウエーハUの目標形状と、研磨前におけるウエーハUの実際形状とに基づいて、制御部25aでウエーハUの目標となる研磨量分布を計算する(ステップS13)。
Then, based on the target shape of the wafer U after polishing and the actual shape of the wafer U before polishing, the
また、前記研磨前におけるウエーハUの実際形状が測定されたら、ウエーハUの研磨量分布の計算と並行して、受け渡し装置23でウエーハUをヘッド本体10に設けられた第2の膜状部材18の下面に接着固定する。
When the actual shape of the wafer U before polishing is measured, in parallel with the calculation of the polishing amount distribution of the wafer U, the second film-
ウエーハUの研磨量分布が算出されたら、記憶部25bに記憶されているデータベースを参照し、算出された研磨量分布を得るのに最適な研磨条件を選択する(ステップS14)。ステップS13〜ステップS14をより詳しく説明すると、ステップS13では、例えば研磨後におけるウエーハUの目標形状を「平坦形状(中央方向±0μm形状)」として設定し、測定されたウエーハUの実際形状が「中凹形状(中央方向4μm凹形状)」であった場合、研磨量分布は「外周方向+4μm研磨」と算出される。その算出された研磨分布を実現するための最適な研磨条件(例えば、P1>P2等)がステップS14で選択される。なお、本実施の形態では、この研磨条件として第1、第2の圧力P1、P2を採用している。
When the polishing amount distribution of the wafer U is calculated, an optimum polishing condition for obtaining the calculated polishing amount distribution is selected with reference to the database stored in the
そして、第1、第2の気体供給装置により第1、第2の空間17、19内を第1、第2の圧力P1、P2に設定し(ステップ15)、研磨パッド2と研磨ヘッド6を回転させながら、第2の揺動アーム7を下降させる。
Then, the first and
これにより、第2の膜状部材18の下面に保持されたウエーハUは、目標の研磨量分布、すなわち算出された研磨量分布を得るのに最適な荷重で研磨パッド2の表面に押し付けられる。その結果、所定時間経過後には、ウエーハUの表面が目標の研磨量分布分だけ研磨され、目標形状と略同じ形状のウエーハUが製造される(ステップS16)。
As a result, the wafer U held on the lower surface of the second film-
前記構成のウエーハ研磨装置によれば、研磨前におけるウエーハUの実際形状をウエーハごとに測定し、入力したウエーハUの目標形状に基づいて、目標となるウエーハUの研磨量分布を算出している。そして、目標の研磨量分布と記憶部25bに記憶されているデータベースとを比較参照し、目標の研磨量分布を得るのに最適な第1、第2の圧力P1、P2を選定している。
According to the wafer polishing apparatus having the above configuration, the actual shape of the wafer U before polishing is measured for each wafer, and the polishing amount distribution of the target wafer U is calculated based on the input target shape of the wafer U. . Then, by comparing and referring to the target polishing amount distribution and the database stored in the
そのため、第1、第2の圧力P1、P2と研磨量分布との正確な対応関係をデータベース化しておくだけで、ウエーハUやリテーナリング20の厚さの影響を受けることなく、簡単にウエーハUを目標形状にすることができる。当然、ウエーハUの外周部の厚さがウエーハUの中央部に比べて薄くなる、いわゆる外周ダレ等の発生は抑制される。
Therefore, the wafer U can be easily obtained without being influenced by the thickness of the wafer U or the
しかも、測定装置22と受け渡し装置23を用いることで、ウエーハUの実際形状の測定と第2の膜状部材18に対するウエーハUの接着固定を自動化しているため、作業者の手間を飛躍的に低減することができる。
Moreover, by using the measuring
なお、本実施の形態では、第1、第2の空間17、19内に気体を供給していたが、気体に限定されることはなく、第1、第2の空間17、19内を加圧できるのであれば、例えば液体であっても構わない。また、被加工物としてウエーハUを用いているが、これに限定されるのもではない。
In the present embodiment, the gas is supplied into the first and
次に、図5を参照しながら本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、ここでは前記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the structure similar to the said embodiment here, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図5は本発明の第2の実施の形態に係るウエーハUを研磨する工程を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing a process of polishing the wafer U according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態では、研磨条件として第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Prを採用し、この研磨条件と研磨量分布との対応関係の中から、目標の研磨量分布を得るために最適な研磨条件を選択するようにしている。すなわち、本実施の形態では、データベース化された、第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Prと研磨量分布との対応関係が記憶部25bに記憶されている。
In the present embodiment, the first pressure P1, the second pressure P2, the rotational speed R1 of the
すなわち、図5に示すように、まず研磨後における目標形状を入力装置26により設定する(ステップS21)。そして、ウエーハUの目標形状の設定が終了したら、ウエーハ研磨装置を製造ライン上にのせ、ウエーハUの研磨を開始する。 That is, as shown in FIG. 5, first, a target shape after polishing is set by the input device 26 (step S21). When the setting of the target shape of the wafer U is completed, the wafer polishing apparatus is placed on the production line and the polishing of the wafer U is started.
ウエーハUを研磨する場合、まず測定装置22で研磨前におけるウエーハUの実際形状を測定する(ステップS22)。そして、研磨後におけるウエーハUの目標形状と、研磨前におけるウエーハUの実際形状とに基づいて、制御部25aでウエーハUの目標となる研磨量分布を計算する(ステップS23)。
When polishing the wafer U, first, the actual shape of the wafer U before polishing is measured by the measuring device 22 (step S22). Then, based on the target shape of the wafer U after polishing and the actual shape of the wafer U before polishing, the
また、前記研磨前におけるウエーハUの実際形状が測定されたら、ウエーハUの研磨量分布の計算と並行して、受け渡し装置23でウエーハUをヘッド本体10に設けられた第2の膜状部材18の下面に接着固定する。
When the actual shape of the wafer U before polishing is measured, in parallel with the calculation of the polishing amount distribution of the wafer U, the second film-
ウエーハUの研磨量分布が算出されたら、記憶部25bに記憶されているデータベースを参照し、算出された研磨量分布を得るのに最適な研磨条件、すなわち第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Prを選択する(ステップS24)。
When the polishing amount distribution of the wafer U is calculated, referring to a database stored in the
そして、第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Prを最適な値に設定し(ステップS25)、第2の揺動アーム7を下降させる。これにより、第2の膜状部材18の下面に保持されたウエーハUは、算出された研磨量分布を得るのに最適な条件で研磨パッド2の表面に押し付けられる。その結果、所定時間後には、ウエーハUの表面が算出された研磨量分布で研磨され、目標形状と略同じ形状のウエーハUが製造される(ステップS26)。
Then, the first pressure P1, the second pressure P2, the rotational speed R1 of the
前記構成のウエーハ研磨装置によれば、第1、第2の圧力P1、P2と研磨量分布との対応関係に加えて、定盤1の回転数、研磨ヘッド6の回転数、リテーナ圧力と研磨量分布との対応関係をデータベース化しておくことで、算出された研磨量分布を得るための、より良い条件でウエーハUを研磨することができるから、ウエーハUの形状を目標形状にさらに近づけることができる。
According to the wafer polishing apparatus having the above configuration, in addition to the correspondence relationship between the first and second pressures P1 and P2 and the polishing amount distribution, the number of rotations of the
なお、本実施の形態では、研磨条件として第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Pr等を採用していたが、この他にも様々な条件が考えられる。この研磨条件を増やせば、より高精度な研磨を行えることは言うまでもない。
In the present embodiment, the first pressure P1, the second pressure P2, the rotation speed R1 of the
次に、図6を参照しながら本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、ここでは前記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the structure similar to the said embodiment here, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図6は本発明の第3の実施の形態に係るウエーハUを研磨する工程を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing a process of polishing a wafer U according to the third embodiment of the present invention.
本実施の形態では、ウエーハUの研磨が終了した後、ウエーハUの形状を再び測定して、その測定結果をデータベースにフィードバックすることで、データベースを常に最新のものに更新するようにしている。 In the present embodiment, after the polishing of the wafer U is completed, the shape of the wafer U is measured again, and the measurement result is fed back to the database, so that the database is constantly updated to the latest one.
すなわち、図6に示すように、まず研磨後における目標形状を入力装置26により設定する(ステップS31)。そして、ウエーハUの目標形状の設定が終了したら、ウエーハ研磨装置を製造ライン上にのせ、ウエーハUの研磨を開始する。 That is, as shown in FIG. 6, first, a target shape after polishing is set by the input device 26 (step S31). When the setting of the target shape of the wafer U is completed, the wafer polishing apparatus is placed on the production line and the polishing of the wafer U is started.
ウエーハUを研磨する場合、まず測定装置22で研磨前におけるウエーハUの実際形状を測定する(ステップS32)。そして、研磨後におけるウエーハUの目標形状と、研磨前におけるウエーハUの実際形状とに基づいて、制御部25aでウエーハUの目標となる研磨量分布を計算する(ステップS33)。
When polishing the wafer U, first, the actual shape of the wafer U before polishing is measured by the measuring device 22 (step S32). Then, based on the target shape of the wafer U after polishing and the actual shape of the wafer U before polishing, the
また、研磨前におけるウエーハUの実際形状が測定されたら、ウエーハUの研磨量分布の計算と並行して、受け渡し装置23でヘッド本体10に設けられた第2の膜状部材18の下面にウエーハUを接着固定する。
When the actual shape of the wafer U before polishing is measured, in parallel with the calculation of the polishing amount distribution of the wafer U, the
ウエーハUの研磨量分布が算出されたら、記憶部25bに記憶されているデータベースを参照し、算出された研磨量分布を得るのに最適な条件、すなわち第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Prを選択する(ステップS34)。
When the polishing amount distribution of the wafer U is calculated, the optimum condition for obtaining the calculated polishing amount distribution, that is, the first pressure P1 and the second pressure P2 is referred to the database stored in the
そして、第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Prを最適な値に設定し(ステップS35)、第2の揺動アーム7を下降させる。これにより、第2の膜状部材18の下面に保持されたウエーハUは、算出された研磨量分布を得るのに最適な条件で研磨パッド2の表面に押し付けられる。その結果、所定時間後には、ウエーハUの表面が算出された研磨量分布で研磨され、目標形状と略同じ形状のウエーハUが製造される(ステップS36)。
Then, the first pressure P1, the second pressure P2, the rotational speed R1 of the
ウエーハUの研磨が終了したら、測定装置22で研磨後におけるウエーハUの実際の形状、すなわち研磨後におけるウエーハUの径方向に対する厚さ分布を測定し(ステップS37)、この測定結果をデータベースにフィードバックする(ステップS38)。すなわち、ステップS35で設定された条件(第1の圧力P1、第2の圧力P2、定盤1の回転数R1、研磨ヘッド6の回転数R2、リテーナ圧力Pr)により得られた実際の研磨量分布を測定することでデータベースにフィードバックし反映させる。
When the polishing of the wafer U is completed, the
これにより、研磨パッド2の劣化、目詰まり、温度変化、研磨剤の変化等により、その変化が直ぐにデータベースに反映され、データベースが常に最新の対応関係を示すものに更新されるから、ウエーハUの形状が目標形状から大きく変動するような事態が生じ難い。
As a result, the deterioration of the
さらに、データベースを蓄積していくことで、径時的に変化していく加工精度を予測し、より適正化された研磨条件を自動設定することもできる。 Furthermore, by accumulating the database, it is possible to predict the machining accuracy that changes with time and automatically set more appropriate polishing conditions.
なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1…定盤、2…研磨パッド、10…ヘッド本体、11…第1の凹部、13…支持プレート、15…第2の凹部、16…第1の膜状部材、17…第1の空間、18…第2の膜状部材、19…第2の空間、20…リテーナリング(リテーナ)、22…測定装置(測定手段)、25a…制御部(算出手段、設定手段)、25b…記憶部(記憶手段)、9a…第1の気体供給装置(圧力調整手段)、9b…第2の気体供給装置(圧力調整手段)、U…ウエーハ(被加工物)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第1の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、
前記第1の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第1の空間を形成する可撓性の第1の膜状部材と、
前記第1の膜状部材により、前記第1の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第2の凹部を備えた支持プレートと、
前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第2の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第2の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第2の膜状部材と、
前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、
前記第1の空間内と第2の空間内の圧力を調整し、前記第2の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段と、
を具備する研磨装置を用いて、前記被加工物の表面を研磨する研磨方法において、
前記被加工物の目標の形状を設定する工程と、
前記被加工物の研磨前の形状を測定する工程と、
前記被加工物の目標の形状と、前記被加工物の研磨前の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する工程と、
予め作成しておいた前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する工程と、
前記特定の研磨条件下で、前記被加工物を研磨する工程と、
を具備することを特徴とする研磨方法。 A rotationally driven surface plate with a polishing pad;
A head body that is rotationally driven and is disposed opposite to the polishing pad and includes a first recess on a surface facing the polishing pad;
A flexible first film-like member that is connected in the first recess and forms a first space with the head body;
A support plate that is supported by the first film member so as to be movable in the axial direction of the head body in the first recess, and has a second recess on a surface facing the polishing pad;
A surface of the support plate facing the polishing pad is stretched so as to close the second recess, and a second space is formed between the support plate and the surface facing the polishing pad. A flexible second film-like member holding the workpiece;
A retainer that is provided on a surface of the head body that faces the polishing pad, surrounds the workpiece, and is pressed against the polishing pad;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure in the first space and the second space, and pressing the workpiece held by the second film-like member against the polishing pad;
In a polishing method for polishing the surface of the workpiece using a polishing apparatus comprising:
Setting a target shape of the workpiece;
Measuring the shape of the workpiece before polishing;
Calculating a target polishing amount distribution of the workpiece based on a target shape of the workpiece and a shape of the workpiece before polishing;
A step of setting the polishing condition to a specific polishing condition corresponding to the target polishing amount distribution based on the relationship between the polishing condition and the polishing amount distribution of the workpiece prepared in advance;
Polishing the workpiece under the specific polishing conditions;
A polishing method comprising:
前記被加工物の研磨後の形状を測定することで得られた測定結果を利用して、前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を修正する工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項1または2記載の研磨方法。 Measuring the shape of the workpiece after polishing;
Using the measurement result obtained by measuring the shape of the workpiece after polishing, correcting the relationship between the polishing condition of the workpiece and the polishing amount distribution;
The polishing method according to claim 1, further comprising:
前記研磨パッドを備えた、回転駆動される定盤と、
前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第1の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、
前記第1の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第1の空間を形成する可撓性の第1の膜状部材と、
前記第1の膜状部材により、前記第1の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第2の凹部を備えた支持プレートと、
前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第2の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第2の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第2の膜状部材と、
前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、
前記第1の空間内と第2の空間内の圧力を調整し、前記第2の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段と、
前記被加工物の目標の形状、及び前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を記憶する記憶手段と、
前記被加工物の研磨前の形状と、前記被加工物の目標の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する算出手段と、
前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記被加工物の目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する設定手段と、
を具備することを特徴とする研磨装置。 In a polishing apparatus for polishing the surface of the polishing pad using friction between the polishing pad and a workpiece,
A rotationally driven surface plate comprising the polishing pad;
A head body that is rotationally driven and is disposed opposite to the polishing pad, and includes a first recess on a surface facing the polishing pad;
A flexible first film-like member that is connected in the first recess and forms a first space with the head body;
A support plate that is supported by the first film-like member so as to be movable in the axial direction of the head body in the first recess, and has a second recess on a surface facing the polishing pad;
A surface of the support plate facing the polishing pad is stretched so as to close the second recess, and a second space is formed between the support plate and the surface facing the polishing pad. A flexible second membrane member holding the workpiece;
A retainer that is provided on a surface of the head body that faces the polishing pad, surrounds the workpiece, and is pressed against the polishing pad;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure in the first space and the second space, and pressing the workpiece held by the second film-like member against the polishing pad;
Storage means for storing a target shape of the workpiece and a relationship between a polishing condition and a polishing amount distribution of the workpiece;
Calculation means for calculating a target polishing amount distribution of the workpiece based on a shape of the workpiece before polishing and a target shape of the workpiece;
Based on the relationship between the polishing condition of the workpiece and the polishing amount distribution, setting means for setting the polishing condition to a specific polishing condition corresponding to the target polishing amount distribution of the workpiece;
A polishing apparatus comprising:
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