CN114074286B - 研磨装置及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

实施方式提供一种能够适当地修正设置在衬底上的膜的膜厚的研磨装置及研磨方法。根据一实施方式，研磨装置具备能够保持设置有膜的衬底的第1衬底保持部。所述装置还具备能够保持第1垫的第1垫保持部。所述装置还具备第1驱动部，所述第1驱动部通过使所述第1垫在所述膜的表面平移而利用所述第1垫研磨所述膜。

Description

研磨装置及研磨方法
[相关申请的交叉参考]
本申请案享有以日本专利申请案2020-137589号(申请日：2020年8月17日)为基础申请案的优先权。本申请案通过参照该基础申请案而包含基础申请案的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种研磨装置及研磨方法。
背景技术
当通过研磨使设置在衬底上的膜平坦化时，理想的是能够适当地修正该膜的膜厚。
发明内容
实施方式提供一种能够适当地修正设置在衬底上的膜的膜厚的研磨装置及研磨方法。
根据一实施方式，研磨装置具备能够保持设置有膜的衬底的第1衬底保持部。所述装置还具备能够保持第1垫的第1垫保持部。所述装置还具备通过使所述第1垫在所述膜的表面平移而利用所述第1垫研磨所述膜的第1驱动部。
附图说明
图1是表示第1实施方式的研磨装置的结构的俯视图。
图2是表示第1实施方式的研磨部16a的结构的立体图。
图3是表示第1实施方式的研磨部16b的结构的立体图。
图4(a)～(c)是用于说明第1实施方式的研磨部16b的详情的俯视图。
图5(a)～(c)是用于说明第2实施方式的研磨部16b的结构及动作的剖视图。
图6(a)～(d)是用于说明第3实施方式的研磨部16b的结构及动作的剖视图。
图7(a)～(d)是用于说明第4实施方式的研磨部16b的结构及动作的剖视图。
具体实施方式
以下，将参照附图说明本发明的实施方式。图1至图7中，对相同的构成附上相同的符号，并省略重复的说明。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的研磨装置的结构的俯视图。图1的研磨装置例如是CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨)装置。
图1的研磨装置具备装载口(load port)11a～11d、搬送部12a～12e、衬底站(substratestation)13a、13b、清洁部14、干燥部15、研磨部16a、16b、测量部17、及信息处理部18。信息处理部18具备运算部18a及控制部18b。
图1示出了相互垂直的X方向、Y方向及Z方向。本说明书中，将+Z方向视为上方向，将-Z方向视为下方向。-Z方向可与重力方向一致，也可与重力方向不一致。
装载口11a～11d分别被用来载置FOUP(Front-Opening Unified Pod，前开式晶圆盒)2，该FOUP2是用于收容晶圆1的卡匣(cassette)。当将晶圆1搬入到研磨装置的壳体内时，在任一装载口11a～11d上载置FOUP2，从而FOUP2内的晶圆1被搬入到研磨装置的壳体内。另一方面，当将晶圆1从研磨装置的壳体中搬出时，研磨装置的壳体内的晶圆1被搬出到任一装载口11a～11d上的FOUP2内。
搬送部12a～12e在研磨装置的壳体内搬送晶圆1。衬底站13a、13b被用来在研磨装置的壳体内临时载置晶圆1。清洁部14清洁经研磨部16a、16b研磨过的晶圆1。干燥部15使经清洁部14清洁过的晶圆1干燥。
研磨部16a、16b对搬入到研磨装置的壳体内的晶圆1进行研磨。研磨部16a的详情将参照后述的图2进行说明，研磨部16b的详情将参照后述的图3进行说明。本实施方式的晶圆1例如包含衬底1a、及形成在衬底1a表面的膜1b(参照图2及图3)。本实施方式中，由研磨部16a来研磨整个膜1b，并由研磨部16b来修正膜1b的膜厚。
测量部17测量晶圆1相关的数据，并将测量出的数据输出到信息处理部18。本实施方式的测量部17测量衬底1a或膜1b相关的数据，例如测量膜1b的膜厚。
信息处理部18执行各种信息处理。信息处理部18的示例是处理器、电路、计算机等。
运算部18a接收由测量部17测量出的数据，并进行接收到的数据相关的运算。本实施方式的运算部18a基于接收到的数据，来决定研磨膜1b的研磨条件，例如，基于膜1b的膜厚，来决定用于通过研磨修正膜1b的膜厚的修正研磨条件。
控制部18b控制研磨装置的动作。本实施方式的控制部18b基于运算部18a所决定的研磨条件，来控制研磨部16a、16b对膜1b进行的研磨，例如，基于所述修正研磨条件，来控制修正膜1b的膜厚时的研磨部16b的动作。
另外，测量部17与信息处理部18在图1中配置于研磨装置的壳体外，但也可配置于研磨装置的壳体内。
图2是表示第1实施方式的研磨部16a的结构的立体图。
研磨部16a具备研磨台21、旋转轴22、研磨头23、驱动臂24、及研磨液(slurry)供给部25。研磨台21是第3垫保持部的示例。研磨头23是第2衬底保持部的示例。驱动臂24是第3驱动部的示例。
研磨台21能够保持研磨晶圆1的研磨垫(研磨布)3。本实施方式中，研磨垫3的平面形状(XY平面内的形状)为圆形，研磨台21的平面形状也为圆形。研磨垫3的上表面的面积可大于、小于或等于研磨台21的上表面的面积，在图2中稍大于研磨台21的上表面的面积。研磨垫3是第3垫的示例。
旋转轴22安装于研磨台21，使装设在研磨台21的研磨垫3旋转。箭头A1示出了旋转轴22使研磨台21或研磨垫3旋转的情况。旋转轴22的动作由所述控制部18b控制。
研磨头23能够将晶圆1以面朝下的状态保持。本实施方式的晶圆1例如包含衬底1a、及形成在衬底1a表面(这里为下表面)的膜1b。衬底1a例如是硅衬底等半导体衬底。膜1b是被研磨装置研磨的被研磨膜。图2的研磨部16a中，膜1b的表面(这里为下表面)被研磨垫3研磨。由此，膜1b的下表面成为被研磨面。本实施方式中，晶圆1的平面形状为圆形，研磨头23的平面形状也为圆形。晶圆1的下表面的面积可大于、小于或等于研磨头23的下表面的面积，在图2中大致等于研磨头23的下表面的面积。
驱动臂24安装于研磨头23，使装设在研磨头23的晶圆1移动或旋转。箭头A2示出了驱动臂24使研磨头23或晶圆1旋转的情况。本实施方式中，箭头A2所示的旋转方向是与箭头A1所示的旋转方向相同的方向。驱动臂24的动作由所述控制部18b控制。
研磨液供给部25向装设在研磨台21的研磨垫3供给研磨液(研磨剂)，具体来说，向研磨垫3的表面(这里为上表面)喷出液体的研磨液。研磨液供给部25的动作由所述控制部18b控制。
当利用研磨垫3研磨晶圆1时，研磨液供给部25向研磨垫3的上表面供给研磨液，旋转轴22使研磨垫3旋转。进而，驱动臂24使晶圆1(膜1b)的下表面与研磨垫3的上表面接触，使晶圆1在研磨垫3的上表面旋转。由此，晶圆1的下表面被研磨垫3研磨。
本实施方式中，研磨垫3的直径比晶圆1的直径长。因此，能够使膜1b的整个下表面与研磨垫3的上表面接触，能够利用研磨垫3研磨膜1b的整个下表面。本实施方式中，研磨垫3的上表面的面积稍大于研磨台21的上表面的面积，晶圆1的下表面的面积大致等于研磨头23的下表面的面积，因此研磨台21的直径比研磨头23的直径长。
已供给到研磨垫3的上表面的研磨液通过研磨垫3的旋转而扩展至研磨垫3的整个上表面。然而，因研磨垫3的上表面的状态变化等原因，研磨液的供给量可能在研磨垫3的面内位置产生不均。结果，膜1b的膜厚可能在膜1b的面内位置产生不均。因此，本实施方式中，通过由研磨部16b来修正膜1b的膜厚，而减少膜1b的膜厚不均。
图3是表示第1实施方式的研磨部16b的结构的立体图。
研磨部16b具备研磨台31、旋转轴32、研磨头33、驱动臂34、研磨头35、驱动臂36、及研磨液供给部37。研磨台31是第1衬底保持部的示例。研磨头33是第2垫保持部的示例，驱动臂34是第2驱动部的示例。研磨头35是第1垫保持部的示例，驱动臂36是第1驱动部的示例。
研磨台31能够将晶圆1以面朝上的状态保持。图3所示的晶圆1是与图2所示的晶圆1相同的晶圆，包含衬底1a、及形成在衬底1a表面(这里为上表面)的膜1b。图3的研磨部16b中，膜1b的表面(这里为上表面)被后述的研磨垫4、5研磨。由此，膜1b的上表面成为被研磨面。本实施方式中，晶圆1的平面形状为圆形，研磨台31的平面形状也为圆形。晶圆1的上表面的面积可大于、小于或等于研磨台31的上表面的面积，在图3中稍大于研磨台31的上表面的面积。
旋转轴32安装于研磨台31，使装设在研磨台31的晶圆1旋转。箭头A3示出了旋转轴32使研磨台31或晶圆1旋转的情况。旋转轴32的动作由所述控制部18b控制。
研磨头33能够保持研磨晶圆1的研磨垫4。本实施方式中，研磨垫4的平面形状为圆形，研磨头33的平面形状也为圆形。研磨垫4的下表面的面积可大于、小于或等于研磨头33的下表面的面积，在图3中大致等于研磨头33的下表面的面积。研磨垫4是第2垫的示例。
驱动臂34安装于研磨头33，使装设在研磨头33的研磨垫4移动或旋转。箭头A4示出了驱动臂34使研磨头33或研磨垫4旋转的情况。本实施方式中，箭头A4所示的旋转方向是与箭头A3所示的旋转方向相同的方向。驱动臂34的动作由所述控制部18b控制。
研磨头35能够保持研磨晶圆1的研磨垫5。本实施方式中，研磨垫5的平面形状为线状的形状，研磨头35的平面形状也为线状的形状。具体来说，本实施方式的研磨垫5与研磨头35的平面形状为长方形。研磨垫5的下表面的面积可大于、小于或等于研磨头35的下表面的面积，在图3中大致等于研磨头35的下表面的面积。研磨垫5是第1垫的示例。
驱动臂36安装于研磨头35，使装设在研磨头35的研磨垫5移动。本实施方式的驱动臂36并非使研磨垫5在晶圆1的上表面旋转，而是使研磨垫5在晶圆1的上表面平移。箭头A5示出出驱动臂36使研磨头35或研磨垫5平移的情况，具体来说，示出了使它们往复移动(摆动)的情况。图3中，箭头A5朝向±Y方向，研磨头35及研磨垫5在±Y方向上平移。驱动臂36的动作由所述控制部18b控制。
研磨液供给部37对装设在研磨台31的晶圆1供给研磨液，具体来说，向晶圆1的表面(这里为上表面)喷出液体的研磨液。研磨液供给部37的动作由所述控制部18b控制。
当利用研磨垫4研磨晶圆1时，研磨液供给部37对晶圆1(膜1b)的上表面供给研磨液，旋转轴32使晶圆1旋转。进而，驱动臂34使研磨垫4的下表面与晶圆1的上表面接触，使研磨垫4在晶圆1的上表面旋转。由此，晶圆1的上表面被研磨垫4研磨。
本实施方式中，研磨垫4的直径比晶圆1的直径短。因此，能够使研磨垫4的整个下表面与膜1b接触，能够利用研磨垫4部分地(局部地)研磨膜1b。本实施方式中，通过利用驱动臂34使研磨垫4移动，还能使研磨垫4相对于晶圆1的接触位置发生变化。由此，能够利用研磨垫4依次研磨膜1b的各个部位，减少膜1b的膜厚不均。也就是说，能够修正膜1b的膜厚。本实施方式中，晶圆1的上表面的面积稍大于研磨台31的上表面的面积，研磨垫4的下表面的面积大致等于研磨头33的下表面的面积，因此研磨头33的直径比研磨台31的直径短。
当利用研磨垫5研磨晶圆1时，也由研磨液供给部37对晶圆1的上表面供给研磨液，旋转轴32使晶圆1旋转。进而，驱动臂36使研磨垫5的下表面与晶圆1的上表面接触，使研磨垫5在晶圆1的上表面平移。由此，晶圆1的上表面被研磨垫5研磨。
图3中，研磨垫5的长边与X方向平行，研磨垫5的短边与Y方向平行。本实施方式中，研磨垫5的长度，具体来说，具有长方形的平面形状的研磨垫5的长边的长度比晶圆1的直径长。此外，具有长方形的平面形状的研磨垫5的短边的长度比晶圆1的直径短。由此，通过利用驱动臂36使研磨垫5在晶圆1的上表面平移，能够利用研磨垫5依次研磨膜1b的各个部位，且能够利用研磨垫5扫描膜1b的整个上表面来进行研磨。由此，与使用研磨垫4的情况相同，能够利用研磨垫5来减少膜1b的膜厚不均。也就是说，能够利用研磨垫5来修正膜1b的膜厚。本实施方式中，晶圆1的上表面的面积稍大于研磨台31的上表面的面积，研磨垫5的下表面的面积大致等于研磨头35的下表面的面积，因此研磨头35的长度，具体来说，具有长方形的平面形状的研磨头35的长边的长度比研磨台31的直径长。
接下来，参照图4更详细地说明研磨垫4的作用与研磨垫5的作用。
图4是用于说明第1实施方式的研磨部16b的详情的俯视图。
图4(a)示出了本实施方式的研磨部16b中的晶圆1、研磨垫4及研磨垫5。图4(a)还示出了晶圆1的中心轴C1、研磨垫4的中心轴C2、研磨垫5的中心面C3、晶圆1的直径R、及研磨垫5的长度L。晶圆1的中心轴C1穿过晶圆1的平面形状即圆的中心点。研磨垫4的中心轴C2穿过研磨垫4的平面形状即圆的中心点。研磨垫5的中心面C3穿过研磨垫5的平面形状即长方形的2条长边的中间。图4(a)还示出了晶圆1的中心部K1与外周部K2(也参照图3)。
当利用研磨垫4研磨晶圆1时，研磨部16b使晶圆1与研磨垫4如箭头A3、A4那样旋转。由此，能够在研磨中使晶圆1相对于研磨垫4的接触位置在晶圆1的圆周方向上发生变化。此时，在晶圆1的中心部K1处，晶圆1的上表面的各部位长时间与研磨垫4接触。另一方面，在晶圆1的外周部K2处，晶圆1的上表面的各部位只短时间地与研磨垫4接触。因此，如果只想利用研磨垫4来修正膜1b的膜厚，则要耗费较长时间来修正外周部K2的膜1b的膜厚，从而修正效率有可能变差。
另一方面，当利用研磨垫5研磨晶圆1时，研磨部16b使晶圆1如箭头A3那样旋转，使研磨垫5如箭头A5那样平移。由此，能够在研磨中使晶圆1相对于研磨垫5的接触位置在±Y方向上发生变化。此时，无论在晶圆1的中心部K1还是外周部K2，晶圆1的上表面的各部位均长时间与研磨垫5接触。由此，根据本实施方式，通过利用研磨垫5来修正膜1b的膜厚，能够在短时间内修正中心部K1及外周部K2的膜1b的膜厚，从而能够提高修正效率。而且，比起使用研磨垫4的情况，在使用研磨垫5的情况下，研磨液不易从晶圆1的上表面流下，因此，通过使用研磨垫5，能够减少研磨液的浪费。
本实施方式中，研磨部16b具备用于研磨垫4的研磨头33及用于研磨垫5的研磨头35这两个研磨头，但也可仅具备研磨头33、35中的任一个。例如，在研磨部16b仅具备研磨头35的情况下，能够利用研磨垫5在短时间内修正中心部K1及外周部K2的膜1b的膜厚。然而，由于与研磨垫5相比，研磨垫4能够限定研磨部位来研磨晶圆1，因此，优选的是研磨部16b具备研磨头33、35这两个研磨头。由此，能够利用研磨垫4与研磨垫5高速且高精度地修正膜1b的膜厚。因此，本实施方式的研磨部16b具有具备研磨头33及研磨头35的多头结构。
图4(b)示出了本实施方式的变化例的研磨部16b中的晶圆1、研磨垫4及研磨垫5。图4(a)的研磨垫5的长度L比晶圆1的直径R长，但图4(b)的研磨垫5的长度L比晶圆1的直径R短。研磨垫5的长度L可如图4(a)那样比晶圆1的直径R长，也可如图4(b)那样比晶圆1的直径R短。然而，优选的是研磨垫5的长度L如图4(a)那样比晶圆1的直径R长，将参照图4(c)说明其理由。
图4(c)与图4(a)相同，示出了本实施方式的研磨部16b中的晶圆1、研磨垫4、及研磨垫5。图4(c)中，研磨垫5的长度L比晶圆1的直径R长。
图4(c)中以虚线示出研磨垫5位于晶圆1的中心轴C1上的状态。该情况下，研磨垫5从晶圆1的+X方向的端部到晶圆1的-X方向的端部为止均与晶圆1的上表面接触。其原因在于，研磨垫5的长度L比晶圆1的直径R长。假如长度L比直径R短，则研磨垫5在晶圆1的+X方向的端部及晶圆1的-X方向的端部将不会与晶圆1的上表面接触。该情况下，当研磨垫5位于虚线位置时，晶圆1的±X方向的端部不会被研磨垫5研磨，结果，修正有可能不足。另一方面，当长度L比直径R长时，能够防止晶圆1的±X方向的端部的研磨遗漏，且能够不遗漏地利用研磨垫5扫描晶圆1的整个上表面而进行研磨。
接下来，再次参照图1，说明本实施方式的利用研磨装置进行的晶圆1的研磨方法的一例。该说明中，也适当使用图2至图4所示的符号。
首先，在任一装载口11a～11d上载置FOUP2，从FOUP2中取出晶圆1。然后，将所取出的晶圆1经由搬送部12a、衬底站13a、及搬送部12b搬入到研磨部16a内，研磨部16a内的研磨垫3研磨整个膜1b。
接下来，将研磨后的晶圆1经由搬送部12b搬入到清洁部14内，在清洁部14内清洁晶圆1。然后，将清洁后的晶圆1经由搬送部12e搬入到干燥部15内，在干燥部15内使晶圆1干燥。
接下来，将干燥后的晶圆1经由搬送部12a搬入到测量部17内，在测量部17内测量晶圆1相关的数据。本实施方式的测量部17测量晶圆1的表面状态相关的数据，例如，测量膜1b的膜厚。然后，该晶圆1被收容到所述FOUP2内。
接下来，信息处理部18判断是否需要进行该晶圆1的膜1b的膜厚修正，如果需要进行膜厚修正，则将该晶圆1再次从FOUP2中取出。另外，在信息处理部18进行该判断期间，该晶圆1也可在测量部17内或其它位置待机，而不是收容在FOUP2内。
接下来，将所取出的晶圆1经由搬送部12a、衬底站13a、搬送部12b、衬底站13b、及搬送部12c搬入到研磨部16b内，研磨部16b内的研磨垫4、5通过研磨来修正膜1b的膜厚。此时，运算部18a基于由测量部17测量出的膜1b的膜厚，来决定用于通过研磨修正膜1b的膜厚的修正研磨条件，控制部18b基于修正研磨条件，对修正膜1b的膜厚时的研磨垫4、5的动作进行控制。例如，在必须减少中心部K1的膜1b的膜厚的情况下，利用研磨垫4研磨中心部K1的膜1b，在必须减少外周部K2的膜1b的膜厚的情况下，利用研磨垫5研磨外周部K2的膜1b。另外，研磨垫4与研磨垫5可同时研磨晶圆1，也可依次研磨晶圆1。
修正研磨条件的示例是研磨膜1b时的研磨垫4的负载、旋转速度、研磨位置或研磨膜1b时的研磨垫5的负载、平移速度、摆动距离等。研磨垫4、5的负载是驱动臂34、36经由研磨头33、35施加到研磨垫4、5的负载。研磨垫4的旋转速度是研磨垫4在膜1b上旋转的速度(例如RPM(Revolutions Per minute，每分钟转速)值)。研磨垫5的平移速度是研磨垫5在膜1b上平移的速度。研磨垫4的研磨位置是研磨垫4研磨膜1b的位置。研磨垫5的摆动距离是研磨垫5在膜1b上平移的距离(例如相当于振幅的2倍的值)。
接下来，将研磨后的晶圆1经由搬送部12d搬入到清洁部14内，在清洁部14内清洁晶圆1。然后，将清洁后的晶圆1经由搬送部12e搬入到干燥部15内，在干燥部15内使晶圆1干燥。
接下来，将干燥后的晶圆1经由搬送部12a搬入到测量部17内，在测量部17内再次测量晶圆1相关的数据。然后，该晶圆1被收容到所述FOUP2内。
接下来，信息处理部18判断是否需要再次进行该晶圆1的膜1b的膜厚修正，如果需要进行膜厚修正，则将该晶圆1再次从FOUP2中取出。所取出的晶圆1在研磨部16b内再次被研磨。
本方法中，重复实施利用研磨部16b对晶圆1进行的研磨，直到信息处理部18判断出不需要进行该晶圆1的膜1b的膜厚修正为止。本实施方式的研磨装置以这样的方式研磨晶圆1。
另外，测量部17也可配置在研磨部16a内、研磨部16a附近、研磨部16b内、研磨部16b附近的至少任一位置，以代替配置在图1所示的位置。该情况下，测量部17可测量在研磨部16a内研磨中的晶圆1相关的数据，也可测量在研磨部16b内研磨中的晶圆1相关的数据。这样，本实施方式的测量部17可在晶圆1的研磨后测量晶圆1相关的数据，也可在晶圆1的研磨中测量晶圆1相关的数据。
以如上方式，本实施方式的研磨装置通过使研磨垫5在晶圆1(膜1b)的表面平移，而研磨晶圆1(膜1b)。由此，根据本实施方式，能够利用研磨垫5适当地修正膜1b的膜厚。例如，能够利用研磨垫5高速地修正晶圆1的外周部K2的膜1b的膜厚。
进而，本实施方式的研磨装置通过使研磨垫4在晶圆1(膜1b)的表面旋转，而研磨晶圆1(膜1b)。由此，根据本实施方式，能够利用研磨垫4更适当地修正膜1b的膜厚。例如，能够利用研磨垫4高精度地修正膜1b的膜厚。
以下，将对第2至第4实施方式的研磨装置内的研磨部16b进行说明。在第2至第4实施方式的说明中，适当地省略与第1实施方式的共同点的说明，并以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。
(第2实施方式)
图5是用于说明第2实施方式的研磨部16b的结构及动作的剖视图。
图5(a)示出了被驱动臂36按压的研磨头35施加到研磨垫5的负载F1。摩擦力作用于晶圆1与研磨垫5之间，因此会出现研磨垫5如图5(a)所示那样倾斜的情况。该情况下，担心晶圆1与研磨垫5的接触面积减少而导致晶圆1无法得到充分研磨。因此，理想的是将抑制研磨垫5倾斜的机构设置在研磨部16b。
图5(b)示出了被驱动臂36按压的研磨头35施加到研磨垫5的负载F1及负载F2。负载F1的大小及分布相对于研磨垫5的中心面C3对称。另一方面，负载F2的大小及分布相对于研磨垫5的中心面C3不对称。本实施方式的研磨头35通过对研磨垫5施加负载F1及负载F2，能够将相对于研磨垫5的中心面C3不对称的负载施加到研磨垫5。由此，能够抑制研磨垫5倾斜。
如图5(a)所示，对于研磨垫5而言，通常，比起离晶圆1的中心轴C1近的一侧，离晶圆1的中心轴C1远的一侧更容易浮起。因此，例如，如图5(b)所示，本实施方式的负载F2设定为对离晶圆1的中心轴C1远的一侧施加大的负载。由此，能够有效地抑制研磨垫5倾斜。
图5(c)是用于从压力P1、P2的观点来说明这种负载F1、F2的剖视图。图5(c)示出了研磨垫5的上表面的区域S1、S2及分别施加到区域S1、S2的压力P1、P2。区域S2位于比区域S1离晶圆1的中心轴C1更远的位置，具体来说，位于区域S1的+Y方向。压力P2大于压力P1。区域S1、S2分别是第1及第2区域的示例。压力P1、P2分别是第1及第2压力的示例。
如所述那样，例如，如图5(b)所示，本实施方式的负载F2设定为对离晶圆1的中心轴C1远的一侧施加大的负载。由此，如图5(c)所示，施加到区域S2的压力P2大于施加到区域S1的压力P1。由此，能够有效地抑制研磨垫5倾斜。
另外，本实施方式中，也可将如上所述的负载F1、F2施加到研磨垫4。该情况下，负载F1的大小及分布设定为相对于研磨垫4的中心轴C2对称，负载F2的大小及分布设定为相对于研磨垫4的中心轴C2不对称。由此，能够使施加到研磨垫4上的区域S2的压力P2大于施加到研磨垫4上的区域S1的压力P1，从而能够抑制研磨垫4倾斜。
(第3实施方式)
图6是用于说明第3实施方式的研磨部16b的结构及动作的剖视图。
如图6(a)所示，本实施方式的研磨垫5在晶圆1的中心轴C1侧具有曲面状的侧面5a。例如，在研磨垫5的平面形状为长方形的情况下，研磨垫5具有上表面、下表面及4个侧面，4个侧面中的至少中心轴C1侧的侧面5a为曲面。图6(a)中，研磨垫5的侧面5a是研磨垫5的-Y方向的侧面。本实施方式的侧面5a具有圆形状，在例如图6(a)的YZ平面中具有曲线形状。进而，本实施方式的侧面5a是朝向晶圆1侧而非晶圆1的相反侧，也就是说，是朝向斜下方向而非斜上方向。
图6(a)中还示出了被驱动臂36按压的研磨头35施加到研磨垫5的负载F。在负载F的大小及分布相对于研磨垫5的中心面C3对称的情况下，会发生研磨垫5如图6(b)所示那样倾斜的情况。因所述理由，图6(b)所示的研磨垫5的离晶圆1的中心轴C1远的一侧浮起。
该情况下，第2实施方式中，担心晶圆1与研磨垫5的接触面积大幅减少(图5(a))。另一方面，根据本实施方式，由于研磨垫5的侧面5a为曲面，因此即使研磨垫5倾斜，也能抑制晶圆1与研磨垫5的接触面积大幅减少(图6(b))。由此，即使研磨垫5倾斜，也能充分研磨晶圆1。
图6(c)是表示本实施方式的研磨垫5的放大剖视图。图6(d)是表示本实施方式的变化例的研磨垫5的放大剖视图。本变化例的研磨垫5在晶圆1的中心轴C1侧具有倾斜的平面状的侧面5b。根据本变化例，通过在研磨垫5设置侧面5b，能够获得与在研磨垫5设置侧面5a的情况相同的效果。另外，虽然侧面5a、5b均为倾斜面，但侧面5a为曲面，侧面5b为平面。
另外，本实施方式中，也可将研磨垫4的侧面设为与侧面5a相同的曲面或与侧面5b相同的倾斜平面。然而，由于研磨垫4以旋转状态使用，因此理想的是将研磨垫4的整个侧面设为与侧面5a相同的曲面，或与侧面5b相同的倾斜平面。由此，即使研磨垫4倾斜，也能充分研磨晶圆1。
(第4实施方式)
图7是用于说明第4实施方式的研磨部16b的结构及动作的剖视图。
图7(a)示出了研磨垫5的表面(下表面)附近的部分即表面部5c。表面部5c内的点的密度表示表面部5c内的摩擦系数的大小。具体来说，点密集的区域中摩擦系数大，点稀疏的区域中摩擦系数减小。本实施方式的表面部5c内的摩擦系数是不均匀的，根据表面部5c内的位置而变化。该摩擦系数在这里相当于动摩擦系数。
图7(b)是表示本实施方式的研磨垫5的放大剖视图。如图7(b)所示，本实施方式的研磨垫5的表面部5c具有相对于研磨垫5的中心面C3不对称分布的摩擦系数。具体来说，关于表面部5c内的某部位的摩擦系数，是该部位的Y坐标越大则越低。由此，与第2实施方式中对离晶圆1的中心轴C1远的一侧施加大的负载的情况相同，能够有效地抑制研磨垫5倾斜。
图7(c)是表示本实施方式的变化例的研磨垫5的放大剖视图。本变化例的研磨垫5的表面部5d也具有相对于研磨垫5的中心面C3不对称分布的摩擦系数。具体来说，表面部5d包含具有高摩擦系数的部分E1、及具有低摩擦系数的部分E2。部分E2位于比部分E1离晶圆1的中心轴C1更远的位置，具体来说，位于部分E1的+Y方向。部分E1是第1部分的示例，部分E2是第2部分的示例。根据本变化例，通过在研磨垫5内设置这种表面部5d，能够获得与具有表面部5c的研磨垫5相同的效果。
图7(d)是表示本实施方式的变化例的研磨垫5的放大剖视图。本变化例的研磨垫5的表面部5e也具有相对于研磨垫5的中心面C3不对称分布的摩擦系数。具体来说，表面部5e包含具有高摩擦系数的部分E1、具有中等程度的摩擦系数的部分E3、及具有低摩擦系数的部分E2。部分E3位于部分E1的+Y方向且位于部分E2的-Y方向。当着眼于部分E1、E3时，部分E1是第1部分的示例，部分E3是第2部分的示例。当着眼于部分E3、E2时，部分E3是第1部分的示例，部分E2是第2部分的示例。根据本变化例，通过在研磨垫5内设置这种表面部5e，能够获得与具有表面部5c的研磨垫5相同的效果。
另外，与表面部5d包含2个部分E1、E2且表面部5e包含3个部分E1～E3相同，图7(b)所示的表面部5c能够视作包含摩擦系数不同的多个部分。表面部5c内的任意2个部分也是第1部分与第2部分的示例。这些表面部5c、5d、5e例如能够通过使研磨垫5的表面改质来制造。
另外，本实施方式中，也可在研磨垫4的表面(下表面)设置与表面部5c、5d、5e的任一个相同的表面部。该情况下，研磨垫4的表面部理想的是具有相对于研磨垫4的中心轴C2不对称分布的摩擦系数。例如，关于该表面部内的某部位的摩擦系数，理想的是该部位离中心轴C2越远则越低。
以上，虽已说明了若干实施方式，但这些实施方式仅作为示例而提出，并不意图限定发明的范围。本说明书中说明的新颖的装置及方法能以其它各种形态实施。而且，可在不脱离发明主旨的范围内，对本说明书中说明的装置及方法的形态进行各种省略、置换、变更。随附的权利要求书及与其均等的范围旨在包括包含在发明的范围或主旨内的这种形态或变化例。
[符号的说明]
1 晶圆
1a 衬底
1b 膜
2 FOUP
3 研磨垫
4 研磨垫
5 研磨垫
5a 侧面
5b 侧面
5c 表面部
5d 表面部
5e 表面部
11a、11b、11c、11d 装载口
12a、12b、12c、12d、12e 搬送部
13a、13b 衬底站
14 清洁部
15 干燥部
16a、16b 研磨部
17 测量部
18 信息处理部
18a 运算部
18b 控制部
21 研磨台
22 旋转轴
23 研磨头
24 驱动臂
25 研磨液供给部
31 研磨台
32 旋转轴
33 研磨头
34 驱动臂
35 研磨头
36 驱动臂
37 研磨液供给部。

Claims (16)

1.一种研磨装置，具备：
第1衬底保持部，可以旋转且能够保持设置有膜的衬底；
第1垫保持部，能够保持第1垫；
第1驱动部，通过使所述第1垫不在所述膜的表面旋转而在所述膜的表面平移，而利用所述第1垫研磨被保持于所述第1衬底保持部的所述衬底的所述膜；
第2垫保持部，能够保持第2垫；
第2驱动部，通过使所述第2垫在所述膜的表面旋转，而利用所述第2垫研磨被保持于所述第1衬底保持部的所述衬底的所述膜；及
控制部；且
所述第1垫保持部在俯视时具有直线形状；
所述第2垫保持部在俯视时为圆形；
所述第2垫保持部与所述第1垫保持部是不同的垫保持部；
所述控制部控制：通过所述第1垫的所述平移而进行研磨的所述第1驱动部的动作，及通过所述第2垫的所述旋转而进行研磨的所述第2驱动部的动作。
2.根据权利要求1所述的研磨装置，其中所述第1垫保持部的长边的长度比所述第1衬底保持部的直径长。
3.根据权利要求1所述的研磨装置，其中所述第2垫保持部的直径比所述第1衬底保持部的直径短。
4.根据权利要求1所述的研磨装置，其中：
所述第1垫保持部对所述第1垫，施加相对于所述第1垫的中心面不对称的负载；
所述第2垫保持部对所述第2垫，施加相对于所述第2垫的中心轴不对称的负载。
5.根据权利要求1所述的研磨装置，其中所述第1或第2垫至少在所述衬底的中心轴侧具有曲面状或斜面状的侧面。
6.根据权利要求1所述的研磨装置，其中：
所述第1垫的表面具有相对于所述第1垫的中心面不对称分布的摩擦系数；
所述第2垫的表面具有相对于所述第2垫的中心轴不对称分布的摩擦系数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的研磨装置，其还具备：
第2衬底保持部，能够保持所述衬底；
第3垫保持部，能够保持第3垫；及
第3驱动部，通过使所述衬底在所述第3垫的表面旋转，而利用所述第3垫研磨所述膜。
8.根据权利要求7所述的研磨装置，其中所述第3垫保持部具有圆形的平面形状。
9.根据权利要求7所述的研磨装置，其中所述第3垫保持部的直径比所述第2衬底保持部的直径长。
10.根据权利要求7所述的研磨装置，其还具备：
测量部，在利用所述第3垫进行的所述膜的研磨中或研磨后，测量所述衬底或所述膜相关的数据；且
所述控制部是基于由所述测量部测量出的所述数据，来控制利用所述第1垫对所述膜进行的研磨。
11.根据权利要求10所述的研磨装置，其中所述衬底或所述膜相关的所述数据是所述膜的膜厚。
12.根据权利要求10所述的研磨装置，其中所述控制部基于由所述测量部测量出的所述数据，来控制研磨所述膜时的所述第1垫的负载、平移速度或摆动距离。
13.一种研磨方法，通过具备控制部的研磨装置来研磨设置有膜的衬底，包含：
利用可以旋转的第1衬底保持部来保持所述衬底；
利用第1垫保持部来保持第1垫；
通过利用第1驱动部使所述第1垫不在所述膜的表面旋转而在所述膜的表面平移，而利用所述第1垫研磨被保持于所述第1衬底保持部的所述衬底的所述膜；
利用第2垫保持部来保持第2垫；及
通过利用第2驱动部使所述第2垫在所述膜的表面旋转，而利用所述第2垫研磨被保持于所述第1衬底保持部的所述衬底的所述膜；
所述第1垫保持部在俯视时具有直线形状；
所述第2垫保持部在俯视时为圆形；
所述第2垫保持部与所述第1垫保持部是不同的垫保持部；
所述控制部控制：通过所述第1垫的所述平移而进行研磨的所述第1驱动部的动作，及通过所述第2垫的所述旋转而进行研磨的所述第2驱动部的动作。
14.根据权利要求13所述的研磨方法，其中利用所述第1垫进行的研磨与利用所述第2垫进行的研磨同时进行。
15.根据权利要求13或14所述的研磨方法，其还包含：
利用第2衬底保持部来保持所述衬底；
利用第3垫保持部来保持第3垫；
通过在利用所述第1垫研磨所述膜之前，利用第3驱动部使所述衬底在所述第3垫的表面旋转，而利用所述第3垫研磨所述膜。
16.根据权利要求15所述的研磨方法，其还包含：
在利用所述第3垫进行的所述膜的研磨中或研磨后，由测量部测量所述衬底或所述膜相关的数据，
基于由所述测量部测量出的所述数据，由所述控制部来控制利用所述第1垫对所述膜进行的研磨。
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