JP2000091283A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

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JP2000091283A
JP2000091283A JP25337798A JP25337798A JP2000091283A JP 2000091283 A JP2000091283 A JP 2000091283A JP 25337798 A JP25337798 A JP 25337798A JP 25337798 A JP25337798 A JP 25337798A JP 2000091283 A JP2000091283 A JP 2000091283A
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JP
Japan
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guide rail
polishing pad
pad
polishing
polishing apparatus
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JP25337798A
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English (en)
Inventor
Koichi Sakurai
孝一 櫻井
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コスト高を招くことなく、簡単な機構でウェハ
の温度あるいは平坦度,振動等を精度良く測定できるこ
とを課題とする。 【解決手段】上部に研磨パッド12が載置される回転可能
な定盤11と、前記研磨パッドの性状(平坦度,温度,振
動等)を研磨パッド12の上方から測定する温度センサー
16と、この温度センサー16を支持するとともに該温度セ
ンサー21をパッド主面に沿って移動させうるガイド機構
17と、研磨パッド上の液53を除去するエアーノズル51と
を具備することを特徴とする研磨装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨装置に関し、特
に定盤上に研磨パッドを載置し、その上にウェハを押し
付け、スラリー液を滴下しながら化学的機械的にウェハ
を研磨して、研磨パッドの性状を測定することにより、
より効率の高い研磨を行う研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、化学的機械的研磨装置(以下、C
MP装置と呼ぶ)としては、例えば図7(A),(B)
に示すものが知られている。ここで、図7(A)は前記
研磨装置の側面図、図7(B)は図7(A)の平面図で
ある。
【0003】図中の符番1は、上部に研磨パッド2が載
置された定盤である。この定盤1の真上には、研磨パッ
ド2の表面を平坦化するドレッサ3が配置されている。
また、定盤1の真上には、研磨すべきウェハ4を支持し
ながら駆動する支持駆動部5が配置されている。更に、
定盤1の真上には、研磨パッド2の中央部にスラリー液
を滴下するスラリー液供給部6が配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図7のCM
P装置によれば、定盤1の真上に支持駆動部5及びドレ
ッサ3が配置され、定盤1の研磨パッド2上にはスラリ
ー液供給部6から滴下されたスラリー液が充満されてい
る。このため、研磨パッド2上の性状(平坦度,温度,
振動など)の測定が難しく、量産機で研磨中に測定する
採用例は皆無である。
【0005】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、上部に研磨パッドが載置される回転可能な定盤
と、前記研磨パッド上にスラリー液を滴下する滴下手段
と、前記研磨パッドの性状をパッドの上方から測定する
測定器と、この測定器を支持するとともに該測定器をパ
ッド主面に沿って移動させうるガイド機構とを具備する
構成とすることにより、研磨作業中に研磨パッドの性状
を測定しえる研磨装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上部に研磨パ
ッドが載置される回転可能な定盤と、前記研磨パッド上
にスラリー液を滴下する滴下手段と、前記研磨パッドの
性状をパッドの上方から測定する測定器と、この測定器
を支持するとともに該測定器をパッド主面に沿って移動
させうるガイド機構とを具備することを特徴とする研磨
装置である。
【0007】本発明において、「性状」とは、研磨パッ
トの平坦度,温度,振動などを意味する。
【0008】本発明において、前記ガイド機構として
は、例えば、(1) 一端が固定されたガイドレールと、前
記測定器をガイドレールに沿って移動させる駆動手段と
を有する構成のもの、(2) 一端が固定されたガイドレー
ルと、一端が前記ガイドレールの他端にベアリングを介
して嵌合し他端が定盤の中央部に取り外し自在に取り付
けられた支持棒と、前記測定器をガイドレールに沿って
移動させる駆動手段とを有する構成のもの、(3) 一端が
固定されたガイドレールと、前記ガイドレールの他端と
一体的に形成された第1の棒状の支持部材と、一端がこ
の支持部材にベアリングを介して嵌合し他端が研磨パッ
ドの中央部に接触して支持された第2の棒状の支持部材
と、前記測定器をガイドレールに沿って移動させる駆動
手段とを有する構成のものが挙げられる。
【0009】本発明において、スラリー液が残存する前
記研磨パッド上に不活性ガスを吹き付けるガス吹付け手
段を定盤の真上に配置することが好ましい。これは、ス
ラリー液が残存する研磨パッド上に不活性ガスを吹き付
けることにより、液のない部分を作り、この部分を検出
面とすることで液の影響を受けない検出が可能になるか
らである。前記不活性ガスとしては、例えば空気あるい
は窒素が挙げられる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る化学
的機械的研磨装置(CMP装置)について図面を参照し
て説明する。
【0011】(実施例1)図1(A),(B)を参照す
る。ここで、図1(A)は実施例1に係るCMP研磨装
置の正面図、図1(B)は図1(A)のX−X´線に沿
う矢視図を示す。図中の付番11は、上部に研磨パッド12
が載置された定盤である。この定盤11の真上には、一端
が架台13に固定された片持梁のL字型ガイドレール14が
配置されている。このガイドレール14の上部には、軸受
15,16に螺合により支持されたボールスクリュー18が設
置されている。ボールスクリュー18はモータ19により駆
動され、モータ19が回転することによりスライダー20が
ボールスクリュー18に沿って移動する。前記スライダー
20には、研磨パッド12の温度を上方から測定する温度セ
ンサー21が、研磨パッド12から近接した位置(約10〜
50mm)で固定されている。前記温度センサー21は、
ボールスクリュー18の回転とともに移動する。ここで、
前記ガイドレール14とモータ19と軸受15,16とボールス
クリュー18とスライダー20により請求項2記載のガイド
機構17が構成されている。
【0012】実施例1のCMP装置によれば、ガイドレ
ール14の水平距離が短く、また温度センサー21が軽量で
ある場合、ガイドレール14のたわみや自由端側のゆれな
どもなく、安定した精度の良い測定ができる。
【0013】(実施例2)図2(A),(B),
(C),(D)、図3及び図4を参照する。ここで、図
2(A)は本実施例2に係るCMP装置の正面図、図2
(B)は図2(A)のX−X´線に沿う矢視図、図2
(C)は図(A)の平面図、図2(D)は図2(A)の
要部の拡大図を示す。また、図3は図2の要部Y1 の拡
大図、図4は図2の要部Y2 の拡大図を示す。なお、図
1と同部材は同符号を付して説明を省略する。
【0014】定盤11の中心部には図4に示す如くネジ穴
11aが形成され、このネジ穴11aに下端部にネジ部が形
成された支持棒31が取り外し自在に螺合されている。前
記支持棒31の上端部は、ガイドレール14の端部とベアリ
ングを用いて嵌合するようになっている。前記定盤11上
の研磨パッド12上には、研磨パッド12の平坦度を維持す
るためのドレッサー32や研磨すべきウェハ33が配置され
ている。なお、前記ドレッサー32は矢印Xの方向に回転
し、ウェハ33は矢印Y方向に回転するとともに矢印W方
向に揺動し、研磨パッド12は矢印Z方向に回転する。こ
こで、前記ガイドレール14と支持棒31とモータ19と軸受
15,16とボールスクリュー18とスライダー20により請求
項3のガイド機構が構成されている。
【0015】前記支持棒31の上端部31aとガイドレール
14の端部の軸14aとの嵌合状態は、図3に示す通り、ベ
アリング34により嵌合されている。そして、前記支持棒
31の上端部31aと軸14aの動きを別なものとし、スラス
ト力は上端部31aで受けるようになっている。なお、上
記実施例では支持棒31が定盤11に螺合されている場合に
ついて述べたが、定盤11と一体に構成されていてもよ
い。
【0016】このように、上記実施例2に係るCMP装
置によれば、定盤11の中心部に支持棒31を取り付け、こ
の支持棒31の上端に一端が固定されたガイドレール14の
他端をベアリング34を用いて嵌合させた構成となってい
る。この両端支持方式は、ガイドレールの他端がフリー
の実施例1の装置と比べ、ガイドレール14の剛性を向上
させることができる。従って、実施例1と比べ、より精
度の要求される用途あるいはセンサー重量が大きいよう
な用途に適する。また、支持棒31が定盤11の中央に立設
されているため、研磨パット12の位置合わせが容易とな
る。
【0017】(実施例3)図5(A),(B)を参照す
る。ここで、図5(A)は実施例3に係るCMP装置の
正面図、図5(B)は図5(A)の要部Y3 の拡大断面
図を示す。但し、図5(A)のX−X´矢視図は図1
(B)と略同様なので、図面を省略する。また、図1と
同部材は同符号を付して説明を省略する。
【0018】図中の符番43は支持棒を示す。この支持棒
43は、ガイドレール14の端部とベアリング34を介して嵌
合し、かつ下端が定盤11上の研磨パッド12の中心部と接
触するように構成される。ここで、ベアリング34の嵌合
状態は、先に述べた図3と同様な構成となっている。前
記研磨パッド12は、図2の場合の研磨パッドのように中
心部に支持棒を通すための穴は開いていない。また、一
方の支持棒43は研磨パッド12から容易に取り外しできる
ようになっている。ここで、前記ガイドレール14と支持
棒43とモータ19と軸受15,16とボールスクリュー18とス
ライダー20により請求項4のガイド機構が構成されてい
る。
【0019】上記実施例3によれば、実施例2と同様、
温度センサー21は常にウェハ主面から等しい距離に位置
し、ウェハ表面の温度を精度良く測定することができ
る。また、既成の研磨パッド上に支持棒43を立てること
ができる。更に、支持棒43は磨パッド12上で単に接触し
て保持され、固定されていない構成のため、ガイドレー
ル14を研磨パッド12から容易に取外すことができる。
【0020】なお、上記実施例3において、支持棒43と
研磨パッド12の接触の状態は、図5(B)に限らず、図
6(A)に示すように下端部にボール44を組み込んだ構
成の支持棒43を用いたもの(回転ボール型)、あるいは
図6(B)に示すように下端部に針45を組み込んだ構成
の支持棒43を用いたもの(針型)でもよい。
【0021】(実施例4)図8(A),(B)を参照す
る。ここで、図8(A)は本実施例4に係るCMP研磨
装置の側面図、図8(B)は図8(A)の正面図を示
す。但し、図1と同部材は同符号を付して説明を省略す
る。
【0022】図中の付番51は、研磨パッド12上のスラリ
ー液,その他の液53に空気(あるいは窒素等の不活性ガ
ス)を吹き付けるエアーノズルを示す。ここで、エアー
ノズル51と温度センサー21の位置関係は、この温度セン
サー21の測定点とエアーノズル51の相対位置が常に一体
化できる構造とする。前記エアーノズル51にはエアーチ
ューブ52が連結されている。こうした構成のCMP研磨
装置においては、エアーノズル51の開孔の形状及び研磨
パッド12への吹き付け角度を調整することにより、研磨
パッド12上の液53を除去して、液53の存在しない面での
温度測定ができ、精度の高いデータを得ることができ
る。
【0023】なお、上記各実施例では、ガイドレールに
温度センサーを取り付けた場合について述べたが、これ
に限らず、ウェハ表面の平坦度を測定する測定器あるい
は振動を測定する測定器を取り付けた場合でも同様な効
果を有する。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、上
部に研磨パッドが載置される回転可能な定盤と、前記研
磨パッドの平坦度又は温度をパッドの上方から測定する
測定器と、この測定器を支持するとともに該測定器をパ
ッド主面に沿って移動させうるガイド機構を具備した構
成とすることにより、コスト高を招くことなく簡単な機
構でウェハの平坦度あるいは温度を精度良く測定しえる
研磨装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るCMP装置の説明図。
【図2】本発明の実施例2に係るCMP装置の説明図。
【図3】図1の装置の要部Y1 の拡大図。
【図4】図1の装置の要部Y2 の拡大図。
【図5】本発明の実施例3に係るCMP装置の説明図。
【図6】本発明の実施例3に係るCMP装置の一構成要
素である支持棒と研磨パッドの接触状態を説明するため
の断面図。
【図7】従来のCMP研磨装置の説明図。
【図8】本発明の実施例4に係るCMP装置の説明図。
【符号の説明】
11…定盤、 11a…ネジ穴、 12…研磨パッド、 13…架台、 14…ガイドレール、 15,16…軸受、 17…ガイド機構、 18…ボールスクリュー、 19…モータ、 20…スライダー、 31,43…支持棒、 21…温度センサー、 34…ベアリング、 44…ボール、 45…針、 51…エアーノズル、 52…エアーチューブ、 53…研磨パット上の液。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部に研磨パッドが載置される回転可能
    な定盤と、前記研磨パッド上にスラリー液を滴下する滴
    下手段と、前記研磨パッドの性状をパッドの上方から測
    定する測定器と、この測定器を支持するとともに該測定
    器をパッド主面に沿って移動させうるガイド機構とを具
    備することを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項2】 前記ガイド機構が、一端が固定されたガ
    イドレールと、前記測定器をガイドレールに沿って移動
    させる駆動手段とを有することを特徴とする請求項1記
    載の研磨装置。
  3. 【請求項3】 前記ガイド機構が、一端が固定されたガ
    イドレールと、一端が前記ガイドレールの他端にベアリ
    ングを介して嵌合し他端が定盤の中央部に取り外し自在
    に取り付けられた支持棒と、前記測定器をガイドレール
    に沿って移動させる駆動手段とを有することを特徴とす
    る請求項1記載の研磨装置。
  4. 【請求項4】 前記ガイド機構が、一端が固定されたガ
    イドレールと、前記ガイドレールの他端と一体的に形成
    された第1の棒状の支持部材と、一端がこの支持部材に
    ベアリングを介して嵌合し他端が研磨パッドの中央部に
    接触して支持された第2の棒状の支持部材と、前記測定
    器をガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを有す
    ることを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
  5. 【請求項5】 スラリー液が残存する前記研磨パッド上
    に不活性ガスを吹き付けるガス吹付け手段を有すること
    を特徴とする請求項1記載の研磨装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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