JP2000288915A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents
研磨装置及び研磨方法Info
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＣＭＰ装置は、研磨パッド、研磨ヘ
ッド部のリテーナリング、ウェハ保持の為のバッキング
フィルム等が劣化して交換後の研磨条件の設定に高度な
経験と熟練とを必要としていた。これを解決して、容易
に研磨条件を設定でき、さらに交換部品の交換の時期を
容易に決められる研磨方法を提供することを課題として
いる。 【解決手段】本研磨方法は、研磨体と研磨対象物との間
に研磨液を介在させた状態で、研磨体と研磨対象物を相
対移動させることにより、研磨対象物を研磨し、研磨体
の移動機構と研磨対象物の移動機構の片方または両方に
具えられたトルクモニターにより研磨中のトルクをモニ
ター、記録し、モニターされたトルクの変化に基づいて
研磨装置の動作状態を判断し、研磨装置の部品交換また
はメンテナンス時期を決める。
ッド部のリテーナリング、ウェハ保持の為のバッキング
フィルム等が劣化して交換後の研磨条件の設定に高度な
経験と熟練とを必要としていた。これを解決して、容易
に研磨条件を設定でき、さらに交換部品の交換の時期を
容易に決められる研磨方法を提供することを課題として
いる。 【解決手段】本研磨方法は、研磨体と研磨対象物との間
に研磨液を介在させた状態で、研磨体と研磨対象物を相
対移動させることにより、研磨対象物を研磨し、研磨体
の移動機構と研磨対象物の移動機構の片方または両方に
具えられたトルクモニターにより研磨中のトルクをモニ
ター、記録し、モニターされたトルクの変化に基づいて
研磨装置の動作状態を判断し、研磨装置の部品交換また
はメンテナンス時期を決める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置及び研磨
方法、特にＵＬＳＩ等の半導体を製造するプロセスにお
いて実施される半導体デバイスの平坦化研磨に用いるの
に好適なＣＭＰ装置またはＣＭＰ方法に関するものであ
る。
方法、特にＵＬＳＩ等の半導体を製造するプロセスにお
いて実施される半導体デバイスの平坦化研磨に用いるの
に好適なＣＭＰ装置またはＣＭＰ方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の高集積化、微細化に伴
って半導体製造プロセスの工程が増加し複雑になってき
ている。これに伴い、半導体デバイスの表面は必ずしも
平坦ではなくなってきている。表面に於ける段差の存在
は配線の段切れ、局所的な抵抗の増大などを招き、断線
や電気容量の低下をもたらす。また、絶縁膜では耐電圧
劣化やリークの発生にもつながる。
って半導体製造プロセスの工程が増加し複雑になってき
ている。これに伴い、半導体デバイスの表面は必ずしも
平坦ではなくなってきている。表面に於ける段差の存在
は配線の段切れ、局所的な抵抗の増大などを招き、断線
や電気容量の低下をもたらす。また、絶縁膜では耐電圧
劣化やリークの発生にもつながる。
【０００３】一方、半導体集積回路の高集積化、微細化
に伴って光リソグラフィの光源波長は短くなり、開口数
いわゆるＮＡが大きくなってきていることに伴い、半導
体露光装置の焦点深度が実質的に浅くなってきている。
焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以
上にデバイス表面の平坦化が要求されている。このよう
な半導体表面を平坦化する方法としては、化学的機械的
研磨(Chemical Mechanical Polishing又はChemical Mec
hanical Planarization 、これよりＣＭＰと呼ぶ) 技術
が有望な方法と考えられている。
に伴って光リソグラフィの光源波長は短くなり、開口数
いわゆるＮＡが大きくなってきていることに伴い、半導
体露光装置の焦点深度が実質的に浅くなってきている。
焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以
上にデバイス表面の平坦化が要求されている。このよう
な半導体表面を平坦化する方法としては、化学的機械的
研磨(Chemical Mechanical Polishing又はChemical Mec
hanical Planarization 、これよりＣＭＰと呼ぶ) 技術
が有望な方法と考えられている。
【０００４】ＣＭＰは図５に示すような装置を用いて行
われている。図５で１はＣＭＰ装置、１０は研磨体、３
は研磨ヘッド、４はウェハ、５は研磨剤供給部、６は研
磨剤である。研磨体１０は、定盤７の上に研磨パッド２
を貼り付けたものである。研磨パッド２としては、発泡
ポリウレタンよりなるシート状のもの、あるいは表面に
溝構造を有した無発泡樹脂よりなるものが使用されてい
る。研磨ヘッド３は適当な手段により回転運動（１０
０）し、また研磨体１０は適当な手段により回転運動
（１０１）する。この過程でウェハ４は、研磨剤６と研
磨パッド２の作用により被研磨面が研磨される。
われている。図５で１はＣＭＰ装置、１０は研磨体、３
は研磨ヘッド、４はウェハ、５は研磨剤供給部、６は研
磨剤である。研磨体１０は、定盤７の上に研磨パッド２
を貼り付けたものである。研磨パッド２としては、発泡
ポリウレタンよりなるシート状のもの、あるいは表面に
溝構造を有した無発泡樹脂よりなるものが使用されてい
る。研磨ヘッド３は適当な手段により回転運動（１０
０）し、また研磨体１０は適当な手段により回転運動
（１０１）する。この過程でウェハ４は、研磨剤６と研
磨パッド２の作用により被研磨面が研磨される。
【０００５】ＣＭＰ装置は高いプロセス安定性が要求さ
れる。即ち、ＣＭＰ装置でのウェハの研磨（処理）枚数
が増えた時にも安定した均一性、平坦性を示すことが要
求されている。この均一性、平坦性に最も影響を与える
研磨装置の部材には、研磨パッド及び研磨ヘッド部のリ
テーナリング及びウェハ保持の為のバッキングフィルム
等がある。
れる。即ち、ＣＭＰ装置でのウェハの研磨（処理）枚数
が増えた時にも安定した均一性、平坦性を示すことが要
求されている。この均一性、平坦性に最も影響を与える
研磨装置の部材には、研磨パッド及び研磨ヘッド部のリ
テーナリング及びウェハ保持の為のバッキングフィルム
等がある。
【０００６】従来のＣＭＰ装置では研磨パッド、研磨ヘ
ッド部のリテーナリング、及びウェハ保持の為のバッキ
ングフィルム等には寿命があり、これらの部材の消耗が
プロセスの不安定性を呼ぶため、定期的或いは不定期的
にメンテナンスするのが常であった。具体的にはこれら
の部材は交換され、交換された後に研磨条件出しの作業
を行なってから製品の研磨を再開していた。ここで、メ
ンテナンスの時期を決める基準としては、経験による総
研磨枚数で決めるか、ＣＭＰライン中に置かれた膜厚計
測器で研磨膜厚を測り、これより求めた研磨速度あるい
は膜厚斑（ウェハ面内均一性）を測定して、交換の時期
を決めていた。
ッド部のリテーナリング、及びウェハ保持の為のバッキ
ングフィルム等には寿命があり、これらの部材の消耗が
プロセスの不安定性を呼ぶため、定期的或いは不定期的
にメンテナンスするのが常であった。具体的にはこれら
の部材は交換され、交換された後に研磨条件出しの作業
を行なってから製品の研磨を再開していた。ここで、メ
ンテナンスの時期を決める基準としては、経験による総
研磨枚数で決めるか、ＣＭＰライン中に置かれた膜厚計
測器で研磨膜厚を測り、これより求めた研磨速度あるい
は膜厚斑（ウェハ面内均一性）を測定して、交換の時期
を決めていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研磨パ
ッド、研磨ヘッド部のリテーナリング、及びウェハ保持
の為のバッキングフィルム等の交換部材、特に研磨パッ
ドは、製造のバラツキにより寿命にバラツキがあるた
め、１個の研磨パッドで研磨可能なウェハの総研磨枚数
を経験によって適切に決めることは困難だった。一般に
は総研磨枚数はバラツキが大きいほど少なめに設定さ
れ、そのため、まだ使用可能な研磨パッドを廃棄する無
駄が生じていた。ＣＭＰライン中に置かれた膜厚計測器
で研磨膜厚を測り、これより求めた研磨速度あるいは膜
厚斑を測定して、交換の時期を決める方法は、時間と費
用が掛かるため、従来の方法は何れも製造コストアップ
に繋がっていた。
ッド、研磨ヘッド部のリテーナリング、及びウェハ保持
の為のバッキングフィルム等の交換部材、特に研磨パッ
ドは、製造のバラツキにより寿命にバラツキがあるた
め、１個の研磨パッドで研磨可能なウェハの総研磨枚数
を経験によって適切に決めることは困難だった。一般に
は総研磨枚数はバラツキが大きいほど少なめに設定さ
れ、そのため、まだ使用可能な研磨パッドを廃棄する無
駄が生じていた。ＣＭＰライン中に置かれた膜厚計測器
で研磨膜厚を測り、これより求めた研磨速度あるいは膜
厚斑を測定して、交換の時期を決める方法は、時間と費
用が掛かるため、従来の方法は何れも製造コストアップ
に繋がっていた。
【０００８】更に、以上のように部材を交換した後研磨
を再開する前に、ＣＭＰ装置の、研磨ヘッド等の回転速
度、加重、スラリー供給条件、等の研磨条件出しを行わ
なけれならない。この作業は、高度な経験と熟練を必要
とするのみならず長時間を要していて、これも製造コス
トアップに繋がっていた。本発明は以上の問題点を解決
するためになされたもので、容易に研磨条件を設定で
き、さらに交換部品の交換の時期を容易に且つ適切に決
めることができる研磨装置及び研磨方法を提供すること
を課題としている。
を再開する前に、ＣＭＰ装置の、研磨ヘッド等の回転速
度、加重、スラリー供給条件、等の研磨条件出しを行わ
なけれならない。この作業は、高度な経験と熟練を必要
とするのみならず長時間を要していて、これも製造コス
トアップに繋がっていた。本発明は以上の問題点を解決
するためになされたもので、容易に研磨条件を設定で
き、さらに交換部品の交換の時期を容易に且つ適切に決
めることができる研磨装置及び研磨方法を提供すること
を課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決する為
に、本発明は第一に「研磨対象物を保持する研磨ヘッド
と研磨部材とを具え、前記研磨部材と前記研磨対象物と
の間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨部材と前記
研磨対象物を相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する研磨装置に於いて、前記相対移動をさせる
ための前記研磨部材の移動機構と前記研磨対象物の移動
機構の負荷の片方または両方をモニターする負荷モニタ
ーを具え、研磨中の負荷を装置のメンテナンスのために
モニター、記録することを特徴とする研磨装置（請求項
１）」を提供する。
に、本発明は第一に「研磨対象物を保持する研磨ヘッド
と研磨部材とを具え、前記研磨部材と前記研磨対象物と
の間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨部材と前記
研磨対象物を相対移動させることにより、前記研磨対象
物を研磨する研磨装置に於いて、前記相対移動をさせる
ための前記研磨部材の移動機構と前記研磨対象物の移動
機構の負荷の片方または両方をモニターする負荷モニタ
ーを具え、研磨中の負荷を装置のメンテナンスのために
モニター、記録することを特徴とする研磨装置（請求項
１）」を提供する。
【００１０】第二に「研磨対象物を保持する研磨ヘッド
と研磨部材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と
前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前
記研磨部材と前記研磨対象物を相対移動させることによ
り、前記研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記
研磨部材の移動機構と前記研磨対象物の移動機構の負荷
の片方または両方をモニターする負荷モニターにより研
磨中の負荷を常時モニター、記録し、前記モニターされ
た負荷の変化に基づいて前記研磨装置の動作状態を判断
し、前記研磨装置のメンテナンス時期を決めることを特
徴とする研磨方法（請求項２）」を提供する。
と研磨部材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と
前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前
記研磨部材と前記研磨対象物を相対移動させることによ
り、前記研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記
研磨部材の移動機構と前記研磨対象物の移動機構の負荷
の片方または両方をモニターする負荷モニターにより研
磨中の負荷を常時モニター、記録し、前記モニターされ
た負荷の変化に基づいて前記研磨装置の動作状態を判断
し、前記研磨装置のメンテナンス時期を決めることを特
徴とする研磨方法（請求項２）」を提供する。
【００１１】第三に「予め決められた数の研磨部材に対
する前記負荷の値の平均値が予め決められた負荷の基準
値に対して±２０％以上になった時、メンテナンスを行
う段階を有することを特徴とする請求項２記載の研磨方
法（請求項３）」を提供する。第四に「前記メンテナン
スが、前記研磨部材あるいは前記研磨ヘッドの片方また
は両方を補修または交換する段階を有することを特徴と
する請求項２、３何れか１項記載の研磨方法（請求項
４）」を提供する。
する前記負荷の値の平均値が予め決められた負荷の基準
値に対して±２０％以上になった時、メンテナンスを行
う段階を有することを特徴とする請求項２記載の研磨方
法（請求項３）」を提供する。第四に「前記メンテナン
スが、前記研磨部材あるいは前記研磨ヘッドの片方また
は両方を補修または交換する段階を有することを特徴と
する請求項２、３何れか１項記載の研磨方法（請求項
４）」を提供する。
【００１２】第五に「研磨対象物を保持する研磨ヘッド
と研磨部材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と
前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前
記研磨部材と前記研磨対象物を相対移動させることによ
り、前記研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記
研磨部材の移動機構と前記研磨対象物の移動機構の負荷
の片方または両方をモニターする負荷モニターにより、
予め決められた負荷の基準値を基に研磨条件を決定する
段階を有することを特徴とする研磨方法（請求項５）」
を提供する。
と研磨部材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と
前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前
記研磨部材と前記研磨対象物を相対移動させることによ
り、前記研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記
研磨部材の移動機構と前記研磨対象物の移動機構の負荷
の片方または両方をモニターする負荷モニターにより、
予め決められた負荷の基準値を基に研磨条件を決定する
段階を有することを特徴とする研磨方法（請求項５）」
を提供する。
【００１３】第六に「研磨対象物を保持する研磨ヘッド
と研磨部材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と
前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前
記研磨部材と前記研磨対象物を相対移動させることによ
り、前記研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記
研磨対象物と前記研磨部材の振動の片方または両方を測
定するための振動モニターと、研磨中の音響を測定する
ための音響モニターとの片方または両方を具え、研磨中
の振動と音響の片方または両方の信号をモニター、記録
し、前記信号の変化に基づいて前記研磨装置の動作状態
を判断し、前記研磨装置のメンテナンス時期を決めるこ
とを特徴とする研磨方法（請求項６）」を提供する。
と研磨部材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と
前記研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前
記研磨部材と前記研磨対象物を相対移動させることによ
り、前記研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記
研磨対象物と前記研磨部材の振動の片方または両方を測
定するための振動モニターと、研磨中の音響を測定する
ための音響モニターとの片方または両方を具え、研磨中
の振動と音響の片方または両方の信号をモニター、記録
し、前記信号の変化に基づいて前記研磨装置の動作状態
を判断し、前記研磨装置のメンテナンス時期を決めるこ
とを特徴とする研磨方法（請求項６）」を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図を用いて、本発明の実施形
態を具体的に説明するが、本発明はこれらの図に限定さ
れるものではない。 ［実施形態１］本実施形態の研磨装置は相対移動の負荷
をモニター可能である。図１は本発明の実施形態の研磨
装置を示す図である。図１では説明を簡潔にするため
に、研磨ヘッド、プラテンが両方とも回転移動する場合
を説明するが、この他に、例えば片方が直線運動する場
合とか、両方とも直線運動する場合のように、研磨部材
及び研磨対象物とが、所謂、相対移動を行っていさえす
れば本発明は有効であり、本発明の範囲に入ることは言
うまでもない。
態を具体的に説明するが、本発明はこれらの図に限定さ
れるものではない。 ［実施形態１］本実施形態の研磨装置は相対移動の負荷
をモニター可能である。図１は本発明の実施形態の研磨
装置を示す図である。図１では説明を簡潔にするため
に、研磨ヘッド、プラテンが両方とも回転移動する場合
を説明するが、この他に、例えば片方が直線運動する場
合とか、両方とも直線運動する場合のように、研磨部材
及び研磨対象物とが、所謂、相対移動を行っていさえす
れば本発明は有効であり、本発明の範囲に入ることは言
うまでもない。
【００１５】図１で１０は研磨体、３は研磨ヘッド、４
はウェハ、５は研磨剤供給部、６は研磨剤である。研磨
ヘッド３はウェハ４を保持すると共に、ウェハを回転す
る。研磨体１０は、定盤７の上に研磨パッド２を固定し
たものである。１２は研磨ヘッドを回転させる回転モー
タ、１４は回転モータ１２の回転トルクを検出するトル
クセンサ、１６は研磨ヘッド３に揺動運動（研磨パッド
の加工面に平行な直線振動運動）を与える揺動機構、１
５は揺動運動の揺動用負荷センサ、１１は定盤回転用モ
ータ、１３は定盤回転用トルクセンサである。
はウェハ、５は研磨剤供給部、６は研磨剤である。研磨
ヘッド３はウェハ４を保持すると共に、ウェハを回転す
る。研磨体１０は、定盤７の上に研磨パッド２を固定し
たものである。１２は研磨ヘッドを回転させる回転モー
タ、１４は回転モータ１２の回転トルクを検出するトル
クセンサ、１６は研磨ヘッド３に揺動運動（研磨パッド
の加工面に平行な直線振動運動）を与える揺動機構、１
５は揺動運動の揺動用負荷センサ、１１は定盤回転用モ
ータ、１３は定盤回転用トルクセンサである。
【００１６】本研磨装置は以下のように動作する。先ず
ウェハ４を保持した研磨ヘッド３は加重機構（図示され
ず）によって研磨パッド２に所定の圧力で加圧され、研
磨剤供給部５より研磨剤６が供給される。そして、研磨
ヘッド回転用モータ１２によって研磨ヘッド３を回転さ
せ、揺動機構１６によって研磨ヘッド３を揺動させ、更
に定盤回転用モータ１１によって定盤を回転させること
により研磨が行われる。研磨中に定盤用トルクセンサ１
３は定盤回転用モータ１１のトルクを、研磨ヘッド用ト
ルクセンサ１４は研磨ヘッド回転モータ１２のトルク
を、そして揺動用負荷センサ１５は揺動機構１６の負荷
を検出する。
ウェハ４を保持した研磨ヘッド３は加重機構（図示され
ず）によって研磨パッド２に所定の圧力で加圧され、研
磨剤供給部５より研磨剤６が供給される。そして、研磨
ヘッド回転用モータ１２によって研磨ヘッド３を回転さ
せ、揺動機構１６によって研磨ヘッド３を揺動させ、更
に定盤回転用モータ１１によって定盤を回転させること
により研磨が行われる。研磨中に定盤用トルクセンサ１
３は定盤回転用モータ１１のトルクを、研磨ヘッド用ト
ルクセンサ１４は研磨ヘッド回転モータ１２のトルク
を、そして揺動用負荷センサ１５は揺動機構１６の負荷
を検出する。
【００１７】これら検出された負荷またはトルクは少な
くともその一つがモニターされ、記録され、研磨装置の
メンテナンス、等に供される。更に検出された負荷また
はトルクを記憶するための記憶装置を設けても良いし、
更にまた記憶されたトルク値からトルクの基準値を所定
の基準で演算し、且つこのトルクの基準値を、現在研磨
中のトルクと比較することによって所定の制御或いは指
示信号を出力するための信号処理装置を必要に応じて設
けても良い。
くともその一つがモニターされ、記録され、研磨装置の
メンテナンス、等に供される。更に検出された負荷また
はトルクを記憶するための記憶装置を設けても良いし、
更にまた記憶されたトルク値からトルクの基準値を所定
の基準で演算し、且つこのトルクの基準値を、現在研磨
中のトルクと比較することによって所定の制御或いは指
示信号を出力するための信号処理装置を必要に応じて設
けても良い。
【００１８】以上の説明では、定盤用トルクセンサ１３
及び研磨ヘッド用トルクセンサ１４及び揺動用負荷セン
サ１５を全て具えた装置を説明したが、少なくとも何れ
か一つを具えれば良いことは言うまでもない。ここで、
移動負荷が回転負荷の場合はトルクセンサを用いるが、
一般的な移動機構の負荷に対しては負荷モニターを用い
る。トルク検出の方法としては駆動用モータの負荷電流
を用いても良い。 ［実施形態２］本実施形態は、好ましい様々な研磨条件
に対する負荷の値を予め測定、更にこれから各研磨条件
に対する負荷の基準値を所定の基準で求めて、各研磨条
件（レシピ）の中に加えておく。
及び研磨ヘッド用トルクセンサ１４及び揺動用負荷セン
サ１５を全て具えた装置を説明したが、少なくとも何れ
か一つを具えれば良いことは言うまでもない。ここで、
移動負荷が回転負荷の場合はトルクセンサを用いるが、
一般的な移動機構の負荷に対しては負荷モニターを用い
る。トルク検出の方法としては駆動用モータの負荷電流
を用いても良い。 ［実施形態２］本実施形態は、好ましい様々な研磨条件
に対する負荷の値を予め測定、更にこれから各研磨条件
に対する負荷の基準値を所定の基準で求めて、各研磨条
件（レシピ）の中に加えておく。
【００１９】研磨の際、研磨のその時点での負荷が上記
負荷の基準値に収まっていれば、そのまま研磨を続ける
ことができるが、負荷の基準値を外れた場合には警告あ
るいは装置の停止を行う。このように研磨作業に於ける
研磨条件の短期的変動を負荷変化として検出できるの
で、本方法は研磨装置の日常のメンテナンスに有効であ
る。
負荷の基準値に収まっていれば、そのまま研磨を続ける
ことができるが、負荷の基準値を外れた場合には警告あ
るいは装置の停止を行う。このように研磨作業に於ける
研磨条件の短期的変動を負荷変化として検出できるの
で、本方法は研磨装置の日常のメンテナンスに有効であ
る。
【００２０】ここで用いる負荷は、定盤用トルクセンサ
１３の出力値でも研磨ヘッド用トルクセンサ１４の出力
値でも良く、或いは揺動用負荷センサ１５の出力値でも
良い。 ［実施形態３］本実施形態は、一定の研磨条件で研磨が
連続的に行われた場合に、メンテナンス時期を適切に知
る研磨方法である。
１３の出力値でも研磨ヘッド用トルクセンサ１４の出力
値でも良く、或いは揺動用負荷センサ１５の出力値でも
良い。 ［実施形態３］本実施形態は、一定の研磨条件で研磨が
連続的に行われた場合に、メンテナンス時期を適切に知
る研磨方法である。
【００２１】実施形態１の研磨装置で連続研磨が行われ
ると、研磨パッドの表面状態、リテーナリングの表面、
バッキングフィルムの状態が、各々消耗により変化す
る。例えば研磨パッドの研磨パッドの不均一磨耗のため
に表面が荒れ、或いは全体としての平行度が保たれなく
なると、研磨対象物の研磨パッド表面に対する当たりが
次第に悪くなり、一般に負荷の値が次第に大きくなる。
一般に負荷の値は処理枚数毎にばらつくので、現在負荷
の値としては最新処理の複数枚数のウェハに対する値の
平均値を用いる。その枚数は好ましくは２０〜５０枚で
ある。この現在負荷の値の変化を、処理枚数に対して、
負荷の基準値と比較することにより、メンテナンス時期
を適切に知ることができる。
ると、研磨パッドの表面状態、リテーナリングの表面、
バッキングフィルムの状態が、各々消耗により変化す
る。例えば研磨パッドの研磨パッドの不均一磨耗のため
に表面が荒れ、或いは全体としての平行度が保たれなく
なると、研磨対象物の研磨パッド表面に対する当たりが
次第に悪くなり、一般に負荷の値が次第に大きくなる。
一般に負荷の値は処理枚数毎にばらつくので、現在負荷
の値としては最新処理の複数枚数のウェハに対する値の
平均値を用いる。その枚数は好ましくは２０〜５０枚で
ある。この現在負荷の値の変化を、処理枚数に対して、
負荷の基準値と比較することにより、メンテナンス時期
を適切に知ることができる。
【００２２】ここで用いる負荷は、定盤用トルクセンサ
１３の出力値でも研磨ヘッド用トルクセンサ１４の出力
値でも良く、或いは揺動用負荷センサ１５の出力値でも
良い。 ［実施形態４］本実施形態は、研磨装置の研磨パッド、
等の部材交換の後に行う研磨条件の設定方法に関する。
部材を交換したあと、一般に部材の製造バラツキ、等の
ため、以前と同じ研磨条件を用いても、研磨速度、平坦
性、均一性、等の研磨性能は再現できない。このとき、
レシピの中にあるトルク基準値を基に調整するのであ
る。具体的には測定されたトルクが、トルクの基準値に
入るように、研磨パッドをドレッシングする等の作業を
する。このようにトルクの基準値を基に調整作業をする
ことにより、調整が容易で且つ安定した研磨条件出しが
可能となる。
１３の出力値でも研磨ヘッド用トルクセンサ１４の出力
値でも良く、或いは揺動用負荷センサ１５の出力値でも
良い。 ［実施形態４］本実施形態は、研磨装置の研磨パッド、
等の部材交換の後に行う研磨条件の設定方法に関する。
部材を交換したあと、一般に部材の製造バラツキ、等の
ため、以前と同じ研磨条件を用いても、研磨速度、平坦
性、均一性、等の研磨性能は再現できない。このとき、
レシピの中にあるトルク基準値を基に調整するのであ
る。具体的には測定されたトルクが、トルクの基準値に
入るように、研磨パッドをドレッシングする等の作業を
する。このようにトルクの基準値を基に調整作業をする
ことにより、調整が容易で且つ安定した研磨条件出しが
可能となる。
【００２３】
【実施例】［実施例１］熱酸化膜が1 μm 成膜された6
インチシリコンウエハを、以下に示す加工条件で研磨し
た。 加工条件１ ・研磨パッド回転数:50rpm ・研磨ヘッド回転数:50rpm ・揺動距離:30mm ・揺動回数:15 往復/ 分 ・研磨剤: キャボット（Cabot ）社製SEMI Supers25 を
2 倍に希釈 ・研磨剤流量:200ml/ 分 ・ウェハへの荷重: 400g/cm2 加工条件２ ・研磨パッド回転数:50rpm ・研磨ヘッド回転数:50rpm ・揺動距離:30mm ・揺動回数:15 往復/ 分 ・研磨剤: キャボット（Cabot ）社製SEMI Supers25 を
2 倍に希釈 ・研磨剤流量:20ml/分 ・ウェハへの荷重: 600g/ cm2 加工条件１と２に対する研磨ヘッド、プラテンのトルク
を各々図３、図４に示す。図３及び図４にて、横軸は時
間、縦軸はトルクである。図３に示すように、加工条件
１では、研磨の約３分の間トルクは安定している。加工
条件２では、トルクが、加工条件１よりも大きい。図４
にしめすように、加工条件２で研磨を行った研磨装置
は、2 分後に装置が停止してしまった。これによって、
トルクの管理によって、研磨条件の良否の判定が可能な
ことを示している。 ［実施例２］以下に示す条件で6 インチのウェハの連続
研磨を行った。図２にその時のトルクの処理枚数に対す
る変化を示す。縦軸のトルクの値は、研磨ヘッド用トル
クセンサにより測定されたトルクの値であり、その番号
のウェハを含め、直前に処理された３０枚のウェハに対
する平均値である。このトルクが、予め決められたトル
クの基準値よりも２０％以上になった時、研磨の均一性
が仕様を充たさなくなった。そこで、この事実を基にし
てトルクの基準値から±２０％未満のトルクで生産し、
トルクの基準値から±２０％以上になる前に研磨パッド
を交換することにより、研磨の均一性を常に仕様内に収
めることができた。ここで、予め決められた基準値は、
過去の研磨生産或いは研磨実験で好ましい結果を示した
ときのトルク値を処理することによって決められた。 加工条件 ・研磨パッド回転数:50rpm ・研磨ヘッド回転数:50rpm ・揺動距離:30mm ・揺動回数:15 往復/ 分 ・研磨剤: キャボット（Cabot ）社製SEMI Supers25 を
2 倍に希釈 ・研磨剤流量:200ml/ 分 ・ウェハへの荷重：400g/ cm2 上記、実施例は、モータトルクの変動の測定により、研
磨条件の可否及びメンテナンスの時期を決定してきた
が、トルク以外にも振動あるいは音の変化によっても、
同様の判断が可能である。
インチシリコンウエハを、以下に示す加工条件で研磨し
た。 加工条件１ ・研磨パッド回転数:50rpm ・研磨ヘッド回転数:50rpm ・揺動距離:30mm ・揺動回数:15 往復/ 分 ・研磨剤: キャボット（Cabot ）社製SEMI Supers25 を
2 倍に希釈 ・研磨剤流量:200ml/ 分 ・ウェハへの荷重: 400g/cm2 加工条件２ ・研磨パッド回転数:50rpm ・研磨ヘッド回転数:50rpm ・揺動距離:30mm ・揺動回数:15 往復/ 分 ・研磨剤: キャボット（Cabot ）社製SEMI Supers25 を
2 倍に希釈 ・研磨剤流量:20ml/分 ・ウェハへの荷重: 600g/ cm2 加工条件１と２に対する研磨ヘッド、プラテンのトルク
を各々図３、図４に示す。図３及び図４にて、横軸は時
間、縦軸はトルクである。図３に示すように、加工条件
１では、研磨の約３分の間トルクは安定している。加工
条件２では、トルクが、加工条件１よりも大きい。図４
にしめすように、加工条件２で研磨を行った研磨装置
は、2 分後に装置が停止してしまった。これによって、
トルクの管理によって、研磨条件の良否の判定が可能な
ことを示している。 ［実施例２］以下に示す条件で6 インチのウェハの連続
研磨を行った。図２にその時のトルクの処理枚数に対す
る変化を示す。縦軸のトルクの値は、研磨ヘッド用トル
クセンサにより測定されたトルクの値であり、その番号
のウェハを含め、直前に処理された３０枚のウェハに対
する平均値である。このトルクが、予め決められたトル
クの基準値よりも２０％以上になった時、研磨の均一性
が仕様を充たさなくなった。そこで、この事実を基にし
てトルクの基準値から±２０％未満のトルクで生産し、
トルクの基準値から±２０％以上になる前に研磨パッド
を交換することにより、研磨の均一性を常に仕様内に収
めることができた。ここで、予め決められた基準値は、
過去の研磨生産或いは研磨実験で好ましい結果を示した
ときのトルク値を処理することによって決められた。 加工条件 ・研磨パッド回転数:50rpm ・研磨ヘッド回転数:50rpm ・揺動距離:30mm ・揺動回数:15 往復/ 分 ・研磨剤: キャボット（Cabot ）社製SEMI Supers25 を
2 倍に希釈 ・研磨剤流量:200ml/ 分 ・ウェハへの荷重：400g/ cm2 上記、実施例は、モータトルクの変動の測定により、研
磨条件の可否及びメンテナンスの時期を決定してきた
が、トルク以外にも振動あるいは音の変化によっても、
同様の判断が可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、負荷を測
定することにより、より安定した研磨条件を見つけるこ
とが出来ると共に、負荷の処理枚数或いは時間に対する
負荷の変化の長期データを用いることにより研磨パッド
等の部材交換を行うタイミングを適切に設定することが
できる。更に、このようなデータを長期にわたって取得
し、データを整理、分析することにより、将来のメンテ
ナンス時期を予測することができ、装置の運用管理上極
めて有効なかつ効率的な操作が可能となる。
定することにより、より安定した研磨条件を見つけるこ
とが出来ると共に、負荷の処理枚数或いは時間に対する
負荷の変化の長期データを用いることにより研磨パッド
等の部材交換を行うタイミングを適切に設定することが
できる。更に、このようなデータを長期にわたって取得
し、データを整理、分析することにより、将来のメンテ
ナンス時期を予測することができ、装置の運用管理上極
めて有効なかつ効率的な操作が可能となる。
【図１】本発明の研磨装置及び研磨方法を説明する図で
ある。
ある。
【図２】本発明の研磨方法により、トルクの時間変化を
メンテナンスに適用したデータ例である。
メンテナンスに適用したデータ例である。
【図３】実施例に示した適切なトルクのデータ例であ
る。
る。
【図４】実施例に示した高めのトルクのデータ例であ
る。
る。
【図５】従来のＣＭＰ装置の例である。
１ ＣＭＰ装置 ２ 研磨部材（研磨パッド） ３ 研磨ヘッド ４ 研磨対象物（ウェハ） ５ 研磨剤供給部 ６ 研磨剤 ７ 定盤 １０ 研磨体 １１ 定盤回転用モータ １２ 研磨ヘッド回転用モータ １３ 定盤用トルクセンサ １４ 研磨ヘッド用トルクセンサ １５ 揺動用負荷センサ １６ 揺動機構 １００回転を表す １０１回転を表す
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 彰 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 宮地 章 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 3C034 AA17 BB01 BB73 CA16 CA24 CA30 CB13 CB14 DD18 3C058 AA07 AA09 AA14 AA16 AA19 AB04 AB06 AC02 BA06 BA07 BB06 BB08 BB09 BC03 CB05 DA17
Claims (6)
- 【請求項１】研磨対象物を保持する研磨ヘッドと研磨部
材とを具え、前記研磨部材と前記研磨対象物との間に研
磨剤を介在させた状態で、前記研磨部材と前記研磨対象
物を相対移動させることにより、前記研磨対象物を研磨
する研磨装置に於いて、前記相対移動をさせるための前
記研磨部材の移動機構と前記研磨対象物の移動機構の負
荷の片方または両方をモニターする負荷モニターを具
え、研磨中の負荷を装置のメンテナンスのためにモニタ
ー、記録することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項２】研磨対象物を保持する研磨ヘッドと研磨部
材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と前記研磨
対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨部
材と前記研磨対象物を相対移動させることにより、前記
研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記研磨部材
の移動機構と前記研磨対象物の移動機構の負荷の片方ま
たは両方をモニターする負荷モニターにより研磨中の負
荷を常時モニター、記録し、前記モニターされた負荷の
変化に基づいて前記研磨装置の動作状態を判断し、前記
研磨装置のメンテナンス時期を決めることを特徴とする
研磨方法。 - 【請求項３】予め決められた数の研磨部材に対する前記
負荷の値の平均値が予め決められた負荷の基準値に対し
て±２０％以上になった時、メンテナンスを行う段階を
有することを特徴とする請求項２記載の研磨方法。 - 【請求項４】前記メンテナンスが、前記研磨部材あるい
は前記研磨ヘッドの片方または両方を補修または交換す
る段階を有することを特徴とする請求項２、３何れか１
項記載の研磨方法。 - 【請求項５】研磨対象物を保持する研磨ヘッドと研磨部
材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と前記研磨
対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨部
材と前記研磨対象物を相対移動させることにより、前記
研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記研磨部材
の移動機構と前記研磨対象物の移動機構の負荷の片方ま
たは両方をモニターする負荷モニターにより、予め決め
られた負荷の基準値を基に研磨条件を決定する段階を有
することを特徴とする研磨方法。 - 【請求項６】研磨対象物を保持する研磨ヘッドと研磨部
材とを具えた研磨装置を用い、前記研磨部材と前記研磨
対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨部
材と前記研磨対象物を相対移動させることにより、前記
研磨対象物を研磨する研磨方法に於いて、前記研磨対象
物と前記研磨部材の振動の片方または両方を測定するた
めの振動モニターと、研磨中の音響を測定するための音
響モニターとの片方または両方を具え、研磨中の振動と
音響の片方または両方の信号をモニター、記録し、前記
信号の変化に基づいて前記研磨装置の動作状態を判断
し、前記研磨装置のメンテナンス時期を決めることを特
徴とする研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9448899A JP2000288915A (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 研磨装置及び研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9448899A JP2000288915A (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 研磨装置及び研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288915A true JP2000288915A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14111691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9448899A Pending JP2000288915A (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 研磨装置及び研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000288915A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009028805A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 研磨装置 |
| WO2009047944A1 (ja) | 2007-10-09 | 2009-04-16 | Uni-Charm Corporation | 吸収性着用物品およびその製造方法 |
| JP2012245589A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置の製造方法および化学機械研磨装置 |
| KR101383600B1 (ko) | 2010-03-11 | 2014-04-11 | 주식회사 엘지화학 | 유리판 연마 상황을 모니터링하는 장치 및 방법 |
| JP2018067609A (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 株式会社荏原製作所 | 局所研磨装置、局所研磨方法およびプログラム |
| KR20180074006A (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 무진전자 주식회사 | 웨이퍼 고정 장치의 상태를 검출하는 방법 |
| US12036634B2 (en) | 2016-10-18 | 2024-07-16 | Ebara Corporation | Substrate processing control system, substrate processing control method, and program |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP9448899A patent/JP2000288915A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009028805A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Nikon Corp | 研磨装置 |
| WO2009047944A1 (ja) | 2007-10-09 | 2009-04-16 | Uni-Charm Corporation | 吸収性着用物品およびその製造方法 |
| KR101383600B1 (ko) | 2010-03-11 | 2014-04-11 | 주식회사 엘지화학 | 유리판 연마 상황을 모니터링하는 장치 및 방법 |
| JP2012245589A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置の製造方法および化学機械研磨装置 |
| JP2018067609A (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 株式会社荏原製作所 | 局所研磨装置、局所研磨方法およびプログラム |
| US12036634B2 (en) | 2016-10-18 | 2024-07-16 | Ebara Corporation | Substrate processing control system, substrate processing control method, and program |
| KR20180074006A (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 무진전자 주식회사 | 웨이퍼 고정 장치의 상태를 검출하는 방법 |
| KR101964208B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2019-04-02 | 무진전자 주식회사 | 웨이퍼 고정 장치의 상태를 검출하는 방법 |
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