JP2001054865A - 研磨工具の修正・成形方法および研磨方法 - Google Patents

研磨工具の修正・成形方法および研磨方法

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JP2001054865A
JP2001054865A JP23185699A JP23185699A JP2001054865A JP 2001054865 A JP2001054865 A JP 2001054865A JP 23185699 A JP23185699 A JP 23185699A JP 23185699 A JP23185699 A JP 23185699A JP 2001054865 A JP2001054865 A JP 2001054865A
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wafer
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pressing
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Shuzo Sato
修三 佐藤
Suguru Otorii
英 大鳥居
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Sony Corp
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  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェーハの研磨除去量の均一性を向上させるこ
とができる研磨工具の修正・成形方法および研磨方法を
提供する。 【解決手段】実加工中のウェーハに対する研磨工具の押
し付け量を予め検出しておき、ウェーハに代えて研磨工
具の研磨面を修正・成形するための研磨面を有する修正
・成形用工具をウェーハテーブルにローディングし(ス
テップS11)、上記の検出した押し付け量で研磨工具
の研磨面に押し付け(ステップS17)、X軸方向に移
動させ(ステップS18)、研磨工具の研磨面を修正・
成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、シリコン
ウェハなどの半導体基板または半導体基板上に形成され
た層間絶縁膜等の平坦面を有するウェーハの表面を化学
的機械研磨法により研磨する研磨方法およびこの研磨方
法に用いる研磨工具の修正・成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高集積化、多層配線化が進
むにつれて、半導体装置の製造工程では、各種層間絶縁
膜あるいはその他の膜の平坦化が重要となっている。平
坦化のための技術としては、種々の手段が提案されてい
るが、近年、シリコンウェハのミラーポリシング技術を
応用したCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学
的機械研磨)法が注目され、これを利用して平坦化を図
る方法が開発されている。従来のCMP法を用いた研磨
装置の一例を図18に示す。図18に示す研磨装置30
1は、リング状の研磨工具302を回転させる主軸スピ
ンドル303と、ウェハWを保持するテーブル304と
を有する。テーブル304は、レール305に沿ってX
軸方向に移動自在に設けられたスライダ306の上に回
転自在に装着してあり、たとえば、モータ、プーリ、ベ
ルト等によって構成される回転駆動手段によって回転駆
動される。主軸スピンドル303は、Z軸方向に移動自
在に保持されており、図示しない駆動機構によってZ軸
方向の目標位置に位置決めされる。上記構成の研磨装置
301では、まず、ウェハWが所定の回転数で回転さ
れ、ウェハW上に研磨剤である、たとえば、酸化シリコ
ンおよび水酸化カリウムの水溶液からなるスラリが図示
しないスラリ供給装置からウェハW上に連続的に供給さ
れる。次に、研磨工具302が所定の回転数で回転さ
れ、研磨工具302がウェハWの外周部に接触する位置
に位置するように、ウェハWおよび研磨工具302がX
軸およびZ軸方向に位置決めされる。研磨工具302は
ウェハWに対して所定の切り込み量となるようにZ軸方
向に位置決めされ、これにより、研磨工具302とウェ
ハWとの間には所定の加工圧力が発生する。この状態
で、ウェハWが所定の速度パターンでX軸方向に移動さ
れ、研磨工具302の扇状の領域がウェハWに摺接しな
がらウェハWの研磨加工が行われウェハWが平坦化され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の研
磨装置301では、たとえば、被研磨対象であるウェハ
Wの研磨による除去量は、ウェハ全面においてできるだ
け均一であることが要求される。このため、X軸の速度
パターンを除去量がウェハ全面で均一になるようにあら
かじめシミュレートされた速度パターンとして研磨加工
を行っていた。しかしながら、実際の加工では、ウェー
ハWの研磨による除去量の均一性が崩れ、X軸の速度パ
ターンを再度補正することが必要になる。また、X軸の
速度パターンを補正して加工条件を最適化し、この状態
で加工していくと、初期の良好な均一な加工状態から加
工枚数の増加に伴い除去量の均一性が徐々に崩れていく
ため、再度、X軸の速度パターンを補正する必要があ
る。さらに、ウェーハWに形成された膜の種類や配線パ
ターンの疎密により研磨レートが極端に違う場合、補正
したX軸の速度パターンの効果が異なりウェーハWの除
去量の均一性が崩れるため、その都度加工条件の変更が
必要になり、加工条件の設定に長時間を要する。
【0004】上述のようなウェーハWの加工除去量の均
一性の崩れの発生原因は、たとえば、研磨工具302の
研磨面のウェーハWに対する実効的な作用領域が変化す
ることが一因と考えられる。研磨工具302の研磨面の
コンディショニングには、たとえば、研磨工具302の
研磨面の形状を真の形状、寸法に成形するツルーイング
(Truing)と、研磨工具302の研磨面を切れの良い表面
状態に修正するドレッシング(Dressing)とがある。ツル
ーイングは、主に、研磨工具302の交換時や研磨工具
302を長期間使用しなかった場合に行われ、研磨工具
302の初期成形誤差や組付け誤差などを機上で完全に
なくすため、たとえば、0.1mm〜0.3mm程度の
比較的大きい除去量が必要になる。ドレッシングは、た
とえば、ウェーハの枚葉毎、あるいは10枚毎、25枚
毎、100枚毎に行われ、2〜10μm程度の除去量で
研磨工具302の研磨面の研磨によって目詰まり、摩滅
を起こした層を除去する。
【0005】従来において、たとえば、図19(a)に
示すように、たとえば、ダイアモンドバイトなどの切削
工具310を備えた切削装置に研磨工具302を装着
し、回転する研磨工具302に対して切削工具310を
移動させて研磨面のツルーイングおよびドレッシングを
行っていた。このような方法によって研磨工具302の
研磨面のツルーイングまたはドレッシングが行われる
と、研磨工具302にかかる負荷は小さく、切削装置の
静的精度が研磨工具302の研磨面にそのまま再現され
る。切削された状態の研磨工具302が無負荷状態でウ
ェーハWと接触すると、研磨工具302のウェーハWに
対する実効的な作用領域は、たとえば、図19(a)に
示すように、幾何学的には半径方向の直線状の領域R1
となる。一方、研磨工具302によるウェーハWの実際
の研磨加工中には、研磨工具302をウェーハWに対し
て押し付けるための大きな負荷(加工圧力F)をかける
ため、研磨加工の初期段階では、リング状の研磨工具3
02の内周側がウェーハWに強く接し、研磨工具302
のウェーハWに対する実効的な作用領域は、たとえば、
図19(b)に示すように、三日月形の領域R2とな
る。この状態で研磨加工が継続して行われると、経時的
に、研磨工具302は摩耗し、研磨面の形状が変化し、
研磨工具302のウェーハWに対する実効的な作用領域
は、たとえば、図19(c)に示すような扇形状の領域
R3のように変化する。このように研磨工具302の実
効的な作用エリアの形状や面積が研磨工具302の摩耗
にしたがって変化すると、ウェーハWの同一半径上で計
算された研磨量が加工時間の差によりその部分の加工量
誤差となり、上述したウェーハWの除去量の均一性を悪
化させる一因となっている。
【0006】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
のであって、研磨工具の研磨面のウェーハに対する実効
的な作用エリアの形状や面積の変化を抑制し、ウェーハ
の研磨除去量の均一性を向上させることができる研磨工
具の修正・成形方法および研磨方法を提供することを目
的する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨工具の修正
・成形方法は、ウェーハと前記ウェーハに対向する研磨
工具の研磨面とを押し付けながら相対移動させることに
より前記ウェーハを平坦化研磨する研磨装置における前
記研磨工具の研磨面を修正・成形する研磨工具の修正・
成形方法であって、実加工中の前記ウェーハに対する研
磨工具の押し付け量を予め検出しておき、前記ウェーハ
に代えて研磨工具の研磨面を修正・成形するための研磨
面を有する修正・成形用工具を前記検出した押し付け量
で前記研磨工具の研磨面に押し付けながら相対移動さ
せ、前記研磨工具の研磨面を修正・成形する。
【0008】前記研磨装置は、研磨面を有する研磨工具
と、前記研磨工具を保持し所定軸を中心に回転させる研
磨工具回転保持手段と、ウェーハを保持し所定の回転軸
を中心に回転させるウェーハテーブルと、前記ウェーハ
テーブルを前記研磨工具回転保持手段に対して所定の平
面に沿って移動させるテーブル移動手段と、前記研磨工
具回転保持手段を前記研磨工具と前記ウェーハとの対向
方向に移動自在に保持するスライダと、前記スライダを
前記対向方向の目標位置に移動位置決めする移動位置決
め手段と、前記スライダを前記対向方向に指定された押
圧力で押圧する押圧手段と、前記研磨工具の研磨面の前
記ウェーハの被研磨面に対する相対的な押圧力に応じて
前記研磨工具に作用する回転トルクを検出する回転トル
ク検出手段とを有し、前記実加工中の前記ウェーハに対
する研磨工具の押し付け量を、当該加工中の前記研磨工
具の前記ウェーハに対する移動位置決め手段による移動
位置および前記押圧手段の押圧力から特定し、前記研磨
工具を前記修正・成形用工具に対して前記移動位置に移
動し、かつ、前記押圧力と同じ押圧力を前記押圧手段か
ら発生させて前記研磨工具の研磨面の修正・成形を行
う。
【0009】前記研磨装置は、前記移動位置決め手段の
可動部と前記スライダとを連結し、当該スライダと可動
部との距離に応じた力を発生する弾性連結機構をさらに
有し、前記研磨工具を前記ウェーハと接触する原点位置
から所定の押し込み量だけ移動位置決めした後、前記ス
ライダを前記押圧手段で押圧して前記弾性連結機構に弾
性変形を生じさせながら前記研磨工具の研磨面の修正・
成形を行う。
【0010】前記実加工中の前記ウェーハに対する研磨
工具の押し付け量は、前記研磨工具を前記ウェーハに対
して押し込んだ所定の押し込み量と、当該状態における
前記回転トルク検出手段の検出する回転トルクが所定の
値になるように前記押圧手段に発生させた押圧力とから
特定する。
【0011】前記研磨工具を前記ウェーハと接触する原
点位置から所定の押し込み量だけ移動位置決めした後、
当該状態における前記回転トルク検出手段の検出する回
転トルクが所定の値になるように前記押圧手段に発生さ
せた押圧力で、前記研磨工具を前記修正・成形用工具に
対して押し付けて前記研磨工具の研磨面の修正・成形を
行う。
【0012】回転トルク検出手段は、前記研磨工具回転
保持手段の有する主軸モータの駆動トルクから回転トル
クを検出する。
【0013】前記修正・成形用工具には、ダイヤモンド
砥粒が電着された研磨面を有するウェーハと同形の円板
状の工具を用いる。
【0014】本発明の研磨方法は、ウェーハの被研磨面
と前記ウェーハに対向して保持された研磨工具の研磨面
とを押し付けながら相対移動させることにより前記ウェ
ーハの被研磨面を平坦化研磨する研磨方法であって、前
記ウェーハに対して研磨工具を所定の押し付け量で押し
付けて前記ウェーハを加工する工程と、前記ウェーハに
代えて前記研磨工具の研磨面を修正・成形するための研
磨面を有する修正・成形用工具をウェーハテーブルに装
着し、前記押し付け量で前記研磨工具の研磨面と前記修
正・成形用工具の研磨面とを相対的に押し付けながら前
記研磨工具の研磨面を修正・成形する工程と、前記修正
・成形用工具に代えて未加工のウェーハを前記ウェーハ
テーブルに装着し平坦化研磨する工程とを有する。
【0015】前記研磨装置は、研磨面を有する研磨工具
と、前記研磨工具を保持し所定軸を中心に回転させる研
磨工具回転保持手段と、ウェーハを保持し所定の回転軸
を中心に回転させるウェーハテーブルと、前記ウェーハ
テーブルを前記研磨工具回転保持手段に対して所定の平
面に沿って移動させるテーブル移動手段と、前記研磨工
具回転保持手段を前記研磨工具と前記ウェーハとの対向
方向に移動自在に保持するスライダと、前記スライダを
前記対向方向の目標位置に移動位置決めする移動位置決
め手段と、前記スライダを前記対向方向に指定された押
圧力で押圧する押圧手段と、前記研磨工具の研磨面の前
記ウェーハの被研磨面に対する相対的な押圧力に応じて
前記研磨工具に作用する回転トルクを検出する回転トル
ク検出手段と、を有し、前記ウェーハを加工する工程
は、前記研磨工具を前記ウェーハに対して所定の押し込
み量で押し込み、かつ、前記回転トルク検出手段の検出
する回転トルクを所定の値にする押圧力を押圧手段に発
生させてウェーハを研磨し、前記研磨面を修正・成形す
る工程は、前記研磨工具を前記修正・成形用工具に対し
て前記所定の押し込み量で押し込み、かつ、前記押圧力
を押圧手段に発生させて前記研磨工具の研磨面を修正・
成形する。
【0016】前記研磨装置は、前記移動位置決め手段の
可動部と前記スライダとを連結し、当該スライダと可動
部との距離に応じた力を発生する弾性連結機構をさらに
有し、前記ウェーハを加工する工程は、前記研磨工具を
前記ウェーハに接触する原点位置から所定の押し込み量
だけ移動位置決めした後、前記スライダを前記押圧手段
で押圧して前記弾性連結機構に弾性変形を生じさせる。
【0017】前記ウェーハを加工する工程は、前記研磨
工具を前記ウェーハに接触する原点位置から所定の押し
込み量だけ移動位置決めし、当該状態における前記回転
トルク検出手段の検出する回転トルクを所定の値にする
押圧力を前記押圧手段に発生させてウェーハの研磨加工
を行い、前記研磨面を修正・成形する工程は、前記研磨
工具の研磨面を前記修正・成形用工具の研磨面に接触す
る原点位置から前記所定の押し込み量だけ位相位置決め
し、前記押圧力で押し付けて前記研磨工具の研磨面の修
正・成形を行う。
【0018】回転トルク検出手段は、前記研磨工具回転
保持手段の有する主軸モータの駆動トルクから回転トル
クを検出する。
【0019】前記研磨工具の研磨面を修正・成形する工
程は、前記研磨工具の研磨面をドレッシングする工程
と、前記研磨工具の研磨面をツルーイングする工程とか
らなり、前記研磨工具の研磨面をドレッシングする工程
は、前記研磨工具により前記ウェーハを所定数毎加工す
る毎に行う。
【0020】本発明では、実加工中のウェーハに対する
研磨工具の押し付け量を予め検出しておき、修正・成形
用工具を検出した押し付け量で研磨工具の研磨面に押し
付けることにより、研磨工具の研磨面と修正・成形用工
具の研磨面との間で、実加工中のウェーハと研磨工具の
研磨面との間の接触状態が再現され、研磨工具の研磨面
はこの接触状態によって初期化成形され、あるいは修正
される。このようにして修正・成形された研磨工具を用
いてウェーハを研磨する際に、研磨工具に加工圧力を加
えても、ウェーハと研磨工具の研磨面との間の接触状態
は、修正・成形される前の研磨工具の研磨面と略同じ接
触状態となり、研磨加工を継続的に行っても、ウェーハ
と研磨工具の研磨面との間の接触による実効作用領域の
形状、面積の変化が少なくなり、接触状態が安定化され
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態に係る研磨装置の構成を示す図であり、図2
(a)は図1に示す研磨装置を矢印Aの方向から見た図
であり、図2(b)は図1に示す研磨装置を矢印Bの方
向から見た図である。図1に示す研磨装置1は、研磨工
具3を保持し回転させ、研磨工具3をZ軸方向に移動自
在に保持する研磨工具保持部2と、研磨工具保持部2を
Z軸方向の目標位置に位置決めするZ軸位置決め機構部
31と、研磨工具保持部2とZ軸位置決め機構部31と
を連結する弾性連結機構部11と、ウェーハWを保持し
回転させ、X軸方向に移動させるX軸移動機構部51
と、制御装置71と、押圧力制御装置61とを有する。
【0022】回転駆動機構部2は、研磨工具3を回転自
在に保持する保持装置4と、研磨工具3を回転させる主
軸モータ5と、保持装置4を保持するZ軸スライダ6
と、Z軸スライダ6をZ軸方向に移動自在に保持するガ
イドレール7と、Z軸スライダ6と弾性連結機構部11
とを連結する連結部材8とを有する。保持装置4は、内
部に主軸4aを有しており、たとえば、この主軸4aが
たとえば、保持装置4に内蔵されたベアリングによって
回転自在に保持されており、主軸4aは、主軸モータ5
に接続されている。保持装置4内には、研磨剤としての
スラリーや純水をウェーハW上に供給する供給管が、た
とえば、主軸4a内に内蔵されている。
【0023】研磨工具3は、リング状に形成されてお
り、研磨面もリング形状となっており、この研磨工具3
は主軸4aの先端に固着されている。研磨工具3は、た
とえば、発泡ポリウレタンや、不織布等の研磨布や固定
砥粒等から構成することができる。
【0024】Z軸スライダ6は、保持装置4を連結保持
するとともに、ガイドレール7に嵌合するスライド部6
aを有する。スライド部6aは、たとえば、ローラベア
リングが内蔵されている。ガイドレール7は、図2
(a)に示すように、Z軸方向に沿って平行に2本設け
られており、これらのガイドレール7は、図示しないコ
ラムに固定されている。連結部材8は、Z軸スライダ6
に対してX軸方向に伸びており、Z軸スライダ6と弾性
連結機構11とを連結している。
【0025】Z軸位置決め機構部31は、Z軸サーボモ
ータ35と、Z軸サーボモータ35に接続されたボール
ネジ軸36と、ボールネジ軸36が螺合するネジ部が形
成された可動部材37と、可動部材37と弾性連結機構
11とを連結する連結部材38とを有する。Z軸サーボ
モータ35は、上記の図示しないコラムに固定されてお
り、Z軸サーボモータ35に接続されたZ軸サーボドラ
イバ73から駆動電流が供給されて回転駆動される。ボ
ールネジ軸36は、Z軸方向方向に沿って設けられ、一
端がZ軸サーボモータ35に接続され、他端は、上記の
図示しないコラムに設けられた保持部材によって回転自
在に保持されている。可動部材37は、ボールネジ軸3
6が螺合されるネジ部が形成されているとともに、図2
(b)に示すように、連結部材38を介して弾性連結機
構11に連結されている。また、可動部材37はボール
ネジ軸36の回転によってZ軸方向に移動する際に回転
しないように、図示しないガイドによって回転方向の運
動を規制されている。
【0026】X軸移動機構51は、ウェーハWを保持す
るウェーハテーブル52と、ウェーハテーブル52を回
転自在に保持する保持装置55と、ウェーハテーブル5
2を回転させる駆動力を供給する駆動モータ54と、駆
動モータ54と保持装置55の回転軸とを連結するベル
ト53と、駆動モータ54および保持装置55が設置さ
れたX軸スライダ56と、図示しない架台に固定された
X軸サーボモータ59と、X軸サーボモータ59に接続
されたボールネジ軸58と、X軸スライダ56に連結さ
れボールネジ軸58に螺合するネジ部が形成された可動
部材57とを有する。
【0027】上記構成のX軸移動機構51は、駆動モー
タ54を駆動することにより、ウェーハテーブル52が
所定の回転数で回転し、X軸サーボモータ59はX軸サ
ーボモータ59に接続されたX軸サーボドライバ74か
ら供給される駆動電流によって回転駆動し、X軸スライ
ダ56がボールネジ58および可動部材57を介してX
軸方向に駆動する。
【0028】図3は、弾性連結機構11の構造を示す図
であって、図3(a)は側面図であり、図3(b)は上
面図であり、図3(c)は背面図である。図3に示すよ
うに、弾性連結機構11は、上部板バネ部材12と、下
部板バネ部材13と、上部板バネ部材12と下部板バネ
部材13の両端部を平行に連結する連結部材14とを有
する。上部板バネ部材12および下部板バネ部材13
は、所定の長さおよび厚さの矩形状の板材であり、所定
のバネ係数を有し、上部板バネ部材12および下部板バ
ネ部材13の両端部は、同じ高さの連結部材14によっ
て連結され、上部板バネ部材12と下部板バネ部材13
とは平行になっている。上部板バネ部材12の側部には
突出部12aが形成されており、この突出部12aには
後述するシリンダ装置32が設けられている。下部板バ
ネ部材13の側部にも突出部13aが形成されており、
突出部13a上には、シリンダ装置32のピストン部3
2aが当接する当接座面13bが形成されている。上部
板バネ部材12は、連結部材38を介して可動部材37
に連結されており、下部板バネ部材13は連結部材8に
よってZ軸スライダ6と連結されている。
【0029】上記構成の弾性連結機構11では、研磨工
具3にウェーハWから加工負荷Fがかかると、この加工
負荷FがZ軸スライダ6を通じて図3(a)および図3
(c)に示すように、下部板バネ部材13に作用する。
加工負荷Fが下部板バネ部材13に作用すると、弾性連
結機構11をZ軸上方に押し上げようとするため、加工
負荷Fの大きさに応じたたわみ量で下部板バネ部材13
は点線で示すように上側に凸にたわむ。弾性連結機構1
1にZ軸上方に押し上げようとする力が作用すると、上
部板バネ部材12は可動部材37が固定されているた
め、下側に凸にたわむ。弾性連結機構11は、このよう
な作用により、Z軸スライダ6と可動部材37との間に
弾性を付与しており、Z軸スライダ6のZ軸方向の移動
を許容している。
【0030】弾性連結機構11の剛性(弾性)は、たと
えば、上部板バネ部材12と下部板バネ部材13とを連
結する各連結部材14の間隔(板バネ部材の長さ方向の
スパン)、すなわち、連結位置を変更することにより、
任意の剛性に設定することができる。また、上部板バネ
部材12および下部板バネ部材13の長さを調整した
り、上部板バネ部材12および下部板バネ部材13の厚
さを調整することによっても可能である。
【0031】上記構成の弾性連結機構11は、ウェーハ
WのもつTTV(Total Thickness Variation: ウェーハ
面内の厚さバラツキ) によって研磨工具3とウェーハW
との間の加工圧力の変動を弾性連結機構11のバネ特性
によってある程度吸収することによって、研磨工具3の
研磨による除去量が加工圧力の変動によってばらつくの
を抑制する役割を果たす。図4に、研磨工具3のウェー
ハWに対するZ軸方向の切り込み量と、実際の加工除去
量との関係を示す。図4の実線からわかるように、加
工除去量は研磨工具3のウェーハWに対するZ軸方向の
切り込み量に比例するのがわかる。すなわち、Z軸にあ
る研磨工具3とウェーハテーブル55にチャッキングさ
れたウェーハWの間の機械的な閉ループは剛体ではなく
ある一定の剛性をもつばねであると考えると、加工除去
量は研磨工具3のZ軸方向の切り込み量によって発生す
る研磨工具3とウェーハWとの間の加工圧力に比例して
いるといえる。このため、弾性連結機構11のバネの剛
性を研磨工具3とウェーハWとの間に存在するバネの剛
性より低い(小さい)ものとすると、加工除去量は、図
4の点線のように直線の傾きが小さくなる。図4に示
す点線の傾きが小さいほど、すなわち、弾性連結機構
11のバネの剛性が低いほど、ウェーハWのもつTTV
によって発生する加工除去量のばらつきが抑制される。
弾性連結機構11の剛性は、ウェーハWの有するTTV
によって発生する加工除去量のばらつきの範囲を所定の
範囲に収める値のうちの最大値とすることにより、加工
除去量のばらつきを抑制するとともに、除去効率の低下
を防ぐことができる。
【0032】シリンダ装置32は、弾性連結機構11の
上部板バネ部材12に設けられており、所定のストロー
クで移動可能なピストン部32aを内蔵しており、この
ピストン部32aが下部板バネ部材13に形成された当
接座面13bを押圧可能になっている。シリンダ装置3
2は、圧縮空気によって駆動され、ピストン部32aの
移動可能なストロークは、たとえば、±100μm程度
である。シリンダ装置32は、電空レギュレータR1 に
接続されており、電空レギュレータR1 から圧力が調整
された圧縮空気が供給され、たとえば、図5に示すよう
に、圧縮空気の空気圧に比例した押圧力を発生する。シ
リンダ装置32のピストン部32aが下部板バネ部材1
3を押圧することにより、下部板バネ部材13に連結さ
れたZ軸スライダ6がZ軸の下方に向けて押圧され、研
磨工具3がウェーハWに押圧される。
【0033】図6はシリンダ装置が設けられた弾性連結
機構の他の構造例である。図6に示す弾性連結機構15
0は、2枚の上部板バネ部材151と、2枚の板バネ部
材152と、各上部板バネ部材151および下部板バネ
部材152の一端を連結する連結部材153とを有して
いる。各上部板バネ部材151の他端部の下面には、ボ
ールネジ36が螺合するネジ部が形成された可動部材3
7がボルトによって固定されている。各下部板バネ部材
152の他端部の上面には、Z軸スライダ6と連結する
ための連結部材8がボルトによって固定されている。連
結部材8には、ボールネジ36および可動部材37が挿
入される貫通孔8aが形成されている。各上部板バネ部
材151の下面には、上記したシリンダ装置32がボル
ト155によって固定されており、シリンダ装置32の
ピストン部32aは各下部板バネ部材152の上面に形
成された当接座面152aを押圧可能となっている。
【0034】上記構成の弾性連結機構150では、上部
板バネ部材151は下部板バネ部材152よりも板厚が
厚く、剛性が高い構成となっており、下部板バネ部材1
52が主に撓む構成となっている。上記構成の弾性連結
機構150によれば、ボールネジ36の左右対称な位置
にそれぞれシリンダ装置32を設けているため、ボール
ネジ36に関して対称にZ軸スライダ6を押圧し、研磨
工具3はウェーハWを均等に押圧することができる。
【0035】制御装置71は、Z軸サーボドライバ73
に対してZ軸サーボモータの回転位置及び回転速度を指
令する制御指令73sを出力する。Z軸サーボドライバ
73は、制御装置71からの制御指令73sに基づい
て、Z軸サーボモータ35の位置決め制御を行う。これ
により、研磨工具3のウェーハWに対するZ軸方向の目
標位置への位置決めが行われる。また、制御装置71
は、X軸サーボドライバ74に対して、X軸サーボモー
タ59の回転位置及び回転速度を指令する制御指令74
sを出力する。X軸サーボドライバ74は、制御指令7
4sに基づいて、X軸サーボモータ59の回転位置及び
回転速度を制御する。これにより、研磨工具3に対する
位置に応じてウェーハテーブル52を所望の速度で移動
させることができる。また、制御装置71は、主軸モー
タドライバ72に対して、主軸モータ5の回転速度を指
令する制御指令72sを出力する。主軸モータドライバ
72は、制御指令72sに基づいて、主軸モータ5を所
定の回転速度に駆動制御する。これにより、研磨工具3
を所定の回転速度に駆動することができる。主軸モータ
ドライバ72は、主軸モータ5を駆動する駆動電流から
換算して主軸モータ5に発生する回転トルクを算出し
て、回転トルク信号Trとして出力する。
【0036】エア供給装置81は、所定の圧力の圧縮空
気を電空レギュレータR1 に供給する装置である。電空
レギュレータR1 は、エア供給装置81から所定圧力の
圧縮空気が供給され、この圧縮空気の圧力を押圧力制御
装置61からの入力信号の大きさに比例した圧力に調整
してシリンダ装置35に出力する圧力調整弁である。電
空レギュレータR1 には、たとえば、キーエンス社製の
商品名”ITV2000シリーズ”を使用することがで
きる。
【0037】押圧力制御装置61は、主軸モータドライ
バ72から出力される回転トルク信号Trに基づいて、
研磨工具3の研磨面のウェーハWの被研磨面に対する押
圧力を所定の値にする押圧力をシリンダ装置32に発生
させる制御指令61sを電空レギュレータR1 に出力す
る。また、押圧力制御装置61は、後述するように、ウ
ェーハWの代わりにウェーハテーブル52に研磨工具3
の研磨面を修正・成形するための研磨面を有する修正・
成形用工具を装着して研磨工具3の研磨面を修正・成形
する際に、ウェーハWの加工中の押圧力をシリンダ装置
32に発生させる制御指令61sを電空レギュレータR
1 に出力する。
【0038】図7は、押圧力制御装置61の構成の一例
を示す構成図である。図7において、押圧力制御装置6
1は、回転トルク信号入力部62と、厚さばらつき判定
部63と、回転トルク偏差算出部64と、シリンダ装置
押圧力換算部65と、電空レギュレータ制御信号出力部
66とを有する。
【0039】回転トルク信号入力部62は、回転トルク
信号Trを押圧力制御装置61に取り込み、たとえば、
電圧信号である回転トルク信号Trをディジタル信号に
変換する。厚さばらつき判定部63は、検出された回転
トルクが所定の範囲内に収まっているかを判断し、回転
トルクが所定の範囲から外れている場合には、ウェーハ
Wの厚さのばらつきが規格値の範囲外にあるものとして
制御装置71へアラーム停止信号ALMを出力する。た
とえば、ウェーハWに厚さのばらつきが存在し、TTV
が大きいとこれに応じて研磨工具3の研磨面のウェーハ
Wの被研磨面に対する押圧力(加工圧力)が変化する。
この加工圧力は、研磨工具3にかかる回転トルクに略比
例しているため、研磨工具3にかかる回転トルクが所定
の範囲を外れる場合には、ウェーハWのTTVが大き
く、たとえば、規格値の範囲を外れていると判断するこ
とができる。
【0040】回転トルク偏差算出部64は、設定除去量
に対して予め設定された回転トルクと検出された回転ト
ルクとの回転トルク偏差を算出する。予め設定された回
転トルクは、ウェーハWの研磨する膜種や加工条件に応
じて設定除去量を除去するのに必要な値を予め求めてお
くことができる。
【0041】シリンダ装置押圧力換算部65は、回転ト
ルク偏差算出部64において算出された回転トルク偏差
を打ち消すためのシリンダ装置32の押圧力を算出す
る。電空レギュレータ制御信号出力部66は、上記の押
圧力を発生させる圧縮空気の圧力を発生させる制御指令
61sを電空レギュレータR1 に出力する。
【0042】したがって、押圧力制御装置61は、回転
トルク信号Trから得られた回転トルクが所定の値より
も小さい場合には、シリンダ装置32の発生する押圧力
を上昇させて回転トルクが所定の値になるようにシリン
ダ装置32の押圧力を上昇させる制御指令61sを電空
レギュレータR1 に出力する。逆に、回転トルク信号T
rから得られた回転トルクが所定の値よりも大きい場合
には、シリンダ装置32の発生する押圧力を低下させて
回転トルクが所定の値になるようにシリンダ装置32の
押圧力を低下させる制御指令61sを電空レギュレータ
R1 に出力する。
【0043】次に、上記構成の研磨装置の動作の一例に
ついて図8に示すフローチャートに基づいて説明する。ウェーハの研磨加工 まず、タッチアップ動作を行う(ステップS1) タッチアップ動作は、研磨工具3のZ軸方向の基準とな
る位置、すなわち、研磨工具3の研磨面がウェーハWに
接触する位置を検出する動作である。図9(a)に示す
ように、ウェーハWを研磨工具3に対してX軸方向の所
定の位置(X=0mm)の位置に移動させ、主軸モータ
5を所定の回転速度で駆動し、保持装置4からウェーハ
Wに純水を供給し、ウェーハテーブル52を所定の回転
速度で回転させた状態で、研磨工具3をゆっくりとZ軸
方向に下降させる。
【0044】図10は、研磨工具3をウェーハWに接近
させ、切り込んでいった際の主軸モータ5の回転トルク
出力の変化を測定した結果を示す図である。図10に示
すように、研磨工具3をウェーハWに接近させると、主
軸モータ5の回転トルク出力はリニアに増加していく。
研磨工具3にウェーハWに接触した位置(切込量ゼロの
位置)をZ軸方向の基準位置とする。
【0045】次いで、研磨工具3がZ軸方向の基準位置
に位置する状態で、主軸モータ5の回転トルクを検出
し、この回転トルクに基づいて、上記した押圧力制御装
置61の厚さばらつき判定部63においてウェーハWの
TTVが所定の範囲に収まっているかを判定する(ステ
ップS2)。この処理により、TTVが所定の範囲に収
まっていない不良のウェーハWを加工してしまうのを未
然に防止することができる。
【0046】ウェーハWのTTVが所定の範囲に収まっ
ている場合には加工を開始する(ステップS3)。スラ
リーをウェーハW上に供給し、研磨工具3をウェーハW
に対して所定の切り込み量(たとえば、5〜100μ
m))でZ軸方向に下降させ、ウェーハテーブル52を
図9(a)に示す位置から図9(b)に示す位置(X=
200mm)への送り動作を開始する。研磨工具3の切
り込み量は、ウェーハWの研磨による必要な除去量に応
じて設定される。
【0047】加工開始と同時に、押圧力制御装置61に
おいて回転トルク信号Trが検出され、シリンダ装置3
2の発生すべき押圧力が算出されるとともに(ステップ
S4)、電空レギュレータR1 からのシリンダ装置32
への圧縮空気の供給が開始される(ステップS5)。
【0048】電空レギュレータR1 の動作が開始される
と、押圧力制御装置61によって主軸5にかかる回転ト
ルクが一定になるようにシリンダ装置32が制御される
(ステップS6)。たとえば、図11に示すように、ウ
ェーハWの厚さのばらつき形状がテーパ状である場合に
は、ウェーハWと研磨工具3との間に発生する加工圧力
はウェーハテーブル52の回転角度に応じて変化する。
ウェーハWの表面うち、Z軸方向の位置が高い領域が研
磨工具3と接触すると加工圧力が上昇し、低い領域では
加工圧力が下降する。ウェーハWと研磨工具3とが図1
1に示すX軸方向の位置関係にある場合には、ウェーハ
Wの厚さのばらつき形状がテーパ状であるため、主軸5
に係る回転トルクは、たとえば、図12に示すように、
ウェーハテーブル52の回転角度に応じて周期的に変化
する。、押圧力制御装置61によって制御されるシリン
ダ装置32の押圧力は、たとえば、図13に示すよう
に、主軸モータ5にかかる回転トルクと逆位相となるよ
うに発生する。これにより、主軸5にかかる回転トルク
はほぼ一定になり、ウェーハWと研磨工具3との間の加
工圧力はほぼ一定に制御される。
【0049】さらに、ウェーハWに形成された膜種等の
違いにより、ウェーハWと研磨工具3との間の摩擦係数
が異なる場合には、主軸5にかかる回転トルクの平均値
Tr0 は変化する。したがって、回転トルクの平均値T
0 が、上記したウェーハWの研磨する膜種や加工条件
に応じて予め設定した回転トルクよりも大きい場合に
は、押圧力Pの平均値P0 を低下させ、予め設定した回
転トルクよりも小さい場合には押圧力Pの平均値P0
上昇させる。これにより、主軸5にかかる回転トルクを
予め設定した回転トルクに一致させることができる。こ
の結果、ウェーハWの研磨工具3による加工除去量の均
一性が向上する。加工が終了すると(ステップS7)、
次に加工するウェーハWがある場合には、上記の処理を
再度繰り返し行う(ステップS8)。
【0050】以上のように、研磨工具3のZ軸方向の切
り込み量を調整して研磨工具3とウェーハWとの間の加
工圧力を一定に制御するのではなく、主軸5にかかる回
転トルクを検出してシリンダ装置32の発生する押圧力
によって加工圧力を一定に制御する構成としているた
め、研磨工具3の状態や、スラリーの分布状態、ウェー
ハWの表面状態等に影響されることなく、研磨による加
工除去量の均一性を向上させることができる。また、弾
性連結機構11によって、研磨工具3を保持するZ軸ス
ライダ6とZ軸位置決め機構部31とを連結しているた
め、ウェーハWの有する厚さのばらつきによって発生す
る研磨工具3とウェーハWとの間の加工圧力の変動が抑
制され、研磨による加工除去量のばらつきが抑制され
る。さらに、弾性連結機構11によって加工圧力の変動
がある程度抑制されているため、シリンダ装置32によ
って加工圧力を一定に制御することが容易となる。ま
た、シリンダ装置32は弾性連結機構11に設けられて
いるため、シリンダ装置32の発生する押圧力を研磨工
具3へ滑らかに伝達することが可能になる。また、加工
除去量の均一性を向上させることが可能になったことか
ら、より硬質の研磨工具3を用いることができ、この結
果、加工除去量の均一性に加えて、ウェーハWの表面の
平坦性を向上させることができる。
【0051】ツルーイング・ドレッシング 次に、上記構成の研磨装置1の研磨工具3のツルーイン
グおよびドレッシング方法について説明する。まず、本
実施形態において用いるツルーイングおよびドレッシン
グのための修正・成形用工具について説明する。図14
および図15は、研磨装置1の研磨工具3のツルーイン
グおよびドレッシングに用いる修正・成形用工具の一例
を示す図であって、図14(a)は平面図であり、図1
4(b)は側面図であり、図15は断面図である。図1
4および図15に示す修正・成形用工具401は、ウェ
ーハWと同形の円板形状を有しており、一方面に研磨面
401aを有している。修正・成形用工具401の寸法
は、たとえば、直径が200mm、厚さが0.725m
mである。修正・成形用工具401の研磨面401a
は、たとえば、ステンレス等の金属からなる円板402
の一方面に形成された電着層404によってダイアモン
ド砥粒403が電着された構成となっている。
【0052】また、ツルーイングおよびドレッシングに
用いる修正・成形用工具としては、たとえば、図16に
示すように、たとえば、セラミック製の円板501の一
方面にピッチa1(たとえば、100μm程度)、高さ
a(たとえば、100μm程度)の凸部501を多数形
成することによって構成される研磨面501aを有する
修正・成形用工具を用いることも可能である。
【0053】上記の修正・成形用工具401は、ウェー
ハWと同様に研磨装置1のウェーハテーブル52に、た
とえば、真空吸着によってチャッキング可能である。研
磨装置1の研磨工具3のツルーイングまたはドレッシン
グ時には、この修正・成形用工具401をウェーハWに
代えてウェーハテーブル52にチャッキングする。ここ
で、研磨工具3のツルーイングは、主に、研磨工具3の
交換時や研磨工具3を長期間使用しなかった場合に行わ
れ、研磨工具3の初期成形誤差や組付け誤差などを機上
で完全になくすため、たとえば、0.1mm〜0.3m
m程度の比較的大きい除去量で研磨工具3の研磨面を除
去する。研磨工具3のドレッシングは、たとえば、ウェ
ーハWの枚葉毎、あるいは10枚毎、25枚毎、100
枚毎に行われ、たとえば、2〜10μm程度の除去量で
研磨工具3の研磨面の研磨によって目詰まり、摩滅を起
こした層を除去する。
【0054】次に、上記の修正・成形用工具401を用
いた研磨工具3のツルーイングおよびドレッシング動作
の一例について図17に示すフローチャートを参照して
説明する。まず、修正・成形用工具401を研磨装置1
のウェーハテーブル55にローディングする(ステップ
S11)。次いで、タッチアップ動作を行う(ステップ
S12)。このタッチアップ動作は、ウェーハWの研磨
加工時と同様であり、主軸モータ5およびウェーハテー
ブル55を上記のウェーハWの研磨加工時と同様の回転
数で回転させる。同時に、修正・成形用工具401の研
磨面401aに純水を供給する。
【0055】次いで、研磨工具3をZ軸方向に下降させ
る(ステップS13)。このとき、研磨工具3のZ軸方
向への下降とともに、主軸モータ5の回転トルクをモニ
タする。研磨工具3を修正・成形用工具401の研磨面
401aに接近させながら、回転トルクが設定値に到達
した位置、すなわち、研磨工具3がウェーハWに接触し
た位置(切込量ゼロの位置)を検出し(ステップS1
4)、研磨工具3のZ軸方向の下降を停止する。この位
置をZ軸方向の原点位置Z0 として記憶する。
【0056】研磨工具3のZ軸方向の原点位置Z0 を検
出した後、研磨工具3をZ軸方向に上昇させ、修正・成
形用工具401の研磨面401aへの純水の供給を停止
する。これによって、タッチアップ動作が完了する。
【0057】次いで、修正・成形用工具401の研磨面
401aへスラリーを供給し(ステップS16)、研磨
工具3をZ軸方向に下降させ、研磨工具3を原点位置Z
0 から設定した切り込み量だけ移動した位置に位置決め
する(ステップS17)。この設定した切り込み量は、
上述したウェーハWの研磨加工時の切り込み量と同じ量
である。さらに、シリンダ装置32から所定の押圧力を
発生させる。このシリンダ装置32からの押圧力は、上
記したウェーハWの研磨加工時に押圧力制御装置61で
設定した押圧力と同じものである。これによって、研磨
工具3と修正・成形用工具401の研磨面401aとの
間において、研磨工具3によってウェーハWを研磨加工
するときと同様の接触状態が再現される。
【0058】次いで、ウェーハテーブル55を上述した
ウェーハWの研磨加工時と同じ設定速度パターンでX軸
方向に移動させる(ステップS18)。研磨工具3のX
軸方向への移動が完了したら、スラリーの供給を停止し
(ステップS19)、研磨工具3に対する修正・成形用
工具401の一回のパスが完了する(ステップS2
0)。
【0059】研磨工具3に対する修正・成形用工具40
1の一回のパスによって、研磨工具3は、たとえば、5
〜100μm程度除去されるため、通常、ドレッシング
設定量は、5〜20μmであり、研磨工具3の研磨面に
発生した目詰まり、摩滅を起こした層の除去を行うドレ
ッシング加工は一回のパスによって完了する。したがっ
て、研磨工具3のZ軸方向の下降座標がドレッシング加
工における設定除去量に達したか否かを判断し(ステッ
プS21)、設定除去量に達した場合には、修正・成形
用工具401をウェーハテーブル55からアンローディ
ングする(ステップS22)。修正・成形用工具401
をウェーハテーブル55からアンローディングした後
は、未加工のウェーハWをウェーハテーブル55にロー
ディングしてウェーハWの加工を行う。
【0060】一方、研磨工具3の初期成形誤差や組付け
誤差をなくすために研磨面を成形するツルーイング加工
では、研磨工具3の除去量が、たとえば、100〜30
0μm程度必要であるため、研磨工具3に対する修正・
成形用工具401の一回のパスによっては、ツルーイン
グに必要な研磨工具3の除去量が得られない。このた
め、再度タッチアップ動作を行い、ステップS12〜ス
テップS20までの動作を、研磨工具3の除去量がツル
ーイングに必要な設定除去量に達するまで繰り返し行
う。
【0061】以上のように、上述の動作を経てドレッシ
ングまたはツルーイング加工された研磨工具3の研磨面
は、修正・成形用工具401の研磨面401aとの間で
研磨工具3によってウェーハWを研磨加工するときと同
様の接触状態によって修正・成形される。
【0062】本発明の研磨方法は、上記のような研磨工
具3の研磨面のドレッシングを一枚のウェーハWを研磨
加工した毎、あるいは10枚毎、25枚毎、100枚毎
に行い、あるいは、研磨工具3の交換時や研磨工具3を
長期間使用しなかった場合にツルーイングを行い、この
ドレッシングまたはツルーイング加工された研磨工具3
を用いて未加工のウェーハWの研磨加工を行う。このド
レッシングまたはツルーイング加工後の研磨工具3を用
いた研磨加工によれば、研磨工具3がウェーハWに押し
込まれた状態での研磨工具3の研磨面とウェーハWとの
接触状態は、理想的なものとなる。このため、研磨工具
3とウェーハWとの間の実効作用領域の形状や面積が変
化しにくくなり、ウェーハWの研磨除去量の均一性を向
上させることができる。また、ウェーハWの除去量の均
一性を向上させることができることにより、歩留りを向
上させることができる。
【0063】また、本実施形態によれば、ウェーハWの
研磨除去量の均一性を向上させることができるため、工
具硬質化が可能になり平坦性も向上させることができ
る。すなわち、通常、平坦性と均一性とはトレードオフ
の関係にあり、平坦性を向上させようとして研磨工具3
を硬質化させると、ウェーハW面内のTTVなどの影響
により均一性が悪化するという問題があり、平坦性と均
一性のいずれかについて妥協することが必要になる。一
方、本実施形態によれば、研磨工具3を硬質化しても研
磨工具3とウェーハWとの間の実効作用領域の形状や面
積を安定化させることができるため、平坦性も向上させ
ることができる。さらに、本実施形態によれば、研磨除
去量の均一性を向上させることができるため、ウェーハ
に形成された膜のさらなる薄化が可能となり、研磨加工
に要する時間を短縮でき、その結果、コストダウンが可
能となる。さらに、従来においては、ウェーハに形成さ
れた膜の平坦性不良を補うために設計時に不要な配線で
あるダミーパターンを膜内に織り込む等の処理をおこな
っていたためデバイス特性をある程度犠牲にしていた
が、本実施形態では、このようなダミーパターンが必要
なくなり、デバイス特性を向上させることができる。
【0064】
【発明の効果】本発明によれば、化学的機械研磨法を用
いた研磨装置において、ウェーハと研磨工具との接触状
態が経時的に変化するのを防ぐことができ、ウェーハの
研磨除去量の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成を示
す図である。
【図2】図2(a)は図1に示す研磨装置を矢印Aの方
向から見た図であり、図2(b)は図1に示す研磨装置
を矢印Bの方向から見た図である。
【図3】図3は、弾性連結機構11の構造を示す図であ
って、図3(a)は側面図であり、図3(b)は上面図
であり、図3(c)は背面図である。
【図4】研磨工具のウェーハに対するZ軸方向の切り込
み量と、実際の加工除去量との関係を示す図である。
【図5】シリンダ装置の供給圧力と発生出力との関係を
示す図である。
【図6】シリンダ装置が設けられた弾性連結機構の他の
構造例である
【図7】押圧力制御装置の構成を示す図である。
【図8】本発明に係る研磨装置の動作の一例を説明する
ためのフローチャートである。
【図9】研磨加工における研磨工具とウェーハとの位置
関係を示す図である。
【図10】研磨工具をウェーハに接近させ、切り込んで
いった際の主軸モータの回転トルク出力の変化を測定し
た結果を示す図である。
【図11】ウェーハの厚さのばらつき形状がテーパ状で
ある場合のウェーハと研磨工具との間に発生する加工圧
力を説明するための図である。
【図12】ウェーハの厚さのばらつき形状がテーパ状の
場合の主軸モータに係る回転トルクの変化を示す図であ
る。
【図13】ウェーハの厚さのばらつき形状がテーパ状の
場合のシリンダ装置の押圧力の発生状態を示す図であ
る。
【図14】研磨工具の修正・成形用工具の一例を示す図
である。
【図15】図14に示す修正・成形用工具の断面図であ
る。
【図16】他の修正・成形用工具の例を示す断面図であ
る。
【図17】ツルーイング・ドレッシング動作の一例を説
明するためのフローチャートである。
【図18】従来のCMP法を用いた研磨装置の一例を示
す図である。
【図19】研磨工具のウェーハに対する実効作用領域の
変化を説明するための図である。
【符号の説明】
1…研磨装置、2…回転駆動機構部、3…研磨工具、4
…保持装置、5…主軸モータ、6…Z軸スライダ、7…
案内レール、8…連結部材、11…弾性連結機構部、3
1…Z軸位置決め機構部、51…X軸移動機構部、61
…押圧力制御装置、71…制御装置、81…エア供給装
置、R1 …電空レギュレータ、401…修正・成形用工
具、401a…研磨面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C047 AA05 AA31 3C058 AA07 AA09 AA12 AA13 AA16 AA19 AB01 AB03 BA05 BA06 BA07 BC02 BC03 CB03 DA12 DA17

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウェーハと前記ウェーハに対向する研磨工
    具の研磨面とを押し付けながら相対移動させることによ
    り前記ウェーハを平坦化研磨する研磨装置における前記
    研磨工具の研磨面を修正・成形する研磨工具の修正・成
    形方法であって、 実加工中の前記ウェーハに対する研磨工具の押し付け量
    を予め検出しておき、前記ウェーハに代えて研磨工具の
    研磨面を修正・成形するための研磨面を有する修正・成
    形用工具を前記検出した押し付け量で前記研磨工具の研
    磨面に押し付けながら相対移動させ、前記研磨工具の研
    磨面を修正・成形する研磨工具の修正・成形方法。
  2. 【請求項2】前記研磨装置は、研磨面を有する研磨工具
    と、前記研磨工具を保持し所定軸を中心に回転させる研
    磨工具回転保持手段と、ウェーハを保持し所定の回転軸
    を中心に回転させるウェーハテーブルと、前記ウェーハ
    テーブルを前記研磨工具回転保持手段に対して所定の平
    面に沿って移動させるテーブル移動手段と、前記研磨工
    具回転保持手段を前記研磨工具と前記ウェーハとの対向
    方向に移動自在に保持するスライダと、前記スライダを
    前記対向方向の目標位置に移動位置決めする移動位置決
    め手段と、前記スライダを前記対向方向に指定された押
    圧力で押圧する押圧手段と、前記研磨工具の研磨面の前
    記ウェーハの被研磨面に対する相対的な押圧力に応じて
    前記研磨工具に作用する回転トルクを検出する回転トル
    ク検出手段と、を有し、前記実加工中の前記ウェーハに
    対する研磨工具の押し付け量を、当該加工中の 前記研磨工具の前記ウェーハに対する移動位置決め手段
    による移動位置および前記押圧手段の押圧力から特定
    し、 前記研磨工具を前記修正・成形用工具に対して前記移動
    位置に移動し、かつ、前記押圧力と同じ押圧力を前記押
    圧手段から発生させて前記研磨工具の研磨面の修正・成
    形を行う請求項1に記載の研磨工具の修正・成形方法。
  3. 【請求項3】前記研磨装置は、前記移動位置決め手段の
    可動部と前記スライダとを連結し、当該スライダと可動
    部との距離に応じた力を発生する弾性連結機構をさらに
    有し、 前記研磨工具を前記ウェーハと接触する原点位置から所
    定の押し込み量だけ移動位置決めした後、前記スライダ
    を前記押圧手段で押圧して前記弾性連結機構に弾性変形
    を生じさせながら前記研磨工具の研磨面の修正・成形を
    行う請求項2に記載の研磨工具の修正・成形方法。
  4. 【請求項4】前記実加工中の前記ウェーハに対する研磨
    工具の押し付け量は、前記研磨工具を前記ウェーハに対
    して押し込んだ所定の押し込み量と、当該状態における
    前記回転トルク検出手段の検出する回転トルクが所定の
    値になるように前記押圧手段に発生させた押圧力とから
    特定する請求項3に記載の研磨工具の修正・成形方法。
  5. 【請求項5】前記研磨工具を前記ウェーハと接触する原
    点位置から所定の押し込み量だけ移動位置決めした後、
    当該状態における前記回転トルク検出手段の検出する回
    転トルクが所定の値になるように前記押圧手段に発生さ
    せた押圧力で、前記研磨工具を前記修正・成形用工具に
    対して押し付けて前記研磨工具の研磨面の修正・成形を
    行う請求項3に記載の研磨工具の修正・成形方法。
  6. 【請求項6】回転トルク検出手段は、前記研磨工具回転
    保持手段の有する主軸モータの駆動トルクから回転トル
    クを検出する請求項2に記載の研磨工具の修正・成形方
    法。
  7. 【請求項7】前記修正・成形用工具には、ダイヤモンド
    砥粒が電着された研磨面を有するウェーハと同形の円板
    状の工具を用いる請求項1に記載の研磨工具の修正・成
    形方法。
  8. 【請求項8】ウェーハの被研磨面と前記ウェーハに対向
    して保持された研磨工具の研磨面とを押し付けながら相
    対移動させることにより前記ウェーハの被研磨面を平坦
    化研磨する研磨方法であって、 前記ウェーハに対して研磨工具を所定の押し付け量で押
    し付けて前記ウェーハを加工する工程と、 前記ウェーハに代えて前記研磨工具の研磨面を修正・成
    形するための研磨面を有する修正・成形用工具をウェー
    ハテーブルに装着し、前記押し付け量で前記研磨工具の
    研磨面と前記修正・成形用工具の研磨面とを相対的に押
    し付けながら前記研磨工具の研磨面を修正・成形する工
    程と、 前記修正・成形用工具に代えて未加工のウェーハを前記
    ウェーハテーブルに装着し平坦化研磨する工程とを有す
    る研磨方法。
  9. 【請求項9】前記研磨装置は、研磨面を有する研磨工具
    と、前記研磨工具を保持し所定軸を中心に回転させる研
    磨工具回転保持手段と、ウェーハを保持し所定の回転軸
    を中心に回転させるウェーハテーブルと、前記ウェーハ
    テーブルを前記研磨工具回転保持手段に対して所定の平
    面に沿って移動させるテーブル移動手段と、前記研磨工
    具回転保持手段を前記研磨工具と前記ウェーハとの対向
    方向に移動自在に保持するスライダと、前記スライダを
    前記対向方向の目標位置に移動位置決めする移動位置決
    め手段と、前記スライダを前記対向方向に指定された押
    圧力で押圧する押圧手段と、前記研磨工具の研磨面の前
    記ウェーハの被研磨面に対する相対的な押圧力に応じて
    前記研磨工具に作用する回転トルクを検出する回転トル
    ク検出手段と、を有し、 前記ウェーハを加工する工程は、前記研磨工具を前記ウ
    ェーハに対して所定の押し込み量で押し込み、かつ、前
    記回転トルク検出手段の検出する回転トルクを所定の値
    にする押圧力を押圧手段に発生させてウェーハを研磨
    し、 前記研磨面を修正・成形する工程は、前記研磨工具を前
    記修正・成形用工具に対して前記所定の押し込み量で押
    し込み、かつ、前記押圧力を前記押圧手段に発生させて
    前記研磨工具の研磨面を修正・成形する請求項8に記載
    の研磨方法。
  10. 【請求項10】前記研磨装置は、前記移動位置決め手段
    の可動部と前記スライダとを連結し、当該スライダと可
    動部との距離に応じた力を発生する弾性連結機構をさら
    に有し、 前記ウェーハを加工する工程は、前記研磨工具を前記ウ
    ェーハに接触する原点位置から所定の押し込み量だけ移
    動位置決めした後、前記スライダを前記押圧手段で押圧
    して前記弾性連結機構に弾性変形を生じさせる請求項9
    に記載の研磨方法。
  11. 【請求項11】前記ウェーハを加工する工程は、前記研
    磨工具を前記ウェーハに接触する原点位置から所定の押
    し込み量だけ移動位置決めし、当該状態における前記回
    転トルク検出手段の検出する回転トルクを所定の値にす
    る押圧力を前記押圧手段に発生させてウェーハの研磨加
    工を行い、 前記研磨面を修正・成形する工程は、前記研磨工具の研
    磨面を前記修正・成形用工具の研磨面に接触する原点位
    置から前記所定の押し込み量だけ移動位置決めし、前記
    押圧力で押し付けて前記研磨工具の研磨面の修正・成形
    を行う請求項9に記載の研磨方法。
  12. 【請求項12】回転トルク検出手段は、前記研磨工具回
    転保持手段の有する主軸モータの駆動トルクから回転ト
    ルクを検出する請求項9に記載の研磨方法。
  13. 【請求項13】前記研磨工具の研磨面を修正・成形する
    工程は、前記研磨工具の研磨面をドレッシングする工程
    と、前記研磨工具の研磨面をツルーイングする工程とか
    らなり、 前記研磨工具の研磨面をドレッシングする工程は、前記
    研磨工具により前記ウェーハを所定数加工した毎に行う
    請求項8に記載の研磨方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011224697A (ja) * 2010-04-19 2011-11-10 Disco Corp 研磨パッドの修正方法
JP7452960B2 (ja) 2019-08-20 2024-03-19 株式会社ディスコ 加工装置

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