JP2002086351A - Polishing device - Google Patents

Polishing device

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JP2002086351A
JP2002086351A JP2001195330A JP2001195330A JP2002086351A JP 2002086351 A JP2002086351 A JP 2002086351A JP 2001195330 A JP2001195330 A JP 2001195330A JP 2001195330 A JP2001195330 A JP 2001195330A JP 2002086351 A JP2002086351 A JP 2002086351A
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polishing
pad
polishing pad
substrate
polishing table
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Manabu Tsujimura
学 辻村
Norio Kimura
憲雄 木村
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Ebara Corp
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary type polishing device including a polishing table which is rotated, in which a polishing pad can be replaced automatically without interrupting the CMP process. SOLUTION: The polishing device comprises the polishing table 10 rotating or moving circulatively, a top ring 14 installed over the table 10 as movable in the vertical direction and holding a base board W removably, a pair of rolls 22 and 30 moving in a single piece with the table 10 and capable of rotating round its own axis, and polishing pad 36 wound fast on the roll 22 and taken up on the other roll 30 to run along the oversurface of the table 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面状に研磨する
ポリッシング装置に係り、更に詳しくは、いわゆるロー
タリ型ポリッシング装置で、研磨テーブルの回転もしく
は循環運動を停止することなく研磨パッドを自動的に交
換できるようにしたポリッシング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a surface of an object to be polished such as a semiconductor wafer into a flat and mirror-like surface, and more particularly, to a so-called rotary type polishing apparatus for rotating or circulating a polishing table. The present invention relates to a polishing apparatus capable of automatically changing a polishing pad without stopping movement.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が0.5μm以下の光リソグラ
フィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像
面の平坦度を必要とする。このような半導体ウエハの表
面を平坦化する一手段として、化学的機械的研磨(CM
P)を行なうポリッシング装置が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices has increased, circuit wiring has become finer, and the distance between wirings has become smaller. In particular, in the case of optical lithography with a line width of 0.5 μm or less, the depth of focus becomes shallow, so that the image plane of the stepper needs to be flat. As one means for flattening the surface of such a semiconductor wafer, a chemical mechanical polishing (CM)
A polishing apparatus for performing P) is known.

【0003】半導体デバイスの製造では、半導体デバイ
ス上に薄膜を形成し、パターニングや開孔を行う微細加
工の後、次の薄膜を積むという工程を何回も繰り返す。
近年、半導体デバイスがますます微細化され素子構造が
複雑になっている。加えて、ロジック系の多層配線の層
数が増えている。そのため、半導体デバイス表面はます
ます凹凸が増え、段差が大きくなる傾向にある。表面の
凹凸が増えると、薄膜形成時に段差部での膜厚が薄くな
ったり、また配線の断線によるオープンや配線層間の絶
縁不良によるショートが起こるため、良品が取れなかっ
たり、歩留りが低下したりする。また初期的に正常動作
しても、長時間の使用に対し信頼性の問題が生じる。そ
のため、半導体デバイスの製造工程において、表面の平
坦化技術は、ますます重要になっている。この平坦化技
術のうち、最も重要な技術は、前述した化学的機械的研
磨である。この化学的機械的研磨においては、ポリッシ
ング装置を用いて、シリカ(SiO)等の砥粒を含ん
だ研磨液(砥液)を研磨パッド等の研磨面上に供給しつ
つ半導体ウエハを研磨面に摺接させて研磨を行うもので
ある。
In the manufacture of a semiconductor device, a process of forming a thin film on a semiconductor device, performing fine processing for patterning and opening, and then stacking the next thin film is repeated many times.
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been increasingly miniaturized and element structures have become more complicated. In addition, the number of layers of the logic multi-layer wiring is increasing. For this reason, the surface of the semiconductor device tends to have more and more irregularities, and the level difference tends to be large. If the surface irregularities increase, the film thickness at the stepped part becomes thinner when forming the thin film, and the open due to the disconnection of the wiring and the short circuit due to the insulation failure between the wiring layers occur, so that a good product cannot be obtained or the yield decreases. I do. In addition, even if it operates normally at the initial stage, there is a problem of reliability when used for a long time. For this reason, in the process of manufacturing semiconductor devices, surface flattening technology has become increasingly important. The most important of these planarization techniques is the aforementioned chemical mechanical polishing. In this chemical mechanical polishing, a semiconductor wafer is polished by using a polishing apparatus while supplying a polishing liquid (abrasive liquid) containing abrasive grains such as silica (SiO 2 ) onto a polishing surface such as a polishing pad. Is polished by sliding contact with the surface.

【0004】従来、この種のポリッシング装置は、図1
6及び図17に示すように、上面に研磨パッド(研磨
布)100を貼付した研磨テーブル102と、この研磨
テーブル102を回転駆動するテーブル駆動用モータ1
04と、ポリッシング対象物である半導体ウエハ等の基
板Wを被研磨面を研磨テーブル102に向けて保持する
上下動自在なトップリング106とを備えている。この
ポリッシング装置においては、研磨テーブル102とト
ップリング106をそれぞれ自転させながらトップリン
グ106により基板Wを一定の圧力で研磨パッド100
に押付け、ノズル(図示せず)より砥液を供給しつつ基
板Wの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨するようにしてい
る。砥液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子か
らなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学
的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用
である化学的機械的研磨によって基板Wを研磨する。
Conventionally, this kind of polishing apparatus is shown in FIG.
As shown in FIG. 6 and FIG. 17, a polishing table 102 having a polishing pad (polishing cloth) 100 adhered to the upper surface thereof, and a table driving motor 1 for rotating the polishing table 102
04 and a top ring 106 that can move up and down to hold a substrate W such as a semiconductor wafer to be polished with the surface to be polished facing the polishing table 102. In this polishing apparatus, the substrate W is urged by the top ring 106 at a constant pressure while the polishing table 102 and the top ring 106 are rotated.
And a polishing liquid is supplied from a nozzle (not shown) to polish the surface to be polished of the substrate W to a flat and mirror surface. The polishing liquid is, for example, a suspension of abrasive grains made of fine particles of silica or the like in an alkaline solution, and is a chemical mechanical polishing which is a combined action of a chemical polishing action by an alkali and a mechanical polishing action by the abrasive grains. The substrate W is polished.

【0005】この種のポリッシング装置において、研磨
パッド100は、通常、ナイロンブラシやダイヤモンド
等からなるドレッサによって再生されるが、ドレッサに
よっても元の能力を取り戻せない時に交換される。
In this type of polishing apparatus, the polishing pad 100 is usually regenerated by a dresser made of a nylon brush, diamond, or the like, but is replaced when the original performance cannot be restored by the dresser.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、研磨パッド100は、一般に貼着テー
プで研磨テーブル102の上面に貼り付けられているた
め、研磨パッド100を交換する際には、CMPプロセ
スを一旦停止する必要があるばかりでなく、この交換時
に研磨パッドを剥がす作業と貼る作業等に熟練を要する
といった問題があった。
However, in the above conventional example, the polishing pad 100 is generally attached to the upper surface of the polishing table 102 with an adhesive tape. However, there is a problem that not only the CMP process needs to be temporarily stopped, but also the operation of peeling and attaching the polishing pad at the time of the replacement requires skill.

【0007】これを改善するため、図18に示すよう
に、研磨パッド100を研磨テーブル102に設けた真
空吸着部108で真空吸着することで、研磨パッド10
0の交換を熟練を要することなく、迅速に行えるように
したものが開発されている。しかし、この場合でも、研
磨テーブル102の回転中に研磨パッド100を交換す
ることができないため、研磨パッド100を交換する際
には、CMPプロセスを一旦停止する必要があった。
In order to improve this, as shown in FIG. 18, the polishing pad 100 is vacuum-sucked by a vacuum suction unit 108 provided on the polishing table 102 so that the polishing pad 10
A device has been developed which allows the replacement of 0 to be performed quickly without requiring skill. However, even in this case, since the polishing pad 100 cannot be replaced while the polishing table 102 is rotating, it is necessary to temporarily stop the CMP process when replacing the polishing pad 100.

【0008】なお、図19に示すように、研磨テーブル
110を固定し、この研磨テーブル110の両側に一対
のロール112,114を回転自在に配置し、この一方
のロール112に巻付けた長尺状の研磨パッド100を
他方のロール114で順次巻き取ることで、研磨パッド
100を研磨テーブル110の上面に沿って研磨中に一
定速度で一方向に走行させるようにしたものもある。し
かしながら、図19に示す方式は研磨パッド100を直
線的に移動させる方式であるため、研磨テーブルを回転
もしくは循環運動するようにした、いわゆるロータリ型
ポリッシング装置には適用することができない。
As shown in FIG. 19, a polishing table 110 is fixed, and a pair of rolls 112, 114 are rotatably arranged on both sides of the polishing table 110. In some cases, the polishing pad 100 is wound in one direction by the other roll 114 so that the polishing pad 100 travels in one direction at a constant speed during polishing along the upper surface of the polishing table 110. However, since the method shown in FIG. 19 is a method in which the polishing pad 100 is moved linearly, it cannot be applied to a so-called rotary type polishing apparatus in which the polishing table rotates or circulates.

【0009】本発明は上記に鑑みて為されたもので、研
磨テーブルを回転もしくは循環運動させるようにした、
いわゆるロータリ型ポリッシング装置であって、CMP
プロセスを停止することなく、研磨パッドを自動交換で
きるようにしたポリッシング装置を提供することを目的
とする。また本発明は、研磨テーブルを所定の運動をさ
せるようにしたポリッシング装置であって、CMPプロ
セスを停止することなく、研磨パッドを自動交換できる
ようにしたポリッシング装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above, and has a configuration in which a polishing table is rotated or circulated.
It is a so-called rotary type polishing apparatus,
An object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of automatically changing a polishing pad without stopping a process. Another object of the present invention is to provide a polishing apparatus in which a polishing table is caused to perform a predetermined movement, and in which a polishing pad can be automatically replaced without stopping a CMP process.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
回転もしくは循環運動する研磨テーブルと、該研磨テー
ブルの上方に上下動自在に配置されてポリッシング対象
物を着脱自在に保持するトップリングと、前記研磨テー
ブルと一体に運動し自転自在な一対のロールと、前記一
対のロールの一方に巻付けられ、他方に巻き取られて前
記研磨テーブルの上面に沿って走行する研磨パッドとを
有することを特徴とするポリッシング装置である。本発
明によれば、研磨テーブルの回転もしくは循環運動等の
運動中であっても、研磨テーブルと一体に回転するロー
ルに巻付けた研磨パッドを研磨テーブルの上面に沿っ
て、所定の距離、例えば1パット分走行させて停止させ
ることで、研磨パッドを自動交換することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided:
A polishing table that rotates or circulates, a top ring that is disposed above and below the polishing table so as to be vertically movable and that detachably holds the object to be polished, and a pair of rolls that move integrally with the polishing table and rotate freely. A polishing pad wound around one of the pair of rolls and wound around the other and running along the upper surface of the polishing table. According to the present invention, a polishing pad wound around a roll that rotates integrally with a polishing table is provided at a predetermined distance along the upper surface of the polishing table, for example, even during a movement such as a rotation or a circulating movement of the polishing table. The polishing pad can be automatically replaced by running and stopping for one pad.

【0011】本発明の好ましい態様においては、前記研
磨テーブルは、前記研磨パッドを吸着保持する吸着保持
部を有している。これにより、研磨テーブルの上面に研
磨パッドを確実に固定して、ポリッシングの際に研磨パ
ッドが研磨テーブルに対して移動する(ずれる)ことを
防止することができる。本発明の好ましい態様において
は、前記ロールの少なくとも巻取り側には、無線または
有線で回転制御可能なロール駆動用モータが接続されて
いる。これにより、ロール駆動用モータに信号を送って
これを回転駆動することで、研磨パッドを自動交換する
ことができる。
In a preferred aspect of the present invention, the polishing table has a suction holding section for suction holding the polishing pad. Thus, the polishing pad can be reliably fixed to the upper surface of the polishing table, and the polishing pad can be prevented from moving (shifting) with respect to the polishing table during polishing. In a preferred aspect of the present invention, a roll driving motor that is rotatable wirelessly or by wire is connected to at least the winding side of the roll. Thus, by sending a signal to the roll driving motor and rotating it, the polishing pad can be automatically replaced.

【0012】本発明の好ましい態様においては、前記研
磨パッドは発泡ポリウレタンのパッド又はスウェードタ
イプのパッド、又は固定砥粒パッドからなる。本発明の
好ましい態様においては、前記研磨パッドの粗さを検出
するパッド粗さ検知機構を備えている。本発明の好まし
い態様においては、前記パッド粗さ検知機構の検出値に
基づき前記ロール駆動用モータを駆動するようにしてい
る。本発明の好ましい態様においては、前記研磨パッド
は巻取り方向に沿って区分された複数の研磨パッドから
なる。
In a preferred aspect of the present invention, the polishing pad comprises a foamed polyurethane pad or a suede type pad, or a fixed abrasive pad. In a preferred aspect of the present invention, the polishing pad includes a pad roughness detecting mechanism for detecting the roughness of the polishing pad. In a preferred aspect of the present invention, the roll driving motor is driven based on a detection value of the pad roughness detection mechanism. In a preferred aspect of the present invention, the polishing pad includes a plurality of polishing pads divided along a winding direction.

【0013】本発明の第2の態様は、所定の運動を行な
う研磨テーブルと、該研磨テーブルの上方に上下動自在
に配置されてポリッシング対象物を着脱自在に保持する
トップリングと、研磨パッドを保持するとともに該研磨
パッドを繰り出すことが可能な研磨パッド供給手段と、
前記研磨パッド供給手段から繰り出された研磨パッドを
保持し該研磨パッドを前記研磨テーブルと一体に運動可
能に研磨テーブル上に張設する研磨パッド保持手段とを
備えたことを特徴とするポリッシング装置である。本発
明によれば、研磨パッド供給手段から研磨パッドを繰り
出し、研磨パッド保持手段により繰り出された研磨パッ
ドを保持しかつ該研磨パッドを研磨テーブル上に張設す
ることができる。したがって、研磨テーブルの運転中で
あっても、研磨パッドを自動交換することができる。前
記研磨パッド供給手段は、長尺状の研磨パッドを巻付け
た巻付けロールからなる。また前記研磨パッド保持手段
は、前記研磨パッドを巻取る巻取りロールからなる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a polishing table which performs a predetermined movement, a top ring which is disposed above the polishing table so as to be vertically movable and which detachably holds an object to be polished, and a polishing pad. Polishing pad supply means capable of holding and feeding out the polishing pad,
A polishing pad holding means for holding a polishing pad fed from the polishing pad supply means and stretching the polishing pad on the polishing table so as to be able to move integrally with the polishing table. is there. According to the present invention, the polishing pad can be paid out from the polishing pad supply means, the polishing pad fed out by the polishing pad holding means can be held, and the polishing pad can be stretched on the polishing table. Therefore, the polishing pad can be automatically replaced even during the operation of the polishing table. The polishing pad supply means includes a winding roll around which a long polishing pad is wound. The polishing pad holding means includes a winding roll for winding the polishing pad.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリッシング
装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図1及び
図2は、本発明の第1実施形態のポリッシング装置の要
部を示す図であり、図1は正面図、図2は平面図であ
る。図1及び図2に示すように、ポリッシング装置は、
矩形平板状の研磨テーブル10と、この研磨テーブル1
0を回転駆動するテーブル駆動用モータ12と、研磨テ
ーブル10の上方に上下動自在に配置されてポリッシン
グ対象物である半導体ウエハ等の基板Wを被研磨面を研
磨テーブル10に向けて着脱自在に保持する回転自在な
トップリング14とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a polishing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are views showing a main part of a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view, and FIG. 2 is a plan view. As shown in FIGS. 1 and 2, the polishing apparatus
Polishing table 10 having a rectangular flat plate shape and polishing table 1
And a table driving motor 12 for rotating and rotating the wafer W, and a substrate W such as a semiconductor wafer, which is an object to be polished, which is disposed above and below the polishing table 10 so that the surface to be polished faces the polishing table 10 so as to be detachable. And a rotatable top ring 14 for holding.

【0015】研磨テーブル10の両側部下面には、支持
板16,18が取付けられている。一方の支持板16に
は、軸受20が取付けられ、この軸受20に巻付けロー
ル22の一端が回転自在に支承されている。そして、巻
付けロール22の他端はカップリング24を介して巻付
けロール駆動用モータ26に接続されており、巻付けロ
ール駆動用モータ26の駆動に伴って巻付けロール22
が自転するようになっている。他方の支持板18には、
軸受28が取付けられ、この軸受28に巻取りロール3
0の一端が回転自在に支承されている。そして、巻取り
ロール30の他端はカップリング32を介して巻取りロ
ール駆動用モータ34に接続されており、巻取りロール
駆動用モータ34の駆動に伴って巻取りロール30が自
転するようになっている。
Supporting plates 16 and 18 are mounted on the lower surface of both sides of the polishing table 10. A bearing 20 is mounted on one support plate 16, and one end of a winding roll 22 is rotatably supported on the bearing 20. The other end of the winding roll 22 is connected to a winding roll driving motor 26 via a coupling 24, and the winding roll 22 is driven by the driving of the winding roll driving motor 26.
Is to rotate. On the other support plate 18,
A bearing 28 is mounted, and the winding roll 3
0 is rotatably supported at one end. The other end of the take-up roll 30 is connected to a take-up roll drive motor 34 via a coupling 32 so that the take-up roll 30 rotates by itself when the take-up roll drive motor 34 is driven. Has become.

【0016】また、巻付けロール22には、長尺状に延
びる研磨パッド36が巻付けられ、この研磨パッド36
は研磨テーブル10の上面に沿って延び、研磨パッド3
6の自由端は巻取りロール30に着脱自在に把持されて
いる。これにより、巻付けロール駆動用モータ26及び
巻取りロール駆動用モータ34によって巻付けロール2
2及び巻取りロール30を同一方向に同期して回転させ
て、巻付けロール22に巻付けた研磨パッド36を巻取
りロール30で巻取ることで、研磨パッド36が研磨テ
ーブル10の上面に沿って走行する。そして、巻付けロ
ール22及び巻取りロール30の回転速度を調整するこ
とで、研磨パッド36の張力を調整することができる。
また巻付けロール22及び巻取りロール30を前述とは
逆方向に回転させることで、研磨パッド36の巻戻しが
行えるようになっている。
A long and long polishing pad 36 is wound around the winding roll 22.
Extends along the upper surface of the polishing table 10 and the polishing pad 3
The free end of 6 is detachably gripped by the take-up roll 30. As a result, the winding roll 2 is driven by the winding roll driving motor 26 and the winding roll driving motor 34.
2 and the take-up roll 30 are rotated in synchronization in the same direction, and the polishing pad 36 wound around the take-up roll 22 is taken up by the take-up roll 30 so that the polishing pad 36 is moved along the upper surface of the polishing table 10. To run. The tension of the polishing pad 36 can be adjusted by adjusting the rotation speeds of the winding roll 22 and the winding roll 30.
The polishing pad 36 can be rewound by rotating the winding roll 22 and the winding roll 30 in the opposite direction to that described above.

【0017】研磨テーブル10には、この上面に研磨パ
ッド36を真空吸着して保持する吸着保持部40が設け
られている。吸着保持部40は研磨テーブル10の上面
に開口する複数の真空吸着孔を備えるとともに、吸着保
持部40は真空ポンプ等の真空源に接続されている。ま
た、テーブル駆動用モータ12には、コントローラ42
から延びる配線44と巻付けロール駆動用モータ26及
び巻取りロール駆動用モータ34から延びる配線とを接
続するロータリジョイント46が取付けられている。コ
ントローラ42は巻付けロール駆動用モータ26と巻取
りロール駆動用モータ34の駆動を制御するように構成
されている。コントローラ42は配線を省略して無線で
巻付けロール駆動用モータ26と巻取りロール駆動用モ
ータ34の駆動を制御してもよい。
The polishing table 10 is provided with a suction holding portion 40 for holding the polishing pad 36 by vacuum suction on the upper surface thereof. The suction holding unit 40 has a plurality of vacuum suction holes opened on the upper surface of the polishing table 10, and the suction holding unit 40 is connected to a vacuum source such as a vacuum pump. The table driving motor 12 includes a controller 42.
A rotary joint 46 that connects a wire 44 extending from the motor to the winding roll drive motor 26 and a wire extending from the take-up roll drive motor 34 is attached. The controller 42 is configured to control the driving of the winding roll driving motor 26 and the winding roll driving motor 34. The controller 42 may omit the wiring and wirelessly control the driving of the winding roll driving motor 26 and the winding roll driving motor 34.

【0018】この実施の形態によれば、研磨テーブル1
0とトップリング14をそれぞれ運動、すなわち自転さ
せながら、トップリング14により基板Wを一定の圧力
で研磨パッド36に押付け、ノズル(図示せず)より砥
液を供給しつつ基板Wの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨
する。この時、研磨パッド36を研磨テーブル10の上
面に吸着保持することで、ポリッシングの際に研磨パッ
ド36が研磨テーブル10に対して移動する(ずれる)
ことが防止される。
According to this embodiment, the polishing table 1
The substrate W is pressed against the polishing pad 36 with a constant pressure by the top ring 14 while moving and rotating the top ring 14 and the top ring 14, respectively, and the surface to be polished of the substrate W is supplied while supplying a polishing liquid from a nozzle (not shown). Is polished flat and mirror-finished. At this time, by holding the polishing pad 36 by suction on the upper surface of the polishing table 10, the polishing pad 36 moves (shifts) with respect to the polishing table 10 during polishing.
Is prevented.

【0019】ここに、例えば基板W上に形成された酸化
膜を研磨する時には、砥液として、SS−25(キャボ
ット社製)のようなシリカスラリーやCeOスラリー
等が使用され、タングステンを研磨する時には、W20
00(キャボット社製)のようなシリカスラリーでH
酸化剤が入ったものやアルミナベースで硝酸鉄系の
スラリー等が使用される。また銅を研磨する時には、H
などの酸化銅にするための酸化剤が入ったスラリ
ーやバリア層を削るスラリー等が使用される。また、研
磨の途中から、パーティクルやディフェクト(欠陥)除
去するため、研磨液として、界面活性剤もしくはアルカ
リ溶液を供給し、仕上げ研磨を行ってもよい。
Here, for example, when polishing an oxide film formed on the substrate W, a silica slurry such as SS-25 (manufactured by Cabot Corporation) or CeO 2 slurry is used as a polishing liquid, and tungsten is polished. When you do, W20
H 2 with a silica slurry such as 00 (Cabot)
A slurry containing an O 2 oxidizing agent or an alumina-based slurry of iron nitrate is used. When polishing copper, H
A slurry containing an oxidizing agent for forming a copper oxide such as 2 O 2 or a slurry for shaving a barrier layer is used. Further, in the middle of polishing, in order to remove particles and defects (defects), a surfactant or an alkali solution may be supplied as a polishing liquid to perform final polishing.

【0020】また、研磨パッド36として、例えばIC
1000のような発泡ポリウレタンやポリテックスのよ
うなスウェードタイプのものが使用される。この場合、
研磨パッド36の弾性力を増すため、研磨パッド36の
裏面に不織布やスポンジ等を貼ったり、また研磨テーブ
ル10の上面に不織布やスポンジ等を貼り付けておいて
も良い。
As the polishing pad 36, for example, an IC
A suede type material such as foamed polyurethane such as 1000 or polytex is used. in this case,
In order to increase the elasticity of the polishing pad 36, a nonwoven fabric, a sponge, or the like may be attached to the back surface of the polishing pad 36, or a nonwoven fabric, a sponge, or the like may be attached to the upper surface of the polishing table 10.

【0021】なお、研磨パッド36として、その内部に
CeO、シリカ、アルミナ、SiCまたはダイヤモン
ド等の粒子をバインダに埋め込んだ、いわゆる固定砥粒
パッドを使用して、砥液を供給することなく、即ち、砥
粒を含まない研磨液を供給することにより、研磨するよ
うにしても良い。また、研磨中に基板の状態を測定する
手段として、研磨テーブル10及び/またはトップリン
グ14に、電流計や振動計、或いは光学的なセンサ等を
具備しても良い。
A so-called fixed abrasive pad in which particles of CeO 2 , silica, alumina, SiC, diamond or the like are embedded in a binder is used as the polishing pad 36, and the polishing liquid is not supplied. That is, the polishing may be performed by supplying a polishing liquid containing no abrasive grains. As a means for measuring the state of the substrate during polishing, the polishing table 10 and / or the top ring 14 may be provided with an ammeter, a vibrometer, an optical sensor, or the like.

【0022】そして、研磨パッド36がドレッサによっ
ても元の能力を取り戻せない時に、コントローラ42か
ら信号を送り、この信号により巻付けロール駆動用モー
タ26及び巻取りロール駆動用モータ34を駆動し、巻
付けロール22及び巻取りロール30を同一方向に同期
して回転させて、巻付けロール22に巻付けた研磨パッ
ド36を巻取りロール30で巻き取ることで、研磨パッ
ド36を研磨テーブル10の上面に沿って走行させる。
そして、研磨パッド36が所定距離走行した後に研磨パ
ッド36を停止させる。
When the polishing pad 36 cannot recover its original ability even by the dresser, a signal is sent from the controller 42, and the winding roll driving motor 26 and the winding roll driving motor 34 are driven by this signal, and The polishing pad 36 wound on the winding roll 22 is wound up by the winding roll 30 by rotating the applying roll 22 and the winding roll 30 in synchronization in the same direction, so that the polishing pad 36 is placed on the upper surface of the polishing table 10. Run along.
After the polishing pad 36 has traveled a predetermined distance, the polishing pad 36 is stopped.

【0023】これにより、研磨テーブル10の回転中で
あっても、研磨テーブル10と一体に回転する巻付けロ
ール22に巻付けた研磨パッド36を研磨テーブル10
の上面に沿って1パット分走行させて停止させること
で、研磨パッド36を自動交換することができる。な
お、研磨パッド36は、研磨テーブル10の端から研磨
位置における基板Wの中心部までの距離(図1における
a)分を巻き取ってもよい。これによって、回転しなが
ら研磨される基板Wの半径方向の異なった領域に対し
て、新しい研磨パッドと古い研磨パッドが同時に接触し
て新しい研磨パッドと古い研磨パッドとが基板Wに均等
な研磨作用を与える。
Thus, even when the polishing table 10 is rotating, the polishing pad 36 wound on the winding roll 22 which rotates integrally with the polishing table 10 can be used.
The polishing pad 36 can be automatically replaced by running along the upper surface of the pad for one pad and stopping. The polishing pad 36 may take up a distance (a in FIG. 1) from the end of the polishing table 10 to the center of the substrate W at the polishing position. Accordingly, the new polishing pad and the old polishing pad simultaneously contact different regions in the radial direction of the substrate W to be polished while rotating, so that the new polishing pad and the old polishing pad uniformly polish the substrate W. give.

【0024】なお、研磨パッドと巻付けロールとをいわ
ゆるカートリッジ式に一体化しておいて、軸受とカップ
リングとの間にワンタッチで装着及び取り外しできるよ
うにしても良い。また、巻付けロール駆動用モータを省
略して、巻取りロール駆動用モータの回転に伴って巻付
けロールに巻付けた研磨パッドを巻取りロールで巻き取
るようにしても良い。更に、研磨テーブルは、円形でも
良いことは勿論である。
Incidentally, the polishing pad and the winding roll may be integrated in a so-called cartridge type so that they can be attached and detached between the bearing and the coupling with one touch. Further, the winding roll driving motor may be omitted, and the polishing pad wound on the winding roll may be wound by the winding roll with the rotation of the winding roll driving motor. Further, it goes without saying that the polishing table may be circular.

【0025】図3及び図4は、図1及び図2に示すポリ
ッシング装置にドレッシング装置等を追加して図示した
ものである。即ち、ポリッシング装置には、ダイヤモン
ドドレッサ60と、ウォータジェットノズル65とが設
置されている。符号70は砥液(研磨液)を研磨パッド
上に供給する研磨液供給ノズルであり、研磨液は研磨液
供給ノズル70により研磨テーブル10のほぼ中央部に
供給される。ダイヤモンドドレッサ60は揺動アーム
(図示せず)により支持されて揺動可能になっており、
研磨テーブル10上のドレッシング位置と待機位置とに
位置することができるようになっている。ダイヤモンド
ドレッサ60の下面にはダイヤモンド電着リング61が
固定されている。ダイヤモンド電着リング61は下面に
微粒のダイヤモンドを付着させ、ダイヤモンド付着部に
ニッケルメッキを施すことにより、ニッケルメッキ層に
より微粒のダイヤモンドを固着した構造である。なお、
ダイヤモンド電着リングからなるダイヤモンドドレッサ
に代えて複数のSiCセクターからなるリングを使用し
たSiCドレッサとしてもよい。この場合、SiCドレ
ッサは、表面に数十μmの角錐状の多数の突起を有した
ものからなっている。
FIGS. 3 and 4 show a dressing device and the like added to the polishing device shown in FIGS. 1 and 2. FIG. That is, the polishing apparatus is provided with the diamond dresser 60 and the water jet nozzle 65. Reference numeral 70 denotes a polishing liquid supply nozzle for supplying a polishing liquid (polishing liquid) onto the polishing pad, and the polishing liquid is supplied to a substantially central portion of the polishing table 10 by the polishing liquid supply nozzle 70. The diamond dresser 60 is supported by a swing arm (not shown) and is swingable.
It can be positioned at a dressing position and a standby position on the polishing table 10. A diamond electrodeposition ring 61 is fixed to the lower surface of the diamond dresser 60. The diamond electrodeposition ring 61 has a structure in which fine diamond particles are adhered to the lower surface and nickel-plated on the diamond-adhered portion, whereby the fine diamond particles are fixed by a nickel plating layer. In addition,
An SiC dresser using a ring composed of a plurality of SiC sectors may be used instead of the diamond dresser composed of the electrodeposited diamond ring. In this case, the SiC dresser has many pyramid-shaped protrusions of several tens of μm on the surface.

【0026】一方、ウォータジェットノズル65は研磨
パッド36の幅方向に研磨パッド36の略中央部まで伸
び、ウォータジェットノズル65の下面には所定間隔を
置いて複数のノズル(噴出口)が形成されている。ウォ
ータジェットノズル65はポンプ66に接続されてお
り、複数のノズルから噴出されるウォータージェットの
圧力はポンプ66を制御することにより490〜294
0kPa(5〜30kg/cm)の範囲の所定圧力に保つ
ことができるようになっている。
On the other hand, the water jet nozzle 65 extends to the approximate center of the polishing pad 36 in the width direction of the polishing pad 36, and a plurality of nozzles (spout ports) are formed on the lower surface of the water jet nozzle 65 at predetermined intervals. ing. The water jet nozzle 65 is connected to a pump 66, and the pressure of the water jet ejected from the plurality of nozzles is controlled to 490 to 294 by controlling the pump 66.
The pressure can be maintained at a predetermined value in the range of 0 kPa (5 to 30 kg / cm 2 ).

【0027】上述した構成において、研磨液供給ノズル
70から砥粒入りの砥液(研磨液)を研磨パッド36に
供給して基板Wの研磨を行った後に、研磨液供給ノズル
70からの砥液の供給を停止し、次にウォータジェット
ノズル65から研磨液として超純水を研磨パッド36に
供給して基板Wの仕上げ研磨を行なう。また研磨パッド
36の立上げ時にはダイヤモンドドレッサ60を用いて
研磨パッド表面の目粗しを行った後に、基板Wの研磨を
行なう。そして、研磨工程間にはウォータジェットノズ
ル65を用いてウォータジェットによるドレッシングを
行なう。
In the above-described configuration, the polishing liquid (polishing liquid) containing abrasive grains is supplied to the polishing pad 36 from the polishing liquid supply nozzle 70 to polish the substrate W, and then the polishing liquid from the polishing liquid supply nozzle 70 is supplied. Then, ultrapure water is supplied as a polishing liquid from the water jet nozzle 65 to the polishing pad 36 to perform finish polishing of the substrate W. When the polishing pad 36 is started up, the surface of the polishing pad is roughened using a diamond dresser 60, and then the substrate W is polished. Then, dressing by water jet is performed using the water jet nozzle 65 during the polishing process.

【0028】また、研磨パッド36の立上げ時にはダイ
ヤモンドドレッサ60を用いて研磨パッド表面の目粗し
を行った後に研磨を行なう。そして、研磨工程間には2
段階のドレッシングを行う。即ち、最初にダイヤモンド
ドレッサ60を用いてドレッシングを行い、次にウォー
タジェットノズル65を用いてウォータジェットによる
ドレッシングを行う。
When the polishing pad 36 is started, the surface of the polishing pad is roughened using a diamond dresser 60, and then the polishing is performed. And between polishing steps,
Step dressing is performed. That is, first, dressing is performed using the diamond dresser 60, and then dressing is performed using a water jet using the water jet nozzle 65.

【0029】このように、本発明のポリッシング装置に
よれば、ウォータジェットノズル65から研磨液として
の超純水を研磨パッド36に供給して仕上げ研磨を行う
ことができる。またダイヤモンドドレッサによる研磨パ
ッドの立上げを行った後に、基板Wの研磨を行い、研磨
工程の終了後にウォータジェットによるドレッシングを
行い、再び研磨工程を行うことができる。さらに研磨工
程間にダイヤモンドドレッサによるドレッシングとウォ
ータジェットによるドレッシングを組み合わせることも
できる。実施形態の説明においては、接触型のドレッサ
としてダイヤモンドドレッサを説明したが、ダイヤモン
ドドレッサに代えてブラシを使用することもできる。
As described above, according to the polishing apparatus of the present invention, finish polishing can be performed by supplying ultrapure water as a polishing liquid from the water jet nozzle 65 to the polishing pad 36. Further, after the polishing pad is set up by the diamond dresser, the substrate W is polished, and after the polishing step, dressing by water jet is performed, and the polishing step can be performed again. Further, dressing by a diamond dresser and dressing by a water jet can be combined during the polishing step. In the description of the embodiment, the diamond dresser is described as a contact type dresser, but a brush may be used instead of the diamond dresser.

【0030】次に、研磨テーブルに設置されて基板の研
磨状態を監視するセンサについて図5乃至図7を参照し
て説明する。図5は研磨テーブルおよびトップリングを
示す要部断面図であり、図5では研磨パッド36は研磨
テーブル10に真空吸着により保持された状態を示して
いる。図5に示すように、研磨テーブル10内にはうず
電流センサ67が埋め込まれている。うず電流センサ6
7の配線84は、研磨テーブル10および研磨テーブル
支持軸10a内を通り、研磨テーブル支持軸10aの軸
端に設けられたロータリコネクタ(又はスリップリン
グ)85を経由してコントローラ86に接続されてい
る。コントローラ86は表示装置(ディスプレイ)87
に接続されている。
Next, a sensor installed on the polishing table to monitor the polishing state of the substrate will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a sectional view of a main part showing the polishing table and the top ring. FIG. 5 shows a state in which the polishing pad 36 is held on the polishing table 10 by vacuum suction. As shown in FIG. 5, an eddy current sensor 67 is embedded in the polishing table 10. Eddy current sensor 6
7, the wiring 84 passes through the polishing table 10 and the polishing table support shaft 10a, and is connected to a controller 86 via a rotary connector (or a slip ring) 85 provided at the shaft end of the polishing table support shaft 10a. . The controller 86 includes a display device (display) 87.
It is connected to the.

【0031】うず電流センサ67に隣接して光学式セン
サ75が設置されている。光学式センサ75は、投光素
子と受光素子を具備し、投光素子から基板Wの被研磨面
に光を照射し、被研磨面からの反射光を受光素子で受光
するように構成されている。この場合、投光素子から発
せられる光は、レーザー光もしくはLEDによる光であ
る。なお研磨パッド36には光学式センサ75に対応し
た位置に開口36cが形成されている。光学式センサ7
5の配線88は、研磨テーブル10および研磨テーブル
支持軸10a内を通り、研磨テーブル支持軸10aの軸
端に設けられたロータリコネクタ85を経由してコント
ローラ89に接続されている。コントローラ89は表示
装置(ディスプレイ)87に接続されている。
An optical sensor 75 is provided adjacent to the eddy current sensor 67. The optical sensor 75 includes a light emitting element and a light receiving element, irradiates light from the light emitting element to the surface to be polished of the substrate W, and receives light reflected from the surface to be polished by the light receiving element. I have. In this case, the light emitted from the light emitting element is laser light or light from an LED. An opening 36c is formed in the polishing pad 36 at a position corresponding to the optical sensor 75. Optical sensor 7
The fifth wiring 88 passes through the inside of the polishing table 10 and the polishing table support shaft 10a, and is connected to a controller 89 via a rotary connector 85 provided at the shaft end of the polishing table support shaft 10a. The controller 89 is connected to a display device (display) 87.

【0032】また、トップリング14は、モータ(図示
せず)に連結されるとともに昇降シリンダ(図示せず)
に連結されている。これによって、トップリング14
は、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回りに回転
可能になっており、半導体ウエハ等の基板Wを研磨パッ
ド36に対して任意の圧力で押圧することができるよう
になっている。トップリング14はトップリングシャフ
ト73に連結されており、またトップリング14はその
下面にポリウレタン等の弾性マット74を備えている。
またトップリング14の下部外周部には、基板Wの外れ
止めを行うガイドリング69が設けられている。
The top ring 14 is connected to a motor (not shown) and has a lifting cylinder (not shown).
It is connected to. Thereby, the top ring 14
Can move up and down as shown by arrows and can rotate around its axis, so that a substrate W such as a semiconductor wafer can be pressed against the polishing pad 36 with an arbitrary pressure. The top ring 14 is connected to a top ring shaft 73, and the top ring 14 has an elastic mat 74 made of polyurethane or the like on a lower surface thereof.
A guide ring 69 for preventing the substrate W from coming off is provided on a lower outer peripheral portion of the top ring 14.

【0033】図6は、研磨パッド36およびセンサが埋
め込まれた研磨テーブル10を示す平面図である。図示
するように、うず電流センサ67および光学式センサ7
5は、トップリング14に保持された研磨中の基板Wの
中心Cwを通過する位置に設置されている。符号C
研磨テーブル10の回転中心である。うず電流センサ6
7および光学式センサ75は、それぞれ基板Wの下方を
通過している間、通過軌跡上で連続的に基板W上のCu
層等の皮膜の膜厚を検出できるようになっている。ま
た、検出時間の間隔を短くするため、図6の仮想線で示
すようにうず電流センサ67および光学式センサ75を
各1個ずつ追加してテーブル上に各2ヶ以上のセンサを
設けても良い。
FIG. 6 is a plan view showing the polishing table 10 in which the polishing pad 36 and the sensor are embedded. As shown, the eddy current sensor 67 and the optical sensor 7
Reference numeral 5 is installed at a position passing through the center Cw of the substrate W being polished held by the top ring 14. Reference symbol CT is the center of rotation of the polishing table 10. Eddy current sensor 6
7 and the optical sensor 75, while passing under the substrate W, respectively,
The thickness of a film such as a layer can be detected. Further, in order to shorten the detection time interval, as shown by the imaginary line in FIG. 6, one eddy current sensor 67 and one optical sensor 75 may be added, and two or more sensors may be provided on the table. good.

【0034】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング14の下面に基板Wを保持させ、基板Wを回
転している研磨テーブル10の上面の研磨パッド36に
昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨液供給ノズル
70から研磨液Qを流すことより、研磨パッド36に研
磨液Qが保持されており、基板Wの被研磨面(下面)と
研磨パッド36の間に研磨液Qが存在した状態でポリッ
シングが行われる。この研磨中に、うず電流センサ67
は、研磨テーブル10が一回転する毎に基板Wの被研磨
面の直下を通過する。この場合、うず電流センサ67は
基板Wの中心Cwを通る軌道上に設置されているため、
センサの移動に伴って基板Wの被研磨面の円弧状の軌道
上で連続的に膜厚検出が可能である。
In the polishing apparatus having the above-described structure, the substrate W is held on the lower surface of the top ring 14, and the substrate W is pressed against the polishing pad 36 on the upper surface of the rotating polishing table 10 by a lifting cylinder. On the other hand, by flowing the polishing liquid Q from the polishing liquid supply nozzle 70, the polishing liquid Q is held on the polishing pad 36, and the polishing liquid Q exists between the surface to be polished (lower surface) of the substrate W and the polishing pad 36. Polishing is performed in a state in which the polishing is performed. During this polishing, the eddy current sensor 67
Passes immediately below the polished surface of the substrate W each time the polishing table 10 makes one rotation. In this case, since the eddy current sensor 67 is installed on a track passing through the center Cw of the substrate W,
With the movement of the sensor, the film thickness can be continuously detected on the arc-shaped orbit of the polished surface of the substrate W.

【0035】次に、うず電流センサ67を用いて基板W
上のCu層等の皮膜の膜厚を検出する原理を簡単に説明
するうず電流式プロセスモニタのシステム原理は、セン
サコイルに高周波電流を流して、基板W上のCu層等の
皮膜中にうず電流を発生させ、このうず電流が膜厚によ
って変化し、センサ回路との合成インピーダンスを監視
することで、膜厚の検出を行うものである。すなわち、
センサコイルに高周波電流を流すと、Cu層中にうず電
流が発生する。そして、回路中のインピーダンスを監視
する。回路中のインピーダンスは、センサ部のL,Cと
Cu層のRが並列に結合された形となり、以下に示す
(1)式のRが変化することによりZが変化することと
なる。また、この時、共振周波数も同時に変化し、この
変化の度合いを監視することでCMPプロセスの終点の
判定を行うことができる。
Next, using the eddy current sensor 67, the substrate W
The system principle of the eddy current type process monitor, which briefly describes the principle of detecting the film thickness of a film such as a Cu layer on the substrate W, is such that a high-frequency current is applied to a sensor coil to vortex the film such as a Cu layer on the substrate W. A current is generated, and the eddy current changes according to the film thickness, and the film thickness is detected by monitoring the combined impedance with the sensor circuit. That is,
When a high-frequency current flows through the sensor coil, an eddy current is generated in the Cu layer. Then, the impedance in the circuit is monitored. The impedance in the circuit is such that L and C of the sensor unit and R of the Cu layer are coupled in parallel, and Z changes as R in the following equation (1) changes. At this time, the resonance frequency also changes, and the end point of the CMP process can be determined by monitoring the degree of the change.

【0036】[0036]

【数1】 ここで、Z:合成インピーダンス、j:−1の平方根
(虚数)、L:インダクタンス、f:共振周波数、C:
コンデンサの静電容量、R:Cu層の抵抗分、ω=2π
fである。
(Equation 1) Here, Z: synthetic impedance, j: square root of −1 (imaginary number), L: inductance, f: resonance frequency, C:
Capacitance of capacitor, R: resistance of Cu layer, ω = 2π
f.

【0037】図7は、上述の原理に基づき、半導体ウエ
ハ等の基板Wの研磨中に得られたうず電流センサ67の
検出信号をコントローラ86で処理した結果を示すグラ
フである。図7において、横軸は研磨時間を示し、縦軸
は共振周波数(Hz)を表している。そして、図7
(a)は研磨中にうず電流センサ67が基板Wの直下を
複数回通過する間の共振周波数の変化を表し、図7
(b)は図7(a)のA部拡大図である。図7(a)お
よび図7(b)においては、基板W上に形成されたCu
層の場合を示している。
FIG. 7 is a graph showing the result of processing the detection signal of the eddy current sensor 67 obtained during polishing of a substrate W such as a semiconductor wafer by the controller 86 based on the above principle. In FIG. 7, the horizontal axis represents the polishing time, and the vertical axis represents the resonance frequency (Hz). And FIG.
FIG. 7A shows a change in the resonance frequency while the eddy current sensor 67 passes immediately below the substrate W a plurality of times during polishing.
FIG. 7B is an enlarged view of a portion A in FIG. 7A and 7B, the Cu formed on the substrate W
The case of a layer is shown.

【0038】図7(a)に示すように、研磨が進行する
につれて、うず電流センサ67の信号をコントローラ8
6で処理した値は漸次減少してゆく。即ち、Cu層の膜
厚が減少するにつれて、うず電流センサ67の信号をコ
ントローラ86で処理した値である共振周波数が減少し
てゆく。図7(a)においては、初期の6800(H
z)から漸次減少してゆく。したがって、予め、Cu層
が配線部を除いて除去されたときの共振周波数の値を調
べておけば、共振周波数の値をモニタすることにより、
CMPプロセスの終点を検出できる。図7(a)におい
ては、Cu層が配線部を除いて除去されたときの共振周
波数の値は6620(Hz)である。またCu層が所定
の厚さを残した状態の研磨終点に至らない手前のある周
波数を闘値として設定しておけば、この闘値に到達する
まで、第1の研磨条件で研磨し、闘値に到達した後に第
2の研磨条件で研磨し、Cu層およびバリヤメタル層を
完全に除去して研磨終点に達したら、CMPプロセスを
終了させることもできる。
As shown in FIG. 7A, as the polishing progresses, the signal of the eddy current sensor 67 is transmitted to the controller 8.
The value processed in 6 gradually decreases. That is, as the thickness of the Cu layer decreases, the resonance frequency, which is a value obtained by processing the signal of the eddy current sensor 67 by the controller 86, decreases. In FIG. 7A, the initial 6800 (H
It gradually decreases from z). Therefore, if the value of the resonance frequency when the Cu layer is removed except for the wiring portion is checked in advance, by monitoring the value of the resonance frequency,
The end point of the CMP process can be detected. In FIG. 7A, the value of the resonance frequency when the Cu layer is removed except for the wiring portion is 6620 (Hz). If a certain frequency just before the end point of polishing when the Cu layer has a predetermined thickness is left is set as a threshold value, polishing is performed under the first polishing condition until the threshold value is reached. After reaching the value, the polishing is performed under the second polishing condition, the Cu layer and the barrier metal layer are completely removed, and when the polishing end point is reached, the CMP process may be terminated.

【0039】次に、光学式センサ75を用いて基板W上
のCu層の膜厚を検出する原理を簡単に説明する。上述
の研磨中に、光学式センサ75は、研磨テーブルが一回
転する毎に基板Wの被研磨面の直下を通過するため、光
学式センサ75の投光素子からの光が研磨テーブル10
および研磨パッド36の開口36aを通して基板Wの被
研磨面に到達し、被研磨面からの反射光が受光素子で受
光され、被研磨面の膜厚が測定される。
Next, the principle of detecting the thickness of the Cu layer on the substrate W using the optical sensor 75 will be briefly described. During the above-mentioned polishing, the optical sensor 75 passes immediately below the surface to be polished of the substrate W every time the polishing table makes one rotation, so that the light from the light emitting element of the optical sensor 75
Then, the light reaches the surface to be polished of the substrate W through the opening 36a of the polishing pad 36, the light reflected from the surface to be polished is received by the light receiving element, and the film thickness of the surface to be polished is measured.

【0040】光学式センサに適用する膜厚測定の原理
は、膜とその隣接媒体によって引き起こされる光の干渉
を利用している。半導体ウエハ等の基板上の薄膜に光を
入射すると、まず一部の光は膜の表面で反射され残りは
透過していく。この透過した光の一部はさらに基板面で
反射され、残りは透過していくが、基板が金属の場合に
は吸収されてしまう。干渉はこの膜の表面反射光と基板
面反射光の位相差によって発生し、位相が一致した場合
は互いに強め合い、逆になった場合は弱め合う。つまり
入射光の波長、膜厚、膜の屈折率に応じて反射強度が変
化する。基板で反射した光を回折格子等で分光し、各波
長における反射光の強度をプロットしたプロファイルを
解析して基板上に形成された膜の厚みを測定する。
The principle of film thickness measurement applied to an optical sensor utilizes the interference of light caused by the film and its adjacent medium. When light is incident on a thin film on a substrate such as a semiconductor wafer, a part of the light is first reflected on the surface of the film, and the rest is transmitted. Part of the transmitted light is further reflected on the substrate surface, and the rest is transmitted, but is absorbed when the substrate is metal. Interference is caused by the phase difference between the light reflected from the surface of the film and the light reflected from the substrate surface. When the phases match, they are mutually strengthened, and when they are opposite, they are weakened. That is, the reflection intensity changes according to the wavelength, the film thickness, and the refractive index of the incident light. The light reflected by the substrate is separated by a diffraction grating or the like, and the profile in which the intensity of the reflected light at each wavelength is plotted is analyzed to measure the thickness of the film formed on the substrate.

【0041】このように、二種類の膜厚計測用のセンサ
をポリッシング装置に搭載することにより、基板W上の
Cu層等の皮膜が所定厚の薄膜になるまでは、うず電流
センサ67の信号を処理することにより膜厚をモニタ
し、所定厚の薄膜になって膜厚を光学式センサ75で検
出できるようになった時点で光学式センサ75の信号を
処理することにより薄膜の膜厚をモニタする。これによ
り、薄膜に対する測定感度が高い光学式センサ75を用
いてCu層が配線部を除いて除去されたことを正確に検
出でき、CMPプロセスの終点を決定できる。勿論、う
ず電流センサ67と光学式センサ75をCMPプロセス
の終点まで併用することもできる。即ち、所定厚の薄膜
になったことをうず電流センサ67および光学式センサ
75の両者からの信号を処理し、モニタすることにより
検出し、かつCu層が配線部を除いて除去されることを
うず電流センサ67および光学式センサ75の両者から
の信号を処理し、モニタすることにより検出し、CMP
プロセスの終点を決定することもできる。上述した説明
では、研磨対象の皮膜としてCu層を説明したが、Si
等の絶縁膜の場合でも同様に膜厚を検出できる。
As described above, by mounting two types of sensors for measuring the film thickness on the polishing apparatus, the signal of the eddy current sensor 67 is maintained until the film such as the Cu layer on the substrate W becomes a thin film having a predetermined thickness. The thickness of the thin film is monitored by processing the signal of the optical sensor 75 when the optical sensor 75 detects the film thickness when the optical sensor 75 becomes a thin film having a predetermined thickness. Monitor. This makes it possible to accurately detect that the Cu layer has been removed except for the wiring portion by using the optical sensor 75 having high measurement sensitivity for the thin film, and to determine the end point of the CMP process. Of course, the eddy current sensor 67 and the optical sensor 75 can be used together until the end point of the CMP process. That is, it is detected by processing and monitoring the signals from both the eddy current sensor 67 and the optical sensor 75 that the thin film has a predetermined thickness, and the Cu layer is removed except for the wiring portion. The signals from both the eddy current sensor 67 and the optical sensor 75 are processed and detected by monitoring.
You can also determine the end point of the process. In the above description, the Cu layer was described as a film to be polished,
In the case of an insulating film such as O 2 , the film thickness can be similarly detected.

【0042】図1乃至図7に示す実施の形態にあって
は、本発明を研磨テーブルを回転(自転)させるように
したポリッシング装置に適用した例を示しているが、研
磨テーブルを循環運動(いわゆるスクロール運動)させ
るようにしたポリッシング装置にも適用できる。次に、
スクロール運動を行なう研磨テーブルを図8及び図9を
参照して説明する。図8は研磨テーブルおよびモータ部
の断面図であり、図9(a)は研磨テーブルを支持する
部分を示す平面図であり、図9(b)は図9(a)のA
−A線断面図である。図8では研磨パッド36は研磨テ
ーブル130に真空吸着により保持された状態を示して
いる。図8に示すように、円形の研磨テーブル130
は、内部にモータ133を収容した筒状のケーシング1
34に支持されている。即ち、ケーシング134の上部
に、内側に環状に張り出す支持板135が設けられ、こ
の支持板135には周方向に3つ以上の支持部136が
形成されており、研磨テーブル130はこれら支持部1
36に支持されている。つまり、この支持部136の上
面と研磨テーブル130の下面の対応する位置には、周
方向に等間隔に複数の凹所138,139が形成され、
これら凹所138,139にはそれぞれベアリング14
0,141が装着されている(図9(b)参照)。そし
て、このベアリング140,141には、図9(b)に
示すように距離”e”だけずれた2つの軸体142,1
43を持つ連結部材144が、各軸体の端部を挿入して
装着され、これにより研磨テーブル130が半径”e”
の円に沿って循環並進運動(スクロール運動)可能とな
っている。
The embodiment shown in FIGS. 1 to 7 shows an example in which the present invention is applied to a polishing apparatus in which the polishing table is rotated (rotated). The present invention can also be applied to a polishing apparatus that performs a so-called scroll motion. next,
The polishing table for performing the scroll movement will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view of the polishing table and the motor unit, FIG. 9A is a plan view showing a portion supporting the polishing table, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line A. FIG. 8 shows a state in which the polishing pad 36 is held on the polishing table 130 by vacuum suction. As shown in FIG. 8, a circular polishing table 130 is provided.
Is a cylindrical casing 1 containing a motor 133 therein.
34. That is, a support plate 135 is provided on the upper part of the casing 134 so as to protrude annularly inward. The support plate 135 is formed with three or more support portions 136 in the circumferential direction. 1
36. That is, a plurality of recesses 138 and 139 are formed at equal intervals in the circumferential direction at positions corresponding to the upper surface of the support portion 136 and the lower surface of the polishing table 130.
Each of the recesses 138 and 139 has a bearing 14.
0, 141 are attached (see FIG. 9B). The bearings 140 and 141 have two shafts 142 and 1 shifted by a distance "e" as shown in FIG. 9B.
A connecting member 144 having a shaft 43 is mounted by inserting the end of each shaft body, whereby the polishing table 130 has a radius “e”.
A circular translational motion (scrolling motion) is possible along the circle.

【0043】また、図8に示すように、研磨テーブル1
30の中央下面側には、モータ133の主軸145の上
端に偏心して設けられた駆動端146を軸受147を介
して収容する凹所148が形成されている。主軸145
と駆動端146の偏心量も同様に”e”である。モータ
133は、ケーシング134内に形成されたモータ室1
49に収容され、その主軸145は上下の軸受150,
151により支持されている。また主軸145には偏心
による負荷のバランスをとるバランサ152a,152
bが設けられている。
As shown in FIG. 8, the polishing table 1
A recess 148 is formed on the lower surface side of the center of the motor 30 to receive a drive end 146 eccentrically provided at the upper end of the main shaft 145 of the motor 133 via a bearing 147. Main shaft 145
Similarly, the eccentric amount of the drive end 146 is also “e”. The motor 133 is a motor chamber 1 formed in the casing 134.
49, and its main shaft 145 has upper and lower bearings 150,
151. Balancers 152a and 152 for balancing the load due to eccentricity are provided on the main shaft 145.
b is provided.

【0044】研磨テーブル130は、研磨すべき基板W
の径に偏心量”e”の2倍を加えた値よりやや大きい径
に設定され、2枚の板状部材153,154を接合して
構成されている。これら板状部材153,154の間に
は空間155が形成されており、この空間155は真空
ポンプ等の真空源に連通しているとともに、上面に開口
する複数の真空吸着孔157と連通している。そして、
空間155が真空源に連通することにより、真空吸着孔
157によって研磨パッド36を真空吸着できるように
なっている。押圧手段であるトップリング(図示せず)
は、自転速度が遅い点以外は、構造的には図1および図
5に示すものと同一である。
The polishing table 130 holds the substrate W to be polished.
The diameter is set to be slightly larger than the value obtained by adding twice the amount of eccentricity “e” to the diameter of, and two plate members 153 and 154 are joined. A space 155 is formed between the plate members 153 and 154. The space 155 communicates with a vacuum source such as a vacuum pump and also communicates with a plurality of vacuum suction holes 157 opened on the upper surface. I have. And
When the space 155 communicates with the vacuum source, the polishing pad 36 can be vacuum-sucked by the vacuum suction hole 157. Top ring as pressing means (not shown)
Is structurally the same as that shown in FIGS. 1 and 5 except that the rotation speed is slow.

【0045】上述の構成において、研磨テーブル130
をスクロール運動(循環並進運動)させ、かつトップリ
ング14(図1および図5参照)を自転させながら、ト
ップリング14により基板Wを一定の圧力で研磨パッド
36に押付け、ノズル(図示せず)より砥液を供給しつ
つ基板Wの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨する。この
時、研磨パッド36を研磨テーブル130の上面に吸着
保持することで、ポリッシングの際に研磨パッド36が
研磨テーブル130に対して移動する(ずれる)ことが
防止される。また、研磨パッド36と基板Wの間には、
半径”e”の微小な相対並進円運動が生じて、基板Wの
被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。な
お、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研磨
面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避け
るためにトップリング14を徐々に自転させて、研磨パ
ッド36の同じ場所のみで研磨がなされるのを防止して
いる。
In the above configuration, the polishing table 130
The substrate W is pressed against the polishing pad 36 with a constant pressure by the top ring 14 while rotating the top ring 14 (see FIG. 1 and FIG. 5) while causing the top ring 14 (see FIGS. 1 and 5) to rotate. The surface to be polished of the substrate W is polished to a flat and mirror surface while supplying more polishing liquid. At this time, by holding the polishing pad 36 on the upper surface of the polishing table 130 by suction, the polishing pad 36 is prevented from moving (shifting) with respect to the polishing table 130 during polishing. Further, between the polishing pad 36 and the substrate W,
A minute relative translational circular motion having a radius "e" occurs, and the surface to be polished of the substrate W is uniformly polished over the entire surface. When the positional relationship between the polished surface and the polished surface is the same, the polished surface is affected by a local difference. Polishing is prevented only at the place.

【0046】図8及び図9に示す研磨テーブル130は
スクロール運動(循環並進運動)型であるので、研磨テ
ーブル130の大きさは基板Wの大きさより偏心量であ
る”e”だけ大きな程度の径であればよい。従って、タ
ーンテーブル形式の研磨テーブルに比較して、設置面積
を大幅に小さくすることができる。また研磨テーブル1
30がスクロール運動をするので、図8に示すように研
磨テーブル130をその縁部の複数箇所で支持すること
ができ、高速で回転するターンテーブル形式の研磨テー
ブルに比べてより平坦度の高い研磨を行なうことができ
る。
Since the polishing table 130 shown in FIGS. 8 and 9 is of a scroll motion (circular translation motion) type, the size of the polishing table 130 is larger than the size of the substrate W by an amount of eccentricity "e". Should be fine. Therefore, the installation area can be significantly reduced as compared with a turntable type polishing table. Polishing table 1
8, the polishing table 130 can be supported at a plurality of positions on its edge as shown in FIG. 8, and the polishing table 130 has a higher flatness than a turntable type polishing table that rotates at a high speed. Can be performed.

【0047】図8及び図9に示す研磨テーブルにおい
て、研磨液を研磨テーブル側から供給することもでき
る。この場合には、空間155に研磨液供給源を接続
し、研磨パッド36に孔157に対応した箇所で貫通孔
を設ける。この構成により、研磨液を空間155、孔1
57および研磨パッド36の貫通孔を介して研磨パッド
36の上面に研磨液を供給できる。
In the polishing tables shown in FIGS. 8 and 9, the polishing liquid can be supplied from the polishing table side. In this case, a polishing liquid supply source is connected to the space 155, and a through hole is provided in the polishing pad 36 at a position corresponding to the hole 157. With this configuration, the polishing liquid is supplied to the space 155 and the hole 1.
The polishing liquid can be supplied to the upper surface of the polishing pad 36 via the through holes of the polishing pad 57 and the polishing pad 36.

【0048】図10及び図11は本発明の第2の実施形
態のポリッシング装置の要部を示す図であり、図10は
概略断面図、図11は平面図である。図10に示すよう
に、ポリッシング装置は、円盤状の研磨テーブル10
と、この研磨テーブル10を回転駆動するテーブル駆動
用モータ12と、研磨テーブル10の上方に上下動自在
に配置されてポリッシング対象物である半導体ウエハ等
の基板Wを被研磨面を研磨テーブル10に向けて着脱自
在に保持する回転自在なトップリング14とを備えてい
る。
FIGS. 10 and 11 are views showing a main part of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic sectional view, and FIG. 11 is a plan view. As shown in FIG. 10, the polishing apparatus includes a disc-shaped polishing table 10.
A table driving motor 12 for rotatingly driving the polishing table 10, and a substrate W such as a semiconductor wafer, which is an object to be polished, which is disposed above the polishing table 10 so as to be movable up and down. And a rotatable top ring 14 that detachably holds the top ring 14.

【0049】研磨テーブル10の下面には支持板16が
取り付けられ、この支持板16上に軸受20,28を介
して巻付けロール22と巻取りロール30とが支持され
ている。研磨テーブル10はテーブル駆動用モータ12
により回転(自転)する。基板Wの研磨中に、巻取りロ
ール駆動用モータ34を駆動することにより巻取りロー
ル30を回転させ、研磨パッド36を研磨テーブル10
に沿って矢印方向に移動させることができる。研磨テー
ブル10内には流体の連通路10cが形成されており、
連通路10cはロータリコネクタ85を介して圧縮空気
源等の流体源に接続されている。連通路10cは研磨テ
ーブル10の上面に開口しており、連通路10cに流体
を供給すると研磨テーブル10の上面より圧縮空気等の
流体が噴出するようになっている。
A support plate 16 is mounted on the lower surface of the polishing table 10, and a winding roll 22 and a take-up roll 30 are supported on the support plate 16 via bearings 20 and 28. The polishing table 10 includes a table driving motor 12
(Rotation). While the substrate W is being polished, the take-up roll 30 is rotated by driving the take-up roll drive motor 34, and the polishing pad 36 is moved to the polishing table 10.
Along the arrow. A fluid communication passage 10c is formed in the polishing table 10, and
The communication passage 10c is connected to a fluid source such as a compressed air source via a rotary connector 85. The communication passage 10c is opened on the upper surface of the polishing table 10, and when a fluid is supplied to the communication passage 10c, a fluid such as compressed air is ejected from the upper surface of the polishing table 10.

【0050】上述の構成において、研磨パッド36の移
動中に、流体源から連通路10cに圧縮空気等の流体を
供給すると、流体は研磨テーブル10の上面より研磨パ
ッド36に向かって噴出する。これにより、研磨テーブ
ル10と研磨パッド36との間の摩擦力が低減され、研
磨パッド36の研磨テーブル10上の移動、即ち、研磨
パッド36の自動交換が円滑に行なわれる。また連通路
10cから研磨パッド36に向かって噴出する流体の圧
力を基板Wの半径位置に応じて変えることにより、基板
Wと研磨パッド36との間に作用する押圧力を基板Wの
中心部と外周部との間で変えることができる。即ち、基
板Wの研磨圧力を基板Wの半径方向の位置に応じて任意
に変更することができ、研磨プロファイルを制御するこ
とができる。
In the above-described configuration, when a fluid such as compressed air is supplied from the fluid source to the communication passage 10c during the movement of the polishing pad 36, the fluid is ejected from the upper surface of the polishing table 10 toward the polishing pad 36. Thereby, the frictional force between the polishing table 10 and the polishing pad 36 is reduced, and the movement of the polishing pad 36 on the polishing table 10, that is, the automatic replacement of the polishing pad 36 is performed smoothly. Further, by changing the pressure of the fluid ejected from the communication passage 10c toward the polishing pad 36 in accordance with the radial position of the substrate W, the pressing force acting between the substrate W and the polishing pad 36 is changed to the central portion of the substrate W. It can be varied between the outer circumference. That is, the polishing pressure of the substrate W can be arbitrarily changed according to the radial position of the substrate W, and the polishing profile can be controlled.

【0051】図10においては、トップリング14を上
下動させるエアシリンダ51と、トップリング14を揺
動可能に支持する揺動アーム52と、揺動アーム52を
揺動させるモータ53とが図示されている。またトップ
リング14を回転(自転)させるモータ54も図示され
ている。
FIG. 10 shows an air cylinder 51 for vertically moving the top ring 14, a swing arm 52 for swingably supporting the top ring 14, and a motor 53 for swinging the swing arm 52. ing. A motor 54 for rotating (rotating) the top ring 14 is also illustrated.

【0052】図10に示す実施形態においては、パッド
粗さ検知機構55が研磨面の下流(巻取りロール30
側)に設けられている。パッド粗さ検知機構55は研磨
パッド36上の研磨面に光を照射して研磨面からの反射
光を受光し、反射光強度によって研磨パッド36の粗さ
を検出する。パッド粗さ検知機構55はコントローラ5
6に接続されており、パッド粗さ検知機構55が研磨パ
ッド36の摩耗(消耗)を検知したら、コントローラ5
6に信号を送り、巻取りロール駆動用モータ34を駆動
することにより、巻取りロール30を回転させ、研磨パ
ッド36を所定長さ巻き上げる。また、研磨パッド36
の下方にはUV照射源57が設置されている。研磨パッ
ド36として、固定砥粒研磨パッドを用いる場合に、U
V照射源57から紫外線を研磨パッド36に対して照射
することにより、砥粒を固定しているバインダを劣化さ
せ、研磨パッド36から砥粒を遊離させやすくすること
ができる。
In the embodiment shown in FIG. 10, the pad roughness detecting mechanism 55 is located downstream of the polishing surface (the winding roll 30).
Side). The pad roughness detection mechanism 55 irradiates the polishing surface on the polishing pad 36 with light, receives light reflected from the polishing surface, and detects the roughness of the polishing pad 36 based on the intensity of the reflected light. The pad roughness detecting mechanism 55 is a controller 5
When the pad roughness detection mechanism 55 detects wear (consumption) of the polishing pad 36, the controller 5
By sending a signal to 6 and driving the take-up roll drive motor 34, the take-up roll 30 is rotated to wind up the polishing pad 36 by a predetermined length. The polishing pad 36
A UV irradiation source 57 is provided below the space. When a fixed abrasive polishing pad is used as the polishing pad 36, U
By irradiating the polishing pad 36 with ultraviolet rays from the V irradiation source 57, the binder fixing the abrasive grains is degraded, and the abrasive grains can be easily released from the polishing pad 36.

【0053】本実施形態においては、研磨パッド36は
長手方向に複数に区分された研磨パッドから構成されて
いる。即ち、図11に示すように、共通の巻付けロール
22と巻取りロール30に、両側に配置された2枚の研
磨パッド36aと中央に配置された1枚の研磨パッド3
6bが取付けられており、研磨テーブル10上に複数の
研磨面を提供している。トップリング14が二種類の研
磨パッド36a,36b上を移動することにより、基板
Wが研磨テーブル10の中心部にある時は、基板Wは研
磨パッド36bによりのみ研磨が進行し、基板Wが研磨
テーブル10の外周部に位置するときは、基板Wは主と
して研磨パッド36aにより研磨が進行する。本実施形
態の分割型の研磨パッドにより、1つの研磨テーブル上
で異なった条件で基板Wの多段研磨を行うことができ
る。その際に、研磨テーブル10の回転数を研磨の途中
で変えてもよく、研磨パッド36a,36bの巻取り速
度を研磨途中で変えてもよい。また、複数の研磨パッド
36a,36bに跨るように基板Wを配置させ、基板W
の中心部と外周部に対して異なる研磨パッドに接触させ
るようにして、研磨を行ってもよい。
In this embodiment, the polishing pad 36 is constituted by a plurality of polishing pads which are divided in the longitudinal direction. That is, as shown in FIG. 11, two polishing pads 36a disposed on both sides and one polishing pad 3 disposed in the center are provided on a common winding roll 22 and a winding roll 30.
6b is provided to provide a plurality of polishing surfaces on the polishing table 10. By moving the top ring 14 over the two types of polishing pads 36a and 36b, when the substrate W is at the center of the polishing table 10, the substrate W is polished only by the polishing pad 36b, and the substrate W is polished. When the substrate W is located on the outer periphery of the table 10, the polishing of the substrate W is mainly performed by the polishing pad 36a. With the divided polishing pad of the present embodiment, multi-stage polishing of the substrate W can be performed under different conditions on one polishing table. At that time, the rotation speed of the polishing table 10 may be changed during the polishing, or the winding speed of the polishing pads 36a and 36b may be changed during the polishing. Further, the substrate W is disposed so as to straddle the plurality of polishing pads 36a and 36b.
Polishing may be performed by bringing different polishing pads into contact with the center part and the outer peripheral part.

【0054】研磨液供給ノズル70は研磨パッド36a
及び研磨パッド36bの両パッドの上方に配置されてお
り、研磨液供給ノズル70には、研磨パッド36aと研
磨パッド36bの対応する位置にそれぞれ研磨液を供給
できるように複数の開口が設けられている。研磨液供給
ノズル70に隣接して研磨テーブル10の上方に高圧純
水スプレーまたはアトマイザ71が設置されており、研
磨パッドに高圧純水又は気液混合流体(純水と窒素を霧
状にしたもの)を吹き付けることができるようになって
いる。これにより、基板Wの研磨毎に、高圧純水スプレ
ーまたはアトマイザー71により、高圧純水又は気液混
合流体を研磨面に吹き付け、研磨面の洗浄兼目立て(ド
レッシング)を行うことができる。また、ナイロンブラ
シを取付けたブラシ72によりドレッシングの一貫とし
て研磨面上の研磨組成物の除去を行ってもよい。
The polishing liquid supply nozzle 70 is connected to the polishing pad 36a.
The polishing liquid supply nozzle 70 is provided with a plurality of openings so as to supply the polishing liquid to the corresponding positions of the polishing pad 36a and the polishing pad 36b, respectively. I have. A high-pressure pure water spray or atomizer 71 is provided above the polishing table 10 adjacent to the polishing liquid supply nozzle 70, and a high-pressure pure water or a gas-liquid mixed fluid (pure water and nitrogen atomized) is provided on the polishing pad. ) Can be sprayed. Thus, every time the substrate W is polished, high-pressure pure water spray or an atomizer 71 can be used to spray high-pressure pure water or a gas-liquid mixed fluid onto the polishing surface, thereby performing cleaning and dressing (dressing) of the polishing surface. Further, the polishing composition on the polishing surface may be removed as a part of the dressing by the brush 72 to which a nylon brush is attached.

【0055】また本実施形態においては、図11に示す
ように、研磨パッド36aと研磨パッド36bの間には
隙間gが設けられている。研磨テーブル10に埋め込ま
れた投光素子と受光素子からなる光学式センサ75(図
5参照)からの光が研磨パッド36aと研磨パッド36
bの間の隙間を通って基板Wに到達するようになってお
り、基板Wが研磨パッド36aと研磨パッド36bの間
を通過する際に基板W上の膜厚を測定できるようになっ
ている。そして、光学式センサ75により基板Wの膜厚
を測定し、基板Wの膜厚が所定値になった後に、トップ
リング回転数や、研磨テーブル回転数、基板Wの押圧力
を変えるように制御してもよい。また、薄い研磨パッド
を用いる場合には、光、音波(アコースティックエミッ
ション)、電磁波、X線等の媒体は研磨パッドを透過す
るので、研磨テーブルの側から基板Wに向けてこれらの
媒体を照射することにより、基板Wの膜厚を検知するこ
とができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 11, a gap g is provided between the polishing pad 36a and the polishing pad 36b. Light from an optical sensor 75 (see FIG. 5) composed of a light emitting element and a light receiving element embedded in the polishing table 10 is applied to the polishing pad 36a and the polishing pad 36.
b and reaches the substrate W through the gap between them, so that the film thickness on the substrate W can be measured when the substrate W passes between the polishing pad 36a and the polishing pad 36b. . Then, the film thickness of the substrate W is measured by the optical sensor 75, and after the film thickness of the substrate W reaches a predetermined value, control is performed so as to change the number of rotations of the top ring, the number of rotations of the polishing table, and the pressing force of the substrate W. May be. When a thin polishing pad is used, light, sound waves (acoustic emission), electromagnetic waves, X-rays, and other media pass through the polishing pad, so that these media are irradiated from the side of the polishing table toward the substrate W. Thus, the thickness of the substrate W can be detected.

【0056】次に、研磨パッド36の研磨面周りの構造
について説明する。研磨によって生じる研磨屑や微粒子
等がローラ部分やその他の回転駆動部に固着すると、こ
れらの駆動に悪影響を及ぼす。本実施の形態に係るポリ
ッシング装置においては、部材同士が摺動する部分を樹
脂化する、又は摺動する部分にコーティングする、又は
発塵する部位の排気をする、又は発塵する部分をラビリ
ンス構造にする等の種々の対策を施している。これによ
り、微粒子が飛散したり、駆動部に固着したりしないよ
うにしている。また、研磨テーブル、研磨パッドおよび
トップリングが配置された研磨空間の圧力を、研磨前の
基板Wが位置する場所、基板Wの研磨位置、研磨後の基
板Wが位置する場所の順に圧力を小さくするようにして
いる。
Next, the structure around the polishing surface of the polishing pad 36 will be described. If polishing debris, fine particles, and the like generated by the polishing adhere to the roller portion and other rotary driving portions, the driving is adversely affected. In the polishing apparatus according to the present embodiment, the part where the members slide is made of resin, or the sliding part is coated, or the part that generates dust is exhausted, or the part that generates dust has a labyrinth structure. And various other measures. This prevents the fine particles from scattering or sticking to the drive unit. Further, the pressure in the polishing space in which the polishing table, the polishing pad and the top ring are arranged is decreased in the order of the position of the substrate W before polishing, the polishing position of the substrate W, and the position of the substrate W after polishing. I am trying to do it.

【0057】図12及び図13は、本発明の第3の実施
形態のポリッシング装置の要部を示す図であり、図12
は概略断面図、図13は平面図である。本実施形態にお
いては、研磨テーブル10は水平方向に往復直線運動す
る型式のものである。研磨テーブル10は矩形平板状の
テーブルからなり、この研磨テーブル10はガイドレー
ル80に沿って往復移動可能になっている。研磨テーブ
ル10を支持している部分にはリニアモータ81が設け
られており、リニアモータ81により研磨テーブル10
はガイドレール80に沿って往復直線運動するようにな
っている。なおリニアモータの代わりにボールネジを用
いてもよい。その他の構成は図10及び図11に示す実
施形態と同様である。なお、図10乃至図13の実施形
態において、研磨パッドを研磨テーブルに真空吸着によ
り固定させても勿論よい。
FIGS. 12 and 13 are views showing the main parts of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
Is a schematic sectional view, and FIG. 13 is a plan view. In the present embodiment, the polishing table 10 is of a type that reciprocates linearly in the horizontal direction. The polishing table 10 is a rectangular flat table, and the polishing table 10 is reciprocally movable along a guide rail 80. A linear motor 81 is provided at a portion supporting the polishing table 10.
Is adapted to reciprocate linearly along the guide rail 80. Note that a ball screw may be used instead of the linear motor. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS. In the embodiments of FIGS. 10 to 13, the polishing pad may be fixed to the polishing table by vacuum suction.

【0058】図14は、本発明に係るポリッシング装置
の各部の配置構成を示す平面図である。図15はトップ
リング14と研磨テーブル10,130との関係を示す
図である。このポリッシング装置には、図1乃至図13
に示す自動交換可能な固定砥粒研磨パッド又は発泡ポリ
ウレタン等の研磨パッドが用いられている。図14に示
すポリッシング装置は多数の半導体ウエハ等の基板Wを
ストックするウエハカセット221を載置するロードア
ンロードステージ222を4つ備えている。ロードアン
ロードステージ222は昇降可能な機構を有していても
良い。ロードアンロードステージ222上の各ウエハカ
セット221に到達可能となるように、走行機構223
の上に2つのハンドを有した搬送ロボット224が配置
されている。
FIG. 14 is a plan view showing the arrangement of each part of the polishing apparatus according to the present invention. FIG. 15 is a diagram showing a relationship between the top ring 14 and the polishing tables 10 and 130. FIGS. 1 to 13 show the polishing apparatus.
A polishing pad made of a fixed-abrasive polishing pad or a foamed polyurethane, which can be exchanged automatically, is used. The polishing apparatus shown in FIG. 14 includes four load / unload stages 222 on which a wafer cassette 221 for stocking a large number of substrates W such as semiconductor wafers is placed. The load / unload stage 222 may have a mechanism that can move up and down. The traveling mechanism 223 is set so that each of the wafer cassettes 221 on the load / unload stage 222 can be reached.
A transfer robot 224 having two hands is disposed on the transfer robot 224.

【0059】前記搬送ロボット224における2つのハ
ンドのうち下側のハンドはウエハカセット221より基
板Wを受け取るときのみに使用され、上側のハンドはウ
エハカセット221に基板Wを戻すときのみに使用され
る。これは、洗浄した後のクリーンなウエハを上側にし
て、それ以上ウエハを汚さないための配置である。下側
のハンドはウエハを真空吸着する吸着型ハンドであり、
上側のハンドはウエハの周縁部を保持する落し込み型ハ
ンドである。吸着型ハンドはカセット内のウエハのずれ
に関係なく正確に搬送し、落し込み型ハンドは真空吸着
のようにごみを集めてこないのでウエハの裏面のクリー
ン度を保って搬送できる。搬送ロボット224の走行機
構223を対称軸に、ウエハカセット221とは反対側
に2台の洗浄機225,226が配置されている。各洗
浄機225,226は搬送ロボット224のハンドが到
達可能な位置に配置されている。また2台の洗浄機22
5,226の間で、ロボット224が到達可能な位置
に、4つの基板Wの載置台227,228,229,2
30を備えたウエハステーション270が配置されてい
る。前記洗浄機225,226は、基板を高速回転させ
て乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これによ
り基板の2段洗浄及び3段洗浄にモジュール交換するこ
となく対応することができる。
The lower hand of the two hands in the transfer robot 224 is used only when receiving the substrate W from the wafer cassette 221, and the upper hand is used only when returning the substrate W to the wafer cassette 221. . This is an arrangement in which the clean wafer after cleaning is placed on the upper side so that the wafer is not further contaminated. The lower hand is a suction hand that sucks the wafer by vacuum.
The upper hand is a drop-down hand that holds the peripheral edge of the wafer. The suction-type hand accurately transports the wafer regardless of the displacement of the wafer in the cassette, and the drop-down hand does not collect dust unlike vacuum suction, so that the wafer can be transported while maintaining the cleanness of the back surface of the wafer. Two cleaning machines 225 and 226 are arranged on the side opposite to the wafer cassette 221 with the traveling mechanism 223 of the transfer robot 224 as the axis of symmetry. Each of the washing machines 225 and 226 is arranged at a position where the hand of the transfer robot 224 can reach. In addition, two washing machines 22
5, 226, 229, 229, and 2 at positions where the robot 224 can reach between
A wafer station 270 with 30 is arranged. The washing machines 225 and 226 have a spin-drying function of rotating the substrate at a high speed to dry the substrate, so that it is possible to cope with two-stage cleaning and three-stage cleaning of the substrate without replacing modules.

【0060】前記洗浄機225,226と載置台22
7,228,229,230が配置されている領域Bと
前記ウエハカセット221と搬送ロボット224が配置
されている領域Aのクリーン度を分けるために隔壁28
4が配置され、互いの領域の間で基板Wを搬送するため
の隔壁の開口部にシャッター231が設けられている。
洗浄機225と3つの載置台227,229,230に
到達可能な位置に2つのハンドを有した搬送ロボット2
80が配置されており、洗浄機226と3つの載置台2
28,229,230に到達可能な位置に2つのハンド
を有した搬送ロボット281が配置されている。
The washing machines 225 and 226 and the mounting table 22
7, 228, 229, and 230, and a partition wall 28 for separating the cleanliness of an area A where the wafer cassette 221 and the transfer robot 224 are arranged.
4 are provided, and a shutter 231 is provided in an opening of a partition for transferring the substrate W between the regions.
Transfer robot 2 having a washing machine 225 and two hands at positions that can reach the three mounting tables 227, 229, and 230
80 are disposed, and the washing machine 226 and three mounting tables 2 are provided.
A transfer robot 281 having two hands is arranged at a position where the transfer robot 28 can reach the positions 28, 229 and 230.

【0061】前記載置台227は、搬送ロボット224
と搬送ロボット280との間で基板Wを互いに受渡すた
めに使用され、基板Wの有無検知用センサ291を具備
している。載置台228は、搬送ロボット224と搬送
ロボット281との間で基板Wを受渡すために使用さ
れ、基板Wの有無検知用センサ292を具備する。載置
台229は、搬送ロボット281から搬送ロボット28
0へ基板Wを搬送するために使用され、基板Wの有無検
知用センサ293と基板Wの乾燥防止、もしくは洗浄用
のリンスノズル295を具備している。載置台230
は、搬送ロボット280から搬送ロボット281へ基板
Wを搬送するために使用され、基板Wの有無検知用セン
サ294と基板Wの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンス
ノズル296を具備している。載置台229及び230
は共通の防水カバーの中に配置されていて、搬送用のカ
バー開口部にはシャッター297を設けている。載置台
229は載置台230の上にあり、洗浄後の基板を載置
台229に、洗浄前の基板を載置台230に置くことに
より、リンス水の落下による汚染を防止している。な
お、図14においては、センサ291,292,29
3,294、リンスノズル295,296、およびシャ
ッター297は模式的に示したものであって、位置およ
び形状は正確に図示されていない。
The mounting table 227 is provided with a transfer robot 224.
The transfer robot 280 is used to transfer the substrate W to and from the transfer robot 280, and includes a sensor 291 for detecting the presence or absence of the substrate W. The mounting table 228 is used to transfer the substrate W between the transfer robot 224 and the transfer robot 281 and includes a sensor 292 for detecting the presence or absence of the substrate W. The mounting table 229 is moved from the transfer robot 281 to the transfer robot 28.
The substrate W is used to transport the substrate W, and includes a sensor 293 for detecting the presence or absence of the substrate W and a rinsing nozzle 295 for preventing the substrate W from drying or cleaning. Mounting table 230
Is used to transfer the substrate W from the transfer robot 280 to the transfer robot 281, and includes a sensor 294 for detecting the presence or absence of the substrate W and a rinse nozzle 296 for preventing the substrate W from drying or cleaning. Mounting tables 229 and 230
Are arranged in a common waterproof cover, and a shutter 297 is provided in the opening of the cover for transport. The mounting table 229 is located on the mounting table 230, and the substrate after cleaning is mounted on the mounting table 229, and the substrate before cleaning is mounted on the mounting table 230, thereby preventing the contamination due to the drop of the rinse water. In FIG. 14, the sensors 291, 292, 29
3, 294, rinsing nozzles 295, 296, and shutter 297 are schematically shown, and their positions and shapes are not shown accurately.

【0062】前記搬送ロボット280および搬送ロボッ
ト281の上側のハンドは、一度洗浄された基板Wを洗
浄機もしくはウエハステーション270の載置台へ搬送
するのに使用され、下側のハンドは1度も洗浄されてい
ない基板W、及び研磨される前の基板Wを搬送するのに
使用される。下側のハンドで反転機への基板の出し入れ
を行うことにより、反転機上部の壁からのリンス水のし
ずくにより上側のハンドを汚染することがない。前記洗
浄機225と隣接するように搬送ロボット280のハン
ドが到達可能な位置に洗浄機282が配置されている。
また、洗浄機226と隣接するように搬送ロボット28
1のハンドが到達可能な位置に洗浄機283が配置され
ている。前記洗浄機225,226,282,283と
ウエハステーション270の載置台227,228,2
29,230と搬送ロボット280,281は全て領域
Bの中に配置されていて、領域A内の気圧よりも低い気
圧に調整されている。前記洗浄機282,283は、両
面洗浄可能な洗浄機である。
The upper hands of the transfer robot 280 and the transfer robot 281 are used to transfer the once washed substrate W to the washing machine or the mounting table of the wafer station 270, and the lower hand is never used for cleaning. It is used for transporting the unprocessed substrate W and the substrate W before being polished. By taking the substrate in and out of the reversing machine with the lower hand, the upper hand is not contaminated by drips of rinsing water from the upper wall of the reversing machine. The washing machine 282 is arranged at a position where the hand of the transfer robot 280 can reach so as to be adjacent to the washing machine 225.
Further, the transfer robot 28 is positioned adjacent to the washing machine 226.
The washing machine 283 is arranged at a position where one hand can reach. The washing machines 225, 226, 282, 283 and the mounting tables 227, 228, 2 of the wafer station 270.
All of the transfer robots 29 and 230 and the transfer robots 280 and 281 are arranged in the area B and are adjusted to a pressure lower than the pressure in the area A. The cleaning machines 282 and 283 are cleaning machines capable of cleaning both sides.

【0063】本ポリッシング装置は、各機器を囲むよう
にハウジング266を有しており、前記ハウジング26
6内は隔壁284、隔壁285、隔壁286、隔壁28
7、および隔壁267により複数の部屋(領域A、領域
Bを含む)に区画されている。隔壁287によって領域
Bと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシン
グ室は更に隔壁267によって2つの領域CとDに区分
されている。そして、2つの領域C,Dにはそれぞれ2
つの研磨テーブルと、1枚の基板Wを保持しかつ基板W
を前記研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するた
めの1つのトップリングが配置されている。即ち、領域
Cには研磨テーブル10(図1参照)、研磨テーブル1
30(図8参照)、領域Dには研磨テーブル10(図1
参照)、研磨テーブル130(図8参照)がそれぞれ配
置されており、また、領域Cにはトップリング14、領
域Dにはトップリング14がそれぞれ配置されている。
領域C内の研磨テーブル14に研磨液を供給するための
研磨液供給ノズル70と、研磨テーブル10のドレッシ
ングを行うためのドレッサ60(図3参照)とが配置さ
れている。領域D内の研磨テーブル10に研磨液を供給
するための研磨液供給ノズル70と、研磨テーブル10
のドレッシングを行うためのドレッサ60(図3参照)
とが配置されている。さらに、領域C内の研磨テーブル
130のドレッシングを行うためのドレッサ268と、
領域D内の研磨テーブル130のドレッシングを行うた
めのドレッサ269とが配置されている。なお、研磨テ
ーブル130,130の替わりに、湿式タイプの基板膜
厚測定機を設置してもよい。その場合は、研磨直後の基
板の膜厚を測定することができ、基板の削り増しや、測
定値を利用して次の基板への研磨プロセスの制御を行う
こともできる。
The present polishing apparatus has a housing 266 surrounding each device.
6 is a partition 284, a partition 285, a partition 286, a partition 28
7 and a plurality of rooms (including a region A and a region B). A polishing chamber separated from the region B by the partition 287 is formed, and the polishing chamber is further divided into two regions C and D by the partition 267. Each of the two areas C and D has 2
Polishing table and one substrate W
One top ring is arranged for polishing while pressing against the polishing table. That is, the polishing table 10 (see FIG. 1) and the polishing table 1
30 (see FIG. 8), and a polishing table 10 (see FIG.
), A polishing table 130 (see FIG. 8), and a top ring 14 in a region C, and a top ring 14 in a region D.
A polishing liquid supply nozzle 70 for supplying a polishing liquid to the polishing table 14 in the region C, and a dresser 60 (see FIG. 3) for dressing the polishing table 10 are arranged. A polishing liquid supply nozzle 70 for supplying a polishing liquid to the polishing table 10 in the region D;
Dresser 60 for dressing (see FIG. 3)
And are arranged. A dresser 268 for dressing the polishing table 130 in the region C;
A dresser 269 for dressing the polishing table 130 in the region D is provided. Instead of the polishing tables 130, 130, a wet type substrate film thickness measuring device may be installed. In that case, the film thickness of the substrate immediately after polishing can be measured, and further polishing of the substrate can be performed, and the polishing process for the next substrate can be controlled using the measured value.

【0064】図14に示すように、隔壁287によって
領域Bとは区切られた領域Cの中にあって、搬送ロボッ
ト280のハンドが到達可能な位置に基板Wを反転させ
る反転機278が配置されている。領域Dの中にあっ
て、搬送ロボット281のハンドが到達可能な位置に基
板Wを反転させる反転機278’が配置されている。ま
た、領域Bと領域C,Dを仕切る隔壁287には、基板
搬送用の2つの開口部が設けられ、一方の開口部は反転
機278との間で基板Wを受け渡すために使用され、他
方の開口部は反転機278’との間で基板Wを受け渡す
ために使用される。シャッター245,246が隔壁の
各開口部に設けられている。
As shown in FIG. 14, a reversing device 278 for reversing the substrate W is disposed at a position where the hand of the transfer robot 280 can reach in the area C separated from the area B by the partition wall 287. ing. In the area D, a reversing device 278 ′ for reversing the substrate W is disposed at a position where the hand of the transfer robot 281 can reach. The partition 287 that separates the region B from the regions C and D is provided with two openings for transporting the substrate, and one opening is used for transferring the substrate W to and from the reversing device 278. The other opening is used for transferring the substrate W to / from the reversing device 278 '. Shutters 245 and 246 are provided at each opening of the partition.

【0065】前記反転機278及び反転機278’は、
それぞれ、基板Wをチャックするチャック機構と、基板
Wの表面と裏面を反転させる反転機構と、基板Wを前記
チャック機構によりチャックしているかどうかを確認す
るウエハ有無検知センサとを備えている。また、反転機
278には搬送ロボット280によって基板Wが搬送さ
れ、反転機278’には搬送ロボット281によって基
板Wが搬送される。
The reversing device 278 and the reversing device 278 ′
Each includes a chuck mechanism for chucking the substrate W, an inversion mechanism for inverting the front and back surfaces of the substrate W, and a wafer presence / absence detection sensor for checking whether the substrate W is chucked by the chuck mechanism. The substrate W is transported to the reversing device 278 by the transport robot 280, and the substrate W is transported to the reversing device 278 ′ by the transport robot 281.

【0066】図14および図15に示すように、前記反
転機278及び278’とトップリング14(領域C
内)およびトップリング14(領域D内)の下方に、洗
浄室(領域B)とポリッシング室(領域C,D)の間で
基板Wを搬送するロータリトランスポータ277が配置
されている。ロータリトランスポータ277には、基板
Wを載せるステージが4ヶ所等配に設けてあり、同時に
複数の基板Wが搭載可能になっている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the reversing machines 278 and 278 'and the top ring 14 (region C
A rotary transporter 277 for transporting the substrate W between the cleaning chamber (area B) and the polishing chamber (areas C and D) is disposed below the inner ring (inside) and the top ring 14 (in area D). The rotary transporter 277 is provided with four stages on which the substrates W are placed at even positions, and a plurality of substrates W can be mounted at the same time.

【0067】反転機278又は278’に搬送された基
板Wは、ロータリトランスポータ277のステージの中
心と、反転機278又は278’により保持されたウエ
ハの中心の位相が合った時に、ロータリトランスポータ
277の下方に設置されたリフタ279又は279’が
上昇することで、リフタ279又は279’に受け渡さ
れる。リフタ279又は279’に移された基板Wは、
リフタ279又は279’の下降により、ロータリトラ
ンスポータ277に移送される。ロータリトランスポー
タ277のステージ上に載せられた基板Wは、ロータリ
トランスポータ277を90°回転することで、トップ
リング14(領域C内)およびトップリング14(領域
D内)の下方へ搬送される。このとき、トップリング1
4(領域C内)又はトップリング14(領域D内)は予
めロータリトランスポータ277の上方に揺動してい
る。
When the center of the stage of the rotary transporter 277 and the center of the wafer held by the inverter 278 or 278 ′ are in phase with each other, the substrate W transferred to the reversing device 278 or 278 ′ is rotated. When the lifter 279 or 279 ′ installed below the 277 rises, it is transferred to the lifter 279 or 279 ′. The substrate W transferred to the lifter 279 or 279 '
When the lifter 279 or 279 ′ is lowered, it is transferred to the rotary transporter 277. The substrate W placed on the stage of the rotary transporter 277 is conveyed below the top ring 14 (in the area C) and the top ring 14 (in the area D) by rotating the rotary transporter 277 by 90 °. . At this time, top ring 1
4 (in the area C) or the top ring 14 (in the area D) has been swung above the rotary transporter 277 in advance.

【0068】トップリング14(領域C内)又はトップ
リング14(領域D内)の中心が前記ロータリトランス
ポータ277上に載置された基板の中心と位相が合った
とき、ロータリトランスポータ277の下方に配置され
たプッシャー290又は290’が上昇することで、基
板Wはロータリトランスポータ277からプッシャー2
90又は290’上に移され、最終的に基板Wのみがト
ップリング14(領域C内)又はトップリング14(領
域D内)へ移送される。
When the center of the top ring 14 (in the area C) or the center of the top ring 14 (in the area D) is in phase with the center of the substrate mounted on the rotary transporter 277, the lower part of the rotary transporter 277 is The substrate W is moved from the rotary transporter 277 by the pusher 290 or 290 '
Then, only the substrate W is transferred to the top ring 14 (in the area C) or the top ring 14 (in the area D).

【0069】前記トップリング14(領域C内)又はト
ップリング14(領域D内)に移送された基板は、トッ
プリングの真空吸着機構により吸着され、基板は研磨テ
ーブル10(領域C内)又は研磨テーブル10(領域D
内)まで吸着されたまま搬送される。そして、基板は研
磨テーブル10上に自動交換可能に取り付けられた本発
明の研磨パッド又は固定砥粒パッド等からなる研磨面で
研磨される。本発明の発泡ポリウレタン等の研磨パッド
又は固定砥粒パッドを用いれば、一段研磨でもスクラッ
チの少ない良好な被研磨面を得ることができる。本ポリ
ッシング装置では、さらにトップリング14,14がそ
れぞれに到達可能な位置に、前述した第2の研磨テーブ
ル130,130が配置されている。これにより、基板
Wは第1の研磨テーブル10,10で研磨が終了した
後、第2の研磨テーブル130,130に保持された仕
上げ用研磨パッドで仕上げ研磨できるようになってい
る。仕上げ用研磨テーブルでは、SUBA400やPo
lytex(共にロデール・ニッタ製)等の研磨パッド
に純水を供給しながら純水仕上げ研磨を行なうか、もし
くはスラリーを供給して研磨を行なう。
The substrate transferred to the top ring 14 (in the area C) or the top ring 14 (in the area D) is sucked by the vacuum suction mechanism of the top ring, and the substrate is polished by the polishing table 10 (in the area C) or by polishing. Table 10 (area D
(Inner) is transported while being sucked. Then, the substrate is polished on a polishing surface including a polishing pad or a fixed abrasive pad of the present invention, which is automatically exchangeably mounted on the polishing table 10. By using the polishing pad or the fixed abrasive pad of the foamed polyurethane or the like of the present invention, a good surface to be polished with few scratches can be obtained even in one-step polishing. In the present polishing apparatus, the above-mentioned second polishing tables 130, 130 are further arranged at positions where the top rings 14, 14 can reach, respectively. Thus, after the substrate W has been polished by the first polishing tables 10 and 10, the substrate W can be finally polished by the finishing polishing pads held by the second polishing tables 130 and 130. For polishing tables for finishing, SUBA400 or Po
Pure water finish polishing is performed while supplying pure water to a polishing pad such as Lytex (both made by Rodale Nitta), or polishing is performed by supplying a slurry.

【0070】基板Wに付けられた膜種によっては、第2
の研磨テーブル130,130で研磨された後、第1の
研磨テーブル10,10で処理されることもある。この
場合、第2の研磨テーブルの研磨面が小径であることか
ら、発泡ポリウレタン等の研磨パッドに比べて値段の高
い固定砥粒パッドを自動交換可能に設け、粗削りをした
後に、大径の第1の研磨テーブルに寿命が固定砥粒パッ
ドに比べて短い発泡ポリウレタン等の研磨パッドを自動
交換可能に設けて仕上げ研磨をすることで、ランニング
コストを低減することが可能である。このように、第1
の研磨テーブルを発泡ポリウレタン等の研磨パッド、第
2の研磨テーブルを固定砥粒パッドとすることにより、
安価な研磨テーブルを供給できる。というのは、固定砥
粒パッドの価格は発泡ポリウレタン等の研磨パッドより
高く、径が大きいほど高くなる。また、固定砥粒パッド
より研磨パッドの方が寿命が短いので、仕上げ研磨のよ
うに軽荷重で行った方が寿命が延びる。また、径が大き
いと接触頻度が分散でき、寿命が延びる。よって、メン
テナンス周期が延び、生産性が向上する。
Depending on the type of film attached to the substrate W, the second
After being polished by the first and second polishing tables 130 and 130, the first and second polishing tables 10 and 10 may be used. In this case, since the polishing surface of the second polishing table has a small diameter, a fixed abrasive pad, which is more expensive than a polishing pad made of foamed polyurethane or the like, is provided so as to be automatically replaceable. Running cost can be reduced by providing a polishing pad made of foamed polyurethane or the like having a shorter service life than the fixed abrasive pad on the first polishing table so as to be automatically replaceable and performing finish polishing. Thus, the first
By setting the polishing table to a polishing pad of foamed polyurethane or the like and the second polishing table to a fixed abrasive pad,
An inexpensive polishing table can be supplied. This is because the price of fixed abrasive pads is higher than that of polishing pads such as polyurethane foam, and the larger the diameter, the higher the price. Further, since the life of the polishing pad is shorter than that of the fixed abrasive pad, the life is longer when the polishing is performed with a light load such as the finish polishing. Further, when the diameter is large, the contact frequency can be dispersed, and the life is prolonged. Therefore, the maintenance cycle is extended, and the productivity is improved.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
CMPプロセスを停止することなく、研磨テーブルの回
転等の運動中であっても、研磨テーブルと一体に運動す
るロールに巻付けた研磨パッドを研磨テーブルの上面に
沿って所定距離、例えば1パット分走行させて停止させ
ることで、研磨パッドを自動交換することができる。ま
た本発明によれば、研磨パッド供給手段から研磨パッド
を繰り出し、研磨パッド保持手段により繰り出された研
磨パッドを保持しかつ該研磨パッドを研磨テーブル上に
張設することができる。したがって、研磨テーブルの運
転中であっても、研磨パッドを自動交換することができ
る。
As described above, according to the present invention,
Without stopping the CMP process, the polishing pad wound on the roll moving integrally with the polishing table is moved along the upper surface of the polishing table for a predetermined distance, for example, for one pad, even during the movement such as the rotation of the polishing table. The polishing pad can be automatically replaced by running and stopping. Further, according to the present invention, the polishing pad can be fed out from the polishing pad supply means, the polishing pad fed out by the polishing pad holding means can be held, and the polishing pad can be stretched on the polishing table. Therefore, the polishing pad can be automatically replaced even during the operation of the polishing table.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態のポリッシング装置の要
部を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a main part of a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態のポリッシング装置の要
部を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a main part of the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図1及び図2に示すポリッシング装置にドレッ
シング装置等を追加して図示した正面図である。
FIG. 3 is a front view of the polishing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 with a dressing apparatus and the like added thereto.

【図4】図1及び図2に示すポリッシング装置にドレッ
シング装置等を追加して図示した平面図である。
FIG. 4 is a plan view in which a dressing device and the like are added to the polishing device shown in FIGS. 1 and 2;

【図5】研磨テーブルおよびトップリングを示す要部断
面図であり、研磨パッドは研磨テーブルに真空吸着によ
り保持された状態を示している。
FIG. 5 is a sectional view of a principal part showing a polishing table and a top ring, and shows a state in which a polishing pad is held on the polishing table by vacuum suction;

【図6】研磨パッドおよびセンサが埋め込まれた研磨テ
ーブルを示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a polishing table in which a polishing pad and a sensor are embedded.

【図7】図7(a)および図7(b)は、基板の研磨中
に得られたうず電流センサの検出信号をコントローラで
処理した結果を示すグラフであり、図7(a)は研磨中
にうず電流センサが基板の直下を複数回通過する間の共
振周波数の変化を表し、図7(b)は図7(a)のA部
拡大図である。
7 (a) and 7 (b) are graphs showing the results of processing the detection signal of an eddy current sensor obtained during polishing of a substrate by a controller, and FIG. FIG. 7B is an enlarged view of a portion A in FIG. 7A, showing a change in the resonance frequency while the eddy current sensor passes immediately below the substrate a plurality of times.

【図8】研磨テーブルおよびモータ部の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a polishing table and a motor unit.

【図9】図9(a)は研磨テーブルを支持する部分を示
す平面図であり、図9(b)は図9(a)のA−A線断
面図である。
9A is a plan view showing a portion supporting a polishing table, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 9A.

【図10】本発明の第2の実施形態のポリッシング装置
の要部を示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a main part of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施形態のポリッシング装置
の要部を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a main part of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3の実施形態のポリッシング装置
の要部を示す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a main part of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施形態のポリッシング装置
の要部を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a main part of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図14】本発明に係るポリッシング装置の各部の配置
構成を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing an arrangement configuration of each part of the polishing apparatus according to the present invention.

【図15】トップリングと研磨テーブルとの関係を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a top ring and a polishing table.

【図16】従来のポリッシング装置を示す正面図であ
る。
FIG. 16 is a front view showing a conventional polishing apparatus.

【図17】従来のポリッシング装置を示す平面図であ
る。
FIG. 17 is a plan view showing a conventional polishing apparatus.

【図18】他の従来のポリッシング装置を示す図であ
る。
FIG. 18 is a view showing another conventional polishing apparatus.

【図19】更に他の従来のポリッシング装置を示す図で
ある。
FIG. 19 is a view showing still another conventional polishing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,130 研磨テーブル 10a 研磨テーブル支持軸 10c 連通路 12 テーブル駆動用モータ 14 トップリング 16,18,135 支持板 20,28,147,150,151 軸受 22 巻付けロール 24,32 カップリング 26 巻付けロール駆動用モータ 30 巻取りロール 34 巻取りロール駆動用モータ 36,36a,36b 研磨パッド 40 吸着保持部 42,86,89 コントローラ 44,84,88 配線 46 ロータリジョイント 51 エアシリンダ 52 揺動アーム 53,54,133 モータ 55 パッド粗さ検知機構 56 コントローラ 57 UV照射源 60 ダイヤモンドドレッサ 61 ダイヤモンド電着リング 65 ウォータジェットノズル 66 ポンプ 67 うず電流センサ 69 ガイドリング 70 研磨液供給ノズル 71 高圧純水スプレーまたはアトマイザ 72 ブラシ 73 トップリングシャフト 74 弾性マット 75 光学式センサ 80 ガイドレール 81 リニアモータ 85 ロータリコネクタ(スリップリング) 87 表示装置(ディスプレイ) 134 ケーシング 136 支持部 138,139,148 凹所 140,141 ベアリング 142,143 軸体 144 連結部材 145 主軸 146 駆動端 152a,152b バランサ 153,154 板状部材 155 空間 157 真空吸着孔 221 ウエハカセット 222 ロードアンロードステージ 223 走行機構 224,280,281 搬送ロボット 225,226,282,283 洗浄機 227,228,229,230 載置台 231,245,246,297 シャッター 266 ハウジング 267,284,285,286,287 隔壁 268,269 ドレッサ 270 ウエハステーション 277 ロータリトランスポータ 278,278’ 反転機 279,279’ リフタ 280,281 搬送ロボット 290,290’ プッシャー 291,292,293,294 有無検知用センサ 295,296 リンスノズル W 基板 10, 130 Polishing table 10a Polishing table support shaft 10c Communication path 12 Table driving motor 14 Top ring 16, 18, 135 Support plate 20, 28, 147, 150, 151 Bearing 22 Winding roll 24, 32 Coupling 26 Winding Roll drive motor 30 Take-up roll 34 Take-up roll drive motor 36, 36a, 36b Polishing pad 40 Suction holding part 42, 86, 89 Controller 44, 84, 88 Wiring 46 Rotary joint 51 Air cylinder 52 Swing arm 53, 54, 133 Motor 55 Pad roughness detection mechanism 56 Controller 57 UV irradiation source 60 Diamond dresser 61 Diamond electrodeposition ring 65 Water jet nozzle 66 Pump 67 Eddy current sensor 69 Guide ring 70 Polishing liquid supply Slip 71 High-pressure pure water spray or atomizer 72 Brush 73 Top ring shaft 74 Elastic mat 75 Optical sensor 80 Guide rail 81 Linear motor 85 Rotary connector (slip ring) 87 Display device (Display) 134 Casing 136 Support section 138, 139, 148 Concave portions 140, 141 Bearings 142, 143 Shaft body 144 Connecting member 145 Main shaft 146 Drive end 152a, 152b Balancer 153, 154 Plate member 155 Space 157 Vacuum suction hole 221 Wafer cassette 222 Load unload stage 223 Traveling mechanism 224, 280, 281 Transfer robot 225, 226, 282, 283 Cleaning machine 227, 228, 229, 230 Mounting table 231, 245, 246, 297 Shutter 266 c Zing 267, 284, 285, 286, 287 Partition wall 268, 269 Dresser 270 Wafer station 277 Rotary transporter 278, 278 'Inverter 279, 279' Lifter 280, 281 Transport robot 290, 290 'Pusher 291, 292, 293, 294 Presence detection sensor 295,296 Rinse nozzle W Substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/304 622 H01L 21/304 622F 622H 622R Fターム(参考) 3C034 AA13 AA19 BB73 BB93 CA09 3C058 AA07 AA09 AA11 AA14 AA16 AA19 AB01 AB04 AC04 BA01 BA09 BB02 BC01 BC02 CA01 CB03 DA12 DA17 3C063 AA03 AB07 BH27 EE26 FF30──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/304 622 H01L 21/304 622F 622H 622R F-term (Reference) 3C034 AA13 AA19 BB73 BB93 CA09 3C058 AA07 AA09 AA11 AA14 AA16 AA19 AB01 AB04 AC04 BA01 BA09 BB02 BC01 BC02 CA01 CB03 DA12 DA17 3C063 AA03 AB07 BH27 EE26 FF30

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転もしくは循環運動する研磨テーブル
と、 該研磨テーブルの上方に上下動自在に配置されてポリッ
シング対象物を着脱自在に保持するトップリングと、 前記研磨テーブルと一体に運動し自転自在な一対のロー
ルと、 前記一対のロールの一方に巻付けられ、他方に巻取られ
て前記研磨テーブルの上面に沿って走行する研磨パッド
とを有することを特徴とするポリッシング装置。
1. A polishing table which rotates or circulates, a top ring which is arranged above and below the polishing table so as to be movable up and down, and which holds a polishing object in a detachable manner. A polishing apparatus, comprising: a pair of rolls; and a polishing pad wound around one of the pair of rolls and wound around the other and running along an upper surface of the polishing table.
【請求項2】 前記ロールの少なくとも巻取り側には、
無線または有線で回転制御可能なロール駆動用モータが
接続されていることを特徴とする請求項1記載のポリッ
シング装置。
2. At least on the winding side of the roll,
2. The polishing apparatus according to claim 1, wherein a roll driving motor capable of wirelessly or wire-controlled rotation is connected.
【請求項3】 前記研磨パッドは発泡ポリウレタンのパ
ッド又はスウェードタイプのパッド、又は固定砥粒パッ
ドからなることを特徴とする請求項1又は2記載のポリ
ッシング装置。
3. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing pad comprises a foamed polyurethane pad, a suede type pad, or a fixed abrasive pad.
【請求項4】 前記研磨パッドの粗さを検出するパッド
粗さ検知機構を備えたことを特徴とする請求項1乃至3
のいずれか1項に記載のポリッシング装置。
4. A polishing apparatus according to claim 1, further comprising a pad roughness detecting mechanism for detecting roughness of said polishing pad.
The polishing apparatus according to claim 1.
【請求項5】 前記パッド粗さ検知機構の検出値に基づ
き前記ロール駆動用モータを駆動するようにしたことを
特徴とする請求項4記載のポリッシング装置。
5. The polishing apparatus according to claim 4, wherein the roll driving motor is driven based on a detection value of the pad roughness detection mechanism.
【請求項6】 前記研磨パッドは巻取り方向に沿って区
分された複数の研磨パッドからなることを特徴とする請
求項1乃至5のいずれか1項に記載のポリッシング装
置。
6. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said polishing pad comprises a plurality of polishing pads divided along a winding direction.
【請求項7】 所定の運動を行なう研磨テーブルと、 該研磨テーブルの上方に上下動自在に配置されてポリッ
シング対象物を着脱自在に保持するトップリングと、 研磨パッドを保持するとともに該研磨パッドを繰り出す
ことが可能な研磨パッド供給手段と、 前記研磨パッド供給手段から繰り出された研磨パッドを
保持し該研磨パッドを前記研磨テーブルと一体に運動可
能に研磨テーブル上に張設する研磨パッド保持手段とを
備えたことを特徴とするポリッシング装置。
7. A polishing table which performs a predetermined movement; a top ring which is disposed above and below the polishing table so as to be movable up and down; and which detachably holds an object to be polished; and a polishing pad which holds and holds the polishing pad. Polishing pad supply means capable of being fed out; polishing pad holding means for holding the polishing pad fed out from the polishing pad supply means and stretching the polishing pad on the polishing table so as to be able to move integrally with the polishing table; A polishing apparatus comprising:
【請求項8】 前記研磨パッド供給手段は、長尺状の研
磨パッドを巻付けた巻付けロールからなることを特徴と
する請求項7記載のポリッシング装置。
8. The polishing apparatus according to claim 7, wherein said polishing pad supply means comprises a winding roll around which a long polishing pad is wound.
【請求項9】 前記研磨パッド保持手段は、前記研磨パ
ッドを巻取る巻取りロールからなることを特徴とする請
求項7記載のポリッシング装置。
9. The polishing apparatus according to claim 7, wherein said polishing pad holding means comprises a winding roll for winding said polishing pad.
【請求項10】 前記研磨テーブルは、前記研磨パッド
を吸着保持する吸着保持部を有することを特徴とする請
求項1乃至9のいずれか1項に記載のポリッシング装
置。
10. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing table has a suction holding unit that holds the polishing pad by suction.
【請求項11】 前記巻取りロールには、無線または有
線で回転制御可能なロール駆動用モータが接続されてい
ることを特徴とする請求項9記載のポリッシング装置。
11. The polishing apparatus according to claim 9, wherein a roll driving motor capable of wirelessly or wiredly controlling rotation is connected to the winding roll.
【請求項12】 前記研磨テーブルの所定の運動は、回
転もしくは循環運動もしくは往復直線運動であることを
特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載のポ
リッシング装置。
12. The polishing apparatus according to claim 7, wherein the predetermined movement of the polishing table is a rotation, a circulation, or a reciprocating linear movement.
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