JP2002337046A - Polishing device, polishing method and method for manufacturing semiconductor - Google Patents

Polishing device, polishing method and method for manufacturing semiconductor

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JP2002337046A
JP2002337046A JP2001141701A JP2001141701A JP2002337046A JP 2002337046 A JP2002337046 A JP 2002337046A JP 2001141701 A JP2001141701 A JP 2001141701A JP 2001141701 A JP2001141701 A JP 2001141701A JP 2002337046 A JP2002337046 A JP 2002337046A
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JP
Japan
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polishing
pad
polishing cloth
surface shape
cloth
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Application number
JP2001141701A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Kozuki
貴晶 上月
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To polish an object to be polished such as a semiconductor wafer with a satisfactory flatness and in-plane uniformity at a low cost. SOLUTION: In the case of polishing an object 14 to be polished with an abrasive cloth 13, a surface shape of the abrasive cloth 13 is measured after polishing or during polishing, and a condition of flattering processing of the abrasive cloth 13 is optimized by feeding back the measurement results. Flattering processing of the abrasive cloth 13 is performed under the optimized condition. Using the abrasive cloth 13 treated with this flattering processing, a semiconductor wafer or the like is polished, for example. A contact-type or non- contact type measuring device is used for measurement of the surface shape of the abrasive cloth 13.

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】この発明は、研磨装置、研磨
方法および半導体装置の製造方法に関し、例えば半導体
ウェーハなどの薄板状被研磨物の被研磨面を研磨するの
に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus, a polishing method, and a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a polishing apparatus suitable for polishing a surface to be polished of a thin plate-like material to be polished such as a semiconductor wafer. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高集積化によりその内部
配線の微細化、多層化が進んでおり、これに伴い平坦化
技術が重要な技術となっている。この平坦化技術の一つ
に化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing,
CMP)法があり、すでに実用化されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the integration of LSIs has become higher, the internal wiring has become finer and more multilayered, and accordingly, flattening techniques have become important techniques. One of the planarization techniques is chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing,
CMP) method, which has already been put to practical use.

【0003】図12に従来のCMP装置を示す。図12
に示すように、このCMP装置においては、図示省略し
た回転機構により軸101の周りに回転可能な定盤10
2上に研磨布、すなわちパッド103が両面テープなど
で固定されている。パッド103の上には、被研磨物1
04を保持する研磨ヘッド105がシリンダ106によ
り上下動可能かつ軸107の周りに回転可能に設置され
ている。ここで、被研磨物104は、その吸着保持およ
び緩衝用の吸着フィルム108を介して研磨ヘッド10
5に保持されている。また、研磨ヘッド105の外周部
には、被研磨物104が研磨ヘッド105から外部に飛
び出すのを防止するためのリテーナリング109が設け
られている。パッド103の上方には研磨剤供給ライン
110が設置されている。
FIG. 12 shows a conventional CMP apparatus. FIG.
As shown in FIG. 1, in this CMP apparatus, a surface plate 10 rotatable around an axis 101 by a rotation mechanism (not shown).
2, a polishing cloth, that is, a pad 103 is fixed with a double-sided tape or the like. The object to be polished 1 is placed on the pad 103.
A polishing head 105 that holds the wafer 04 is installed so as to be vertically movable by a cylinder 106 and rotatable around a shaft 107. Here, the object to be polished 104 is attached to the polishing head 10 via the suction film 108 for suction holding and buffering.
5 is held. Further, a retainer ring 109 for preventing the object to be polished 104 from jumping out of the polishing head 105 is provided on an outer peripheral portion of the polishing head 105. Above the pad 103, an abrasive supply line 110 is provided.

【0004】パッド103の上にはさらに、研磨により
荒れたパッド103の表面を平坦化し、均一化するため
のパッドコンディショナー111が、軸112の周りに
回転可能にかつアーム113により水平面内で移動可能
に設置されている。図13にパッドコンディショナー1
11の構成を模式的に示す。ここで、図13Aは平面
図、図13Bは図13AのB−B線に沿っての断面図、
図13Cはダイヤモンドドレッサー部の拡大図である。
図13Aおよび図13Bに示すように、パッドコンディ
ショナー111は、円形のステンレス鋼(SUS)の板
201の一主面の外周部に同心円環状のダイヤモンドド
レッサー202が取り付けられた構造を有する。図13
Cに示すように、ダイヤモンドドレッサー202は、板
201上にニッケル(Ni)膜202aを蒸着により形
成し、その上に砥粒となるダイヤモンド粒子202bを
蒸着により形成したものである。ただし、ダイヤモンド
ドレッサー202は、板201上に直接メッキ処理など
を施し、その上にダイヤモンド粒子202bを蒸着によ
り形成したものでもよい。
On the pad 103, a pad conditioner 111 for flattening and uniformizing the surface of the pad 103 roughened by polishing is rotatable around an axis 112 and movable in a horizontal plane by an arm 113. It is installed in. FIG. 13 shows pad conditioner 1.
11 schematically shows the configuration of the eleventh embodiment. Here, FIG. 13A is a plan view, FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 13A,
FIG. 13C is an enlarged view of the diamond dresser section.
As shown in FIGS. 13A and 13B, the pad conditioner 111 has a structure in which a concentric annular diamond dresser 202 is attached to an outer peripheral portion of one main surface of a circular stainless steel (SUS) plate 201. FIG.
As shown in C, the diamond dresser 202 has a nickel (Ni) film 202a formed on a plate 201 by vapor deposition, and diamond particles 202b to be abrasive grains formed thereon by vapor deposition. However, the diamond dresser 202 may be one in which a plating process or the like is directly performed on the plate 201 and diamond particles 202b are formed thereon by vapor deposition.

【0005】次に、上述のように構成されたCMP装置
により研磨を行う方法について説明する。すなわち、研
磨時には、被研磨物104、例えば半導体ウェーハを研
磨ヘッド105に保持し、パッド103上に研磨剤供給
ライン110からスラリー状の研磨剤114を供給しな
がら、研磨ヘッド105および定盤102をそれぞれそ
の軸107および軸101の周りに回転させつつシリン
ダ106により研磨ヘッド105を降下させる。そし
て、研磨ヘッド105がパッド102に接した後、さら
に加圧して研磨を行う。
Next, a description will be given of a method of performing polishing by the CMP apparatus configured as described above. That is, at the time of polishing, the object to be polished 104, for example, a semiconductor wafer, is held by the polishing head 105, and the polishing head 105 and the platen 102 are moved while the slurry-like abrasive 114 is supplied from the abrasive supply line 110 onto the pad 103. The polishing head 105 is lowered by the cylinder 106 while rotating around the shaft 107 and the shaft 101, respectively. Then, after the polishing head 105 comes into contact with the pad 102, polishing is performed by further applying pressure.

【0006】必要に応じて、研磨時または研磨時以外の
時間に単独で、パッドコンディショナー111をパッド
103に押し当てながら回転させて研削することによ
り、研磨により荒れたパッド103の表面を平坦化し、
均一にする。
If necessary, the pad conditioner 111 is rotated while being pressed against the pad 103 alone or at the time other than the polishing to grind the surface of the pad 103, which is roughened by polishing.
Make it even.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のCMP装置においては、パッドコンディショナー
111によりパッド103の表面の研削処理を行った上
で、被研磨物104として例えば半導体ウェーハ上の膜
(以下、単に半導体ウェーハと言う)を研磨しても、そ
の表面は不均一に研磨されてしまい、許容できない凹凸
段差が残存してしまうという問題があった。
However, in the above-described conventional CMP apparatus, after the surface of the pad 103 is ground by the pad conditioner 111, a film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a semiconductor wafer) is formed as the object 104 to be polished. However, there is a problem that even if the semiconductor wafer is simply polished, the surface thereof is non-uniformly polished and unacceptable uneven steps remain.

【0008】このように、半導体装置の製造工程におけ
る主要工程の一つであるCMP工程において、所望のス
ペック内で半導体ウェーハの研磨を行うことができない
ことから、半導体装置の歩留まりの低下が生じる。ま
た、パッド103などの消耗材の交換を頻繁に行う必要
があるため、生産性が低下するとともに、消耗材の費用
がかさみ、半導体装置の製造コストが大幅に増加してし
まう。
[0008] As described above, in the CMP process, which is one of the main processes in the semiconductor device manufacturing process, the semiconductor wafer cannot be polished within desired specifications, so that the yield of the semiconductor device decreases. Further, since it is necessary to frequently exchange consumables such as the pads 103, productivity is reduced, expendables are increased, and the manufacturing cost of the semiconductor device is significantly increased.

【0009】本発明者は、従来技術が有する上述の課題
を解決すべく、鋭意検討を行った結果、上述の従来のC
MP装置において、パッドコンディショナー111を用
いているにもかかわらず、被研磨物104として例えば
半導体ウェーハを研磨してもその表面が不均一に研磨さ
れてしまうのは、研磨処理を行うにつれ、パッドコンデ
ィショナー111によるパッド103の研削時に、軸1
12、アーム113、定盤102などの機械的精度に起
因する微小な位置ずれが生じ、パッド103の表面が不
均一に研削されてしまうためであることを見い出した。
The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems of the prior art.
In the MP apparatus, even if a semiconductor wafer is polished, for example, as the object to be polished 104, the surface thereof is unevenly polished in spite of the use of the pad conditioner 111. When grinding the pad 103 with 111, the shaft 1
It has been found that a slight displacement occurs due to the mechanical accuracy of the arm 12, the arm 113, the surface plate 102, and the like, and the surface of the pad 103 is unevenly ground.

【0010】図14に、従来のCMP装置における初期
および研磨を種々の時間行った後のパッドの表面形状を
その中心からの距離に対するパッド残厚の変化として測
定した結果を示す。また、図15に、研磨時間を一定
(60分)とした場合のパッドコンディショニング時間
とパッドの表面形状との関係を示す。図14より、パッ
ドの表面が不均一に削られることにより、研磨を4時間
以上行ったパッドの表面には0.1mm程度の高さの大
きい凹凸が存在すること、研磨時間が長くなるにつれて
凹凸差が大きくなる傾向があることがわかる。また、図
15より、パッドコンディショニングを一定時間行って
も、パッドの表面を平坦に削ることは難しいことがわか
る。
FIG. 14 shows the results of measurement of the surface shape of a pad as a change in the remaining pad thickness with respect to the distance from the center of the pad after various times of initial polishing and polishing in a conventional CMP apparatus. FIG. 15 shows the relationship between the pad conditioning time and the pad surface shape when the polishing time is fixed (60 minutes). From FIG. 14, it can be seen that the surface of the pad is polished unevenly, so that the surface of the pad that has been polished for 4 hours or more has large irregularities with a height of about 0.1 mm. It can be seen that the difference tends to increase. FIG. 15 shows that even if pad conditioning is performed for a certain period of time, it is difficult to flatten the surface of the pad.

【0011】このようにパッドの表面形状が悪いと、被
研磨物、例えば半導体ウェーハの研磨時に、研磨特性で
ある面内均一性(どれだけ均一に半導体ウェーハが研磨
されたかを表す指標)および表面平坦性(どれだけ平坦
に半導体ウェーハが研磨されたかを表す指標)が悪くな
る。さらに研磨処理を続けると、パッドの表面形状の不
均一化が進行するため、研磨特性がより悪化する。
If the surface shape of the pad is poor as described above, the in-plane uniformity (indicator indicating how uniformly the semiconductor wafer was polished) and the surface are polished when polishing the object to be polished, for example, a semiconductor wafer. The flatness (an index indicating how flat the semiconductor wafer is polished) deteriorates. If the polishing process is further continued, the surface shape of the pad becomes uneven, so that the polishing characteristics are further deteriorated.

【0012】図16に、図14に示すような不均一な表
面形状を有するパッド103を用いて研磨を行ったとき
の、半導体ウェーハの研磨レートの面内分布および面内
均一性を示す。図16より、研磨レートの面内分布およ
び面内均一性は非常に悪いことがわかる。最悪の場合に
は、半導体ウェーハの研磨特性の再現性が得られなくな
る。
FIG. 16 shows the in-plane distribution and the in-plane uniformity of the polishing rate of a semiconductor wafer when polishing is performed using the pad 103 having an uneven surface shape as shown in FIG. FIG. 16 shows that the in-plane distribution and the in-plane uniformity of the polishing rate are very poor. In the worst case, reproducibility of the polishing characteristics of the semiconductor wafer cannot be obtained.

【0013】したがって、この発明が解決しようとする
課題は、半導体ウェーハなどの被研磨物を良好な表面平
坦性および面内均一性でしかも低コストで研磨すること
ができる研磨装置および研磨方法ならびにこの研磨方法
を用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing apparatus and a polishing method capable of polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer with good surface flatness and in-plane uniformity at a low cost, and a polishing method therefor. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a polishing method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第1の発明は、研磨布を用いて被研磨物
の研磨を行うようにした研磨装置において、研磨布の表
面形状を測定し、その測定結果に応じて研磨布の表面の
平坦化処理を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a polishing apparatus for polishing an object to be polished using a polishing cloth. Is measured, and the surface of the polishing pad is flattened in accordance with the measurement result.

【0015】この発明の第2の発明は、研磨布を用いて
被研磨物の研磨を行うようにした研磨方法において、研
磨布の表面形状を測定し、その測定結果に応じて研磨布
の表面の平坦化処理を行うようにしたことを特徴とする
ものである。
According to a second aspect of the present invention, in a polishing method for polishing an object to be polished using a polishing cloth, the surface shape of the polishing cloth is measured, and the surface of the polishing cloth is measured in accordance with the measurement result. The flattening process is performed.

【0016】この発明の第3の発明は、研磨布を用いて
被研磨物の研磨を行う工程を有する半導体装置の製造方
法において、研磨布の表面形状を測定し、その測定結果
に応じて研磨布の表面の平坦化処理を行うようにしたこ
とを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a step of polishing an object to be polished using a polishing cloth, wherein a surface shape of the polishing cloth is measured, and polishing is performed in accordance with the measurement result. The present invention is characterized in that the surface of the cloth is flattened.

【0017】この発明において、研磨布の表面形状の測
定は、研磨後(例えば、各被研磨物の研磨直後)に行っ
てもよいし、研磨中に行ってもよく、研磨後および研磨
中の双方で行ってもよい。研磨装置は、典型的には、研
磨布の表面形状を測定する測定手段および研磨布の表面
の平坦化処理を行う平坦化手段を有する。この測定手段
により得られる研磨布の表面形状の情報に基づいて、あ
るいは研磨布の表面形状の情報をフィードバックして、
所望の表面形状が得られるように平坦化処理条件を最適
条件に設定して研磨布の平坦化処理を行う。この最適条
件とは、研磨布の表面が平坦化され、かつ、平坦化処理
時間の経過に対して研磨布全面である一定の研削量とな
るような条件である。そして、必要に応じて、この平坦
化処理条件に基づいて研磨条件を最適条件に設定して被
研磨物の研磨を行う。
In the present invention, the measurement of the surface shape of the polishing cloth may be performed after polishing (for example, immediately after polishing of each object to be polished), during polishing, or after polishing and during polishing. Both may be performed. The polishing apparatus typically has a measuring means for measuring the surface shape of the polishing cloth and a flattening means for flattening the surface of the polishing cloth. Based on the information on the surface shape of the polishing cloth obtained by this measuring means, or feedback the information on the surface shape of the polishing cloth,
The flattening process of the polishing pad is performed by setting the flattening process conditions to optimal conditions so that a desired surface shape is obtained. This optimum condition is a condition under which the surface of the polishing pad is flattened and a predetermined amount of grinding is performed on the entire surface of the polishing pad with the elapse of the flattening processing time. Then, if necessary, the object to be polished is polished by setting the polishing conditions to optimal conditions based on the planarization processing conditions.

【0018】研磨布の表面形状を測定する測定手段とし
ては、十分な測定精度が得られるものであれば、種々の
ものを用いることができ、接触式、非接触式のいずれで
あってもよい。接触式の測定手段(例えば、触針式のも
の)は、例えば、研磨布の表面にその先端が接触した状
態でこの研磨布に対して移動可能に設けられる。そし
て、この測定手段の移動により、その移動方向の研磨布
の表面形状を測定する。この測定手段は平坦化手段と独
立に移動可能に設けてもよいし、平坦化手段の保持部と
一体に設けてもよい。非接触式の測定手段(例えば、光
学式のもの)は、例えば、研磨布の表面に光、典型的に
はレーザー光を照射することにより研磨布の表面形状を
測定するものであり、具体的にはレーザー変位計などで
ある。
As the measuring means for measuring the surface shape of the polishing cloth, various means can be used as long as sufficient measurement accuracy can be obtained, and any of a contact type and a non-contact type may be used. . The contact type measuring means (for example, a stylus type) is provided movably with respect to the polishing cloth, for example, in a state where the tip thereof is in contact with the surface of the polishing cloth. Then, by the movement of the measuring means, the surface shape of the polishing cloth in the moving direction is measured. This measuring means may be provided so as to be movable independently of the flattening means, or may be provided integrally with the holding portion of the flattening means. The non-contact type measuring means (for example, optical type) measures the surface shape of the polishing cloth by irradiating the surface of the polishing cloth with light, typically a laser beam. Is a laser displacement meter or the like.

【0019】研磨は、研磨布を用いるものであれば、基
本的にはどのようなものであってもよいが、典型的に
は、化学的機械的研磨(CMP)である。また、被研磨
物は、基本的にはどのようなものであってもよいが、典
型的には、各種の半導体ウェーハや、液晶ディスプレイ
(LCD)用ガラス板などの薄板状被研磨物である。
The polishing may be basically any polishing method using a polishing cloth, but is typically chemical mechanical polishing (CMP). In addition, the object to be polished may be basically any type, but typically, is a thin plate-shaped object to be polished such as various semiconductor wafers or a glass plate for a liquid crystal display (LCD). .

【0020】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、例えば研磨後および/または研磨中に研磨布の表面
形状を測定し、その測定結果に応じて研磨布の表面の平
坦化処理を行うことにより、研磨布の表面を常に平坦な
良好な表面形状に保つことができる。
According to the present invention constructed as described above, for example, after polishing and / or during polishing, the surface shape of the polishing cloth is measured, and the surface of the polishing cloth is flattened according to the measurement result. Thus, the surface of the polishing cloth can be always kept flat and in a good surface shape.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。図1はこの発明の第1の実施形態によるCMP装置
の全体構成を示す平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the CMP apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0022】図1に示すように、このCMP装置は、主
として、半導体ウェーハなどの被研磨物の研磨を行う研
磨ユニット1と、研磨ユニット1においてパッド上に研
磨剤を供給する研磨剤供給ユニット2と、研磨ユニット
1においてパッドの表面形状を測定するパッド形状測定
ユニット3と、研磨後に被研磨物を洗浄し、乾燥させる
洗浄ユニット4と、洗浄ユニット4で使用するHF、N
3 などの洗浄薬液を供給する薬液供給ユニット5と、
被研磨物の搬送ユニット6とから構成されている。
As shown in FIG. 1, this CMP apparatus mainly comprises a polishing unit 1 for polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer, and an abrasive supply unit 2 for supplying an abrasive onto a pad in the polishing unit 1. A pad shape measuring unit 3 for measuring the surface shape of the pad in the polishing unit 1, a cleaning unit 4 for cleaning and drying the object to be polished after polishing, and HF, N used in the cleaning unit 4.
A chemical supply unit 5 for supplying a cleaning chemical such as H 3 ,
And a transfer unit 6 for the object to be polished.

【0023】図2に研磨ユニット1の構成を示す。研磨
ユニット1の基本的構成は、図12に示す従来のCMP
装置と同様である。すなわち、図2に示すように、図示
省略した回転機構により軸11の周りに回転可能な定盤
12上にパッド13が両面テープなどで固定されてい
る。パッド13の上には、被研磨物14を保持する研磨
ヘッド15aを有する研磨ヘッドユニット15がシリン
ダ16により上下動可能かつ軸17の周りに回転可能に
設置されている。被研磨物14は、その吸着保持および
緩衝用の吸着フィルム18を介して研磨ヘッド15aに
保持されている。また、研磨ヘッド15aの外周部に
は、被研磨物14が研磨ヘッド15aから外部に飛び出
すのを防止するためのリテーナリング19が設けられて
いる。パッド13の上方には研磨剤供給ライン20が設
置されている。この研磨剤供給ライン20は研磨剤供給
ユニット2と接続されている。
FIG. 2 shows the configuration of the polishing unit 1. The basic configuration of the polishing unit 1 is a conventional CMP shown in FIG.
Same as the device. That is, as shown in FIG. 2, a pad 13 is fixed with a double-sided tape or the like on a surface plate 12 rotatable around a shaft 11 by a rotation mechanism not shown. On the pad 13, a polishing head unit 15 having a polishing head 15 a for holding an object to be polished 14 is installed so as to be vertically movable by a cylinder 16 and rotatable around a shaft 17. The object to be polished 14 is held by the polishing head 15a via the suction film 18 for suction holding and buffering. A retainer ring 19 is provided on the outer peripheral portion of the polishing head 15a to prevent the workpiece 14 from jumping out of the polishing head 15a. Above the pad 13, an abrasive supply line 20 is provided. The abrasive supply line 20 is connected to the abrasive supply unit 2.

【0024】パッド13の上にはさらに、研磨により荒
れたパッド13の表面を平坦化し、均一化するためのパ
ッドコンディショナー21が軸22の周りに回転可能に
かつアーム23により水平面内で移動可能に設置されて
いる。パッドコンディショナー21としては、例えば図
13に示すものと同様な構成のものが用いられる。
On the pad 13, a pad conditioner 21 for flattening and uniformizing the surface of the pad 13 roughened by polishing is rotatable around an axis 22 and movable in a horizontal plane by an arm 23. is set up. As the pad conditioner 21, for example, one having the same configuration as that shown in FIG. 13 is used.

【0025】図3にパッド形状測定ユニット3を示す。
図3に示すように、パッド形状測定ユニット3は、研磨
ユニット1内にこれと独立して設けられたパッド形状測
定スタンド31、32と、パッド形状測定スタンド32
の一端部にパッド13と対向して取り付けられた接触式
のパッド形状測定機33とからなる。このパッド形状測
定ユニット3によりパッド13の表面形状の測定を行う
には、例えば、定盤12が静止している状態で、パッド
形状測定機33を定盤12の中心に移動させ、このパッ
ド形状測定機33をパッド13の表面に接触させながら
パッド形状測定スタンド32をパッド形状測定スタンド
31を中心として定盤12の半径方向に旋回する。これ
によって、パッド形状測定機33がパッド13の表面に
接触しながらこのパッド13の中心から最外周まで移動
するため、パッド13の半径方向の表面形状を測定する
ことができる。なお、図1において、符号34は軸、3
5は軸カバーを示す。また、符号36はパッド13を使
用しないときの退避(待機)位置を示す。
FIG. 3 shows the pad shape measuring unit 3.
As shown in FIG. 3, the pad shape measuring unit 3 includes pad shape measuring stands 31 and 32 provided independently of the polishing unit 1 and a pad shape measuring stand 32.
And a contact-type pad shape measuring device 33 attached to one end of the device so as to face the pad 13. In order to measure the surface shape of the pad 13 by the pad shape measuring unit 3, for example, the pad shape measuring device 33 is moved to the center of the surface plate 12 while the surface plate 12 is stationary, and the pad shape is measured. While the measuring device 33 is in contact with the surface of the pad 13, the pad shape measuring stand 32 is turned around the pad shape measuring stand 31 in the radial direction of the surface plate 12. Accordingly, the pad shape measuring device 33 moves from the center of the pad 13 to the outermost periphery thereof while contacting the surface of the pad 13, so that the surface shape of the pad 13 in the radial direction can be measured. In FIG. 1, reference numeral 34 denotes an axis, 3
Reference numeral 5 denotes a shaft cover. Reference numeral 36 indicates a retracted (standby) position when the pad 13 is not used.

【0026】搬送ユニット6は、被研磨物を順にカセッ
ト7からロードし、研磨ユニット1における研磨および
洗浄ユニット4における洗浄を経てカセット8へアンロ
ードするように構成されている。
The transport unit 6 is configured to sequentially load the objects to be polished from the cassette 7, and then unload the polished objects into the cassette 8 after polishing in the polishing unit 1 and cleaning in the cleaning unit 4.

【0027】次に、上述のように構成されたCMP装置
の使用方法について説明する。図4にCMP処理フロー
を示す。図4に示すように、まず、CMP処理前に、パ
ッド形状測定機33により、上述のようにしてパッド1
3の半径方向の表面形状を測定する。次に、得られたパ
ッド表面形状から、パッド13の表面の凹凸量を計測す
る。この凹凸量が所定の許容値、例えば10μm以下で
あればそのままCMP処理を行い、10μm以上であれ
ばパッド形状最適化シミュレーションを行う。このパッ
ド形状最適化シミュレーションでは、得られたパッド表
面形状およびパッドコンディショナー形状特性、現回転
数、スイープ幅などから得られた最適値にパッドコンデ
ィショナー条件を変更する。これらの一連の作業は、ク
ローズループ内処理が可能であり、得られた全情報は、
次回以降の処理情報としてフィードバックされる。ま
た、このとき所望のCMP処理スペックを満たすため
に、必要に応じて研磨条件を再設定する。さらに、この
フローを繰り返し、常にパッド13の表面が平坦にコン
ディショニングされた状態を保ち、CMP処理を行う。
Next, a method of using the CMP apparatus configured as described above will be described. FIG. 4 shows a CMP processing flow. As shown in FIG. 4, first, before the CMP process, the pad 1 was measured by the pad shape measuring device 33 as described above.
3. Measure the surface profile in the radial direction. Next, the unevenness amount of the surface of the pad 13 is measured from the obtained pad surface shape. If this unevenness amount is equal to or less than a predetermined allowable value, for example, 10 μm or less, the CMP process is performed as it is, and if it is 10 μm or more, the pad shape optimization simulation is performed. In this pad shape optimization simulation, the pad conditioner condition is changed to an optimum value obtained from the obtained pad surface shape, pad conditioner shape characteristics, current rotation speed, sweep width, and the like. These series of operations can be processed in a closed loop, and all the information obtained is
The information is fed back as processing information for the next and subsequent times. At this time, the polishing conditions are reset as necessary to satisfy the desired CMP processing specifications. Further, this flow is repeated, and the CMP process is performed while the surface of the pad 13 is constantly conditioned to be flat.

【0028】パッド13の表面形状測定からCMP処理
までのフローをより具体的に説明する。すなわち、ま
ず、パッド形状測定機33により、パッドコンディショ
ニングを行ったパッド13の半径方向の表面形状を測定
する。その結果、図15に示すように、パッド13の表
面が平坦に研削されておらず、表面形状が悪いものであ
ったとする。そして、この表面形状が悪いパッド13を
用いて半導体ウェーハを研磨したときの研磨レートの面
内分布および面内均一性が図16に示すように悪いもの
であったとする。このときのパッドコンディショニング
条件は下記のとおりである。
The flow from the surface shape measurement of the pad 13 to the CMP process will be described more specifically. That is, first, the surface shape in the radial direction of the pad 13 on which the pad conditioning has been performed is measured by the pad shape measuring device 33. As a result, as shown in FIG. 15, it is assumed that the surface of the pad 13 is not ground flat and the surface shape is bad. Then, it is assumed that the in-plane distribution and the in-plane uniformity of the polishing rate when the semiconductor wafer is polished using the pad 13 having the bad surface shape are poor as shown in FIG. The pad conditioning conditions at this time are as follows.

【0029】 パッドコンディショニング条件A パッドコンディショナーの回転数 115rpm スイープ回数 10スイープ/min スイープ範囲 36.83mmから233.68mm ゾーン コンディショニング時間(秒) 1 0.87 2 0.75 3 0.5 4 0.4 5 0.35 6 0.35 7 0.35 8 0.69 9 0.91 10 0.83 研磨ヘッドの荷重 6lbf スラリー流量 195ml/minPad Conditioning Condition A Number of rotations of pad conditioner 115 rpm Number of sweeps 10 Sweep / min Sweep range 36.83 mm to 233.68 mm Zone conditioning time (sec) 1 0.87 2 0.75 3 0.5 4 0.4 5 0.35 6 0.35 7 0.35 8 0.69 9 0.91 10 0.83 Load of polishing head 6 lbf Slurry flow rate 195 ml / min

【0030】ただし、パッド13上のパッドコンディシ
ョナー21のスイープ範囲を均等に10分割し、それぞ
れ各分割区間のコンディショニング時間を示した。な
お、スイープゾーンは、パッドコンディショナー21の
中心を基準とし、パッド中心から順にカウントした。
However, the sweep range of the pad conditioner 21 on the pad 13 was equally divided into ten, and the conditioning time of each divided section was shown. The sweep zone was counted in order from the center of the pad with reference to the center of the pad conditioner 21.

【0031】そこで、図15に示すパッド表面形状か
ら、パッド13の表面を平坦に削ることができるスイー
プゾーンのコンディショニング時間をシミュレーション
などにより最適化する。この最適化されたパッドコンデ
ィショニング条件は下記のとおりである。
Therefore, from the pad surface shape shown in FIG. 15, the conditioning time of the sweep zone in which the surface of the pad 13 can be cut flat is optimized by simulation or the like. The optimized pad conditioning conditions are as follows.

【0032】 パッドコンディショニング条件B パッドコンディショナーの回転数 115rpm スイープ回数 10スイープ/min スイープ範囲 36.83mmから233.68mm ゾーン コンディショニング時間(秒) 1 0.73 2 0.66 3 0.62 4 0.52 5 0.52 6 0.52 7 0.5 8 0.62 9 0.74 10 0.57 研磨ヘッドの荷重 6lbf スラリー流量 195ml/minPad conditioning condition B Number of rotations of pad conditioner 115 rpm Number of sweeps 10 Sweep / min Sweep range 36.83 mm to 233.68 mm Zone conditioning time (sec) 1 0.73 2 0.66 3 0.62 4 0.52 5 0.52 6 0.52 7 0.5 8 0.62 9 0.74 10 0.57 Load of polishing head 6 lbf Slurry flow rate 195 ml / min

【0033】次に、パッド削れ量を調整するため、パッ
ドコンディショニング条件がAのときのパッド削れ量を
基に所望のパッド削れ量を得るために、スイープ回数を
最適化する。このときのパッドコンディショニング条件
は下記のようになる。
Next, in order to adjust the pad scraping amount, the number of sweeps is optimized to obtain a desired pad scraping amount based on the pad scraping amount when the pad conditioning condition is A. The pad conditioning conditions at this time are as follows.

【0034】 パッドコンディショニング条件C パッドコンディショナーの回転数 115rpm スイープ回数 6スイープ/min スイープ範囲 36.83mmから233.68mm ゾーン コンディショニング時間(秒) 1 0.44 2 0.40 3 0.37 4 0.31 5 0.31 6 0.31 7 0.30 8 0.37 9 0.45 10 0.34 研磨ヘッドの荷重 6lbf スラリー流量 195ml/minPad conditioning condition C Number of rotations of pad conditioner 115 rpm Number of sweeps 6 Sweep / min Sweep range 36.83 mm to 233.68 mm Zone conditioning time (sec) 1 0.44 2 0.40 3 0.37 4 0.31 5 0.31 6 0.31 7 0.30 8 0.37 9 0.45 10 0.34 Load of polishing head 6 lbf Slurry flow rate 195 ml / min

【0035】なお、上述のようにスイープ回数を最適化
するとコンディショニング時間も変化するが、各スイー
プゾーンの時間割合は変わらない。つまり、パッドコン
ディショニング条件がBのときとCのときとの各スイー
プゾーンのパッドコンディショナーの時間割合は同じで
ある。
As described above, when the number of sweeps is optimized, the conditioning time also changes, but the time ratio of each sweep zone does not change. That is, the time ratio of the pad conditioner in each sweep zone when the pad conditioning condition is B and when the pad conditioning condition is C is the same.

【0036】次に、上述のようにして最適化されたパッ
ドコンディショニング条件Cを用いてパッドコンディシ
ョニングを行う。このパッドコンディショニングでは、
具体的には、パッドコンディショナー21をパッド13
に押し当てながら回転させて研削を行う。
Next, pad conditioning is performed using the pad conditioning condition C optimized as described above. In this pad conditioning,
Specifically, the pad conditioner 21 is
It grinds by rotating while pressing it against.

【0037】そして、このようにして最適条件でパッド
コンディショニングを行ったパッド13を用いて被研磨
物14としての半導体ウェーハの表面の研磨を行う。こ
の研磨は、具体的には次のようにして行う。すなわち、
図2に示すように、被研磨物14として半導体ウェーハ
を研磨ヘッド15aに保持し、パッド13上に研磨剤供
給ライン20からスラリー状の研磨剤24を供給しなが
ら、研磨ヘッド15aおよび定盤12をそれぞれその軸
17および軸11の周りに回転させつつシリンダ16に
より研磨ヘッド15aを降下させる。そして、研磨ヘッ
ド15aがパッド13に接した後、さらに加圧して研磨
を行う。研磨剤24としては、例えばシリカやアルミナ
などを含んだ水溶液を用いる。
Then, the surface of the semiconductor wafer as the object to be polished 14 is polished by using the pad 13 which has been subjected to the pad conditioning under the optimum conditions as described above. This polishing is specifically performed as follows. That is,
As shown in FIG. 2, a semiconductor wafer is held as a polishing object 14 by a polishing head 15 a, and a polishing head 15 a and a platen 12 The polishing head 15a is lowered by the cylinder 16 while rotating around the shaft 17 and the shaft 11, respectively. Then, after the polishing head 15a comes into contact with the pad 13, the polishing is performed by further applying pressure. As the polishing agent 24, an aqueous solution containing, for example, silica or alumina is used.

【0038】図5に、この第1の実施形態によるCMP
装置における初期および研磨を種々の時間行った後のパ
ッドの表面形状をその中心からの距離に対するパッド残
厚の変化として測定した結果を示す。また、図6に、研
磨時間を一定(60分)とした場合のパッドコンディシ
ョニング時間とパッドの表面形状との関係を示す。図5
を図13と比較すると明らかなように、この第1の実施
形態においては、パッド13の表面の凹凸は0.05m
m程度以下の高さであり、パッドの表面は極めて平坦で
あることがわかる。また、図6より、パッドコンディシ
ョニング時間によらず、パッド13の表面が均一に削ら
れ、極めて良好に平坦化されていることがわかる。
FIG. 5 shows the CMP according to the first embodiment.
The results of measuring the surface shape of the pad initially and after various times of polishing in the apparatus as a change in the remaining pad thickness with respect to the distance from the center are shown. FIG. 6 shows the relationship between the pad conditioning time and the pad surface shape when the polishing time is constant (60 minutes). FIG.
As is clear from the comparison with FIG. 13, in the first embodiment, the unevenness of the surface of the pad 13 is 0.05 m.
m, which indicates that the surface of the pad is extremely flat. Further, FIG. 6 shows that the surface of the pad 13 is uniformly ground and flattened extremely well regardless of the pad conditioning time.

【0039】図7に、図5に示す表面形状を有するパッ
ド13を用いて研磨を行ったときの半導体ウェーハ(シ
リコンウェーハ)の研磨レートの面内分布および面内均
一性を示す。図7を図16と比較すると明らかなよう
に、研磨レートの面内分布および面内均一性は極めて良
好であり、従来に比べて大幅に改善されていることがわ
かる。
FIG. 7 shows in-plane distribution and in-plane uniformity of a polishing rate of a semiconductor wafer (silicon wafer) when polishing is performed using the pad 13 having the surface shape shown in FIG. As is clear from the comparison of FIG. 7 with FIG. 16, the in-plane distribution and the in-plane uniformity of the polishing rate are extremely good, and it is understood that the polishing rate is greatly improved as compared with the related art.

【0040】図8は、図5に示す平坦な表面形状を有す
るパッド13を用いて研磨を行ったときの半導体ウェー
ハの表面の凹凸の面内分布を濃淡で示したものである。
図8の半導体ウェーハ中の数字は測定点の番号を示す。
ただし、研磨時間は60秒、研磨量は281.75n
m、研磨レートは281.75nm/min、最大研磨
レートは288.77nm/min、最小研磨レートは
274.91nm/min、内外均一性は0.189%
である。
FIG. 8 shows the in-plane distribution of unevenness on the surface of the semiconductor wafer when polishing is performed using the pad 13 having the flat surface shape shown in FIG.
The numbers in the semiconductor wafer in FIG. 8 indicate the numbers of the measurement points.
However, the polishing time was 60 seconds and the polishing amount was 281.75 n.
m, the polishing rate is 281.75 nm / min, the maximum polishing rate is 288.77 nm / min, the minimum polishing rate is 274.91 nm / min, and the uniformity inside and outside is 0.189%.
It is.

【0041】比較のために、図9に、図13に示す不均
一で悪い表面形状を有するパッドを用いて研磨を行った
ときの半導体ウェーハの表面の凹凸の面内分布を示す。
ただし、研磨時間は60秒、研磨量は291.46n
m、研磨レートは291.46nm/min、最大研磨
レートは376.75nm/min、最小研磨レートは
236.53nm/min、内外均一性は0.779%
である。
For comparison, FIG. 9 shows the in-plane distribution of unevenness on the surface of the semiconductor wafer when polishing is performed using the pad having a non-uniform and bad surface shape shown in FIG.
However, the polishing time was 60 seconds and the polishing amount was 291.46 n.
m, the polishing rate is 291.46 nm / min, the maximum polishing rate is 376.75 nm / min, the minimum polishing rate is 236.53 nm / min, and the inside and outside uniformity is 0.779%.
It is.

【0042】図8を図9と比較すると明らかなように、
表面形状の悪いパッドを用いて研磨を行った図9の場合
は半導体ウェーハの表面の凹凸差は極めて大きく、しか
も面内均一性が悪いのに対し、表面形状の良好なパッド
を用いて研磨を行った図8の場合は半導体ウェーハの表
面の凹凸差は極めて小さい上に面内均一性も極めて良好
である。
As is apparent from a comparison of FIG. 8 with FIG.
In the case of FIG. 9 in which polishing was performed using a pad having a poor surface shape, the difference in unevenness on the surface of the semiconductor wafer was extremely large and the in-plane uniformity was poor, whereas polishing was performed using a pad having a good surface shape. In the case shown in FIG. 8, the unevenness difference on the surface of the semiconductor wafer is extremely small and the in-plane uniformity is also very good.

【0043】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、パッド形状測定機33によりパッド13の表面形状
を測定し、その測定結果をフィードバックして平坦な表
面形状が得られるようにパッドコンディショニング条件
を最適化し、その最適な条件に設定してパッドコンディ
ショニングを行っていることにより、パッド13の表面
形状を平坦性が極めて良好なものにすることができる。
そして、この平坦性が良好なパッド13を用いて被研磨
物14、例えば半導体ウェーハの研磨を行うことによ
り、その表面の平坦性および面内均一性を極めて良好な
ものとすることができ、CMP特性の著しい向上を図る
ことができる。また、このCMP特性の向上により、よ
り厳しいスペックでのCMP処理が可能となることか
ら、歩留まりの向上を図ることができるとともに、次世
代以降のCMP処理に対応することが可能となる。さら
に、CMP特性の向上により、従来研磨スペックを満た
さなくなったときに交換を行っていたパッドの交換頻度
を大幅に減少させることができるため、その交換に要す
る時間が大幅に減少して生産性が向上し、交換の費用も
大幅に減少するため低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the surface shape of the pad 13 is measured by the pad shape measuring device 33, and the measurement result is fed back so that a flat surface shape can be obtained. By optimizing the conditioning conditions and performing the pad conditioning under the optimal conditions, the surface shape of the pad 13 can be made extremely flat.
By polishing the object to be polished 14, for example, a semiconductor wafer, using the pad 13 having good flatness, the flatness and the in-plane uniformity of the surface can be made very good, and the CMP The characteristics can be significantly improved. In addition, since the improvement in the CMP characteristics enables a CMP process with stricter specifications, it is possible to improve the yield and to cope with the next-generation and subsequent CMP processes. Further, by improving the CMP characteristics, it is possible to greatly reduce the frequency of replacement of the pad, which has been conventionally replaced when the polishing specification is no longer satisfied, so that the time required for the replacement is greatly reduced, and productivity is reduced. As a result, the cost for replacement is greatly reduced, and thus the cost can be reduced.

【0044】この第1の実施形態による研磨方法は、例
えばLSIなどの半導体装置において多層配線を形成す
る際に層間絶縁膜の平坦化などにCMPを用いる場合に
適用して好適なものであり、半導体ウェーハの表面の平
坦化を良好に行うことができることにより、半導体装置
を高い歩留まりでしかも低コストで製造することができ
る。
The polishing method according to the first embodiment is suitable for application to the case where CMP is used for flattening an interlayer insulating film when forming a multilayer wiring in a semiconductor device such as an LSI, for example. Since the surface of the semiconductor wafer can be satisfactorily planarized, the semiconductor device can be manufactured at a high yield and at low cost.

【0045】次に、この発明の第2の実施形態によるC
MP装置について説明する。この第2の実施形態による
CMP装置においては、パッド形状測定ユニット3とし
て、第1の実施形態によるCMP装置と異なるものを用
いる。すなわち、パッド形状測定ユニット3として、図
10に示すものを用いる。図10に示すように、このパ
ッド形状測定ユニット3は、パッドコンディショナー2
1のアーム23にパッド形状測定治具37およびパッド
形状測定機33が取り付けられている。このパッド形状
測定ユニット3によりパッド13の表面形状の測定を行
うには、例えば、定盤12が静止している状態で、パッ
ド形状測定機33を定盤12の中心に移動させ、このパ
ッド形状測定機33をパッド13の表面に接触させなが
らアーム23を定盤12の半径方向に旋回する。これに
よって、パッド形状測定機33がパッド13の表面に接
触しながらこのパッド13の中心から最外周まで移動す
るため、パッド13の半径方向の表面形状を測定するこ
とができる。その他のことは第1の実施形態と同様であ
るので、説明を省略する。この第2の実施形態によれ
ば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
Next, C according to the second embodiment of the present invention will be described.
The MP device will be described. In the CMP apparatus according to the second embodiment, a pad shape measuring unit 3 that is different from the CMP apparatus according to the first embodiment is used. That is, the pad shape measuring unit 3 shown in FIG. 10 is used. As shown in FIG. 10, the pad shape measuring unit 3 includes a pad conditioner 2
A pad shape measuring jig 37 and a pad shape measuring device 33 are attached to one arm 23. To measure the surface shape of the pad 13 by the pad shape measuring unit 3, for example, the pad shape measuring device 33 is moved to the center of the surface plate 12 while the surface plate 12 is stationary, and the pad shape is measured. The arm 23 is turned in the radial direction of the platen 12 while the measuring device 33 is in contact with the surface of the pad 13. Accordingly, the pad shape measuring device 33 moves from the center of the pad 13 to the outermost periphery thereof while contacting the surface of the pad 13, so that the surface shape of the pad 13 in the radial direction can be measured. Other points are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted. According to the second embodiment, the same advantages as in the first embodiment can be obtained.

【0046】次に、この発明の第3の実施形態によるC
MP装置について説明する。この第3の実施形態による
CMP装置においては、パッド形状測定ユニット3とし
て、第1および第2の実施形態によるCMP装置と異な
るものを用いる。すなわち、パッド形状測定ユニット3
として、図11に示すものを用いる。図11に示すよう
に、このパッド形状測定ユニット3においては、定盤1
2の上方に、装置本体に対して固定された状態でレーザ
ー変位計38が取り付けられており、このレーザー変位
計38により非接触でパッド13の表面形状を測定す
る。具体的には、レーザー光39をパッド13の表面に
照射し、そのときの入射光および反射光の行路長を測定
することにより表面の凹凸を検出し、パッド13の表面
形状を測定する。その他のことは第1の実施形態と同様
であるので、説明を省略する。この第3の実施形態によ
れば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができ
る。
Next, C according to the third embodiment of the present invention will be described.
The MP device will be described. In the CMP apparatus according to the third embodiment, a different pad shape measuring unit 3 from the CMP apparatuses according to the first and second embodiments is used. That is, the pad shape measuring unit 3
As shown in FIG. As shown in FIG. 11, in this pad shape measuring unit 3, the surface plate 1
A laser displacement gauge 38 is attached above the device 2 while being fixed to the apparatus main body, and the surface shape of the pad 13 is measured by the laser displacement gauge 38 in a non-contact manner. Specifically, the surface of the pad 13 is measured by irradiating the surface of the pad 13 with laser light 39 and measuring the path lengths of the incident light and the reflected light at that time to detect surface irregularities. Other points are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted. According to the third embodiment, the same advantages as in the first embodiment can be obtained.

【0047】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

【0048】例えば、上述の実施形態において挙げた数
値、構造、形状、材料などはあくまでも例にすぎず、必
要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、材料な
どを用いてもよい。
For example, the numerical values, structures, shapes, materials, and the like described in the above embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, shapes, materials, and the like may be used as needed.

【0049】また、図1に示すCMP装置の構成は単な
る一例にすぎず、これと異なる構成としてもよい。
The configuration of the CMP apparatus shown in FIG. 1 is merely an example, and a different configuration may be used.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、研磨布の表面形状を測定し、その測定結果に応じて
研磨布の表面の平坦化処理を行うようにしているので、
半導体ウェーハなどの被研磨物を良好な平坦性および面
内均一性でしかも低コストで研磨することができる。そ
して、この研磨方法を半導体装置の製造工程における研
磨工程に適用することにより、半導体装置を歩留まり良
く、しかも低コストで製造することができる。
As described above, according to the present invention, the surface shape of the polishing pad is measured, and the surface of the polishing pad is flattened according to the measurement result.
An object to be polished such as a semiconductor wafer can be polished with good flatness and in-plane uniformity at low cost. Then, by applying this polishing method to a polishing step in a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor device can be manufactured with good yield and at low cost.

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

【図1】この発明の第1の実施形態によるCMP装置を
示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a CMP apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態によるCMP装置の
研磨ユニットを示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a polishing unit of the CMP apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1の実施形態によるCMP装置の
パッド形状測定ユニットを示す略線図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a pad shape measuring unit of the CMP apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1の実施形態によるCMP装置に
よる研磨処理のフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart of a polishing process performed by the CMP apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第1の実施形態においてパッドの表
面形状の測定結果を示す略線図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a measurement result of a surface shape of a pad according to the first embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第1の実施形態においてパッドコン
ディショニングを行った後のパッドの表面形状の測定結
果を示す略線図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a measurement result of a surface shape of a pad after pad conditioning is performed in the first embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第1の実施形態において半導体ウェ
ーハの研磨を行った後の表面形状の測定結果を示す略線
図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a measurement result of a surface shape after polishing of a semiconductor wafer in the first embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第1の実施形態において半導体ウェ
ーハの研磨を行った後の表面形状の測定結果を示す略線
図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a measurement result of a surface shape after polishing of a semiconductor wafer in the first embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第1の実施形態において比較のため
に従来のCMP法により半導体ウェーハの研磨を行った
後の表面形状の測定結果を示す略線図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a measurement result of a surface shape after polishing a semiconductor wafer by a conventional CMP method for comparison in the first embodiment of the present invention.

【図10】この発明の第2の実施形態によるCMP装置
のパッド形状測定ユニットを示す略線図である。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a pad shape measuring unit of a CMP apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図11】この発明の第3の実施形態によるCMP装置
のパッド形状測定ユニットを示す略線図である。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a pad shape measuring unit of a CMP apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図12】従来のCMP装置を示す略線図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a conventional CMP apparatus.

【図13】従来のCMP装置におけるパッドコンディシ
ョナーを示す平面図、側面図および要部拡大図である。
FIG. 13 is a plan view, a side view, and a main part enlarged view showing a pad conditioner in a conventional CMP apparatus.

【図14】従来のCMP装置においてパッドの表面形状
の測定結果を示す略線図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a measurement result of a surface shape of a pad in a conventional CMP apparatus.

【図15】従来のCMP装置においてパッドコンディシ
ョニングを行った後のパッドの表面形状の測定結果を示
す略線図である。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a measurement result of a surface shape of a pad after performing pad conditioning in a conventional CMP apparatus.

【図16】従来のCMP装置において半導体ウェーハの
研磨を行った後の表面形状の測定結果を示す略線図であ
る。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a measurement result of a surface shape after polishing of a semiconductor wafer in a conventional CMP apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・研磨ユニット、2・・・研磨剤供給ユニット、
3・・・パッド形状測定ユニット、4・・・洗浄ユニッ
ト、5・・・薬液供給ユニット、6・・・搬送ユニッ
ト、12・・・定盤、13・・・パッド、14・・・被
研磨物、15a・・・研磨ヘッド、21・・・パッドコ
ンディショナー、23・・・アーム、33・・・パッド
形状測定機、38・・・レーザー変位計、39・・・レ
ーザー光
1 ... polishing unit, 2 ... abrasive supply unit,
3 ... Pad shape measurement unit, 4 ... Washing unit, 5 ... Chemical solution supply unit, 6 ... Transport unit, 12 ... Stable plate, 13 ... Pad, 14 ... Polishing Object, 15a: Polishing head, 21: Pad conditioner, 23: Arm, 33: Pad shape measuring machine, 38: Laser displacement meter, 39: Laser beam

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 研磨布を用いて被研磨物の研磨を行うよ
うにした研磨装置において、 上記研磨布の表面形状を測定し、その測定結果に応じて
上記研磨布の表面の平坦化処理を行うようにしたことを
特徴とする研磨装置。
1. A polishing apparatus for polishing an object to be polished using a polishing cloth, wherein a surface shape of the polishing cloth is measured, and a flattening process of the surface of the polishing cloth is performed according to the measurement result. A polishing apparatus characterized in that the polishing is performed.
【請求項2】 研磨後および/または研磨中に上記研磨
布の表面形状を測定するようにしたことを特徴とする請
求項1記載の研磨装置。
2. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the surface shape of the polishing cloth is measured after and / or during polishing.
【請求項3】 上記研磨布の表面形状を測定する測定手
段および上記研磨布の表面の平坦化処理を行う平坦化手
段を有することを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
3. The polishing apparatus according to claim 1, further comprising measuring means for measuring a surface shape of said polishing cloth, and flattening means for performing a flattening process on a surface of said polishing cloth.
【請求項4】 上記測定手段により得られる上記研磨布
の表面形状の情報に基づいて所望の表面形状が得られる
ように平坦化処理条件を設定して上記研磨布の表面の平
坦化処理を行うようにしたことを特徴とする請求項1記
載の研磨装置。
4. A flattening process is performed on the surface of the polishing cloth by setting a flattening condition so as to obtain a desired surface shape based on information on the surface shape of the polishing cloth obtained by the measuring means. The polishing apparatus according to claim 1, wherein
【請求項5】 上記所望の表面形状が得られるように設
定された平坦化処理条件に基づいて研磨条件を設定して
上記被研磨物の研磨を行うようにしたことを特徴とする
請求項4記載の研磨装置。
5. The object to be polished is polished by setting polishing conditions based on the flattening processing conditions set so as to obtain the desired surface shape. The polishing apparatus according to the above.
【請求項6】 上記測定手段は上記研磨布の表面に接触
した状態でこの研磨布に対して移動可能に設けられてい
ることを特徴とする請求項3記載の研磨装置。
6. The polishing apparatus according to claim 3, wherein said measuring means is provided movably with respect to said polishing cloth in a state of being in contact with a surface of said polishing cloth.
【請求項7】 上記測定手段は上記平坦化手段の保持部
と一体に設けられ、かつ、上記研磨布の表面に接触した
状態でこの研磨布に対して移動可能に設けられているこ
とを特徴とする請求項3記載の研磨装置。
7. The measuring means is provided integrally with the holding portion of the flattening means, and is provided movably with respect to the polishing cloth in a state of being in contact with the surface of the polishing cloth. The polishing apparatus according to claim 3, wherein
【請求項8】 上記測定手段は上記研磨布の表面に光を
照射することにより上記研磨布の表面形状を測定するも
のであることを特徴とする請求項3記載の研磨装置。
8. The polishing apparatus according to claim 3, wherein said measuring means measures the surface shape of said polishing cloth by irradiating light to the surface of said polishing cloth.
【請求項9】 上記研磨装置は化学的機械的研磨装置で
あることを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
9. The polishing apparatus according to claim 1, wherein said polishing apparatus is a chemical mechanical polishing apparatus.
【請求項10】 研磨布を用いて被研磨物の研磨を行う
ようにした研磨方法において、 上記研磨布の表面形状を測定し、その測定結果に応じて
上記研磨布の表面の平坦化処理を行うようにしたことを
特徴とする研磨方法。
10. A polishing method in which an object to be polished is polished using a polishing cloth, wherein the surface shape of the polishing cloth is measured, and the surface of the polishing cloth is flattened according to the measurement result. A polishing method characterized in that the polishing is performed.
【請求項11】 研磨後および/または研磨中に上記研
磨布の表面形状を測定するようにしたことを特徴とする
請求項10記載の研磨方法。
11. The polishing method according to claim 10, wherein the surface shape of said polishing pad is measured after and / or during polishing.
【請求項12】 上記測定により得られる上記研磨布の
表面形状の情報に基づいて所望の表面形状が得られるよ
うに平坦化処理条件を設定して上記研磨布の表面の平坦
化処理を行うようにしたことを特徴とする請求項10記
載の研磨方法。
12. A method for performing a flattening process on a surface of the polishing cloth by setting a flattening condition so as to obtain a desired surface shape based on information on a surface shape of the polishing cloth obtained by the measurement. The polishing method according to claim 10, wherein the polishing is performed.
【請求項13】 上記所望の表面形状が得られるように
設定された平坦化処理条件に基づいて研磨条件を設定し
て上記被研磨物の研磨を行うようにしたことを特徴とす
る請求項12記載の研磨方法。
13. The object to be polished is polished by setting polishing conditions based on the flattening processing conditions set so as to obtain the desired surface shape. The polishing method as described above.
【請求項14】 上記研磨布の表面形状を測定する測定
手段を上記研磨布の表面に接触させた状態でこの研磨布
に対して移動させることにより上記研磨布の表面形状を
測定するようにしたことを特徴とする請求項10記載の
研磨方法。
14. A method for measuring the surface shape of the polishing cloth by moving a measuring means for measuring the surface shape of the polishing cloth with respect to the polishing cloth in a state of being in contact with the surface of the polishing cloth. The polishing method according to claim 10, wherein:
【請求項15】 上記研磨布の表面形状を測定する測定
手段を上記研磨布の表面の平坦化処理を行う平坦化手段
の保持部と一体に設け、上記測定手段を上記研磨布の表
面に接触させた状態でこの研磨布に対して移動させるこ
とにより上記研磨布の表面形状を測定するようにしたこ
とを特徴とする請求項10記載の研磨方法。
15. A measuring means for measuring a surface shape of the polishing cloth is provided integrally with a holder of the flattening means for performing a flattening process on the surface of the polishing cloth, and the measuring means is brought into contact with the surface of the polishing cloth. 11. The polishing method according to claim 10, wherein the surface shape of the polishing cloth is measured by moving the polishing cloth in a state where the polishing cloth is moved.
【請求項16】 上記研磨布の表面に光を照射すること
により上記研磨布の表面形状を測定するようにしたこと
を特徴とする請求項10記載の研磨方法。
16. The polishing method according to claim 10, wherein the surface shape of the polishing cloth is measured by irradiating light to the surface of the polishing cloth.
【請求項17】 上記研磨方法は化学的機械的研磨方法
であることを特徴とする請求項10記載の研磨方法。
17. The polishing method according to claim 10, wherein said polishing method is a chemical mechanical polishing method.
【請求項18】 研磨布を用いて被研磨物の研磨を行う
工程を有する半導体装置の製造方法において、 上記研磨布の表面形状を測定し、その測定結果に応じて
上記研磨布の表面の平坦化処理を行うようにしたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
18. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of polishing an object to be polished using a polishing cloth, wherein the surface shape of the polishing cloth is measured, and the surface of the polishing cloth is flattened according to the measurement result. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a chemical treatment.
【請求項19】 研磨後および/または研磨中に上記研
磨布の表面形状を測定するようにしたことを特徴とする
請求項18記載の半導体装置の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein the surface shape of said polishing pad is measured after and / or during polishing.
【請求項20】 上記測定により得られる上記研磨布の
表面形状の情報に基づいて所望の表面形状が得られるよ
うに平坦化処理条件を設定して上記研磨布の表面の平坦
化処理を行うようにしたことを特徴とする請求項18記
載の半導体装置の製造方法。
20. A method for performing a flattening process on a surface of the polishing cloth by setting a flattening condition so as to obtain a desired surface shape based on information on a surface shape of the polishing cloth obtained by the measurement. 19. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein:
【請求項21】 上記所望の表面形状が得られるように
設定された平坦化処理条件に基づいて研磨条件を設定し
て上記被研磨物の研磨を行うようにしたことを特徴とす
る請求項20記載の半導体装置の製造方法。
21. The object to be polished is polished by setting polishing conditions based on the flattening processing conditions set so as to obtain the desired surface shape. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項22】 上記研磨布の表面形状を測定する測定
手段を上記研磨布の表面に接触させた状態でこの研磨布
に対して移動させることにより上記研磨布の表面形状を
測定するようにしたことを特徴とする請求項18記載の
半導体装置の製造方法。
22. A method for measuring the surface shape of the polishing cloth by moving a measuring means for measuring the surface shape of the polishing cloth with respect to the polishing cloth in a state of being in contact with the surface of the polishing cloth. 19. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein:
【請求項23】 上記研磨布の表面形状を測定する測定
手段を上記研磨布の表面の平坦化処理を行う平坦化手段
の保持部と一体に設け、上記測定手段を上記研磨布の表
面に接触させた状態でこの研磨布に対して移動させるこ
とにより上記研磨布の表面形状を測定するようにしたこ
とを特徴とする請求項18記載の半導体装置の製造方
法。
23. A measuring means for measuring a surface shape of the polishing cloth is provided integrally with a holder of the flattening means for performing a flattening process on the surface of the polishing cloth, and the measuring means is brought into contact with the surface of the polishing cloth. 19. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein the surface shape of the polishing cloth is measured by moving the polishing cloth in a state where the polishing pad is moved.
【請求項24】 上記研磨布の表面に光を照射すること
により上記研磨布の表面形状を測定するようにしたこと
を特徴とする請求項18記載の半導体装置の製造方法。
24. The method according to claim 18, wherein the surface shape of the polishing cloth is measured by irradiating the surface of the polishing cloth with light.
【請求項25】 上記研磨方法は化学的機械的研磨方法
であることを特徴とする請求項18記載の半導体装置の
製造方法。
25. The method according to claim 18, wherein the polishing method is a chemical mechanical polishing method.
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