JP2003151934A - Ｃｍｐ装置及びｃｍｐ用研磨パッドの調整方法 - Google Patents
Ｃｍｐ装置及びｃｍｐ用研磨パッドの調整方法Info
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- JP2003151934A JP2003151934A JP2001350452A JP2001350452A JP2003151934A JP 2003151934 A JP2003151934 A JP 2003151934A JP 2001350452 A JP2001350452 A JP 2001350452A JP 2001350452 A JP2001350452 A JP 2001350452A JP 2003151934 A JP2003151934 A JP 2003151934A
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- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】研磨パッド及びコンディショナ（ドレッサ）を
効率的に使いウェハ研磨加工能率が向上するＣＭＰ装置
及びＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を提供する。 【解決手段】研磨盤１１は研磨パッド１２を配する。ウ
ェハキャリア１３は半導体ウェハ１４を保持して研磨盤
１１の中心（×印）から所定距離離れた領域でウェハ表
面を水平に研磨パッド１２に適当な圧力で接触させる。
半導体ウェハ１４に対する化学的機械的研磨が実施され
る間（途中研磨されない間も含む）において、測定機構
１６はリアルタイムでパッド表面状態を把握する。ドレ
ス制御機構１７では測定機構１６の測定データを利用し
てドレス制御のための制御データが生成される。コンデ
ィショナ１５は、この制御データに従って動作制御さ
れ、化学的機械的研磨が実施されている間に研磨パッド
のドレス制御が達成される。
効率的に使いウェハ研磨加工能率が向上するＣＭＰ装置
及びＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を提供する。 【解決手段】研磨盤１１は研磨パッド１２を配する。ウ
ェハキャリア１３は半導体ウェハ１４を保持して研磨盤
１１の中心（×印）から所定距離離れた領域でウェハ表
面を水平に研磨パッド１２に適当な圧力で接触させる。
半導体ウェハ１４に対する化学的機械的研磨が実施され
る間（途中研磨されない間も含む）において、測定機構
１６はリアルタイムでパッド表面状態を把握する。ドレ
ス制御機構１７では測定機構１６の測定データを利用し
てドレス制御のための制御データが生成される。コンデ
ィショナ１５は、この制御データに従って動作制御さ
れ、化学的機械的研磨が実施されている間に研磨パッド
のドレス制御が達成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造に
係り、ウェハ上の被平坦化処理層をＣＭＰ（化学的機械
的研磨）により平坦化する工程を前提とし、特にＣＭＰ
用研磨パッドへのコンディショニングの最適化を伴なう
ＣＭＰ装置及びＣＭＰ用研磨パッドの調整方法に関す
る。
係り、ウェハ上の被平坦化処理層をＣＭＰ（化学的機械
的研磨）により平坦化する工程を前提とし、特にＣＭＰ
用研磨パッドへのコンディショニングの最適化を伴なう
ＣＭＰ装置及びＣＭＰ用研磨パッドの調整方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の大容量化に伴い、素子の微
細化及び高集積化配線の微細化、多層化が急速に進んで
いる。多層化の際、ウェハ上に配線層や絶縁膜を積層す
ると表面が凹凸になる。この表面上にフォトリソグラフ
ィ技術を利用してパターンマスクを形成していくと精度
が劣化する。すなわち、素子の微細化により形成したい
配線幅や間隔、ホール径などが小さくなるため、表面の
凹凸によってパターンマスクの確度にばらつきが生じ
る。これにより、配線の断線によるオープン不良や配線
層間の絶縁不良によるショートなどが懸念される。ま
た、フォトリソグラフィ工程における露光時のフォーカ
スずれも問題にあげられる。
細化及び高集積化配線の微細化、多層化が急速に進んで
いる。多層化の際、ウェハ上に配線層や絶縁膜を積層す
ると表面が凹凸になる。この表面上にフォトリソグラフ
ィ技術を利用してパターンマスクを形成していくと精度
が劣化する。すなわち、素子の微細化により形成したい
配線幅や間隔、ホール径などが小さくなるため、表面の
凹凸によってパターンマスクの確度にばらつきが生じ
る。これにより、配線の断線によるオープン不良や配線
層間の絶縁不良によるショートなどが懸念される。ま
た、フォトリソグラフィ工程における露光時のフォーカ
スずれも問題にあげられる。
【０００３】このような問題に対処するため、形成層間
の平坦化を目的とした化学的機械的研磨、いわゆるＣＭ
Ｐ（Chemical Mechanical Polishing ）技術は不可欠で
ある。すなわち、被平坦化処理層の凹凸部に加わるＣＭ
Ｐ用研磨パッド（研磨パッド）の圧力差により研磨レー
トの選択性を生じさせ、所定時間経過後には凹凸部をな
だらかにし、平坦化に寄与する技術である。
の平坦化を目的とした化学的機械的研磨、いわゆるＣＭ
Ｐ（Chemical Mechanical Polishing ）技術は不可欠で
ある。すなわち、被平坦化処理層の凹凸部に加わるＣＭ
Ｐ用研磨パッド（研磨パッド）の圧力差により研磨レー
トの選択性を生じさせ、所定時間経過後には凹凸部をな
だらかにし、平坦化に寄与する技術である。
【０００４】ＣＭＰプロセスでは、一般に発泡ポリウレ
タン製の研磨パッドを回転させ、パッド表面にスラリー
（研磨剤入り溶媒）を供給しながらウェハを研磨パッド
に押し付ける。被平坦化処理層に対し、凸部には凹部に
比べて大きな圧力がかかり、研磨レートは大きくなる。
タン製の研磨パッドを回転させ、パッド表面にスラリー
（研磨剤入り溶媒）を供給しながらウェハを研磨パッド
に押し付ける。被平坦化処理層に対し、凸部には凹部に
比べて大きな圧力がかかり、研磨レートは大きくなる。
【０００５】ＣＭＰプロセスでは、研磨パッドの状態が
ウェハ研磨加工能率やウェハ面内研磨量不均一性（凸部
を選択的に研磨する性能）を左右する重要な要素である
ことが知られている。
ウェハ研磨加工能率やウェハ面内研磨量不均一性（凸部
を選択的に研磨する性能）を左右する重要な要素である
ことが知られている。
【０００６】研磨パッドは、ウェハ研磨加工処理を続け
ていくと劣化し、ウェハ研磨加工能率を著しく低下させ
る。つまり、研磨パッドの過剰な平滑化によって、スラ
リーを保持する機能（スラリー溜り）が減少してしま
う。これにより、スラリーがパッド内に均一に広がら
ず、ウェハ面内研磨条件がばらついたり、ウェハ研磨除
去の能率が極端に低下する原因となる。
ていくと劣化し、ウェハ研磨加工能率を著しく低下させ
る。つまり、研磨パッドの過剰な平滑化によって、スラ
リーを保持する機能（スラリー溜り）が減少してしま
う。これにより、スラリーがパッド内に均一に広がら
ず、ウェハ面内研磨条件がばらついたり、ウェハ研磨除
去の能率が極端に低下する原因となる。
【０００７】そこで、平滑化された研磨パッドの表面を
初期の表面状態と同等にするため、電着ダイヤモンド砥
石などでドレスするパッドコンディショニングが実施さ
れる。今日では常時あるいは定期的なパッドコンディシ
ョニング（ドレス）を行なわないと、研磨パッドの表面
状態が変化するため生産性の向上及び良品ウェハは到底
得られないとされている。
初期の表面状態と同等にするため、電着ダイヤモンド砥
石などでドレスするパッドコンディショニングが実施さ
れる。今日では常時あるいは定期的なパッドコンディシ
ョニング（ドレス）を行なわないと、研磨パッドの表面
状態が変化するため生産性の向上及び良品ウェハは到底
得られないとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図９は、従来のＣＭＰ
装置の研磨パッド表面状態を示す概略図である。研磨パ
ッド９１は、コンディショナ（ドレッサともいう）９２
によってドレスがなされることにより、ミクロ的な単位
面積当たりのパッド表面粗さは回復し、パッド表面のス
ラリー保持性が改善される。
装置の研磨パッド表面状態を示す概略図である。研磨パ
ッド９１は、コンディショナ（ドレッサともいう）９２
によってドレスがなされることにより、ミクロ的な単位
面積当たりのパッド表面粗さは回復し、パッド表面のス
ラリー保持性が改善される。
【０００９】しかし、上記のようなドレスを行い続けて
いるうち、研磨パッド９１の全体的な研磨領域面の層厚
に対し偏りＤが現出し、全体的にみた、マクロ的な平坦
度が次第に劣化してしまう場合があった。こうなると、
ウェハ研磨加工能率の低下はもとより、加工精度の高い
良品ウェハが量産できなくなる。
いるうち、研磨パッド９１の全体的な研磨領域面の層厚
に対し偏りＤが現出し、全体的にみた、マクロ的な平坦
度が次第に劣化してしまう場合があった。こうなると、
ウェハ研磨加工能率の低下はもとより、加工精度の高い
良品ウェハが量産できなくなる。
【００１０】研磨パッドの全体的な研磨領域面の平坦度
を劣化させない対策としては、コンディショナ９２のド
レス時の押圧力を強くし、研磨パッド９１全面の切削に
よって整形する方法がある。
を劣化させない対策としては、コンディショナ９２のド
レス時の押圧力を強くし、研磨パッド９１全面の切削に
よって整形する方法がある。
【００１１】しかしながら、この方法では研磨パッドの
消耗が早く、寿命が著しく低下してしまう。また、ドレ
スする側におけるダイヤモンド砥石などの電着砥粒の劣
化も早まる。最悪、ドレス中の砥粒の離脱が起き、離脱
砥粒による被平坦化処理層へのダメージを引き起こす恐
れがある。ＣＭＰ装置に付帯するこのような消費材（研
磨パッド、コンディショナ（ドレッサ））は効率的に使
用される方が好ましく、このような手法は得策ではな
い。
消耗が早く、寿命が著しく低下してしまう。また、ドレ
スする側におけるダイヤモンド砥石などの電着砥粒の劣
化も早まる。最悪、ドレス中の砥粒の離脱が起き、離脱
砥粒による被平坦化処理層へのダメージを引き起こす恐
れがある。ＣＭＰ装置に付帯するこのような消費材（研
磨パッド、コンディショナ（ドレッサ））は効率的に使
用される方が好ましく、このような手法は得策ではな
い。
【００１２】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、研磨パッド及びコンディショナ（ドレッ
サ）が効率的に使用されると共に、ウェハ研磨加工能率
の向上並びに高い加工精度でウェハ量産を実現するＣＭ
Ｐ装置及びＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を提供しよう
とするものである。
れたもので、研磨パッド及びコンディショナ（ドレッ
サ）が効率的に使用されると共に、ウェハ研磨加工能率
の向上並びに高い加工精度でウェハ量産を実現するＣＭ
Ｐ装置及びＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を提供しよう
とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＣＭＰ装置
は、半導体ウェハ上の被平坦化処理層を化学的機械的研
磨により平坦化するＣＭＰ装置に関し、研磨パッドが配
された研磨盤と、前記半導体ウェハを保持しそのウェハ
表面を研磨パッドに接触させるウェハキャリアと、前記
研磨パッドの表面状態をドレスするコンディショナと、
前記研磨パッドにスラリーが供給され前記ウェハキャリ
アの制御による前記半導体ウェハに対する前記化学的機
械的研磨の実施中を含む装置可動時の間における所定段
階で前記研磨パッドの表面状態を把握する測定機構と、
前記測定機構からの信号に応じて前記コンディショナの
ドレス動作を制御するドレス制御機構と、を具備したこ
とを特徴とする。
は、半導体ウェハ上の被平坦化処理層を化学的機械的研
磨により平坦化するＣＭＰ装置に関し、研磨パッドが配
された研磨盤と、前記半導体ウェハを保持しそのウェハ
表面を研磨パッドに接触させるウェハキャリアと、前記
研磨パッドの表面状態をドレスするコンディショナと、
前記研磨パッドにスラリーが供給され前記ウェハキャリ
アの制御による前記半導体ウェハに対する前記化学的機
械的研磨の実施中を含む装置可動時の間における所定段
階で前記研磨パッドの表面状態を把握する測定機構と、
前記測定機構からの信号に応じて前記コンディショナの
ドレス動作を制御するドレス制御機構と、を具備したこ
とを特徴とする。
【００１４】上記のような本発明に係るＣＭＰ装置によ
れば、測定機構は、半導体ウェハの化学的機械的研磨実
施の間を含み、ドレスが実施される間、またその前後の
研磨もドレスも実施されていない間などの装置可動時の
間における所定段階において、常に変動する研磨パッド
の表面状態（全体的な研磨領域面の平坦度含む）をリア
ルタイムに把握するように測定する。この測定に関る信
号は、ドレス制御機構に利用され、コンディショナは研
磨パッドの不要なドレスを防ぐと共に、効率良くドレス
制御される。これにより、研磨パッドの表面を最小限の
ドレスで常に良好な状態に維持するようにする。
れば、測定機構は、半導体ウェハの化学的機械的研磨実
施の間を含み、ドレスが実施される間、またその前後の
研磨もドレスも実施されていない間などの装置可動時の
間における所定段階において、常に変動する研磨パッド
の表面状態（全体的な研磨領域面の平坦度含む）をリア
ルタイムに把握するように測定する。この測定に関る信
号は、ドレス制御機構に利用され、コンディショナは研
磨パッドの不要なドレスを防ぐと共に、効率良くドレス
制御される。これにより、研磨パッドの表面を最小限の
ドレスで常に良好な状態に維持するようにする。
【００１５】また、上記のようなＣＭＰ装置において、
研磨パッド（及びコンディショナ）の過剰な消耗を防
ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレスを実現するため
に、コンディショナやドレス制御機構は次のように特徴
付けられる。
研磨パッド（及びコンディショナ）の過剰な消耗を防
ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレスを実現するため
に、コンディショナやドレス制御機構は次のように特徴
付けられる。
【００１６】上記コンディショナは、砥粒を具備した回
転盤であり、上記ドレス制御機構は、上記研磨パッドへ
のコンディショナの回転数を可変にする機構を含むこと
を特徴とする。
転盤であり、上記ドレス制御機構は、上記研磨パッドへ
のコンディショナの回転数を可変にする機構を含むこと
を特徴とする。
【００１７】上記コンディショナは、砥粒を具備した回
転盤であり、上記ドレス制御機構は、上記研磨パッドへ
のコンディショナの押圧力を可変にする機構を含むこと
を特徴とする。
転盤であり、上記ドレス制御機構は、上記研磨パッドへ
のコンディショナの押圧力を可変にする機構を含むこと
を特徴とする。
【００１８】上記コンディショナは、砥粒を具備した回
転盤であり、上記ドレス制御機構は、上記研磨パッド上
における前記コンディショナの任意の領域への移動を可
能にする機構を含むことを特徴とする。
転盤であり、上記ドレス制御機構は、上記研磨パッド上
における前記コンディショナの任意の領域への移動を可
能にする機構を含むことを特徴とする。
【００１９】上記コンディショナは、それぞれ粒度の異
なる砥粒を具備した複数の回転盤を含むことを特徴とす
る。
なる砥粒を具備した複数の回転盤を含むことを特徴とす
る。
【００２０】そして、上記ドレス制御機構を適切に働か
せるために、上記測定機構は、少なくとも上記研磨パッ
ドの全体的な研磨領域面の平坦化誤差を検出する光学系
の測定機構であることを特徴とする。すなわちパッド全
体面からみた平坦度合い、偏りを光学系の測定機構で測
定し把握する。あるいは、上記測定機構は、少なくとも
上記研磨パッドの表面粗さ及び上記研磨パッドの全体的
な研磨領域面の平坦化誤差を検出する光学系の測定機構
であることを特徴とする。
せるために、上記測定機構は、少なくとも上記研磨パッ
ドの全体的な研磨領域面の平坦化誤差を検出する光学系
の測定機構であることを特徴とする。すなわちパッド全
体面からみた平坦度合い、偏りを光学系の測定機構で測
定し把握する。あるいは、上記測定機構は、少なくとも
上記研磨パッドの表面粗さ及び上記研磨パッドの全体的
な研磨領域面の平坦化誤差を検出する光学系の測定機構
であることを特徴とする。
【００２１】本発明に係るＣＭＰ用研磨パッドの調整方
法は、半導体ウェハ上の被平坦化処理層を化学的機械的
研磨により平坦化するＣＭＰ工程において、研磨盤に配
設された研磨パッドにスラリーが供給されつつ前記半導
体ウェハが擦り付けられることにより、前記半導体ウェ
ハを研磨する研磨工程と、前記研磨工程が実施される
間、前記研磨工程に伴うドレスが実施される間、研磨も
ドレスも実施されていない間のいずれかの段階で前記研
磨パッドの表面状態を把握する測定工程と、前記測定工
程の測定結果に応じて前記研磨パッドのコンディショナ
によるドレス動作を制御するドレス制御工程と、を具備
したことを特徴とする。
法は、半導体ウェハ上の被平坦化処理層を化学的機械的
研磨により平坦化するＣＭＰ工程において、研磨盤に配
設された研磨パッドにスラリーが供給されつつ前記半導
体ウェハが擦り付けられることにより、前記半導体ウェ
ハを研磨する研磨工程と、前記研磨工程が実施される
間、前記研磨工程に伴うドレスが実施される間、研磨も
ドレスも実施されていない間のいずれかの段階で前記研
磨パッドの表面状態を把握する測定工程と、前記測定工
程の測定結果に応じて前記研磨パッドのコンディショナ
によるドレス動作を制御するドレス制御工程と、を具備
したことを特徴とする。
【００２２】上記のような本発明に係るＣＭＰ用研磨パ
ッドの調整方法によれば、半導体ウェハに対する化学的
機械的研磨の実施の間、ドレスが実施される間、研磨も
ドレスも実施されていない間のいずれかの段階に並行し
て、変動する研磨パッドの表面状態（全体的な研磨領域
面の平坦度を含む）が測定工程によって常に把握され
る。測定結果はドレス制御工程に反映され、ドレス制御
工程によって研磨パッドは不要な研磨を防ぎ効率良く研
磨調整されるようになる。これにより、研磨パッドの表
面を最小限のドレスで常に良好な状態に維持するように
する。
ッドの調整方法によれば、半導体ウェハに対する化学的
機械的研磨の実施の間、ドレスが実施される間、研磨も
ドレスも実施されていない間のいずれかの段階に並行し
て、変動する研磨パッドの表面状態（全体的な研磨領域
面の平坦度を含む）が測定工程によって常に把握され
る。測定結果はドレス制御工程に反映され、ドレス制御
工程によって研磨パッドは不要な研磨を防ぎ効率良く研
磨調整されるようになる。これにより、研磨パッドの表
面を最小限のドレスで常に良好な状態に維持するように
する。
【００２３】また、上記のようなＣＭＰ用研磨パッドの
調整方法において、測定工程は、少なくとも研磨パッド
の表面粗さ及び研磨パッドの全体的な研磨領域面の平坦
化誤差を光学的に検出する信号を生成し、ドレス制御工
程はこの信号を受け研磨パッドの任意の領域について許
容範囲内の表面粗さを確保するよう、また研磨パッドの
任意の領域面内について許容範囲内の平坦度を確保する
ようにドレス動作することを特徴とする。なお、上記測
定工程は、研磨工程の期間途中で、研磨パッドから半導
体ウェハが一時的に離れた時間に行われるようにしても
よい。
調整方法において、測定工程は、少なくとも研磨パッド
の表面粗さ及び研磨パッドの全体的な研磨領域面の平坦
化誤差を光学的に検出する信号を生成し、ドレス制御工
程はこの信号を受け研磨パッドの任意の領域について許
容範囲内の表面粗さを確保するよう、また研磨パッドの
任意の領域面内について許容範囲内の平坦度を確保する
ようにドレス動作することを特徴とする。なお、上記測
定工程は、研磨工程の期間途中で、研磨パッドから半導
体ウェハが一時的に離れた時間に行われるようにしても
よい。
【００２４】上記制御信号で機能するドレス制御工程
は、研磨パッド（及びコンディショナ）の過剰な消耗を
防ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレスを実現するため
に、次のように特徴付けられる。
は、研磨パッド（及びコンディショナ）の過剰な消耗を
防ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレスを実現するため
に、次のように特徴付けられる。
【００２５】上記ドレス制御工程に関し、上記コンディ
ショナは砥粒を具備した回転盤であり、コンディショナ
の回転数を可変制御して対処することを特徴とする。
ショナは砥粒を具備した回転盤であり、コンディショナ
の回転数を可変制御して対処することを特徴とする。
【００２６】上記ドレス制御工程に関し、上記コンディ
ショナは砥粒を具備した回転盤であり、上記研磨パッド
へのコンディショナの押圧力を可変制御して対処するこ
とを特徴とする。
ショナは砥粒を具備した回転盤であり、上記研磨パッド
へのコンディショナの押圧力を可変制御して対処するこ
とを特徴とする。
【００２７】上記ドレス制御工程に関し、上記コンディ
ショナは砥粒を具備した回転盤であり、上記研磨パッド
上におけるコンディショナの任意の領域への移動を可能
にして対処することを特徴とする。
ショナは砥粒を具備した回転盤であり、上記研磨パッド
上におけるコンディショナの任意の領域への移動を可能
にして対処することを特徴とする。
【００２８】上記ドレス制御工程に関し、上記コンディ
ショナはそれぞれ粒度の異なる砥粒を具備した複数の回
転盤を含み、複数の回転盤を駆使して対処することを特
徴とする。
ショナはそれぞれ粒度の異なる砥粒を具備した複数の回
転盤を含み、複数の回転盤を駆使して対処することを特
徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態に
係るＣＭＰ装置の要部構成を示す概略図である。研磨盤
１１は、例えばポリウレタン製の研磨パッド１２を配し
所定の回転速度で回転する。ウェハキャリア１３はワー
クホルダとも呼ばれ、半導体ウェハ１４を保持し、研磨
盤１１の中心（×印）から所定距離離れた領域でウェハ
表面を水平に研磨パッド１２に適当な圧力で接触させ
る。
係るＣＭＰ装置の要部構成を示す概略図である。研磨盤
１１は、例えばポリウレタン製の研磨パッド１２を配し
所定の回転速度で回転する。ウェハキャリア１３はワー
クホルダとも呼ばれ、半導体ウェハ１４を保持し、研磨
盤１１の中心（×印）から所定距離離れた領域でウェハ
表面を水平に研磨パッド１２に適当な圧力で接触させ
る。
【００３０】ウェハ研磨時、研磨パッド１２上にはスラ
リー（研磨剤入り溶媒）が供給される。研磨パッド１２
に押し付けられたウェハ１４主表面の被平坦化処理層に
おいて、凸部には凹部に比べて大きな圧力がかかり、研
磨レートは大きくなる。
リー（研磨剤入り溶媒）が供給される。研磨パッド１２
に押し付けられたウェハ１４主表面の被平坦化処理層に
おいて、凸部には凹部に比べて大きな圧力がかかり、研
磨レートは大きくなる。
【００３１】コンディショナ１５はドレッサとも呼ば
れ、研磨パッド１２の表面状態をドレスする。この実施
形態において、コンディショナ１５は、研磨パッド１２
にスラリーが供給されウェハキャリア１３の押し付けに
よって半導体ウェハ１４に対する化学的機械的研磨が実
施される間においても動作制御される。
れ、研磨パッド１２の表面状態をドレスする。この実施
形態において、コンディショナ１５は、研磨パッド１２
にスラリーが供給されウェハキャリア１３の押し付けに
よって半導体ウェハ１４に対する化学的機械的研磨が実
施される間においても動作制御される。
【００３２】ここで、半導体ウェハ１４に対する化学的
機械的研磨が実施される間とは、研磨実施中を含む装置
可動時の間を意味し、研磨パッド１２から半導体ウェハ
１４が一時的に離れる時間も入る。例えばウェハキャリ
ア１３が研磨パッド１２から一時的に離れ半導体ウェハ
１４の表面状態を計測するような状況においてもコンデ
ィショナ１５のドレス動作の制御は継続して行われる。
さらにドレス動作も準備段階でコンディショナ１５が研
磨パッド１２に接触していない時間も装置可動時の間で
ある。
機械的研磨が実施される間とは、研磨実施中を含む装置
可動時の間を意味し、研磨パッド１２から半導体ウェハ
１４が一時的に離れる時間も入る。例えばウェハキャリ
ア１３が研磨パッド１２から一時的に離れ半導体ウェハ
１４の表面状態を計測するような状況においてもコンデ
ィショナ１５のドレス動作の制御は継続して行われる。
さらにドレス動作も準備段階でコンディショナ１５が研
磨パッド１２に接触していない時間も装置可動時の間で
ある。
【００３３】測定機構１６は、上記化学的機械的研磨の
実施中を含む装置可動時の間における所定段階で研磨パ
ッド１２の表面状態を把握する。測定機構１６は、研磨
パッド１２の例えば反射光の干渉現象を利用する光学系
の光膜厚測定器を配備している。図示しないが、測定機
構１６の前段、つまり表面測定の前に研磨パッド表面を
清浄化する純水供給が行われるようにしてもよい。
実施中を含む装置可動時の間における所定段階で研磨パ
ッド１２の表面状態を把握する。測定機構１６は、研磨
パッド１２の例えば反射光の干渉現象を利用する光学系
の光膜厚測定器を配備している。図示しないが、測定機
構１６の前段、つまり表面測定の前に研磨パッド表面を
清浄化する純水供給が行われるようにしてもよい。
【００３４】測定機構１６は測定信号として、回転して
いる研磨パッド１２表面の凹凸パターンに依存する光学
信号変化を捉える。例えば、所定間隔でのポイントから
全体的な研磨領域面の層厚の偏りを検出し、少なくとも
パッド表面内で許容範囲を超える凸部傾向を有する領域
がドレス制御機構１７にて判定可能になるような測定デ
ータを取得する。
いる研磨パッド１２表面の凹凸パターンに依存する光学
信号変化を捉える。例えば、所定間隔でのポイントから
全体的な研磨領域面の層厚の偏りを検出し、少なくとも
パッド表面内で許容範囲を超える凸部傾向を有する領域
がドレス制御機構１７にて判定可能になるような測定デ
ータを取得する。
【００３５】測定機構１６で取得した測定データは、ド
レス制御機構１７に伝達されて制御データの生成に利用
される。コンディショナ１５は、ドレス制御機構１７の
制御データに応じてドレス動作が制御される。
レス制御機構１７に伝達されて制御データの生成に利用
される。コンディショナ１５は、ドレス制御機構１７の
制御データに応じてドレス動作が制御される。
【００３６】コンディショナ１５は、例えばダイヤモン
ド砥粒を電着した回転盤であり、少なくとも研磨パッド
１２の半径ｄ１より小さい径ｄ２を有する（より好まし
くはｄ２＜ｄ１／２）。上記ドレス制御機構１７は、コ
ンディショナ１５に対して、その移動レベルを所定高さ
範囲に保ちつつ、回転数を所定範囲で可変制御する機構
及び押圧力を所定範囲で可変制御する機構を含む。
ド砥粒を電着した回転盤であり、少なくとも研磨パッド
１２の半径ｄ１より小さい径ｄ２を有する（より好まし
くはｄ２＜ｄ１／２）。上記ドレス制御機構１７は、コ
ンディショナ１５に対して、その移動レベルを所定高さ
範囲に保ちつつ、回転数を所定範囲で可変制御する機構
及び押圧力を所定範囲で可変制御する機構を含む。
【００３７】すなわち、ドレス制御機構１７は、測定機
構１６からの測定データを利用してコンディショナ１５
のドレス動作に関する制御データを作る。コンディショ
ナ１５は、所定速度で移動しながら、凸部傾向を有する
領域に応じて回転盤の回転数を上げ、押圧力を大きく
し、また、表面のレベルの低い領域に応じて低速回転数
で押圧力を小さくする。
構１６からの測定データを利用してコンディショナ１５
のドレス動作に関する制御データを作る。コンディショ
ナ１５は、所定速度で移動しながら、凸部傾向を有する
領域に応じて回転盤の回転数を上げ、押圧力を大きく
し、また、表面のレベルの低い領域に応じて低速回転数
で押圧力を小さくする。
【００３８】このようなドレス制御により、リアルタイ
ムで研磨パッド１２の全体的な研磨領域面の平坦化誤
差、すなわちパッド全体面からみた平坦度合い、偏りを
許容範囲内に抑える。かつパッド領域細部では、最小限
のコンディショナ１５における回転盤の回転数及び押圧
力でもって許容範囲内の表面粗さを確保するように効率
的に制御する。
ムで研磨パッド１２の全体的な研磨領域面の平坦化誤
差、すなわちパッド全体面からみた平坦度合い、偏りを
許容範囲内に抑える。かつパッド領域細部では、最小限
のコンディショナ１５における回転盤の回転数及び押圧
力でもって許容範囲内の表面粗さを確保するように効率
的に制御する。
【００３９】図２は、本発明に係るＣＭＰ用研磨パッド
の調整方法を示す流れ図であり、図１の構成におけるＣ
ＭＰ装置に用いられる。半導体ウェハの化学的機械的研
磨が実施されている間において、測定機構（１６）によ
る研磨パッド（１２）表面状態の把握、ドレス制御機構
（１７）を介してのコンディショナ（１５）によるドレ
ス動作の制御でなる一連の処理１０１〜１０３がリアル
タイムに実施される。
の調整方法を示す流れ図であり、図１の構成におけるＣ
ＭＰ装置に用いられる。半導体ウェハの化学的機械的研
磨が実施されている間において、測定機構（１６）によ
る研磨パッド（１２）表面状態の把握、ドレス制御機構
（１７）を介してのコンディショナ（１５）によるドレ
ス動作の制御でなる一連の処理１０１〜１０３がリアル
タイムに実施される。
【００４０】図３は、図２における処理１０２のより詳
細な流れ図である。ドレス制御機構（１７）において、
測定機構（１６）からの測定データによって研磨パッド
（１２）の全体的な研磨領域面の平坦化誤差が許容範囲
内であるか否かが判定される（処理１０２ａ）。
細な流れ図である。ドレス制御機構（１７）において、
測定機構（１６）からの測定データによって研磨パッド
（１２）の全体的な研磨領域面の平坦化誤差が許容範囲
内であるか否かが判定される（処理１０２ａ）。
【００４１】上記処理１０２ａにおいて許容範囲内でな
ければ、上述したように、研磨パッド（１２）の全体的
な研磨領域面の平坦化誤差を許容範囲内に抑えるために
ドレス制御機構（１７）の制御データを生成する（処理
１０２ｂ）。これにより、コンディショナ（１５）は回
転盤の回転数及び押圧力を制御しつつドレス動作を実施
する。
ければ、上述したように、研磨パッド（１２）の全体的
な研磨領域面の平坦化誤差を許容範囲内に抑えるために
ドレス制御機構（１７）の制御データを生成する（処理
１０２ｂ）。これにより、コンディショナ（１５）は回
転盤の回転数及び押圧力を制御しつつドレス動作を実施
する。
【００４２】一方、平坦化誤差が許容範囲内にある場
合、パッド表面に必要な粗さを保つための予め決められ
た回転盤の回転数及び押圧力でもって研磨パッド（１
２）に対する最小限のドレス動作を指示する制御データ
が生成される（処理１０２ｃ）。パッド表面の消耗を防
ぐため途中でドレス動作の停止もあり得る。
合、パッド表面に必要な粗さを保つための予め決められ
た回転盤の回転数及び押圧力でもって研磨パッド（１
２）に対する最小限のドレス動作を指示する制御データ
が生成される（処理１０２ｃ）。パッド表面の消耗を防
ぐため途中でドレス動作の停止もあり得る。
【００４３】図４は、図２における処理１０４の後の処
理例を示す流れ図である。ウェハの研磨を含む装置可動
時の間、研磨パッド調整は上述の処理１０１〜１０３に
よりリアルタイムに実施される。１枚のウェハの研磨が
終了すると、ウェハキャリア１３により次のウェハがセ
ットされ研磨パッド１２に接触するまでの間は、研磨パ
ッド１２表面の純水洗浄及び低速回転期間となる（処理
１０４ａ）。このときにも処理１０１〜１０３は通常に
実施される（Ｒ）。新たなウェハがセットされれば再び
ウェハ研磨が開始され（Ｓ）、処理１０１〜１０３は通
常に実施される。
理例を示す流れ図である。ウェハの研磨を含む装置可動
時の間、研磨パッド調整は上述の処理１０１〜１０３に
よりリアルタイムに実施される。１枚のウェハの研磨が
終了すると、ウェハキャリア１３により次のウェハがセ
ットされ研磨パッド１２に接触するまでの間は、研磨パ
ッド１２表面の純水洗浄及び低速回転期間となる（処理
１０４ａ）。このときにも処理１０１〜１０３は通常に
実施される（Ｒ）。新たなウェハがセットされれば再び
ウェハ研磨が開始され（Ｓ）、処理１０１〜１０３は通
常に実施される。
【００４４】このようなドレス処理を含むようにする
と、研磨最中におけるパッド表面の測定データの変移と
比較するなど、研磨パッド１２表面の劣化状況や新たな
情報、コンディショナ１５への制御のさらなる最適化に
寄与する測定データの所得が期待できる。
と、研磨最中におけるパッド表面の測定データの変移と
比較するなど、研磨パッド１２表面の劣化状況や新たな
情報、コンディショナ１５への制御のさらなる最適化に
寄与する測定データの所得が期待できる。
【００４５】なお、上記実施形態では、コンディショナ
１５の移動制御については予め決められた軌道を所定速
度で移動するものであったが、任意移動できる機構がさ
らに付加されていてもよい。
１５の移動制御については予め決められた軌道を所定速
度で移動するものであったが、任意移動できる機構がさ
らに付加されていてもよい。
【００４６】例えば、ドレス制御機構１７に関し、測定
機構１６からの測定データを利用してコンディショナ１
５のドレス動作に関する制御データに早急に修復すべき
優先領域への移動情報も加味して制御の対象とする。こ
れにより、リアルタイムで研磨パッド１２の全体的な研
磨領域面の平坦化誤差を許容範囲内に抑え、かつパッド
領域細部では、最小限のコンディショナ１５の押圧力で
もって許容範囲内の表面粗さを確保するように効率的に
制御する。
機構１６からの測定データを利用してコンディショナ１
５のドレス動作に関する制御データに早急に修復すべき
優先領域への移動情報も加味して制御の対象とする。こ
れにより、リアルタイムで研磨パッド１２の全体的な研
磨領域面の平坦化誤差を許容範囲内に抑え、かつパッド
領域細部では、最小限のコンディショナ１５の押圧力で
もって許容範囲内の表面粗さを確保するように効率的に
制御する。
【００４７】また、上記実施形態における研磨パッドの
調製方法において、測定機構１６をより精度の高いもの
とし、測定データに研磨パッド１２の表面粗さの情報を
も含まれるようにしてもよい。
調製方法において、測定機構１６をより精度の高いもの
とし、測定データに研磨パッド１２の表面粗さの情報を
も含まれるようにしてもよい。
【００４８】このようにすれば、研磨パッド１２の全体
的な研磨領域面の平坦化誤差が許容範囲内である場合、
ドレス制御機構１７はさらに測定機構１６の測定データ
から研磨パッド１２の表面粗さの状態を分析する。これ
により、パッド領域細部で表面粗さが適切でない部分に
関してコンディショナ１５における回転盤の回転数及び
押圧力でもって制御するという方法を適用することもで
きる。
的な研磨領域面の平坦化誤差が許容範囲内である場合、
ドレス制御機構１７はさらに測定機構１６の測定データ
から研磨パッド１２の表面粗さの状態を分析する。これ
により、パッド領域細部で表面粗さが適切でない部分に
関してコンディショナ１５における回転盤の回転数及び
押圧力でもって制御するという方法を適用することもで
きる。
【００４９】上記第１実施形態の構成及び研磨パッド調
整方法によれば、半導体ウェハ１４に対するＣＭＰ実施
を含む装置可動時の間、すなわち研磨が実施される間、
研磨に伴うドレスが実施される間、研磨もドレスも実施
されていない間のいずれかの段階で、常に表面状態の変
わる研磨パッド１２に対し、その表面状態（全体的な研
磨領域面の平坦度含む）をリアルタイムに把握する測定
機構１６を有する。さらに、測定機構１６からの信号を
利用して研磨パッド１２を効率良く研磨するための制御
データを生成するドレス制御機構１７を有する。そし
て、この制御データに応じて少なくとも回転数、押圧力
を可変制御し効率的にドレス動作するコンディショナ１
５を有する。
整方法によれば、半導体ウェハ１４に対するＣＭＰ実施
を含む装置可動時の間、すなわち研磨が実施される間、
研磨に伴うドレスが実施される間、研磨もドレスも実施
されていない間のいずれかの段階で、常に表面状態の変
わる研磨パッド１２に対し、その表面状態（全体的な研
磨領域面の平坦度含む）をリアルタイムに把握する測定
機構１６を有する。さらに、測定機構１６からの信号を
利用して研磨パッド１２を効率良く研磨するための制御
データを生成するドレス制御機構１７を有する。そし
て、この制御データに応じて少なくとも回転数、押圧力
を可変制御し効率的にドレス動作するコンディショナ１
５を有する。
【００５０】このような構成により、研磨パッド１２の
表面を最小限のドレスで常に良好な状態に維持するよう
にする。すなわち、研磨パッド（及びコンディショナ）
の過剰な消耗を防ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレス
を実現する。
表面を最小限のドレスで常に良好な状態に維持するよう
にする。すなわち、研磨パッド（及びコンディショナ）
の過剰な消耗を防ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレス
を実現する。
【００５１】図５は、本発明の第２実施形態に係るＣＭ
Ｐ装置の要部構成を示す概略図である。前記第１実施形
態に比べて特に異なる構成は、ドレス制御するコンディ
ショナ１５が複数設けられていることである（例えば１
５１〜１５３）。
Ｐ装置の要部構成を示す概略図である。前記第１実施形
態に比べて特に異なる構成は、ドレス制御するコンディ
ショナ１５が複数設けられていることである（例えば１
５１〜１５３）。
【００５２】各コンディショナ１５１〜１５３は、各回
転盤にそれぞれ砥粒径の異なるダイヤモンド砥粒を電着
して構成される。コンディショナ１５１〜１５３におけ
る各回転盤は、それぞれ少なくとも研磨パッド１２の半
径ｄ１より小さい径ｄ２１，ｄ２２，ｄ２３を有し、各
々同じ径でなくてもよい。
転盤にそれぞれ砥粒径の異なるダイヤモンド砥粒を電着
して構成される。コンディショナ１５１〜１５３におけ
る各回転盤は、それぞれ少なくとも研磨パッド１２の半
径ｄ１より小さい径ｄ２１，ｄ２２，ｄ２３を有し、各
々同じ径でなくてもよい。
【００５３】例えば、各コンディショナ１５１〜１５３
に関し用途別に分けた装備とする。コンディショナ１５
２，１５３は、研磨パッド１２の平坦度修復用として使
用するのに適当であって、それぞれ粒度の比較的小さい
砥粒と、粒度の比較的大きい砥粒が配され構成されてい
る。また、コンディショナ１５１は、研磨パッド１２細
部の表面粗さ修復用として使用するのに適当な粒度を有
する砥粒が配されて構成されている。
に関し用途別に分けた装備とする。コンディショナ１５
２，１５３は、研磨パッド１２の平坦度修復用として使
用するのに適当であって、それぞれ粒度の比較的小さい
砥粒と、粒度の比較的大きい砥粒が配され構成されてい
る。また、コンディショナ１５１は、研磨パッド１２細
部の表面粗さ修復用として使用するのに適当な粒度を有
する砥粒が配されて構成されている。
【００５４】これにより、研磨パッド１２の状態に最も
適当なコンディショナが選択され、研磨パッド１２表面
の修復が実施される。従って、ドレス制御機構は、上記
各コンディショナ１５１〜１５３の選択制御及び任意移
動制御が可能なドレス制御機構２７としている。
適当なコンディショナが選択され、研磨パッド１２表面
の修復が実施される。従って、ドレス制御機構は、上記
各コンディショナ１５１〜１５３の選択制御及び任意移
動制御が可能なドレス制御機構２７としている。
【００５５】このような制御を達成するために、測定機
構２６として、取得するその測定データは、研磨パッド
１２の平坦度誤差を検出すると同時に表面粗さの情報を
も含まれるようになっているより精度の高いものが必要
である。
構２６として、取得するその測定データは、研磨パッド
１２の平坦度誤差を検出すると同時に表面粗さの情報を
も含まれるようになっているより精度の高いものが必要
である。
【００５６】すなわち、測定機構２６は、研磨パッド１
２の例えば反射光の干渉現象を利用する光学系の光膜厚
測定器を配備し、測定信号として、回転している研磨パ
ッド１２表面の凹凸パターンに依存する光学信号変化を
捉える。これにより、全体的な研磨領域面の層厚の偏り
及びパッド表面細部の表面粗さの程度が検出できる測定
データを取得する。図示しないが、測定機構２６の前
段、つまり表面測定の前に研磨パッド表面を清浄化する
純水供給が行われるようにしてもよい。
２の例えば反射光の干渉現象を利用する光学系の光膜厚
測定器を配備し、測定信号として、回転している研磨パ
ッド１２表面の凹凸パターンに依存する光学信号変化を
捉える。これにより、全体的な研磨領域面の層厚の偏り
及びパッド表面細部の表面粗さの程度が検出できる測定
データを取得する。図示しないが、測定機構２６の前
段、つまり表面測定の前に研磨パッド表面を清浄化する
純水供給が行われるようにしてもよい。
【００５７】測定機構２６で取得した測定データは、ド
レス制御機構２７に伝達されて制御データの生成に利用
される。ドレス制御機構２７の制御データに応じてコン
ディショナ（１５１〜１５３のうち選択されたもの）の
ドレス動作が制御される。
レス制御機構２７に伝達されて制御データの生成に利用
される。ドレス制御機構２７の制御データに応じてコン
ディショナ（１５１〜１５３のうち選択されたもの）の
ドレス動作が制御される。
【００５８】ドレス制御機構２７は、測定機構２６の測
定データからコンディショナ１５１〜１５３のうち最も
適当なコンディショナを選択し、ドレス動作を制御す
る。研磨パッド１２の平坦度修復用に一つ、研磨パッド
１２の表面粗さ修復用に一つというように、同時に２つ
のコンディショナを選択することも考えられる。
定データからコンディショナ１５１〜１５３のうち最も
適当なコンディショナを選択し、ドレス動作を制御す
る。研磨パッド１２の平坦度修復用に一つ、研磨パッド
１２の表面粗さ修復用に一つというように、同時に２つ
のコンディショナを選択することも考えられる。
【００５９】また、各コンディショナ（１５１〜１５
３）の移動制御については任意移動できる機構を有して
いる方がよく、測定機構２６からの測定データを利用し
てコンディショナ（１５１〜１５３）のドレス動作に関
する制御データに早急に修復すべき優先領域への移動情
報も加味して制御の対象とする。
３）の移動制御については任意移動できる機構を有して
いる方がよく、測定機構２６からの測定データを利用し
てコンディショナ（１５１〜１５３）のドレス動作に関
する制御データに早急に修復すべき優先領域への移動情
報も加味して制御の対象とする。
【００６０】これにより、ドレス制御機構２７は、選択
したコンディショナ（１５２，１５３のうちのどれか）
の回転数、押圧力、動作領域を制御して、リアルタイム
で研磨パッド１２の全体的な研磨領域面の平坦化誤差を
許容範囲内に抑える。かつ、パッド領域細部では、表面
粗さの劣化に応じてコンディショナ１５１における回転
盤の回転数及び押圧力でもって許容範囲内の表面粗さを
確保するように効率的に制御する。
したコンディショナ（１５２，１５３のうちのどれか）
の回転数、押圧力、動作領域を制御して、リアルタイム
で研磨パッド１２の全体的な研磨領域面の平坦化誤差を
許容範囲内に抑える。かつ、パッド領域細部では、表面
粗さの劣化に応じてコンディショナ１５１における回転
盤の回転数及び押圧力でもって許容範囲内の表面粗さを
確保するように効率的に制御する。
【００６１】もちろん、測定機構２６→ドレス制御機構
２７→コンディショナ（１５１〜１５３）によるドレス
制御の一連の動作は、半導体ウェハ１４に対する化学的
機械的研磨が実施されている間において、フィードバッ
ク動作される。
２７→コンディショナ（１５１〜１５３）によるドレス
制御の一連の動作は、半導体ウェハ１４に対する化学的
機械的研磨が実施されている間において、フィードバッ
ク動作される。
【００６２】半導体ウェハ１４に対する化学的機械的研
磨が実施される間とは、研磨実施中を含む装置可動時の
間を意味し、研磨パッド１２から半導体ウェハ１４が一
時的に離れる時間も入る。例えばウェハキャリア１３が
研磨パッド１２から一時的に離れ半導体ウェハ１４の表
面状態を計測するような状況においてもコンディショナ
（１５１〜１５３のうち選択されたもの）のドレス動作
は効率的に行われる。さらにドレス動作も準備段階でコ
ンディショナ（１５１〜１５３のうち選択されたもの）
が研磨パッド１２に接触していない時間も装置可動時の
間である。
磨が実施される間とは、研磨実施中を含む装置可動時の
間を意味し、研磨パッド１２から半導体ウェハ１４が一
時的に離れる時間も入る。例えばウェハキャリア１３が
研磨パッド１２から一時的に離れ半導体ウェハ１４の表
面状態を計測するような状況においてもコンディショナ
（１５１〜１５３のうち選択されたもの）のドレス動作
は効率的に行われる。さらにドレス動作も準備段階でコ
ンディショナ（１５１〜１５３のうち選択されたもの）
が研磨パッド１２に接触していない時間も装置可動時の
間である。
【００６３】図６は、本発明に係るＣＭＰ用研磨パッド
の調整方法を示す流れ図であり、図５の構成におけるＣ
ＭＰ装置に用いられる。半導体ウェハの化学的機械的研
磨が実施されている間において、測定機構（２６）によ
る研磨パッド（１２）表面状態の把握、ドレス制御機構
（２７）を介してのコンディショナ（１５１〜１５３）
によるドレス動作の制御でなる一連の処理２０１〜２０
３がリアルタイムに実施される。
の調整方法を示す流れ図であり、図５の構成におけるＣ
ＭＰ装置に用いられる。半導体ウェハの化学的機械的研
磨が実施されている間において、測定機構（２６）によ
る研磨パッド（１２）表面状態の把握、ドレス制御機構
（２７）を介してのコンディショナ（１５１〜１５３）
によるドレス動作の制御でなる一連の処理２０１〜２０
３がリアルタイムに実施される。
【００６４】図７は、図６における処理２０２のより詳
細な流れ図である。ドレス制御機構（２７）において、
測定機構（２６）からの測定データによって研磨パッド
（１２）の全体的な研磨領域面の平坦化誤差が許容範囲
内であるか否か、また、研磨領域表面細部でのパッド表
面の粗さが許容範囲内を超えて劣化していないかどうか
が判定される（処理２０２ａ、２０２ｂ）。
細な流れ図である。ドレス制御機構（２７）において、
測定機構（２６）からの測定データによって研磨パッド
（１２）の全体的な研磨領域面の平坦化誤差が許容範囲
内であるか否か、また、研磨領域表面細部でのパッド表
面の粗さが許容範囲内を超えて劣化していないかどうか
が判定される（処理２０２ａ、２０２ｂ）。
【００６５】上記処理２０２ａにおいて、研磨領域面の
平坦化誤差が許容範囲内でなければ、上述したように、
ドレス制御機構（２７）は研磨パッド（１２）の全体的
な研磨領域面の平坦化誤差を許容範囲内に抑えるための
制御データを生成する。これにより、コンディショナの
選択（１５２または１５３）と移動制御、選択されたコ
ンディショナにおける回転盤の回転数及び押圧力を制御
しつつドレスが行われる。一方、研磨領域面の平坦化誤
差が許容範囲内にある場合、平坦化のためのドレス動作
は一時休止する制御データを生成する。
平坦化誤差が許容範囲内でなければ、上述したように、
ドレス制御機構（２７）は研磨パッド（１２）の全体的
な研磨領域面の平坦化誤差を許容範囲内に抑えるための
制御データを生成する。これにより、コンディショナの
選択（１５２または１５３）と移動制御、選択されたコ
ンディショナにおける回転盤の回転数及び押圧力を制御
しつつドレスが行われる。一方、研磨領域面の平坦化誤
差が許容範囲内にある場合、平坦化のためのドレス動作
は一時休止する制御データを生成する。
【００６６】また、上記処理２０２ｂにおいて、研磨領
域細部に伴うパッド表面粗さが許容範囲内を超える劣化
を呈している箇所に対して均一な粗さを与えるようコン
ディショナ（１５１）の移動制御、回転盤の回転数及び
押圧力を制御する制御データが生成される。一方、パッ
ド表面の粗さが許容範囲内に保たれている場合、ドレス
動作は一時休止する制御データを生成する。
域細部に伴うパッド表面粗さが許容範囲内を超える劣化
を呈している箇所に対して均一な粗さを与えるようコン
ディショナ（１５１）の移動制御、回転盤の回転数及び
押圧力を制御する制御データが生成される。一方、パッ
ド表面の粗さが許容範囲内に保たれている場合、ドレス
動作は一時休止する制御データを生成する。
【００６７】図８は、図６における処理２０４の後の処
理例を示す流れ図である。ウェハの研磨中を含む装置可
動時の間、研磨パッド調整は上述の処理２０１〜２０３
によりリアルタイムに実施される。１枚のウェハの研磨
が終了すると、ウェハキャリア１３により次のウェハが
セットされ研磨パッド１２に接触するまでの間は、研磨
パッド１２表面の純水洗浄及び低速回転期間となる（処
理２０４ａ）。このときにも処理２０１〜２０３は通常
に実施される（Ｒ）。新たなウェハがセットされれば再
びウェハ研磨が開始され（Ｓ）、処理２０１〜２０３は
通常に実施される。
理例を示す流れ図である。ウェハの研磨中を含む装置可
動時の間、研磨パッド調整は上述の処理２０１〜２０３
によりリアルタイムに実施される。１枚のウェハの研磨
が終了すると、ウェハキャリア１３により次のウェハが
セットされ研磨パッド１２に接触するまでの間は、研磨
パッド１２表面の純水洗浄及び低速回転期間となる（処
理２０４ａ）。このときにも処理２０１〜２０３は通常
に実施される（Ｒ）。新たなウェハがセットされれば再
びウェハ研磨が開始され（Ｓ）、処理２０１〜２０３は
通常に実施される。
【００６８】このようなドレス処理を含むようにする
と、研磨最中におけるパッド表面の測定データの変移と
比較するなど、研磨パッド１２表面の劣化状況や新たな
情報、コンディショナ１５への制御のさらなる最適化に
寄与する測定データの所得が期待できる。
と、研磨最中におけるパッド表面の測定データの変移と
比較するなど、研磨パッド１２表面の劣化状況や新たな
情報、コンディショナ１５への制御のさらなる最適化に
寄与する測定データの所得が期待できる。
【００６９】上記第２実施形態の構成及び研磨パッド調
整方法によれば、半導体ウェハ１４に対するＣＭＰ実施
を含む装置可動時の間、すなわち研磨が実施される間、
研磨に伴うドレスが実施される間、研磨もドレスも実施
されていない間のいずれかの段階で、常に表面状態の変
わる研磨パッド１２に対し、その表面状態（全体的な研
磨領域面の平坦度含む）をリアルタイムに把握する測定
機構２６を有する。さらに、測定機構２６からの信号を
利用して研磨パッド１２を効率良く研磨するための制御
データを生成するドレス制御機構２７を有する。そし
て、この制御データに応じて優先移動、回転数、押圧力
を可変制御し効率的にドレス動作する用途別の複数のコ
ンディショナ（例えば１５１〜１５３）を有する。
整方法によれば、半導体ウェハ１４に対するＣＭＰ実施
を含む装置可動時の間、すなわち研磨が実施される間、
研磨に伴うドレスが実施される間、研磨もドレスも実施
されていない間のいずれかの段階で、常に表面状態の変
わる研磨パッド１２に対し、その表面状態（全体的な研
磨領域面の平坦度含む）をリアルタイムに把握する測定
機構２６を有する。さらに、測定機構２６からの信号を
利用して研磨パッド１２を効率良く研磨するための制御
データを生成するドレス制御機構２７を有する。そし
て、この制御データに応じて優先移動、回転数、押圧力
を可変制御し効率的にドレス動作する用途別の複数のコ
ンディショナ（例えば１５１〜１５３）を有する。
【００７０】このような構成により、研磨パッド１２の
表面を最小限のドレスで常に良好な状態に維持するよう
にする。すなわち、研磨パッド（及びコンディショナ）
の過剰な消耗を防ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレス
を実現する。
表面を最小限のドレスで常に良好な状態に維持するよう
にする。すなわち、研磨パッド（及びコンディショナ）
の過剰な消耗を防ぎ、長寿命に寄与する効率的なドレス
を実現する。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ウェハの化学的機械的研磨実施中を含む装置可動時
の間、常に変動する研磨パッドの表面状態（全体的な研
磨領域面の平坦度含む）がリアルタイムに把握できるよ
うに測定する測定機構を有する。測定機構で取得した測
定データはドレス制御機構に利用され、コンディショナ
は研磨パッドの消耗を最小限に抑えつつ常に良好な状態
に維持するようドレス動作する。この結果、研磨パッド
及びコンディショナ（ドレッサ）が効率的に使用される
と共に、ウェハ研磨加工能率の向上並びに高い加工精度
でウェハ量産を実現するＣＭＰ装置及びＣＭＰ用研磨パ
ッドの調整方法を提供することができる。
導体ウェハの化学的機械的研磨実施中を含む装置可動時
の間、常に変動する研磨パッドの表面状態（全体的な研
磨領域面の平坦度含む）がリアルタイムに把握できるよ
うに測定する測定機構を有する。測定機構で取得した測
定データはドレス制御機構に利用され、コンディショナ
は研磨パッドの消耗を最小限に抑えつつ常に良好な状態
に維持するようドレス動作する。この結果、研磨パッド
及びコンディショナ（ドレッサ）が効率的に使用される
と共に、ウェハ研磨加工能率の向上並びに高い加工精度
でウェハ量産を実現するＣＭＰ装置及びＣＭＰ用研磨パ
ッドの調整方法を提供することができる。
【図１】 本発明の第１実施形態に係るＣＭＰ装置の要
部構成を示す概略図である。
部構成を示す概略図である。
【図２】 図１の構成のＣＭＰ装置に用いられる、本発
明に係るＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を示す流れ図で
ある。
明に係るＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を示す流れ図で
ある。
【図３】 図２における処理の要部のより詳細な流れ図
である。
である。
【図４】 図２における一部の処理の一例を示す流れ図
である。
である。
【図５】 本発明の第２実施形態に係るＣＭＰ装置の要
部構成を示す概略図である。
部構成を示す概略図である。
【図６】 図５の構成のＣＭＰ装置に用いられる、本発
明に係るＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を示す流れ図で
ある。
明に係るＣＭＰ用研磨パッドの調整方法を示す流れ図で
ある。
【図７】 図６における処理の要部のより詳細な流れ図
である。
である。
【図８】 図６における一部の処理の一例を示す流れ図
である。
である。
【図９】 従来のＣＭＰ装置の研磨パッド表面状態を示
す概略図である。
す概略図である。
１１…研磨盤
１２，９１…研磨パッド
１３…ウェハキャリア（ワークホルダ）
１４…半導体ウェハ
１５，１５１〜１５３，９２…コンディショナ（ドレッ
サ） １６，２６…測定機構 １７，２７…ドレス制御機構 101〜104，102a,b,c，104a，201〜204，202a,b，204a…
処理ステップ
サ） １６，２６…測定機構 １７，２７…ドレス制御機構 101〜104，102a,b,c，104a，201〜204，202a,b，204a…
処理ステップ
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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）
Ｂ２４Ｂ 53/02 Ｂ２４Ｂ 53/02
53/12 53/12 Ｚ
Claims (15)
- 【請求項１】 半導体ウェハ上の被平坦化処理層を化学
的機械的研磨により平坦化するＣＭＰ装置に関し、 研磨パッドが配された研磨盤と、 前記半導体ウェハを保持しそのウェハ表面を研磨パッド
に接触させるウェハキャリアと、 前記研磨パッドの表面状態をドレスするコンディショナ
と、 前記研磨パッドにスラリーが供給され前記ウェハキャリ
アの制御による前記半導体ウェハに対する前記化学的機
械的研磨の実施中を含む装置可動時の間における所定段
階で前記研磨パッドの表面状態を把握する測定機構と、 前記測定機構からの信号に応じて前記コンディショナの
ドレス動作を制御するドレス制御機構と、を具備したこ
とを特徴とするＣＭＰ装置。 - 【請求項２】 前記コンディショナは、砥粒を具備した
回転盤であり、前記ドレス制御機構は、コンディショナ
の回転数を可変にする機構を含むことを特徴とする請求
項１記載のＣＭＰ装置。 - 【請求項３】 前記コンディショナは、砥粒を具備した
回転盤であり、前記ドレス制御機構は、前記研磨パッド
へのコンディショナの押圧力を可変にする機構を含むこ
とを特徴とする請求項１または２記載のＣＭＰ装置。 - 【請求項４】 前記コンディショナは、砥粒を具備した
回転盤であり、前記ドレス制御機構は、前記研磨パッド
上における前記コンディショナの任意の領域への移動を
可能にする機構を含むことを特徴とする請求項１〜３い
ずれか一つに記載のＣＭＰ装置。 - 【請求項５】 前記コンディショナは、それぞれ粒度の
異なる砥粒を具備した複数の回転盤を含むことを特徴と
する請求項１〜４いずれか一つに記載のＣＭＰ装置。 - 【請求項６】 前記測定機構は、少なくとも前記研磨パ
ッドの全体的な研磨領域面の平坦化誤差を検出する光学
系の測定機構であることを特徴とする請求項１〜５いず
れか一つに記載のＣＭＰ装置。 - 【請求項７】 前記測定機構は、少なくとも前記研磨パ
ッドの表面粗さ及び前記研磨パッドの全体的な研磨領域
面の平坦化誤差を検出する光学系の測定機構であること
を特徴とする請求項１〜５いずれか一つに記載のＣＭＰ
装置。 - 【請求項８】 半導体ウェハ上の被平坦化処理層を化学
的機械的研磨により平坦化するＣＭＰ工程において、 研磨盤に配設された研磨パッドにスラリーが供給されつ
つ前記半導体ウェハが擦り付けられることにより、前記
半導体ウェハを研磨する研磨工程と、 前記研磨工程が実施される間、前記研磨工程に伴うドレ
スが実施される間、研磨もドレスも実施されていない間
のいずれかの段階で前記研磨パッドの表面状態を把握す
る測定工程と、 前記測定工程の測定結果に応じて前記研磨パッドのコン
ディショナによるドレス動作を制御するドレス制御工程
と、を具備したことを特徴とするＣＭＰ用研磨パッドの
調整方法。 - 【請求項９】 前記測定工程は、少なくとも前記研磨パ
ッドの全体的な研磨領域面の平坦化誤差を光学的に検出
する信号を生成し、前記ドレス制御工程はこの信号を受
け前記研磨パッドの任意の領域について許容範囲内の表
面粗さを確保するよう、また前記研磨パッドの任意の領
域面内について許容範囲内の平坦度を確保するようにド
レス動作することを特徴とする請求項８記載のＣＭＰ用
研磨パッドの調整方法。 - 【請求項１０】 前記測定工程は、少なくとも前記研磨
パッドの表面粗さ及び前記研磨パッドの全体的な研磨領
域面の平坦化誤差を光学的に検出する信号を生成し、前
記ドレス制御工程はこの信号を受け前記研磨パッドの任
意の領域について許容範囲内の表面粗さを確保するよ
う、また前記研磨パッドの任意の領域面内について許容
範囲内の平坦度を確保するようにドレス動作することを
特徴とする請求項８記載のＣＭＰ用研磨パッドの調整方
法。 - 【請求項１１】 前記測定工程は、前記研磨工程の間、
前記研磨パッドから半導体ウェハが一時的に離れた時間
に行われることを特徴とする請求項８〜１０いずれか一
つに記載のＣＭＰ用研磨パッドの調整方法。 - 【請求項１２】 前記ドレス制御工程に関し、前記コン
ディショナは砥粒を具備した回転盤であり、コンディシ
ョナの回転数を可変制御して対処することを特徴とする
請求項８〜１１いずれか一つに記載のＣＭＰ用研磨パッ
ドの調整方法。 - 【請求項１３】 前記ドレス制御工程に関し、前記コン
ディショナは砥粒を具備した回転盤であり、前記研磨パ
ッドへのコンディショナの押圧力を可変制御して対処す
ることを特徴とする請求項８〜１２いずれか一つに記載
のＣＭＰ用研磨パッドの調整方法。 - 【請求項１４】 前記ドレス制御工程に関し、前記コン
ディショナは砥粒を具備した回転盤であり、前記研磨パ
ッド上におけるコンディショナの任意の領域への移動を
可能にして対処することを特徴とする請求項８〜１３い
ずれか一つに記載のＣＭＰ用研磨パッドの調整方法。 - 【請求項１５】 前記ドレス制御工程に関し、前記コン
ディショナはそれぞれ粒度の異なる砥粒を具備した複数
の回転盤を含み、複数の回転盤を駆使して対処すること
を特徴とする請求項８〜１４いずれか一つに記載のＣＭ
Ｐパッドの調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001350452A JP2003151934A (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | Ｃｍｐ装置及びｃｍｐ用研磨パッドの調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001350452A JP2003151934A (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | Ｃｍｐ装置及びｃｍｐ用研磨パッドの調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003151934A true JP2003151934A (ja) | 2003-05-23 |
Family
ID=19162951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001350452A Withdrawn JP2003151934A (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | Ｃｍｐ装置及びｃｍｐ用研磨パッドの調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003151934A (ja) |
Cited By (14)
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-
2001
- 2001-11-15 JP JP2001350452A patent/JP2003151934A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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