JP2006102830A - 研磨方法 - Google Patents

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JP2006102830A JP2004289764A JP2004289764A JP2006102830A JP 2006102830 A JP2006102830 A JP 2006102830A JP 2004289764 A JP2004289764 A JP 2004289764A JP 2004289764 A JP2004289764 A JP 2004289764A JP 2006102830 A JP2006102830 A JP 2006102830A
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Satoru Matsumoto
悟 松本
Yuichi Kurimoto
優一 栗本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

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Abstract

【課題】目立て部材の劣化状態を常時正確にモニターでき、交換時期を検知できる方法を提供する。
【解決手段】本発明では、モーターにより研磨布を駆動させて基板の研磨および研磨布の目立てを行う研磨方法において、研磨中に研磨布の目立てを行っているときの前記モーターの第一のトルク電流値を測定する工程と、研磨のみを行っているときの前記モーターの第二のトルク電流値を測定する工程と前記第一のトルク電流値と前記第二のトルク電流値の差分をとることにより、目立て部材と研磨布との間に生じる摩擦力をモニターする。研磨布を駆動させるモーターのトルク電流値を測定し、目立て部材と研磨布との間に生じる摩擦力をモニターすることにより、目立て部材の劣化を検知でき、目立て不足による研磨レートの低下を事前に検知できるため、製品の研磨異常発生を未然に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハなどを研磨するための研磨方法に関する。
一般的に使用される目立て部材は、ダイヤモンド砥粒を表面に埋め込んでおり、そのダイヤモンド砥粒で研磨布表面を切削することにより目立てをする。目立て部材の使用時間増加に伴い、研磨布に対する切削能力の低下、ダイヤモンド砥粒の脱落等が発生し、研磨レートを低下させる。研磨装置において研磨布の目立てに使用する目立て部材の交換周期は、事前に取得した目立て部材の使用時間や処理枚数と研磨レート等のプロセス結果のデータに基づき、設定されている。モニターウェハを用いた確認を定期的に実施し、研磨レート低下等のプロセス異常を検出した時点で目立て部材を交換する運用としている。
また、図６に示す特許文献１に記載の構成では、研磨布６２を貼り付けた定盤６１を回転させ、被研磨物６３を保持したキャリア６４を回転させ、研磨剤６５を供給しながら、研磨布６２に押し当てて研磨する機構において 定盤６１を回転させるモーター６７のトルク電流値をモニタリングツール６８を用いてモニターし、加工量との関連から目立て処理時間を決定し、目立て部材６６の寿命を延長する方法もある。
特開２００２−１０３２０２号公報
しかしながら従来の運用では、目立て部材自体の寿命には個体差があるため、使用時間固定で目立て部材を交換すると寿命が短くなり、まだ使用可能な目立て部材を交換することになる。また、寿命が短い目立て部材の場合、モニターウェハでの研磨レート低下を確認して目立て部材を交換するために、モニターウェハを用いたプロセス確認時まで目立て部材の劣化が発見できず、製品での研磨異常を発生させ、事前に検知できない問題がある。
また、特許文献１に示されている方法のようにトルク電流値を測定し、再度目立て処理を実施する対策もあるが、研磨処理する時間が長くなる問題がある。さらには、目立て部材の寿命が不明確になり、交換時期の見極めができない問題がある。
本発明では、モーターにより研磨布を駆動させて基板の研磨および研磨布の目立てを行う研磨方法において、研磨中に研磨布の目立てを行っているときの前記モーターの第一のトルク電流値を測定する工程と、研磨のみを行っているときの前記モーターの第二のトルク電流値を測定する工程と前記第一のトルク電流値と前記第二のトルク電流値の差分をとることにより、目立て部材と研磨布との間に生じる摩擦力をモニターする。
本発明のように、研磨布を駆動させるモーターのトルク電流値を測定し、目立て部材と研磨布との間に生じる摩擦力をモニターすることにより、目立て部材の劣化を検知でき、目立て不足による研磨レートの低下を事前に検知できるため、製品の研磨異常発生を未然に防止することができる。また、目立て処理により増加したトルク電流値の増加分に閾値を設定し、目立て部材の交換時期とすることで、個々の目立て部材の寿命を正確に把握でき、無駄を無くすことができる。
（第１の実施の形態）
以下、本発明における第１の実施の形態について説明する。本発明では、研磨布を駆動させるモーターのトルク電流値を測定し、常時モニターする。本発明を構成する研磨機構を図１に示す。研磨布１２を貼りつけた定盤１１を回転させ、研磨剤１５を供給し、キャリア１４で保持した被研磨物１３を回転させながら、研磨布１２に押し当てて研磨し、目立て部材１６を回転させながら研磨布１２に押し当てることにより研磨布１２を目立てする機構の場合は、定盤１１を回転させるモーター１７のトルク電流値を測定し、接続したモニタリングツール１８により、常時モニターする。研磨処理時には、研磨荷重、定盤１１およびキャリア１４の回転により、被研磨物１３と研磨布１２の間に発生した摩擦力により定盤１１を回転させるモーター１７のトルク電流は増加する。研磨処理中に目立て処理を行うと、目立て部材１６と、研磨布１２の間にも摩擦力が発生するため、定盤１１を回転させるモーター１７のトルク電流はさらに増加する。目立て部材１６の使用時間の経過に伴い、目立て砥粒の磨耗や脱落などにより、目立て能力が低下し、研磨レートが低下する。
図２に新品時と寿命時の目立て部材の断面模式図を示す。台座２１に設けられている目立て部材としての砥粒２３には主にダイヤモンドが使用されている。この砥粒２３は、目立て部材の使用時間経過に伴い、砥粒２４のように切削面の磨耗や脱落が発生し、目立て能力が低下し、研磨レートが低下する。目立て部材の劣化に伴い、目立て部材と研磨布２２との摩擦力は低下する。そこで、目立て処理による定盤のモータートルク電流の増加分を取り出し、この増加分をモニターする。目立て部材の劣化に伴い、目立て部材と研磨布との摩擦力は低下するため、この定盤のモータートルク電流の増加分が減少する。この増加分の減少により目立て部材の劣化を検知し、交換の目安とする。
さらに、リニア研磨方式の研磨機構の場合における本発明の実施の形態について述べる。図３に示すのは、ベルトに貼り付けた研磨布３１を動作させ、被研磨物３３を保持したキャリア３２を回転させ、研磨剤３４を供給し、研磨布３１に押し当てながら研磨するリニア研磨方式の研磨機構である。目立て部材３５は、研磨布３１の動作方向と直行方向に動作する機構において、研磨処理中に２回目立て処理を実施する場合、研磨布３１を貼り付けたベルトを駆動させるモーター３６のトルク電流値を測定する。計測したモーター３６のトルク電流値はモニタリングツール３７にて常時モニターし、データを保存できるようにする。研磨処理中に目立て処理を実施した時のモーターのトルク電流値の測定例を図４に示す。研磨時には、被研磨物と研磨布との間に摩擦力が発生するため、研磨開始よりモーターのトルク電流値は増加する。図４に電流値の増加量４１を示す。さらに、目立て処理すると、目立て部材と研磨布との間に摩擦力が発生するため、トルク電流値は増加する。また、増加量４２は、目立て処理によるトルク電流値の増加分である。目立て処理による目立て部材と研磨布との間の摩擦力は目立て部材の劣化に伴い低下するため、目立て処理によるトルク電流の増加分も低下する。目立て処理によるモーターのトルク電流値の増加量の変化は、研磨処理と目立て処理両方実施している時のトルク電流値と研磨処理のみの時のトルク電流値の差をとる。図４の区間４４は、研磨処理と目立て処理中のトルク電流値を示す。区間４３は、研磨処理のみのトルク電流値を示している。
図４の増加量４２の値の推移、すなわち目立て処理によるモータートルク電流の増加分の推移を図５に示す。目立て部材の使用時間増加に伴い、トルク電流の増加分が減少しており、このトルク電流の増加分の推移をモニターすることで、目立て部材の劣化が検知できるため、研磨レートの低下が検知できる。
本発明にかかるモーターのトルク電流値をモニターし、プロセス結果の予測や消耗部材の寿命を検知する半導体製造方法は、半導体ウェハ表面を平坦化するＣＭＰ工程において、研磨レートの低下の事前検知や、目立て部材であるコンディショナーの寿命検知に有用である。
本発明における第１の実施の形態を構成するロータリー研磨方式の機構を示す図 新品時と寿命時の目立て部材の断面を示す図 本発明における第１の実施の形態を構成するリニア研磨方式の機構を示す図 本発明における第１の実施の形態におけるトルク電流の測定データを示す図 目立て部材の使用時間経過に伴うトルク電流の推移を示す図 従来の研磨装置を示す図
符号の説明
１１ 定盤
１２ 研磨布
１３ 被研磨物
１４ キャリア
１５ 研磨剤
１６ 目立て部材
１７ モーター
１８ モニタリングツール
２１ 台座
２２ 研磨布
２３ 砥粒
２４ 砥粒
３１ 研磨布
３２ キャリア
３３ 被研磨物
３４ 研磨剤
３５ 目立て部材
３６ モーター
３７ モニタリングツール
４１ 増加量
４２ 増加量
４３ 区間
４４ 区間
６１ 定盤
６２ 研磨布
６３ 被研磨物
６４ キャリア
６５ 研磨剤
６６ 目立て部材
６７ モーター
６８ モニタリングツール

Claims (1)

  1. モーターにより研磨布を駆動させて基板の研磨および研磨布の目立てを行う研磨方法において、
    研磨中に研磨布の目立てを行っているときの前記モーターの第一のトルク電流値を測定する工程と、
    研磨のみを行っているときの前記モーターの第二のトルク電流値を測定する工程と前記第一のトルク電流値と前記第二のトルク電流値の差分をとることにより、目立て部材と研磨布との間に生じる摩擦力をモニターすることを特徴とする研磨方法。
JP2004289764A 2004-10-01 2004-10-01 研磨方法 Pending JP2006102830A (ja)

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