JP2008264944A - Polishing device, semiconductor device manufacturing method using this, and semiconductor device manufactured by this method - Google Patents

Polishing device, semiconductor device manufacturing method using this, and semiconductor device manufactured by this method Download PDF

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稔久 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device improved in through-put. <P>SOLUTION: This polishing device 1 is configured to set a gain value and a dress time of a polishing pad 13 in a dress position control of a dresser 30 according to a dress rate by a polishing control section 60 in an adjust process before start of a series of polishing processes for polishing a plurality of semiconductor wafers W successively by a polishing tool 10. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、研磨対象物の表面を研磨する研磨装置に関する。また本発明は、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造された半導体デバイスに関する。   The present invention relates to a polishing apparatus for polishing the surface of an object to be polished. The present invention also relates to a semiconductor device manufacturing method using this polishing apparatus and a semiconductor device manufactured by this method.

研磨対象物(例えば半導体ウェハ)の表面研磨を行う研磨装置は、研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する回転台などの研磨対象物保持手段とを備えており、研磨対象物保持手段に保持された研磨対象物に研磨パッドを接触させた状態で研磨工具と研磨対象物保持手段とを相対移動させることにより研磨対象物の表面の研磨を行うように構成されている。このような研磨装置における研磨パッドの表面は、その表面研磨が進行するに連れて研磨により生じた研磨対象物の削りかすや研磨対象物の被研磨面に供給されるスラリーの残渣等によって目詰まりを起こすため、別途備えたドレッサによってドレスを行う必要がある。   A polishing apparatus for performing surface polishing of a polishing object (for example, a semiconductor wafer) includes a polishing tool to which a polishing pad is attached and a polishing object holding means such as a turntable for holding the polishing object. The polishing tool and the polishing object holding means are moved relative to each other while the polishing pad is in contact with the polishing object held by the object holding means, and the surface of the polishing object is polished. The surface of the polishing pad in such a polishing apparatus is clogged with scraps of the polishing object generated by polishing as the surface polishing progresses or a residue of slurry supplied to the surface to be polished of the polishing object. Therefore, it is necessary to dress with a dresser provided separately.

研磨工具に備えられた研磨パッドは、その形状によって研磨対象物の研磨状態が変化する。換言すると、研磨パッドの形状を所定の形状に整えておくことにより、研磨対象物の研磨状態を調節することが可能である。従って、研磨パッドのドレスは単にパッド表面の目詰まりを解消するだけでなく、研磨パッドの形状が上記所定の形状となるように行う必要がある。研磨パッドに対するドレッサの相対位置を変えると研磨パッドの削れ方は変化するため、研磨パッドの表面形状の変化を計測しながら研磨パッドのドレスを行っていくことにより、研磨パッドの形状を徐々に所定の形状に近づけていくことができる。   The polishing state of the polishing object varies depending on the shape of the polishing pad provided in the polishing tool. In other words, it is possible to adjust the polishing state of the object to be polished by adjusting the shape of the polishing pad to a predetermined shape. Therefore, it is necessary to dress the polishing pad not only to eliminate clogging of the pad surface but also to make the shape of the polishing pad to the predetermined shape. Changing the relative position of the dresser with respect to the polishing pad changes how the polishing pad is scraped, so the polishing pad is dressed while measuring the change in the surface shape of the polishing pad so that the shape of the polishing pad is gradually determined. The shape can be approached.

従来、研磨パッドを所定の形状に仕上げる作業は、オペレータが試行錯誤をしながら、いわば手作業で行っていた。そのため、研磨工程(研磨工具により複数の研磨対象物を連続的に研磨する一連の工程のこと)の前段階である研磨パッド形状作成工程(以降、アジャスト工程と呼ぶ)において、研磨パッドの形状調整に時間がかかってしまい、研磨工程全体のスループットを低下させてしまう場合があった。そこで、研磨パッドを所定の形状に仕上げる作業を自動的に行う研磨装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
国際公開第06/106790号パンフレット
Conventionally, an operation of finishing a polishing pad into a predetermined shape has been performed manually, so to speak, by an operator through trial and error. Therefore, in the polishing pad shape creation process (hereinafter referred to as the adjustment process), which is the previous stage of the polishing process (a series of processes for continuously polishing a plurality of objects to be polished with a polishing tool), the shape adjustment of the polishing pad It takes a long time to reduce the throughput of the entire polishing process. Therefore, a polishing apparatus that automatically performs an operation of finishing a polishing pad into a predetermined shape has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
WO 06/106790 pamphlet

しかしながら、このような従来の研磨装置においては、ドレッサによる研磨パッドの切削速度(ドレスレート)が高くなると、アジャスト工程における研磨パッドの削り量(ブレークイン量)が設定よりも大きくなる傾向があった。その結果、研磨工程において研磨パッドのドレスを行える回数が減少するため、1枚の研磨パッドで研磨可能な研磨対象物の量が減少し、研磨パッドの交換回数が増加することから、研磨工程全体のスループットを低下させてしまう場合があった。   However, in such a conventional polishing apparatus, when the polishing pad cutting speed (dress rate) by the dresser increases, the polishing pad scraping amount (break-in amount) in the adjustment process tends to be larger than the setting. . As a result, since the number of times that the polishing pad can be dressed in the polishing process is reduced, the amount of the polishing object that can be polished with one polishing pad is reduced, and the number of replacements of the polishing pad is increased. In some cases, the throughput of the system was reduced.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、研磨工程全体のスループットを向上させることが可能な研磨装置、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造された半導体デバイスを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and a polishing apparatus capable of improving the throughput of the entire polishing process, a semiconductor device manufacturing method using the polishing apparatus, and a semiconductor manufactured by the method The purpose is to provide a device.

このような目的達成のため、本発明に係る研磨装置は、研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する研磨対象物保持手段とを備え、前記研磨対象物保持手段に保持された前記研磨対象物に前記研磨パッドを接触させた状態で前記研磨工具と前記研磨対象物保持手段とを相対移動させることにより前記研磨対象物の表面の研磨を行う研磨装置において、前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの表面に回転させたドレス面を接触させて前記研磨パッドのドレスを行うドレッサと、前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの形状計測を行うパッド形状計測手段とを有している。   In order to achieve such an object, a polishing apparatus according to the present invention includes a polishing tool to which a polishing pad is attached and a polishing object holding means for holding a polishing object, and is held by the polishing object holding means. In the polishing apparatus for polishing the surface of the polishing object by relatively moving the polishing tool and the polishing object holding means while the polishing pad is in contact with the polishing object, the polishing tool A dresser for dressing the polishing pad by bringing a rotated dress surface into contact with the surface of the polishing pad in an attached state, and a pad shape measurement for measuring the shape of the polishing pad attached to the polishing tool Means.

さらに、前記研磨工具により複数の前記研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前のアジャスト工程において、前記ドレッサによる前記研磨パッドのドレスと前記パッド形状計測手段による前記研磨パッドの形状計測とを交互に繰り返し行うことにより、前記研磨パッドの回転軸と前記ドレッサの回転軸との間の距離によって表されるドレスポジションと前記研磨パッドの形状変化との関係を示すデータを取得しながら、前記ドレスポジションを制御しつつ、前記研磨パッドを所定の目標形状に加工するパッド加工制御手段を有し、前記アジャスト工程において、前記ドレスポジションの制御におけるゲイン値を前記パッド形状計測手段により前記形状計測が行われる際に算出されたドレスレートに応じて設定するゲイン設定手段と、前記アジャスト工程において、前記ドレッサによる前記研磨パッドのドレス時間を前記ドレスレートに応じて設定するドレス時間設定手段とが設けられている。   Furthermore, in an adjusting process before starting a series of polishing processes for continuously polishing a plurality of objects to be polished by the polishing tool, the dressing of the polishing pad by the dresser and the polishing pad by the pad shape measuring means are performed. By alternately performing shape measurement, data indicating the relationship between the dress position represented by the distance between the rotation axis of the polishing pad and the rotation axis of the dresser and the shape change of the polishing pad is obtained. However, it has a pad processing control means for processing the polishing pad into a predetermined target shape while controlling the dress position, and in the adjustment step, the gain value in the control of the dress position is determined by the pad shape measuring means. Gain setting to be set according to the dress rate calculated when shape measurement is performed Means, in said adjusting step, a dress time setting means for setting in accordance with the polishing pad dress time by the dresser in the dress rate is provided.

なお、上述の研磨装置において、前記アジャスト工程において、前記ドレスポジションと前記研磨パッドの形状変化との関係を示す前記データに基づいて、前記研磨パッドの凹凸変位の変化速度がほぼ零となる前記ドレスポジションである仮形状キープポジションを算出し、前記仮形状キープポジションを基準にして前記研磨パッドの形状変化を最小にするドレスポジションを設定するドレスポジション設定手段を有して構成されており、前記仮形状キープポジションは、前記パッド形状計測手段により前記形状計測が行われる毎に算出された仮形状キープポジションの平均値であることが好ましい。   In the above polishing apparatus, in the adjusting step, the dress where the change rate of the uneven displacement of the polishing pad is substantially zero based on the data indicating the relationship between the dress position and the shape change of the polishing pad. A temporary position keeping position that is a position, and a dress position setting means for setting a dress position that minimizes a change in the shape of the polishing pad based on the temporary shape keep position. The shape keep position is preferably an average value of the temporary shape keep positions calculated every time the shape measurement is performed by the pad shape measuring means.

また、上述の研磨装置において、前記アジャスト工程において、前記パッド形状計測手段により前記形状計測された前記研磨パッドの形状が前記目標形状とほぼ同じになる条件を所定回数連続して満足し、かつ、前記パッド加工制御手段により取得された前記データのうち有効なデータの個数が所定個数以上となる条件を満足し、かつ、前記研磨パッドの削り量が所定量を超える条件を満足したとき、前記アジャスト工程を終了させるアジャスト工程終了手段を有して構成されることが好ましい。   Further, in the above polishing apparatus, in the adjusting step, a condition that the shape of the polishing pad measured by the pad shape measuring means is substantially the same as the target shape is continuously satisfied a predetermined number of times, and When the condition that the number of effective data among the data acquired by the pad machining control means is equal to or greater than a predetermined number and the condition that the amount of polishing of the polishing pad exceeds a predetermined amount is satisfied, the adjustment It is preferable to include an adjusting process ending means for ending the process.

また、本発明に係る半導体デバイス製造方法は、前記研磨対象物が半導体ウェハであり、本発明に係る研磨装置を用いて前記半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする。   Moreover, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that the object to be polished is a semiconductor wafer and includes a step of planarizing the surface of the semiconductor wafer using the polishing apparatus according to the present invention.

また、本発明に係る半導体デバイスは、本発明に係る半導体デバイス製造方法により製造されたことを特徴とする。   The semiconductor device according to the present invention is manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention.

本発明によれば、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。   According to the present invention, the throughput of the entire polishing process can be improved.

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る研磨装置1を示している。この研磨装置1は研磨対象物を研磨する研磨工具10、研磨工具10に取り付けられた研磨パッド13をドレスするドレッサ30、研磨対象物を保持する回転台40及び研磨パッド13の形状計測を行うパッド形状計測器20、研磨対象物や研磨パッド13の搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業部70のほか、これらの動作制御を行う制御部(研磨制御部60、計測制御部61及び監視制御部62)を備えて構成されている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a polishing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The polishing apparatus 1 includes a polishing tool 10 for polishing an object to be polished, a dresser 30 for dressing a polishing pad 13 attached to the polishing tool 10, a turntable 40 for holding the object to be polished, and a pad for measuring the shape of the polishing pad 13. In addition to the shape measuring instrument 20 and the process working unit 70 for carrying out process work such as conveyance of the object to be polished and the polishing pad 13, control units (polishing control unit 60, measurement control unit 61 and monitoring control unit 62) for controlling these operations. ).

また、この研磨装置1にはパッド形状計測ステーションST1、ドレスステーションST2及び研磨ステーションST3からなる3つの作業ステーションが備えられており、研磨工具10はこれら3つのステーションST1,ST2,ST3の間を移動することができるようになっている。以下の説明では研磨対象物は半導体ウェハであるとし、研磨装置1はこの半導体ウェハの表面に対して化学的機械的研磨を行うCMP装置であるとする。   Further, the polishing apparatus 1 is provided with three work stations including a pad shape measuring station ST1, a dress station ST2, and a polishing station ST3, and the polishing tool 10 moves between these three stations ST1, ST2, ST3. Can be done. In the following description, it is assumed that the object to be polished is a semiconductor wafer, and the polishing apparatus 1 is a CMP apparatus that performs chemical mechanical polishing on the surface of the semiconductor wafer.

研磨工具10は上下方向に延びた回転軸11と、この回転軸11の下端部に取り付けられた工具本体12とからなり、上記研磨パッド13はプレート14に両面テープ等で取り付けられており、プレート14と研磨パッド13は一体で運用される。プレート14は工具本体12に真空吸着されて、研磨パッド13はプレート14とともに交換可能に取り付けられている。研磨パッド13は発泡性のポリウレタン等からなっており、その形状は単純な円盤状のほか、中央に穴の開いた薄厚のドーナツ型等に形成されている。本実施形態では研磨パッド13は薄厚のドーナツ型であるとする(図2参照)。研磨工具10の回転軸11の回転制御は図示しないモータによってなされ、そのモータの駆動制御は研磨制御部60によってなされる。   The polishing tool 10 comprises a rotary shaft 11 extending in the vertical direction and a tool body 12 attached to the lower end portion of the rotary shaft 11, and the polishing pad 13 is attached to a plate 14 with a double-sided tape or the like. 14 and the polishing pad 13 are operated integrally. The plate 14 is vacuum-sucked to the tool body 12, and the polishing pad 13 is attached together with the plate 14 in a replaceable manner. The polishing pad 13 is made of foaming polyurethane or the like, and the shape thereof is not only a simple disk shape but also a thin donut shape having a hole in the center. In this embodiment, it is assumed that the polishing pad 13 is a thin donut shape (see FIG. 2). The rotation control of the rotating shaft 11 of the polishing tool 10 is performed by a motor (not shown), and the drive control of the motor is performed by the polishing control unit 60.

パッド形状計測ステーションST1は研磨パッド13の形状計測を行う作業ステーションであり、パッド形状計測器20は、このパッド形状計測ステーションST1に移動した研磨工具10の下方に位置し得るようになっている。パッド形状計測器20はセンサ保持部21とこのセンサ保持部21に保持されたセンサ22とからなり、センサ22はセンサ保持部21に対して水平面内で移動自在になっている。センサ22は発光素子と受光素子からなる光学式の(すなわち非接触型の)変位センサからなり、発光した光のスポットが研磨パッド13上の計測位置において反射し、その光の反射スポットの位置ずれから、パッド形状計測器20と研磨パッド13上の計測位置との間の距離を計測し得るようになっている。従ってこのパッド形状計測器20によれば、研磨パッド13上の相異なる計測位置間の相対高さを算出することが可能である。   The pad shape measuring station ST1 is a work station for measuring the shape of the polishing pad 13, and the pad shape measuring instrument 20 can be positioned below the polishing tool 10 moved to the pad shape measuring station ST1. The pad shape measuring instrument 20 includes a sensor holding unit 21 and a sensor 22 held by the sensor holding unit 21, and the sensor 22 is movable with respect to the sensor holding unit 21 in a horizontal plane. The sensor 22 is composed of an optical (that is, non-contact type) displacement sensor composed of a light emitting element and a light receiving element. Thus, the distance between the pad shape measuring instrument 20 and the measurement position on the polishing pad 13 can be measured. Therefore, according to the pad shape measuring instrument 20, it is possible to calculate the relative height between different measurement positions on the polishing pad 13.

なお、この実施形態では、センサ22は光学式の変位センサとしているが、これは一例に過ぎず、非接触型であれば超音波式の変位センサ等であってもよいし、接触型であればプローブを用いたもの等であっても構わない。センサ22のセンサ保持部21に対する相対移動制御は図示しないモータによってなされ、そのモータの駆動制御は研磨制御部60と繋がる計測制御部61によってなされる。また、センサ22により得られた研磨パッド13の形状計測データは計測制御部61から研磨制御部60に送信される。   In this embodiment, the sensor 22 is an optical displacement sensor, but this is only an example, and an ultrasonic displacement sensor or the like may be used as long as it is a non-contact type. For example, a probe may be used. Control of relative movement of the sensor 22 with respect to the sensor holding unit 21 is performed by a motor (not shown), and driving control of the motor is performed by a measurement control unit 61 connected to the polishing control unit 60. Further, the shape measurement data of the polishing pad 13 obtained by the sensor 22 is transmitted from the measurement control unit 61 to the polishing control unit 60.

ドレスステーションST2は研磨パッド13のドレスを行う作業ステーションであり、ドレッサ30は、このドレスステーションST2に移動した研磨工具10の下方に位置し得るようになっている。ドレッサ30は上下方向に(すなわち研磨工具10の回転軸11と平行に)延びた回転軸31と、この回転軸31の上部にジンバル機構32を介して取り付けられた円盤状のドレスプレート33とからなり、ドレスプレート33の上面がドレス面となっている。ドレッサ30の回転軸31の回転制御は図示しないモータによってなされ、このモータの駆動制御は研磨制御部60によりなされる。このドレッサ30は研磨工具10に取り付けられた状態の研磨パッド13の表面を研磨することにより研磨パッド13の表面のドレスを行うものであり、下記の研磨ステーションST3において複数枚の半導体ウェハWの研磨を行うごとに研磨工具10をこのドレスステーションST2に移動させたうえで、回転させた研磨工具10の研磨パッド13に、回転させたドレスプレート33の上面(ドレス面)を接触させて(押し当てて)研磨パッド13のドレスを行う。   The dressing station ST2 is a work station for dressing the polishing pad 13, and the dresser 30 can be positioned below the polishing tool 10 moved to the dressing station ST2. The dresser 30 includes a rotary shaft 31 extending in the vertical direction (that is, parallel to the rotary shaft 11 of the polishing tool 10), and a disk-shaped dress plate 33 attached to the upper portion of the rotary shaft 31 via a gimbal mechanism 32. Thus, the upper surface of the dress plate 33 is a dress surface. The rotation control of the rotary shaft 31 of the dresser 30 is performed by a motor (not shown), and the drive control of this motor is performed by the polishing control unit 60. The dresser 30 dresses the surface of the polishing pad 13 by polishing the surface of the polishing pad 13 attached to the polishing tool 10, and polishes a plurality of semiconductor wafers W at the following polishing station ST3. Each time the polishing tool 10 is moved to the dressing station ST2, the upper surface (dressing surface) of the rotated dress plate 33 is brought into contact with (pressed against) the polishing pad 13 of the rotated polishing tool 10. And dressing the polishing pad 13.

また、このような研磨パッド13のドレスは、上記のような研磨パッド13の目立てをする目的のほか、研磨パッド13の形状を所定の形状に加工することも目的としており、従って複数の半導体ウェハWを連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前段階のほか、この研磨工程の中間過程においても複数回行われる。ここで、研磨工具10の回転軸11とドレッサ30の回転軸31との間の距離は研磨制御部60により正確に制御することが可能になっており、後述するように、その距離に応じて研磨パッド13を所望の形状に仕上げることができる。以下、この研磨工具10の回転軸11とドレッサ30の回転軸31との間の距離をドレスポジションPと称することにする(図2参照)。   In addition, the dress of the polishing pad 13 is intended not only for the purpose of sharpening the polishing pad 13 as described above, but also for processing the shape of the polishing pad 13 into a predetermined shape. In addition to the previous stage of starting a series of polishing processes for continuously polishing W, this process is also performed a plurality of times in the intermediate process of this polishing process. Here, the distance between the rotating shaft 11 of the polishing tool 10 and the rotating shaft 31 of the dresser 30 can be accurately controlled by the polishing controller 60, and, as will be described later, according to the distance. The polishing pad 13 can be finished in a desired shape. Hereinafter, the distance between the rotating shaft 11 of the polishing tool 10 and the rotating shaft 31 of the dresser 30 will be referred to as a dress position P (see FIG. 2).

研磨ステーションST3は研磨工具10を用いて半導体ウェハWの表面研磨を行う作業ステーションであり、回転台40はこの研磨ステーションST3に移動した研磨工具10の下方に位置し得るようになっている。回転台40は上下方向に(すなわち研磨工具10の回転軸11と平行に)延びた回転軸41と、この回転軸41の上部に固定された回転プレート42とからなり、回転軸41を回転させることにより回転プレート42を水平面内で回転させることができる。回転プレート42の上面には図示しない真空吸着チャック機構が設けられており、この真空チャック機構により半導体ウェハWを回転プレート42上に吸着保持させることができる。回転軸41の回転制御及び回転軸の水平方向揺動制御はともに図示しないモータによってなされ、これらモータの駆動制御は研磨制御部60によりなされる。そして、半導体ウェハWの表面に研磨パッド13を上方から接触させた状態で回転台40と研磨工具10との双方を回転させ、かつ研磨工具10を回転台40に対して水平方向に揺動移動させることにより半導体ウェハWの表面全体について研磨を行う。   The polishing station ST3 is a work station for polishing the surface of the semiconductor wafer W by using the polishing tool 10, and the rotary table 40 can be positioned below the polishing tool 10 moved to the polishing station ST3. The rotary table 40 includes a rotary shaft 41 extending in the vertical direction (that is, parallel to the rotary shaft 11 of the polishing tool 10) and a rotary plate 42 fixed to the upper portion of the rotary shaft 41, and rotates the rotary shaft 41. Thus, the rotating plate 42 can be rotated in the horizontal plane. A vacuum suction chuck mechanism (not shown) is provided on the upper surface of the rotating plate 42, and the semiconductor wafer W can be sucked and held on the rotating plate 42 by this vacuum chuck mechanism. Both the rotation control of the rotating shaft 41 and the horizontal swing control of the rotating shaft are performed by a motor (not shown), and drive control of these motors is performed by the polishing control unit 60. Then, both the rotary table 40 and the polishing tool 10 are rotated while the polishing pad 13 is in contact with the surface of the semiconductor wafer W from above, and the polishing tool 10 is swung horizontally with respect to the rotary table 40. By polishing, the entire surface of the semiconductor wafer W is polished.

プロセス作業部70は、研磨対象物である半導体ウェハWや研磨パッド13の搬送を行うロボットアームや、半導体ウェハWの被研磨面へのスラリーの供給を行うスラリー供給装置(図示せず)等から構成される。また、監視制御部62は、例えば研磨制御部60によって行われる半導体ウェハWの研磨工程(後述)の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じてプロセス作業部70の作動制御を行う。   The process work unit 70 includes a robot arm that transports the semiconductor wafer W and the polishing pad 13 that are objects to be polished, a slurry supply device (not shown) that supplies slurry to the surface to be polished of the semiconductor wafer W, and the like. Composed. Further, the monitoring control unit 62 monitors the progress of a polishing process (described later) of the semiconductor wafer W performed by the polishing control unit 60, for example, and controls the operation of the process work unit 70 according to the progress of the polishing process. .

本研磨装置1における半導体ウェハWの研磨工程は、(1)プロセス作業部70による研磨パッド13の研磨工具10への取り付け→(2)ドレッサ30による研磨パッド13の加工(ドレス)→(3)プロセス作業部70による半導体ウェハWの搬入及び回転台40への取り付け→(4)ドレッサ30による研磨パッド13のドレス→(5)研磨パッド13による半導体ウェハWの研磨→(6)プロセス作業部70による半導体ウェハWの回転台40からの取り外し及び搬出→(3)→(4)→(5)→(6)→(3)→・・・という手順で行われる。この研磨装置1では前述のように、研磨工具10により複数の半導体ウェハWを連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前に、研磨工具10に備えられた研磨パッド13の加工を行うアジャスト工程(上記(2)に相当する工程)を有するが、本研磨装置1では、この研磨パッド13の加工工程が自動で行われるようになっており、以下、アジャスト工程の詳細について説明する。   The polishing process of the semiconductor wafer W in the polishing apparatus 1 includes (1) attachment of the polishing pad 13 to the polishing tool 10 by the process working unit 70 → (2) processing (dressing) of the polishing pad 13 by the dresser 30 → (3) Loading of the semiconductor wafer W by the process working unit 70 and attachment to the turntable 40 → (4) Dressing of the polishing pad 13 by the dresser 30 → (5) Polishing of the semiconductor wafer W by the polishing pad 13 → (6) Process working unit 70 The removal and unloading of the semiconductor wafer W from the turntable 40 by (3) → (4) → (5) → (6) → (3) →... In the polishing apparatus 1, as described above, an adjustment for processing the polishing pad 13 provided in the polishing tool 10 before starting a series of polishing steps for continuously polishing a plurality of semiconductor wafers W with the polishing tool 10. Although there is a step (step corresponding to the above (2)), in the polishing apparatus 1, the processing step of the polishing pad 13 is automatically performed, and the details of the adjustment step will be described below.

先ず、研磨パッド13のとり得る形状について説明する。研磨パッド13の形状は研磨対象物である半導体ウェハWの研磨状態に大きな影響を及ぼすものであるが、その具体的形状は、中央部が周辺部よりも下方に突出した凸円錐形状(図2(A)参照)、表面全体がフラットな(平坦な)平坦形状(図2(B)参照)、中央部が周辺部よりも上方に窪んだ凹円錐形状(図2(C)参照)の3種類となる。   First, the shapes that the polishing pad 13 can take will be described. The shape of the polishing pad 13 has a great influence on the polishing state of the semiconductor wafer W, which is an object to be polished. The specific shape of the polishing pad 13 is a convex cone shape in which the central portion projects downward from the peripheral portion (FIG. 2). (See (A)), 3 in which the entire surface is flat (flat) (see FIG. 2 (B)), and a concave cone shape (see FIG. 2 (C)) whose central portion is recessed above the peripheral portion. It becomes a kind.

研磨パッド13の形状は、研磨工具10の回転軸11とドレッサ30の回転軸31との間の距離、すなわちドレスポジションPによって一意に定まらない。唯一、ドレスポジションPが図2(B)に示すように或る所定値Pvとなっている状態で研磨パッド13をドレス(研磨)した場合、その研磨パッド13の形状が変わらないという特性がある。ここで、研磨パッド13の形状変化が最小となるドレスポジションPを「形状キープポジションPv」と称することにすると、ドレスポジションPが形状キープポジションPvよりも大きい状態(P>Pv)では、図2(A)のように凸形状が増大し、ドレスポジションPが形状キープポジションPvよりも小さい状態(P<Pv)では、図2(C)のように凹形状が増大する。つまり、研磨パッド13の凹凸形状の変化速度が形状キープポジションPvでは0であり、P>Pvでは凸形状(+)を進行させ、P<Pvでは凹形状(−)を進行させる。なお、形状キープポジションPvは、研磨パッド13の硬度、形状、およびドレッサ30(ドレスプレート33)の形状、目の粗さ(番手)などの特性によって異なる値をとり得る。   The shape of the polishing pad 13 is not uniquely determined by the distance between the rotating shaft 11 of the polishing tool 10 and the rotating shaft 31 of the dresser 30, that is, the dress position P. Only when the polishing pad 13 is dressed (polished) with the dress position P being a predetermined value Pv as shown in FIG. 2B, the shape of the polishing pad 13 does not change. . Here, if the dress position P that minimizes the shape change of the polishing pad 13 is referred to as “shape keep position Pv”, in the state where the dress position P is larger than the shape keep position Pv (P> Pv), FIG. In the state where the convex shape increases as shown in (A) and the dress position P is smaller than the shape keep position Pv (P <Pv), the concave shape increases as shown in FIG. That is, the change rate of the uneven shape of the polishing pad 13 is 0 at the shape keep position Pv, the convex shape (+) is advanced when P> Pv, and the concave shape (−) is advanced when P <Pv. The shape keep position Pv can take different values depending on the hardness and shape of the polishing pad 13, the shape of the dresser 30 (dress plate 33), the roughness of the eyes (count), and the like.

また、ドレスポジションPは形状キープポジションPvからのずれ量εを用いて、次の(A1)式で表すことができる。そのため、研磨パッド13の形状は、ε=0のときにはそのままの形状を維持、ε>0のときには凸状に円錐形状が進行、ε<0のときには凹状に円錐形状が進行すると表現することもできる(図2を参照)。   Further, the dress position P can be expressed by the following equation (A1) using the deviation ε from the shape keep position Pv. Therefore, the shape of the polishing pad 13 is maintained as it is when ε = 0, can be expressed as a conical shape progressing in a convex shape when ε> 0, and a conical shape progressing in a concave shape when ε <0. (See FIG. 2).

P=Pv+ε …(A1)   P = Pv + ε (A1)

ここで、オペレータが所望している研磨パッド13の形状を「目標形状」と称する。目標形状は、所定の表面の凹凸状態、或いは所定のブレークイン量、或いは所定範囲の溝深さを指す。そして、この目標形状を実現する場合には、形状の凹凸を数値で定義する図2で示すような凹凸変位δの値と、パッド厚さth、溝深さdeを規定する必要がある。凹凸変位δは研磨パッド13の表面を円錐状に近似して得られた円錐頂角の補角θに対し研磨パッド13の外半径と内半径の差分長Lを乗じた値である。補角θは微少量であるので先の計算は三角関数を用いることなく、乗じるだけで成り立つ。従って目標形状は凹凸変位δの目標値を定めることと同じになり、目標形状に対応して定められる凹凸変位δの値を以後、本文中では「目標凹凸変位δT」と称することにする。   Here, the shape of the polishing pad 13 desired by the operator is referred to as a “target shape”. The target shape indicates a predetermined surface irregularity state, a predetermined break-in amount, or a predetermined range of groove depth. In order to realize this target shape, it is necessary to specify the value of the uneven displacement δ, the pad thickness th, and the groove depth de as shown in FIG. The uneven displacement δ is a value obtained by multiplying the complementary angle θ of the apex angle of the cone obtained by approximating the surface of the polishing pad 13 in a conical shape by the difference length L between the outer radius and the inner radius of the polishing pad 13. Since the complementary angle θ is very small, the above calculation can be performed simply by multiplication without using a trigonometric function. Therefore, the target shape is the same as that for determining the target value of the concave / convex displacement δ, and the value of the concave / convex displacement δ determined corresponding to the target shape is hereinafter referred to as “target concave / convex displacement δT”.

なお、目標形状の凹凸の違いは目標凹凸変位δTの極性によって判別することができるので、所望の目標形状は符号を含んだ目標凹凸変位δTのみによって規定することが可能である。具体的には、δT>0のときは凸円錐形状が目標形状、δT=0のときは平坦形状が目標形状、δT<0のときは凹円錐形状が目標形状と規定される。パッド厚さthは研磨パッド13の平均的な表面位置からプレート14の研磨パッド13の貼り付け面までの距離である。溝深さdeは各溝の平均的な深さである。   Since the difference in the unevenness of the target shape can be determined by the polarity of the target unevenness displacement δT, the desired target shape can be defined only by the target unevenness displacement δT including the sign. Specifically, the convex cone shape is defined as the target shape when δT> 0, the flat shape is defined as the target shape when δT = 0, and the concave cone shape is defined as the target shape when δT <0. The pad thickness th is the distance from the average surface position of the polishing pad 13 to the attachment surface of the polishing pad 13 of the plate 14. The groove depth de is an average depth of each groove.

ある目標凹凸変位δTを得るためには、現在の凹凸変位δから、その差分の凹凸量を決める必要がある。先の形状キープポジションPvに対し、ずれ量εと凹凸変位δの単位時間当たりの変化量との関係にはほぼ直線的な関係があるので、ずれ量εとドレスする時間の積が加工する凹凸量に相当する。このずれ量εとドレス時間とをうまく制御することで、研磨パッド13を目標形状にすることができる。しかしながら、ずれ量εを決定するには形状キープポジションPvが既知である必要がある。   In order to obtain a certain target uneven displacement δT, it is necessary to determine the uneven amount of the difference from the current uneven displacement δ. Since the relationship between the displacement amount ε and the variation amount of the uneven displacement δ per unit time with respect to the previous shape keep position Pv has a substantially linear relationship, the product of the displacement amount ε and the dressing time is processed by the unevenness. It corresponds to the amount. The polishing pad 13 can be set to the target shape by controlling the deviation amount ε and the dressing time well. However, the shape keep position Pv needs to be known in order to determine the shift amount ε.

その実現手段として、ドレスの形状キープポジションPvはドレッサ30による研磨パッド13のドレスとパッド形状計測器20による研磨パッド13の形状計測とを交互に繰り返し行い、ドレスポジションPと研磨パッド13の形状変化(凹凸変位変化量)との関係を示すデータを採取しながら、ドレスの形状キープポジションPvを推定制御しつつ、目標凹凸変位δTに加工することが可能となる。同時に次の半導体ウェハWの研磨の際のドレスポジションを先の形状キープポジションPvに設定し、目標凹凸変位δTを常に維持することが可能となる。   As a means for realizing this, the dress shape keep position Pv is obtained by alternately repeating the dressing of the polishing pad 13 by the dresser 30 and the measurement of the shape of the polishing pad 13 by the pad shape measuring device 20 to change the shape of the dress position P and the polishing pad 13. It is possible to process the target uneven displacement δT while estimating and controlling the dress shape keep position Pv while collecting data indicating the relationship with the (uneven displacement change amount). At the same time, the dress position at the time of polishing the next semiconductor wafer W is set to the previous shape keep position Pv, and the target uneven displacement δT can be always maintained.

形状キープポジションPvを推定する方法は種々考えられるが、本実施形態では、現在のパッド形状計測器20による研磨パッド13の形状計測値と、前回の形状計測値の差分から形状キープポジションPvを類推する方法を用いた。詳細を以降に示す。   Various methods for estimating the shape keep position Pv are conceivable. In this embodiment, the shape keep position Pv is estimated from the difference between the shape measurement value of the polishing pad 13 by the current pad shape measuring instrument 20 and the previous shape measurement value. The method used was used. Details are given below.

研磨パッド13の目標形状は前述のように、図2(A)に示す凸円錐形状、図2(B)に示す平坦形状、図2(C)に示す凹円錐形状のいずれかであるが、ドレッサ30のドレスポジションPを形状キープポジションPvに或るずらし量εcを加えた位置(Pv+εc)に設定して研磨パッド13のドレスを行えば、ドレス後の研磨パッド13の形状は、εc=0のときには加工前形状と同一、εc>0のときには加工前形状よりも凸円錐形状、εc<0のときには加工前形状よりも凹円錐形状となる。   As described above, the target shape of the polishing pad 13 is one of the convex cone shape shown in FIG. 2A, the flat shape shown in FIG. 2B, and the concave cone shape shown in FIG. When dressing of the polishing pad 13 is performed by setting the dress position P of the dresser 30 to a position (Pv + εc) obtained by adding a certain shift amount εc to the shape keeping position Pv, the shape of the polishing pad 13 after dressing is εc = 0. Is the same as the shape before processing, when εc> 0, it becomes a convex conical shape than the shape before processing, and when εc <0, it becomes a concave conical shape than the shape before processing.

上記のことより、ドレッサ30の形状キープポジションPvが明らかであれば、その形状キープポジションPvを基準にドレッサ30をずらし量εcだけ移動させて、所定のドレス時間のドレスを行うことで、凹凸形状の変化量を規定することができるが、実際には形状キープポジションPvの値は不明であるため、初めに形状キープポジションPvのおおよその位置を知る必要がある。これには先ず、形状キープポジションPvと推定されるドレスポジションP(実際にはP=Pv+ε)にドレッサ30をセットしたうえで所定のドレス時間Tdだけドレスを行い、そのドレスによる研磨パッド13の凹凸変位δの変化速度dδ/dt(=Vδとする)を次の(A2)式により算出する。   From the above, if the shape keep position Pv of the dresser 30 is clear, the dresser 30 is shifted by the amount εc based on the shape keep position Pv, and the dressing is performed for a predetermined dressing time. However, since the value of the shape keep position Pv is actually unknown, it is necessary to first know the approximate position of the shape keep position Pv. For this, first, the dresser 30 is set at a dress position P (actually P = Pv + ε) estimated as the shape keep position Pv, and then dressed for a predetermined dressing time Td. The change rate dδ / dt (= Vδ) of the displacement δ is calculated by the following equation (A2).

Vδ=dδ/dt=Eδ/Td …(A2)   Vδ = dδ / dt = Eδ / Td (A2)

但し、Eδはドレス前後の凹凸変位の差である。ここで、ドレッサ30による研磨パッド13のドレス、及びこのドレスの前後における研磨パッド13の凹凸変位δの計測は、研磨制御部60及び計測制御部61が研磨工具10の移動及び回転制御、ドレッサ30の回転制御、パッド形状計測器20の作動制御などを行うことによって自動的になされる。   However, Eδ is a difference in uneven displacement before and after the dress. Here, the dressing of the polishing pad 13 by the dresser 30 and the measurement of the uneven displacement δ of the polishing pad 13 before and after the dress are performed by the polishing control unit 60 and the measurement control unit 61 for controlling the movement and rotation of the polishing tool 10, This is done automatically by controlling the rotation of the sensor and controlling the operation of the pad shape measuring instrument 20.

ここで、(A2)式によって算出された凹凸変位δの変化速度Vδは、形状キープポジションPvからのずれ量εと比例関係にあることが知られており、従って、その比例定数を1/Kvとすれば、VδはKvおよびεを用いて、次の(A2)式のように表すことができる。   Here, it is known that the change speed Vδ of the uneven displacement δ calculated by the equation (A2) is proportional to the deviation ε from the shape keep position Pv, and therefore the proportional constant is 1 / Kv. Then, Vδ can be expressed by the following equation (A2) using Kv and ε.

Vδ=(1/Kv)×ε …(A3)   Vδ = (1 / Kv) × ε (A3)

ここで、係数Kvは経験的に設定(仮定)される値であり、また研磨パッド13の凹凸変位の変化速度Vδは研磨パッド13の形状計測に基づいて求められる(実測される)値であって既知であるので、これら両値と(A3)式を変形した次の(A3)′式とによって、形状キープポジションPvからのずれ量εの値を算出することができる。   Here, the coefficient Kv is a value set (assumed) empirically, and the change speed Vδ of the unevenness displacement of the polishing pad 13 is a value obtained (measured) based on the shape measurement of the polishing pad 13. Therefore, the value of the deviation ε from the shape keep position Pv can be calculated from these two values and the following equation (A3) ′ obtained by modifying the equation (A3).

ε=Kv×Vδ …(A3)′   ε = Kv × Vδ (A3) ′

このように、(A3)′式からずれ量εを算出することができるので、前述の(A1)式を変形した次の(A1)′式から形状キープポジションPvを求めることができる。
Pv=P−Kv×Vδ …(A1)′
As described above, since the displacement amount ε can be calculated from the equation (A3) ′, the shape keep position Pv can be obtained from the following equation (A1) ′ obtained by modifying the equation (A1).
Pv = P−Kv × Vδ (A1) ′

ここで、係数Kvは速度ゲインと称されるものであり、設定した(仮定した)速度ゲインKvがばらつきのない(換言すると正確な)値であれば、上式(A1)′より求められた形状キープポジションPvは正確なものとなるが、実際には速度ゲインKvは一般にばらつきをもっていることから、ここで求められる形状キープポジションPvは必ずしも正確なものではない。したがって、ここで計算により求められた形状キープポジションPvはあくまで仮のものであるとして、以下「仮形状キープポジションPf」と称することにする。なお、本実施形態においては、速度ゲインKvをドレスレートに応じて設定するようになっている。   Here, the coefficient Kv is referred to as a speed gain. If the set (assumed) speed gain Kv has no variation (in other words, an accurate value), the coefficient Kv is obtained from the above equation (A1) ′. Although the shape keep position Pv is accurate, in practice, the speed gain Kv generally varies, and thus the shape keep position Pv obtained here is not necessarily accurate. Accordingly, the shape keep position Pv obtained by calculation here is assumed to be only temporary, and will be referred to as “temporary shape keep position Pf” hereinafter. In the present embodiment, the speed gain Kv is set according to the dress rate.

上記のようにして仮形状キープポジションPfを求めたら、ドレス時間Tdによるドレスによって目標凹凸変位δTが得られるようにするためのずらし量εc(前述)を研磨パッド13の形状計測に基づいて求め、前述の式(A1)においてP=Pc、Pv=Pf、ε=εcとおいて得られる(A4)式によって、形状制御のためのドレスポジションPc(以下、「制御ドレスポジション」と称する)を算出する。   When the provisional shape keep position Pf is obtained as described above, a shift amount εc (described above) for obtaining the target uneven displacement δT by dressing with the dressing time Td is obtained based on the shape measurement of the polishing pad 13, The dress position Pc for shape control (hereinafter referred to as “control dress position”) is calculated by the equation (A4) obtained by setting P = Pc, Pv = Pf, and ε = εc in the above equation (A1). .

Pc=Pf+εc …(A4)   Pc = Pf + εc (A4)

ここで、仮形状キープポジションPfにずらし量εcを加えた制御ドレスポジションPc(=Pf+εc)において、ドレス時間Tdだけドレスすることによって研磨パッド13の凹凸変位δを目標凹凸変位δTにすることができるものとすると、そのドレスによる凹凸変位δの変化速度Vδは、(δT−δ)/Tdとなることから、前述の(A3)′式から次の(A5)式を得ることができる。   Here, at the control dress position Pc (= Pf + εc) obtained by adding the shift amount εc to the temporary shape keep position Pf, the uneven displacement δ of the polishing pad 13 can be set to the target uneven displacement δT by dressing for the dressing time Td. Assuming that the change speed Vδ of the uneven displacement δ due to the dress is (δT−δ) / Td, the following equation (A5) can be obtained from the above equation (A3) ′.

εc=Kv×{(δT−δ)/Td}…(A5)   εc = Kv × {(δT−δ) / Td} (A5)

ここで、Kv/Td=Kpとすると、前述の(A4)式および(A5)式から、次の(A6)式を得ることができる。   Here, assuming that Kv / Td = Kp, the following equation (A6) can be obtained from the equations (A4) and (A5).

Pc=Pf−Kp×(δ−δT) …(A6)   Pc = Pf−Kp × (δ−δT) (A6)

なお、係数Kpは位置ゲインと称されるものであり、制御ドレスポジションPcは、パッド形状計測器20により計測される凹凸変位δに応じたフィードバック制御により制御されることになる。なお、本実施形態においては、速度ゲインKvと同様に、位置ゲインKpをドレスレートに応じて設定するようになっている。   The coefficient Kp is referred to as a position gain, and the control dress position Pc is controlled by feedback control corresponding to the uneven displacement δ measured by the pad shape measuring instrument 20. In the present embodiment, the position gain Kp is set in accordance with the dress rate, similarly to the speed gain Kv.

次に、図3に示すフローチャートを用いてアジャスト工程の詳細を説明する。ここでは、研磨パッド13の回転軸11とドレッサ30の回転軸31との間の距離、すなわちドレスポジションPをP(n-1)で表し、そのときのドレス時間をt(n-1)で表す。なお、P(n-1)およびt(n-1)の添え字nは、後述の第1処理(研磨パッド13の形状計測)で得られたデータの数を意味する。   Next, details of the adjustment process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, the distance between the rotating shaft 11 of the polishing pad 13 and the rotating shaft 31 of the dresser 30, that is, the dress position P is represented by P (n-1), and the dressing time at that time is represented by t (n-1). To express. Note that the subscript n of P (n-1) and t (n-1) means the number of data obtained in the first process (shape measurement of the polishing pad 13) described later.

アジャスト工程は、先ず、ステップS1において、初期ドレスポジションP(0)および初期ドレス時間t(0)を設定する。このとき、上述のデータ数をn=0に設定するとともに、形状計測した凹凸変位δが目標凹凸変位δTとほぼ同じになる良プロファイル数gをg=0に設定する。なお、初期ドレスポジションP(0)は、経験的に得られる平均的な形状キープポジション、或いは既に求めて記憶されていた形状キープポジションとする。また、初期ドレス時間t(0)は、例えば経験的に得られたドレス時間が用いられる。   In the adjustment process, first, in step S1, an initial dress position P (0) and an initial dress time t (0) are set. At this time, the number of data described above is set to n = 0, and the good profile number g at which the measured uneven displacement δ is substantially the same as the target uneven displacement δT is set to g = 0. Note that the initial dress position P (0) is an average shape keep position obtained empirically or a shape keep position that has already been obtained and stored. The initial dressing time t (0) is, for example, an empirically obtained dressing time.

次に、ステップS2おいて、研磨制御部60により、研磨パッド13のドレスおよび形状計測が行われる第1処理を行う。この第1処理では、図4に示すように、まず、ステップS21において、ステップS1もしくはステップS6で設定したドレスポジションP(n-1)およびドレス時間t(n-1)の入力を行う。   Next, in step S <b> 2, a first process is performed in which the polishing controller 60 performs dressing and shape measurement of the polishing pad 13. In the first process, as shown in FIG. 4, first, in step S21, the dress position P (n-1) and the dress time t (n-1) set in step S1 or step S6 are input.

次に、ステップS22において、ドレスポジションP(n-1)が研磨工具10の可動範囲内であるか否かを判定する。判定がYesである場合、ステップS23に進み、研磨工具10をドレスステーションST2に移動させて、ステップS21で入力したドレスポジションP(n-1)およびドレス時間t(n-1)による研磨パッド13のドレスを行う。一方、判定がNoである場合、位置エラーであるとしてアジャスト工程を終了する。   Next, in step S <b> 22, it is determined whether or not the dress position P (n−1) is within the movable range of the polishing tool 10. When the determination is Yes, the process proceeds to step S23, the polishing tool 10 is moved to the dressing station ST2, and the polishing pad 13 according to the dress position P (n-1) and the dressing time t (n-1) input in step S21. Do the dress. On the other hand, when the determination is No, it is determined that a position error has occurred, and the adjustment process is terminated.

ステップS23が終了すると、ステップS24に進み、研磨パッド13のドレスが正常に終了したか否かを判定する。判定がYesである場合、研磨工具10をパッド形状計測ステーションST1に移動させて、パッド形状計測器20により研磨パッド13の凹凸変位δ、厚さth、および溝深さdeを計測する(ステップS25)。なお、計測終了後、研磨パッド13の下面に水を掛ける水掛処理が行われる。一方、判定がNoである場合、ドレスの失敗であるとしてアジャスト工程を終了する。   When step S23 ends, the process proceeds to step S24, where it is determined whether or not the dressing of the polishing pad 13 has ended normally. If the determination is Yes, the polishing tool 10 is moved to the pad shape measuring station ST1, and the pad shape measuring instrument 20 measures the uneven displacement δ, the thickness th, and the groove depth de of the polishing pad 13 (step S25). ). In addition, the watering process which pours water on the lower surface of the polishing pad 13 is performed after the measurement. On the other hand, if the determination is No, it is determined that the dress has failed and the adjustment process is terminated.

ここで、図2に示すように凹凸変位δは、研磨パッド13の表面を円錐状に近似して得られた円錐頂角の補角θに対し研磨パッド13の外半径と内半径の差分長Lを乗じた値である。また、図2に示すように、パッド厚さthは、研磨パッド13の平均的な表面位置から研磨工具10の研磨パッド13の貼り付け面までの距離である。また、研磨パッド13の溝深さdeは、ここでは、研磨パッド13の各溝の深さd(図2参照)の全ての平均値と定義する。なお、データ数がnのときにドレス終了後に計測された研磨パッド13の凹凸変位をδ(n-1)とし、研磨パッド13の厚さをth(n-1)とし、研磨パッド13の溝深さをde(n-1)とする。   Here, as shown in FIG. 2, the uneven displacement δ is the difference length between the outer radius and the inner radius of the polishing pad 13 with respect to the complementary angle θ of the apex angle of the cone obtained by approximating the surface of the polishing pad 13 in a conical shape. It is a value multiplied by L. As shown in FIG. 2, the pad thickness th is the distance from the average surface position of the polishing pad 13 to the attachment surface of the polishing pad 13 of the polishing tool 10. Further, the groove depth de of the polishing pad 13 is defined here as an average value of all the depths d of the grooves of the polishing pad 13 (see FIG. 2). When the number of data is n, the irregularity displacement of the polishing pad 13 measured after completion of dressing is δ (n−1), the thickness of the polishing pad 13 is th (n−1), and the groove of the polishing pad 13 is Depth is de (n-1).

ステップS25が終了すると、ステップS26に進み、ステップS25の計測において有効な計測数が閾値以上であるか否かを判定する。判定がYesである場合、ステップS27に進み、判定がNoである場合、計測の失敗であるとしてアジャスト工程を終了する。   When step S25 ends, the process proceeds to step S26, and it is determined whether or not the effective number of measurements in the measurement of step S25 is greater than or equal to a threshold value. If the determination is Yes, the process proceeds to step S27, and if the determination is No, the adjustment process is terminated as a measurement failure.

ステップS27では、ステップS25で計測した研磨パッド13の溝深さdeに異常がないか否かを判定する。溝深さdeに異常がなく判定がYesである場合、ステップS28に進み、ステップS25で計測した凹凸変位δ(n-1)のプロファイル、研磨パッド13の厚さth(n-1)、および、そのときのドレス時間t(n-1)を、図示しないデータテーブルに記録する。一方、溝深さdeに異常があり判定がNoである場合、溝エラーであるとしてアジャスト工程を終了する。   In step S27, it is determined whether or not there is an abnormality in the groove depth de of the polishing pad 13 measured in step S25. If there is no abnormality in the groove depth de and the determination is Yes, the process proceeds to step S28, the profile of the uneven displacement δ (n-1) measured in step S25, the thickness th (n-1) of the polishing pad 13, and The dressing time t (n-1) at that time is recorded in a data table (not shown). On the other hand, when there is an abnormality in the groove depth de and the determination is No, the adjustment process is terminated as a groove error.

ステップS28が終了すると、ステップS29に進んで、ステップS25で計測した研磨パッド13の凹凸変位δ(n-1)、厚さth(n-1)、および溝深さde(n-1)を出力し、ステップS3へと進む。   When step S28 ends, the process proceeds to step S29, where the uneven displacement δ (n-1), thickness th (n-1), and groove depth de (n-1) of the polishing pad 13 measured in step S25 are obtained. Output, and proceed to step S3.

このように第1処理が終了すると、次のステップS3において、研磨パッド13の削り量が所定削り量BAより大きいか否かを判定する。ここで、研磨パッド13の削り量とは、研磨パッド13のブレークイン量を表す。すなわち、データ数がnのときの削り量B(n-1)は、データ数がnのときの研磨パッド13の厚さth(n-1)と1回目計測時の研磨パッド13の厚さth(0)との差をとって、次の(1)式で表される。   When the first process is completed in this way, in the next step S3, it is determined whether or not the scraping amount of the polishing pad 13 is larger than a predetermined scraping amount BA. Here, the amount of polishing of the polishing pad 13 represents the amount of break-in of the polishing pad 13. That is, the scraping amount B (n-1) when the number of data is n is the thickness th (n-1) of the polishing pad 13 when the number of data is n and the thickness of the polishing pad 13 at the first measurement. Taking the difference from th (0), it is expressed by the following equation (1).

B(n-1)=th(n-1)−th(0) …(1)   B (n-1) = th (n-1) -th (0) (1)

ところで、判定がYesである場合、ステップS4へ進み、研磨制御部60により、速度ゲインおよび位置ゲインの算出が行われる第2処理を行う。一方、判定がNoである場合、ステップS4を飛ばしてステップS5へ進む。ステップS4の第2処理では、図5に示すように、まず、ステップS41において、各ステップで得られた研磨パッド13の厚さth(n-1)およびドレス時間t(n-1)の入力を行う。   When the determination is Yes, the process proceeds to step S4, and the polishing control unit 60 performs a second process in which the speed gain and the position gain are calculated. On the other hand, when determination is No, step S4 is skipped and it progresses to step S5. In the second process of step S4, as shown in FIG. 5, first, in step S41, the thickness th (n-1) and the dressing time t (n-1) of the polishing pad 13 obtained in each step are input. I do.

次に、ステップS42において、ステップS41で入力した研磨パッド13の厚さth(n-1)およびドレス時間t(n-1)に基づいて、研磨パッド13の切削速度であるドレスレートを算出する。ドレスレートは、研磨パッド13の厚さthの変化速度であり、積算ドレス時間をΣt(n-1)とすると、データ数がnのときのドレスレートRd(n-1)は、データ数がnのときの研磨パッド13の厚さth(n-1)と1回目計測時の研磨パッド13の厚さth(0)との差から、次の(2)式で表される。   Next, in step S42, the dress rate, which is the cutting speed of the polishing pad 13, is calculated based on the thickness th (n-1) and the dressing time t (n-1) of the polishing pad 13 input in step S41. . The dress rate is the rate of change of the thickness th of the polishing pad 13, and when the integrated dressing time is Σt (n-1), the dress rate Rd (n-1) when the number of data is n is the number of data. From the difference between the thickness th (n-1) of the polishing pad 13 at n and the thickness th (0) of the polishing pad 13 at the first measurement, it is expressed by the following equation (2).

Rd(n-1)={th(n-1)−th(0)}/Σt(n-1) …(2)   Rd (n-1) = {th (n-1) -th (0)} / Σt (n-1) (2)

次に、ステップS43において、所定の最小ドレスレートをRminとし、所定の最大ドレスレートをRmaxとしたとき、ステップS42で算出したドレスレートRd(n-1)が次の(3)式で表される条件を満足するか否かを判定する。   Next, in step S43, when the predetermined minimum dress rate is Rmin and the predetermined maximum dress rate is Rmax, the dress rate Rd (n-1) calculated in step S42 is expressed by the following equation (3). It is determined whether or not the condition is satisfied.

Rmin≦Rd(n-1)≦Rmax …(3)   Rmin ≦ Rd (n−1) ≦ Rmax (3)

判定がYesである場合、ステップS44へ進み、ステップS42で算出したドレスレートRd(n-1)に応じて速度ゲインおよび位置ゲインを算出する。一方、判定がNoである場合、ドレスレートエラーであるとして、アジャスト工程を終了する。なお、速度ゲインKvおよび位置ゲインKpは、所定の係数をKAとすると、例えば、次の(4)式で表される。   When the determination is Yes, the process proceeds to step S44, and the speed gain and the position gain are calculated according to the dress rate Rd (n-1) calculated in step S42. On the other hand, if the determination is No, it is determined that there is a dress rate error, and the adjustment process is terminated. The speed gain Kv and the position gain Kp are expressed by the following equation (4), for example, where KA is a predetermined coefficient.

Kv=Kp=KA×Rd(n-1) …(4)   Kv = Kp = KA × Rd (n−1) (4)

ステップS44が終了すると、ステップS45に進んで、ステップS44で算出した速度ゲインKv、位置ゲインKp、およびそのときのドレスレートRd(n-1)を出力し、ステップS5へと進む。   When step S44 ends, the process proceeds to step S45, where the speed gain Kv, the position gain Kp, and the dress rate Rd (n-1) at that time calculated in step S44 are output, and the process proceeds to step S5.

このように第2処理が終了すると、次のステップS5において、n≧2であるか否かを判定する。判定がYesである場合、ステップS6へ進み、研磨制御部60により、次回のドレスポジションおよびドレス時間の算出が行われる第3処理を行う。一方、判定がNoである場合、ステップS6を飛ばしてステップS7へ進む。ステップS6の第3処理では、図6に示すように、まず、ステップS61において、各ステップで設定した凹凸変位δ(n-1)のプロファイル、速度ゲインKv、位置ゲインKp、ドレスレートRd(n-1)、並びに、そのときのドレスポジションP(n-1)およびドレス時間t(n-1)の入力を行う。   When the second process ends in this way, it is determined in the next step S5 whether n ≧ 2. When the determination is Yes, the process proceeds to step S6, and the polishing control unit 60 performs a third process in which the next dress position and dress time are calculated. On the other hand, when determination is No, step S6 is skipped and it progresses to step S7. In the third process of step S6, as shown in FIG. 6, first, in step S61, the profile of the uneven displacement δ (n−1) set in each step, the speed gain Kv, the position gain Kp, and the dress rate Rd (n -1), and the dress position P (n-1) and dress time t (n-1) at that time are input.

次に、ステップS62において、ステップS61で入力した凹凸変位δ(n-1)のプロファイルおよびドレス時間t(n-1)に基づいて、単位時間あたりの凹凸変位δ(n-1)の変化量Δ(すなわち、前述した凹凸変位δの変化速度Vδ)を算出し、さらに、算出したΔより仮形状キープポジションPfを算出する。単位時間あたりの凹凸変位δ(n-1)の変化量Δは、n回目計測時の凹凸変位δ(n-1)と1回前の凹凸変位δ(n-2)との差分から求まり、次の(5)式で表される。また、仮形状キープポジションPfは、P=P(n-1)とし、Vδ=Δとして、前述の(A1)′式より次の(6)式で表される。   Next, in step S62, based on the profile of the concavo-convex displacement δ (n-1) input in step S61 and the dressing time t (n-1), the amount of change in the concavo-convex displacement δ (n-1) per unit time. Δ (that is, the change speed Vδ of the uneven displacement δ described above) is calculated, and the temporary shape keep position Pf is calculated from the calculated Δ. The variation Δ of the uneven displacement δ (n-1) per unit time is obtained from the difference between the uneven displacement δ (n-1) at the n-th measurement and the uneven displacement δ (n-2) of the previous time, It is expressed by the following equation (5). The temporary shape keep position Pf is expressed by the following equation (6) from the above-described equation (A1) ′, where P = P (n−1) and Vδ = Δ.

Δ={δ(n-1)−δ(n-2)}/t(n-1) …(5)
Pf=P(n-1)−Kv×Δ …(6)
Δ = {δ (n−1) −δ (n−2)} / t (n−1) (5)
Pf = P (n−1) −Kv × Δ (6)

次に、ステップS63において、今回までにステップS62で算出した仮形状キープポジションPfの平均化処理を行う。   Next, in step S63, the provisional shape keep position Pf calculated in step S62 so far is averaged.

次に、ステップS64において、所定の最小ドレスポジションをPminとし、所定の最大ドレスポジションをPmaxとしたとき、ステップS63で平均化した仮形状キープポジションPfが次の(7)式で表される条件を満足するか否かを判定する。   Next, in step S64, when the predetermined minimum dress position is Pmin and the predetermined maximum dress position is Pmax, the temporary shape keep position Pf averaged in step S63 is expressed by the following equation (7): It is determined whether or not the above is satisfied.

Pmin≦Pf≦Pmax …(7)   Pmin ≦ Pf ≦ Pmax (7)

判定がYesである場合、ステップS65へ進み、ステップS63で平均化した仮形状キープポジションPfに基づいて、次回ドレスポジションを算出する。一方、判定がNoである場合、位置エラーであるとして、アジャスト工程を終了する。なお、次回ドレスポジションnPは、Pc=nPとし、δ=δ(n-1)として、前述の(A6)式より次の(8)式で表される。   When the determination is Yes, the process proceeds to step S65, and the next dress position is calculated based on the temporary shape keep position Pf averaged in step S63. On the other hand, if the determination is No, it is determined that there is a position error, and the adjustment process is terminated. The next dress position nP is expressed by the following equation (8) from the above equation (A6), assuming that Pc = nP and δ = δ (n−1).

nP=Pf−Kp×{δ(n-1)−δT} …(8)   nP = Pf−Kp × {δ (n−1) −δT} (8)

ステップS65が終了すると、ステップS66に進み、ステップS61で入力したドレスレートRd(n-1)に応じて、次回ドレス時間を算出する。この次回ドレス時間ntは、所定の係数をKBとすると、例えば、次の(9)式で表される。   When step S65 ends, the process proceeds to step S66, and the next dressing time is calculated according to the dress rate Rd (n-1) input in step S61. The next dressing time nt is expressed by, for example, the following equation (9), where KB is a predetermined coefficient.

nt=KB/Rd(n-1) …(9)   nt = KB / Rd (n-1) (9)

ステップS66が終了すると、ステップS67に進んで、ステップS65およびステップS66で算出した次回ドレスポジションnPおよび次回ドレス時間ntを、次回のドレスに用いるドレスポジションP(n-1)およびドレス時間t(n-1)として出力し、ステップS7へと進む。   When step S66 ends, the process proceeds to step S67, and the next dress position nP and the next dress time nt calculated in steps S65 and S66 are used as the dress position P (n-1) and dress time t (n -1) and proceeds to step S7.

このように第3処理が終了すると、次のステップS7において、第1処理(研磨パッド13の形状計測)で得られたデータ数をn=n+1とし、ステップS8へ進む。   When the third process is completed in this way, in the next step S7, the number of data obtained in the first process (measurement of the shape of the polishing pad 13) is set to n = n + 1, and the process proceeds to step S8.

次に、ステップS8において、先の第1処理(ステップS2)で形状計測した凹凸変位δ(n-1)が目標凹凸変位δTとほぼ同じ(所定公差内)であるか否かを判定する。判定がYesである場合、ステップS9へ進んで、良プロファイル数をg=g+1とし、ステップS10に進む。一方、判定がNoである場合、ステップS13に進む。   Next, in step S8, it is determined whether or not the uneven displacement δ (n−1) whose shape has been measured in the first process (step S2) is substantially the same as the target uneven displacement δT (within a predetermined tolerance). If the determination is Yes, the process proceeds to step S9, the good profile number is set to g = g + 1, and the process proceeds to step S10. On the other hand, when determination is No, it progresses to step S13.

ステップS10では、良プロファイル数gが所定のプロファイル数G以上であるか否かを判定する。判定がYesである場合、ステップS11へ進み、判定がNoである場合、ステップS13に進む。   In step S10, it is determined whether or not the number of good profiles g is a predetermined profile number G or more. If the determination is Yes, the process proceeds to step S11. If the determination is No, the process proceeds to step S13.

ステップS11では、研磨パッド13の削り量が所定の目標削り量BTより大きいか否かを判定する。なお、研磨パッド13の削り量が目標削り量BTより大きいか否かを判定するのは、研磨パッド13による研磨の際、研磨パッド13と半導体ウェハWとのなじみを得るために、ある程度研磨パッド13の表層を削り取らなければならないためである。そして、判定がYesである場合、ステップS12へ進んでアジャスト工程の結果を表示し、正常終了としてアジャスト工程を終了する。一方、判定がNoである場合、ステップS13に進む。   In step S11, it is determined whether or not the amount of polishing of the polishing pad 13 is larger than a predetermined target amount of cutting BT. Whether or not the polishing amount of the polishing pad 13 is larger than the target cutting amount BT is determined in order to obtain a familiarity between the polishing pad 13 and the semiconductor wafer W when polishing with the polishing pad 13. This is because 13 surface layers must be cut off. If the determination is Yes, the process proceeds to step S12, the result of the adjustment process is displayed, and the adjustment process is terminated as normal completion. On the other hand, when determination is No, it progresses to step S13.

ステップS13では、データ数nが所定の限界データ数N以上であるか否かを判定する。判定がNoである場合、ステップS2へ戻ってステップS2からの処理を再び行い、判定がYesである場合、エラーがあるとしてアジャスト工程を終了する。   In step S13, it is determined whether or not the data number n is equal to or greater than a predetermined limit data number N. If the determination is No, the process returns to Step S2 and the processing from Step S2 is performed again. If the determination is Yes, the adjustment process is terminated because there is an error.

これによりアジャスト工程は終了するが、本実施形態の研磨装置1では、上記アジャスト工程の終了形態、すなわち正常終了したか、あるいはエラー終了をしたか等の情報を監視制御部62に送るようにしている。そして監視制御部62は、ドレス条件の設定シーケンスが正常終了した旨の情報を受けたときにはプロセス作業部70の稼動を通常通りとし、エラー終了をした旨の情報を受けたときには、プロセス作業部70にそのエラー内容に合わせた適切な処置が行われるようにする。例えば、アジャスト工程がエラー終了をした旨の情報を受けたときには、研磨パッド13の加工工程、ひいては半導体ウェハWの研磨工程が滞ってしまうことから、プロセス作業部70に指示を出して、研磨装置1に新たな半導体ウェハWの投入等をさせないようにする必要がある。   As a result, the adjustment process is completed, but the polishing apparatus 1 of the present embodiment is configured to send information such as whether the adjustment process has been completed, that is, whether the process has been completed normally or ended in an error, to the monitoring control unit 62. Yes. When the monitoring control unit 62 receives information indicating that the dressing condition setting sequence has been normally completed, the monitoring control unit 62 performs normal operation of the process work unit 70. Then, take appropriate action according to the error contents. For example, when information indicating that the adjustment process has ended in error is received, the processing process of the polishing pad 13, and hence the polishing process of the semiconductor wafer W, is delayed. Therefore, it is necessary to prevent a new semiconductor wafer W from being introduced into the apparatus.

研磨装置1が前述した工程を経ることで、研磨パッド13は目標凹凸変位δTに加工され、なおかつ目標凹凸変位δTを維持することが可能となる。これにより、半導体ウェハWの研磨工程の準備が終了する。   As the polishing apparatus 1 undergoes the above-described steps, the polishing pad 13 is processed into the target uneven displacement δT, and the target uneven displacement δT can be maintained. Thereby, the preparation for the polishing process of the semiconductor wafer W is completed.

研磨工程の準備が終了したら、プロセス作業部70を動作させて半導体ウェハWを研磨装置1の研磨ステーションST3に投入させ、これを回転プレート42の上面に保持させる。そして、研磨工具10を研磨ステーションST3に移動させて半導体ウェハWの上方に位置させたら研磨工具10と回転台40の双方を回転させる。研磨工具10と回転台40の双方が回転を始めたら研磨工具10を降下させ、研磨パッド13を半導体ウェハWに接触させる。これにより半導体ウェハWと研磨パッド13との間には相対移動が生じ、半導体ウェハWの表面は研磨される。なおこの際、研磨工具10を水平面内で揺動移動させて、半導体ウェハWの表面全体が均一に研磨されるようにする。また、この半導体ウェハWの研磨中には、図示しないスラリー供給装置(前述のようにプロセス作業部70の一部)によって、半導体ウェハWと研磨パッド13との接触面にスラリーを供給し、研磨効率の向上を図るとともに削りかすの除去を行う。   When the preparation of the polishing process is completed, the process working unit 70 is operated to put the semiconductor wafer W into the polishing station ST3 of the polishing apparatus 1 and hold it on the upper surface of the rotating plate 42. When the polishing tool 10 is moved to the polishing station ST3 and positioned above the semiconductor wafer W, both the polishing tool 10 and the turntable 40 are rotated. When both the polishing tool 10 and the turntable 40 start to rotate, the polishing tool 10 is lowered and the polishing pad 13 is brought into contact with the semiconductor wafer W. Thereby, relative movement occurs between the semiconductor wafer W and the polishing pad 13, and the surface of the semiconductor wafer W is polished. At this time, the polishing tool 10 is oscillated and moved in a horizontal plane so that the entire surface of the semiconductor wafer W is uniformly polished. Further, during polishing of the semiconductor wafer W, the slurry is supplied to the contact surface between the semiconductor wafer W and the polishing pad 13 by a slurry supply device (not shown) (a part of the process working unit 70 as described above) and polished. Improve efficiency and remove shavings.

なお、研磨制御部60は、1枚の半導体ウェハWの研磨が終了したことを検知したら、プロセス作業部70に指示を出して、研磨終了後の半導体ウェハWの研磨装置1外への搬出と、新たに研磨対象となる半導体ウェハWの研磨装置1への搬出とを行わせる。そして、上記のような半導体ウェハWの研磨を繰り返す。なお、研磨対象となる半導体ウェハWが新たに搬入されたときには、その半導体ウェハWの研磨を開始する前に、研磨パッド13のドレス(目立て)を行うようにする。   When the polishing control unit 60 detects that the polishing of one semiconductor wafer W has been completed, the polishing control unit 60 issues an instruction to the process working unit 70 to carry the semiconductor wafer W out of the polishing apparatus 1 after polishing. Then, the semiconductor wafer W to be polished is newly carried out to the polishing apparatus 1. Then, the polishing of the semiconductor wafer W as described above is repeated. When a semiconductor wafer W to be polished is newly carried in, dressing (sharpening) of the polishing pad 13 is performed before the polishing of the semiconductor wafer W is started.

このように、本実施形態の研磨装置1は、研磨工具10により複数の研磨対象物(半導体ウェハW)を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前のアジャスト工程において、ドレスポジションP(n-1)の制御におけるゲイン値(速度ゲインKvおよび位置ゲインKp)をドレスレートRd(n-1)に応じて設定する手段(研磨制御部60)と、ドレス時間t(n-1)をドレスレートRd(n-1)に応じて設定する手段(研磨制御部60)とが設けられている。   As described above, the polishing apparatus 1 according to the present embodiment has the dress position P () in the adjusting process before starting a series of polishing processes for continuously polishing a plurality of objects to be polished (semiconductor wafers W) with the polishing tool 10. means (polishing controller 60) for setting gain values (speed gain Kv and position gain Kp) in the control of (n-1) according to the dress rate Rd (n-1), and dressing time t (n-1). Means (polishing control unit 60) for setting according to the dress rate Rd (n-1) is provided.

このような構成によれば、ゲイン値がドレスレートに応じて設定されるため、ドレスレートが高くなっても、研磨パッド13の削り量(ブレークイン量)が設定よりも大きくなるのを回避することが可能になる。その結果、1枚の研磨パッド13で研磨可能な研磨対象物の量が減少することなく、研磨パッド13の交換回数の増加を抑えられることから、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。   According to such a configuration, since the gain value is set according to the dress rate, even if the dress rate becomes high, the amount of cutting (break-in amount) of the polishing pad 13 is prevented from becoming larger than the setting. It becomes possible. As a result, since the increase in the number of replacements of the polishing pad 13 can be suppressed without reducing the amount of the polishing object that can be polished with one polishing pad 13, the throughput of the entire polishing process can be improved.

また、従来においては、ドレスレートが高くなると、ドレスが過剰になってアジャスト工程に要する時間が長くなる場合があり、その結果、研磨工程全体のスループットを低下させてしまうおそれがあった。これに対し、本実施形態によれば、ドレス時間がドレスレートに応じて設定されるため、ドレスレートが高くなっても、アジャスト工程に要する時間が長くなることを回避することが可能になり、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。   Further, conventionally, when the dress rate is high, the dress may be excessive and the time required for the adjustment process may become long. As a result, the throughput of the entire polishing process may be reduced. On the other hand, according to the present embodiment, since the dressing time is set according to the dress rate, it is possible to avoid an increase in the time required for the adjustment process even if the dress rate is high, Throughput of the entire polishing process can be improved.

ここで、研磨パッド13の削り量(ブレークイン量)とドレスレートとの関係を図7に示す。図7に示すように、本実施形態においては、従来の研磨装置と比較して、ドレスレートが高くなっても、削り量(ブレークイン量)が安定していることがわかる。また、アジャスト工程に要する時間(アジャスト時間)とドレスレートとの関係を図8に示す。図8に示すように、本実施形態においては、従来の研磨装置と比較して、ドレスレートが高くなっても、アジャスト工程に要する時間(アジャスト時間)が安定していることがわかる。   Here, FIG. 7 shows the relationship between the scraping amount (break-in amount) of the polishing pad 13 and the dress rate. As shown in FIG. 7, in this embodiment, it can be seen that the amount of cutting (break-in amount) is stable even when the dress rate is increased, as compared with the conventional polishing apparatus. FIG. 8 shows the relationship between the time required for the adjustment process (adjustment time) and the dress rate. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, it can be seen that the time required for the adjustment process (adjustment time) is stable even when the dress rate is increased, as compared with the conventional polishing apparatus.

なお、本実施形態の研磨装置1では、ドレスポジションP(n-1)の設定に用いる仮形状キープポジションPfとして、研磨パッド13の形状計測が行われる毎に算出された仮形状キープポジションの平均値を用いている。このようにすれば、仮形状キープポジションPfをより正確に算出することができるため、ドレスポジションの制御をより適切に行うことが可能になることから、研磨工程全体のスループットをより向上させることができる。   In the polishing apparatus 1 of the present embodiment, the provisional shape keep position Pf used for setting the dress position P (n-1) is an average of the temporary shape keep positions calculated each time the shape of the polishing pad 13 is measured. The value is used. In this way, the provisional shape keep position Pf can be calculated more accurately, and the dress position can be controlled more appropriately, thereby further improving the throughput of the entire polishing process. it can.

また、本実施形態の研磨装置1では、図3および図4のフローチャートからわかるように、研磨パッド13の形状(凹凸変位δ)が目標形状(目標凹凸変位δT)とほぼ同じになる条件を所定回数連続して満足し(ステップS8〜S10)、かつ、パッド形状計測器20により取得された計測データのうち有効なデータの個数が所定個数(閾値)以上となる条件を満足し(ステップS26)、かつ、研磨パッド13の削り量が所定量(目標削り量BT)を超える条件を満足した(ステップS26)とき、アジャスト工程を正常終了させるようになっている。このように、研磨パッド13の凹凸変位および削り量(ブレークイン量)を用いて終了判定を行うことで、最低限の条件で終了判定を行うことが可能になり、研磨工程全体のスループットをより向上させることができる。   Further, in the polishing apparatus 1 of the present embodiment, as can be seen from the flowcharts of FIGS. 3 and 4, the conditions under which the shape of the polishing pad 13 (unevenness displacement δ) is substantially the same as the target shape (target unevenness displacement δT) are predetermined. Satisfying the number of times continuously (steps S8 to S10) and satisfying the condition that the number of valid data among the measurement data acquired by the pad shape measuring instrument 20 is equal to or greater than a predetermined number (threshold) (step S26). In addition, when the condition that the amount of cutting of the polishing pad 13 exceeds a predetermined amount (target cutting amount BT) is satisfied (step S26), the adjustment process is normally terminated. As described above, the end determination can be performed under the minimum conditions by using the uneven displacement of the polishing pad 13 and the amount of cutting (break-in amount), thereby further improving the throughput of the entire polishing process. Can be improved.

次に、本発明に係る半導体デバイス製造方法の実施形態について説明する。図9は半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製造プロセスをスタートすると、まずステップS200で次に挙げるステップS201〜S204の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。ここで、ステップS201はウェハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップS202はCVD等によりウェハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するCVD工程である。ステップS203はウェハに電極を蒸着等により形成する電極形成工程である。ステップS204はウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。   Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. When the semiconductor manufacturing process is started, first, in step S200, an appropriate processing step is selected from the following steps S201 to S204, and the process proceeds to any step. Here, step S201 is an oxidation process for oxidizing the surface of the wafer. Step S202 is a CVD process for forming an insulating film or a dielectric film on the wafer surface by CVD or the like. Step S203 is an electrode forming process for forming electrodes on the wafer by vapor deposition or the like. Step S204 is an ion implantation process for implanting ions into the wafer.

CVD工程(S202)若しくは電極形成工程(S203)の後で、ステップS205に進む。ステップS205はCMP工程である。CMP工程では本発明による研磨装置1により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨等によるダマシン(damascene)の形成等が行われる。   After the CVD process (S202) or the electrode formation process (S203), the process proceeds to step S205. Step S205 is a CMP process. In the CMP process, the polishing apparatus 1 according to the present invention performs damascene formation by planarizing the interlayer insulating film, polishing the metal film on the surface of the semiconductor device, polishing the dielectric film, and the like.

CMP工程(S205)若しくは酸化工程(S201)の後でステップS206に進む。ステップS206はフォトソリグラフィ工程である。この工程ではウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したウェハの現像が行われる。更に、次のステップS207は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。   After the CMP process (S205) or the oxidation process (S201), the process proceeds to step S206. Step S206 is a photolithography process. In this step, a resist is applied to the wafer, a circuit pattern is printed on the wafer by exposure using an exposure apparatus, and the exposed wafer is developed. Further, the next step S207 is an etching process in which a portion other than the developed resist image is etched away, and then the resist is peeled off to remove the unnecessary resist after etching.

次に、ステップS208で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップS200に戻り、先のステップを繰り返してウェハ上に回路パターンが形成される。ステップS208で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。   Next, in step S208, it is determined whether all necessary processes are completed. If not completed, the process returns to step S200, and the previous steps are repeated to form a circuit pattern on the wafer. If it is determined in step S208 that all processes have been completed, the process ends.

本発明に係る半導体デバイス製造方法では、半導体ウェハWの研磨工程(CMP工程)において本発明に係る研磨装置1を用いているため、半導体ウェハWの研磨工程のスループットが向上し、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することができる。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外のCMP工程に本発明に係る研磨装置1を用いるようにしてもよい。また、本発明に係る半導体デバイスは、本発明に係る半導体デバイス製造方法により製造されているので、低コストの半導体デバイスとなる。   In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, since the polishing apparatus 1 according to the present invention is used in the polishing process (CMP process) of the semiconductor wafer W, the throughput of the polishing process of the semiconductor wafer W is improved, and the conventional semiconductor device A semiconductor device can be manufactured at a lower cost than the manufacturing method. Note that the polishing apparatus 1 according to the present invention may be used in a CMP process other than the semiconductor device manufacturing process. Further, since the semiconductor device according to the present invention is manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, it becomes a low-cost semiconductor device.

これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態において示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態に係る研磨装置1は、回転台40の上面側に取り付けられた研磨対象物の表面を、回転台40の上方に位置してその下面に研磨パッド13を備えた研磨工具10によって研磨する構成であったが、スピンドルの下端に取り付けられた研磨対象物の表面を、その下方に位置する回転テーブルの上面側に取り付けられた研磨パッドにより研磨する構成であってもよい。また、本発明に係る研磨装置1により研磨される対象、すなわち研磨対象物は半導体ウェハに限られず、液晶基板等の他の物であってもよい。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, the scope of the present invention is not limited to those shown in the above-described embodiments. For example, the polishing apparatus 1 according to the above-described embodiment is a polishing tool in which the surface of a polishing object attached to the upper surface side of the turntable 40 is positioned above the turntable 40 and the polishing pad 13 is provided on the lower surface thereof. However, the surface of the object to be polished attached to the lower end of the spindle may be polished with the polishing pad attached to the upper surface side of the rotary table located below the surface. The object to be polished by the polishing apparatus 1 according to the present invention, that is, the object to be polished is not limited to a semiconductor wafer, and may be another object such as a liquid crystal substrate.

研磨装置の構成を示す模式的ブロック図である。It is a typical block diagram which shows the structure of a grinding | polishing apparatus. ドレスポジションと研磨パッドの形状との関係を示す図であり、(A)はドレスポジションが形状キープポジションよりも大きい場合、(B)はドレスポジションが形状キープポジションに等しい場合、(C)はドレスポジションが形状キープポジションよりも小さい場合を示している。It is a figure which shows the relationship between a dress position and the shape of a polishing pad, (A) is when a dress position is larger than a shape keep position, (B) is when a dress position is equal to a shape keep position, (C) is a dress. The case where the position is smaller than the shape keep position is shown. 研磨装置におけるアジャスト工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the adjustment process in a grinding | polishing apparatus. アジャスト工程における第1処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st process in an adjustment process. アジャスト工程における第2処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd process in an adjustment process. アジャスト工程における第3処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 3rd process in an adjustment process. ブレークイン量とドレスレートとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a break-in amount and a dress rate. アジャスト時間とドレスレートとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between adjustment time and a dress rate. 半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the semiconductor device manufacturing method.

符号の説明Explanation of symbols

1 研磨装置
10 研磨工具 13 研磨パッド
20 パッド形状計測器(パッド形状計測手段)
30 ドレッサ 40 回転台(研磨対象物保持手段)
60 研磨制御部(パッド加工制御手段、ゲイン設定手段、ドレス時間設定手段、
ドレスポジション設定手段、アジャスト工程終了手段)
W 半導体ウェハ(研磨対象物)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing apparatus 10 Polishing tool 13 Polishing pad 20 Pad shape measuring device (pad shape measuring means)
30 dresser 40 turntable (polishing object holding means)
60 Polishing control unit (pad processing control means, gain setting means, dressing time setting means,
Dress position setting means, adjustment process end means)
W Semiconductor wafer (object to be polished)

Claims (5)

研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する研磨対象物保持手段とを備え、前記研磨対象物保持手段に保持された前記研磨対象物に前記研磨パッドを接触させた状態で前記研磨工具と前記研磨対象物保持手段とを相対移動させることにより前記研磨対象物の表面の研磨を行う研磨装置において、
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの表面に回転させたドレス面を接触させて前記研磨パッドのドレスを行うドレッサと、
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの形状計測を行うパッド形状計測手段と、
前記研磨工具により複数の前記研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前の研磨パッド形状作成工程において、前記ドレッサによる前記研磨パッドのドレスと前記パッド形状計測手段による前記研磨パッドの形状計測とを交互に繰り返し行うことにより、前記研磨パッドの回転軸と前記ドレッサの回転軸との間の距離によって表されるドレスポジションと前記研磨パッドの形状変化との関係を示すデータを取得しながら、前記ドレスポジションを制御しつつ、前記研磨パッドを所定の目標形状に加工するパッド加工制御手段とを有し、
前記研磨パッド形状作成工程において、前記ドレスポジションの制御におけるゲイン値を前記パッド形状計測手段により前記形状計測が行われる際に算出されたドレスレートに応じて設定するゲイン設定手段と、
前記研磨パッド形状作成工程において、前記ドレッサによる前記研磨パッドのドレス時間を前記ドレスレートに応じて設定するドレス時間設定手段とが設けられることを特徴とする研磨装置。
A polishing tool to which a polishing pad is attached; a polishing object holding means for holding a polishing object; and the polishing pad in contact with the polishing object held by the polishing object holding means. In a polishing apparatus for polishing the surface of the polishing object by relatively moving a polishing tool and the polishing object holding means,
A dresser for dressing the polishing pad by contacting a rotated dress surface with the surface of the polishing pad attached to the polishing tool;
Pad shape measuring means for measuring the shape of the polishing pad attached to the polishing tool;
In a polishing pad shape creation step before starting a series of polishing steps for continuously polishing a plurality of objects to be polished by the polishing tool, the dressing of the polishing pad by the dresser and the polishing pad by the pad shape measuring means By alternately repeating the shape measurement, data indicating the relationship between the dress position represented by the distance between the rotation axis of the polishing pad and the rotation axis of the dresser and the shape change of the polishing pad is obtained. While having a pad processing control means for processing the polishing pad into a predetermined target shape while controlling the dress position,
In the polishing pad shape creation step, gain setting means for setting a gain value in the dress position control according to the dress rate calculated when the shape measurement is performed by the pad shape measuring means;
A polishing apparatus comprising: a dressing time setting unit configured to set a dressing time of the polishing pad by the dresser according to the dressing rate in the polishing pad shape creation step.
前記研磨パッド形状作成工程において、前記ドレスポジションと前記研磨パッドの形状変化との関係を示す前記データに基づいて、前記研磨パッドの凹凸変位の変化速度がほぼ零となる前記ドレスポジションである仮形状キープポジションを算出し、前記仮形状キープポジションを基準にして前記研磨パッドの形状変化を最小にするドレスポジションを設定するドレスポジション設定手段を有して構成されており、
前記仮形状キープポジションは、前記パッド形状計測手段により前記形状計測が行われる毎に算出された仮形状キープポジションの平均値であることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
In the polishing pad shape creation step, based on the data indicating the relationship between the dress position and the shape change of the polishing pad, the temporary shape that is the dress position at which the change rate of the uneven displacement of the polishing pad becomes substantially zero A dress position setting unit configured to calculate a keep position and set a dress position that minimizes a change in the shape of the polishing pad based on the temporary shape keep position;
2. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the temporary shape keep position is an average value of the temporary shape keep positions calculated each time the shape measurement is performed by the pad shape measuring unit.
前記研磨パッド形状作成工程において、前記パッド形状計測手段により前記形状計測された前記研磨パッドの形状が前記目標形状とほぼ同じになる条件を所定回数連続して満足し、かつ、前記パッド加工制御手段により取得された前記データのうち有効なデータの個数が所定個数以上となる条件を満足し、かつ、前記研磨パッドの削り量が所定量を超える条件を満足したとき、前記研磨パッド形状作成工程を終了させる研磨パッド形状作成工程終了手段を有して構成されることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の研磨装置。   In the polishing pad shape creation step, a condition that the shape of the polishing pad measured by the pad shape measuring means is substantially the same as the target shape is continuously satisfied a predetermined number of times, and the pad processing control means Satisfying the condition that the number of valid data among the data acquired by the above is a predetermined number or more, and satisfying the condition that the polishing amount of the polishing pad exceeds a predetermined amount, the polishing pad shape creation step The polishing apparatus according to claim 1, further comprising a polishing pad shape creation process ending means for ending. 前記研磨対象物が半導体ウェハであり、
請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の研磨装置を用いて前記半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
The polishing object is a semiconductor wafer;
A semiconductor device manufacturing method comprising a step of planarizing a surface of the semiconductor wafer using the polishing apparatus according to claim 1.
請求項4に記載の半導体デバイス製造方法により製造されたことを特徴とする半導体デバイス。   A semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to claim 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011224699A (en) * 2010-04-19 2011-11-10 Disco Corp Method of forming tapered surface of polishing pad
JP2011224697A (en) * 2010-04-19 2011-11-10 Disco Corp Method of adjusting polishing pad

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