JP2009038232A - Semiconductor manufacturing apparatus, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板にCMP処理を行うための半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method for performing a CMP process on a semiconductor substrate.
半導体装置の製造プロセスの1つとして、絶縁層に形成された溝配線に金属を埋め込んだ後に、その表面に堆積した不要な金属膜を除去して表面を均一に平坦化するために、化学的機械的研磨(CMP;chemical mechanical polishing)処理が行われている。このCMP処理は、一般的に、研磨パッドを保持した定盤を回転させながらこの研磨パッドに研磨液を供給するとともに、半導体基板を保持した研磨ヘッドを回転させながらその半導体基板を研磨パッドに押し当ることによって行われる。 As one of the manufacturing processes of a semiconductor device, after embedding a metal in a trench wiring formed in an insulating layer, a chemical process is performed in order to remove an unnecessary metal film deposited on the surface and uniformly planarize the surface. A mechanical polishing (CMP) process is performed. In general, the CMP process supplies a polishing liquid to the polishing pad while rotating the surface plate holding the polishing pad, and pushes the semiconductor substrate against the polishing pad while rotating the polishing head holding the semiconductor substrate. Done by hitting.
CMP処理工程では、研磨処理が進行して被研磨膜(金属膜)の平坦化が進むにつれて、また、被研磨膜の下地が露出することによって、研磨面と研磨パッドとの摩擦力が大きくなり、これによって被研磨膜にスクラッチ(傷)が発生する。このスクラッチは、金属溝配線どうしを短絡させる等、絶縁特性を劣化させる原因となるので、摩擦力を低減してスクラッチの発生を抑制することができるような研磨剤や研磨パッドの開発、材料設計や改良が積極的に行われている(例えば、特許文献1,2参照)。
In the CMP process, as the polishing process progresses and the planarization of the film to be polished (metal film) proceeds, and the base of the film to be polished is exposed, the frictional force between the polishing surface and the polishing pad increases. This causes scratches (scratches) in the film to be polished. Since this scratch causes deterioration of insulation characteristics, such as short-circuiting metal groove wiring, development of abrasives and polishing pads that can reduce the frictional force and suppress generation of scratches, material design And improvements have been made actively (see, for example,
しかしながら、研磨パッドの経時的な摩耗による劣化は避けられず、この研磨パッドの経時変化は、研磨処理の進行に伴う摩擦力の変化に大きな影響を与える。また、研磨処理の進行に伴う研磨パッドの温度上昇による摩擦力の変化に対しては、材料設計だけでは完全に対処することは難しい。そこで、スクラッチの発生低減に向けて、研磨剤や研磨パッドの材料等からのアプローチのみならず、CMP装置の構成や処理制御の観点からのアプローチが必要とされている。
本発明は、CMP処理面におけるスクラッチの発生を抑制する半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method that suppress the occurrence of scratches on the CMP processing surface.
本発明は第1発明として、半導体基板をCMP処理するための半導体製造装置であって、研磨パッドを保持した定盤と、前記定盤を回転させる第1モータと、
前記研磨パッドに研磨液を供給する研磨液供給機構と、圧力調整可能なエアバッグを区画された複数のゾーンごとに備えたメンブレンを有し、半導体基板を前記メンブレンに接触させて保持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを回転させる第2モータと、前記研磨ヘッドを前記研磨パッドに押しあてる押圧機構と、前記研磨ヘッドに保持された半導体基板のCMP処理中に、前記第1モータの負荷電流値と前記第2モータの負荷電流値のいずれか一方または両方が一定となるように、前記複数のゾーンごとにエアバッグの圧力調整を行う制御部と、を具備することを特徴とする半導体製造装置を提供する。
The present invention provides, as a first invention, a semiconductor manufacturing apparatus for CMP processing of a semiconductor substrate, a surface plate holding a polishing pad, a first motor for rotating the surface plate,
A polishing head that has a polishing liquid supply mechanism for supplying a polishing liquid to the polishing pad and a membrane having a pressure-adjustable airbag for each of a plurality of zones, and holds a semiconductor substrate in contact with the membrane A second motor that rotates the polishing head, a pressing mechanism that presses the polishing head against the polishing pad, and a load current value of the first motor during the CMP process of the semiconductor substrate held by the polishing head And a control unit that adjusts the pressure of the airbag for each of the plurality of zones so that one or both of the load current value of the second motor is constant. I will provide a.
本発明は第2発明として、研磨パッドを保持した定盤を回転させながら前記研磨パッドに研磨液を供給するとともに、半導体基板を保持した研磨ヘッドを回転させながら当該半導体基板を前記研磨パッドに押しあてて当該半導体基板をCMP処理する際に、前記研磨ヘッドにおいて前記半導体基板の研磨面の逆面側から直接に当該半導体基板を前記研磨パッドに押しあてる力として空気圧を用い、その空気圧を区画された複数のゾーンごとに印加可能とし、前記定盤の回転負荷と前記研磨ヘッドの回転負荷のいずれか一方または両方が一定となるように前記複数のゾーンごとに空気圧を制御することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。 As a second aspect of the present invention, the polishing liquid is supplied to the polishing pad while rotating the surface plate holding the polishing pad, and the semiconductor substrate is pushed against the polishing pad while rotating the polishing head holding the semiconductor substrate. When CMP is performed on the semiconductor substrate, air pressure is used as a force for pressing the semiconductor substrate against the polishing pad directly from the opposite side of the polishing surface of the semiconductor substrate in the polishing head. Further, the air pressure can be applied to each of the plurality of zones, and the air pressure is controlled for each of the plurality of zones so that one or both of the rotational load of the surface plate and the rotational load of the polishing head is constant. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
本発明によれば、半導体基板の研磨面におけるスクラッチの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the generation of scratches on the polished surface of a semiconductor substrate can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1に半導体基板(以下「基板」という)WのCMP処理を行うためのCMP装置の概略構成を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a CMP apparatus for performing a CMP process on a semiconductor substrate (hereinafter referred to as “substrate”) W.
このCMP装置10は、定盤11と、定盤11の表面に貼り付けられた研磨パッド12と、定盤11を回転させる第1モータ13と、研磨パッド12に研磨液を吐出する研磨液ノズル14と、研磨液ノズル14へ研磨液を供給する研磨液供給機構15と、基板Wを保持する研磨ヘッド16と、研磨ヘッド16を回転させる第2モータ17と、研磨ヘッド16全体の昇降および研磨ヘッド16の研磨パッド12への押圧を行う押圧機構18と、CMP装置10全体のプロセス制御を行うための制御部20を備えている。
The
CMP装置10では、研磨パッド12を保持した定盤11を回転させながら、研磨液ノズル14を通して研磨液供給機構15から研磨液を研磨パッド12に供給するとともに、研磨ヘッド16を回転させながら研磨ヘッド16に保持された基板Wを研磨パッド12側へ押しあてることにより、基板WをCMP処理する。
In the
研磨ヘッド16の概略構造を示す垂直断面図を図2Aに示す。研磨ヘッド16は、円板部21と、円板部21の下面外周部に取り付けられたリテーナリング22と、リテーナリング22の内側に設けられたメンブレン23を備えている。基板Wは図2Aには図示していないが、基板Wはメンブレン23の下面に接触し、リテーナリング22が基板Wの外周を囲繞した状態で、研磨パッド12に押しあてられる。
A vertical sectional view showing the schematic structure of the
図2Bにメンブレン23の平面図を示す。図2A,2Bに示されるように、メンブレン23は、区画された複数のゾーンごとにエアバッグを備えた構造を有している。ここでは、メンブレン23は、同心円状に配置された4つのゾーンに区画されており、中央から外周に向けて各ゾーンに、中央エアバッグ24a,リップルエアバッグ24b,外周エアバッグ24c,周縁エアバッグ24dが備えられた構造を有している。
FIG. 2B shows a plan view of the
CMP装置10は、これらのエアバッグ24a〜24dへ独立して給気を行う給気機構19をさらに備えている。この給気機構19はAPC(Auto Power Control)機能を備えており、制御部20からの指令信号にしたがってエアバッグ24a〜24dの圧力(内圧)を制御することができるようになっている。なお、図1,2A,2Bには給気経路の詳細は示していない。
The
制御部20は、研磨ヘッド16に保持された基板WのCMP処理中に、第1モータ13の回転制御を行う。その際に制御部20は、第1モータ13の負荷電流値(駆動電流値)が一定となるように、給気機構19のAPC機能を利用してエアバッグ24a〜24dのそれぞれの圧力をフィードバック制御により調整することとし(以下、このような調整(制御)を「APF制御;Airbag Pressure Feedback Control」ということとする)、これにより基板Wの研磨面にスクラッチが発生することを抑制する。
The
なお、より詳しくは、APF制御では、第1モータ13の負荷電流値をモニタしてその値が一定となるように、エアバッグ24a〜24dのそれぞれの設定圧力を変更し、変更した圧力で保持する制御が、予め定められた時間(例えば、数ミリ秒〜数秒)間隔で繰り返し行われる。
In more detail, in the APF control, the load current value of the
APF制御を用いたCMP処理の具体例を説明するために、図3に第1モータ13の負荷電流値の制御フローチャートを示し、図4にCMP処理時における第1モータ13の負荷電流値の変化の形態の一例を示す。図4にはAPF制御を行う場合の負荷電流値の変化を示す線Mと、APF制御を行わない第1モータ13の負荷電流値の変化を示す線Nが併記されている。ここでは、エアバッグ24a〜24dの圧力以外の制御パラメータであって第1モータ13の負荷電流値に影響を与える制御パラメータは固定されているものとする。
In order to explain a specific example of the CMP process using the APF control, FIG. 3 shows a control flow chart of the load current value of the
最初に、エアバッグ24a〜24dそれぞれに初期圧力値を設定する(ST1)。中央エアバッグ24aの圧力を“CAP”、リップルエアバッグ24bの圧力を“RAP”、外周エアバッグ24cの圧力を“OAP”、周縁エアバッグ24dの圧力を“EAP”と記し、初期圧力値であることを示す“1”を“CAP1”のように添え字で示すこととすると、例えば、[CAP1<RAP1<OAP1<EAP1]となるように設定することができる。また、[CAP1=RAP1=OAP1=EAP1]となるように設定してもよいし、[CAP1=RAP1<OAP1=EAP1]または[CAP1=RAP1<OAP1<EAP1]というように、CAP,RAP,OAP,EAPから選ばれた2以上を同じ値とし、残りを異なる値に設定してもよい。最適な設定条件は、予備的に行う試験等により求めることができる。
First, an initial pressure value is set for each of the
給気機構19からのエアー供給によりエアバッグ24a〜24dそれぞれの圧力がST1での初期圧力値となった後に、第1モータ13の負荷電流値の計測が開始され(ST2)、予め設定されたシーケンスにしたがってCMP処理が開始される(ST3)。図4に示されるように、CMP処理開始時間を“t0”とする。
After the pressure of each of the
なお、第1モータ13の回転開始時には一時的に過大電流が流れるが(図4)、これは第1モータ13の始動特性であるので、制御部20はこの過大電流を無視する。エアバッグ24a〜24dのそれぞれの圧力は、時間t1(後に説明する)に至るまではST1で定めた初期圧力値に保持され、この時間t0〜t1間ではAPF制御は行われない。予め設定されたシーケンスとは、処理時間を区切って、各区間に押圧機構18による研磨ヘッド16の研磨パッド12への押圧力や研磨液の吐出量、第1モータ13および第2モータ17の回転数等を割り当てたものである。
Although an excessive current temporarily flows at the start of rotation of the first motor 13 (FIG. 4), since this is a starting characteristic of the
CMP処理が開始されると、基板Wの研磨面に設けられた被研磨膜の平坦化が進み、また摩擦熱が発生することにより、研磨面と研磨パッド12との摩擦力が徐々に大きくなる。こうして第1モータ13の負荷電流値が上昇する(図4)。
When the CMP process is started, the film to be polished provided on the polishing surface of the substrate W is flattened, and frictional heat is generated, so that the frictional force between the polishing surface and the
第1モータ13の負荷電流値が一定値を超えるとスクラッチの発生が顕著となる。図6に第1モータ13の負荷電流値とスクラッチの発生量との関係を表したグラフを示す。図6中の電流値ALを超える負荷電流が第1モータ13に流れると、スクラッチの発生数が急に多くなっていることがわかる。
When the load current value of the
このようにスクラッチの発生を一定のレベルに抑える基準となる“上限電流値”が予め実験的に求められており、例えば、図6に示される電流値ALを上限電流値ALとして定めることができる。この上限電流値ALは予め制御部20にセットされている。
As described above, the “upper limit current value” that serves as a reference for suppressing the occurrence of scratches to a certain level is experimentally obtained in advance. For example, the current value A L shown in FIG. 6 is determined as the upper limit current value A L. Can do. The upper limit current value AL is set in the
第1モータ13の負荷電流値がこの上限電流値ALに時間t1に到達したら(S1)、第1モータ13の負荷電流値が上限電流値ALで保持されるようにAPF制御が開始される(ST4)。すなわち、モニタされた第1モータ13の負荷電流値にしたがってエアバッグ24a〜24dのそれぞれの設定圧力が変更される。そして、速やかにエアバッグ24a〜24dの圧力が新たな設定圧力となるように給気機構19が動作する。このような制御が、時間t3(詳細は後述する)に至るまでの間、予め定められた一定時間間隔で繰り返し行われることで、第1モータ13の負荷電流値が上限電流値ALで保持される。
When the load current value of the
図4に示されるように、APF制御を行わない場合、時間t1〜t2の間は第1モータ13の負荷電流値が大きくなる傾向(つまり、基板Wの研磨面と研磨パッド12との間の摩擦力が大きくなる傾向)にあることがわかる。そこで、時間t1〜t2の区間では、全体として、エアバッグ24a〜24dのそれぞれの圧力を初期圧力値よりも小さな値へ逐次変更して保持するように、APF制御が行われる。給気機構19はエアバッグ24a〜24dに送るガス圧を低下させることで、エアバッグ24a〜24dを新たに設定された圧力に設定し、保持する。
As shown in FIG. 4, when the APF control is not performed, the load current value of the
エアバッグ24a〜24dの圧力を初期圧力値よりも小さな値に逐次変更する具体的な方法としては、エアバッグ24a〜24dの初期圧力値から一律に一定値を減じる変更方法が好適に用いられる。例えば、初期圧力値が[CAP1<RAP1<OAP1<EAP1]である場合に、新たな設定圧力を[CAP1−α<RAP1−α<OAP1−α<EAP1−α(α<CAP1)]とし、このような変更を繰り返す方法や、新たな設定圧力を[CAP1−α1<RAP1−α2<OAP1−α3<EAP1−α4(α1,α2,α3,α4のうち少なくとも1つの値が他の値とは異なり、1つの値は0であってもよい)]とし、このような変更を繰り返す方法が挙げられる。
As a specific method of sequentially changing the pressure of the
また、エアバッグ24a〜24dの圧力を初期圧力値よりも小さな値に逐次変更する別の具体的な方法としては、新たな設定圧力が[CAP1×β<RAP1×β<OAP1×β<EAP1×β(0<β<1)]となるようにエアバッグ24a〜24dの初期圧力値を一定割合で小さくする変更を繰り返す方法や、新たな設定圧力が[CAP1×β1<RAP1×β2<OAP1×β3<EAP1×β4(0<β1,β2,β3,β4≦1で、β1,β2,β3,β4のうち少なくとも1つの値が他の値とは異なる)]となるように異なる割合で小さくする変更を繰り返す変更方法も好適に用いられる。さらに、これらの変更方法を組み合わせてもよい。
As another specific method for sequentially changing the pressure of the
図4に示されるようにAPF制御を行わない場合には、時間t2〜t3の間は第1モータ13の負荷電流値が小さくなる傾向(つまり、基板Wの研磨面と研磨パッド12との間の摩擦力が小さくなる傾向)が現れている。この傾向は時間t3以降も継続しているが、これは研磨剤に依存するものであり、一般的傾向というわけではない。例えば、酸化膜表面にバリアメタルを介して銅配線が形成されており、これを研磨速度が(バリアメタル,銅)>酸化膜である研磨剤を用いてCMP処理する場合が挙げられる。この場合、研磨初期では研磨面はバリアメタルと銅で形成されおり、研磨が進むにつれてバリアメタルが除去される。その時点から酸化膜の研磨が始まるが、前述の選択比を持った研磨剤であれば、酸化膜の研磨速度が遅いために摩擦力が下がり、これによって第1モータ13の負荷電流値が小さくなる。
When the APF control is not performed as shown in FIG. 4, the load current value of the
そこで、時間t2〜t3の区間では、全体としてエアバッグ24a〜24dのそれぞれの圧力を時間t2におけるそれぞれの設定値(以下「t2設定値」という)よりも大きな値に逐次変更して保持するAPF制御が行われる。
Therefore, in the section of time t 2 to t 3 , the respective pressures of the
その具体的な方法としては、t2設定値に一律に一定値を加えるか、またはt2設定値に1以上の一定値を乗ずることによって、エアバッグ24a〜24dの設定圧力を変更する方法が挙げられる。給気機構19はエアバッグ24a〜24dに送るガス圧を増大させて、エアバッグ24a〜24dを新たに設定された圧力に保持する。
As the specific method, by multiplying one or more predetermined values uniformly to t 2 set value or adding the constant value, or to t 2 set value, a method of changing the set pressure of the
このようなAPF制御は時間t1〜t3の間で行われる。なお、スクラッチの発生抑制の観点からは、第1モータ13の負荷電流値は上限電流値AL未満となっていればよい。しかし、第1モータ13の負荷電流値を小さく維持すると研磨レートが小さくなって処理時間が長くなる。そのため、一定の研磨レートを維持する観点から、第1モータ13の負荷電流値を上限電流値ALで維持することが好ましい。
Such APF control is performed between the
なお、時間t1〜t2の区間において、エアバッグ24a〜24dの設定圧力を小さくし過ぎてしまったことによって、第1モータ13の負荷電流値が上限電流値ALよりも小さくなってしまった場合には、そのときの設定圧力から一定値または一定割合で設定圧力を大きくする制御が行われる。一方、時間t2〜t3の区間において、エアバッグ24a〜24dの設定圧力の大きくし過ぎてしまうことによって、第1モータ13の負荷電流値が上限電流値ALを超えてしまった場合には、そのときの設定圧力から一定値または一定割合で設定圧力を小さくする制御が行われる。その態様は一般的なPID制御と同様である。
Incidentally, at
図4に示されるように、時間t3以降は第1モータ13の負荷電流値が上限電流値ALを下回る状態となっている。例えば、エアバッグ24a〜24dそれぞれの設定圧力に予め上限圧力値を定めておき、この上限値を維持しても第1モータ13の負荷電流値が上限電流値ALを下回る状態の開始点が時間t3の時点となる。よって、時間t3においてAPF制御は終了する(S2)。
As shown in FIG. 4, the time t 3 or later in a state where the load current value of the
時間t3以降は、エアバッグ24a〜24dの設定圧力をこの上限圧力値で保持し、シーケンス終了時間t4までCMP処理を行い(ST5)、こうしてCMP処理は終了する。図3ではST5を「最終加工」と記している。この上限圧力値としては初期圧力値を用いることができるが、これに限られるものではない。
The time t 3 or later, and holds the set pressure of the
なお、使用する研磨剤によっては、APF制御を用いない場合に第1モータ13の負荷電流値が時間t1〜t4の間連続して上限電流値ALを上回る状態となる場合がある。このような形態に対しては、時間t1〜t4の間、APF制御が適用される。
Depending on the abrasive used, there is a case where a state of the case of not using the APF control load current value of the
上述の通りにAPF制御を行う際に、第1モータ13の負荷電流値を変動させる他の処理パラメータを制御することにより、第1モータ13の負荷電流値の制御精度を高めることができる。
When performing APF control as described above, the control accuracy of the load current value of the
第1モータ13の負荷電流値を変動させる他の処理パラメータとしては、研磨ヘッド16全体を研磨パッド12に押しあてる押圧力(以下「研磨ヘッド圧力」という)と、定盤11の回転数(=研磨パッド12の回転数=第1モータ13の回転数)、研磨ヘッド16の回転数(=基板Wの回転数=第2モータ17の回転数)、研磨液供給機構15による研磨液供給流量が挙げられ、これらの中から選ばれた1または複数の量を制御することが好ましい。
Other processing parameters for changing the load current value of the
図5Aに研磨ヘッド圧力と第1モータ13の負荷電流値との関係を、図5Bに定盤11の回転数と第1モータ13の負荷電流値との関係を、図5Cに研磨ヘッド16の回転数と第1モータ13の負荷電流値との関係を、図5Dに研磨液供給流量と第1モータ13の負荷電流値との関係をそれぞれ示す。ここでは、CMP処理中にAPF制御は行われていない。
5A shows the relationship between the polishing head pressure and the load current value of the
図5A〜5Dにそれぞれ示されるように、研磨ヘッド圧力を下げることにより、定盤11の回転数を下げることにより、研磨ヘッド16の回転数を下げることにより、研磨液流量を増加させることにより、第1モータ13の負荷電流値が小さくなる傾向を示す。
As shown in FIGS. 5A to 5D, by decreasing the polishing head pressure, by decreasing the rotational speed of the
このような傾向を利用して、第1モータ13の負荷電流値を上限電流値ALで保持する具体的な方法としては、CMP処理を開始した後、第1モータ13の負荷電流値が上限電流値ALに到達したら(図4の時間t1)、エアバッグ24a〜24dの設定圧力を初期圧力値から予め定められた第2設定値へと変更し、保持する。この第2設定値としては、エアバッグ24a〜24dの初期圧力値から一定値を減じた値や初期圧力値を一定割合で小さくした値等が好適に用いられる。
Using this trend, as a specific method of retaining the load current value of the
エアバッグ24a〜24dのAPF制御において、時間t1からΔt経過後にエアバッグ24a〜24dの次の設定圧力の変更が行われる場合、時間t1〜t1+Δtの間に第1モータ13の負荷電流値が増加する傾向を示した場合には、制御部20は、研磨ヘッド圧力を小さくするために研磨ヘッド16を研磨パッド12から離すように押圧機構18の動作を制御し、または研磨ヘッド16の回転数(基板Wの回転数)を下げるために第2モータ17の回転数を下げ、または、定盤11の回転数を下げるために第1モータ13の回転数を下げる等して、第1モータ13の負荷電流値を上限電流値ALに保持する。
In APF control of the
逆に、時間t1〜t1+Δtの間に第1モータ13の負荷電流値が低下する傾向を示した場合には、制御部h20は、研磨ヘッド圧力を大きくするために研磨ヘッド16を研磨パッド12に押し付けるように押圧機構18の動作を制御し、または研磨ヘッド16の回転数を挙げるために第2モータ17の回転数を上げ、または、定盤11の回転数を上げるために第1モータ13の回転数を上げる等して、第1モータ13の負荷電流値を上限電流値ALに保持する。時間t1+Δt以降は、これと同様の制御が時間t3に至るまで繰り返し行われる。
Conversely, when tended load current value of the
このような図5A〜5Dに示した関係を考慮した制御を行うことにより、第1モータ13の負荷電流値をさらに精度よく上限電流値ALで保持することが可能となる。
By performing the control in consideration of the relationship shown in this FIG. 5A-5D, it is possible to hold at higher accuracy upper limit current value A L of the load current value of the
制御部20は、研磨ヘッド16に保持された基板WのCMP処理中に、第2モータ17の回転制御をも行う。したがって、上述の通りに第1モータ13の負荷電流値が一定となるようにAPF制御を行ったのと同様に、第2モータ13の負荷電流値が一定となるように、APF制御を行うことができる。
The
また、基板Wの研磨面と研磨パッド12との間の摩擦力の変化は、第1モータ13の負荷電流値と第2モータ17の負荷電流値を共に増大させ、また共に減少させる傾向を示すので、第1モータ13の負荷電流値と第2モータ17の負荷電流値の両方が一定に維持されるように、APF制御を行うことができる。
Further, the change in the frictional force between the polishing surface of the substrate W and the
なお、CMP装置10は、エアバッグ24a〜24dの圧力を独立して設定,変更,保持することができる構成となっているため、これにより研磨速度や研磨量に面内ばらつきが発生し難い。
Note that the
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、エアバッグ24a〜24dの設定圧力の変更方法について加減乗除による種々の方法を例示したが、このように例示された変更方法を組み合わせて、新しい圧力を設定することができることはいうまでもない。
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to such a form. For example, although various methods based on addition / subtraction / division / division have been illustrated for the method for changing the set pressure of the
また、図4に示した時間t0〜t1やt3〜t4の時間帯において、エアバッグ24a〜24dの設定圧力を連続的または段階的に大きくする変更を行ってもよく、研磨レートを上げて時間t0〜t1の時間帯を短くすることで、CMP処理全体の処理時間を短縮することができる。時間t3以降もこれと同様の設定を行うことができる。
Also, in the time period of time shown in FIG. 4 t 0 ~t 1 and t 3 ~t 4, may be making changes to increase the set pressure of the
10…CMP装置、11…定盤、12…研磨パッド、13…第1モータ、14…研磨液ノズル、15…研磨液供給機構、16…研磨ヘッド、17…第2モータ、18…押圧機構、19…給気機構、20…制御部、21…円板部、22…リテーナリング、23…メンブレン、24a〜24d…エアバッグ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
研磨パッドを保持した定盤と、
前記定盤を回転させる第1モータと、
前記研磨パッドに研磨液を供給する研磨液供給機構と、
圧力調整可能なエアバッグを区画された複数のゾーンごとに備えたメンブレンを有し、半導体基板を前記メンブレンに接触させて保持する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを回転させる第2モータと、
前記研磨ヘッドを前記研磨パッドに押しあてる押圧機構と、
前記研磨ヘッドに保持された半導体基板のCMP処理中に、前記第1モータの負荷電流値と前記第2モータの負荷電流値のいずれか一方または両方が一定となるように、前記複数のゾーンごとにエアバッグの圧力調整を行う制御部と、を具備することを特徴とする半導体製造装置。 A semiconductor manufacturing apparatus for CMP processing of a semiconductor substrate,
A surface plate holding a polishing pad;
A first motor for rotating the surface plate;
A polishing liquid supply mechanism for supplying a polishing liquid to the polishing pad;
A polishing head having a membrane provided for each of a plurality of zones partitioned with a pressure-adjustable airbag, and holding a semiconductor substrate in contact with the membrane;
A second motor for rotating the polishing head;
A pressing mechanism for pressing the polishing head against the polishing pad;
During the CMP process of the semiconductor substrate held by the polishing head, for each of the plurality of zones, either one or both of the load current value of the first motor and the load current value of the second motor are constant. And a control unit for adjusting the pressure of the airbag.
半導体基板のCMP処理の進行に伴って前記第1モータの負荷電流値と第2モータの負荷電流値のいずれか一方または両方が前記第1モータの負荷電流値と前記第2モータの負荷電流値に対してそれぞれ設定された上限電流値に到達したときに、前記複数のゾーンごとにエアバッグの圧力調整制御を開始し、その後さらに半導体基板のCMP処理が進行するに伴って前記第1モータの負荷電流値と第2モータの負荷電流値の一方または両方が前記上限電流値未満となったときに前記圧力調整制御を終了することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体製造装置。 The controller is
As the CMP process of the semiconductor substrate progresses, one or both of the load current value of the first motor and the load current value of the second motor is the load current value of the first motor and the load current value of the second motor. Air pressure adjustment control is started for each of the plurality of zones, and then the CMP process of the semiconductor substrate further proceeds as the first motor reaches a set upper limit current value. 4. The pressure adjustment control is terminated when one or both of a load current value and a load current value of the second motor become less than the upper limit current value. 5. The semiconductor manufacturing apparatus described in 1.
前記研磨ヘッドにおいて前記半導体基板の研磨面の逆面側から直接に当該半導体基板を前記研磨パッドに押しあてる力として空気圧を用い、その空気圧を区画された複数のゾーンごとに印加可能とし、前記定盤の回転負荷と前記研磨ヘッドの回転負荷のいずれか一方または両方が一定となるように前記複数のゾーンごとに空気圧を制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A polishing liquid is supplied to the polishing pad while rotating the surface plate holding the polishing pad, and the semiconductor substrate is pressed against the polishing pad while rotating the polishing head holding the semiconductor substrate. When doing
In the polishing head, air pressure is used as a force for directly pressing the semiconductor substrate against the polishing pad from the opposite side of the polishing surface of the semiconductor substrate, and the air pressure can be applied to each of a plurality of partitioned zones. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: controlling the air pressure for each of the plurality of zones so that one or both of a rotational load of the disc and a rotational load of the polishing head is constant.
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