JP2024083854A - How to polish a workpiece - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークを平坦に研磨する。【解決手段】温度調整のための媒体が供給される流路(23)を内部に有する保持テーブル(20)に保持されたワーク(W)に研磨液を供給しながら研磨パッド(12)で研磨する研磨ステップと、保持テーブル(20)の温度、研磨パッド(12)の温度、排水された媒体の温度、ワーク(W)の研磨量、排水された研磨液の温度、の少なくともいずれかを測定する測定ステップと、測定ステップの結果に応じて媒体の温度または流量の少なくとも一方を変更する媒体調整ステップと、を備える。【選択図】図1[Problem] To polish a workpiece to a flat surface. [Solution] The method includes a polishing step in which a polishing liquid is supplied to a workpiece (W) held on a holding table (20) having an internal flow path (23) through which a medium for temperature adjustment is supplied, while the workpiece (W) is polished with a polishing pad (12), a measurement step in which at least one of the temperature of the holding table (20), the temperature of the polishing pad (12), the temperature of the drained medium, the amount of polishing of the workpiece (W), and the temperature of the drained polishing liquid is measured, and a medium adjustment step in which at least one of the temperature and flow rate of the medium is changed depending on the results of the measurement step. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、ワークの研磨方法に関する。 The present invention relates to a method for polishing a workpiece.
加工装置でワークを研磨する際、研磨パッドとワークとの間で生じる摩擦熱に起因して、被加工物であるワークや、ワークを保持する保持テーブルなどの加工点周辺の構成部品が熱膨張することがある。これらの熱膨張は、ワークを平坦に研磨することを阻害する虞がある。 When a workpiece is polished using a processing device, frictional heat generated between the polishing pad and the workpiece can cause thermal expansion of the workpiece, which is the object to be processed, and components around the processing point, such as the holding table that holds the workpiece. This thermal expansion can hinder the workpiece from being polished flat.
この問題に対して、摩擦熱等の加工熱を除熱するために冷却媒体を流す流路を有する保持テーブルが提案されている(例えば、特許文献1など)。 To address this issue, a holding table with a flow path through which a cooling medium flows has been proposed to remove processing heat such as frictional heat (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した保持テーブルを採用して冷却媒体を一定の条件で供給し続けても、加工時間が長くなると、発生した加工熱を十分に除熱できず、ワークの平坦性に悪影響が及んでしまうことがある。 However, even if the above-mentioned holding table is used and the cooling medium is continuously supplied under constant conditions, if the processing time is long, the processing heat generated cannot be sufficiently removed, which may adversely affect the flatness of the workpiece.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ワークを平坦に研磨可能なワークの研磨方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these points, and aims to provide a method for polishing a workpiece that can polish the workpiece flat.
本発明の一態様のワークの研磨方法は、温度調整のための媒体が供給される流路を内部に有する保持テーブルに保持されたワークに研磨液を供給しながら研磨パッドで研磨する研磨ステップと、該保持テーブルの温度、該研磨パッドの温度、排水された該媒体の温度、該ワークの研磨量、排水された該研磨液の温度、の少なくともいずれかを測定する測定ステップと、該測定ステップの結果に応じて該媒体の温度または流量の少なくとも一方を変更する媒体調整ステップと、を備えることを特徴とする。 The method for polishing a workpiece according to one aspect of the present invention is characterized by comprising a polishing step in which a polishing liquid is supplied to a workpiece held on a holding table having an internal flow path through which a medium for temperature adjustment is supplied, while the workpiece is polished with a polishing pad; a measurement step in which at least one of the temperature of the holding table, the temperature of the polishing pad, the temperature of the drained medium, the amount of polishing of the workpiece, and the temperature of the drained polishing liquid is measured; and a medium adjustment step in which at least one of the temperature or flow rate of the medium is changed depending on the results of the measurement step.
本発明のワークの研磨方法によれば、除熱可能な熱量を調整することができるため、蓄熱しやすい作業環境においても、ワークを平坦に研磨することができる。 The workpiece polishing method of the present invention allows the amount of heat that can be removed to be adjusted, so the workpiece can be polished flat even in a work environment where heat is likely to accumulate.
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研磨装置と研磨方法について説明する。図1は、研磨装置の構成を示している。図1に示す研磨装置1は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)に代表される、薬剤を用いた研磨(以降、ウェットポリッシングと記す)を行う研磨装置であり、ワークWを研磨加工する加工装置の一例である。
The polishing apparatus and method according to the present embodiment will be described below with reference to the attached drawings. FIG. 1 shows the configuration of the polishing apparatus. The
ただし、本実施の形態に係る研磨装置は、図1に示すような研磨専用の装置に限定されない。本実施の形態に係る研磨装置は、例えば、研削、研磨、洗浄等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。 However, the polishing device according to this embodiment is not limited to a device dedicated to polishing as shown in FIG. 1. The polishing device according to this embodiment may be incorporated into, for example, a fully automatic type processing device that performs a series of processes such as grinding, polishing, and cleaning fully automatically.
被研磨物であるワークWは、特に限定しないが、例えば、円柱状のシリコン等のインゴットから切り出した円板状のアズスライスウエーハである。また、ワークWは、デバイス形成前のアズスライスウエーハに限らず、デバイス形成後のデバイスウエーハ等であってもよい。ウエーハの材質は、シリコンに限らない。例えば、ガリウムヒ素などの他の半導体基板でもよいし、セラミック、ガラス、サファイアなどの無機材料基板でもよい。 The workpiece W to be polished is not particularly limited, but may be, for example, a disk-shaped as-sliced wafer cut from a cylindrical ingot of silicon or the like. The workpiece W is not limited to an as-sliced wafer before devices are formed, but may also be a device wafer after devices are formed. The material of the wafer is not limited to silicon. For example, it may be another semiconductor substrate such as gallium arsenide, or an inorganic material substrate such as ceramic, glass, or sapphire.
研磨装置1による研磨は、特に限定しないが、例えば、ウエーハ製造工程や半導体製造の前工程における平坦化処理において使用される。また、研磨装置1による研磨は、平坦化処理に加え、ウエーハの裏面研削後のストレスリリーフ、鏡面加工などの用途に用いられてもよい。
The polishing using the
研磨に用いられる薬剤である研磨液(スラリー)は、特に限定しないが、例えば、砥粒を含むアルカリ性水溶液又は酸性水溶液である。研磨液には、グリーンカーボランダム、ダイヤモンド、アルミナ、酸化セリウム、CBN(立方晶窒化ホウ素)の砥粒などが含有されてもよい。アルカリ性の研磨液はシリコンウエーハの研磨、酸性の研磨液は無機材料系のウエーハの研磨にそれぞれ使用されてもよい。 The polishing liquid (slurry), which is the chemical used for polishing, is not particularly limited, but may be, for example, an alkaline or acidic aqueous solution containing abrasive grains. The polishing liquid may contain abrasive grains such as green carborundum, diamond, alumina, cerium oxide, or CBN (cubic boron nitride). Alkaline polishing liquids may be used for polishing silicon wafers, and acidic polishing liquids may be used for polishing inorganic material wafers.
研磨装置1は、図1に示すように、研磨パッド12を有する研磨機構10と、ワークWを保持する保持テーブル20と、保持テーブル20を回転する回転機構30と、研磨パッド12に対してワークWを揺動する揺動機構40と、研磨パッド12とワークWの間に研磨液を供給する研磨液供給源60と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、研磨装置1は、図1に示すように、保持テーブル20へ温度を調整するための媒体(以降、温度調整媒体と記す)を供給する温度調整媒体供給装置70と、研磨液や温度調整媒体の排液を回収する回収部80と、各種のデータを検出するセンサ群(温度センサ91、温度センサ92、温度センサ93、厚み測定ユニット94)と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
さらに、研磨装置1は、装置各部を統括制御する図示しない制御部を備えている。制御部は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。
The
研磨機構10は、Z軸周りに回転自在なスピンドル軸14を有するスピンドルユニット11を備えている。なお、Z軸の方向は、基台50が載置される面に直交する方向であり、基台50が水平面に載置される場合であれば鉛直方向である。研磨パッド12は、スピンドル軸14の下端に設けられたプラテン13に装着されている。スピンドル軸14がZ軸周りに回転することで、プラテン13に装着された研磨パッド12が回転する。
The
なお、スピンドルユニット11は、例えば、スピンドルユニット11を囲繞する図示しないハウジングに、図示しないフランジ部分を介して固定されている。研磨装置1は、さらに、基台50に立設されたコラムに沿ってZ軸方向に昇降する図示しない昇降機構を備えていて、研磨機構10は、上述したハウジングを介して昇降機構の昇降テーブルに固定されている。研磨装置1では、昇降テーブルが昇降することで、ワークWに対して研磨パッド12のZ軸方向の位置を調整可能である。
The
研磨機構10には、さらに、貫通孔15が設けられていて、貫通孔15は、スピンドルユニット11、スピンドル軸14、プラテン13、及び、研磨パッド12を貫通している。貫通孔15の上端開口部には厚み測定ユニット94が配置されている。さらに、貫通孔15には、研磨液を供給する研磨液供給源60が接続されている。研磨液供給源60から供給された研磨液は、貫通孔15を通って研磨パッド12とワークWの間に供給される。
The
制御部は、昇降機構を用いた研磨機構10の移動、スピンドルユニット11による研磨パッド12の回転、研磨液供給源60からの研磨液の供給等を制御する。制御部がこれらの制御動作を行うことで、研磨機構10はワークWを研磨することができる。
The control unit controls the movement of the
保持テーブル20は、チャックテーブルであり、ポーラス板21と、枠体22を備えている。保持テーブル20では、ポーラス板21が枠体22の上面に形成された凹部内に嵌め込まれることで、ポーラス板21の上面と枠体22の上面が面一となっている。
The holding table 20 is a chuck table and includes a
ポーラス板21は、ポーラスセラミック等の多孔質材からなる。ポーラス板21には、微細な気孔が全体に亘って形成されている。より詳細には、ポーラス板21は、例えば円盤形状を有し、周辺部分の方が中心部分に比べて気孔の密度が高い緻密体として構成されている。枠体22には、ポーラス板21が嵌め込まれた凹部上面と図示しない吸引源とを連通させる吸引路が形成されている。
The
枠体22には、さらに、保持テーブル20の温度を調整するための温度調整媒体の流路23が形成されている。温度調整媒体は、典型的には液体である。流路23は、温度調整媒体供給装置70から流量コントローラ71を介して枠体22に供給された温度調整媒体を、枠体22内を通って回収部80に導く水路である。
The
制御部は、図示しない吸引源による吸引動作を制御して、ポーラス板21に負圧を発生させる。これにより、保持テーブル20は、ワークWを吸引保持することができる。また、制御部は、温度調整媒体供給装置70及び流量コントローラ71を制御して、流路23に温度調整媒体を供給する。これにより、保持テーブル20内を流れる温度調整媒体が研磨パッド12とワークWとの間で生じる摩擦熱等によって熱せられた保持テーブル20の熱を奪って(除熱して)冷却する。その結果、研磨装置1は、保持テーブル20の温度上昇、ひいては、保持テーブル20に保持されるワークW、さらに、ワークWに接する研磨パッド12の温度上昇を抑えることができる。
The control unit controls the suction operation of the suction source (not shown) to generate negative pressure in the
なお、温度調整媒体の作用は、保持テーブル20の冷却に限らない。温度調整媒体の温度が保持テーブル20よりも高い場合には、温度調整媒体は、保持テーブル20を温めるように作用する。温度調整媒体は、冷却用の媒体と加熱用の媒体の少なくとも一方として作用すればよい。より望ましくは、温度調整媒体は、少なくとも冷却用の媒体として機能すればよく、さらに、加熱用の媒体として機能してもよい。加熱する事で研磨速度を向上させられる場合がある。 The function of the temperature adjustment medium is not limited to cooling the holding table 20. When the temperature of the temperature adjustment medium is higher than that of the holding table 20, the temperature adjustment medium acts to warm the holding table 20. The temperature adjustment medium may act as at least one of a cooling medium and a heating medium. More preferably, the temperature adjustment medium may function as at least a cooling medium, and may also function as a heating medium. Heating may improve the polishing speed.
回転機構30は、保持テーブル20と揺動機構40を回転自在に接続する。回転機構30は、例えば、保持テーブル20に接続された回転軸31と、回転軸31を回転自在に揺動機構40に支持するベアリング(不図示)と、回転軸31にトルクを与えるモータ(不図示)を備えている。
The
制御部は、回転機構30が有する図示しないモータの駆動を制御して、保持テーブル20を回転させる。これにより、保持テーブル20の回転と研磨パッド12の回転の両方を利用してワークWを研磨することができる。
The control unit controls the driving of a motor (not shown) of the
揺動機構40は、回転機構30を介して保持テーブル20を支持するテーブル41と、基台50上で揺動方向に延びるボールねじ42と、図示しないガイドレールと、ボールねじ42の一端に接続されたモータ43を備えている。テーブル41は、例えば、ボールねじ42の図示しないナットに固定されている。
The
制御部は、モータ43の駆動を制御して、保持テーブル20を揺動させる。これにより、保持テーブル20に保持されたワークWが研磨パッド12に対して揺動するため、研磨装置1は、揺動によってワークW内の研磨対象領域や研磨条件を調整しながらワーク全体を研磨することができる。
The control unit controls the driving of the
なお、研磨装置1では、揺動機構40が保持テーブル20を介してワークWを揺動させる例を示したが、揺動機構はワークWが研磨パッド12に対して相対的に揺動するように動作すればよい。揺動機構は、保持テーブル20やワークWを揺動させる代わりに、研磨パッド12を揺動させてもよく、研磨パッド12を揺動させるためにスピンドルユニット11を揺動させてもよい。
In the
温度調整媒体供給装置70は、流量コントローラ71を介して温度調整媒体を保持テーブル20に供給する。温度調整媒体供給装置70が供給する温度調整媒体の流量は、例えば、制御部の制御下で流量コントローラ71によって調整される。さらに、制御部が行う制御により温度調整媒体供給装置70が供給する温度調整媒体の温度が調整されてもよい。温度調整媒体供給装置70が供給する温度調整媒体の温度は、例えば、制御部の制御下で温度調整媒体供給装置70自身によって調整され、保持テーブル20へ温度調整後の温度調整媒体が流量コントローラ71を介して供給されてもよい。
The temperature adjustment
制御部は、温度調整媒体供給装置70と流量コントローラ71を制御する。より具体的には、温度調整媒体供給装置70と流量コントローラ71を制御して、温度調整媒体の温度と流量の少なくとも一方を調整する。これにより、保持テーブル20に供給される温度調整媒体によって除熱可能な熱量が調整されるため、研磨装置1は、保持テーブル20の温度をワークWの研磨に適した温度範囲内に調整することができる。
The control unit controls the temperature adjustment
回収部80は、研磨装置1で発生する排液を回収する。研磨装置1では、研磨液と温度調整媒体の2種類の排液が発生する。具体的な方法は特に限定しないが、回収部80は、これらを別々に回収すること、又は、別々の経路を通じて回収することが望ましい。別々に回収すること、又は、別々の経路を通じて回収することで、温度センサ91で、研磨液の排液の温度と温度調整媒体の排液の温度のそれぞれを、容易に測定することができる。例えば、温度調整媒体の排液を流路23経由で回収し、研磨液の排液を吸引路経由で回収してもよい。
The
温度センサ91は、例えば、熱電対を用いた接触式の温度センサであり、排液の温度を測定する。なお、温度センサ91は、例えば、サーミスタなどの他の接触式の温度センサであってもよい。温度センサ91による測定結果は、制御部へ出力される。制御部は、温度センサ91による測定結果を用いて保持テーブル20へ供給する温度調整媒体を制御してもよい。
The
温度センサ92及び温度センサ93は、例えば、非接触式の放射温度センサである。温度センサ92は、保持テーブル20の温度を測定し、温度センサ93は、研磨パッド12の温度を測定する。温度センサ92及び温度センサ93による測定結果は、制御部へ出力される。制御部は、温度センサ92と温度センサ93の少なくとも一方による測定結果を用いて保持テーブル20へ供給する温度調整媒体を制御してもよい。
The
厚み測定ユニット94は、ワークWの厚みを測定する。また、厚み測定ユニット94は、ワークW全体の厚みを計測してもよく、ワークW内の特定の層(例えば、酸化膜)の厚みを測定してもよい。厚み測定ユニット94は、研磨機構10に形成された貫通孔15の上端開口部に設置される。厚み測定ユニット94は、貫通孔15を介して照射した検査光の反射光を用いてワークWの厚みを測定する光学式の測定ユニットである。厚み測定ユニット94は、例えば、光をワークWに対して垂直に照射する反射率分光法を用いた測定ユニットであってもよい。
The
厚み測定ユニット94は、揺動機構40が研磨機構10とワークWの位置関係を変更することで、ワークWの様々な位置の厚さを測定することが可能である。厚み測定ユニット94は、例えば、ワークWの中心部分と周辺部分のそれぞれの厚みを測定してもよい。厚み測定ユニット94による測定結果は、制御部へ出力される。制御部は、厚み測定ユニット94による測定結果を用いて保持テーブル20へ供給する温度調整媒体を制御してもよい。また、制御部は、例えば、厚み測定ユニット94で所定の時間間隔で厚みを測定し、測定値が予め決められた所望の厚みに達したら研磨を終了するように研磨装置1の各部を制御してもよい。
The
なお、厚み測定ユニット94による厚み測定の方法は特に限定しない。また、厚み測定ユニット94の配置も特に限定しない。図1に示すように厚み測定ユニット94をワークWの真上に配置して反射率分光法を用いて厚さを測定してもよい。また、厚み測定ユニット94には、ワークWに対して斜めから光を照射して厚さを測定するエリプソメトリーなど他の光学的測定法が採用されてもよい。また、厚み測定ユニット94は、光学的測定法以外の方法で厚さを測定してもよい。
The method of thickness measurement by the
図2Aから図2Cは、本実施の形態に係る研磨装置の使用が特に好適なプロセスを説明するための図である。図2Aは、酸化膜103の層を形成するステップを示した図である。図2Bは、酸化膜103の層を平坦化するステップを示している。図2Cは、平坦化された酸化膜103の層の上に別の基板104を貼り合わせるステップを示している。
2A to 2C are diagrams for explaining a process in which the polishing apparatus according to the present embodiment is particularly suitable. FIG. 2A is a diagram showing a step of forming a layer of
図2Aに示すステップでは、チップ102が配置された支持基板101上に酸化膜103が形成される。これにより、酸化膜103に被覆されたワークが形成される。支持基板101と複数のチップ102と酸化膜103とを含むワークにおいて、酸化膜103は、チップ102の高さに応じた凹凸を有している。
In the step shown in FIG. 2A, an
図2Bに示すステップでは、酸化膜103を研磨することで、チップ102の高さに応じた凹凸を有する酸化膜103を平坦化する。図2Bに示す平坦化処理が不十分であると、後続のステップにおける作業、例えば、図2Cにおける基板104の貼り合わせに支障をきたす虞がある。そのため、図2Bに示すステップでは、酸化膜103を十分に平坦化することが求められている。
In the step shown in FIG. 2B, the
しかしながら、上述したように、酸化膜103には、チップ102の厚みに応じた大きさの凹凸が形成されているため、しばしば通常よりも大きな研磨量が必要となる。例えば、通常であれば2-3μm程度研磨すればよいのに対して、支持基板101とチップ102を被覆する酸化膜103を平坦化する場合には、10~20μmもの研磨量が要求されることがある。
However, as mentioned above, the
このように、酸化膜の平坦化処理では、研磨量が大きいため、通常の平坦化処理に比べて研磨時間が長くかかりやすい。さらに、研磨され難いという酸化膜自身の特性も、この傾向を助長する。従って、酸化膜の平坦化処理では、除熱可能な熱量を超えて発熱しやすく、ワークを平坦に研磨することが熱膨張によって阻害されやすい。しかしながら、上述した研磨装置1によれば、後述する研磨方法を実行することで、酸化膜を平坦化する場合であってもワークを十分に平坦に研磨することができる。以下、この点についてさらに詳細に説明する。
In this way, the polishing time required for the planarization of an oxide film is longer than that required for a normal planarization process because the amount of polishing is large. Furthermore, the characteristic of the oxide film itself, which makes it difficult to polish, also contributes to this tendency. Therefore, the planarization of an oxide film is likely to generate heat in excess of the amount of heat that can be removed, and thermal expansion can easily hinder polishing the workpiece to a flat surface. However, with the
なお、以上では、研磨時間が長時間に亘る処理の一例としてチップを被覆する酸化膜の平坦化処理を例示したが、研磨時間が長時間に亘る処理はこの例に限らない。酸化膜の研磨に時間が掛かるのであるから、研磨装置1は、チップを被覆しているか否かを問わず、酸化膜を平坦化する処理に適用されてもよい。また、酸化膜の平坦化処理に限らず、研磨時間が長時間に亘るその他の処理、例えば、複数のワークを連続して加工する処理などに適用してもよい。研磨装置1によれば、研磨時間が長時間に亘る場合であっても、ワークを十分に平坦に研磨することができる。
In the above, the planarization process of an oxide film covering a chip has been given as an example of a process that requires a long polishing time, but the process that requires a long polishing time is not limited to this example. Since polishing an oxide film takes time, the
図3Aから図3Dは、本実施の形態に係る研磨装置が行う温度調整媒体の制御について説明するための図である。図3Aは、測定温度と温度調整媒体の供給温度の関係を示した図である。図3Bは、測定温度と温度調整媒体の供給流量の関係を示した図である。図3Cは、研磨量のばらつきと温度調整媒体の供給温度の関係を示した図である。図3Dは、研磨量のばらつきと温度調整媒体の供給流量の関係を示した図である。図4は、熱膨張したポーラス板21の形状を示した図である。
Figures 3A to 3D are diagrams for explaining the control of the temperature adjustment medium performed by the polishing apparatus according to this embodiment. Figure 3A is a diagram showing the relationship between the measured temperature and the supply temperature of the temperature adjustment medium. Figure 3B is a diagram showing the relationship between the measured temperature and the supply flow rate of the temperature adjustment medium. Figure 3C is a diagram showing the relationship between the variation in the polishing amount and the supply temperature of the temperature adjustment medium. Figure 3D is a diagram showing the relationship between the variation in the polishing amount and the supply flow rate of the temperature adjustment medium. Figure 4 is a diagram showing the shape of the thermally expanded
研磨装置1が行う研磨方法について説明する。研磨装置1では、研磨ステップと、測定ステップと、媒体調整ステップと、を含む研磨方法が行われる。
The polishing method performed by the polishing
研磨ステップでは、制御部が研磨装置1の各部を制御することで、保持テーブル20に保持されたワークWに研磨液を供給しながらワークWを研磨パッド12で研磨する。保持テーブル20の内部には温度調整媒体が供給される流路が形成されている。このため、研磨ステップで発生した加工熱を温度調整媒体がその温度と流量に応じて奪い去って、保持テーブル20を冷却することができる。
In the polishing step, the control unit controls each part of the
また、測定ステップでは、研磨装置1のセンサ群が、保持テーブル20の温度、研磨パッド12の温度、排水された温度調整媒体の温度、ワークWの研磨量、排水された研磨液の温度、の少なくともいずれかを測定する。これにより、ワークWを平坦に研磨することを妨げる熱膨張に関連する研磨装置1の変化を検出することができる。
In addition, in the measurement step, the group of sensors of the
保持テーブル20の温度については温度センサ92が非接触で測定し、研磨パッド12の温度については温度センサ93が非接触で測定する。これらの温度センサは、非接触で研磨装置1の構成要素(保持テーブル20)やワークWの温度を測定するため、研磨ステップの期間中であっても研磨処理に悪影響を及ぼすことなく熱膨張が生じる対象物そのものの温度をほぼリアルタイムで測定することができる。従って、研磨装置1に生じた、ワークWを平坦に研磨することを妨げる状態変化を、遅滞なく捉えることが可能である。
The temperature of the holding table 20 is measured non-contact by a
排水された温度調整媒体の温度と排水された研磨液の温度については温度センサ91が測定する。温度センサ91は、保持テーブル20から排出され回収部80に回収された温度調整媒体と研磨液のそれぞれに接触してその温度を測定する。このため、非接触方式に比べて正確な温度測定が可能である。
The temperature of the drained temperature adjustment medium and the temperature of the drained polishing liquid are measured by a
ワークWの研磨量については厚み測定ユニット94が測定する。ポーラス板21は、熱膨張が生じると、図4に示すように円盤の中心部分が周辺部分よりも膨張する。これは、ポーラス板21に形成されている気孔の割合が周辺部分よりも中心部分で高く、且つ、気孔内の気体は固体に比べて膨張率が高いためである。ポーラス板21の中心部分がより膨張することでワークWも中心部分がより多く研磨されることになるため、ワークWの平坦性を劣化させてしまう。
The
厚み測定ユニット94は、揺動機構40がワークWを揺動させることで、径方向の異なる複数の位置の厚みを測定する。厚み測定ユニット94は、例えば、ワークWの中心部分と周辺部分の厚みを測定し、その違いから研磨量のばらつきを検出する。これにより、温度センサに比べて、より直接的にワークWの平坦性の劣化を検出することができる。さらに、厚み測定ユニット94を光学式の厚み測定ユニットとして構成することで、酸化膜などの特定の層の厚さのみを測定することができる。従って、形成直後の膜厚との比較により特定の層の研磨量だけを測定することができる。
The
さらに、媒体調整ステップでは、制御部が温度調整媒体供給装置70及び流量コントローラ71を制御することで、測定ステップの結果に応じて温度調整媒体の温度または流量の少なくとも一方を変更する。これにより、単位時間あたりに除熱可能な熱量が調整することができる。特に、測定ステップの結果に応じて調整を行うことで、温度調整媒体に対する過剰な調整や必要以上の頻度での調整を避けることができる。
Furthermore, in the medium adjustment step, the control unit controls the temperature adjustment
媒体調整ステップにおける具体的な制御の方法は特に限定しないが、例えば、次のような方法によって温度調整媒体の温度と流量の少なくとも一方が制御されてもよい。例えば、制御部のメモリには、図3Aから図3Dに示すような、センサ群の測定結果と調整後の温度調整媒体の温度又は流量の少なくとも一方との望ましい関係について情報が記憶されている。制御部は、これらの情報を用いることで、測定結果に応じて温度調整媒体供給装置70及び流量コントローラ71を制御してもよい。
The specific control method in the medium adjustment step is not particularly limited, but for example, at least one of the temperature and flow rate of the temperature adjustment medium may be controlled by the following method. For example, the memory of the control unit stores information on the desired relationship between the measurement results of the sensor group and at least one of the temperature and flow rate of the temperature adjustment medium after adjustment, as shown in Figures 3A to 3D. The control unit may use this information to control the temperature adjustment
図3Aには、測定温度(保持テーブル20の温度、研磨パッド12の温度、排水された温度調整媒体の温度、排水された研磨液の温度等)と、温度調整媒体の供給温度との間の負の相関関係を示す情報が示されている。測定温度が上昇するほど除熱すべき熱量も増加する。このため、制御部は、図3Aに示すように、測定温度の上昇に応じて保持テーブル20へ供給する温度調整媒体の温度を低下させるように、温度調整媒体供給装置70を制御してもよい。
Figure 3A shows information indicating a negative correlation between the measured temperature (temperature of the holding table 20, temperature of the
図3Bには、測定温度(保持テーブル20の温度、研磨パッド12の温度、排水された温度調整媒体の温度、排水された研磨液の温度等)と、温度調整媒体の供給流量との間の正の相関関係を示す情報が示されている。測定温度が上昇するほど除熱すべき熱量も増加する。このため、制御部は、図3Bに示すように、測定温度の上昇に応じて保持テーブル20へ供給する温度調整媒体の流量を増加させるように、流量コントローラ71を制御してもよい。
Figure 3B shows information indicating a positive correlation between the measured temperature (temperature of the holding table 20, temperature of the
図3Cには、研磨量のばらつきと、温度調整媒体の供給温度との間の負の相関関係を示す情報が示されている。研磨量のばらつきが大きくなるほど蓄熱している熱量が大きいと推定されるため、除熱すべき熱量も増加する。このため、制御部は、図3Cに示すように、研磨量のばらつきの増大に応じて保持テーブル20へ供給する温度調整媒体の温度を低下させるように、温度調整媒体供給装置70を制御してもよい。
Figure 3C shows information indicating a negative correlation between the variation in the amount of polishing and the supply temperature of the temperature adjustment medium. It is estimated that the greater the variation in the amount of polishing, the greater the amount of stored heat, and therefore the amount of heat to be removed also increases. For this reason, as shown in Figure 3C, the control unit may control the temperature adjustment
図3Dには、研磨量のばらつきと、温度調整媒体の供給流量との間の正の相関関係を示す情報が示されている。研磨量のばらつきが大きくなるほど蓄熱している熱量が大きいと推定されるため、除熱すべき熱量も増加する。このため、制御部は、図3Dに示すように、研磨量のばらつきの増大に応じて保持テーブル20へ供給する温度調整媒体の流量を増加させるように、流量コントローラ71を制御してもよい。
Figure 3D shows information indicating a positive correlation between the variation in the amount of polishing and the flow rate of the temperature adjustment medium supplied. It is estimated that the greater the variation in the amount of polishing, the greater the amount of stored heat, and therefore the amount of heat to be removed also increases. For this reason, the control unit may control the
なお、図3Aから図3Dには、望ましい関係として線形な相関関係が示されているが、制御部に記憶されている情報が示す相関関係は線形な関係に限らず、非線形な関係であってもよい。制御部には、測定やシミュレーション等で得られる望ましい相関関係が記憶されていればよい。 Note that although Figures 3A to 3D show a linear correlation as a desirable relationship, the correlation indicated by the information stored in the control unit is not limited to a linear relationship and may be a nonlinear relationship. The control unit only needs to store a desirable correlation obtained by measurement, simulation, etc.
また、図3Aから図3Dには、2つのパラメータ(測定温度と供給温度、測定温度と供給流量、研磨量のばらつきと供給温度、研磨量のばらつきと供給流量)間の望ましい関係が示されているが、3つ以上のパラメータの望ましい関係が記憶されていてもよい。制御部は、例えば、2つ以上の測定温度(例えば、保持テーブル20の温度と排水された温度調整媒体の温度)から温度調整媒体の温度を決定してもよい。また、1つ以上の測定温度(例えば、排水された温度調整媒体の温度)から温度調整媒体の温度と流量を決定してもよい。 Although FIGS. 3A to 3D show desirable relationships between two parameters (measured temperature and supply temperature, measured temperature and supply flow rate, polishing amount variation and supply temperature, polishing amount variation and supply flow rate), desirable relationships between three or more parameters may be stored. The control unit may determine the temperature of the temperature adjustment medium from, for example, two or more measured temperatures (e.g., the temperature of the holding table 20 and the temperature of the drained temperature adjustment medium). Also, the control unit may determine the temperature and flow rate of the temperature adjustment medium from one or more measured temperatures (e.g., the temperature of the drained temperature adjustment medium).
また、制御部に記憶されている情報がどのような形式で記憶されているかも問わない。制御部には、望ましい相関関係を示す複数点の情報がテーブル形式で記憶されていてもよく、それらの情報から補間等によって必要な情報を生成してもよい。また、制御部には、望ましい相関関係を示す関数形とパラメータの情報が記憶されてもよい。 The control unit may also store information on multiple points indicating a desired correlation in table format, and may generate necessary information from such information by interpolation or the like. The control unit may also store information on function forms and parameters indicating a desired correlation.
以上の研磨方法では、研磨ステップで生じた加工熱に起因する変化が測定ステップでの測定結果により検出され、その測定結果に応じた温度調整媒体の温度制御又は流量制御の少なくとも一方が行われる。これにより、研磨装置1の除熱能力が適宜調整される。このため、研磨時間が長時間に亘る場合であっても、研磨装置1によれば、保持テーブル20が高温となって変形することを回避又は抑制することができる。
In the above polishing method, changes caused by processing heat generated in the polishing step are detected by the measurement results in the measurement step, and at least one of temperature control and flow rate control of the temperature adjustment medium is performed according to the measurement results. This allows the heat removal capacity of the
なお、上述した媒体調整ステップで使用される測定結果は、1回の測定で得られた測定結果であってもよく、複数回の測定で得られた測定結果であってもよい。複数回の測定で得られた測定結果は、所定期間内に測定された測定値から統計処理によって算出される結果であってもよく、例えば、平均値、中央値、最頻値などであってもよい。 The measurement results used in the above-mentioned medium adjustment step may be measurement results obtained from a single measurement, or may be measurement results obtained from multiple measurements. The measurement results obtained from multiple measurements may be results calculated by statistical processing from measurements taken within a specified period, and may be, for example, the average value, median value, mode value, etc.
以上では特に言及していないが、上述した媒体調整ステップは、研磨ステップの実施中に実施されてもよい。研磨ステップ中に媒体調整ステップを行うことで、温度調整媒体の温度と流量の制御のために研磨を停止する必要がなく、効率良くワークを研磨することができる。 Although not specifically mentioned above, the above-mentioned media adjustment step may be performed while the polishing step is being carried out. By performing the media adjustment step during the polishing step, there is no need to stop polishing to control the temperature and flow rate of the temperature adjustment medium, and the workpiece can be polished efficiently.
制御部は、センサ群を用いて定期的に測定を行い、測定結果に応じてその都度、温度調整媒体供給装置70及び流量コントローラ71を用いて温度供給媒体の温度と流量の少なくとも一方を調整してもよい。測定の都度調整を行うことで、保持テーブル20の温度の大きな変動を抑制することができるため、望ましい温度範囲を維持することができるとともに、1回当たりの温度調整媒体の温度又は流量の調整量も小さく抑えることができる。
The control unit may periodically perform measurements using the group of sensors, and adjust at least one of the temperature and flow rate of the temperature supply medium using the temperature adjustment
また、制御部は、センサ群を用いて定期的に又は常時測定を行い、測定結果と閾値の比較に基づいて、温度調整媒体供給装置70及び流量コントローラ71を用いて温度供給媒体の温度と流量の少なくとも一方を調整してもよい。制御部は、例えば、測定結果から得られる中心部分と周辺部分の研磨量のばらつきが所定の閾値以上になると、温度調整媒体供給装置70及び流量コントローラ71を用いて温度供給媒体の温度と流量の少なくとも一方を調整してもよい。閾値を用いて測定と調整の実施タイミングを分離することで、測定間隔を短く設定して研磨装置1の状態を漏れなく監視しながら、温度調整媒体の頻繁な調整を避けることができる。
The control unit may also perform measurements periodically or continuously using the group of sensors, and adjust at least one of the temperature and flow rate of the temperature supply medium using the temperature adjustment
また、上述した媒体調整ステップは、ワークごとに行われてもよい。即ち、あるワークに対して研磨ステップを実施した後で、次のワークに対して研磨ステップを実施する前に、媒体調整ステップが実施されてもよい。研磨ステップと研磨ステップの間で媒体調整ステップを行うことで、温度調整媒体の温度と流量の調整にある程度時間が掛かる場合であっても、ワークの交換に要する時間を有効に活用することができることが可能であり、効率良くワークを研磨することができる。 The above-mentioned media adjustment step may also be performed for each workpiece. That is, after the polishing step is performed on a workpiece, the media adjustment step may be performed before the polishing step is performed on the next workpiece. By performing the media adjustment step between polishing steps, even if it takes some time to adjust the temperature and flow rate of the temperature adjustment medium, it is possible to effectively utilize the time required to replace the workpiece, and the workpiece can be polished efficiently.
制御部は、センサ群を用いてあるワークの研磨中に測定を行い、そのワークの研磨終了後で次のワークの準備中に、先のワークでの測定結果を用いて温度調整媒体の温度と流量の少なくとも一方を調整してもよい。なお、測定対象がワークではない場合には、測定ステップも、あるワークの研磨終了後で次のワークの準備中、つまり、研磨ステップと研磨ステップの間に行われてもよい。 The control unit may use the group of sensors to perform measurements while a workpiece is being polished, and after polishing of the workpiece is finished and the next workpiece is being prepared, adjust at least one of the temperature and flow rate of the temperature adjustment medium using the measurement results of the previous workpiece. Note that if the measurement target is not a workpiece, the measurement step may also be performed after polishing of a workpiece is finished and the next workpiece is being prepared, that is, between polishing steps.
さらに、制御部は、研磨ステップの実施中に調整ステップを行う制御と、ある研磨ステップと次の研磨ステップの間に調整ステップを行う制御と、を組み合わせて実行してもよい。例えば、センサ群による測定値が閾値によって表される許容範囲からはみ出した場合には、研磨ステップの実施中に調整ステップを実行するとともに、研磨ステップの間では許容範囲内であっても温度調整媒体の温度と流量の少なくとも一方を最適な状態に変更してもよい。これにより、同じワークに対する研磨作業の途中での温度調整媒体の調整を可能な限り避けながら、得られるワークの平坦性を維持することができる。 Furthermore, the control unit may execute a combination of control to perform an adjustment step during the polishing step and control to perform an adjustment step between one polishing step and the next polishing step. For example, if the measurement value by the sensor group falls outside the allowable range represented by the threshold value, the adjustment step may be executed during the polishing step, and at least one of the temperature and flow rate of the temperature adjustment medium may be changed to an optimal state between polishing steps even if it is within the allowable range. This makes it possible to maintain the flatness of the resulting workpiece while avoiding, as much as possible, adjustment of the temperature adjustment medium during polishing operations on the same workpiece.
なお、本発明の実施の形態は上記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments and modifications, and may be modified, substituted, or altered in various ways without departing from the spirit of the technical idea of the present invention. Furthermore, if the technical idea of the present invention can be realized in a different way due to technological advances or derived other technologies, it may be implemented using that method. Therefore, the claims cover all embodiments that may be included within the scope of the technical idea of the present invention.
上述した実施形態では、温度調整媒体が供給される流路を有する保持テーブルとして吸引チャック式のテーブルを例示したが、保持テーブルは、吸引チャック式のテーブルに限らず、静電チャック式のテーブルでもよい。 In the above-described embodiment, a suction chuck type table is exemplified as a holding table having a flow path through which a temperature adjustment medium is supplied, but the holding table is not limited to a suction chuck type table and may be an electrostatic chuck type table.
また、上述した実施形態では、ウェットポリッシングを用いた研磨方法及び研磨装置を例示したが、研磨方法及び研磨装置は、ドライポリッシングにも適用可能である。 In addition, in the above-described embodiment, a polishing method and a polishing apparatus using wet polishing are exemplified, but the polishing method and the polishing apparatus can also be applied to dry polishing.
以上に説明したように、本発明のワークの研磨方法は、単位時間あたりの除熱可能な熱量を調整することができるため、長時間に亘って研磨が継続される場合など蓄熱しやすい作業環境においてもワークを平坦に研磨可能であり、研磨装置等で用いられる研磨方法として非常に有用である。 As described above, the workpiece polishing method of the present invention can adjust the amount of heat that can be removed per unit time, making it possible to polish the workpiece flat even in a working environment where heat is likely to accumulate, such as when polishing is continued for a long period of time, and is therefore extremely useful as a polishing method used in polishing devices, etc.
1 :研磨装置
10 :研磨機構
11 :スピンドルユニット
12 :研磨パッド
13 :プラテン
14 :スピンドル軸
15 :貫通孔
20 :保持テーブル
21 :ポーラス板
22 :枠体
23 :流路
30 :回転機構
40 :揺動機構
41 :テーブル
42 :ボールねじ
43 :モータ
50 :基台
60 :研磨液供給源
70 :温度調整媒体供給装置
71 :流量コントローラ
80 :回収部
91 :温度センサ
92 :温度センサ
93 :温度センサ
94 :厚み測定ユニット
W :ワーク
1: Polishing apparatus 10: Polishing mechanism 11: Spindle unit 12: Polishing pad 13: Platen 14: Spindle shaft 15: Through hole 20: Holding table 21: Porous plate 22: Frame 23: Flow path 30: Rotation mechanism 40: Swing mechanism 41: Table 42: Ball screw 43: Motor 50: Base 60: Polishing liquid supply source 70: Temperature adjustment medium supply device 71: Flow rate controller 80: Recovery section 91: Temperature sensor 92: Temperature sensor 93: Temperature sensor 94: Thickness measurement unit W: Workpiece
Claims (5)
温度調整のための媒体が供給される流路を内部に有する保持テーブルに保持されたワークに研磨液を供給しながら研磨パッドで研磨する研磨ステップと、
該保持テーブルの温度、該研磨パッドの温度、排水された該媒体の温度、該ワークの研磨量、排水された該研磨液の温度、の少なくともいずれかを測定する測定ステップと、
該測定ステップの結果に応じて該媒体の温度または流量の少なくとも一方を変更する媒体調整ステップと、
を備える事を特徴とするワークの研磨方法。 A method for polishing a workpiece, comprising the steps of:
a polishing step in which a polishing liquid is supplied to a workpiece held on a holding table having an internal flow path through which a medium for temperature adjustment is supplied, while the workpiece is polished with a polishing pad;
a measuring step of measuring at least one of a temperature of the holding table, a temperature of the polishing pad, a temperature of the drained medium, a polishing amount of the workpiece, and a temperature of the drained polishing liquid;
a medium adjusting step of varying at least one of a temperature or a flow rate of the medium in response to a result of the measuring step;
A method for polishing a workpiece, comprising:
該研磨ステップの実施中に実施される事を特徴とする請求項1に記載のワークの研磨方法。 The medium conditioning step includes:
2. The method for polishing a workpiece according to claim 1, which is carried out during the polishing step.
あるワークに対して該研磨ステップを実施した後、かつ
次のワークに対して該研磨ステップを実施する前に実施される事を特徴とする請求項1に記載のワークの研磨方法。 The medium conditioning step includes:
2. The method for polishing a workpiece according to claim 1, wherein the method is carried out after the polishing step is carried out on a workpiece and before the polishing step is carried out on a next workpiece.
該研磨ステップは該酸化膜を研磨する事を特徴とする請求項1に記載のワークの研磨方法。 The workpiece is coated with an oxide film,
2. The method for polishing a workpiece according to claim 1, wherein said polishing step polishes said oxide film.
支持基板と、該支持基板に配置された複数のチップと、該複数のチップを被覆し、該チップの高さに応じた凹凸を有する酸化膜と、を含み、
該研磨ステップにおいて、該酸化膜を平坦化することを特徴とする請求項1に記載のワークの研磨方法。 The workpiece is
A support substrate, a plurality of chips arranged on the support substrate, and an oxide film covering the plurality of chips and having projections and recesses corresponding to the height of the chips,
2. The method for polishing a workpiece according to claim 1, wherein the oxide film is planarized in the polishing step.
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