JP2977543B2 - 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方法 - Google Patents
化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
多層配線工程又は素子分離工程において、半導体基板上
に堆積された導電膜又は絶縁膜等の堆積膜の表面を平坦
化するための化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方
法に関する。
多層配線工程又は素子分離工程において、半導体基板上
に堆積された導電膜又は絶縁膜等の堆積膜の表面を平坦
化するための化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】化学的機械研磨を用いると、他の平坦化
技術、例えばレジストエッチバック法では実現できなか
った基板の全面に亘る平坦化が可能になるので、化学的
機械研磨は、微細化が進む半導体集積回路装置の製造工
程における平坦化技術として注目されている。また、化
学的機械研磨を用いると、リソグラフィー工程における
焦点深度のずれによる露光ミス、又は凹凸面に形成され
た配線の信頼性の低下等の問題を解決することができ
る。
技術、例えばレジストエッチバック法では実現できなか
った基板の全面に亘る平坦化が可能になるので、化学的
機械研磨は、微細化が進む半導体集積回路装置の製造工
程における平坦化技術として注目されている。また、化
学的機械研磨を用いると、リソグラフィー工程における
焦点深度のずれによる露光ミス、又は凹凸面に形成され
た配線の信頼性の低下等の問題を解決することができ
る。
【０００３】以下、従来の化学的機械研磨装置について
図１０を参照しながら説明する。図１０は、従来の化学
的機械研磨装置の概略構成図である。
図１０を参照しながら説明する。図１０は、従来の化学
的機械研磨装置の概略構成図である。
【０００４】図１０に示すように、シリコン基板からな
る被研磨基板としての基板１は、回転可能で且つ上下動
可能に設けられた基板ホルダー２に保持されていると共
に、基板１の表面を研磨する研磨パッド３は、回転運動
を行なう研磨定盤４の平坦な表面に貼着されている。研
磨剤（スラリー）５は研磨剤供給管６から所定量づつ供
給されて研磨パッド３の上に滴下される。
る被研磨基板としての基板１は、回転可能で且つ上下動
可能に設けられた基板ホルダー２に保持されていると共
に、基板１の表面を研磨する研磨パッド３は、回転運動
を行なう研磨定盤４の平坦な表面に貼着されている。研
磨剤（スラリー）５は研磨剤供給管６から所定量づつ供
給されて研磨パッド３の上に滴下される。
【０００５】前記の構成を有する化学機械研磨装置にお
いて、研磨剤５を研磨剤供給管６から研磨パッド３の上
に滴下しながら、研磨定盤４を回転させて研磨パッド３
を回転すると共に、基板ホルダー２を回転させながら降
下させると、基板ホルダー２に保持されている基板１は
研磨パッド３と摺接するので、基板１の表面は研磨させ
る。尚、図１０に示す化学的機械研磨装置は、１個の基
板ホルダー２を有しているため、１度の研磨工程で１枚
の基板１を研磨する方式であるが、化学的機械研磨装置
が複数の基板ホルダー２を有している場合には、１度の
研磨工程で複数枚の基板１を並行して研磨することがで
きる。
いて、研磨剤５を研磨剤供給管６から研磨パッド３の上
に滴下しながら、研磨定盤４を回転させて研磨パッド３
を回転すると共に、基板ホルダー２を回転させながら降
下させると、基板ホルダー２に保持されている基板１は
研磨パッド３と摺接するので、基板１の表面は研磨させ
る。尚、図１０に示す化学的機械研磨装置は、１個の基
板ホルダー２を有しているため、１度の研磨工程で１枚
の基板１を研磨する方式であるが、化学的機械研磨装置
が複数の基板ホルダー２を有している場合には、１度の
研磨工程で複数枚の基板１を並行して研磨することがで
きる。
【０００６】ところで、多数の基板１を研磨パッド３に
順次摺接させながら研磨を行なうと、研磨時間の経過に
伴って研磨パッド３の研磨面に削り屑又は研磨砥粒の固
まり等が付着して研磨面が目詰まりを起こすようになる
ため、研磨パッド３の研磨面が研磨剤５を保持する能力
が低下してくる。このため、研磨パッド３と基板１とが
接触する研磨領域に保持される研磨剤５の量ひいては研
磨剤５に含まれる研磨砥粒の数が減少するので、基板１
を研磨する研磨レートが低下してしまう。
順次摺接させながら研磨を行なうと、研磨時間の経過に
伴って研磨パッド３の研磨面に削り屑又は研磨砥粒の固
まり等が付着して研磨面が目詰まりを起こすようになる
ため、研磨パッド３の研磨面が研磨剤５を保持する能力
が低下してくる。このため、研磨パッド３と基板１とが
接触する研磨領域に保持される研磨剤５の量ひいては研
磨剤５に含まれる研磨砥粒の数が減少するので、基板１
を研磨する研磨レートが低下してしまう。
【０００７】そこで、目詰まりを起こした研磨パッド３
をドレッシングによって再活性化して、研磨レートの向
上及び安定化を図る必要がある。ドレッシングとは、ダ
イヤモンド等の微粉が付着されたドレッサー７を回転さ
せながら研磨パッド３に押し付けて、研磨パッド３の目
詰まりを解消することにより、研磨パッド３が研磨剤５
を保持する能力を回復することである。ドレッシングを
定期的に行なうことにより、基板に対する研磨レートを
向上できると共に、基板間の研磨レートのばらつきを低
減することができる。
をドレッシングによって再活性化して、研磨レートの向
上及び安定化を図る必要がある。ドレッシングとは、ダ
イヤモンド等の微粉が付着されたドレッサー７を回転さ
せながら研磨パッド３に押し付けて、研磨パッド３の目
詰まりを解消することにより、研磨パッド３が研磨剤５
を保持する能力を回復することである。ドレッシングを
定期的に行なうことにより、基板に対する研磨レートを
向上できると共に、基板間の研磨レートのばらつきを低
減することができる。
【０００８】ドレッシング工程は、基板に対する研磨時
間が所定時間に達する毎に行なったり、又は研磨を行な
った基板の枚数が所定数に達する毎に行なったりしてい
る。また、ドレッシング工程は、基板に対する研磨工程
と並行して行なわれたり、基板に対する研磨工程同士の
間に行なわれたりしている。
間が所定時間に達する毎に行なったり、又は研磨を行な
った基板の枚数が所定数に達する毎に行なったりしてい
る。また、ドレッシング工程は、基板に対する研磨工程
と並行して行なわれたり、基板に対する研磨工程同士の
間に行なわれたりしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、研磨パッド
の上に存在しており研磨に寄与する研磨剤の量ひいては
研磨砥粒の数は、研磨パッドの研磨面の粗さの状態によ
って変化するため、基板に対する研磨レートは研磨パッ
ドの研磨面の粗さの状態の変化の影響を大きく受ける。
従って、研磨レートを一定に保つためには、研磨パッド
の研磨面の粗さの状態を一定に保つことが望まれる。
の上に存在しており研磨に寄与する研磨剤の量ひいては
研磨砥粒の数は、研磨パッドの研磨面の粗さの状態によ
って変化するため、基板に対する研磨レートは研磨パッ
ドの研磨面の粗さの状態の変化の影響を大きく受ける。
従って、研磨レートを一定に保つためには、研磨パッド
の研磨面の粗さの状態を一定に保つことが望まれる。
【００１０】ところが、従来は研磨パッドの研磨面の粗
さの状態を検知する方法がなかったので、前述したよう
に、基板に対する研磨時間が所定時間に達する毎に、又
は研磨を行なった基板の枚数が所定数に達する毎にドレ
ッシングを行なっている。
さの状態を検知する方法がなかったので、前述したよう
に、基板に対する研磨時間が所定時間に達する毎に、又
は研磨を行なった基板の枚数が所定数に達する毎にドレ
ッシングを行なっている。
【００１１】このため、研磨パッドの研磨面の粗さの状
態を一定に保つことができないため、多数の基板に対し
て順次研磨を行なう場合には、研磨パッドに目詰まりが
起きて、研磨レートが徐々に低下したり、基板間で研磨
レートがばらついたりするという問題、及び研磨パッド
が平滑化して、基板を基板ホルダーに保持して搬送する
際に、基板が研磨パッドからはずれにくくなるというト
ラブルが発生したりするという問題がある。
態を一定に保つことができないため、多数の基板に対し
て順次研磨を行なう場合には、研磨パッドに目詰まりが
起きて、研磨レートが徐々に低下したり、基板間で研磨
レートがばらついたりするという問題、及び研磨パッド
が平滑化して、基板を基板ホルダーに保持して搬送する
際に、基板が研磨パッドからはずれにくくなるというト
ラブルが発生したりするという問題がある。
【００１２】前記に鑑み、本発明は、研磨パッドの研磨
面の粗さの状態を検知し、研磨面の粗さの状態に応じて
研磨パッドに対してドレッシングを行なえるようにし
て、基板に対する研磨レートのばらつきを低減すること
を目的とする。
面の粗さの状態を検知し、研磨面の粗さの状態に応じて
研磨パッドに対してドレッシングを行なえるようにし
て、基板に対する研磨レートのばらつきを低減すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者ら
は、研磨パッドの研磨面の粗さの状態は、研磨パッドが
固定されている研磨定盤の回転トルクによって検知でき
るのではないかと考え、基板に対する研磨レートと研磨
定盤の回転トルクとの関係について検討を行なった。こ
こで、研磨定盤の回転トルクとは、研磨定盤の回転軸の
まわりにおける力のモーメントのことである。回転軸の
まわりのある一点における位置ベクトルをｒ、その一点
を始点とする回転駆動力ベクトルをＡとすると、回転ト
ルクＴはｒとＡとのベクトル積で表わされ、Ｔ＝ｒ×Ａ
の関係が成り立つ。
は、研磨パッドの研磨面の粗さの状態は、研磨パッドが
固定されている研磨定盤の回転トルクによって検知でき
るのではないかと考え、基板に対する研磨レートと研磨
定盤の回転トルクとの関係について検討を行なった。こ
こで、研磨定盤の回転トルクとは、研磨定盤の回転軸の
まわりにおける力のモーメントのことである。回転軸の
まわりのある一点における位置ベクトルをｒ、その一点
を始点とする回転駆動力ベクトルをＡとすると、回転ト
ルクＴはｒとＡとのベクトル積で表わされ、Ｔ＝ｒ×Ａ
の関係が成り立つ。
【００１４】化学的機械研磨においては、位置ベクトル
ｒの大きさは一定であると共に、回転駆動力ベクトルＡ
の大きさは、研磨パッドと基板との摩擦力に比例する。
また、回転駆動力ベクトルＡの方向は、研磨定盤ひいて
は研磨パッドの回転方向と一致する。従って、研磨定盤
の回転トルクは、回転駆動力ベクトルＡの大きさに比例
すると共に、研磨パッドと基板との摩擦力に比例する。
従って、研磨定盤の回転トルクをモニターすることによ
り、研磨パッドと基板との摩擦力ひいては研磨パッドの
研磨面の粗さ状態を非破壊的且つ即時に検知することが
できる。
ｒの大きさは一定であると共に、回転駆動力ベクトルＡ
の大きさは、研磨パッドと基板との摩擦力に比例する。
また、回転駆動力ベクトルＡの方向は、研磨定盤ひいて
は研磨パッドの回転方向と一致する。従って、研磨定盤
の回転トルクは、回転駆動力ベクトルＡの大きさに比例
すると共に、研磨パッドと基板との摩擦力に比例する。
従って、研磨定盤の回転トルクをモニターすることによ
り、研磨パッドと基板との摩擦力ひいては研磨パッドの
研磨面の粗さ状態を非破壊的且つ即時に検知することが
できる。
【００１５】図１１は、基板に対する研磨工程の直前に
研磨パッドに対してドレッシングを行なった場合におい
て、１枚の基板を研磨したときにおける、研磨定盤の回
転トルクを計測した信号波形つまり回転トルク信号波形
を示している。図１１から分かるように、研磨開始の直
後においては、研磨パッドに対するドレッシングの効果
により大きな回転トルクが得られる。研磨の時間経過に
伴って、ドレッシング効果が低下するため回転トルクは
或る程度の大きさにまで低下するが、研磨剤を供給し続
けることにより、研磨パッドの研磨面における研磨剤の
量（研磨砥粒の数）が維持されるので、回転トルクはほ
ぼ一定になる。尚、回転トルクはベクトルであるから方
向を有している。図１１において、回転トルク信号波形
が負方向に現われているのは、研磨定盤の回転方向が研
磨パッド側から見て時計方向であるためである。回転ト
ルクの方向は、研磨パッドと基板との摩擦力とは無関係
であり、該摩擦力と関係するのは回転トルクの絶対値で
あるから、以後の説明においては、回転トルクの大きさ
については絶対値で示す。
研磨パッドに対してドレッシングを行なった場合におい
て、１枚の基板を研磨したときにおける、研磨定盤の回
転トルクを計測した信号波形つまり回転トルク信号波形
を示している。図１１から分かるように、研磨開始の直
後においては、研磨パッドに対するドレッシングの効果
により大きな回転トルクが得られる。研磨の時間経過に
伴って、ドレッシング効果が低下するため回転トルクは
或る程度の大きさにまで低下するが、研磨剤を供給し続
けることにより、研磨パッドの研磨面における研磨剤の
量（研磨砥粒の数）が維持されるので、回転トルクはほ
ぼ一定になる。尚、回転トルクはベクトルであるから方
向を有している。図１１において、回転トルク信号波形
が負方向に現われているのは、研磨定盤の回転方向が研
磨パッド側から見て時計方向であるためである。回転ト
ルクの方向は、研磨パッドと基板との摩擦力とは無関係
であり、該摩擦力と関係するのは回転トルクの絶対値で
あるから、以後の説明においては、回転トルクの大きさ
については絶対値で示す。
【００１６】図１２は、基板に対する研磨の直前に研磨
パッドに対してドレッシングを行なった場合において、
複数枚の基板を順次研磨したときの研磨定盤の回転トル
ク信号波形を示している。図１２から分かるように、各
基板に対する研磨定盤の回転トルク信号波形の振幅は、
基板に対する研磨が順次進むにつれて減少する。すなわ
ち、研磨が順次進行するに伴って回転トルクは減少して
いく。研磨の進行に伴って回転トルクが減少する原因
は、研磨パッドの研磨面における目詰まりが進行して研
磨に寄与する研磨砥粒の数が減少するためであると考え
られる。
パッドに対してドレッシングを行なった場合において、
複数枚の基板を順次研磨したときの研磨定盤の回転トル
ク信号波形を示している。図１２から分かるように、各
基板に対する研磨定盤の回転トルク信号波形の振幅は、
基板に対する研磨が順次進むにつれて減少する。すなわ
ち、研磨が順次進行するに伴って回転トルクは減少して
いく。研磨の進行に伴って回転トルクが減少する原因
は、研磨パッドの研磨面における目詰まりが進行して研
磨に寄与する研磨砥粒の数が減少するためであると考え
られる。
【００１７】図１３は、基板の処理枚数と研磨レートと
の関係を示しており、研磨レートとは、所定時間当たり
の膜厚の減少量をいう。図１３から分かるように、研磨
の進行に伴って研磨レートが低減している。研磨レート
の低減は、図１２に示す回転トルク信号波形の振幅の減
少と対応する。多数の基板に対して順次研磨を行なう
と、研磨の進行に伴って目詰まりが進行するので、回転
トルクが減少すると共に研磨レートが低減することが分
かる。
の関係を示しており、研磨レートとは、所定時間当たり
の膜厚の減少量をいう。図１３から分かるように、研磨
の進行に伴って研磨レートが低減している。研磨レート
の低減は、図１２に示す回転トルク信号波形の振幅の減
少と対応する。多数の基板に対して順次研磨を行なう
と、研磨の進行に伴って目詰まりが進行するので、回転
トルクが減少すると共に研磨レートが低減することが分
かる。
【００１８】本発明は、前記の知見に基づいてなされた
ものであって、具体的には、以下の化学的機械研磨装置
及び化学的機械研磨方法によって実現される。
ものであって、具体的には、以下の化学的機械研磨装置
及び化学的機械研磨方法によって実現される。
【００１９】本発明に係る第１の化学的機械研磨装置
は、回転可能に設けられた研磨定盤と、研磨定盤に固定
された研磨パッドと、研磨パッドの上に研磨剤を供給す
る研磨剤供給手段と、研磨パッドの上方に回転可能に設
けられており、研磨の対象となる基板を保持すると共に
保持した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する基板ホ
ルダーと、研磨パッドの上方に回転可能に設けられてお
り、研磨パッドをドレッシングするドレッサーと、研磨
定盤の回転トルク及び基板ホルダーの回転トルクのうち
の少なくとも１つの回転トルクを検出するトルク検出手
段と、トルク検出手段が検出した回転トルクが所定値以
下であるときに、ドレッサーに研磨パッドをドレッシン
グさせるドレッサー制御手段とを備えている。
は、回転可能に設けられた研磨定盤と、研磨定盤に固定
された研磨パッドと、研磨パッドの上に研磨剤を供給す
る研磨剤供給手段と、研磨パッドの上方に回転可能に設
けられており、研磨の対象となる基板を保持すると共に
保持した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する基板ホ
ルダーと、研磨パッドの上方に回転可能に設けられてお
り、研磨パッドをドレッシングするドレッサーと、研磨
定盤の回転トルク及び基板ホルダーの回転トルクのうち
の少なくとも１つの回転トルクを検出するトルク検出手
段と、トルク検出手段が検出した回転トルクが所定値以
下であるときに、ドレッサーに研磨パッドをドレッシン
グさせるドレッサー制御手段とを備えている。
【００２０】第１の化学的機械研磨装置によると、基板
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出手段が検出する回転トルクが所定値
以下になるので、ドレッサー制御手段はドレッサーを駆
動して研磨パッドをドレッシングさせる。
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出手段が検出する回転トルクが所定値
以下になるので、ドレッサー制御手段はドレッサーを駆
動して研磨パッドをドレッシングさせる。
【００２１】本発明に係る第２の化学的機械研磨装置
は、回転可能に設けられた研磨定盤と、研磨定盤に固定
された研磨パッドと、研磨パッドの上に研磨剤を供給す
る研磨剤供給手段と、研磨パッドの上方に回転可能に設
けられており、研磨の対象となる基板を保持すると共に
保持した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する基板ホ
ルダーと、研磨パッドの上方に回転可能に設けられてお
り、研磨パッドをドレッシングするドレッサーと、研磨
定盤の回転トルク、基板ホルダーの回転トルク及びドレ
ッサーの回転トルクのうちの少なくとも１つの回転トル
クを検出するトルク検出手段と、トルク検出手段が検出
した回転トルクが所定値よりも小さいときに、ドレッサ
ーの回転速度、ドレッサーの研磨パッドに対する押圧力
及びドレッサーが研磨パッドをドレッシングする時間の
うちの少なくとも１つを増加させるドレッサー制御手段
とを備えている。
は、回転可能に設けられた研磨定盤と、研磨定盤に固定
された研磨パッドと、研磨パッドの上に研磨剤を供給す
る研磨剤供給手段と、研磨パッドの上方に回転可能に設
けられており、研磨の対象となる基板を保持すると共に
保持した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する基板ホ
ルダーと、研磨パッドの上方に回転可能に設けられてお
り、研磨パッドをドレッシングするドレッサーと、研磨
定盤の回転トルク、基板ホルダーの回転トルク及びドレ
ッサーの回転トルクのうちの少なくとも１つの回転トル
クを検出するトルク検出手段と、トルク検出手段が検出
した回転トルクが所定値よりも小さいときに、ドレッサ
ーの回転速度、ドレッサーの研磨パッドに対する押圧力
及びドレッサーが研磨パッドをドレッシングする時間の
うちの少なくとも１つを増加させるドレッサー制御手段
とを備えている。
【００２２】第２の化学的機械研磨装置によると、基板
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出手段が検出する回転トルクが所定値
よりも小さくなるので、ドレッサー制御手段はドレッサ
ーの回転速度、ドレッサーの研磨パッドに対する押圧力
及びドレッサーが研磨パッドをドレッシングする時間の
うちの少なくとも１つを増加させる。
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出手段が検出する回転トルクが所定値
よりも小さくなるので、ドレッサー制御手段はドレッサ
ーの回転速度、ドレッサーの研磨パッドに対する押圧力
及びドレッサーが研磨パッドをドレッシングする時間の
うちの少なくとも１つを増加させる。
【００２３】第１又は第２の化学的機械研磨装置におい
て、トルク検出手段により検出された回転トルクを時間
について積分して回転トルク積分値を求め、該回転トル
ク積分値が所定値に達したときに、基板ホルダーが保持
した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する動作を停止
させる研磨制御手段をさらに備えていることが好まし
い。
て、トルク検出手段により検出された回転トルクを時間
について積分して回転トルク積分値を求め、該回転トル
ク積分値が所定値に達したときに、基板ホルダーが保持
した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する動作を停止
させる研磨制御手段をさらに備えていることが好まし
い。
【００２４】本発明に係る第１の化学的機械研磨方法
は、回転する研磨定盤に固定された研磨パッドの上に研
磨剤を供給しながら、基板を保持している基板ホルダー
を回転させると共に研磨パッドに接近させて基板を研磨
パッドに押し付けることにより、基板を研磨する研磨工
程と、研磨定盤の回転トルク及び基板ホルダーの回転ト
ルクのうちの少なくとも１つの回転トルクを検出するト
ルク検出工程と、トルク検出工程において検出された回
転トルクが所定値以下であるときに、研磨パッドに対し
てドレッシングを行なうドレッシング工程とを備えてい
る。
は、回転する研磨定盤に固定された研磨パッドの上に研
磨剤を供給しながら、基板を保持している基板ホルダー
を回転させると共に研磨パッドに接近させて基板を研磨
パッドに押し付けることにより、基板を研磨する研磨工
程と、研磨定盤の回転トルク及び基板ホルダーの回転ト
ルクのうちの少なくとも１つの回転トルクを検出するト
ルク検出工程と、トルク検出工程において検出された回
転トルクが所定値以下であるときに、研磨パッドに対し
てドレッシングを行なうドレッシング工程とを備えてい
る。
【００２５】第１の化学的機械研磨方法によると、基板
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出工程において検出される回転トルク
が所定値以下になるので、研磨パッドに対してドレッシ
ングが行なわれる。
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出工程において検出される回転トルク
が所定値以下になるので、研磨パッドに対してドレッシ
ングが行なわれる。
【００２６】本発明に係る第２の化学的機械研磨方法
は、回転する研磨定盤に固定された研磨パッドの上に研
磨剤を供給しながら、基板を保持している基板ホルダー
を回転させると共に研磨パッドに接近させて基板を研磨
パッドに押し付けることにより、基板を研磨する研磨工
程と、回転するドレッサーを研磨パッドに押し付けて研
磨パッドをドレッシングするドレッシング工程と、研磨
定盤の回転トルク、基板ホルダーの回転トルク及びドレ
ッサーの回転トルクのうちの少なくとも１つの回転トル
クを検出するトルク検出工程と、トルク検出工程におい
て検出された回転トルクが所定値よりも小さいときに、
ドレッサーの回転速度、ドレッサーの研磨パッドに対す
る押圧力及びドレッサーが研磨パッドをドレッシングす
る時間のうちの少なくとも１つからなる処理条件を増加
させるドレッサー制御工程とを備えている。
は、回転する研磨定盤に固定された研磨パッドの上に研
磨剤を供給しながら、基板を保持している基板ホルダー
を回転させると共に研磨パッドに接近させて基板を研磨
パッドに押し付けることにより、基板を研磨する研磨工
程と、回転するドレッサーを研磨パッドに押し付けて研
磨パッドをドレッシングするドレッシング工程と、研磨
定盤の回転トルク、基板ホルダーの回転トルク及びドレ
ッサーの回転トルクのうちの少なくとも１つの回転トル
クを検出するトルク検出工程と、トルク検出工程におい
て検出された回転トルクが所定値よりも小さいときに、
ドレッサーの回転速度、ドレッサーの研磨パッドに対す
る押圧力及びドレッサーが研磨パッドをドレッシングす
る時間のうちの少なくとも１つからなる処理条件を増加
させるドレッサー制御工程とを備えている。
【００２７】第２の化学的機械研磨方法によると、基板
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出工程において検出される回転トルク
が所定値よりも小さくなるので、ドレッサーの回転速
度、ドレッサーの研磨パッドに対する押圧力及びドレッ
サーが研磨パッドをドレッシングする時間のうちの少な
くとも１つからなる処理条件が増加する。
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きると、基板と研磨パッドとの摩擦力が低下す
るため、トルク検出工程において検出される回転トルク
が所定値よりも小さくなるので、ドレッサーの回転速
度、ドレッサーの研磨パッドに対する押圧力及びドレッ
サーが研磨パッドをドレッシングする時間のうちの少な
くとも１つからなる処理条件が増加する。
【００２８】第１又は第２の化学的機械研磨方法は、ト
ルク検出工程において検出された回転トルクを時間につ
いて積分して回転トルク積分値を求め、該回転トルク積
分値が所定値に達したときに、研磨工程において基板を
研磨する動作を停止させる研磨停止工程をさらに備えて
いることが好ましい。
ルク検出工程において検出された回転トルクを時間につ
いて積分して回転トルク積分値を求め、該回転トルク積
分値が所定値に達したときに、研磨工程において基板を
研磨する動作を停止させる研磨停止工程をさらに備えて
いることが好ましい。
【００２９】第２の化学的機械研磨方法において、ドレ
ッサー制御工程は、トルク検出工程において検出された
回転トルクが所定値とほぼ等しいときには、処理条件を
変更しない工程を含むことが好ましい。
ッサー制御工程は、トルク検出工程において検出された
回転トルクが所定値とほぼ等しいときには、処理条件を
変更しない工程を含むことが好ましい。
【００３０】第２の化学的機械研磨方法において、ドレ
ッサー制御工程は、処理条件を増加させた後にトルク検
出工程において検出された回転トルクが所定値よりも小
さいときには、増加した処理条件をさらに増加させる工
程を含むことが好ましい。
ッサー制御工程は、処理条件を増加させた後にトルク検
出工程において検出された回転トルクが所定値よりも小
さいときには、増加した処理条件をさらに増加させる工
程を含むことが好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的
機械研磨方法について、図１及び図２を参照しながら説
明する。
の第１の実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的
機械研磨方法について、図１及び図２を参照しながら説
明する。
【００３２】図１は、第１の実施形態に係る化学的機械
研磨装置の全体構成を示しており、図１に示すように、
シリコン基板からなる被研磨基板としての基板１０１
は、回転可能で且つ上下動可能に設けられた基板ホルダ
ー１０２に保持されている。基板１０１の表面には例え
ばシリコン酸化膜からなる被研磨膜が堆積されている。
基板１０１の被研磨膜を研磨する研磨パッド１０３は、
回転運動を行なう研磨定盤１０４の平坦な表面に貼着さ
れている。研磨剤（スラリー）１０５は研磨剤供給管１
０６から所定量づつ供給されて研磨パッド１０３の上に
滴下される。
研磨装置の全体構成を示しており、図１に示すように、
シリコン基板からなる被研磨基板としての基板１０１
は、回転可能で且つ上下動可能に設けられた基板ホルダ
ー１０２に保持されている。基板１０１の表面には例え
ばシリコン酸化膜からなる被研磨膜が堆積されている。
基板１０１の被研磨膜を研磨する研磨パッド１０３は、
回転運動を行なう研磨定盤１０４の平坦な表面に貼着さ
れている。研磨剤（スラリー）１０５は研磨剤供給管１
０６から所定量づつ供給されて研磨パッド１０３の上に
滴下される。
【００３３】第１の実施形態に係る化学的機械研磨装置
において、研磨剤１０５を研磨剤供給管１０６から研磨
パッド１０３の上に滴下しながら、研磨定盤１０４を回
転させて研磨パッド１０３を回転すると共に、基板ホル
ダー１０２を回転させながら降下させると、基板ホルダ
ー１０２に保持されている基板１０１の被研磨膜は研磨
パッド３と摺接するので、基板１０１の被研磨膜は研磨
される。
において、研磨剤１０５を研磨剤供給管１０６から研磨
パッド１０３の上に滴下しながら、研磨定盤１０４を回
転させて研磨パッド１０３を回転すると共に、基板ホル
ダー１０２を回転させながら降下させると、基板ホルダ
ー１０２に保持されている基板１０１の被研磨膜は研磨
パッド３と摺接するので、基板１０１の被研磨膜は研磨
される。
【００３４】研磨パッド１０３の上方には回転可能で且
つ上下動可能に設けられたドレッサー１０７が配置され
ており、該ドレッサー１０７は、研磨パッド１０３の研
磨面と摺接することにより、削り屑又は研磨剤に含まれ
る研磨砥粒等によって目詰まりを起こした研磨パッド１
０３の研磨面の目粗しを行なって、研磨パッド１０３の
研磨面が研磨剤を保持する能力を回復する。
つ上下動可能に設けられたドレッサー１０７が配置され
ており、該ドレッサー１０７は、研磨パッド１０３の研
磨面と摺接することにより、削り屑又は研磨剤に含まれ
る研磨砥粒等によって目詰まりを起こした研磨パッド１
０３の研磨面の目粗しを行なって、研磨パッド１０３の
研磨面が研磨剤を保持する能力を回復する。
【００３５】第１の実施形態の特徴として、研磨定盤１
０４の回転軸１０４ａには、該回転軸１０４ａの回転ト
ルクを検出するトルク検出装置１０８Ａが取り付けられ
ており、トルク検出装置１０８Ａは、研磨定盤１０４の
回転軸１０４ａの回転トルクを連続して検出し、検出し
た回転トルクを回転トルク信号として出力する。
０４の回転軸１０４ａには、該回転軸１０４ａの回転ト
ルクを検出するトルク検出装置１０８Ａが取り付けられ
ており、トルク検出装置１０８Ａは、研磨定盤１０４の
回転軸１０４ａの回転トルクを連続して検出し、検出し
た回転トルクを回転トルク信号として出力する。
【００３６】トルク検出装置１０８Ａから出力される回
転トルク信号はトルクモニター１０９に出力され、トル
クモニター１０９は、入力された回転トルク信号を定量
化し、定量化した回転トルク値を測定トルク値として記
憶しておくと共に記憶した測定トルク値と予め記憶して
いる基準トルク値（所定値）とを比較し、測定トルク値
が基準トルク値以下になると、トルク変化信号を出力す
る。トルク検出装置１０８Ａが検出する回転トルクは、
研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態を表わしているの
で、トルクモニター１０９が定量化した測定トルク値
は、研磨パッド１０３の研磨面の定量化された粗さ状態
を示すことになる。例えば、測定トルク値が基準トルク
値以下になるということは、研磨パッド１０３の研磨面
に削り屑又は研磨砥粒の固まり等が付着して研磨パッド
１０３の研磨面が目詰まりを起こしていること、つまり
研磨パッド１０３の研磨面の目詰まり状態が所定の基準
を超えていることを意味する。
転トルク信号はトルクモニター１０９に出力され、トル
クモニター１０９は、入力された回転トルク信号を定量
化し、定量化した回転トルク値を測定トルク値として記
憶しておくと共に記憶した測定トルク値と予め記憶して
いる基準トルク値（所定値）とを比較し、測定トルク値
が基準トルク値以下になると、トルク変化信号を出力す
る。トルク検出装置１０８Ａが検出する回転トルクは、
研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態を表わしているの
で、トルクモニター１０９が定量化した測定トルク値
は、研磨パッド１０３の研磨面の定量化された粗さ状態
を示すことになる。例えば、測定トルク値が基準トルク
値以下になるということは、研磨パッド１０３の研磨面
に削り屑又は研磨砥粒の固まり等が付着して研磨パッド
１０３の研磨面が目詰まりを起こしていること、つまり
研磨パッド１０３の研磨面の目詰まり状態が所定の基準
を超えていることを意味する。
【００３７】ドレッサー１０７の回転軸１０７ａには、
ドレッサー１０７の回転運動及び上下動運動を制御する
ドレッサー制御手段１１０が取り付けられている。ドレ
ッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９からト
ルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７の回
転数（回転速度）、ドレッサー１０７の研磨パッド１０
３に対する押圧力、及びドレッサー１０７と研磨パッド
１０３との接触時間からなる処理条件を設定して、ドレ
ッサー１０７に研磨パッド１０３に対するドレッシング
を行なわせる。
ドレッサー１０７の回転運動及び上下動運動を制御する
ドレッサー制御手段１１０が取り付けられている。ドレ
ッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９からト
ルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７の回
転数（回転速度）、ドレッサー１０７の研磨パッド１０
３に対する押圧力、及びドレッサー１０７と研磨パッド
１０３との接触時間からなる処理条件を設定して、ドレ
ッサー１０７に研磨パッド１０３に対するドレッシング
を行なわせる。
【００３８】以下、ドレッサー制御手段１１０によるド
レッサー１０７に対する制御方法について具体的に説明
する。
レッサー１０７に対する制御方法について具体的に説明
する。
【００３９】例えば、１ロット当たり例えば２５枚の基
板を順次研磨する場合において、研磨パッド１０３に目
詰まりが起きると、ある基板例えば５枚目の基板に対す
る研磨の途中において、トルクモニター１０９は、測定
トルク値が基準トルク値以下になったと判断してトルク
変化信号を出力する。ドレッサー制御手段１１０は、ト
ルク変化信号の入力を受けると、研磨中の基板に対する
研磨が完了したタイミングで、ドレッサー１０７の回転
数、研磨パッド１０３に対する押圧力、及び研磨パッド
１０３との接触時間等を設定して、ドレッサー１０７に
研磨パッド１０３に対するドレッシングを行なわせる。
研磨パッド１０３に対するドレッシングが終了して、研
磨パッド１０３の目詰まりが解消すると、１ロットに含
まれる残りの基板例えば６枚目の基板に対する研磨が続
行される。このような工程を繰り返すことにより、１ロ
ットに含まれる残りの基板に対しては、ドレッシングに
よって目詰まりが除去された、つまり初期状態に戻った
研磨パッド１０３により研磨が行なわれるので、１ロッ
トに含まれるすべての基板に対する研磨レートのばらつ
きが低減することになる。
板を順次研磨する場合において、研磨パッド１０３に目
詰まりが起きると、ある基板例えば５枚目の基板に対す
る研磨の途中において、トルクモニター１０９は、測定
トルク値が基準トルク値以下になったと判断してトルク
変化信号を出力する。ドレッサー制御手段１１０は、ト
ルク変化信号の入力を受けると、研磨中の基板に対する
研磨が完了したタイミングで、ドレッサー１０７の回転
数、研磨パッド１０３に対する押圧力、及び研磨パッド
１０３との接触時間等を設定して、ドレッサー１０７に
研磨パッド１０３に対するドレッシングを行なわせる。
研磨パッド１０３に対するドレッシングが終了して、研
磨パッド１０３の目詰まりが解消すると、１ロットに含
まれる残りの基板例えば６枚目の基板に対する研磨が続
行される。このような工程を繰り返すことにより、１ロ
ットに含まれる残りの基板に対しては、ドレッシングに
よって目詰まりが除去された、つまり初期状態に戻った
研磨パッド１０３により研磨が行なわれるので、１ロッ
トに含まれるすべての基板に対する研磨レートのばらつ
きが低減することになる。
【００４０】尚、第１の実施形態においては、ドレッサ
ー制御手段１１０は、現在研磨中の基板に対する研磨が
完了したタイミングで、ドレッサー１０７を制御してド
レッシングを行なわせたが、これに代えて、基板に対す
る研磨が行なわれている時間帯にドレッシングを並行し
て行なわせてもよい。
ー制御手段１１０は、現在研磨中の基板に対する研磨が
完了したタイミングで、ドレッサー１０７を制御してド
レッシングを行なわせたが、これに代えて、基板に対す
る研磨が行なわれている時間帯にドレッシングを並行し
て行なわせてもよい。
【００４１】図２は、第１の実施形態に係る化学的機械
研磨方法により、複数枚の基板に対して順次研磨を行な
った場合において、トルク検出装置１０８Ａにより検出
された研磨定盤１０４の回転軸１０４ａの回転トルクの
波形を示している。図２から分かるように、順次研磨さ
れる複数枚の基板に対する回転トルクの波形の振幅及び
形状が一定しているので、各基板に対する研磨レートも
一定に保たれていることが分かる。
研磨方法により、複数枚の基板に対して順次研磨を行な
った場合において、トルク検出装置１０８Ａにより検出
された研磨定盤１０４の回転軸１０４ａの回転トルクの
波形を示している。図２から分かるように、順次研磨さ
れる複数枚の基板に対する回転トルクの波形の振幅及び
形状が一定しているので、各基板に対する研磨レートも
一定に保たれていることが分かる。
【００４２】第１の実施形態によると、トルクモニター
１０９は、トルク検出装置１０８Ａから出力される研磨
定盤１０４の回転軸１０４ａの回転トルク信号を測定ト
ルク値として定量化し、測定トルク値が基準トルク値以
下になると、トルク変化信号を出力すると共に、ドレッ
サー制御手段１１０は、トルクモニター１０９からトル
ク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７に研磨
パッド１０３に対するドレッシングを行なわせるため、
研磨パッド１０３の研磨面が目詰まり状態になると研磨
パッド１０３はドレッサー１０７によりドレッシングさ
れるので、研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態はほぼ
一定に保たれる。このため、基板間の研磨レートのばら
つきが低減するので、各基板に対して同じ時間だけ研磨
することにより、設計通りの研磨を行なうことができ
る。従って、基板に対する化学機械研磨工程における歩
留まりが向上する。
１０９は、トルク検出装置１０８Ａから出力される研磨
定盤１０４の回転軸１０４ａの回転トルク信号を測定ト
ルク値として定量化し、測定トルク値が基準トルク値以
下になると、トルク変化信号を出力すると共に、ドレッ
サー制御手段１１０は、トルクモニター１０９からトル
ク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７に研磨
パッド１０３に対するドレッシングを行なわせるため、
研磨パッド１０３の研磨面が目詰まり状態になると研磨
パッド１０３はドレッサー１０７によりドレッシングさ
れるので、研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態はほぼ
一定に保たれる。このため、基板間の研磨レートのばら
つきが低減するので、各基板に対して同じ時間だけ研磨
することにより、設計通りの研磨を行なうことができ
る。従って、基板に対する化学機械研磨工程における歩
留まりが向上する。
【００４３】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨
方法について、図３を参照しながら説明する。
実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨
方法について、図３を参照しながら説明する。
【００４４】図３は第２の実施形態に係る化学的機械研
磨装置の全体構成を示しており、第２の実施形態におい
ては、図１に示した第１の実施形態と同様の部材につい
ては、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
磨装置の全体構成を示しており、第２の実施形態におい
ては、図１に示した第１の実施形態と同様の部材につい
ては、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４５】第２の実施形態の特徴として、基板ホルダ
ー１０２の回転軸１０２ａには、該回転軸１０２ａの回
転トルクを検出するトルク検出装置１０８Ｂが取り付け
られており、トルク検出装置１０８Ｂは、基板ホルダー
１０２の回転軸１０２ａの回転トルクを連続して検出
し、検出した回転トルクを回転トルク信号として出力す
る。トルク検出装置１０８Ｂから出力される回転トルク
信号は、第１の実施形態と同様、トルクモニター１０９
に出力され、トルクモニター１０９は測定トルク値が基
準トルク値以下になるとトルク変化信号を出力する。ド
レッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９から
トルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７の
回転数（回転速度）、研磨パッド１０３に対する押圧
力、及び研磨パッド１０３との接触時間等を設定して、
ドレッサー１０７に研磨パッド１０３に対するドレッシ
ングを行なわせる。
ー１０２の回転軸１０２ａには、該回転軸１０２ａの回
転トルクを検出するトルク検出装置１０８Ｂが取り付け
られており、トルク検出装置１０８Ｂは、基板ホルダー
１０２の回転軸１０２ａの回転トルクを連続して検出
し、検出した回転トルクを回転トルク信号として出力す
る。トルク検出装置１０８Ｂから出力される回転トルク
信号は、第１の実施形態と同様、トルクモニター１０９
に出力され、トルクモニター１０９は測定トルク値が基
準トルク値以下になるとトルク変化信号を出力する。ド
レッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９から
トルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７の
回転数（回転速度）、研磨パッド１０３に対する押圧
力、及び研磨パッド１０３との接触時間等を設定して、
ドレッサー１０７に研磨パッド１０３に対するドレッシ
ングを行なわせる。
【００４６】トルク検出装置１０８Ｂが検出する回転ト
ルクは、研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態を表わし
ているので、トルクモニター１０９が定量化した測定ト
ルク値は、研磨パッド１０３の研磨面の定量化された粗
さ状態を示すことになる。
ルクは、研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態を表わし
ているので、トルクモニター１０９が定量化した測定ト
ルク値は、研磨パッド１０３の研磨面の定量化された粗
さ状態を示すことになる。
【００４７】第２の実施形態によると、トルクモニター
１０９は、トルク検出装置１０８Ｂから出力される基板
ホルダー１０２の回転軸１０２ａの回転トルク信号を測
定トルク値として定量化し、測定トルク値が基準トルク
値以下になると、トルク変化信号を出力すると共に、ド
レッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９から
トルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７に
研磨パッド１０３に対するドレッシングを行なわせるた
め、研磨パッド１０３の研磨面は目詰まり状態になると
ドレッサー１０７によりドレッシングされるので、研磨
パッド１０３の研磨面の粗さ状態はほぼ一定に保たれ
る。このため、基板間の研磨レートのばらつきが低減
し、設計通りの研磨を行なうことができるので、基板に
対する化学機械研磨工程における歩留まりが向上する。
１０９は、トルク検出装置１０８Ｂから出力される基板
ホルダー１０２の回転軸１０２ａの回転トルク信号を測
定トルク値として定量化し、測定トルク値が基準トルク
値以下になると、トルク変化信号を出力すると共に、ド
レッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９から
トルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７に
研磨パッド１０３に対するドレッシングを行なわせるた
め、研磨パッド１０３の研磨面は目詰まり状態になると
ドレッサー１０７によりドレッシングされるので、研磨
パッド１０３の研磨面の粗さ状態はほぼ一定に保たれ
る。このため、基板間の研磨レートのばらつきが低減
し、設計通りの研磨を行なうことができるので、基板に
対する化学機械研磨工程における歩留まりが向上する。
【００４８】尚、第２の実施形態においては、ドレッサ
ー制御手段１１０は、現在研磨中の基板に対する研磨が
完了したタイミングで、ドレッサー１０７を制御してド
レッシングを行なわせたが、これに代えて、基板に対す
る研磨が行なわれている時間帯にドレッシングを並行し
て行なわせてもよい。
ー制御手段１１０は、現在研磨中の基板に対する研磨が
完了したタイミングで、ドレッサー１０７を制御してド
レッシングを行なわせたが、これに代えて、基板に対す
る研磨が行なわれている時間帯にドレッシングを並行し
て行なわせてもよい。
【００４９】また、第２の実施形態においては、１個の
基板ホルダー１０２が設けられていたが、これに代え
て、複数個の基板ホルダー１０２を設け、各基板ホルダ
ー１０２の回転軸１０２ａに、各回転軸１０２ａの回転
トルクを検出するトルク検出装置１０８Ｂを取り付けて
もよい。この場合には、各トルク検出装置１０８Ｂから
出力される回転トルク信号はトルクモニター１０９に入
力され、トルクモニター１０９は、各トルク検出装置１
０８Ｂから出力される基板ホルダー１０２の回転軸１０
２ａの回転トルク信号を測定トルク値として定量化する
と共に、測定トルク値の平均値を算出し、測定トルク値
の平均値が基準トルク値よりも小さくなると、トルク変
化信号を出力する。
基板ホルダー１０２が設けられていたが、これに代え
て、複数個の基板ホルダー１０２を設け、各基板ホルダ
ー１０２の回転軸１０２ａに、各回転軸１０２ａの回転
トルクを検出するトルク検出装置１０８Ｂを取り付けて
もよい。この場合には、各トルク検出装置１０８Ｂから
出力される回転トルク信号はトルクモニター１０９に入
力され、トルクモニター１０９は、各トルク検出装置１
０８Ｂから出力される基板ホルダー１０２の回転軸１０
２ａの回転トルク信号を測定トルク値として定量化する
と共に、測定トルク値の平均値を算出し、測定トルク値
の平均値が基準トルク値よりも小さくなると、トルク変
化信号を出力する。
【００５０】このようにすると、複数枚の基板を同時に
研磨するバッチ式の化学的機械研磨装置において、同時
に研磨される複数枚の基板に対する研磨レートのばらつ
きをも低減することができる。
研磨するバッチ式の化学的機械研磨装置において、同時
に研磨される複数枚の基板に対する研磨レートのばらつ
きをも低減することができる。
【００５１】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨
方法について、図４を参照しながら説明する。
実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨
方法について、図４を参照しながら説明する。
【００５２】図４は第３の実施形態に係る化学的機械研
磨装置の全体構成を示しており、第３の実施形態におい
ては、図１に示した第１の実施形態と同様の部材につい
ては、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
尚、第３の実施形態は、基板１０１に対する研磨とドレ
ッサー１０７による研磨パッド１０３に対するドレッシ
ングとを並行して行なう場合を前提としている。
磨装置の全体構成を示しており、第３の実施形態におい
ては、図１に示した第１の実施形態と同様の部材につい
ては、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
尚、第３の実施形態は、基板１０１に対する研磨とドレ
ッサー１０７による研磨パッド１０３に対するドレッシ
ングとを並行して行なう場合を前提としている。
【００５３】第３の実施形態の特徴として、ドレッサー
１０７の回転軸１０７ａには、該回転軸１０７ａの回転
トルクを検出するトルク検出装置１０８Ｃが取り付けら
れており、トルク検出装置１０８Ｃは、ドレッサー１０
７の回転軸１０７ａの回転トルクを連続して検出し、検
出した回転トルクを回転トルク信号として出力する。ト
ルク検出装置１０８Ｃから出力される回転トルク信号
は、第１の実施形態と同様、トルクモニター１０９に出
力され、トルクモニター１０９は測定トルク値が基準ト
ルク値よりも小さくなるとトルク変化信号を出力する。
ドレッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９か
らトルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７
の回転数（回転速度）、研磨パッド１０３に対する押圧
力、及び研磨パッド１０３との接触時間からなる処理条
件のうちの少なくとも１つの処理条件を増加することに
より、ドレッサー１０７の研磨パッド１０３に対するド
レッシングを増進させる。
１０７の回転軸１０７ａには、該回転軸１０７ａの回転
トルクを検出するトルク検出装置１０８Ｃが取り付けら
れており、トルク検出装置１０８Ｃは、ドレッサー１０
７の回転軸１０７ａの回転トルクを連続して検出し、検
出した回転トルクを回転トルク信号として出力する。ト
ルク検出装置１０８Ｃから出力される回転トルク信号
は、第１の実施形態と同様、トルクモニター１０９に出
力され、トルクモニター１０９は測定トルク値が基準ト
ルク値よりも小さくなるとトルク変化信号を出力する。
ドレッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０９か
らトルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１０７
の回転数（回転速度）、研磨パッド１０３に対する押圧
力、及び研磨パッド１０３との接触時間からなる処理条
件のうちの少なくとも１つの処理条件を増加することに
より、ドレッサー１０７の研磨パッド１０３に対するド
レッシングを増進させる。
【００５４】トルク検出装置１０８Ｃが検出する回転ト
ルクは、研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態を表わし
ているので、トルクモニター１０９が定量化した測定ト
ルク値は、研磨パッド１０３の研磨面の定量化された粗
さ状態を示すことになる。
ルクは、研磨パッド１０３の研磨面の粗さ状態を表わし
ているので、トルクモニター１０９が定量化した測定ト
ルク値は、研磨パッド１０３の研磨面の定量化された粗
さ状態を示すことになる。
【００５５】第３の実施形態によると、トルクモニター
１０９は、トルク検出装置１０８Ｃから出力されるドレ
ッサー１０７の回転軸１０７ａの回転トルク信号を測定
トルク値として定量化し、測定トルク値が基準トルク値
よりも小さくなると、トルク変化信号を出力すると共
に、ドレッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０
９からトルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１
０７の回転数、研磨パッド１０３に対する押圧力、及び
研磨パッド１０３との接触時間からなる処理条件のうち
の少なくとも１つの処理条件を増加して、研磨パッド１
０３に対して行なうドレッシングを増進させるため、研
磨パッド１０３の研磨面は目詰まり状態になるとドレッ
サー１０７によるドレッシングが増進されるので、研磨
パッド１０３の研磨面の粗さ状態はほぼ一定に保たれ
る。このため、基板間の研磨レートのばらつきが低減
し、設計通りの研磨を行なうことができるので、基板に
対する化学機械研磨工程における歩留まりが向上する。
１０９は、トルク検出装置１０８Ｃから出力されるドレ
ッサー１０７の回転軸１０７ａの回転トルク信号を測定
トルク値として定量化し、測定トルク値が基準トルク値
よりも小さくなると、トルク変化信号を出力すると共
に、ドレッサー制御手段１１０は、トルクモニター１０
９からトルク変化信号の入力を受けると、ドレッサー１
０７の回転数、研磨パッド１０３に対する押圧力、及び
研磨パッド１０３との接触時間からなる処理条件のうち
の少なくとも１つの処理条件を増加して、研磨パッド１
０３に対して行なうドレッシングを増進させるため、研
磨パッド１０３の研磨面は目詰まり状態になるとドレッ
サー１０７によるドレッシングが増進されるので、研磨
パッド１０３の研磨面の粗さ状態はほぼ一定に保たれ
る。このため、基板間の研磨レートのばらつきが低減
し、設計通りの研磨を行なうことができるので、基板に
対する化学機械研磨工程における歩留まりが向上する。
【００５６】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨
方法について、図５及び図６を参照しながら説明する。
実施形態に係る化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨
方法について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００５７】図５は第４の実施形態に係る化学的機械研
磨装置の全体構成を示しており、第４の実施形態におい
ては、図１に示した第１の実施形態と同様の部材につい
ては、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
磨装置の全体構成を示しており、第４の実施形態におい
ては、図１に示した第１の実施形態と同様の部材につい
ては、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５８】第４の実施形態においては、第１の実施形
態と同様、研磨定盤１０４の回転軸１０４ａには、該回
転軸１０４ａの回転トルクを検出するトルク検出装置１
０８Ａが取り付けられており、トルク検出装置１０８Ａ
は、研磨定盤１０４の回転軸１０４ａの回転トルクを連
続して検出し、検出した回転トルクを回転トルク信号と
して出力する。
態と同様、研磨定盤１０４の回転軸１０４ａには、該回
転軸１０４ａの回転トルクを検出するトルク検出装置１
０８Ａが取り付けられており、トルク検出装置１０８Ａ
は、研磨定盤１０４の回転軸１０４ａの回転トルクを連
続して検出し、検出した回転トルクを回転トルク信号と
して出力する。
【００５９】第４の実施形態の特徴として、トルク検出
装置１０８Ａから出力される回転トルク信号は、トルク
モニター１０９に出力されると共に研磨制御装置１１１
にも出力される。第１の実施形態と同様、トルクモニタ
ー１０９は測定トルク値が基準トルク値よりも小さくな
るとトルク変化信号を出力し、ドレッサー制御手段１１
０は、トルクモニター１０９からトルク変化信号の入力
を受けると、ドレッサー１０７の回転数（回転速度）、
研磨パッド１０３に対する押圧力、及び研磨パッド１０
３との接触時間を設定して、ドレッサー１０７に研磨パ
ッド１０３に対するドレッシングを行なわせる。
装置１０８Ａから出力される回転トルク信号は、トルク
モニター１０９に出力されると共に研磨制御装置１１１
にも出力される。第１の実施形態と同様、トルクモニタ
ー１０９は測定トルク値が基準トルク値よりも小さくな
るとトルク変化信号を出力し、ドレッサー制御手段１１
０は、トルクモニター１０９からトルク変化信号の入力
を受けると、ドレッサー１０７の回転数（回転速度）、
研磨パッド１０３に対する押圧力、及び研磨パッド１０
３との接触時間を設定して、ドレッサー１０７に研磨パ
ッド１０３に対するドレッシングを行なわせる。
【００６０】研磨制御装置１１１は、複数枚の基板に対
して順次研磨を行なう場合において、各基板に対する研
磨工程毎に、入力された回転トルク信号を定量化し、定
量化した回転トルク値を時間について積分し、積分値を
回転トルク積分値として記憶しておくと共に、記憶した
回転トルク積分値と予め記憶している基準トルク値（所
定値）とを比較し、回転トルク積分値が基準トルク値に
達すると研磨停止信号１１２を出力する。予め記憶して
いる基準トルク値とは、基板に対して設計通りの研磨量
を研磨したことを示す値である。
して順次研磨を行なう場合において、各基板に対する研
磨工程毎に、入力された回転トルク信号を定量化し、定
量化した回転トルク値を時間について積分し、積分値を
回転トルク積分値として記憶しておくと共に、記憶した
回転トルク積分値と予め記憶している基準トルク値（所
定値）とを比較し、回転トルク積分値が基準トルク値に
達すると研磨停止信号１１２を出力する。予め記憶して
いる基準トルク値とは、基板に対して設計通りの研磨量
を研磨したことを示す値である。
【００６１】研磨制御装置１１１から出力される研磨停
止信号１１２は、基板ホルダー１０２を上昇させる駆動
手段に入力され、該駆動手段は基板ホルダー１０２を上
昇させるので、基板ホルダー１０２に保持されている基
板１０１は研磨パッド１０３から離脱するので、基板１
０１に対する研磨は終了する。
止信号１１２は、基板ホルダー１０２を上昇させる駆動
手段に入力され、該駆動手段は基板ホルダー１０２を上
昇させるので、基板ホルダー１０２に保持されている基
板１０１は研磨パッド１０３から離脱するので、基板１
０１に対する研磨は終了する。
【００６２】化学的機械研磨においては、基板１０１と
研磨パッド１０３との摩擦力が大きいほど、回転駆動力
ベクトルＡが大きいので回転トルクＴも大きい。このた
め、回転トルク信号の振幅が大きいほど、基板１０１と
研磨布１０３との摩擦力が大きくなるので、基板１０１
の研磨レートが大きくなる。従って、定量化した回転ト
ルク値を時間について積分した積分値は、基板１０１に
対する研磨量に相当する。
研磨パッド１０３との摩擦力が大きいほど、回転駆動力
ベクトルＡが大きいので回転トルクＴも大きい。このた
め、回転トルク信号の振幅が大きいほど、基板１０１と
研磨布１０３との摩擦力が大きくなるので、基板１０１
の研磨レートが大きくなる。従って、定量化した回転ト
ルク値を時間について積分した積分値は、基板１０１に
対する研磨量に相当する。
【００６３】図６は、研磨制御装置１１１が定量化した
回転トルク値を積分する方法を示しており、研磨制御装
置１１１は、トルク検出装置１０８Ａから入力された回
転トルク信号を定量化し、定量化した回転トルク値を所
定の周期毎にサンプリング値として記憶すると共に記憶
したサンプリング値を積算することにより、回転トルク
積分値を求める。図６に示すように、回転トルク信号波
形の面積は、所定の周期と所定の周期毎の回転トルク値
のサンプリング値とによって決まる各長方形の各面積の
和として求められる。この方法は一般に区分求積法と呼
ばれているものである。
回転トルク値を積分する方法を示しており、研磨制御装
置１１１は、トルク検出装置１０８Ａから入力された回
転トルク信号を定量化し、定量化した回転トルク値を所
定の周期毎にサンプリング値として記憶すると共に記憶
したサンプリング値を積算することにより、回転トルク
積分値を求める。図６に示すように、回転トルク信号波
形の面積は、所定の周期と所定の周期毎の回転トルク値
のサンプリング値とによって決まる各長方形の各面積の
和として求められる。この方法は一般に区分求積法と呼
ばれているものである。
【００６４】第４の実施形態によると、複数枚の基板に
対して順次研磨を行なう場合において、各基板に対する
回転トルク信号波形の面積つまり回転トルク積分値が予
め記憶している基準トルク値に達すると、研磨制御装置
１１１が研磨停止信号１１２を出力して、各基板に対す
る研磨を終了するため、基板間での研磨量のばらつきを
確実に低減できるので、設計通りの研磨を行なうことが
できる。
対して順次研磨を行なう場合において、各基板に対する
回転トルク信号波形の面積つまり回転トルク積分値が予
め記憶している基準トルク値に達すると、研磨制御装置
１１１が研磨停止信号１１２を出力して、各基板に対す
る研磨を終了するため、基板間での研磨量のばらつきを
確実に低減できるので、設計通りの研磨を行なうことが
できる。
【００６５】尚、第４の実施形態においては、研磨定盤
１０４の回転軸１０４ａに設けられたトルク検出装置１
０８Ａにより研磨定盤１０４の回転トルクを検出した
が、これに代えて、第２の実施形態のように、基板ホル
ダー１０２の回転軸１０２ａに設けられたトルク検出装
置１０８Ｂにより基板ホルダー１０２の回転トルクを検
出してもよいし、第３の実施形態のように、ドレッサー
１０７の回転軸１０７ａに設けられたトルク検出装置１
０８Ｃによりドレッサー１０７の回転トルクを検出して
もよい。もっとも、ドレッサー１０７の回転軸１０７ａ
に設けられたトルク検出装置１０８Ｃによって回転トル
クを検出する場合には、基板１０１に対する研磨と研磨
パッド１０３に対するドレッシングとを並行して行なう
必要がある。
１０４の回転軸１０４ａに設けられたトルク検出装置１
０８Ａにより研磨定盤１０４の回転トルクを検出した
が、これに代えて、第２の実施形態のように、基板ホル
ダー１０２の回転軸１０２ａに設けられたトルク検出装
置１０８Ｂにより基板ホルダー１０２の回転トルクを検
出してもよいし、第３の実施形態のように、ドレッサー
１０７の回転軸１０７ａに設けられたトルク検出装置１
０８Ｃによりドレッサー１０７の回転トルクを検出して
もよい。もっとも、ドレッサー１０７の回転軸１０７ａ
に設けられたトルク検出装置１０８Ｃによって回転トル
クを検出する場合には、基板１０１に対する研磨と研磨
パッド１０３に対するドレッシングとを並行して行なう
必要がある。
【００６６】（第５の実施形態）以下、本発明の第５の
実施形態に係る化学機械的研磨方法について、図１、図
７及び図８を参照しながら説明する。尚、第５の実施形
態は、基板に対する研磨工程と研磨パッドに対するドレ
ッシング工程とを交互に行なう場合を前提としている。
実施形態に係る化学機械的研磨方法について、図１、図
７及び図８を参照しながら説明する。尚、第５の実施形
態は、基板に対する研磨工程と研磨パッドに対するドレ
ッシング工程とを交互に行なう場合を前提としている。
【００６７】以下、図７を参照しながら、ドレッシング
及び研磨を行なうタイミング並びに研磨時の回転トルク
について説明する。
及び研磨を行なうタイミング並びに研磨時の回転トルク
について説明する。
【００６８】まず、基板に対する研磨を開始する前に、
研磨定盤１０４を回転させて研磨パッド１０３を回転す
ると共に、ドレッサー１０７を回転させながら降下させ
て、研磨パッド１０３に対して初期ドレッシングＤ0 を
行なう。このように、初期ドレッシングＤ0 を行なう
と、基板に対する研磨を開始する前に、研磨パッド１０
３の研磨面の目詰まりが解消されるので、研磨パッド１
０３は基板に対する研磨を行なうのに適した状態にな
る。
研磨定盤１０４を回転させて研磨パッド１０３を回転す
ると共に、ドレッサー１０７を回転させながら降下させ
て、研磨パッド１０３に対して初期ドレッシングＤ0 を
行なう。このように、初期ドレッシングＤ0 を行なう
と、基板に対する研磨を開始する前に、研磨パッド１０
３の研磨面の目詰まりが解消されるので、研磨パッド１
０３は基板に対する研磨を行なうのに適した状態にな
る。
【００６９】次に、ドレッサー１０７を上昇させた後、
研磨パッド１０３に１回目のスラリー供給Ｓ1 を行な
う。その後、１回目のスラリー供給Ｓ1 を継続しなが
ら、基板ホルダー１０２に保持された基板を研磨パッド
１０３に押し付けて１回目の研磨Ｐ1 を行なうと共に、
トルク検出装置１０８Ａにより研磨定盤１０４の１回目
の回転トルクＴ1 の検出を行なう。この１回目の回転ト
ルクＴ1 の検出は、回転トルクの波形が平坦になった状
態つまり回転トルクが定常になったときの値を検出す
る。基板に対する１回目の研磨Ｐ1 が終了すると１回目
のリンスＬ1 を行なって研磨パッド１０３を洗浄する。
研磨パッド１０３に１回目のスラリー供給Ｓ1 を行な
う。その後、１回目のスラリー供給Ｓ1 を継続しなが
ら、基板ホルダー１０２に保持された基板を研磨パッド
１０３に押し付けて１回目の研磨Ｐ1 を行なうと共に、
トルク検出装置１０８Ａにより研磨定盤１０４の１回目
の回転トルクＴ1 の検出を行なう。この１回目の回転ト
ルクＴ1 の検出は、回転トルクの波形が平坦になった状
態つまり回転トルクが定常になったときの値を検出す
る。基板に対する１回目の研磨Ｐ1 が終了すると１回目
のリンスＬ1 を行なって研磨パッド１０３を洗浄する。
【００７０】次に、研磨パッド１０３に対して１回目の
ドレッシングＤ1 を行なう。この場合、１回目の研磨Ｐ
1 によってもたらされる研磨パッド１０３の研磨面の目
詰まりは少ないので、１回目のドレッシングＤ1 の時間
は初期ドレッシングＤ0 の時間と等しくする。
ドレッシングＤ1 を行なう。この場合、１回目の研磨Ｐ
1 によってもたらされる研磨パッド１０３の研磨面の目
詰まりは少ないので、１回目のドレッシングＤ1 の時間
は初期ドレッシングＤ0 の時間と等しくする。
【００７１】次に、研磨パッド１０３に２回目のスラリ
ー供給Ｓ2 を行ないながら、基板を研磨パッド１０３に
押し付けて２回目の研磨Ｐ2 を行なうと共に、研磨定盤
１０４の２回目の回転トルクＴ2 の検出を行なう。２回
目の回転トルクＴ2 の検出も、回転トルクが定常になっ
たときの値を検出する。この場合、２回目の回転トルク
Ｔ2 の値は１回目の回転トルクＴ1 の値よりも小さくな
っている。これは、２回目の研磨Ｐ2 により研磨パッド
１０３の研磨面には目詰まりが起こっているため、基板
１０１と研磨パッド１０３との摩擦力が小さくなってい
るためである。基板に対する２回目の研磨Ｐ2 が終了す
ると、２回目のリンスＬ2 を行なって研磨パッド１０３
を洗浄する。
ー供給Ｓ2 を行ないながら、基板を研磨パッド１０３に
押し付けて２回目の研磨Ｐ2 を行なうと共に、研磨定盤
１０４の２回目の回転トルクＴ2 の検出を行なう。２回
目の回転トルクＴ2 の検出も、回転トルクが定常になっ
たときの値を検出する。この場合、２回目の回転トルク
Ｔ2 の値は１回目の回転トルクＴ1 の値よりも小さくな
っている。これは、２回目の研磨Ｐ2 により研磨パッド
１０３の研磨面には目詰まりが起こっているため、基板
１０１と研磨パッド１０３との摩擦力が小さくなってい
るためである。基板に対する２回目の研磨Ｐ2 が終了す
ると、２回目のリンスＬ2 を行なって研磨パッド１０３
を洗浄する。
【００７２】次に、研磨パッド１０３に対して２回目の
ドレッシングＤ2 を行なう。この場合、２回目の回転ト
ルクＴ2 の値が１回目の回転トルクＴ1 の値よりも小さ
いため、２回目の研磨Ｐ2 によって研磨パッド１０３の
研磨面に目詰まりが起きていることが分かるので、基板
ホルダー１０２に加える荷重を変えることなく、２回目
のドレッシングＤ2 の時間を１回目のドレッシングＤ1
の時間よりも長くする。これによって、研磨パッド１０
３の研磨面の目詰まりは解消され、研磨パッド１０３の
研磨面は初期状態に戻る。
ドレッシングＤ2 を行なう。この場合、２回目の回転ト
ルクＴ2 の値が１回目の回転トルクＴ1 の値よりも小さ
いため、２回目の研磨Ｐ2 によって研磨パッド１０３の
研磨面に目詰まりが起きていることが分かるので、基板
ホルダー１０２に加える荷重を変えることなく、２回目
のドレッシングＤ2 の時間を１回目のドレッシングＤ1
の時間よりも長くする。これによって、研磨パッド１０
３の研磨面の目詰まりは解消され、研磨パッド１０３の
研磨面は初期状態に戻る。
【００７３】次に、研磨パッド１０３に３回目のスラリ
ー供給Ｓ3 を行ないながら、基板を研磨パッド１０３に
押し付けて３回目の研磨Ｐ3 を行なうと共に、研磨定盤
１０４の３回目の回転トルクＴ3 の検出を行なう。３回
目の回転トルクＴ3 の検出も、回転トルクが定常になっ
たときの値を検出する。この場合、２回目のドレッシン
グＤ2 の時間を長くして、研磨パッド１０３の研磨面を
初期状態に戻したため、３回目の回転トルクＴ3 の値
は、２回目の回転トルクＴ2 の値よりも大きくて１回目
の回転トルクＴ1 の値と同程度である。基板に対する３
回目の研磨Ｐ3 が終了すると、３回目のリンスＬ3 を行
なって研磨パッド１０３を洗浄する。
ー供給Ｓ3 を行ないながら、基板を研磨パッド１０３に
押し付けて３回目の研磨Ｐ3 を行なうと共に、研磨定盤
１０４の３回目の回転トルクＴ3 の検出を行なう。３回
目の回転トルクＴ3 の検出も、回転トルクが定常になっ
たときの値を検出する。この場合、２回目のドレッシン
グＤ2 の時間を長くして、研磨パッド１０３の研磨面を
初期状態に戻したため、３回目の回転トルクＴ3 の値
は、２回目の回転トルクＴ2 の値よりも大きくて１回目
の回転トルクＴ1 の値と同程度である。基板に対する３
回目の研磨Ｐ3 が終了すると、３回目のリンスＬ3 を行
なって研磨パッド１０３を洗浄する。
【００７４】以下、図８を参照しながら、多数枚の基板
に対して順次研磨を行なう場合における、研磨工程にお
ける回転トルク及びドレッシング工程における処理時間
について説明する。
に対して順次研磨を行なう場合における、研磨工程にお
ける回転トルク及びドレッシング工程における処理時間
について説明する。
【００７５】まず、図７に示した場合と同様に、研磨パ
ッド１０３に対して、ドレッサー１０７により回転トル
クＴD0で且つ処理時間ｔ0 の処理条件で初期ドレッシン
グを行なって、研磨パッド１０３の研磨面を初期状態に
した後、１枚目の基板に対して研磨を行なうと共に研磨
定盤１０４の回転トルクＴp1を測定する。以後、１枚目
の基板に対して研磨を行なったときの研磨定盤１０４の
回転トルクＴp1を初期回転トルクＴp1と称する。その
後、１枚目の基板に対する研磨後のドレッシングを、回
転トルクＴD1で処理時間ｔ1 の処理条件で行なう。この
場合、回転トルクＴD1は回転トルクＴD0と等しく且つ処
理時間ｔ1 は処理時間ｔ0 と等しい。
ッド１０３に対して、ドレッサー１０７により回転トル
クＴD0で且つ処理時間ｔ0 の処理条件で初期ドレッシン
グを行なって、研磨パッド１０３の研磨面を初期状態に
した後、１枚目の基板に対して研磨を行なうと共に研磨
定盤１０４の回転トルクＴp1を測定する。以後、１枚目
の基板に対して研磨を行なったときの研磨定盤１０４の
回転トルクＴp1を初期回転トルクＴp1と称する。その
後、１枚目の基板に対する研磨後のドレッシングを、回
転トルクＴD1で処理時間ｔ1 の処理条件で行なう。この
場合、回転トルクＴD1は回転トルクＴD0と等しく且つ処
理時間ｔ1 は処理時間ｔ0 と等しい。
【００７６】次に、２枚目の基板に対して研磨を行なう
と共に研磨定盤１０４の回転トルクＴp2を測定する。こ
の場合、研磨パッド１０３には目詰まりが起きているた
め、２枚目の基板に対する回転トルクＴp2は初期回転ト
ルクＴp1よりも小さくなっている。その後、２枚目の基
板に対する研磨後のドレッシングを、回転トルクＴD2で
且つ処理時間ｔ2 の処理条件で行なう。この場合、２枚
目の基板の研磨工程における回転トルクＴp2が初期回転
トルクＴp1よりも小さいため、ドレッシング工程おいて
は、回転トルクＴD2は回転トルクＴD0と等しくするが処
理時間ｔ2 を処理時間ｔ1 よりも長く設定することによ
り、研磨パッド１０３の研磨面を初期状態に戻す。
と共に研磨定盤１０４の回転トルクＴp2を測定する。こ
の場合、研磨パッド１０３には目詰まりが起きているた
め、２枚目の基板に対する回転トルクＴp2は初期回転ト
ルクＴp1よりも小さくなっている。その後、２枚目の基
板に対する研磨後のドレッシングを、回転トルクＴD2で
且つ処理時間ｔ2 の処理条件で行なう。この場合、２枚
目の基板の研磨工程における回転トルクＴp2が初期回転
トルクＴp1よりも小さいため、ドレッシング工程おいて
は、回転トルクＴD2は回転トルクＴD0と等しくするが処
理時間ｔ2 を処理時間ｔ1 よりも長く設定することによ
り、研磨パッド１０３の研磨面を初期状態に戻す。
【００７７】次に、３枚目の基板に対して研磨を行なう
と共に研磨定盤１０４の回転トルクＴp3を測定する。３
枚目の基板に対する研磨工程の前に研磨パッド１０３の
研磨面は初期状態に戻っているので、３枚目の基板に対
する回転トルクＴp3は初期回転トルクＴp1とほぼ等しく
なっている。その後、３枚目の基板に対する研磨後のド
レッシングを、回転トルクＴD3で且つ処理時間ｔ3 の処
理条件で行なう。この場合、３枚目の基板の研磨工程に
おける回転トルクＴp3が初期回転トルクＴp1とほぼ等し
いため、ドレッシング工程おいては、回転トルクＴD3を
回転トルクＴD0と等しくすると共に処理時間ｔ3 も処理
時間ｔ2 と等しくする。
と共に研磨定盤１０４の回転トルクＴp3を測定する。３
枚目の基板に対する研磨工程の前に研磨パッド１０３の
研磨面は初期状態に戻っているので、３枚目の基板に対
する回転トルクＴp3は初期回転トルクＴp1とほぼ等しく
なっている。その後、３枚目の基板に対する研磨後のド
レッシングを、回転トルクＴD3で且つ処理時間ｔ3 の処
理条件で行なう。この場合、３枚目の基板の研磨工程に
おける回転トルクＴp3が初期回転トルクＴp1とほぼ等し
いため、ドレッシング工程おいては、回転トルクＴD3を
回転トルクＴD0と等しくすると共に処理時間ｔ3 も処理
時間ｔ2 と等しくする。
【００７８】次に、４枚目以後の基板に対する研磨及び
研磨定盤１０４の回転トルクの測定、並びにその後のド
レッシングを繰り返し行なうが、研磨定盤１０４の回転
トルクが初期回転トルクＴp1とほぼ等しいときには、そ
の後に行なうドレッシングの処理時間を直前のドレッシ
ングの処理時間と等しくする一方、研磨定盤１０４の回
転トルクが初期回転トルクＴp1よりも小さいときには、
その後に行なうドレッシングの処理時間を直前のドレッ
シングの処理時間よりも長くして、研磨パッド１０７の
研磨面を初期状態に戻す。
研磨定盤１０４の回転トルクの測定、並びにその後のド
レッシングを繰り返し行なうが、研磨定盤１０４の回転
トルクが初期回転トルクＴp1とほぼ等しいときには、そ
の後に行なうドレッシングの処理時間を直前のドレッシ
ングの処理時間と等しくする一方、研磨定盤１０４の回
転トルクが初期回転トルクＴp1よりも小さいときには、
その後に行なうドレッシングの処理時間を直前のドレッ
シングの処理時間よりも長くして、研磨パッド１０７の
研磨面を初期状態に戻す。
【００７９】例えば、図８に示すように、４枚目の基板
に対する研磨工程での研磨定盤１０４の回転トルクＴp4
が初期回転トルクＴp1とほぼ等しいときには、４枚目の
基板に対する研磨後のドレッシングの処理時間ｔ4 を３
枚目の基板に対する研磨後のドレッシングの処理時間ｔ
3 と等しくする。また、ｎ枚目の基板に対する研磨工程
での研磨定盤１０４の回転トルクＴpnが初期回転トルク
Ｔp1よりも小さいときには、ｎ枚目の基板に対する研磨
後のドレッシングの処理時間ｔn を直前のドレッシング
の処理時間よりも長くする。さらに、ｎ＋１枚目の基板
に対する研磨工程での研磨定盤１０４の回転トルクＴ
pn+1が初期回転トルクＴp1とほぼ等しいときには、ｎ＋
１枚目の基板に対する研磨後のドレッシングの処理時間
ｔn+1 をｎ枚目の基板に対する研磨後のドレッシングの
処理時間ｔn と等しくする。
に対する研磨工程での研磨定盤１０４の回転トルクＴp4
が初期回転トルクＴp1とほぼ等しいときには、４枚目の
基板に対する研磨後のドレッシングの処理時間ｔ4 を３
枚目の基板に対する研磨後のドレッシングの処理時間ｔ
3 と等しくする。また、ｎ枚目の基板に対する研磨工程
での研磨定盤１０４の回転トルクＴpnが初期回転トルク
Ｔp1よりも小さいときには、ｎ枚目の基板に対する研磨
後のドレッシングの処理時間ｔn を直前のドレッシング
の処理時間よりも長くする。さらに、ｎ＋１枚目の基板
に対する研磨工程での研磨定盤１０４の回転トルクＴ
pn+1が初期回転トルクＴp1とほぼ等しいときには、ｎ＋
１枚目の基板に対する研磨後のドレッシングの処理時間
ｔn+1 をｎ枚目の基板に対する研磨後のドレッシングの
処理時間ｔn と等しくする。
【００８０】第５の実施形態によると、基板に対する研
磨工程における研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転
トルクＴp1とほぼ等しいときには、その後に行なうドレ
ッシングの処理時間を直前のドレッシングの処理時間と
等しくする一方、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回
転トルクＴp1よりも小さいときには、研磨パッド１０７
の研磨面が目詰まりを起こしていると分かるので、その
後に行なうドレッシングにおいては、基板ホルダー１０
２に加える荷重並びに基板ホルダー１０２及び研磨定盤
１０４の回転数を変えることなく、処理時間を直前のド
レッシングの処理時間よりも長くして、研磨パッド１０
７の研磨面を初期状態に戻すため、基板間の研磨レート
を一定に保つことができる。
磨工程における研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転
トルクＴp1とほぼ等しいときには、その後に行なうドレ
ッシングの処理時間を直前のドレッシングの処理時間と
等しくする一方、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回
転トルクＴp1よりも小さいときには、研磨パッド１０７
の研磨面が目詰まりを起こしていると分かるので、その
後に行なうドレッシングにおいては、基板ホルダー１０
２に加える荷重並びに基板ホルダー１０２及び研磨定盤
１０４の回転数を変えることなく、処理時間を直前のド
レッシングの処理時間よりも長くして、研磨パッド１０
７の研磨面を初期状態に戻すため、基板間の研磨レート
を一定に保つことができる。
【００８１】尚、第５の実施形態においては、回転定盤
１０４の回転軸１０４ａの回転トルクに基づいてドレッ
シングの処理条件を設定したが、これに代えて、基板ホ
ルダー１０２の回転軸１０２ａの回転トルクに基づいて
ドレッシングの処理条件を設定してもよい。
１０４の回転軸１０４ａの回転トルクに基づいてドレッ
シングの処理条件を設定したが、これに代えて、基板ホ
ルダー１０２の回転軸１０２ａの回転トルクに基づいて
ドレッシングの処理条件を設定してもよい。
【００８２】また、ドレッシングの処理条件の変更は、
処理時間の増加によって行なったが、これに代えて、ド
レッサー１０７に加える押圧力の増加、ドレッサー１０
７の回転速度の増加、研磨定盤１０４の回転速度の増加
によって行なってもよいし、これらを組み合わせて行な
ってもよい。
処理時間の増加によって行なったが、これに代えて、ド
レッサー１０７に加える押圧力の増加、ドレッサー１０
７の回転速度の増加、研磨定盤１０４の回転速度の増加
によって行なってもよいし、これらを組み合わせて行な
ってもよい。
【００８３】（第６の実施形態）以下、本発明の第６の
実施形態に係る化学機械的研磨方法について、図１及び
図９を参照しながら説明する。尚、第６の実施形態は、
基板に対する研磨工程と研磨パッドに対するドレッシン
グ工程とを並行して行なう場合を前提としている。
実施形態に係る化学機械的研磨方法について、図１及び
図９を参照しながら説明する。尚、第６の実施形態は、
基板に対する研磨工程と研磨パッドに対するドレッシン
グ工程とを並行して行なう場合を前提としている。
【００８４】以下、図９を参照しながら、多数枚の基板
に対して順次研磨を行なう場合における、研磨工程にお
ける回転トルク及びドレッシング工程における荷重（押
圧力）について説明する。尚、第６の実施形態において
は、各回のドレッシングの処理時間は一定にする。
に対して順次研磨を行なう場合における、研磨工程にお
ける回転トルク及びドレッシング工程における荷重（押
圧力）について説明する。尚、第６の実施形態において
は、各回のドレッシングの処理時間は一定にする。
【００８５】まず、研磨パッド１０３に対して、ドレッ
サー１０７に荷重Ｇ0 を加えた状態で初期ドレッシング
を行なって、研磨パッド１０３の研磨面を初期状態に戻
す。その後、基板に対して１回目の研磨を行ないなが
ら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp1を測定すると共
に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ1 を加えた状態で研磨パ
ッド１０３に対して１回目のドレッシングを行なう。１
回目のドレッシングの荷重Ｇ1 は初期ドレッシングの荷
重Ｇ0 と等しくする。尚、以後、１回目の研磨における
研磨定盤１０４の回転トルクＴp1を初期回転トルクＴp1
と称する。
サー１０７に荷重Ｇ0 を加えた状態で初期ドレッシング
を行なって、研磨パッド１０３の研磨面を初期状態に戻
す。その後、基板に対して１回目の研磨を行ないなが
ら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp1を測定すると共
に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ1 を加えた状態で研磨パ
ッド１０３に対して１回目のドレッシングを行なう。１
回目のドレッシングの荷重Ｇ1 は初期ドレッシングの荷
重Ｇ0 と等しくする。尚、以後、１回目の研磨における
研磨定盤１０４の回転トルクＴp1を初期回転トルクＴp1
と称する。
【００８６】次に、基板に対して２回目の研磨を行ない
ながら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp2を測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ2 を加えた状態で研磨
パッド１０３に対して２回目のドレッシングを行なう。
この場合、１回目の研磨の回転トルクは初期回転トルク
Ｔp1であるため、２回目のドレッシングの荷重Ｇ2 は１
回目のドレッシングの荷重Ｇ1 と等しくする。また、２
回目の研磨における回転トルクＴp2は初期回転トルクＴ
p1よりも小さくなっている。
ながら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp2を測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ2 を加えた状態で研磨
パッド１０３に対して２回目のドレッシングを行なう。
この場合、１回目の研磨の回転トルクは初期回転トルク
Ｔp1であるため、２回目のドレッシングの荷重Ｇ2 は１
回目のドレッシングの荷重Ｇ1 と等しくする。また、２
回目の研磨における回転トルクＴp2は初期回転トルクＴ
p1よりも小さくなっている。
【００８７】次に、基板に対して３回目の研磨を行ない
ながら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp3を測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ3 を加えた状態で研磨
パッド１０３に対して３回目のドレッシングを行なう。
この場合、２回目の研磨における回転トルクＴp2が初期
回転トルクＴp1よりも小さいため、３回目のドレッシン
グの荷重Ｇ3 を２回目のドレッシングの荷重Ｇ2 よりも
ΔＧだけ大きくして、研磨パッド１０３の研磨面を初期
状態に戻す。
ながら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp3を測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ3 を加えた状態で研磨
パッド１０３に対して３回目のドレッシングを行なう。
この場合、２回目の研磨における回転トルクＴp2が初期
回転トルクＴp1よりも小さいため、３回目のドレッシン
グの荷重Ｇ3 を２回目のドレッシングの荷重Ｇ2 よりも
ΔＧだけ大きくして、研磨パッド１０３の研磨面を初期
状態に戻す。
【００８８】次に、基板に対して４回目の研磨を行ない
ながら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp4を測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ4 を加えた状態で研磨
パッド１０３に対して４回目のドレッシングを行なう。
この場合、３回目の研磨における回転トルクＴp3が初期
回転トルクＴp1とほぼ等しいため、４回目のドレッシン
グの荷重Ｇ4 は３回目のドレッシングの荷重Ｇ3 と等し
くする。３回目のドレッシングの荷重Ｇ3 を２回目のド
レッシングの荷重Ｇ2 よりも大きくして、研磨パッド１
０３の研磨面を初期状態に戻しているため、４回目の研
磨における回転トルクＴp4は初期回転トルクＴp1とほぼ
等しくなっている。
ながら、研磨定盤１０４の回転トルクＴp4を測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重Ｇ4 を加えた状態で研磨
パッド１０３に対して４回目のドレッシングを行なう。
この場合、３回目の研磨における回転トルクＴp3が初期
回転トルクＴp1とほぼ等しいため、４回目のドレッシン
グの荷重Ｇ4 は３回目のドレッシングの荷重Ｇ3 と等し
くする。３回目のドレッシングの荷重Ｇ3 を２回目のド
レッシングの荷重Ｇ2 よりも大きくして、研磨パッド１
０３の研磨面を初期状態に戻しているため、４回目の研
磨における回転トルクＴp4は初期回転トルクＴp1とほぼ
等しくなっている。
【００８９】次に、基板に対して５回目以降の研磨を行
ないながら、研磨定盤１０４の回転トルクを測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重を加えた状態でドレッシ
ングを行なうが、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回
転トルクＴp1とほぼ等しいときには、次回に行なうドレ
ッシングの荷重を今回のドレッシングの荷重と等しくす
る一方、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転トルク
Ｔp1よりも小さいときには、次回に行なうドレッシング
の荷重を今回のドレッシングの荷重よりも大きくして、
研磨パッド１０７の研磨面を初期状態に戻す。
ないながら、研磨定盤１０４の回転トルクを測定すると
共に、ドレッサー１０７に荷重を加えた状態でドレッシ
ングを行なうが、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回
転トルクＴp1とほぼ等しいときには、次回に行なうドレ
ッシングの荷重を今回のドレッシングの荷重と等しくす
る一方、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転トルク
Ｔp1よりも小さいときには、次回に行なうドレッシング
の荷重を今回のドレッシングの荷重よりも大きくして、
研磨パッド１０７の研磨面を初期状態に戻す。
【００９０】例えば、図９に示すように、基板に対する
ｎ回目の研磨での研磨定盤１０４の回転トルクＴpnが初
期回転トルクＴp1よりも小さいときには、基板に対する
ｎ＋１回目のドレッシングの荷重Ｇn+1 をｎ回目のドレ
ッシングの荷重Ｇn よりもΔＧ’だけ大きくして、研磨
パッド１０７の研磨面を初期状態に戻す。
ｎ回目の研磨での研磨定盤１０４の回転トルクＴpnが初
期回転トルクＴp1よりも小さいときには、基板に対する
ｎ＋１回目のドレッシングの荷重Ｇn+1 をｎ回目のドレ
ッシングの荷重Ｇn よりもΔＧ’だけ大きくして、研磨
パッド１０７の研磨面を初期状態に戻す。
【００９１】第６の実施形態によると、基板に対する研
磨工程における研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転
トルクＴp1とほぼ等しいときには、次回に行なうドレッ
シングの荷重を今回のドレッシングの荷重と等しくする
一方、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転トルクＴ
p1よりも小さいときには、研磨パッド１０７の研磨面が
目詰まりを起こしていることが分かるため、次回に行な
うドレッシングの荷重を今回のドレッシングの荷重より
も大きくして、研磨パッド１０７の研磨面を初期状態に
戻すので、基板間の研磨レートを一定に保つことができ
る。
磨工程における研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転
トルクＴp1とほぼ等しいときには、次回に行なうドレッ
シングの荷重を今回のドレッシングの荷重と等しくする
一方、研磨定盤１０４の回転トルクが初期回転トルクＴ
p1よりも小さいときには、研磨パッド１０７の研磨面が
目詰まりを起こしていることが分かるため、次回に行な
うドレッシングの荷重を今回のドレッシングの荷重より
も大きくして、研磨パッド１０７の研磨面を初期状態に
戻すので、基板間の研磨レートを一定に保つことができ
る。
【００９２】尚、第６の実施形態においては、回転定盤
１０４の回転軸１０４ａの回転トルクに基づいてドレッ
シングの処理条件を設定したが、これに代えて、基板ホ
ルダー１０２の回転トルク又はドレッサー１０７の回転
トルクに基づいてドレッシングの処理条件を設定しても
よい。
１０４の回転軸１０４ａの回転トルクに基づいてドレッ
シングの処理条件を設定したが、これに代えて、基板ホ
ルダー１０２の回転トルク又はドレッサー１０７の回転
トルクに基づいてドレッシングの処理条件を設定しても
よい。
【００９３】また、第５及び第６の実施形態において
は、研磨工程における回転トルクの検出は、回転トルク
の波形が平坦になった状態つまり回転トルクが定常にな
ったときの値を検出したが、これに代えて、研磨開始直
後における回転トルクの値つまり回転トルクのピーク値
を検出してもよい。この方法は、例えばＢＰＳＧ膜等の
柔らかい膜を短時間で研磨する場合、つまり回転トルク
が定常状態になる前に研磨が終了するような場合に有効
である。
は、研磨工程における回転トルクの検出は、回転トルク
の波形が平坦になった状態つまり回転トルクが定常にな
ったときの値を検出したが、これに代えて、研磨開始直
後における回転トルクの値つまり回転トルクのピーク値
を検出してもよい。この方法は、例えばＢＰＳＧ膜等の
柔らかい膜を短時間で研磨する場合、つまり回転トルク
が定常状態になる前に研磨が終了するような場合に有効
である。
【００９４】また、第５及び第６の実施形態において
は、研磨パッド１０３の研磨面に対して初期ドレッシン
グを行なって研磨面を初期状態にした後に行なう１回目
の研磨における回転トルクを初期回転トルクとしたが、
これに代えて、実験又は計算によって予め求めた回転ト
ルクを設定回転トルクとし、測定された回転トルクと設
定回転トルクとを比較してもよい。
は、研磨パッド１０３の研磨面に対して初期ドレッシン
グを行なって研磨面を初期状態にした後に行なう１回目
の研磨における回転トルクを初期回転トルクとしたが、
これに代えて、実験又は計算によって予め求めた回転ト
ルクを設定回転トルクとし、測定された回転トルクと設
定回転トルクとを比較してもよい。
【００９５】
【発明の効果】第１の化学的機械研磨装置によると、基
板に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目
詰まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検
出手段が検出する回転トルクが所定値以下になり、ドレ
ッサー制御手段がドレッサーを駆動して研磨パッドをド
レッシングさせるため、研磨パッドの研磨面の目詰まり
が解消して、基板と研磨パッドとの間に介在する研磨剤
の量が増加するので、研磨レートの低下が防止される。
従って、基板間における研磨レートのばらつきを防止す
ることができる。
板に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目
詰まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検
出手段が検出する回転トルクが所定値以下になり、ドレ
ッサー制御手段がドレッサーを駆動して研磨パッドをド
レッシングさせるため、研磨パッドの研磨面の目詰まり
が解消して、基板と研磨パッドとの間に介在する研磨剤
の量が増加するので、研磨レートの低下が防止される。
従って、基板間における研磨レートのばらつきを防止す
ることができる。
【００９６】第２の化学的機械研磨装置によると、基板
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検出
手段が検出する回転トルクが所定値よりも小さくなり、
ドレッサー制御手段がドレッサーの回転速度、ドレッサ
ーの研磨パッドに対する押圧力及びドレッサーが研磨パ
ッドをドレッシングする時間のうちの少なくとも１つを
増加させるため、研磨パッドの研磨面の目詰まりが解消
して、基板と研磨パッドとの間に介在する研磨剤の量が
増加するので、研磨レートの低下が防止される。従っ
て、基板間における研磨レートのばらつきを防止するこ
とができる。
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検出
手段が検出する回転トルクが所定値よりも小さくなり、
ドレッサー制御手段がドレッサーの回転速度、ドレッサ
ーの研磨パッドに対する押圧力及びドレッサーが研磨パ
ッドをドレッシングする時間のうちの少なくとも１つを
増加させるため、研磨パッドの研磨面の目詰まりが解消
して、基板と研磨パッドとの間に介在する研磨剤の量が
増加するので、研磨レートの低下が防止される。従っ
て、基板間における研磨レートのばらつきを防止するこ
とができる。
【００９７】第１又は第２の化学的機械研磨装置が、回
転トルク積分値が所定値に達したときに、基板ホルダー
が保持した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する動作
を停止させる研磨制御手段を備えていると、回転トルク
積分値は基板に対する研磨量に相当するため、基板間で
の研磨量のばらつきを低減できるので、設計通りの研磨
を確実に行なうことができる。
転トルク積分値が所定値に達したときに、基板ホルダー
が保持した基板を研磨パッドに押し付けて研磨する動作
を停止させる研磨制御手段を備えていると、回転トルク
積分値は基板に対する研磨量に相当するため、基板間で
の研磨量のばらつきを低減できるので、設計通りの研磨
を確実に行なうことができる。
【００９８】第１の化学的機械研磨方法によると、基板
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検出
工程において検出される回転トルクが所定値以下にな
り、研磨パッドに対してドレッシングが行なわれるた
め、研磨パッドの研磨面の目詰まりが解消して、基板と
研磨パッドとの間に介在する研磨剤の量が増加するの
で、研磨レートの低下が防止される。従って、基板間に
おける研磨レートのばらつきを防止することができる。
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検出
工程において検出される回転トルクが所定値以下にな
り、研磨パッドに対してドレッシングが行なわれるた
め、研磨パッドの研磨面の目詰まりが解消して、基板と
研磨パッドとの間に介在する研磨剤の量が増加するの
で、研磨レートの低下が防止される。従って、基板間に
おける研磨レートのばらつきを防止することができる。
【００９９】第２の化学的機械研磨方法によると、基板
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検出
工程において検出される回転トルクが所定値よりも小さ
くなり、ドレッサーの回転速度、ドレッサーの研磨パッ
ドに対する押圧力及びドレッサーが研磨パッドをドレッ
シングする時間からなる処理条件のうちの少なくとも１
つが増加するため、研磨パッドの研磨面の目詰まりが解
消して、基板と研磨パッドとの間に介在する研磨剤の量
が増加するので、研磨レートの低下が防止される。従っ
て、基板間における研磨レートのばらつきを防止するこ
とができる。
に対する研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面に目詰
まりが起きて研磨レートが低下し始めると、トルク検出
工程において検出される回転トルクが所定値よりも小さ
くなり、ドレッサーの回転速度、ドレッサーの研磨パッ
ドに対する押圧力及びドレッサーが研磨パッドをドレッ
シングする時間からなる処理条件のうちの少なくとも１
つが増加するため、研磨パッドの研磨面の目詰まりが解
消して、基板と研磨パッドとの間に介在する研磨剤の量
が増加するので、研磨レートの低下が防止される。従っ
て、基板間における研磨レートのばらつきを防止するこ
とができる。
【０１００】第１又は第２の化学的機械研磨方法が、回
転トルク積分値が所定値に達したときに、研磨工程にお
いて基板を研磨する動作を停止させる研磨停止工程を備
えていると、回転トルク積分値は基板に対する研磨量に
相当するため、基板間での研磨量のばらつきを低減でき
るので、設計通りの研磨を確実に行なうことができる。
転トルク積分値が所定値に達したときに、研磨工程にお
いて基板を研磨する動作を停止させる研磨停止工程を備
えていると、回転トルク積分値は基板に対する研磨量に
相当するため、基板間での研磨量のばらつきを低減でき
るので、設計通りの研磨を確実に行なうことができる。
【０１０１】第２の化学的機械研磨方法において、ドレ
ッサー制御工程が、トルク検出工程において検出された
回転トルクが所定値とほぼ等しいときに、処理条件を変
更しない工程を含むと、研磨パッドに対するドレッシン
グに速やかに移行することができる。
ッサー制御工程が、トルク検出工程において検出された
回転トルクが所定値とほぼ等しいときに、処理条件を変
更しない工程を含むと、研磨パッドに対するドレッシン
グに速やかに移行することができる。
【０１０２】第２の化学的機械研磨方法において、ドレ
ッサー制御工程が、処理条件を増加させた後にトルク検
出工程において検出された回転トルクが所定値よりも小
さいときには、増加した処理条件をさらに増加させる工
程を含むと、基板に対する研磨がさらに進行して研磨パ
ッドの研磨面に再び目詰まりが起きた場合でも、研磨パ
ッドの研磨面を初期状態に戻すことができるので、基板
間における研磨レートのばらつきを防止することができ
る。
ッサー制御工程が、処理条件を増加させた後にトルク検
出工程において検出された回転トルクが所定値よりも小
さいときには、増加した処理条件をさらに増加させる工
程を含むと、基板に対する研磨がさらに進行して研磨パ
ッドの研磨面に再び目詰まりが起きた場合でも、研磨パ
ッドの研磨面を初期状態に戻すことができるので、基板
間における研磨レートのばらつきを防止することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る化学的機械研磨
装置の全体構成図である。
装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る化学的機械研磨
方法により、複数枚の基板に対して順次研磨を行なった
場合における研磨定盤の回転トルクの波形を示す図であ
る。
方法により、複数枚の基板に対して順次研磨を行なった
場合における研磨定盤の回転トルクの波形を示す図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る化学的機械研磨
装置の全体構成図である。
装置の全体構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る化学的機械研磨
装置の全体構成図である。
装置の全体構成図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る化学的機械研磨
装置の全体構成図である。
装置の全体構成図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る化学的機械研磨
方法において、回転トルク値を積分する方法を説明する
図である。
方法において、回転トルク値を積分する方法を説明する
図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る化学的機械研磨
方法において、ドレッシング及び研磨を行なうタイミン
グ並びに研磨時の回転トルクについて説明する図であ
る。
方法において、ドレッシング及び研磨を行なうタイミン
グ並びに研磨時の回転トルクについて説明する図であ
る。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る化学的機械研磨
方法において、研磨工程での回転トルク及びドレッシン
グ工程での処理時間について説明する図である。
方法において、研磨工程での回転トルク及びドレッシン
グ工程での処理時間について説明する図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る化学的機械研磨
方法において、研磨工程での回転トルク及びドレッシン
グ工程での荷重について説明する図である。
方法において、研磨工程での回転トルク及びドレッシン
グ工程での荷重について説明する図である。
【図１０】従来の化学的機械研磨装置の概略図である。
【図１１】本発明の解決原理を説明する図であって、基
板に対する研磨工程の直前に研磨パッドに対してドレッ
シングを行なった場合における回転トルク信号波形を示
す図である。
板に対する研磨工程の直前に研磨パッドに対してドレッ
シングを行なった場合における回転トルク信号波形を示
す図である。
【図１２】本発明の解決原理を説明する図であって、基
板に対する研磨工程の直前に研磨パッドに対してドレッ
シングを行なった後に、複数枚の基板に対して順次研磨
を行なったときの回転トルク信号波形を示す図である。
板に対する研磨工程の直前に研磨パッドに対してドレッ
シングを行なった後に、複数枚の基板に対して順次研磨
を行なったときの回転トルク信号波形を示す図である。
【図１３】本発明の解決原理を説明する図であって、基
板の処理枚数と研磨レートとの関係を示す図である。
板の処理枚数と研磨レートとの関係を示す図である。
１０１ 基板 １０２ 基板ホルダー １０２ａ 基板ホルダーの回転軸 １０３ 研磨パッド １０４ 研磨定盤 １０４ａ 研磨定盤の回転軸 １０５ 研磨剤 １０６ 研磨剤供給管 １０７ ドレッサー １０７ａ ドレッサーの回転軸 １０８Ａ トルク検出装置 １０８Ｂ トルク検出装置 １０８Ｃ トルク検出装置 １０９ トルクモニター １１０ ドレッサー制御手段 １１１ 研磨制御手段 １１２ 研磨停止信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B24B 37/00 H01L 21/304 622 B24B 49/18
Claims (8)
- 【請求項１】 回転可能に設けられた研磨定盤と、 前記研磨定盤に固定された研磨パッドと、 前記研磨パッドの上に研磨剤を供給する研磨剤供給手段
と、 前記研磨パッドの上方に回転可能に設けられており、研
磨の対象となる基板を保持すると共に保持した基板を前
記研磨パッドに押し付けて研磨する基板ホルダーと、 前記研磨パッドの上方に回転可能に設けられており、前
記研磨パッドをドレッシングするドレッサーと、 前記研磨定盤の回転トルク及び前記基板ホルダーの回転
トルクのうちの少なくとも１つの回転トルクを検出する
トルク検出手段と、 前記トルク検出手段が検出した回転トルクが所定値以下
であるときに、前記ドレッサーに前記研磨パッドをドレ
ッシングさせるドレッサー制御手段とを備えていること
を特徴とする化学的機械研磨装置。 - 【請求項２】 回転可能に設けられた研磨定盤と、 前記研磨定盤に固定された研磨パッドと、 前記研磨パッドの上に研磨剤を供給する研磨剤供給手段
と、 前記研磨パッドの上方に回転可能に設けられており、研
磨の対象となる基板を保持すると共に保持した基板を前
記研磨パッドに押し付けて研磨する基板ホルダーと、 前記研磨パッドの上方に回転可能に設けられており、前
記基板ホルダーによる前記基板に対する研磨が終了した
ときに、前記研磨パッドをドレッシングするドレッサー
と、 前記研磨定盤の回転トルク及び前記基板ホルダーの回転
トルクのうちの少なくとも１つの回転トルクを検出する
トルク検出手段と、 前記トルク検出手段が検出した回転トルクが所定値より
も小さいときに、次回に前記ドレッサーが前記研磨パッ
ドをドレッシングする際の、前記ドレッサーの回転速
度、前記ドレッサーの前記研磨パッドに対する押圧力及
び前記ドレッサーが前記研磨パッドをドレッシングする
時間のうちの少なくとも１つを増加させるドレッサー制
御手段とを備えていることを特徴とする化学的機械研磨
装置。 - 【請求項３】 前記トルク検出手段により検出された回
転トルクを時間について積分して回転トルク積分値を求
め、該回転トルク積分値が所定値に達したときに、前記
基板ホルダーが保持した基板を前記研磨パッドに押し付
けて研磨する動作を停止させる研磨制御手段をさらに備
えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の化学
的機械研磨装置。 - 【請求項４】 回転する研磨定盤に固定された研磨パッ
ドの上に研磨剤を供給しながら、基板を保持している基
板ホルダーを回転させると共に前記研磨パッドに接近さ
せて前記基板を前記研磨パッドに押し付けることによ
り、前記基板を研磨する研磨工程と、 前記研磨定盤の回転トルク及び前記基板ホルダーの回転
トルクのうちの少なくとも１つの回転トルクを検出する
トルク検出工程と、 前記トルク検出工程において検出された回転トルクが所
定値以下であるときに、前記研磨パッドに対してドレッ
シングを行なうドレッシング工程とを備えていることを
特徴とする化学的機械研磨方法。 - 【請求項５】 回転する研磨定盤に固定された研磨パッ
ドの上に研磨剤を供給しながら、基板を保持している基
板ホルダーを回転させると共に前記研磨パッドに接近さ
せて前記基板を前記研磨パッドに押し付けることによ
り、前記基板を研磨する研磨工程と、前記研磨工程が終了したときに、 回転するドレッサーを
前記研磨パッドに押し付けて前記研磨パッドをドレッシ
ングするドレッシング工程と、 前記研磨定盤の回転トルク及び前記基板ホルダーの回転
トルクのうちの少なくとも１つの回転トルクを検出する
トルク検出工程と、 前記トルク検出工程において検出された回転トルクが所
定値よりも小さいときに、次回のドレッシング工程にお
いて前記ドレッサーが前記研磨パッドをドレッシングす
る際の、前記ドレッサーの回転速度、前記ドレッサーの
前記研磨パッドに対する押圧力及び前記ドレッサーが前
記研磨パッドをドレッシングする時間のうちの少なくと
も１つからなる処理条件を増加させるドレッサー制御工
程とを備えていることを特徴とする化学的機械研磨方
法。 - 【請求項６】 前記トルク検出工程において検出された
回転トルクを時間について積分して回転トルク積分値を
求め、該回転トルク積分値が所定値に達したときに、前
記研磨工程において前記基板を研磨する動作を停止させ
る研磨停止工程をさらに備えていることを特徴とする請
求項４又は５に記載の化学的機械研磨方法。 - 【請求項７】 前記ドレッサー制御工程は、前記トルク
検出工程において検出された回転トルクが前記所定値と
ほぼ等しいときには、前記処理条件を変更しない工程を
含むことを特徴とする請求項５に記載の化学的機械研磨
方法。 - 【請求項８】 前記ドレッサー制御工程は、前記処理条
件を増加させた後に前記トルク検出工程において検出さ
れた回転トルクが所定値よりも小さいときには、増加し
た前記処理条件をさらに増加させる工程を含むことを特
徴とする請求項５に記載の化学的機械研磨方法。
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|---|---|---|---|
| JP23248598A JP2977543B2 (ja) | 1997-09-02 | 1998-08-19 | 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23691997 | 1997-09-02 | ||
| JP9-236919 | 1997-09-02 | ||
| JP23248598A JP2977543B2 (ja) | 1997-09-02 | 1998-08-19 | 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方法 |
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| JPH11138418A JPH11138418A (ja) | 1999-05-25 |
| JP2977543B2 true JP2977543B2 (ja) | 1999-11-15 |
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| JP23248598A Expired - Fee Related JP2977543B2 (ja) | 1997-09-02 | 1998-08-19 | 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方法 |
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-
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- 1998-08-19 JP JP23248598A patent/JP2977543B2/ja not_active Expired - Fee Related
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