JP5325831B2 - Polishing pad dressing method, substrate polishing method - Google Patents

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Description

本発明は、研磨テーブル上の研磨パッドにドレッサーを当接させドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法、基板研磨方法に関するものである。 The present invention, dressing how the polishing pad dressing is brought into contact with the dresser to a polishing pad on the polishing table, to a board polishing method.
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が0.5μm以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の高い平坦度を必要とする。このような半導体ウエハの表面を平坦化する1手段として、化学機械的研磨(CMP)を行う研磨装置が知られている。   In recent years, as semiconductor devices are highly integrated, circuit wiring is becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. In particular, in the case of photolithography having a line width of 0.5 μm or less, the depth of focus becomes shallow, so that a high flatness of the image plane of the stepper is required. As a means for flattening the surface of such a semiconductor wafer, a polishing apparatus that performs chemical mechanical polishing (CMP) is known.
従来、この種の研磨装置は、図1に示すように、上面研磨パッド(研磨布)100を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル102と、研磨対象物である半導体ウエハ等の基板Wを保持するトップリング104を備えている。回転するトップリング104で保持する基板Wの被研磨面を回転する研磨テーブル102に向けて一定の圧力で押し付け、更にノズル106から砥液を供給しつつ基板Wの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨している。研磨液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である科学的・機械的研磨によって基板Wを研磨する。   Conventionally, as shown in FIG. 1, this type of polishing apparatus includes a polishing table 102 that forms a polishing surface by attaching an upper surface polishing pad (polishing cloth) 100 and a substrate W such as a semiconductor wafer that is an object to be polished. A top ring 104 for holding is provided. The surface to be polished of the substrate W held by the rotating top ring 104 is pressed against the rotating polishing table 102 with a constant pressure, and the polishing surface of the substrate W is made flat and mirror surface while supplying abrasive liquid from the nozzle 106. Polishing. The polishing liquid is, for example, a solution obtained by suspending abrasive grains made of fine particles such as silica in an alkaline solution, which is a chemical / mechanical action that is a combination of chemical polishing action by alkali and mechanical polishing action by abrasive grains. The substrate W is polished by polishing.
研磨を行って劣化した研磨パッド100の表面を再生するために、研磨テーブル102の側方にドレッサー108を備えたドレッシング装置を付設し、回転するドレッサー108のドレッシング面を回転する研磨テーブル102の研磨面に押付け、研磨面に付着した砥液や切削屑を除去すると共に、研磨面の平坦化及び目立て(ドレッシング)を行う。この研磨面を削って平坦化するドレッサー108としては、主にダイヤモンドドレッサーが用いられている。ここで、ドレッシング後の研磨面の均一性は、その後の基板Wの研磨精度に大きく影響する。   In order to regenerate the surface of the polishing pad 100 deteriorated by polishing, a dressing device having a dresser 108 is attached to the side of the polishing table 102 and the polishing of the polishing table 102 rotating the dressing surface of the rotating dresser 108 is performed. While pressing against the surface, the abrasive fluid and cutting chips adhering to the polishing surface are removed, and the polishing surface is flattened and dressed. A diamond dresser is mainly used as the dresser 108 for polishing and flattening the polished surface. Here, the uniformity of the polished surface after dressing greatly affects the subsequent polishing accuracy of the substrate W.
特開2006−272549号公報JP 2006-272549 A
ドレッシング装置のドレッサー108の交換時に、ドレッサーの固体差によって研磨パッドのパッドカットレートが変化し、研磨レート及び研磨プロファイルが変化するという問題がある。また、従来はドレッシング装置のドレッサー108の交換時、該ドレッサー108を研磨パッド100に所定の圧力で押し当て、ドレッサーの慣らし運転を行っている。この方法だと基板Wの研磨初期に研磨性能に悪影響を与えるという問題がある。また、ドレッサーにドレッシング時のスラリーが固着堆積し、研磨性能の安定性に悪影響を及ぼすという問題もある。   When the dresser 108 of the dressing apparatus is replaced, there is a problem that the pad cut rate of the polishing pad changes due to the difference in the dresser solids, and the polishing rate and the polishing profile change. Further, conventionally, when the dresser 108 of the dressing apparatus is replaced, the dresser 108 is pressed against the polishing pad 100 with a predetermined pressure to perform the running-in operation of the dresser. With this method, there is a problem that the polishing performance is adversely affected in the initial stage of polishing of the substrate W. There is also a problem in that the slurry during dressing adheres and accumulates on the dresser, which adversely affects the stability of the polishing performance.
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ドレッサーの交換時の研磨パッドのパッドカットレートを一定に保ちドレッサーの固体差による研磨レート及び研磨プロファイルのバラツキを防止することができ研磨パッドのドレッシング方法、及び適正な基板研磨ができる基板研磨方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can keep the pad cut rate of the polishing pad constant at the time of changing the dresser, and can prevent the polishing rate and the polishing profile from being varied due to the solid difference of the dresser. dressing how, and to provide a substrate polishing method which can correct substrate polishing an object.
上記課題を解決するため本発明は、研磨テーブル上の研磨パッドにドレッサーを当接させ所定のドレッシング条件で研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、前記ドレッサーは前記研磨パッド上面を半径方向に揺動しながら該研磨パッドをドレッシングしており、前記研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッシング時に各ゾーンにおける前記ドレッサーの前記研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを得て、該研磨パッドのプロファイルを前記ドレッシング条件にフィードバックすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a polishing pad dressing method in which a dresser is brought into contact with a polishing pad on a polishing table to dress the polishing pad under predetermined dressing conditions, wherein the dresser has a radius on the upper surface of the polishing pad. The polishing pad is dressed while swinging in the direction, the polishing pad is divided into a plurality of zones, and the position of the dresser in the radial direction on the upper surface of the polishing pad in each zone is measured at the time of dressing. The polishing pad cut rate is measured, the polishing pad profile is obtained from the polishing pad cut rate, and the polishing pad profile is fed back to the dressing conditions.
上記のようにドレッサーによる研磨パッドのドレッシング時に各ゾーンにおけるドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを得て、該研磨パッドのプロファイルをドレッシング条件にフィードバックすることにより、ドレッサー交換時のパッドカットレートを一定に保つことができる。 As described above, when dressing the polishing pad with the dresser, the radial position of the dresser on the upper surface of the polishing pad in each zone is measured, the cut rate of the polishing pad at the position is measured, and the cut rate of the polishing pad is By obtaining a polishing pad profile and feeding back the polishing pad profile to dressing conditions, the pad cut rate during dresser replacement can be kept constant.
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段を備え、研磨パッドにドレッサーを当接させ所定のドレッシング条件で該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設け、カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートをドレッサー駆動制御手段にフィードバックし、ドレッシング条件に反映させることを特徴とする。   The present invention also includes a polishing table provided with a polishing pad on the upper surface, a dresser, and a dresser drive control means for driving and controlling the dresser, and the polishing pad is brought into contact with the polishing pad under predetermined dressing conditions. A dressing device for a polishing pad to be dressed, provided with a cut rate measuring means for measuring the cut rate of the polishing pad by a dresser, and feeding back the cut rate of the polishing pad measured by the cut rate measuring means to the dresser drive control means, It is characterized by being reflected in conditions.
上記のようにカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートをドレッサー駆動制御手段にフィードバックし、ドレッシング条件に反映させることにより、ドレッサー交換時のパッドカットレートを一定に保つことができる。   As described above, the cut rate of the polishing pad measured by the cut rate measuring means is fed back to the dresser drive control means and reflected in the dressing conditions, whereby the pad cut rate at the time of dresser replacement can be kept constant.
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、カットレートの測定は、研磨テーブルを駆動する研磨テーブル駆動モータのトルク電流値変化、ドレッサーを駆動するドレッサー駆動モータのトルク電流値変化、ドレッサーの前記研磨パッドの当接面の位置変化のいずれか、又はその組み合わせでカットレートの測定を行うことを特徴とする。   In the dressing apparatus for a polishing pad according to the present invention, the cut rate may be measured by measuring a change in torque current value of a polishing table drive motor that drives a polishing table, a change in torque current value of a dresser drive motor that drives a dresser, The cut rate is measured by any one or a combination of the positional changes of the contact surface of the polishing pad.
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーを備え、研磨パッドにドレッサーを当接させ該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、ドレッサーは研磨パッド上面を含む所定の範囲で揺動できるようになっており、研磨パッド上面外の揺動範囲にドレッサーの慣らしを行うドレッサー慣らし装置を設けたことを特徴とする。   Further, the present invention is a polishing pad dressing device comprising a polishing table having a polishing pad on the upper surface and a dresser, and dressing the polishing pad by bringing the dresser into contact with the polishing pad, the dresser covering the upper surface of the polishing pad. A dresser break-in device is provided that allows the dresser to break in a swing range outside the upper surface of the polishing pad.
上記のようにドレッサーの揺動範囲にドレッサーの慣らしを行うドレッサー慣らし装置を設けたことにより、研磨パッドに影響を及ぼさないでドレッサーの慣らしを行うことができる。   By providing the dresser break-in device for performing the dresser break-in in the dresser swing range as described above, the dresser break-in can be performed without affecting the polishing pad.
また、本発明は上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー慣らし装置には、研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設けたことを特徴とする。   According to the present invention, in the dressing device for the polishing pad, the dresser break-in device is provided with a cut rate measuring means for measuring the cut rate of the polishing pad.
上記のようにドレッサー慣らし装置に、研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設けたことにより、ドレッサーの慣らし運転終了点(エンドポイント)を知ることが可能となる。   As described above, the dresser break-in device is provided with the cut rate measuring means for measuring the cut rate of the polishing pad, so that it is possible to know the end point (end point) of the dresser break-in operation.
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートによりドレッサーの寿命を判断するドレッサー寿命判断手段を設けたことを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the dressing apparatus for a polishing pad is provided with dresser life judging means for judging the dresser life based on the cut rate of the polishing pad measured by the cut rate measuring means.
上記のように研磨パッドのカットレートによりドレッサーの寿命を判断するドレッサー寿命判断手段を設けたことにより、ドレッサーの寿命が到達する時点でドレッサーの交換が可能となり、研磨パッドを研磨に最適な条件に維持することができる。   By providing a dresser life judging means that judges the dresser life based on the cut rate of the polishing pad as described above, it is possible to replace the dresser when the dresser life reaches, so that the polishing pad is in an optimum condition for polishing. Can be maintained.
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー慣らし装置に、ドレッサーを駆動するドレッサー駆動モータのトルク電流値を測定するトルク電流測定手段を設け、該測定したトルク電流よりドレッサーの慣らし運転のエンドポイントを検知するエンドポイント検出手段を設けたことを特徴とする。   Further, the present invention provides a dressing device for a polishing pad, wherein the dresser running-in device is provided with torque current measuring means for measuring a torque current value of a dresser driving motor that drives the dresser, and the dresser running-in operation is performed from the measured torque current. An end point detecting means for detecting the end point is provided.
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー慣らし装置によるドレッサーの慣らし運転中に該ドレッサーのドレッシング面を洗浄する洗浄手段を設けたことを特徴とする。   In the polishing pad dressing apparatus according to the present invention, a cleaning means for cleaning the dressing surface of the dresser during a dresser running-in operation by the dresser running-in apparatus is provided.
上記のようにドレッサーの慣らし運転中に該ドレッサーのドレッシング面を洗浄する洗浄手段を設けたので、ドレッサーにドレッシング時に付着するスラリーや固形物を除去することができ、ドレッサーにスラリーや固形物が堆積することを防止できる。   As described above, cleaning means for cleaning the dresser's dressing surface is provided during the dresser's break-in operation, so it is possible to remove the slurry and solid matter adhering to the dresser during dressing, and the slurry and solid matter are deposited on the dresser. Can be prevented.
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段を備え、研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、ドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッサー位置測定手段で測定した各ゾーンにおけるカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを得る研磨パッドプロファイル測定手段とを備え、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする制御手段を設けたことを特徴とする。   The present invention also includes a polishing table provided with a polishing pad on the upper surface, a dresser, and a dresser drive control means for driving and controlling the dresser, and the polishing pad is brought into contact with the polishing pad with a predetermined pressing force. A dressing device for a polishing pad for dressing a pad, wherein the dresser is mounted on a dresser arm so that the upper surface of the polishing pad is oscillated in a radial direction by a dresser turning mechanism, and the dresser has a radial direction on the upper surface of the polishing pad. A dresser position measuring means for measuring the position, a cut rate measuring means for measuring the cut rate of the polishing pad by the dresser, and a cutting rate measuring means in each zone measured by the dresser position measuring means by dividing the polishing pad into a plurality of zones. From the measured polishing pad cut rate, And a polishing pad profile measuring means for obtaining a profile, characterized in that the control means is provided for feeding back the polishing pad profiles measured in the polishing pad profile measuring means dresser drive control means.
上記のように、複数のゾーンに分けられた研磨パッドについて、各ゾーンでカットレートを測定して研磨パッドのプロファイルを測定する研磨パッドプロファイル測定手段を備えたので、研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバック制御することができ、研磨パッドのドレッシングを、実際のプロファイルに適合させる形で行うことができる。なお、研磨パッドは、半径方向に複数のゾーンに分けられていてもよい。   As described above, for the polishing pad divided into a plurality of zones, the polishing pad profile measuring means for measuring the profile of the polishing pad by measuring the cut rate in each zone is provided. And the polishing pad can be dressed in a manner adapted to the actual profile. The polishing pad may be divided into a plurality of zones in the radial direction.
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー旋回機構はモータにより駆動され、ドレッサーアームを揺動するようになっており、ドレッサー位置測定手段は、モータに供給されるパルス数によりドレッサーの研磨パッド上面の半径方向の位置を測定することを特徴とする。なお、位置制御モータ又はパルスモータとしては、例えば、ステッピングモータ、サーボモータを用いることができる。   According to the present invention, in the dressing apparatus for a polishing pad, the dresser turning mechanism is driven by a motor to swing the dresser arm, and the dresser position measuring means is configured by the number of pulses supplied to the motor. The position of the upper surface of the polishing pad in the radial direction is measured. As the position control motor or pulse motor, for example, a stepping motor or a servo motor can be used.
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段と、被研磨基板を保持するトップリングと、該トップリングを駆動制御するトップリング駆動制御手段を備え、研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持される被研磨基板を所定の押圧力で当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨装置であって、ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、ドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッサー位置測定手段で測定した各ゾーンにおけるカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを測定する研磨パッドプロファイル測定手段と、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする第1制御手段と、被研磨基板の研磨面のプロファイルを測定する被研磨基板プロファイル測定手段と、被研磨基板プロファイル測定手段で測定した被研磨基板プロファイルをトップリング駆動制御手段にフィードバックする第2制御手段とを設けたことを特徴とする。   The present invention also provides a polishing table provided with a polishing pad on the upper surface, a dresser, dresser drive control means for driving and controlling the dresser, a top ring for holding a substrate to be polished, and a top for driving and controlling the top ring. A ring drive control means is provided for dressing the polishing pad by bringing a rotating dresser into contact with the polishing pad with a predetermined pressing force and a substrate to be polished held by a top ring rotating on the dressed polishing pad. A substrate polishing apparatus that abuts with a pressing force and polishes the substrate to be polished. The dresser is mounted on a dresser arm and the upper surface of the polishing pad is swung in a radial direction by a dresser turning mechanism. A dresser position measuring means for measuring a radial position on the upper surface of the pad, and a polishing pad by the dresser. The profile of the polishing pad is calculated from the cut rate of the polishing pad measured by the cut rate measuring means in each zone measured by the dresser position measuring means and the cut rate measuring means for measuring the cut rate of the die and the polishing pad divided into a plurality of zones. Polishing pad profile measuring means for measuring, first control means for feeding back the polishing pad profile measured by the polishing pad profile measuring means to the dresser drive control means, and polishing substrate profile measurement for measuring the profile of the polishing surface of the substrate to be polished. And a second control means for feeding back the substrate profile measured by the substrate profile measuring means to the top ring drive control means.
上記のように、複数のゾーンに分けられた研磨パッドについて、各ゾーンでカットレートを測定し、これにより研磨パッドのプロファイルを測定する研磨パッドプロファイル測定手段と、この研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする第1制御手段と、被研磨基板の研磨面のプロファイルを測定する被研磨基板プロファイル測定手段と、被研磨基板プロファイル測定手段で測定した被研磨基板プロファイルをトップリング駆動制御手段にフィードバックかる第2制御手段とを設けたので、研磨パッドプロファイルに基づいて、基板の研磨及び研磨パッドのドレッシングを、実際の研磨パッドファイルに適合させた形で行うことができ、より精度を高めることができる。   As described above, with respect to the polishing pad divided into a plurality of zones, the cut rate was measured in each zone, thereby measuring the polishing pad profile and the polishing pad profile measuring unit. The first control means for feeding back the polishing pad profile to the dresser drive control means, the substrate profile measuring means for measuring the polishing surface profile of the substrate to be polished, and the substrate profile measured by the substrate profile measuring means to be polished. Since the second control means for feeding back to the top ring drive control means is provided, the polishing of the substrate and the dressing of the polishing pad can be performed in a form adapted to the actual polishing pad file based on the polishing pad profile. , Can increase the accuracy
また、本発明は、上記基板研磨装置において、ドレッサー旋回機構は位置制御モータ又はパルスモータにより駆動され、ドレッサーアームを揺動するようになっており、ドレッサー位置測定手段は、位置制御モータ又はパルスモータに供給されるパルス数によりドレッサーの研磨パッド上面の半径方向の位置を測定することを特徴とする。   In the substrate polishing apparatus according to the present invention, the dresser turning mechanism is driven by a position control motor or a pulse motor to swing the dresser arm, and the dresser position measuring means is a position control motor or a pulse motor. The position of the dresser in the radial direction on the upper surface of the polishing pad is measured by the number of pulses supplied to.
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該トップリングを駆動制御するドレッサー駆動制御手段と、被研磨基板を保持するトップリングと、該トップリングを駆動制御するトップリング駆動制御手段を備え、研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持される被研磨基板を押圧しながら当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨装置であって、ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、トップリングは被研磨基板を保持する保持面を有しており、該保持面は複数の領域に区分されており、ドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッサー位置測定手段で測定した各ゾーンにおけるカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを得る研磨パッドプロファイル測定手段と、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルを基に、被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応してトップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御しうる制御手段を設けたことを特徴とする。   The present invention also provides a polishing table provided with a polishing pad on the upper surface, a dresser, dresser drive control means for driving and controlling the top ring, a top ring for holding the substrate to be polished, and driving and controlling the top ring. A top ring drive control means is provided, and a dresser rotating on the polishing pad is brought into contact with a predetermined pressing force to dress the polishing pad, and the substrate to be polished held by the rotating top ring is pressed against the dressed polishing pad. The polishing apparatus is a substrate polishing apparatus that polishes the substrate to be polished while being in contact with the dresser. The dresser is mounted on a dresser arm, and the upper surface of the polishing pad is swung in the radial direction by a dresser turning mechanism. A holding surface for holding the polishing substrate, the holding surface being divided into a plurality of regions; The dresser position measuring means for measuring the radial position on the upper surface of the polishing pad, the cut rate measuring means for measuring the cut rate of the polishing pad by the dresser, and the polishing pad were divided into a plurality of zones and measured by the dresser position measuring means. Based on the polishing pad profile measuring means for obtaining the polishing pad profile from the cutting rate of the polishing pad measured by the cut rate measuring means in each zone and the polishing pad profile measured by the polishing pad profile measuring means, the substrate to be polished is polished to the polishing pad. And a control means capable of controlling the pressing force in each zone of the holding surface of the top ring in accordance with the thickness of the polishing pad.
また、本発明は、研磨テーブルの上面に設けた研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持する被研磨基板を押圧しながら当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨方法であって、ドレッサーは研磨パッド上面を半径方向に揺動しながら該研磨パッドをドレッシングしており、トップリングは複数領域に区分された保持面に被研磨基板を保持するようになっており、研磨パッドを複数のゾーンに分け、各ゾーンにおけるドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを得て、研磨パッドプロファイルを基に、トップリングの保持面で保持した被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応して前記トップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御して、被研磨基板を研磨することを特徴とする。   In addition, the present invention dresses the polishing pad by bringing a rotating dresser into contact with the polishing pad provided on the upper surface of the polishing table with a predetermined pressing force, and holds the dressing pad held by the rotating top ring on the dressed polishing pad. A substrate polishing method for polishing a substrate to be polished by pressing the polishing substrate while pressing the polishing substrate, wherein the dresser dresses the polishing pad while swinging the upper surface of the polishing pad in the radial direction, and the top ring has a plurality of regions. The substrate to be polished is held on a holding surface divided into a plurality of zones, the polishing pad is divided into a plurality of zones, the position of the dresser in each zone in the radial direction on the upper surface of the polishing pad is measured, and The polishing pad cut rate is measured, the polishing pad profile is obtained from the polishing pad cut rate, and the polishing pad profile is obtained. When the substrate to be polished held by the holding surface of the top ring is pressed against the polishing pad based on the foil, the pressing force in each zone of the holding surface of the top ring is controlled according to the thickness of the polishing pad. The polishing substrate is polished.
本発明の一態様においては、各ゾーンにおける研磨パッドのカットレートは、研磨パッドの各ゾーンの中心位置におけるカットレートの測定値、又は各ソーン内の複数の測定点で測定したカットレートの測定値を平均した値である。   In one aspect of the present invention, the cut rate of the polishing pad in each zone is a measured value of the cut rate at the center position of each zone of the polishing pad or a measured value of the cut rate measured at a plurality of measurement points in each thorn. Is an average value.
本発明によれば、ドレッサーによる研磨パッドのドレッシング時に各ゾーンにおけるドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを得て、該研磨パッドのプロファイルをドレッシング条件にフィードバックすることにより、ドレッサー交換時のパッドカットレートを一定に保つことができる。これにより、ドレッサーの固体差による、研磨パッドの研磨レート及び研磨プロファイルのバラツキを防止することができる。 According to the present invention, when dressing a polishing pad with a dresser, the position of the dresser in each zone in the radial direction on the upper surface of the polishing pad is measured, the cut rate of the polishing pad at the position is measured, and the cut rate of the polishing pad is measured. The profile of the polishing pad is obtained from the above, and the profile of the polishing pad is fed back to the dressing conditions, so that the pad cut rate during dresser replacement can be kept constant. As a result, it is possible to prevent variations in the polishing rate and polishing profile of the polishing pad due to differences in the dresser solids.
また、本発明によれば、ドレッサーの慣らしを行うドレッサー慣らし装置を設けたことにより、研磨パッドに影響を及ぼさないでドレッサーの慣らしを行うことができる。   In addition, according to the present invention, by providing a dresser break-in device that breaks in the dresser, the dresser break-in can be performed without affecting the polishing pad.
また、本発明によれば、ドレッサーのドレッシング面を洗浄する洗浄手段を設けたので、ドレッサーにドレッシング時付着するスラリーや固形物を除去することができ、ドレッサーにスラリーや固形物が堆積することを防止し、ドレッサーをドレッシングに好適な状態に維持することができる。   Further, according to the present invention, since the cleaning means for cleaning the dressing surface of the dresser is provided, it is possible to remove the slurry and solid matter adhering to the dresser during dressing, and the slurry and solid matter are deposited on the dresser. And the dresser can be maintained in a state suitable for dressing.
また、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする制御手段を設けたので、実際の研磨パッドプロファイルを理想の研磨パッドプロファイルにすることができる。   Further, since the control means for feeding back the polishing pad profile measured by the polishing pad profile measuring means to the dresser drive control means is provided, the actual polishing pad profile can be made an ideal polishing pad profile.
また、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする第1制御手段と、被研磨基板プロファイル測定手段で測定した被研磨基板プロファイルをトップリング駆動制御手段にフィードバックする第2制御手段とを設けたので、理想的な研磨パッドプロファイルにドレッシングされた研磨パッドで、被研磨基板を理想的な被研磨基板プロファイルにすることが可能となる。   Further, a first control unit that feeds back the polishing pad profile measured by the polishing pad profile measurement unit to the dresser drive control unit, and a first control unit that feeds back the substrate profile to be polished measured by the substrate profile measurement unit to the top ring drive control unit. Since the second control means is provided, it becomes possible to make the substrate to be polished into an ideal substrate profile to be polished with the polishing pad dressed in the ideal polishing pad profile.
また、本発明によれば、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルを基に被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応してトップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御する制御手段を設けたので、研磨パッドプロファイルに応じた適正な被研磨基板の研磨が可能となる。例えば、研磨パッドの厚みが薄い部分に対応するトップリングの保持面の領域について選択的に他の保持面の領域に比べて押圧力を増すようにフィードバック制御する。   Further, according to the present invention, when the substrate to be polished is pressed against the polishing pad based on the polishing pad profile measured by the polishing pad profile measuring means, each zone of the holding surface of the top ring corresponds to the thickness of the polishing pad. Since the control means for controlling the pressing force is provided, it is possible to polish the substrate to be polished appropriately according to the polishing pad profile. For example, feedback control is performed so that the pressing force is selectively increased in the region of the holding surface of the top ring corresponding to the portion where the thickness of the polishing pad is thin as compared with the region of the other holding surface.
また、本発明によれば、測定した研磨パッドプロファイルを基にトップリングの保持面で保持した被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応してトップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御して被研磨基板を研磨するので、研磨パッドプロファイルに応じた適正な被研磨基板の研磨が可能となる。例えば、研磨パッドの厚みが薄い部分に対応するトップリングの保持面の領域について選択的に他の保持面の領域に比べて押圧力を増すようにフィードバック制御する。   Further, according to the present invention, when the substrate to be polished held by the holding surface of the top ring is pressed against the polishing pad based on the measured polishing pad profile, each of the holding surfaces of the top ring corresponding to the thickness of the polishing pad Since the substrate to be polished is polished by controlling the pressing force in the zone, it is possible to polish the substrate to be polished appropriately according to the polishing pad profile. For example, feedback control is performed so that the pressing force is selectively increased in the region of the holding surface of the top ring corresponding to the portion where the thickness of the polishing pad is thin as compared with the region of the other holding surface.
従来のドレッシング装置を備えた研磨装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the grinding | polishing apparatus provided with the conventional dressing apparatus. 本発明に係るドレッシング装置を備えた研磨装置の概略構成例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the schematic structural example of the grinding | polishing apparatus provided with the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るドレッシング装置を備えた研磨装置の概略構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the schematic structural example of the grinding | polishing apparatus provided with the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置の概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the dresser break-in apparatus of the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置の通常状態を示す図である。It is a figure which shows the normal state of the dresser break-in apparatus of the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置のドレッサー慣らし状態を示す図である。It is a figure which shows the dresser running-in state of the dresser running-in apparatus of the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置のドレッサー洗浄状態を示す図である。It is a figure which shows the dresser washing | cleaning state of the dresser break-in apparatus of the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置のドレッサー待機状態を示す図である。It is a figure which shows the dresser standby state of the dresser running-in apparatus of the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るドレッシング装置による研磨パッドのプロファイルの測定手順を示す図である。It is a figure which shows the measurement procedure of the profile of a polishing pad by the dressing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る基板研磨装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a substrate polishing apparatus according to the present invention. 本発明に係る基板研磨装置に用いられるトップリングの概略構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a schematic structure of a top ring used for a substrate polisher concerning the present invention. 本発明に係る基板研磨装置において、測定した研磨パッドのドレッシングプロファイルを被研磨基板の研磨に反映させるための処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow for reflecting the dressing profile of the measured polishing pad in grinding | polishing of a to-be-polished substrate in the board | substrate polish apparatus which concerns on this invention.
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図2及び図3は本発明に係るドレッシング装置を備えた研磨装置の概略構成を示す図であり、図2は側断面、図3は平面図である。本研磨装置は研磨テーブル1と、半導体等の基板を保持し研磨テーブル1の上面に貼設されている研磨パッド4に向けて押圧するトップリング(図示せず)と、研磨パッド4の上面をドレッシングするドレッサー3を備えている。研磨テーブル1は、モータ7に連結されており、その軸心回りに矢印Aに示すように回転する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 and 3 are diagrams showing a schematic configuration of a polishing apparatus provided with a dressing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a side sectional view and FIG. 3 is a plan view. The polishing apparatus includes a polishing table 1, a top ring (not shown) that holds a substrate such as a semiconductor and presses it toward a polishing pad 4 attached to the upper surface of the polishing table 1, and an upper surface of the polishing pad 4. A dresser 3 for dressing is provided. The polishing table 1 is connected to a motor 7 and rotates around its axis as indicated by an arrow A.
ドレッサー3はモータ14に歯車等の動力伝達機構15を介して連結されると共に、昇降シリンダ16に連結されている。これによって、ドレッサー3は矢印Bに示すように昇降して、ドレッサー3を研磨パッド4に対して任意の圧力で押圧し、その軸心回りに矢印Cに示すように回転する。ドレッサー3はドレッサーシャフト8に連結されており、その下面の金属層9にダイヤモンド粒子(図示せず)が金属メッキ等により固着保持されている。研磨テーブル1の上方には、研磨テーブル1の上面に貼設された研磨パッド4上にドレッシング液(主に純水)を供給するドレッシング液供給ノズル5が配置されている。なお、モータ14及び昇降シリンダ16は図示しない駆動制御装置により、任意のドレッシング条件(ドレッサー3の研磨パッド4の押圧力、ドレッサー3の回転数等)でドレッサー3を駆動制御するようになっている。   The dresser 3 is connected to a motor 14 via a power transmission mechanism 15 such as a gear, and is also connected to a lifting cylinder 16. As a result, the dresser 3 moves up and down as indicated by an arrow B, presses the dresser 3 against the polishing pad 4 with an arbitrary pressure, and rotates around its axis as indicated by an arrow C. The dresser 3 is connected to a dresser shaft 8, and diamond particles (not shown) are fixedly held on the metal layer 9 on the lower surface thereof by metal plating or the like. Above the polishing table 1, a dressing solution supply nozzle 5 that supplies a dressing solution (mainly pure water) is disposed on a polishing pad 4 attached to the upper surface of the polishing table 1. The motor 14 and the lift cylinder 16 are driven and controlled by a drive control device (not shown) under any dressing conditions (pressing force of the polishing pad 4 of the dresser 3, rotation speed of the dresser 3, etc.). .
ドレッサー3は揺動軸(図示せず)の揺動中心Oを中心として旋回機構6により矢印Dに示すように揺動(旋回)するドレッサーアーム2を備えている。旋回機構6は歯車6−1、6−2で構成され、モータ29で駆動されるようになっている。モータ29としては、位置制御モータ又はパルスモータを使用することができ、例えばサーボモータやステッピングモータが使用できる。ドレッサー3の下面の金属層9に保持されたダイヤモンド粒子を研磨パッド4の上面に押圧すると共に、研磨テーブル1及びドレッサー3を回転させることにより、研磨パッド4とドレッサー3との相対運動により研磨パッド4の上面を削り、研磨パッド4の上面の目立てや修復を行う。また、ドレッサー3の研磨パッド4上面の半径方向の位置をモータ29に供給されるパルス数で検出するドレッサー位置測定手段(図示せず)を備えている。なお、上記例では旋回機構6によりドレッサーアーム2を矢印Dに示すように研磨パッド4の半径方向に揺動(旋回)させているが、ドレッサー3を研磨パッド4の半径方向に移動できる移動機構であればよい。   The dresser 3 includes a dresser arm 2 that swings (turns) as indicated by an arrow D by a turning mechanism 6 around a swing center O of a swing shaft (not shown). The turning mechanism 6 includes gears 6-1 and 6-2 and is driven by a motor 29. As the motor 29, a position control motor or a pulse motor can be used. For example, a servo motor or a stepping motor can be used. The diamond pad held on the metal layer 9 on the lower surface of the dresser 3 is pressed against the upper surface of the polishing pad 4, and the polishing table 1 and the dresser 3 are rotated so that the polishing pad 4 and the dresser 3 move relative to each other. The upper surface of 4 is shaved, and the upper surface of the polishing pad 4 is sharpened and repaired. Further, dresser position measuring means (not shown) for detecting the radial position of the upper surface of the polishing pad 4 of the dresser 3 by the number of pulses supplied to the motor 29 is provided. In the above-described example, the dresser arm 2 is swung (turned) in the radial direction of the polishing pad 4 as shown by the arrow D in the turning mechanism 6. However, the moving mechanism that can move the dresser 3 in the radial direction of the polishing pad 4. If it is.
研磨テーブル1の内部には、センサコイルに高周波電流を流しドレッサー3の金属層9に渦電流を誘導させ、該渦電流の大きさから研磨パッド4の厚さを測定する渦電流センサ10が埋め込まれている。研磨パッド4は、例えば発砲ウレタン等の誘電体材であるから、その厚さが厚ければドレッサー3の金属層9に誘導される渦電流が小さく、薄くなれば大きくなる。従って、金属層9に誘導される渦電流の大きさを測定することにより、研磨パッド4の厚さを測定できる。渦電流センサ10の出力端に接続された配線18は、研磨テーブル1及び研磨テーブル支持軸1a内を通り、研磨テーブル支持軸1aの軸端に設けられたロータリコネクタ11を経由してコントローラ12に接続されている。コントローラ12は表示装置13に接続されている。これによって、渦電流式研磨パッド厚さ検知モニタが構成されている。ロータリコネクタ11の代わりにスリップリングを用いることができる。なお、図2ではドレッサー3の金属層9に誘導される渦電量を渦電流センサ10を研磨パッド4の下方の研磨テーブル1の1ヶ所に設けているが、例えば図9に示すように、研磨パッド4の上面を半径方向に複数のゾーンに区分し、各ゾーンの中心位置の研磨パッド4の下方に設け、各ゾーンの中心位置の研磨パッド4の厚さを測定するようにしてもよい。   An eddy current sensor 10 is embedded in the polishing table 1 to cause a high-frequency current to flow through the sensor coil to induce an eddy current in the metal layer 9 of the dresser 3 and to measure the thickness of the polishing pad 4 from the magnitude of the eddy current. It is. Since the polishing pad 4 is a dielectric material such as foamed urethane, for example, the eddy current induced in the metal layer 9 of the dresser 3 is small if the thickness is thick, and increases if the thickness is thin. Therefore, the thickness of the polishing pad 4 can be measured by measuring the magnitude of the eddy current induced in the metal layer 9. The wiring 18 connected to the output end of the eddy current sensor 10 passes through the polishing table 1 and the polishing table support shaft 1a and passes to the controller 12 via the rotary connector 11 provided at the shaft end of the polishing table support shaft 1a. It is connected. The controller 12 is connected to the display device 13. Thus, an eddy current type polishing pad thickness detection monitor is configured. A slip ring can be used instead of the rotary connector 11. In FIG. 2, the eddy current amount induced in the metal layer 9 of the dresser 3 is provided with the eddy current sensor 10 in one place on the polishing table 1 below the polishing pad 4. For example, as shown in FIG. The upper surface of the pad 4 may be divided into a plurality of zones in the radial direction, provided below the polishing pad 4 at the center position of each zone, and the thickness of the polishing pad 4 at the center position of each zone may be measured.
渦電流式研磨パッド厚さの検知モニタ17によれば、研磨パッド4の厚さの変化をドレッサー3の金属層9に生じる渦電流を渦電流センサ10で検出し、この渦電流センサ10で検出した電流値を表示装置13に表示し、研磨パッド4の厚さを検知できる。コントローラ12は渦電流センサ10からの信号により、研磨パッド4のカットレートを検出し、これを上記モータ14や昇降シリンダ16を駆動制御するドレッサー駆動制御装置にフィードバックし、ドレッシング条件(ドレッサー3の研磨パッド押圧力、ドレッサー3の研磨パッド上面の半径方向移動速度、ドレッサー3の回転速度等)に反映するようになっている。例えばここでは、昇降シリンダ16によるドレッサー3の研磨パッド4を押圧する押圧力やモータ14によるドレッサー3の回転数等に反映する。   According to the eddy current type polishing pad thickness detection monitor 17, an eddy current sensor 10 detects a change in the thickness of the polishing pad 4 in the metal layer 9 of the dresser 3, and the eddy current sensor 10 detects this change. The measured current value is displayed on the display device 13, and the thickness of the polishing pad 4 can be detected. The controller 12 detects the cut rate of the polishing pad 4 based on a signal from the eddy current sensor 10 and feeds it back to the dresser drive control device that controls the motor 14 and the lift cylinder 16 to perform dressing conditions (polishing of the dresser 3). This is reflected in the pad pressing force, the radial movement speed of the upper surface of the polishing pad of the dresser 3, the rotational speed of the dresser 3, and the like. For example, this is reflected in the pressing force pressing the polishing pad 4 of the dresser 3 by the elevating cylinder 16, the number of rotations of the dresser 3 by the motor 14, and the like.
上記例では、上記ドレッサー3による研磨パッド4のカットレートの測定を渦電流センサ10で測定しているが、研磨パッド4のカットレートの測定は研磨テーブル1を駆動(回転)するモータ7のトルク電流値の変化、又はドレッサー3を駆動するモータ14のトルク電流、ドレッサー3の研磨パッドの当接面の位置変化(これはドレッサー3の高さ位置の変化を測定することにより検知できる。又はこれらの組み合わせで行うことができる。また、ドレッサー3の研磨パッド上面の半径方向は、上記のようにモータ29(位置制御モータ又はパルスモータ)に供給するパルス数で検知するようにしているが、ドレッサー3の研磨パッド上面の半径方向の位置を検知できるものであれば、どのような測定手段でもよい。   In the above example, the measurement of the cut rate of the polishing pad 4 by the dresser 3 is measured by the eddy current sensor 10, but the cut rate of the polishing pad 4 is measured by the torque of the motor 7 that drives (rotates) the polishing table 1. Changes in the current value, torque current of the motor 14 driving the dresser 3, position change of the contact surface of the polishing pad of the dresser 3 (this can be detected by measuring changes in the height position of the dresser 3 or these. Further, the radial direction of the upper surface of the polishing pad of the dresser 3 is detected by the number of pulses supplied to the motor 29 (position control motor or pulse motor) as described above. Any measuring means may be used as long as the position in the radial direction of the upper surface of the polishing pad 3 can be detected.
上記構成の研磨装置において、ドレッサー3の交換時に、ドレッサーの固体差により研磨パッド4の削れ度(パッドカットレート)が変化し、基板研磨レート及び研磨プロファイルが変化するという問題がある。また、従来はドレッサー3の交換時に研磨パッド4にてドレッサー3を慣らしているが、この方法だと研磨性能、特に基板の研磨初期に基板研磨に悪い影響を与えるという問題があった。そこでここでは図3に示すように、ドレッサー3の退避位置(研磨パッド4の上面外のドレッサー3の揺動範囲端部)にドレッサー3の交換時、該ドレッサー3の慣らし運転を行うドレッサー慣らし装置20を設けている。   In the polishing apparatus having the above-described configuration, when the dresser 3 is replaced, there is a problem that the degree of abrasion (pad cut rate) of the polishing pad 4 changes due to the solid difference of the dresser, and the substrate polishing rate and the polishing profile change. Conventionally, the dresser 3 is accustomed to the polishing pad 4 when the dresser 3 is replaced. However, this method has a problem of adversely affecting the polishing performance, particularly the substrate polishing in the initial stage of the substrate polishing. Therefore, here, as shown in FIG. 3, when the dresser 3 is replaced at the retracted position of the dresser 3 (the end of the swinging range of the dresser 3 outside the upper surface of the polishing pad 4), the dresser running-in device that performs the running-in operation of the dresser 3 is performed. 20 is provided.
ドレッサー慣らし装置20は、図4に示すように、台部材21の上面にドレッサー慣らし材22を貼り付けた構成のドレッサー慣らし部23を備えている。ドレッサー慣らし部23はドレッサー慣らし部支持シャフト27に支持され、昇降機構(図示せず)により矢印Eに示すように、昇降可能で、且つ矢印Fに示すように回転できるようになっている。ドレッサー慣らし材22には、研磨パッド4と同質の、例えば発砲ポリウレタン材を用いる。ドレッサー慣らし材22には多数の洗浄液噴射孔24が設けられており、台部材21内に設けられた洗浄液供給路(図示せず)から洗浄液が供給され、各洗浄液噴射孔24から噴射されるようになっている。また、ドレッサー慣らし材22の中心部を通る径方向にはナイロンブラシ等のブラシ部材25が配置できるようになっている。なお、図4(a)はドレッサー慣らし装置20の側面図、図4(b)はドレッサー慣らし装置20の平面図である。   As shown in FIG. 4, the dresser break-in device 20 includes a dresser break-in portion 23 having a configuration in which a dresser break-in member 22 is attached to the upper surface of the base member 21. The dresser running-in portion 23 is supported by a dresser running-in portion support shaft 27, can be moved up and down as indicated by an arrow E by an elevating mechanism (not shown), and can be rotated as indicated by an arrow F. For the dresser break-in material 22, for example, a foamed polyurethane material having the same quality as the polishing pad 4 is used. The dresser break-in material 22 is provided with a large number of cleaning liquid injection holes 24 so that the cleaning liquid is supplied from a cleaning liquid supply path (not shown) provided in the base member 21 and is injected from each cleaning liquid injection hole 24. It has become. Further, a brush member 25 such as a nylon brush can be arranged in the radial direction passing through the center portion of the dresser break-in material 22. 4A is a side view of the dresser break-in device 20, and FIG. 4B is a plan view of the dresser break-in device 20. FIG.
ドレッサー慣らし部23は図5に示すように、常時は洗浄液収容槽26の洗浄液Q内に浸漬され、湿潤状態になっている。なお、図5において、28は洗浄液収容槽26内の洗浄液Qの漏出を防止するシール機構である。ドレッサー3の交換時、図6に示すように、ドレッサー慣らし装置20のドレッサー慣らし部23の真上の所定位置に退避しているドレッサー3に向けて、ドレッサー慣らし部23を上昇させ、ドレッサー3の下面に所定の圧力で押し付ける。そしてドレッサー慣らし部23を矢印Fに示すように回転させると共に、ドレッサー3を矢印Cに示すように回転し、ドレッサー3とドレッサー慣らし部23の相対的運動により、ドレッサー慣らし材22の上面を削り取りながら、ドレッサー3の慣らし行う。このときドレッサー慣らし部23の押圧圧力や、回転数はコントローラ(図示せず)によりコントロールされようになっている。なお、ここではドレッサー3とドレッサー慣らし部23の双方を回転させているが、ドレッサー慣らし部23を静止状態にしてもよい。   As shown in FIG. 5, the dresser break-in portion 23 is always immersed in the cleaning liquid Q in the cleaning liquid storage tank 26 and is in a wet state. In FIG. 5, reference numeral 28 denotes a sealing mechanism that prevents leakage of the cleaning liquid Q in the cleaning liquid storage tank 26. When the dresser 3 is replaced, as shown in FIG. 6, the dresser running-in portion 23 is raised toward the dresser 3 evacuated to a predetermined position directly above the dresser running-in portion 23 of the dresser running-in device 20. Press against the lower surface with a certain pressure. Then, the dresser running-in portion 23 is rotated as indicated by an arrow F, the dresser 3 is rotated as indicated by an arrow C, and the upper surface of the dresser running-in material 22 is scraped off by the relative movement of the dresser 3 and the dresser running-in portion 23. , Doing-in of the dresser 3 is performed. At this time, the pressing pressure and the rotational speed of the dresser break-in portion 23 are controlled by a controller (not shown). Here, both the dresser 3 and the dresser running-in portion 23 are rotated, but the dresser running-in portion 23 may be stationary.
上記ドレッサー慣らし装置20において、ドレッサー慣らし部23の台部材21内には、図示は省略するが、図2の渦電流センサ10と同じような渦電流センサが設けられており、該渦電流センサによりドレッサー慣らし材22の厚さ変化を測定し、該ドレッサー慣らし材22のカットレートを測定する。この測定したカッレートとドレッサー3の正常時のカットレートを比較し、正常であったらドレッサー慣らし運転の終点として慣らし運転を終了し、正常でなかった場合はドレッサー慣らし部23によるドレッサー3の慣らしを継続して行い、ドレッサー3のパッドカットレートを調整する。ドレッサー3の研磨パッド4のカットレートは、ダイヤモンド粒子の角の磨耗に応じて、基本的に新品使用開始から最後まで減少傾向にあるが、経験上、新品で卸したては研磨パッド4のカットレートの減少速度が速く、あるところでカットレート減少速度の傾きが緩やかになる。その勾配が緩やかになったところでドレッサー慣らし運転の終点とする。   In the dresser running-in device 20, an eddy current sensor similar to the eddy current sensor 10 in FIG. 2 is provided in the base member 21 of the dresser running-in portion 23, and the eddy current sensor The thickness change of the dresser break-in material 22 is measured, and the cut rate of the dresser break-in material 22 is measured. The measured cut rate is compared with the normal cut rate of the dresser 3, and if it is normal, the break-in operation is terminated as the end point of the dresser break-in operation. If not, the dresser break-in unit 23 continues the break-in of the dresser 3 To adjust the pad cut rate of the dresser 3. The cutting rate of the polishing pad 4 of the dresser 3 is basically decreasing from the start of use of a new product to the end depending on the wear of the corners of the diamond particles. The rate of decrease of the rate is fast, and the slope of the rate of decrease of the cut rate becomes gentle at a certain point. When the slope becomes gentle, the end point of the dresser break-in operation is set.
なお、ドレッサー慣らし材22のカットレートを測定する方法としては、ドレッサー3を駆動するモータ(図示せず)のトルク電流、又はドレッサー慣らし部23を駆動するモータのトルク電流、或いはこれらの組み合わせからも測定できる。また、ドレッシング中のドレッサー3の高さ位置を測定するドレッサー高さ位置センサ(図示せず)を設け、このドレッサー高さ位置センサの出力からドレッサー慣らし材22のカットレートを測定するようにしてもよい。   As a method of measuring the cut rate of the dresser break-in material 22, the torque current of a motor (not shown) that drives the dresser 3, the torque current of the motor that drives the dresser break-in portion 23, or a combination thereof can also be used. It can be measured. Further, a dresser height position sensor (not shown) for measuring the height position of the dresser 3 during dressing is provided, and the cut rate of the dresser break-in material 22 is measured from the output of the dresser height position sensor. Good.
上記ドレッサー3の慣らし運転が終了したら、図7に示すように、ドレッサー3の下面とドレッサー慣らし材22の上面の間に所定の隙間を設け、ドレッサー3のダイヤモンド粒子を固着保持する金属層9の下面にドレッサー洗浄ブラシ25を当接すると共に、ドレッサー慣らし部23のドレッサー慣らし材22の洗浄液噴射孔24から洗浄液(純水、薬液、これら純水や薬液とN2との混合体)qを噴射し、金属層9の下面を洗浄する。これにより、ドレッサー3の金属層9の下面に付着しているスラリー等の付着物を除去できる。 When the running-in operation of the dresser 3 is finished, as shown in FIG. 7, a predetermined gap is provided between the lower surface of the dresser 3 and the upper surface of the dresser running-in material 22, and the metal layer 9 that holds and holds the diamond particles of the dresser 3 is formed. The dresser cleaning brush 25 is brought into contact with the lower surface, and a cleaning liquid (pure water, chemical liquid, a mixture of pure water, chemical liquid, and N 2 ) q is sprayed from the cleaning liquid injection hole 24 of the dresser running-in material 22 of the dresser running-in portion 23. The lower surface of the metal layer 9 is cleaned. Thereby, deposits, such as a slurry adhering to the lower surface of the metal layer 9 of the dresser 3, can be removed.
上記慣らしが終了し、洗浄の終了したドレッサー3は、図8に示すように研磨装置が基板を研磨中の間は、ドレッサー3の金属層9の下面を洗浄液収容槽26内の洗浄液Qに浸漬させると共に、ドレッサー洗浄ブラシ25を当接させ、金属層9の下面を湿潤状態にしながら、ドレッサー3を回転させながら洗浄し、待機する。これにより、ドレッサー3の下面は湿潤状態で且つ清浄な状態に維持される。   The dresser 3 which has been conditioned and has been cleaned is immersed in the cleaning liquid Q in the cleaning liquid storage tank 26 while the lower surface of the metal layer 9 of the dresser 3 is being polished while the polishing apparatus is polishing the substrate as shown in FIG. Then, the dresser cleaning brush 25 is brought into contact therewith, while the lower surface of the metal layer 9 is kept in a wet state, the dresser 3 is cleaned while rotating, and is put on standby. Thereby, the lower surface of the dresser 3 is maintained in a wet state and a clean state.
研磨装置の研磨パッド4のドレッシングに長時間使用したドレッサー3は、パッドカットレートが低下し、該パッドカットレートが所定以下となれば、ドレッサー3が寿命に達したとして、ドレッサー3の交換を行う。ドレッサー慣らし装置はこのドレッサー寿命の判定にも利用できる。ドレッサー慣らし装置20にドレッサー慣らし材22のカットレートからドレッサー寿命を判定するドレッサー寿命判定手段を設け、研磨パッド4のドレッシングに使用したドレッサー3でドレッサー慣らし材22をドレッシングし、そのカットレートを測定し、この測定したカットレートからドレッサー3の寿命を判定する。   The dresser 3 used for a long time for dressing the polishing pad 4 of the polishing apparatus has a reduced pad cut rate, and if the pad cut rate falls below a predetermined value, the dresser 3 has reached the end of its life and is replaced. . The dresser break-in device can also be used to determine the dresser life. The dresser running-in device 20 is provided with dresser life judging means for judging the dresser life from the cut rate of the dresser running-in material 22, dressing the dresser running-in material 22 with the dresser 3 used for dressing the polishing pad 4, and measuring the cut rate. The life of the dresser 3 is determined from the measured cut rate.
ドレッサー慣らし装置20で交換時のドレッサー3の慣らし運転を行う際、慣らし運転が進むと、ドレッサー3を駆動するモータ14のトルク電流値が変化する(例えば、トルク電流値は次第に減少し慣らし運転の終了点が近づくと一定値となる)から、このトルク電流値を監視し、ドレッサー3の慣らし運転の終了点(エンドポイント)を検出するようにしてもよい。   When the running-in operation of the dresser 3 at the time of replacement is performed by the dresser running-in device 20, when the running-in operation proceeds, the torque current value of the motor 14 that drives the dresser 3 changes (for example, the torque current value gradually decreases and the running-in operation is performed). The torque current value may be monitored so that the end point (end point) of the break-in operation of the dresser 3 may be detected.
ドレッサー3による研磨テーブル1の研磨パッド4上面のドレッシングは、1枚の基板の研磨終了毎に行うようになっている。このドレッシング動作は、回転するドレッサー3を回転するテーブル1の研磨パッド4の上面に所定圧力で押圧して行うが、その際ドレッサー3は図3に示すように、揺動中心Oを中心として回転するドレッサー3のドレッシング面を研磨パッド4上面に当接させ、且つ矢印Dに示すように半径方向に往復揺動(旋回)させて行う。1回(1工程)のドレッシングは、ドレッサー3複数回の往復揺動運動によるドレッシングにより行っている。また、ドレッシングによる研磨パッド4のプロファイル(表面形状)の測定は、図9に示すように研磨パッド4の上面を半径方向に複数のゾーンに区分し、各ゾーンの所定点a〜eの研磨パッド4の厚さを測定して行う。 Dressing of the upper surface of the polishing pad 4 of the polishing table 1 by the dresser 3 is performed every time the polishing of one substrate is completed. This dressing operation is performed by pressing the rotating dresser 3 against the upper surface of the polishing pad 4 of the rotating table 1 with a predetermined pressure. At this time, the dresser 3 rotates about the oscillation center O as shown in FIG. The dressing surface of the dresser 3 is brought into contact with the upper surface of the polishing pad 4 and reciprocally swung (rotated) in the radial direction as indicated by an arrow D. One-time (one-step) dressing is performed by dressing by a plurality of reciprocating rocking motions of the dresser 3. Also, the profile (surface shape) of the polishing pad 4 by dressing is measured by dividing the upper surface of the polishing pad 4 into a plurality of zones in the radial direction as shown in FIG. 9 and polishing pads at predetermined points a to e in each zone. 4 is measured.
このときドレッサー3の一回の往復揺動運動で、a〜eの5点の研磨パッド4の厚さを連続して測定すると高速のデータ処理が要求され、データ処理の速い高価なデータ処理装置が必要になる。そこでここでは、1回のドレッサー3の往復揺動運動によるドレッシングで、a〜eの1点のみ、即ち、ドレッサー3の1回の往復揺動運動によるドレッシングで複数ゾーン内の1つのゾーン内の所定点のみの研磨パッド4の厚さを測定し(例えば、1回目の往復揺動運動によるドレッシングでa点、2回目の往復揺動運動によるドレッシングでb点、3回目の往復揺動運動によるドレッシングでc点・・・というように研磨パッド4の厚さを測定し)、複数の往復揺動運動によるドレッシングからなる1工程のドレッシング(図ではa〜eの5回の往復揺動運動によるドレッシング)を経てa〜eの全点の研磨パッド4の厚さを測定している。また、ノイズの影響を防ぐため各点の研磨パッド4の厚さ測定を複数回行いその平均値を採って各点の研磨パッド4の厚さとしている。図ではa点の研磨パッド4の厚さを複数回とってその平均値をa点の厚さ、b点の研磨パッド4の厚さを複数回とってその平均値をb点の厚さというように、各点の研磨パッド4の厚さを複数回とってその平均値を各点の研磨パッド4の厚さとしている。 At this time, if the thickness of the polishing pad 4 at five points a to e is continuously measured by one reciprocating swinging motion of the dresser 3, high-speed data processing is required, and an expensive data processing device with high data processing speed. Is required. Therefore, here, dressing by the reciprocating rocking motion of the dresser 3 is performed once , and only one point a to e, that is, dressing by the reciprocating rocking motion of the dresser 3 is performed within one zone in a plurality of zones. Measure the thickness of the polishing pad 4 only at a predetermined point (for example, point a for dressing by the first reciprocating rocking motion, point b by dressing by the second reciprocating rocking motion, and by the third reciprocating rocking motion) The thickness of the polishing pad 4 is measured as dressing point c at the dressing), and one-step dressing consisting of dressing by a plurality of reciprocating rocking motions ( by five reciprocating rocking motions a to e in the figure) measures the thickness of the polishing pad 4 of all points a~e through dressing). Further, in order to prevent the influence of noise, the thickness of the polishing pad 4 at each point is measured a plurality of times, and the average value is taken as the thickness of the polishing pad 4 at each point. In the figure, the thickness of the polishing pad 4 at point a is taken a plurality of times, the average value is the thickness of point a, the thickness of the polishing pad 4 at point b is taken a plurality of times, and the average value is called the thickness of point b. Thus, the thickness of the polishing pad 4 at each point is taken a plurality of times, and the average value is taken as the thickness of the polishing pad 4 at each point.
上記のように研磨パッド4の各点の厚さ測定を繰り返すことにより、複数枚の基板の研磨とドレッシングで、複数ゾーンの所定点の研磨パッド4の厚さが測定でき、研磨パッドの1つのプロファイルが得られる。それを、複数セット繰り返し、平均化して研磨パッドのプロファイルとし研磨レシピに反映する。図9の例でいうと、5枚の基板の研磨とドレッシングで、a〜eの各点の研磨パッド4の厚さが測定でき、1つの研磨パッドのプロファイルが得られる。これを、3セット繰り返し(基板15枚分)、平均化して研磨パッドのプロファイルとし研磨レシピに反映する。   By repeating the thickness measurement at each point of the polishing pad 4 as described above, the thickness of the polishing pad 4 at a predetermined point in a plurality of zones can be measured by polishing and dressing a plurality of substrates. A profile is obtained. A plurality of sets are repeated and averaged to obtain a polishing pad profile, which is reflected in the polishing recipe. In the example of FIG. 9, by polishing and dressing five substrates, the thickness of the polishing pad 4 at each point a to e can be measured, and a profile of one polishing pad is obtained. This is repeated 3 sets (for 15 substrates), averaged and reflected as a polishing pad profile in the polishing recipe.
図10は本発明に係る基板研磨装置の概念図である。矢印A方向に回転する研磨テーブル1の上面に貼り付けられた研磨パッド4の上面に矢印C方向に回転するドレッサー3が所定の押圧力で当接し、ドレッサーアーム2(図3参照)の揺動により矢印Dに示すように、研磨パッド4の半径方向に往復動しながら、研磨パッド4のドレッシングを行う。この研磨パッド4の上面を半径方向に環帯状にZ1〜Z7のゾーンに区分し、ドレッシング中に各ゾーンZ1〜Z7の中心にドレッサー3が位置するのを、位置制御モータ又はパルスモータから選ばれるモータ29に供給されるパルス数で検出し、その研磨パッド4の厚さを測定する。ドレッサー3の研磨パッド4上面の半径方向の位置は、モータ29に供給されるパルス数で精度よく測定できる。T1〜T7は各ゾーンZ1〜Z7の中心部の研磨パッド4の厚さの測定値を示す。   FIG. 10 is a conceptual diagram of a substrate polishing apparatus according to the present invention. The dresser 3 rotating in the direction of arrow C abuts on the upper surface of the polishing pad 4 attached to the upper surface of the polishing table 1 rotating in the direction of arrow A with a predetermined pressing force, and the dresser arm 2 (see FIG. 3) swings. As shown by arrow D, the polishing pad 4 is dressed while reciprocating in the radial direction of the polishing pad 4. The upper surface of the polishing pad 4 is divided into zones Z1 to Z7 in a ring shape in the radial direction, and the positioner 3 is positioned at the center of each zone Z1 to Z7 during dressing is selected from a position control motor or a pulse motor. Detection is performed by the number of pulses supplied to the motor 29, and the thickness of the polishing pad 4 is measured. The position in the radial direction of the upper surface of the polishing pad 4 of the dresser 3 can be accurately measured by the number of pulses supplied to the motor 29. T1 to T7 indicate measured values of the thickness of the polishing pad 4 at the center of each zone Z1 to Z7.
上記各ゾーンZ1〜Z7の研磨パッド4の厚さの測定値T1〜T7から研磨パッド4のドレッシングのプロファイルを測定し、このプロファイルをドレッサー3を駆動制御する駆動制御装置にフィードバックし、ドレッシング条件(ドレッサー3の研磨パッド押圧力、ドレッサー3の研磨パッド上面の半径方向移動速度、ドレッサー3の回転速度等)に反映する。これにより、研磨パッド4の理想的なドレッシングプロファイルを得ることが可能となる。   The dressing profile of the polishing pad 4 is measured from the measured values T1 to T7 of the thickness of the polishing pad 4 in each of the zones Z1 to Z7, and this profile is fed back to the drive control device that drives and controls the dresser 3. This is reflected in the pressing force of the polishing pad of the dresser 3, the radial movement speed of the upper surface of the polishing pad of the dresser 3, the rotational speed of the dresser 3, etc. Thereby, an ideal dressing profile of the polishing pad 4 can be obtained.
30は下面に被研磨基板Wを保持して回転軸(図示せず)を中心に矢印G方向に回転するトップリングである。該トップリング30は下端外周にリテーナリング32が設けられており、該リテーナリング32の内部にメンブレン41で構成された環帯状の圧力室M1〜M4が設けられており、圧力室M1〜M4のメンブレン41の下面は被研磨基板Wを保持する保持面となっている。各圧力室M1〜M4の圧力を調整することにより、その部分に当接する被研磨基板Wの研磨パッド4への押圧力を制御することができる。   Reference numeral 30 denotes a top ring that holds the substrate to be polished W on its lower surface and rotates in the direction of arrow G about a rotation axis (not shown). The top ring 30 is provided with a retainer ring 32 on the outer periphery of the lower end, and annular belt-shaped pressure chambers M1 to M4 each including a membrane 41 are provided inside the retainer ring 32. The lower surface of the membrane 41 is a holding surface that holds the substrate W to be polished. By adjusting the pressure in each of the pressure chambers M1 to M4, it is possible to control the pressing force to the polishing pad 4 of the substrate W to be polished that is in contact with that portion.
上記のように各ゾーンZ1〜Z7の研磨パッド4の厚さの測定値T1〜T7を得て、これにより、各圧力室に連通する流体路ごとに設けられた圧力コントローラを制御して上記メンブレン41で形成された圧力室M1〜M4の圧力が調整できるため、各圧力室の圧力を、研磨パッド4の厚さに追従した分布とすることができる。したがって、研磨パッド4のドレッシングプロファイルに影響されない適正な被研磨基板Wの研磨プロファイルが実現できる。一例としては、研磨パッド4の厚さの測定値が小さいゾーン(領域)に対応する圧力室の圧力を他の研磨パッド4の厚さの測定値が大きいゾーン(領域)より選択的に高くすることにより、被研磨基板Wの研磨量を均等にすることが可能となるが、これに限定されない。要は、研磨パッド4のプロファイルに応じて、研磨プロファイルを実現するべくゾーンごとの押圧力が可変とされたフィードバック制御がなされる。連続して研磨を行う場合、パッドプロファイルが経時的に変化していくため、この変化も考慮変数として加えた上で、押圧力を制御することもできる。   As described above, the measured values T1 to T7 of the thickness of the polishing pad 4 in each of the zones Z1 to Z7 are obtained, and thereby the pressure controller provided for each fluid path communicating with each pressure chamber is controlled to control the membrane. Since the pressures of the pressure chambers M <b> 1 to M <b> 4 formed by 41 can be adjusted, the pressure of each pressure chamber can be distributed according to the thickness of the polishing pad 4. Therefore, an appropriate polishing profile of the substrate W to be polished that is not affected by the dressing profile of the polishing pad 4 can be realized. As an example, the pressure in the pressure chamber corresponding to the zone (region) where the measured value of the polishing pad 4 is small is selectively made higher than the zone (region) where the measured value of the other polishing pad 4 is large. As a result, the polishing amount of the substrate to be polished W can be made uniform, but the present invention is not limited to this. In short, according to the profile of the polishing pad 4, feedback control is performed in which the pressing force for each zone is variable in order to realize the polishing profile. When polishing is performed continuously, the pad profile changes with time, so that the pressing force can be controlled after adding this change as a consideration variable.
研磨パッド4の厚さの測定値が小さいゾーン(領域)に対応する圧力室の圧力を他の研磨パッド4の厚さの測定値が大きいゾーン(領域)より選択的に高くする。また、上記のように研磨パッド4のドレッシングをドレッサー3を駆動制御する駆動制御装置にフィードバックし、理想的な研磨パッド4のドレッシングプロファイルを得た上で、この理想的な研磨パッド4のドレッシングプロファイルにより、圧力室M1〜M4の圧力を調整することにより、更に適正な被研磨基板Wの研磨プロファイルが実現できる。   The pressure in the pressure chamber corresponding to the zone (region) where the measured value of the polishing pad 4 is small is selectively made higher than the zone (region) where the measured value of the thickness of the other polishing pad 4 is large. Also, the dressing profile of the polishing pad 4 is fed back to the drive control device that drives and controls the dresser 3 as described above to obtain an ideal dressing profile of the polishing pad 4, and then the dressing profile of the ideal polishing pad 4 is obtained. Thus, by adjusting the pressure in the pressure chambers M1 to M4, a more appropriate polishing profile of the substrate W to be polished can be realized.
図11は、本発明に係る基板研磨装置に用いられるトップリングの概略構成を示す縦断面図である。トップリング30は、円筒容器状のトップリング本体31と、該トップリング本体31の下端に固定された環状のリテーナリング32を備えている。トップリング本体31の内側には環状の加圧シート33が配置され、加圧シート33はトップリング本体31と加圧シート支持部材34に挟持されトップリング本体31の内周下面に支持されている。トップリング本体31の上面中央部にはトップリング駆動軸35が配設されており、トップリング本体31とトップリング駆動軸35とは自在継手部36により連結されている。自在継手部36は、ベアリングボール37を具備し、トップリング本体31及びトップリング駆動軸35を互いに傾動可能とする球面軸受機構と、トップリング駆動軸35の回転力をトップリング本体31に伝達する図示しない回転力伝達機構とを備えている。トップリング本体31はトップリング駆動軸35に対して傾動可能で、且つトップリング駆動軸35の回転力を受けて回転する。   FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a top ring used in the substrate polishing apparatus according to the present invention. The top ring 30 includes a cylindrical container-like top ring main body 31 and an annular retainer ring 32 fixed to the lower end of the top ring main body 31. An annular pressure sheet 33 is disposed inside the top ring body 31, and the pressure sheet 33 is sandwiched between the top ring body 31 and the pressure sheet support member 34 and supported on the inner peripheral lower surface of the top ring body 31. . A top ring drive shaft 35 is disposed at the center of the top surface of the top ring body 31, and the top ring body 31 and the top ring drive shaft 35 are connected by a universal joint 36. The universal joint portion 36 includes a bearing ball 37, and transmits the rotational force of the top ring drive shaft 35 to the top ring body 31 and a spherical bearing mechanism that allows the top ring body 31 and the top ring drive shaft 35 to tilt relative to each other. And a rotational force transmission mechanism (not shown). The top ring body 31 can be tilted with respect to the top ring drive shaft 35 and rotates by receiving the rotational force of the top ring drive shaft 35.
トップリング本体31とリテーナリング32で画成された空間内には、円板状のチャッキングプレート38が配置され、該チャッキングプレート38は加圧シート33の下面にチャッキングプレート保持部材39を介して保持されている。トップリング本体31と加圧シート33とチャッキングプレート38とで、チャッキングプレート38の上部に圧力室M5を形成している。加圧シート33はゴム等の弾性体からなり、圧力室M5内を加圧・減圧することにより、チャッキングプレート38は上下動可能となっている。チャッキングプレート38の下面は被研磨基板Wを保持する基板保持面となっている。   A disc-shaped chucking plate 38 is disposed in a space defined by the top ring body 31 and the retainer ring 32, and the chucking plate 38 has a chucking plate holding member 39 on the lower surface of the pressure sheet 33. Is held through. The top ring body 31, the pressure sheet 33, and the chucking plate 38 form a pressure chamber M5 above the chucking plate 38. The pressurizing sheet 33 is made of an elastic body such as rubber, and the chucking plate 38 can move up and down by pressurizing and depressurizing the inside of the pressure chamber M5. The lower surface of the chucking plate 38 is a substrate holding surface that holds the substrate W to be polished.
基板保持面となっているチャッキングプレート38の下面には環状のメンブレン41a、41b、41c、41dが配置されている。メンブレン41aはその上端部をチャッキングプレート38と環状のメンブレンホルダー51で挟持してチャッキングプレート38の下面中央部に取り付けられている。メンブレン41bはその上端部をチャッキングプレート38と環状のメンブレンホルダー51で挟持してチャッキングプレート38の下面のメンブレン41aの外周側に取り付けられている。メンブレン41cはその上端部をチャッキングプレート38の外周縁部下面と環状のメンブレンホルダー52で挟持してチャッキングプレート38の下面のメンブレン41bの外周側に取り付けられている。メンブレン41a、41b、41c、41dのそれぞれと被研磨基板Wとチャッキングプレート38とで、圧力室M1、M2、M3、M4が形成されている。   Annular membranes 41a, 41b, 41c, and 41d are disposed on the lower surface of the chucking plate 38 serving as a substrate holding surface. The upper end of the membrane 41 a is sandwiched between the chucking plate 38 and the annular membrane holder 51 and is attached to the center of the lower surface of the chucking plate 38. The upper end of the membrane 41b is sandwiched between the chucking plate 38 and the annular membrane holder 51 and attached to the outer peripheral side of the membrane 41a on the lower surface of the chucking plate 38. The upper end of the membrane 41c is attached to the outer peripheral side of the membrane 41b on the lower surface of the chucking plate 38 with the upper end portion sandwiched between the lower surface of the outer peripheral edge of the chucking plate 38 and the annular membrane holder 52. Pressure chambers M1, M2, M3, and M4 are formed by the membranes 41a, 41b, 41c, and 41d, the substrate to be polished W, and the chucking plate 38, respectively.
圧力室M1、M2、M3、M4のそれぞれには、流体路42、43、44、45が接続されており、該流体路42、43、44、45はそれぞれ圧力コントローラP1、P2、P3、P4を介して圧縮空気源48に接続されている。また、圧力室M5にも流体路46が接続されており、該流体路46も圧力コントローラP5を介して圧縮空気源48に接続されている。また、S1、S2、S3、S4はそれぞれ流体路42、43、44、45に流れる流体(圧縮空気)の流速、圧力、流量を検知するためのセンサである。   Fluid passages 42, 43, 44, 45 are connected to the pressure chambers M1, M2, M3, M4, respectively, and the fluid passages 42, 43, 44, 45 are respectively pressure controllers P1, P2, P3, P4. Is connected to a compressed air source 48. The fluid passage 46 is also connected to the pressure chamber M5, and the fluid passage 46 is also connected to the compressed air source 48 via the pressure controller P5. S1, S2, S3, and S4 are sensors for detecting the flow velocity, pressure, and flow rate of the fluid (compressed air) flowing through the fluid passages 42, 43, 44, and 45, respectively.
上記構成のトップリング30において、圧力コントローラP5により圧縮空気源48から流体路46を通って圧力室M5に供給される圧力空気量を制御することにより、トップリング30に保持された被研磨基板W全体の研磨パッド4上面を押し付ける押圧力を制御できる。また、圧力コントローラP1、P2、P3、P4により圧縮空気源48から流体路42、43、44、45を通って圧力室M1、M2、M3、M4に供給される圧力空気量を制御することにより、各圧力室M1、M2、M3、M4の下面に位置する被研磨基板Wのゾーンの押圧力を制御できる。   In the top ring 30 configured as described above, the substrate W to be polished held by the top ring 30 is controlled by controlling the amount of pressure air supplied from the compressed air source 48 through the fluid path 46 to the pressure chamber M5 by the pressure controller P5. The pressing force for pressing the entire upper surface of the polishing pad 4 can be controlled. Further, by controlling the amount of pressure air supplied from the compressed air source 48 to the pressure chambers M1, M2, M3, and M4 through the fluid passages 42, 43, 44, and 45 by the pressure controllers P1, P2, P3, and P4. The pressing force of the zone of the substrate W to be polished located on the lower surface of each pressure chamber M1, M2, M3, M4 can be controlled.
流体路42、43、44、45を流れる流体(圧縮空気)流速、圧力、流量はセンサS1、S2、S3、S4に検知され、該検知データD1は制御部50に送られる。制御部50には被研磨基板Wの研磨に必要とする研磨プロファイルや測定された研磨パッドプロファイル等の各種データD2が入力されており、制御部50はこの各種データD2とセンサS1、S2、S3、S4で検知された検知データD1とから、被研磨基板Wを目標研磨プロファイルに研磨するために必要な各圧力室M1、M2、M3、M4、M5の圧力を算出すると共に、各圧力室に供給する圧縮空気の流速、圧力、流量を算出し、各圧力コントローラP1、P2、P3、P4、P5に制御信号CS1、CS2、CS3、CS4、CS5を送り、各圧力コントローラP1、P2、P3、P4、P5により各圧力室M1、M2、M3、M4、M5に送る圧縮空気の流速、圧力、流量を制御する。   Fluid (compressed air) flow velocity, pressure, and flow rate flowing through the fluid passages 42, 43, 44, and 45 are detected by the sensors S 1, S 2, S 3, and S 4, and the detection data D 1 is sent to the control unit 50. Various data D2 such as a polishing profile necessary for polishing the substrate W to be polished and a measured polishing pad profile are input to the control unit 50. The control unit 50 receives the various data D2 and sensors S1, S2, S3. From the detection data D1 detected in S4, the pressures of the pressure chambers M1, M2, M3, M4, and M5 necessary for polishing the substrate W to be polished to the target polishing profile are calculated and stored in the pressure chambers. The flow rate, pressure, and flow rate of the compressed air to be supplied are calculated, and control signals CS1, CS2, CS3, CS4, CS5 are sent to the pressure controllers P1, P2, P3, P4, P5, and the pressure controllers P1, P2, P3, The flow rate, pressure, and flow rate of the compressed air sent to each pressure chamber M1, M2, M3, M4, and M5 are controlled by P4 and P5.
図12は、本発明に係る基板研磨装置において、上記測定した研磨パッドのドレッシングプロファイルを被研磨基板の研磨に反映させるための処理フローを示す図である。先ず、必要とする被研磨基板の研磨プロファイルを入力する(ステップST1)。次に研磨パッド4のドレッシングを行い(ステップST2)、研磨パッド4の各ゾーンの厚さを測定し、研磨パッド4の厚さプロファイルを取得(測定)する(ステップST3)。一方、被研磨基板Wの研磨を行い(ステップST4)、研磨面の研磨レートを測定し、研磨プロファイルデータを取得する(ステップST5)。   FIG. 12 is a diagram showing a processing flow for reflecting the measured dressing profile of the polishing pad to the polishing of the substrate to be polished in the substrate polishing apparatus according to the present invention. First, the required polishing profile of the substrate to be polished is input (step ST1). Next, dressing of the polishing pad 4 is performed (step ST2), the thickness of each zone of the polishing pad 4 is measured, and the thickness profile of the polishing pad 4 is obtained (measured) (step ST3). On the other hand, the substrate to be polished W is polished (step ST4), the polishing rate of the polished surface is measured, and polishing profile data is acquired (step ST5).
前記ステップST3で取得された研磨パッド厚さプロファイルと理想研磨パッド厚さプロファイルを比較すると共に、前記ステップST5で取得された研磨プロファイルと理想研磨プロファイルを比較する(ステップST6)。次に前記ステップST6で比較した結果、理想プロファイルとの差が目標値内か否かを判断し、目標内(Yes)であったら処理を終了し、目標値外(No)であったら、ドレッシング条件を変更するためと、研磨条件を変更するための演算を実行する(ステップST8)。   The polishing pad thickness profile acquired in step ST3 is compared with the ideal polishing pad thickness profile, and the polishing profile acquired in step ST5 is compared with the ideal polishing profile (step ST6). Next, as a result of the comparison in step ST6, it is determined whether or not the difference from the ideal profile is within the target value. If the difference is within the target (Yes), the process is terminated. Calculations for changing the conditions and for changing the polishing conditions are executed (step ST8).
上記演算結果に基づいてドレッシング条件(研磨パッド4の上面での各ゾーンZ1〜Z7におけるドレッサー3の押圧圧力、ドレッサー3の回転数、ドレッサ3の矢印D方向の速度等)を変更し(ステップST9)、研磨パッドのドレッシングを行う。つまり、該ドレッシング条件の変更をドレッサーの駆動制御装置にフィードバックする。また、前記演算結果に基づいて研磨条件(メンブレン32の各圧力室M1〜M4の圧力P1〜P4等)を変更し(ステップST10)、被研磨基板の研磨を行う。つまり、該研磨条件の変更をトップリングの駆動制御装置にフィードバックする。 Dressing conditions based on the operation result (pressing pressure of the dresser 3 in each zone Z1~Z7 of the upper surface of the polishing pad 4, the rotational speed of the dresser 3, the velocity of the arrow D direction of the dresser-3, etc.) to change the (step ST9) Dressing the polishing pad. That is, the change of the dressing condition is fed back to the dresser drive control device. Further, the polishing conditions (pressures P1 to P4 of the pressure chambers M1 to M4 of the membrane 32) are changed based on the calculation result (step ST10), and the substrate to be polished is polished. That is, the change of the polishing condition is fed back to the top ring drive control device.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible.
1 研磨テーブル
2 ドレッサーアーム
3 ドレッサー
4 研磨パッド
5 ドレッシング液供給ノズル
6 旋回機構
6−1,6−2 歯車
7 モータ
8 ドレッサーシャフト
9 金属層
10 渦電流センサ
11 ロータリコネクタ
12 コントローラ
13 表示装置
14 モータ
15 動力伝達機構
16 昇降シリンダ
17 検知モニタ
20 ドレッサー慣らし装置
21 台部材
22 ドレッサー慣らし材
23 ドレッサー慣らし部
24 洗浄液噴射孔
25 ドレッサー洗浄ブラシ
26 洗浄液収容槽
27 ドレッサー慣らし部支持シャフト
28 シール機構
29 モータ
30 トップリング
31 トップリング本体
32 リテーナリング
41 メンブレン
41a〜41d メンブレン
42 流体路
43 流体路
44 流体路
45 流体路
46 流体路
48 圧縮空気源
50 制御部
51 メンブレンホルダー
M1〜M5 圧力室
P1〜P4 圧力コントローラ
S1〜S4 センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing table 2 Dresser arm 3 Dresser 4 Polishing pad 5 Dressing liquid supply nozzle 6 Turning mechanism 6-1 and 6-2 Gear 7 Motor 8 Dresser shaft 9 Metal layer 10 Eddy current sensor 11 Rotary connector 12 Controller 13 Display device 14 Motor 15 Power transmission mechanism 16 Elevating cylinder 17 Detection monitor 20 Dresser break-in device 21 Base member 22 Dresser break-in material 23 Dresser break-in part 24 Cleaning liquid injection hole 25 Dresser cleaning brush 26 Cleaning liquid storage tank 27 Dresser break-in part support shaft 28 Seal mechanism 29 Motor 30 Top ring 31 Top Ring Body 32 Retainer Ring 41 Membrane 41a to 41d Membrane 42 Fluid Path 43 Fluid Path 44 Fluid Path 45 Fluid Path 46 Fluid Path 48 Compressed Air Source 0 control unit 51 membrane holder M1~M5 pressure chamber P1~P4 pressure controller S1~S4 sensor

Claims (4)

  1. 研磨テーブル上の研磨パッドにドレッサーを当接させ所定のドレッシング条件で研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、
    前記ドレッサーは前記研磨パッド上面を半径方向に揺動しながら該研磨パッドをドレッシングしており、
    前記研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッシング時に各ゾーンにおける前記ドレッサーの前記研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを得て、該研磨パッドのプロファイルを前記ドレッシング条件にフィードバックすることを特徴とする研磨パッドのドレッシング方法。
    A polishing pad dressing method for dressing a polishing pad under predetermined dressing conditions by bringing a dresser into contact with a polishing pad on a polishing table,
    The dresser dresses the polishing pad while swinging the upper surface of the polishing pad in the radial direction,
    The polishing pad is divided into a plurality of zones, and at the time of dressing, the position of the dresser in each zone in the radial direction on the upper surface of the polishing pad is measured, the cut rate of the polishing pad at the position is measured, and the polishing pad is cut. A polishing pad dressing method comprising: obtaining a polishing pad profile from a rate, and feeding back the polishing pad profile to the dressing conditions.
  2. 請求項1に記載の研磨パッドのドレッシング方法において、In the dressing method of the polishing pad of Claim 1,
    前記研磨パッドのカットレートは、前記研磨パッドの各ゾーンの中心位置におけるカットレートの測定値、又は前記各ゾーン内の複数の測定点で測定したカットレートの測定値を平均した値であることを特徴とする研磨パッドのドレッシング方法。The cut rate of the polishing pad is a value obtained by averaging measured values of the cut rate at the center position of each zone of the polishing pad, or measured values of cut rates measured at a plurality of measurement points in each zone. A method for dressing a polishing pad.
  3. 研磨テーブルの上面に設けた前記研磨パッドに回転する前記ドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持する被研磨基板を押圧しながら当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨方法であって、
    前記ドレッサーは前記研磨パッド上面を半径方向に揺動しながら該研磨パッドをドレッシングしており、
    前記トップリングは複数領域に区分された保持面に前記被研磨基板を保持するようになっており、
    前記研磨パッドを複数のゾーンに分け、各ゾーンにおける前記ドレッサーの前記研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを得て、
    前記研磨パッドプロファイルを基に、前記トップリングの保持面で保持した被研磨基板を前記研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応して前記トップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御して、前記被研磨基板を研磨することを特徴とする基板研磨方法。
    Dressing the polishing pad by bringing the rotating dresser into contact with the polishing pad provided on the upper surface of the polishing table with a predetermined pressing force, and pressing the substrate to be polished held by the rotating top ring on the dressed polishing pad A substrate polishing method for polishing the substrate to be polished while being in contact with the substrate,
    The dresser dresses the polishing pad while swinging the upper surface of the polishing pad in the radial direction,
    The top ring is configured to hold the substrate to be polished on a holding surface divided into a plurality of regions,
    The polishing pad is divided into a plurality of zones, the radial position of the dresser on the upper surface of the polishing pad in each zone is measured, the cut rate of the polishing pad at the position is measured, and the cut rate of the polishing pad is calculated. Obtain the polishing pad profile,
    Based on the polishing pad profile, when pressing the substrate to be polished held by the holding surface of the top ring against the polishing pad, the pressing force in each zone of the holding surface of the top ring is corresponding to the thickness of the polishing pad. A substrate polishing method comprising controlling and polishing the substrate to be polished.
  4. 請求項3に記載の基板研磨方法において、
    前記各ゾーンにおける研磨パッドのカットレートは、前記研磨パッドの各ゾーンの中心位置におけるカットレートの測定値、又は前記各ゾーン内の複数の測定点で測定したカットレートの測定値を平均した値であることを特徴とする基板研磨方法。
    The substrate polishing method according to claim 3 , wherein
    The cutting rate of the polishing pad in each zone is a value obtained by averaging the measured values of the cutting rate at the center position of each zone of the polishing pad or the measured values of the cutting rate measured at a plurality of measurement points in each zone. A method for polishing a substrate, comprising:
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