JP5353541B2 - Chemical mechanical polishing apparatus and operation method thereof - Google Patents

Chemical mechanical polishing apparatus and operation method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5353541B2
JP5353541B2 JP2009183148A JP2009183148A JP5353541B2 JP 5353541 B2 JP5353541 B2 JP 5353541B2 JP 2009183148 A JP2009183148 A JP 2009183148A JP 2009183148 A JP2009183148 A JP 2009183148A JP 5353541 B2 JP5353541 B2 JP 5353541B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pad
head
wafer
mechanical polishing
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009183148A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011035348A (en
Inventor
民秀 安本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Semiconductor Ltd filed Critical Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority to JP2009183148A priority Critical patent/JP5353541B2/en
Publication of JP2011035348A publication Critical patent/JP2011035348A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5353541B2 publication Critical patent/JP5353541B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for operating a chemical-mechanical polishing apparatus capable of contributing to stabilization of processing conditions in chemical-mechanical polishing. <P>SOLUTION: The method for operating the chemical-mechanical polishing apparatus including a head for rotating a wafer while holding it, in which the wafer is polished by being brought into contact with a rotating pad while being rotated, and the position of the wafer in a circumferential direction of the pad relatively moves during polishing the wafer associated with the rotation of the pad, includes the steps of: measuring physical quantities corresponding to the running torque of the head at a plurality of positions in circumferential directions on the pad; and specifying an abnormal part on the pad based on the physical quantities corresponding to the running torque of the head, measured at the plurality of positions on the pad. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、化学機械研磨装置及びその運転方法に関する。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and an operation method thereof.

CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)は、表面に研磨布が貼り付けられ回転する研磨パッド上に、研磨液であるスラリー(slurry:粉末状の固体と液体との混合物)を滴下しながら、別に固定されたウエハを該研磨パッドに押し付けて、ウエハ表面を研磨する方法である。CMPは、例えば、STI(shallow trench isolation)による素子分離絶縁膜の形成、タングステンプラグの形成、ダマシンによる銅配線の形成等に用いられている。   In CMP (Chemical Mechanical Polishing), a polishing slurry (slurry: a mixture of powdered solid and liquid) is dropped on a rotating polishing pad with a polishing cloth affixed to the surface, In this method, the wafer surface is polished by pressing a separately fixed wafer against the polishing pad. CMP is used, for example, for forming an element isolation insulating film by STI (shallow trench isolation), forming a tungsten plug, and forming a copper wiring by damascene.

半導体装置の製造工程においては、平坦な面を得ることが重要であるため、上記のようにCMPが多用される。そのため、処理条件を安定させて、CMPを行なう技術が望まれている。   Since it is important to obtain a flat surface in the manufacturing process of a semiconductor device, CMP is frequently used as described above. Therefore, a technique for performing CMP while stabilizing the processing conditions is desired.

特表2001−514092号公報JP 2001-514092 A 特開平11−99467号公報JP-A-11-99467

半導体装置の製造工程においては、平坦な面を得ることが重要であるため、上記のようにCMPが多用される。そのため、処理条件を安定させて、CMPを行なう技術が望まれている。処理条件を安定化させるためには、研磨パッド上の異常箇所を容易に特定することが重要である。本発明の一目的は、化学機械研磨における処理条件の安定化に寄与する化学機械研磨装置及びその運転方法を提供することである。   Since it is important to obtain a flat surface in the manufacturing process of a semiconductor device, CMP is frequently used as described above. Therefore, a technique for performing CMP while stabilizing the processing conditions is desired. In order to stabilize the processing conditions, it is important to easily identify abnormal points on the polishing pad. An object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus that contributes to stabilization of processing conditions in chemical mechanical polishing and an operation method thereof.

本発明の一観点によれば、回転するパッドに回転するウエハが接触して該ウエハが研磨され、研磨中に該パッドの回転に伴いパッド周方向に関する該ウエハの位置が相対的に移動し、該ウエハを保持して回転させるヘッドを有する化学機械研磨装置の運転方法であって、前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量を、前記パッド上の周方向の複数の位置で測定する工程と、前記パッド上の複数の位置で測定された前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量に基づき、該パッド上の異常箇所を特定する工程とを有する化学機械研磨装置の運転方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, the rotating wafer comes into contact with the rotating pad to polish the wafer, and the position of the wafer in the circumferential direction of the pad relatively moves with the rotation of the pad during polishing. A method of operating a chemical mechanical polishing apparatus having a head for holding and rotating the wafer, the step of measuring physical quantities corresponding to the rotational torque of the head at a plurality of circumferential positions on the pad; There is provided a method of operating a chemical mechanical polishing apparatus comprising a step of identifying an abnormal location on the pad based on a physical quantity corresponding to the rotational torque of the head measured at a plurality of positions on the pad.

パッド上の周方向の複数位置で測定されたヘッドの回転トルクに対応する物理量に基づき、パッド上の異常箇所が特定される。これにより、パッド状態に面内分布が生じていることを検知できる。   An abnormal location on the pad is identified based on a physical quantity corresponding to the rotational torque of the head measured at a plurality of circumferential positions on the pad. Thereby, it can be detected that an in-plane distribution is generated in the pad state.

図1は、本発明の第1の実施例によるCMP装置を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a CMP apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図2は、第1(及び第2)の実施例のCMP装置の運転方法を概略的に示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart schematically showing a method of operating the CMP apparatus of the first (and second) embodiment. 図3は、第1(及び第2)の実施例のCMP装置の運転方法について、計測時間、トルク値、測定ポイント、判定結果等をまとめた表である。FIG. 3 is a table summarizing measurement time, torque values, measurement points, determination results, and the like for the operation method of the CMP apparatus of the first (and second) embodiment. 図4A及び図4Bは、第1(及び第2)の実施例のCMP装置の運転方法で、異常箇所を避けるウエハ軌道を示す概略斜視図である。FIG. 4A and FIG. 4B are schematic perspective views showing wafer trajectories for avoiding abnormal portions in the operation method of the CMP apparatus of the first (and second) embodiment. 図5は、第2の実施例によるCMP装置を示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a CMP apparatus according to the second embodiment. 図6は、事前検討に用いたCMP装置を示す概略斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing the CMP apparatus used for the preliminary study. 図7は、研磨ステップ全体の流れを示すタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart showing the flow of the entire polishing step. 図8は、STIによる素子分離絶縁膜の形成されたウエハの概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a wafer on which an element isolation insulating film is formed by STI. 図9は、ヘッド回転トルクとディッシング量とが、CMPの累積処理ウエハ数に対してどのように変化するかを示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing how the head rotational torque and the dishing amount change with respect to the number of CMP processed wafers. 図10は、(ウエハ当たり)平均ヘッド回転トルクが小、中、大の3水準の時期について、ヘッド回転トルク全データをプロットした箱ひげ図である。FIG. 10 is a box-and-whisker plot in which all the head rotation torque data is plotted at three levels when the average head rotation torque (per wafer) is small, medium, and large. 図11は、パッド上のヘッド回転トルク測定点を示す概略平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view showing the head rotational torque measurement points on the pad. 図12A及び図12Bは、それぞれ、平均ヘッド回転トルクが小及び大の時期について、測定点A〜Cごとに、ヘッド回転トルクに関して累積確率をプロットしたグラフである。12A and 12B are graphs in which cumulative probabilities are plotted with respect to the head rotation torque at each measurement point A to C at times when the average head rotation torque is small and large.

本発明の実施例による化学機械研磨(CMP)装置とその運転方法について説明する前に、本願発明者が行なった事前検討について説明する。   Prior to a description of a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus according to an embodiment of the present invention and an operation method thereof, a preliminary study performed by the present inventor will be described.

図6は、事前検討におけるCMP装置を示す概略斜視図である。パッド(研磨布)1が、円盤状のプラテン(定盤)2の上面に貼られている。プラテン駆動シャフト3を介してプラテン2が回転されることにより、パッド1が回転する。パッド1の回転方向は、例えばパッド1の上方から見て反時計回りであり、プラテン2及びパッド1の回転数は、50rpm〜200rpm(例えば100rpm)である。   FIG. 6 is a schematic perspective view showing a CMP apparatus in advance examination. A pad (polishing cloth) 1 is attached to the upper surface of a disk-shaped platen (surface plate) 2. When the platen 2 is rotated via the platen drive shaft 3, the pad 1 is rotated. The rotation direction of the pad 1 is, for example, counterclockwise when viewed from above the pad 1, and the rotation speeds of the platen 2 and the pad 1 are 50 rpm to 200 rpm (for example, 100 rpm).

被研磨物であるウエハ11が、円盤状のヘッド(マウント板)12の下面に保持されている。ヘッド駆動シャフト13を介してヘッド回転モータ14によりヘッド12が回転されることにより、ウエハ11が回転する。ウエハ11の回転方向は、パッド1の回転方向と揃っており、例えばパッド1の上方から見て反時計回りである。ヘッド12及びウエハ11の回転数は、50rpm〜200rpm(例えば150rpm)である。   A wafer 11 that is an object to be polished is held on the lower surface of a disk-shaped head (mount plate) 12. When the head 12 is rotated by the head rotation motor 14 via the head drive shaft 13, the wafer 11 rotates. The rotation direction of the wafer 11 is aligned with the rotation direction of the pad 1, for example, counterclockwise when viewed from above the pad 1. The rotational speeds of the head 12 and the wafer 11 are 50 rpm to 200 rpm (for example, 150 rpm).

ヘッド12を所望の回転数で回転させるように、ヘッド回転モータ14の駆動電流が制御される。ヘッド回転モータ14として、駆動電流と回転トルクが比例するような回転モータ、駆動用モータを用いることができる。   The drive current of the head rotation motor 14 is controlled so that the head 12 is rotated at a desired number of rotations. As the head rotation motor 14, a rotation motor or a drive motor in which the drive current and the rotation torque are proportional can be used.

ヘッド回転モータ14の駆動電流が、ヘッド12の回転トルクに対応し、ヘッド回転モータ14の駆動電流に基づいて、ヘッド12の回転トルクを測定することができる。ヘッド12の回転トルクを測定する回路をまとめて、ヘッド回転トルク測定器17と呼ぶこととする。   The driving current of the head rotating motor 14 corresponds to the rotating torque of the head 12, and the rotating torque of the head 12 can be measured based on the driving current of the head rotating motor 14. A circuit for measuring the rotational torque of the head 12 is collectively referred to as a head rotational torque measuring device 17.

支軸16に取り付けられたヘッド支持アーム15が、ヘッド12を上下方向に移動させる。スラリー(研磨液)供給ノズル21が、パッド1上にスラリーを供給する。スラリーを供給したパッド1を回転させながら、回転するウエハ11をパッド1に押し付けることにより、ウエハ11の表面が研磨される。パッド1の回転に伴い、ウエハ11のパッド1上での相対位置が、パッド周方向に移動する。   A head support arm 15 attached to the support shaft 16 moves the head 12 in the vertical direction. A slurry (polishing liquid) supply nozzle 21 supplies the slurry onto the pad 1. The surface of the wafer 11 is polished by pressing the rotating wafer 11 against the pad 1 while rotating the pad 1 supplied with the slurry. As the pad 1 rotates, the relative position of the wafer 11 on the pad 1 moves in the pad circumferential direction.

ウエハ11の直径は例えば12インチであり、パッド1の直径は、ウエハ直径の2倍より少し大きい程度、例えば30インチである。パッド1の径方向について、パッド1の中心から縁の間にウエハ11が配置されて、研磨が行なわれる。   The diameter of the wafer 11 is, for example, 12 inches, and the diameter of the pad 1 is slightly larger than twice the wafer diameter, for example, 30 inches. With respect to the radial direction of the pad 1, the wafer 11 is disposed between the center and the edge of the pad 1 and polishing is performed.

ヘッド12のウエハ保持面は、ウエハ11と同程度の大きさで、例えば直径12インチ程度である。プラテン2のパッド保持面は、パッド1と同程度の大きさで、例えば直径30インチ程度である。   The wafer holding surface of the head 12 is about the same size as the wafer 11 and has a diameter of about 12 inches, for example. The pad holding surface of the platen 2 is about the same size as the pad 1 and has a diameter of about 30 inches, for example.

次に、図7を参照し、ウエハ1枚分の研磨ステップについて説明する。図7は、研磨ステップ全体の流れを示すタイミングチャートであり、横軸は研磨時間、縦軸はプロセスステップを示す。ウエハ1枚分の研磨ステップは、パッドのコンディショニング、ランプアップ、メイン研磨、純水リンスの4つステップに大別される。   Next, a polishing step for one wafer will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a timing chart showing the flow of the entire polishing step, where the horizontal axis indicates the polishing time and the vertical axis indicates the process step. The polishing step for one wafer is roughly divided into four steps: pad conditioning, ramp-up, main polishing, and pure water rinsing.

パッドのコンディショニングステップに次ぐランプアップステップは、ウエハのロード動作や、ウエハの回転開始動作等を含む。メイン研磨ステップは、パッド及びウエハの回転数等が定常的になった状態で研磨を行なう。メイン研磨時間は例えば80秒程度である。   The ramp-up step subsequent to the pad conditioning step includes a wafer loading operation, a wafer rotation starting operation, and the like. In the main polishing step, polishing is performed in a state where the rotation number of the pad and the wafer is steady. The main polishing time is about 80 seconds, for example.

研磨ステップ中のプロセスデータ(ヘッド回転数、プラテン回転数、ヘッド回転トルク、研磨圧力、スラリー流量等)が、所定の測定間隔で取得される。本事前検討では、1秒間隔でデータを取得した。ウエハ1枚当たりのメイン研磨ステップでの取得データ数は、80個程度となる。   Process data during the polishing step (head rotation speed, platen rotation speed, head rotation torque, polishing pressure, slurry flow rate, etc.) is acquired at predetermined measurement intervals. In this preliminary study, data was acquired at 1-second intervals. The number of acquired data in the main polishing step per wafer is about 80 pieces.

次に、図8を参照して、ディッシングについて説明する。図8は、シャロートレンチアイソレーション(STI)による素子分離絶縁膜STIの形成されたウエハの概略断面図である。素子分離絶縁膜STIに対しCMPを行うとき、中央部が端部に比べて多く研磨され、中央部が沈み込むディッシングが生じる。ディッシングは、トランジスタ特性に影響することが判っている。端部に対する中央部の沈み込み量でディッシング量を定義する。なお、素子分離絶縁膜の幅が広いほど、ディッシング量が大きくなる傾向がある。   Next, dishing will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a wafer on which an element isolation insulating film STI is formed by shallow trench isolation (STI). When CMP is performed on the element isolation insulating film STI, the central portion is polished more than the end portion, and dishing occurs in which the central portion sinks. It has been found that dishing affects transistor characteristics. The dishing amount is defined by the amount of subsidence at the center with respect to the edge. Note that the dishing amount tends to increase as the width of the element isolation insulating film increases.

次に、図9を参照して、ヘッド回転トルクとディッシング量との関係を調べた考察について説明する。図9は、ヘッド回転トルクとディッシング量とが、CMPの累積処理ウエハ数に対してどのように変化するかを示すグラフである。   Next, with reference to FIG. 9, a description will be given of a study examining the relationship between the head rotation torque and the dishing amount. FIG. 9 is a graph showing how the head rotational torque and the dishing amount change with respect to the number of CMP processed wafers.

横軸にロット番号を示す。各ロットは10枚〜20枚程度ウエハを含む。横軸右方のロットほど、後に処理されている。全ロットのウエハを処理する間に、3回のパッド交換が行なわれ(すなわち4枚のパッドが使われ)ている。各パッドでの処理期間を、処理期間T1〜処理期間T4と呼ぶこととする。なお、パッドは、原則として、一定枚数のウエハを処理するごとに交換される。ただし、何らかの不具合が生じた場合は、交換周期を待たずにパッドが交換される。   The lot number is shown on the horizontal axis. Each lot includes about 10 to 20 wafers. The lot on the right side of the horizontal axis is processed later. During the processing of all lots of wafers, three pad changes are performed (ie, four pads are used). The processing period in each pad is referred to as processing period T1 to processing period T4. In principle, the pad is replaced every time a certain number of wafers are processed. However, if any trouble occurs, the pad is replaced without waiting for the replacement cycle.

ヘッド回転トルクは、ヘッド回転モータの駆動電流で評価することができる。左側の縦軸が、ヘッド回転トルクに対応する電流をA単位で示す。ウエハ1枚ごとのメイン研磨ステップのヘッド回転モータ電流の平均値を菱形のプロットで示す。以下、ヘッド回転トルクに対応する電流を、単にヘッド回転トルクと呼ぶこともある。   The head rotation torque can be evaluated by the drive current of the head rotation motor. The left vertical axis indicates the current corresponding to the head rotational torque in A units. The average value of the head rotation motor current in the main polishing step for each wafer is shown by a rhombus plot. Hereinafter, the current corresponding to the head rotation torque may be simply referred to as head rotation torque.

右側の縦軸が、ディッシング量をnm単位で示す。ロットによりウエハ上に形成された半導体集積回路の品種は違うが、どのウエハにもテストパターンとしてSTIによる共通形状の素子分離絶縁膜が形成されており、STIのテストパターン(40μm×40μmの正方形状)におけるディッシング量を測定している。ウエハ1枚ごとのディッシング量を正方形のプロットで示す。   The right vertical axis shows the dishing amount in nm. Although different types of semiconductor integrated circuits are formed on a wafer depending on the lot, an element isolation insulating film having a common shape by STI is formed as a test pattern on every wafer, and an STI test pattern (40 μm × 40 μm square shape) ) Is measured. The dishing amount for each wafer is shown as a square plot.

本願発明者は、同一パッドでの研磨時、累積処理ウエハ数が増えるほどヘッド回転トルクが上昇し、さらに、ディッシング量が大きくなる傾向を見出した。ヘッド回転トルクの上昇が、ディッシング量の増加を招いているのではないかと考えられる。このような傾向は、1枚目〜3枚目のパッドの処理期間T1〜T3で見られる。   The inventor of the present application has found a tendency that the head rotation torque increases and the dishing amount increases as the number of accumulated processing wafers increases when polishing with the same pad. It is thought that an increase in the head rotation torque is causing an increase in dishing amount. Such a tendency is seen in the processing periods T1 to T3 of the first to third pads.

トランジスタ特性のばらつきを抑制するために、ディッシング量のばらつきを抑制したい。そのためには、CMP時のヘッド回転トルクの変動を抑えることが有効と考えられる。   In order to suppress variations in transistor characteristics, it is desirable to suppress variations in dishing amount. For this purpose, it is considered effective to suppress fluctuations in the head rotation torque during CMP.

次に、ヘッド回転トルク上昇の理由について考察する。   Next, the reason for the increase in head rotation torque will be considered.

図10は、図9の処理期間T1における、平均ヘッド回転トルクが小、中、大の3水準の時期(初期、中期、後期)について、それぞれ、ロット内のウエハ数枚分の全ヘッド回転トルクデータをプロットした箱ひげ図である。   FIG. 10 shows the total head rotation torque for several wafers in a lot at each of the three levels (initial, intermediate, and late) when the average head rotation torque is small, medium, and large in the processing period T1 of FIG. It is a box-and-whisker plot in which data is plotted.

これより、平均ヘッド回転トルクの上昇は、累積処理数が増えるにつれてトルクの大きい側へのデータのばらつきが増えるためであることがわかる。   From this, it can be seen that the increase in the average head rotation torque is due to an increase in the variation of data toward the larger torque as the cumulative processing number increases.

本事前検討では、パッドを100rpmで回転させ、ヘッド回転トルクの測定間隔を1秒としている。パッドの回転周期は0.6秒であるので、(1+2/3)回転ごとに、ヘッド回転トルクが測定される。   In this preliminary study, the pad is rotated at 100 rpm, and the measurement interval of the head rotational torque is 1 second. Since the rotation period of the pad is 0.6 seconds, the head rotation torque is measured every (1 + 2/3) rotation.

図11は、パッド1上のヘッド回転トルク測定点を示す概略平面図である。パッド1が反時計回りに回転する例を示す。(1+2/3)回転ごとにヘッド回転トルクが測定されるので、パッド1を周方向に3等分する位置に(すなわち方位角120°ごとに)、3箇所の測定点A、B、Cが配置される。   FIG. 11 is a schematic plan view showing the head rotational torque measurement points on the pad 1. An example in which the pad 1 rotates counterclockwise is shown. Since the head rotational torque is measured every (1 + 2/3) rotation, the three measurement points A, B, and C are located at positions that equally divide the pad 1 into three in the circumferential direction (that is, every azimuth angle of 120 °). Be placed.

A点での測定後、(1+2/3)回転してB点が測定され、B点での測定後、(1+2/3)回転してC点が測定され、C点での測定後、(1+2/3)回転して再びA点が測定される。このように、A点〜C点の3箇所での測定が繰り返される。   After measurement at point A, rotate (1 + 2/3) to measure point B, after measurement at point B, rotate (1 + 2/3) to measure point C, and after measurement at point C, ( 1 + 2/3) Rotate and measure point A again. Thus, the measurement at the three points A to C is repeated.

図12A及び図12Bは、それぞれ、上記の平均ヘッド回転トルクが小及び大の時期について、測定点A〜Cごとに、ヘッド回転トルクに関して累積確率をプロットしたグラフである。   12A and 12B are graphs in which cumulative probabilities are plotted with respect to the head rotation torque at each measurement point A to C at the time when the average head rotation torque is small and large, respectively.

図12Aに示すように、平均ヘッド回転トルクが小の時期は、測定点A〜C間で、累積確率の分布形状のばらつきが小さい。   As shown in FIG. 12A, when the average head rotation torque is small, the distribution shape of the cumulative probability varies little between the measurement points A to C.

一方、図12Bに示すように、平均ヘッド回転トルクが大の時期は、測定点A〜C間で、累積確率の分布形状のばらつきが大きくなっている。特に、測定点B、Cのヘッド回転トルクが、測定点Aのそれに比べて高い方にシフトしている。   On the other hand, as shown in FIG. 12B, when the average head rotational torque is large, the variation in the distribution shape of the cumulative probability is large between the measurement points A to C. In particular, the head rotation torque at the measurement points B and C is shifted to a higher value than that at the measurement point A.

これより、平均ヘッド回転トルクの上昇は、一部の測定点(この例ではB点、C点)でのヘッド回転トルクの上昇に起因しているものと考えられる。   From this, it is considered that the increase in the average head rotation torque is caused by the increase in the head rotation torque at some measurement points (points B and C in this example).

以上の考察をまとめると、累積処理数が増えるにつれ、パッド上の一部領域に抵抗が高くなるような異常(劣化)が生じ(パッドの状態に面内分布が生じ)、異常箇所で所望のヘッド回転数を維持するために、ヘッド回転トルクの上昇が起こっているものと考えられる。   To summarize the above considerations, as the cumulative number of processes increases, an abnormality (deterioration) in which resistance increases in a part of the area on the pad (in-plane distribution occurs in the state of the pad), and a desired area is detected at the abnormal part. It is considered that the head rotation torque is increasing in order to maintain the head rotation speed.

以上の事前検討を踏まえ、次に、本発明の第1の実施例によるCMP装置とその運転方法について説明する。   Based on the above-described prior examination, the CMP apparatus and its operation method according to the first embodiment of the present invention will be described next.

図1は、第1の実施例によるCMP装置を示す概略斜視図である。CMP装置としての基本的な構造は事前検討で図6を参照して説明したCMP装置と同様であり、以下、事前検討のCMP装置との違いについて説明する。   FIG. 1 is a schematic perspective view showing a CMP apparatus according to the first embodiment. The basic structure of the CMP apparatus is the same as that of the CMP apparatus described with reference to FIG. 6 in the preliminary study, and the difference from the CMP apparatus of the preliminary study will be described below.

第1の実施例のCMP装置は、パッド1a及びプラテン2aの直径が、事前検討の装置のパッド1及びプラテン2の直径よりも大きい。ウエハ11の直径は、事前検討と同様に例えば12インチである。第1の実施例のパッド1aの直径は、ウエハ直径の4倍より少し大きい程度の、例えば60インチである。パッド1aに対応して、プラテン2aの直径も例えば60インチ程度である。すなわち、パッド1a(あるいはプラテン2aのパッド保持面)の半径として、ウエハ11(あるいはヘッド12のウエハ保持面)の直径の2倍以上が確保されている。   In the CMP apparatus according to the first embodiment, the diameters of the pad 1a and the platen 2a are larger than the diameters of the pad 1 and the platen 2 of the apparatus studied in advance. The diameter of the wafer 11 is, for example, 12 inches as in the previous study. The diameter of the pad 1a of the first embodiment is, for example, 60 inches, which is slightly larger than four times the wafer diameter. Corresponding to the pad 1a, the diameter of the platen 2a is also about 60 inches, for example. That is, the radius of the pad 1a (or the pad holding surface of the platen 2a) is ensured to be at least twice the diameter of the wafer 11 (or the wafer holding surface of the head 12).

また、第1の実施例のCMP装置は、ヘッド支持アーム31が、パッド1aの径方向に移動可能であり、この方向にヘッド12を移動させる。ヘッド移動モータ32が、ヘッド支持アーム31を動かす。ヘッド支持アーム31及びヘッド移動モータ32を含んで、パッド径方向のヘッド移動機構33が形成される。   In the CMP apparatus of the first embodiment, the head support arm 31 is movable in the radial direction of the pad 1a, and the head 12 is moved in this direction. A head moving motor 32 moves the head support arm 31. A head moving mechanism 33 in the pad radial direction is formed including the head support arm 31 and the head moving motor 32.

事前検討で考察したように、ヘッド回転トルク上昇に基づいて、パッド上の異常箇所を検知できる。以下に詳しく説明するように、第1の実施例のCMP装置では、ヘッド回転トルクに基づいてパッド上の異常箇所を特定し、パッド上の異常箇所を避けるように、パッド径方向にヘッド12を移動させる。   As discussed in the preliminary study, an abnormal location on the pad can be detected based on the increase in head rotation torque. As will be described in detail below, in the CMP apparatus of the first embodiment, an abnormal location on the pad is identified based on the head rotational torque, and the head 12 is moved in the pad radial direction so as to avoid the abnormal location on the pad. Move.

このような動作に必要なデータ処理や、ヘッド移動機構33の制御等を、制御装置100が行なう。なお、事前検討で説明したように、ヘッド回転トルクに対応する物理量としてヘッド回転モータ14の駆動電流を測定することができるが、これ以外の方法でヘッド回転トルクを見積もるヘッド回転トルク測定器を用いることも可能である。   The control device 100 performs data processing necessary for such an operation, control of the head moving mechanism 33, and the like. As described in the preliminary examination, the drive current of the head rotation motor 14 can be measured as a physical quantity corresponding to the head rotation torque, but a head rotation torque measuring device that estimates the head rotation torque by other methods is used. It is also possible.

次に、第1の実施例のCMP装置の運転方法について説明する。   Next, a method for operating the CMP apparatus according to the first embodiment will be described.

図2は、第1の実施例のCMP装置の運転方法を概略的に示すフローチャートである。メイン研磨ステップについて示す。他のプロセスステップ(パッドのコンディショニング、ランプアップ、純水リンス)は、事前検討のCMP装置の運転方法と特に変わらない。まず、ステップS1で、メイン研磨が開始される。   FIG. 2 is a flowchart schematically showing a method of operating the CMP apparatus according to the first embodiment. The main polishing step will be described. Other process steps (pad conditioning, ramp-up, pure water rinsing) are not particularly different from the operation method of the CMP apparatus studied in advance. First, in step S1, main polishing is started.

次に、ステップS2で、ヘッド回転トルクが測定される。ここで、パッド上の異常箇所を特定するのに望ましい、ヘッド回転トルクの測定方法について考察する。パッド回転数は、事前検討と同様に100rpmとする。パッドの回転周期は0.6秒となる。メイン研磨ステップの時間は、例えば80秒程度である。   Next, in step S2, the head rotational torque is measured. Here, a method for measuring the head rotation torque, which is desirable for specifying an abnormal portion on the pad, will be considered. The pad rotation speed is set to 100 rpm as in the previous study. The rotation period of the pad is 0.6 seconds. The time of the main polishing step is about 80 seconds, for example.

パッドの状態の面内分布を検知するために、パッド上の周方向の複数位置でヘッド回転トルクを測定したい。しかし、パッド回転周期(及びその整数倍)を測定間隔とすれば、測定点はパッド上の1箇所になってしまう。そのため、パッド回転周期(及びその整数倍)を測定間隔とするのは望ましくない。   In order to detect the in-plane distribution of the state of the pad, it is desired to measure the head rotation torque at a plurality of circumferential positions on the pad. However, if the pad rotation period (and its integral multiple) is taken as the measurement interval, the measurement point becomes one place on the pad. Therefore, it is not desirable to set the pad rotation period (and its integral multiple) as the measurement interval.

例えば2箇所で測定する場合は、1/2回転周期(あるいはそれに回転周期の整数倍を足した(1+1/2)回転周期、(2+1/2)回転周期等)を測定間隔とすればよい。パッド回転周期が0.6秒ならば、測定間隔は、0.3秒、0.9秒、1.5秒等である。   For example, in the case of measuring at two locations, the measurement interval may be set to 1/2 rotation period (or (1 + 1/2) rotation period obtained by adding an integral multiple of the rotation period, (2 + 1/2) rotation period, etc.). If the pad rotation period is 0.6 seconds, the measurement interval is 0.3 seconds, 0.9 seconds, 1.5 seconds, or the like.

また例えば3箇所で測定する場合は、1/3回転周期(あるいはそれに回転周期の整数倍を足した(1+1/3)回転周期、(2+1/3)回転周期等)、あるいは、2/3回転周期(あるいはそれに回転周期の整数倍を足した(1+2/3)回転周期、(2+2/3)回転周期等)を測定間隔とすればよい。パッド回転周期が0.6秒ならば、測定間隔は、0.2秒、0.8秒、1.4秒等、または、0.4秒、1秒、1.6秒等である。   Also, for example, when measuring at three locations, 1/3 rotation period (or (1 + 1/3) rotation period, (2 + 1/3) rotation period, etc. added to integer multiple of rotation period) or 2/3 rotation) A cycle (or (1 + 2/3) rotation cycle, (2 + 2/3) rotation cycle, etc. added to an integral multiple of the rotation cycle) may be set as the measurement interval. If the pad rotation period is 0.6 seconds, the measurement interval is 0.2 seconds, 0.8 seconds, 1.4 seconds, or 0.4 seconds, 1 second, 1.6 seconds, or the like.

なお、測定点が多すぎると、データ数が多くなりすぎたり、測定点当たりのデータ数を充分に確保するのが難しくなったりする。測定点の数は、例えば2箇所〜5箇所程度とするのがよいであろう。   If there are too many measurement points, the number of data becomes too large, or it becomes difficult to secure a sufficient number of data per measurement point. For example, the number of measurement points may be about 2 to 5 points.

なお、測定間隔が長すぎると、測定点当たりのデータ数を充分に確保するのが難しくなる。一方、測定間隔は短すぎても、データ数が多くなりすぎる等、好ましくないであろう。測定間隔は、例えば0.5秒〜2.0秒程度とするのがよいであろう。   If the measurement interval is too long, it is difficult to secure a sufficient number of data per measurement point. On the other hand, even if the measurement interval is too short, it is not preferable because the number of data becomes too large. The measurement interval may be about 0.5 seconds to 2.0 seconds, for example.

なお、測定間隔は、一定間隔に限定されるものではないが、一定の測定間隔とすれば、パッドの周方向に一定の間隔で(つまり一定の方位角角度差で)測定点を配置することが容易である。測定点が、パッド周方向の特定部分に偏って配置されることを抑制しやすい。   Note that the measurement interval is not limited to a constant interval, but if the measurement interval is constant, the measurement points are arranged at a constant interval (that is, with a constant azimuth angle difference) in the circumferential direction of the pad. Is easy. It is easy to suppress the measurement points from being biased to a specific portion in the pad circumferential direction.

本実施例では、事前検討と同様に、測定間隔を1秒として、測定箇所を3箇所とする。メイン研磨ステップ中に、全部で80個程度(測定点当たり約27個程度)のヘッド回転トルクデータが取得される。   In the present embodiment, as in the preliminary examination, the measurement interval is 1 second, and the measurement locations are 3 locations. During the main polishing step, a total of about 80 head rotation torque data (about 27 per measurement point) is acquired.

ステップS3において、ステップS2で測定されたヘッド回転トルクに基づいて、ヘッド回転トルクの変動の有無が判定される。ステップS3でヘッド回転トルクの変動有りと判定されたら、ステップS4に進む。   In step S3, based on the head rotational torque measured in step S2, it is determined whether or not the head rotational torque has changed. If it is determined in step S3 that the head rotational torque varies, the process proceeds to step S4.

ステップS4で、パッドの異常箇所が特定される。   In step S4, an abnormal portion of the pad is specified.

そして、ステップS5で、ヘッドを移動させることにより、ウエハ軌道が、パッドの異常箇所を避ける軌道に修正される。   In step S5, the wafer trajectory is corrected to a trajectory that avoids an abnormal portion of the pad by moving the head.

ステップS3でヘッド回転トルクの変動無しと判定されたら、その測定点は正常と判定され、ウエハ軌道の修正は行なわれない。   If it is determined in step S3 that the head rotational torque does not vary, the measurement point is determined to be normal, and the wafer trajectory is not corrected.

ヘッド回転トルクの変動の有無の判定、パッドの異常箇所の特定、及び、ウエハ軌道の修正手順について、さらに説明する。   The procedure for determining the presence or absence of fluctuations in the head rotation torque, specifying an abnormal portion of the pad, and correcting the wafer trajectory will be further described.

まず、実施例のCMP処理に先立って、許容されるヘッド回転トルクの範囲を決める上限基準値及び下限基準値を準備しておく。パッドが最も安定な状態、例えば交換周期の初期の10%の期間(例えば交換周期が2000枚の場合、交換後200枚処理する期間)でのCMP処理を行っておき、この期間内でのヘッド回転トルクの最大値及び最小値をそれぞれ、上限基準値及び下限基準値に設定する。   First, prior to the CMP process of the embodiment, an upper limit reference value and a lower limit reference value that determine the range of allowable head rotation torque are prepared. The CMP process is performed in a state where the pad is most stable, for example, a period of 10% of the initial period of the replacement cycle (for example, when the replacement cycle is 2000 sheets, a period in which 200 sheets are processed after replacement), The maximum value and the minimum value of the rotational torque are set as the upper limit reference value and the lower limit reference value, respectively.

なお、ヘッド回転トルクの測定値はばらつきが大きい傾向がある。そのため例えば、3データごとの移動平均を取ることにより、ばらつきを均すことができる。よって、移動平均データの最大値、最小値を用いるのが望ましいと考えられる。   The measured value of the head rotation torque tends to vary greatly. Therefore, for example, the variation can be leveled by taking a moving average every three data. Therefore, it is considered desirable to use the maximum and minimum values of moving average data.

図3は、左側から、ロット番号、ウエハ番号、計測時間、ヘッド回転トルクに対応する電流値(単にトルク値と呼んでいる)、測定ポイント、移動平均トルク(左記「トルク値」の3データごとの移動平均)、判定結果、及び、ヘッド動作についてまとめた表である。30秒間分のデータ例を示す。   In FIG. 3, from the left side, lot number, wafer number, measurement time, current value corresponding to head rotation torque (simply called torque value), measurement point, moving average torque ("torque value" on the left) (Moving average), determination results, and head operation. An example of data for 30 seconds is shown.

図2のステップS2で、トルク値が測定される。トルク値は測定間隔1秒ごとに測定され、測定ごとに、測定点がA点、B点、C点、再びA点、と循環的に移動する。測定点ごとに、3データごとの移動平均トルクが算出される。移動平均トルクが、上限基準値及び下限基準値と比較され、許容範囲内であるかどうか判定される。例えば、上限基準値は59.7、下限基準値は26.2である。   In step S2 of FIG. 2, the torque value is measured. The torque value is measured every measurement interval of 1 second, and the measurement point is cyclically moved from point A, point B, point C, and point A again for each measurement. For each measurement point, the moving average torque for every three data is calculated. The moving average torque is compared with the upper limit reference value and the lower limit reference value to determine whether the moving average torque is within an allowable range. For example, the upper limit reference value is 59.7 and the lower limit reference value is 26.2.

図3に示した例では、測定点Cに関して、計測時間11:01:25の移動平均トルク(計測時間11:01:19、11:01:22、11:01:25のデータを平均した移動平均トルク)が、60.83であり、上限基準値を超えて、許容範囲外と判定される。すなわち、ヘッド回転トルクの変動有りと判定され(ステップS3)、トルク測定点Cが異常箇所であると特定される(ステップS4)。   In the example illustrated in FIG. 3, the moving average torque at the measurement time 11:01:25 (measurement time 11:01:19, 11:01:22, 11:01:25 averaged data is moved at the measurement point C. The average torque) is 60.83, which exceeds the upper reference value and is determined to be outside the allowable range. That is, it is determined that there is a fluctuation in the head rotation torque (step S3), and the torque measurement point C is specified as an abnormal location (step S4).

さらに、これに基づいて、測定点Cに関する次回の計測時間11:01:28以後、C点を避けるウエハ軌道となるように、C点通過時にヘッドを動作させる(ステップS5)。   Further, based on this, after the next measurement time 11:01:28 related to the measurement point C, the head is operated when passing through the point C so that the wafer trajectory avoids the point C (step S5).

図4A及び図4Bは、異常が生じたC点を避ける、パッド1a上のウエハ11の軌道T1を示す概略斜視図である。パッドに異常が生じていない場合(正常時と呼ぶこととする)、ウエハ11の中心は円状の軌道T0を通る。正常時の軌道T0の半径は、例えば半径24インチである。パッド1aの中心から、正常時の軌道T0を移動するウエハ11の最もパッド中心側の縁までの距離は、ウエハ11の直径以上確保されている。   4A and 4B are schematic perspective views showing the trajectory T1 of the wafer 11 on the pad 1a to avoid the point C in which an abnormality has occurred. When no abnormality occurs in the pad (referred to as normal), the center of the wafer 11 passes through the circular trajectory T0. The radius of the track T0 at the normal time is, for example, a radius of 24 inches. The distance from the center of the pad 1a to the edge closest to the pad center of the wafer 11 moving on the normal trajectory T0 is ensured to be equal to or larger than the diameter of the wafer 11.

図4Aに示すように、パッド1aの回転に伴い、パッド周方向についてウエハ11が異常点C(PC)に近づいたら、ウエハ11をパッド中心に近づくようパッド径方向内側に、(少なくとも)ウエハ1枚分(ヘッド1つ分)移動させる。このようにして、ウエハ11の軌道が、正常時の軌道T0からずれた、異常点Cを避ける軌道T1に修正される。   As shown in FIG. 4A, when the wafer 11 approaches the abnormal point C (PC) in the pad circumferential direction with the rotation of the pad 1a, the wafer 1 is (at least) inwardly in the pad radial direction so as to approach the pad center. Move one sheet (one head). In this way, the trajectory of the wafer 11 is corrected to the trajectory T1 that avoids the abnormal point C and is shifted from the normal trajectory T0.

これにより、異常点Cの内側の、未使用で劣化していないパッド領域での研磨を行なうことができる。パッド1aの半径として、ウエハ11の直径の2倍以上を確保しているので、修正された軌道T1でも、パッド1aの中心から縁の間にウエハ11を配置して、研磨を行なうことができる。   Thereby, it is possible to polish the pad area inside the abnormal point C that is unused and not deteriorated. Since the radius of the pad 1a is at least twice the diameter of the wafer 11, polishing can be performed by placing the wafer 11 between the center and the edge of the pad 1a even with the corrected trajectory T1. .

図4Bに示すように、パッド周方向についてウエハ11が異常点C(PC)を過ぎたら、ウエハ11をパッド中心から遠ざかるようにパッド径方向外側に移動させて、ウエハ11を正常時の軌道T0上に戻す。   As shown in FIG. 4B, when the wafer 11 passes the abnormal point C (PC) in the pad circumferential direction, the wafer 11 is moved outward in the pad radial direction so as to move away from the center of the pad, and the wafer 11 is moved to the normal trajectory T0. Return to the top.

図3に示したデータの例では、A点及びB点では異常が生じていない。従って、A点及びB点に関しては、ヘッド回転トルクの変動無しと判定される(ステップS3)。A点及びB点に関しては、正常時の軌道T0からの修正を行なわない。   In the example of data shown in FIG. 3, no abnormality has occurred at points A and B. Accordingly, it is determined that there is no fluctuation in the head rotational torque at the points A and B (step S3). For point A and point B, correction from the normal trajectory T0 is not performed.

なお、図3に示すように、計測時間11:01:34等で、C点の移動平均トルクが許容範囲内に戻っているが、一度許容範囲外と判定されたら、その後移動平均トルクが許容範囲内に復帰しても、異常点Cを避けるヘッド動作は継続させる。一旦異常が生じたパッド領域は、その後正常な状態に戻る可能性は低いと考えられるからである。   As shown in FIG. 3, the moving average torque at point C returns to within the allowable range at the measurement time 11:01:34, etc., but once it is determined that it is out of the allowable range, the moving average torque is thereafter allowed. Even after returning to the range, the head operation to avoid the abnormal point C is continued. This is because it is considered that the pad area in which an abnormality has occurred is unlikely to return to a normal state thereafter.

図2に戻って説明を続ける。ステップS6で、メイン研磨ステップの残り時間が充分かどうか判定される。残り時間が充分(例えば、2、3秒以上)であるうちは、ステップS2に戻り、必要に応じてステップS5のウエハ軌道の修正を行なう。残り時間がわずか(例えば2、3秒未満)となったら、もうステップS2には戻らず、ステップS5のウエハ軌道の修正も行なわずに、ステップS7に進み、メイン研磨を終了する。   Returning to FIG. 2, the description will be continued. In step S6, it is determined whether the remaining time of the main polishing step is sufficient. As long as the remaining time is sufficient (for example, a few seconds or more), the process returns to step S2, and the wafer trajectory is corrected in step S5 as necessary. When the remaining time is short (for example, less than 2 or 3 seconds), the process returns to step S2 and proceeds to step S7 without correcting the wafer trajectory in step S5, and the main polishing is completed.

以上説明したように、第1の実施例のCMP装置を用いれば、パッド周方向の複数箇所で測定されたヘッド回転トルク(ヘッド回転トルクそのものに限らず、広く、ヘッド回転トルクに対応する物理量であればよい)に基づいて、パッド上の異常箇所を特定する。パッド状態に、面内分布が生じていることを検知できる。   As described above, when the CMP apparatus of the first embodiment is used, the head rotation torque measured at a plurality of locations in the pad circumferential direction (not only the head rotation torque itself, but also a physical quantity corresponding widely to the head rotation torque). The abnormal location on the pad is identified based on It can be detected that an in-plane distribution occurs in the pad state.

第1の実施例のCMP装置は、さらに、パッド上の異常箇所を回避したウエハ軌道でCMP処理を行う。これにより、CMP処理条件のばらつき低減が図られる。例えば、STIによる素子分離絶縁膜の形状のウエハごとのばらつきが抑制される。なお、素子分離絶縁膜形成に限らず、例えばタングステンプラグ形成や銅配線形成等に用いるCMP処理においても、CMP処理条件のばらつき低減効果は有用と考えられる。   The CMP apparatus of the first embodiment further performs CMP processing on a wafer trajectory that avoids an abnormal point on the pad. Thereby, variation in CMP process conditions can be reduced. For example, variations in the shape of the element isolation insulating film due to STI from wafer to wafer are suppressed. It should be noted that the effect of reducing variations in CMP process conditions is useful not only in element isolation insulating film formation but also in CMP process used for tungsten plug formation, copper wiring formation, and the like.

なお、上記実施例では、異常点Cの近傍のみでウエハ軌道を正常時の軌道から修正したが、つまり、異常の検知されないA点、B点近傍では正常時のウエハ軌道に戻したが、A点、B点近傍で正常時のウエハ軌道に戻さずに、異常点Cを回避するパッド径方向内側位置にウエハを留めたままの軌道としても、異常点Cを回避したCMP処理を行うことはできる。なお、異常の検知されないA点、B点近傍では正常時のウエハ軌道、すなわち、パッド径方向外側を通る軌道に戻した方が、パッドの広い面積を使うことができる。   In the above embodiment, the wafer trajectory is corrected from the normal trajectory only in the vicinity of the abnormal point C, that is, the normal trajectory is returned in the vicinity of the point A and the point B where no abnormality is detected. It is possible to perform the CMP process avoiding the abnormal point C even if the wafer is kept in the pad radial direction inner position avoiding the abnormal point C without returning to the normal wafer trajectory near the point B. it can. In the vicinity of points A and B where no abnormality is detected, a larger pad area can be used by returning to the normal wafer trajectory, that is, the trajectory passing through the outer side in the pad radial direction.

次に、第2の実施例によるCMP装置とその運転方法について説明する。第1の実施例のCMP装置は、パッド上の異常箇所を回避したウエハ軌道とするために、ヘッド及びウエハを移動させる構造としたが、プラテン及びパッドを動かして、このような軌道とすることも可能である。第2の実施例では、プラテン及びパッドを移動させる機構を採用する。   Next, a CMP apparatus according to the second embodiment and its operating method will be described. The CMP apparatus according to the first embodiment has a structure in which the head and the wafer are moved in order to obtain a wafer trajectory that avoids an abnormal point on the pad. Is also possible. In the second embodiment, a mechanism for moving the platen and the pad is employed.

図5は、第2の実施例によるCMP装置を示す概略斜視図である。第1の実施例のCMP装置との違いについて説明する。第2の実施例では、ヘッド側は(パッド径方向に)移動させないので、ヘッド支持アーム15、及びその支軸16は、事前検討のCMP装置と同様である。   FIG. 5 is a schematic perspective view showing a CMP apparatus according to the second embodiment. Differences from the CMP apparatus of the first embodiment will be described. In the second embodiment, since the head side is not moved (in the pad radial direction), the head support arm 15 and its support shaft 16 are the same as those in the CMP apparatus studied in advance.

プラテン移動アーム35が、プラテン駆動シャフト3を介してプラテン2aを移動させる。パッド1aに対して相対的にウエハ11がパッド径方向に移動できるよう、パッド1aの中心とウエハ11の中心とを結ぶ方向に、プラテンガイド部材34が、プラテン2aの移動方向を案内する。プラテン移動モータ36が、プラテン移動アーム35を動かす。プラテンガイド部材34、プラテン移動アーム35、及びプラテン移動モータ36を含んで、プラテン移動機構37が形成される。プラテン移動機構37の制御は、制御装置100が行なう。   The platen moving arm 35 moves the platen 2 a via the platen drive shaft 3. The platen guide member 34 guides the moving direction of the platen 2a in a direction connecting the center of the pad 1a and the center of the wafer 11 so that the wafer 11 can move in the pad radial direction relative to the pad 1a. A platen movement motor 36 moves the platen movement arm 35. A platen moving mechanism 37 is formed including the platen guide member 34, the platen moving arm 35, and the platen moving motor 36. The control device 100 controls the platen moving mechanism 37.

次に、第2の実施例のCMP装置の運転方法について説明する。第2の実施例の運転方法も、第1の実施例と同様に、図2に示したフローチャートで示される。ただし、ステップS5でウエハ軌道を修正するために、プラテン及びパッドを移動させる。   Next, a method for operating the CMP apparatus of the second embodiment will be described. The operation method of the second embodiment is also shown in the flowchart shown in FIG. 2, as in the first embodiment. However, the platen and the pad are moved in order to correct the wafer trajectory in step S5.

パッド上の異常箇所を避けたウエハ軌道とするときの、パッド1aに対するウエハ11の相対位置の移動は、第1の実施例と同様に、図4A及び図4Bに示される。ただし、このような軌道とするために、プラテン及びパッドを移動させる。   The movement of the relative position of the wafer 11 with respect to the pad 1a when the wafer trajectory avoiding the abnormal portion on the pad is shown in FIGS. 4A and 4B, as in the first embodiment. However, the platen and the pad are moved to make such a trajectory.

第2の実施例のCMP装置でも、パッド上の異常箇所を避けたウエハ軌道でCMP処理を行うことができ、CMP処理条件のばらつき低減が図られる。   Even in the CMP apparatus of the second embodiment, the CMP process can be performed on the wafer trajectory avoiding the abnormal part on the pad, and the variation in the CMP process condition can be reduced.

以上、第1及び第2の実施例で説明したように、パッド上の異常箇所を避けたウエハ軌道とするために、パッドに対するウエハの相対位置を(プラテンに対するヘッドの相対位置を)、パッドの径方向に関して移動させるには、ヘッド及びそれに保持されたウエハを動かす方法と、プラテン及びそれに保持されたパッドを動かす方法とのどちらを使うこともできる。なお、ヘッドはプラテンに対して小さく軽いので、ヘッド及びウエハを移動させる方が、プラテン及びパッドを移動させるより容易と考えられる。   As described above in the first and second embodiments, in order to obtain a wafer trajectory that avoids an abnormal point on the pad, the relative position of the wafer with respect to the pad (the relative position of the head with respect to the platen) is set. To move in the radial direction, either a method of moving the head and the wafer held by the head or a method of moving the platen and the pad held by the platen can be used. Since the head is smaller and lighter than the platen, it is considered easier to move the head and wafer than to move the platen and pad.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

以上説明した第1及び第2の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
回転するパッドに回転するウエハが接触して該ウエハが研磨され、研磨中に該パッドの回転に伴いパッド周方向に関する該ウエハの位置が相対的に移動し、該ウエハを保持して回転させるヘッドを有する化学機械研磨装置の運転方法であって、
前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量を、前記パッド上の周方向の複数の位置で測定する工程と、
前記パッド上の複数の位置で測定された前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量に基づき、該パッド上の異常箇所を特定する工程と
を有する化学機械研磨装置の運転方法。
(付記2)
前記パッド上の異常箇所を特定する工程は、前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量が、予め決められた範囲外となった測定位置を、該パッド上の異常箇所として特定する付記1に記載の化学機械研磨装置の運転方法。
(付記3)
前記ヘッドは、ヘッド回転モータで回転され、該ヘッド回転モータの駆動電流を、該ヘッドの回転トルクに対応する物理量として測定する付記1または2に記載の化学機械研磨装置の運転方法。
(付記4)
さらに、
特定された前記パッド上の異常箇所を避けた前記ウエハの軌道となるように、前記パッドに対する前記ウエハの相対位置を、該パッドの径方向に関して移動させる工程を有する付記1〜3のいずれか1つに記載の化学機械研磨装置の運転方法。
(付記5)
前記パッドに対する前記ウエハの相対位置を、該パッドの径方向に関して移動させる工程は、該ウエハの該パッドに対する相対位置を、該パッドの径方向に関して、該ウエハ1枚分以上内側に移動させる付記4に記載の化学機械研磨装置の運転方法。
(付記6)
前記パッドに対する前記ウエハの相対位置を、該パッドの径方向に関して移動させる工程は、パッド周方向について前記異常箇所の手前で、該ウエハの該パッドに対する相対位置をパッド径方向内側に移動させ、パッド周方向について前記異常箇所を過ぎたら、該ウエハの該パッドに対する相対位置をパッド径方向外側に移動させる付記4または5に記載の化学機械研磨装置の運転方法。
(付記7)
前記パッドに対する前記ウエハの相対位置を、該パッドの径方向に関して移動させる工程は、前記ヘッド及びそれに保持された該ウエハを移動させる付記4〜6のいずれか1つに記載の化学機械研磨装置の運転方法。
(付記8)
パッドを保持し回転させるプラテンと、
回転する前記パッドに回転するウエハが接触して該ウエハが研磨されるように、該ウエハを保持し回転させるヘッドと、
前記パッド上の周方向の複数の位置で前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量を測定するトルク測定器と、
測定された前記物理量に基づき、前記パッド上の異常箇所を特定する制御装置と
を有する化学機械研磨装置。
(付記9)
前記制御装置は、前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量が、予め決められた範囲外となった測定位置を、前記パッド上の異常箇所として特定する付記8に記載の化学機械研磨装置。
(付記10)
さらに、前記ヘッドを回転させるヘッド回転モータを有し、
前記トルク測定器は、前記ヘッド回転モータの駆動電流を、該ヘッドの回転トルクに対応する物理量として測定する付記8または9に記載の化学機械研磨装置。
(付記11)
さらに、
前記プラテンに対する前記ヘッドの相対位置を、前記パッドの径方向に関して移動させる移動機構を有し、
前記制御装置は、特定された前記パッド上の異常箇所を避けた前記ウエハの軌道となるように、前記移動機構を制御して、前記プラテンに対する前記ヘッドの相対位置を移動させる付記8〜10のいずれか1つに記載の化学機械研磨装置。
(付記12)
前記制御装置は、前記移動機構を制御して、前記ウエハの前記パッドに対する相対位置を、該パッドの径方向に関して、該ウエハ1枚分以上内側に移動させる付記11に記載の化学機械研磨装置。
(付記13)
前記制御装置は、前記移動機構を制御して、パッド周方向について前記異常箇所の手前で、前記ウエハの前記パッドに対する相対位置を、パッド径方向内側に移動させ、パッド周方向について前記異常箇所を過ぎたら、該ウエハの該パッドに対する相対位置を、パッド径方向外側に移動させる付記11または12に記載の化学機械研磨装置。
The following additional notes are further disclosed with respect to the embodiment including the first and second examples described above.
(Appendix 1)
The rotating wafer is brought into contact with the rotating pad to polish the wafer, and the position of the wafer in the circumferential direction of the pad relatively moves with the rotation of the pad during polishing to hold and rotate the head. A method of operating a chemical mechanical polishing apparatus having:
Measuring a physical quantity corresponding to the rotational torque of the head at a plurality of circumferential positions on the pad;
A method of operating a chemical mechanical polishing apparatus, comprising: identifying an abnormal location on the pad based on a physical quantity corresponding to the rotational torque of the head measured at a plurality of positions on the pad.
(Appendix 2)
The step of identifying an abnormal location on the pad includes the step of identifying the measurement position where the physical quantity corresponding to the rotational torque of the head is outside a predetermined range as the abnormal location on the pad. Operation method of chemical mechanical polishing equipment.
(Appendix 3)
The operation method of the chemical mechanical polishing apparatus according to appendix 1 or 2, wherein the head is rotated by a head rotation motor, and a drive current of the head rotation motor is measured as a physical quantity corresponding to the rotation torque of the head.
(Appendix 4)
further,
Any one of Supplementary notes 1 to 3 including a step of moving a relative position of the wafer with respect to the pad with respect to a radial direction of the pad so as to be a trajectory of the wafer avoiding the specified abnormal portion on the pad. A method for operating the chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1.
(Appendix 5)
The step of moving the relative position of the wafer with respect to the pad with respect to the radial direction of the pad moves the relative position of the wafer with respect to the pad to the inside of one or more wafers with respect to the radial direction of the pad. A method for operating the chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1.
(Appendix 6)
The step of moving the relative position of the wafer with respect to the pad with respect to the radial direction of the pad is performed by moving the relative position of the wafer with respect to the pad inward of the pad in the radial direction of the pad. The operation method of the chemical mechanical polishing apparatus according to appendix 4 or 5, wherein when the abnormal portion passes in the circumferential direction, the relative position of the wafer to the pad is moved outward in the pad radial direction.
(Appendix 7)
The step of moving the relative position of the wafer with respect to the pad with respect to the radial direction of the pad is the chemical mechanical polishing apparatus according to any one of appendices 4 to 6, wherein the head and the wafer held by the head are moved. how to drive.
(Appendix 8)
A platen that holds and rotates the pad;
A head that holds and rotates the wafer so that the rotating wafer contacts the rotating pad and is polished;
A torque measuring device that measures physical quantities corresponding to the rotational torque of the head at a plurality of circumferential positions on the pad;
A chemical mechanical polishing apparatus comprising: a control device that identifies an abnormal location on the pad based on the measured physical quantity.
(Appendix 9)
9. The chemical mechanical polishing apparatus according to appendix 8, wherein the control device identifies a measurement position where a physical quantity corresponding to the rotational torque of the head is outside a predetermined range as an abnormal location on the pad.
(Appendix 10)
And a head rotation motor for rotating the head.
The chemical mechanical polishing apparatus according to appendix 8 or 9, wherein the torque measuring device measures the drive current of the head rotation motor as a physical quantity corresponding to the rotation torque of the head.
(Appendix 11)
further,
A moving mechanism for moving the relative position of the head with respect to the platen with respect to the radial direction of the pad;
The control device moves the relative position of the head with respect to the platen by controlling the moving mechanism so that the trajectory of the wafer avoiding the abnormal portion on the specified pad is determined. The chemical mechanical polishing apparatus according to any one of the above.
(Appendix 12)
The chemical mechanical polishing apparatus according to appendix 11, wherein the control device controls the moving mechanism to move the relative position of the wafer with respect to the pad inward by one or more wafers with respect to the radial direction of the pad.
(Appendix 13)
The control device controls the moving mechanism to move the relative position of the wafer to the pad in the pad radial direction in front of the abnormal location in the pad circumferential direction, and to detect the abnormal location in the pad circumferential direction. 13. The chemical mechanical polishing apparatus according to appendix 11 or 12, wherein if it has passed, the relative position of the wafer to the pad is moved outward in the pad radial direction.

1a パッド
2a プラテン
3 プラテン駆動シャフト
11 ウエハ
12 ヘッド
13 ヘッド駆動シャフト
14 ヘッド回転モータ
16 (ヘッド支持アームの)支軸
17 トルク測定器
21 スラリー供給ノズル
31 ヘッド支持アーム
32 ヘッド移動モータ
33 ヘッド移動機構
100 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Pad 2a Platen 3 Platen drive shaft 11 Wafer 12 Head 13 Head drive shaft 14 Head rotation motor 16 Support shaft 17 (Measurement head) Torque measuring device 21 Slurry supply nozzle 31 Head support arm 32 Head movement motor 33 Head movement mechanism 100 Control device

Claims (5)

回転するパッドに回転するウエハが接触して該ウエハが研磨され、研磨中に該パッドの回転に伴いパッド周方向に関する該ウエハの位置が相対的に移動し、該ウエハを保持して回転させるヘッドを有する化学機械研磨装置の運転方法であって、
前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量を、前記パッド上の周方向の複数の位置で測定する工程と、
前記パッド上の複数の位置で測定された前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量に基づき、該パッド上の異常箇所を特定する工程と
を有する化学機械研磨装置の運転方法。
The rotating wafer is brought into contact with the rotating pad to polish the wafer, and the position of the wafer in the circumferential direction of the pad relatively moves with the rotation of the pad during polishing to hold and rotate the head. A method of operating a chemical mechanical polishing apparatus having:
Measuring a physical quantity corresponding to the rotational torque of the head at a plurality of circumferential positions on the pad;
A method of operating a chemical mechanical polishing apparatus, comprising: identifying an abnormal location on the pad based on a physical quantity corresponding to the rotational torque of the head measured at a plurality of positions on the pad.
さらに、
特定された前記パッド上の異常箇所を避けた前記ウエハの軌道となるように、前記パッドに対する前記ウエハの相対位置を、該パッドの径方向に関して移動させる工程を有する請求項1に記載の化学機械研磨装置の運転方法。
further,
The chemical machine according to claim 1, further comprising a step of moving a relative position of the wafer with respect to the pad with respect to a radial direction of the pad so as to be a trajectory of the wafer avoiding the specified abnormal portion on the pad. Operation method of polishing apparatus.
前記パッドに対する前記ウエハの相対位置を、該パッドの径方向に関して移動させる工程は、前記ヘッド及びそれに保持された該ウエハを移動させる請求項1または2に記載の化学機械研磨装置の運転方法。   The method of operating a chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein in the step of moving the relative position of the wafer with respect to the pad with respect to the radial direction of the pad, the head and the wafer held by the head are moved. パッドを保持し回転させるプラテンと、
回転する前記パッドに回転するウエハが接触して該ウエハが研磨されるように、該ウエハを保持し回転させるヘッドと、
前記パッド上の周方向の複数の位置で前記ヘッドの回転トルクに対応する物理量を測定するトルク測定器と、
測定された前記物理量に基づき、前記パッド上の異常箇所を特定する制御装置と
を有する化学機械研磨装置。
A platen that holds and rotates the pad;
A head that holds and rotates the wafer so that the rotating wafer contacts the rotating pad and is polished;
A torque measuring device that measures physical quantities corresponding to the rotational torque of the head at a plurality of circumferential positions on the pad;
A chemical mechanical polishing apparatus comprising: a control device that identifies an abnormal location on the pad based on the measured physical quantity.
さらに、
前記プラテンに対する前記ヘッドの相対位置を、前記パッドの径方向に関して移動させる移動機構を有し、
前記制御装置は、特定された前記パッド上の異常箇所を避けた前記ウエハの軌道となるように、前記移動機構を制御して、前記プラテンに対する前記ヘッドの相対位置を移動させる請求項4に記載の化学機械研磨装置。
further,
A moving mechanism for moving the relative position of the head with respect to the platen with respect to the radial direction of the pad;
5. The control device according to claim 4, wherein the control device moves the relative position of the head with respect to the platen so as to be a trajectory of the wafer avoiding an abnormal point on the identified pad. Chemical mechanical polishing equipment.
JP2009183148A 2009-08-06 2009-08-06 Chemical mechanical polishing apparatus and operation method thereof Expired - Fee Related JP5353541B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009183148A JP5353541B2 (en) 2009-08-06 2009-08-06 Chemical mechanical polishing apparatus and operation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009183148A JP5353541B2 (en) 2009-08-06 2009-08-06 Chemical mechanical polishing apparatus and operation method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011035348A JP2011035348A (en) 2011-02-17
JP5353541B2 true JP5353541B2 (en) 2013-11-27

Family

ID=43764086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009183148A Expired - Fee Related JP5353541B2 (en) 2009-08-06 2009-08-06 Chemical mechanical polishing apparatus and operation method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5353541B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5973883B2 (en) * 2012-11-15 2016-08-23 株式会社荏原製作所 Substrate holding device and polishing device
JP2017013183A (en) * 2015-07-01 2017-01-19 不二越機械工業株式会社 Polishing device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5957754A (en) * 1997-08-29 1999-09-28 Applied Materials, Inc. Cavitational polishing pad conditioner
JP2972672B2 (en) * 1997-09-26 1999-11-08 九州日本電気株式会社 Semiconductor manufacturing equipment
JP5126657B2 (en) * 2007-07-24 2013-01-23 株式会社ニコン Polishing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011035348A (en) 2011-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9808836B2 (en) Substrate processing apparatus
KR102461723B1 (en) Control device
JP6386769B2 (en) Substrate drying apparatus, control program, and substrate drying method
US10525566B2 (en) Preparing conditioning disk for chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing method including the same
US20120220195A1 (en) Cmp apparatus, polishing pad and cmp method
JP6546845B2 (en) Polishing apparatus, control method and program
JP6421640B2 (en) Single wafer single side polishing method for semiconductor wafer and single wafer single side polishing apparatus for semiconductor wafer
WO2019013037A1 (en) Grinding device, grinding method and computer storage medium
JP5353541B2 (en) Chemical mechanical polishing apparatus and operation method thereof
WO2020185463A1 (en) Chemical mechanical polishing using time share control
JP2007268678A (en) Polishing device and control method thereof
JP6181622B2 (en) Polishing apparatus and polishing method
US10058974B1 (en) Method for controlling chemical mechanical polishing process
US10464184B2 (en) Modifying substrate thickness profiles
JP2008238367A (en) Polishing method, polishing device and manufacturing method of semiconductor device
WO2017073265A1 (en) Method for polishing both sides of semiconductor wafer and apparatus for polishing both sides of semiconductor wafer
JP5126657B2 (en) Polishing equipment
JP6510348B2 (en) Substrate processing apparatus, substrate processing system, and substrate processing method
US20140030956A1 (en) Control of polishing of multiple substrates on the same platen in chemical mechanical polishing
JP2013098183A (en) Semiconductor device manufacturing method and wafer polishing apparatus
KR20070077683A (en) Chemical mechanical polishing apparatus
US6752697B1 (en) Apparatus and method for chemical mechanical polishing of a substrate
KR102412776B1 (en) Chemical mechanical polishing apparatus with enhanced performance of obtaining thickness at the edge area of wafer
JP2005169593A (en) Polishing device, polishing method, manufacturing method of semiconductor device using the method, and semiconductor device manufactured by the method
JP2007237313A (en) Method for polishing substrate, and method for manufacturing semi-conductor apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120509

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130730

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130812

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5353541

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees