JPH11330026A - 半導体ウェハ研磨装置及びその研磨方法 - Google Patents
半導体ウェハ研磨装置及びその研磨方法Info
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- JPH11330026A JPH11330026A JP10137295A JP13729598A JPH11330026A JP H11330026 A JPH11330026 A JP H11330026A JP 10137295 A JP10137295 A JP 10137295A JP 13729598 A JP13729598 A JP 13729598A JP H11330026 A JPH11330026 A JP H11330026A
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 残膜の制御性の向上と生産性の向上とを図る
ことが可能な半導体ウェハ研磨装置を提供する。 【解決手段】 キャリア３ａ，３ｂに吸着された半導体
ウェハはヘッドブロック２全体を回転させることでプラ
テン１ａ上に位置すると、プラテン１ａによって最適研
磨量と推測される研磨量の７０％〜９０％程度が研磨さ
れる。その後に、ヘッドブロック２全体を回転させるこ
とで半導体ウェハを膜厚測定機構５上に位置させ、半導
体ウェハ各々の所定位置の膜厚を膜厚測定機構５で測定
する。ヘッドブロック２全体をさらに回転させることで
キャリア３ａ，３ｂに吸着された半導体ウェハをプラテ
ン１ｂに位置させ、プラテン１ｂで半導体ウェハの残膜
の目標値と実測値とを比較して決定した研磨条件にて最
終研磨処理を行う。
ことが可能な半導体ウェハ研磨装置を提供する。 【解決手段】 キャリア３ａ，３ｂに吸着された半導体
ウェハはヘッドブロック２全体を回転させることでプラ
テン１ａ上に位置すると、プラテン１ａによって最適研
磨量と推測される研磨量の７０％〜９０％程度が研磨さ
れる。その後に、ヘッドブロック２全体を回転させるこ
とで半導体ウェハを膜厚測定機構５上に位置させ、半導
体ウェハ各々の所定位置の膜厚を膜厚測定機構５で測定
する。ヘッドブロック２全体をさらに回転させることで
キャリア３ａ，３ｂに吸着された半導体ウェハをプラテ
ン１ｂに位置させ、プラテン１ｂで半導体ウェハの残膜
の目標値と実測値とを比較して決定した研磨条件にて最
終研磨処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェハ研磨装
置及びその研磨方法に関し、特に半導体装置の製造工程
における層間絶縁膜の研磨方法に関する。
置及びその研磨方法に関し、特に半導体装置の製造工程
における層間絶縁膜の研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置の製造工程において
は、例えばＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ等の能動素子やＡｌ
配線等のパターニングを行った後に、その上に層間絶縁
膜を成膜すると、層間絶縁膜の表面には能動素子やＡｌ
配線等のパターニングと同様の凹凸が現れる。このよう
な半導体基板表面の凹凸は半導体における上層配線の形
成工程、特にリソグラフィ工程における加工寸法の精度
に影響を及ぼす原因となっている。
は、例えばＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ等の能動素子やＡｌ
配線等のパターニングを行った後に、その上に層間絶縁
膜を成膜すると、層間絶縁膜の表面には能動素子やＡｌ
配線等のパターニングと同様の凹凸が現れる。このよう
な半導体基板表面の凹凸は半導体における上層配線の形
成工程、特にリソグラフィ工程における加工寸法の精度
に影響を及ぼす原因となっている。
【０００３】ところで、近年、半導体基板における配線
ピッチの縮小化や多層配線化が進展しているが、これに
伴って半導体基板を平坦化することが不可欠となってき
ている。例えば、従来のようなスピンオングラス等の流
動性塗布膜による層間絶縁膜表面の凹部を埋めて平坦化
する方法では半導体装置製造工程における平坦性の要求
値を満足することができなくなってきている。
ピッチの縮小化や多層配線化が進展しているが、これに
伴って半導体基板を平坦化することが不可欠となってき
ている。例えば、従来のようなスピンオングラス等の流
動性塗布膜による層間絶縁膜表面の凹部を埋めて平坦化
する方法では半導体装置製造工程における平坦性の要求
値を満足することができなくなってきている。
【０００４】そこで、最近では層間絶縁膜を化学機械的
に研磨して平坦化するいわゆる化学機械研磨法（ＣＭ
Ｐ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）が主流となってきている。
に研磨して平坦化するいわゆる化学機械研磨法（ＣＭ
Ｐ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）が主流となってきている。
【０００５】この化学機械研磨法は段差を平坦化する能
力が従来の平坦化方法に比べて高いという長所を持つ
が、制御性が多少劣るという問題がある。制御性が劣る
原因としては成膜量や研磨量が非常に多いことが主要因
である。
力が従来の平坦化方法に比べて高いという長所を持つ
が、制御性が多少劣るという問題がある。制御性が劣る
原因としては成膜量や研磨量が非常に多いことが主要因
である。
【０００６】例えば、１μｍの段差（配線）を有する形
状を化学機械研磨法によって平坦化し、配線上に１μｍ
の絶縁膜を残す場合、配線上に２．５〜３μｍ成膜し、
配線上の絶縁膜を１．５〜２μｍ程度、化学機械研磨法
で除去する必要がある。したがって、配線上に１μｍの
絶縁膜を残す上で、成膜３μｍ、研磨２μｍの工程を経
なければならない。よって、成膜による影響と研磨によ
る影響とが複合的に加わり、成膜及び研磨各々の工程で
の変動幅が１０％であれば、０．５μｍ変動することに
なる。
状を化学機械研磨法によって平坦化し、配線上に１μｍ
の絶縁膜を残す場合、配線上に２．５〜３μｍ成膜し、
配線上の絶縁膜を１．５〜２μｍ程度、化学機械研磨法
で除去する必要がある。したがって、配線上に１μｍの
絶縁膜を残す上で、成膜３μｍ、研磨２μｍの工程を経
なければならない。よって、成膜による影響と研磨によ
る影響とが複合的に加わり、成膜及び研磨各々の工程で
の変動幅が１０％であれば、０．５μｍ変動することに
なる。
【０００７】また、化学機械研磨法において変動要因が
大きい理由としては、化学機械研磨法にて使用される研
磨パッドが常に経時変化していること、研磨パッド個体
差が大きいこと、半導体ウェハ表面のパターンレイアウ
トによって研磨パッドの劣化の仕方が異なることから、
制御性を困難にしている。
大きい理由としては、化学機械研磨法にて使用される研
磨パッドが常に経時変化していること、研磨パッド個体
差が大きいこと、半導体ウェハ表面のパターンレイアウ
トによって研磨パッドの劣化の仕方が異なることから、
制御性を困難にしている。
【０００８】図８に従来の研磨装置の基本的な構成を縦
断面図で示す。回転体であるプラテン１の上面には研磨
パッド１１が添付されている。プラテン１の上方には半
導体ウェハ１５を保持加圧するためのキャリア３を有
し、このキャリア３はスピンドル機構１４に直結されて
いるので回転可能となっている。
断面図で示す。回転体であるプラテン１の上面には研磨
パッド１１が添付されている。プラテン１の上方には半
導体ウェハ１５を保持加圧するためのキャリア３を有
し、このキャリア３はスピンドル機構１４に直結されて
いるので回転可能となっている。
【０００９】したがって、研磨は半導体ウェハ１５の研
磨面を研磨パッド１１側に向けてキャリア３に装着し、
回転させたプラテン１上にキャリア３を下降させて荷重
を加え、研磨剤１２をノズル１３から研磨パッド１１上
に供給しながらプラテン１と同一回転方向にキャリア３
を回転させることで研磨を行う。実際の研磨装置では、
この基本的な構成（ユニット）を種々のレイアウトで構
成している。
磨面を研磨パッド１１側に向けてキャリア３に装着し、
回転させたプラテン１上にキャリア３を下降させて荷重
を加え、研磨剤１２をノズル１３から研磨パッド１１上
に供給しながらプラテン１と同一回転方向にキャリア３
を回転させることで研磨を行う。実際の研磨装置では、
この基本的な構成（ユニット）を種々のレイアウトで構
成している。
【００１０】具体的な研磨装置の構成例を図９〜図１１
に示す。図９に示す研磨装置はプラテン１と、キャリア
３と、洗浄用プラテン１６と、ヘッドブロック２と、ロ
ーダ部６と、アンローダ部７と、ロードカップ４と、膜
厚測定機構５とから構成されており、１個の研磨用のプ
ラテン１と１個の洗浄用のプラテン１６とに対してキャ
リア３を１個有するものである。この装置は最も基本的
な構成となっている。
に示す。図９に示す研磨装置はプラテン１と、キャリア
３と、洗浄用プラテン１６と、ヘッドブロック２と、ロ
ーダ部６と、アンローダ部７と、ロードカップ４と、膜
厚測定機構５とから構成されており、１個の研磨用のプ
ラテン１と１個の洗浄用のプラテン１６とに対してキャ
リア３を１個有するものである。この装置は最も基本的
な構成となっている。
【００１１】図１０に示す研磨装置はプラテン１と、キ
ャリア３と、ヘッドブロック２と、ローダ部６と、アン
ローダ部７と、ロードカップ４と、膜厚測定機構５と、
シャフト１７と、ハンドリングアーム１８とから構成さ
れており、１個の研磨用のプラテン１に対して２個のキ
ャリア３ａ，３ｂを有し、生産性を多少改善したもので
ある。
ャリア３と、ヘッドブロック２と、ローダ部６と、アン
ローダ部７と、ロードカップ４と、膜厚測定機構５と、
シャフト１７と、ハンドリングアーム１８とから構成さ
れており、１個の研磨用のプラテン１に対して２個のキ
ャリア３ａ，３ｂを有し、生産性を多少改善したもので
ある。
【００１２】図１１に示す研磨装置はプラテン１ｄ〜１
ｆと、キャリア３ａ〜３ｄと、ヘッドブロック２と、ロ
ードカップ４（４ａ）とから構成されており、３個の研
磨用のプラテン１ｄ〜１ｆに対して９０度間隔で４等分
に配置された４個のキャリア３ａ〜３ｄを持つものであ
る。この場合、１枚の半導体ウェハを３個の研磨用のプ
ラテン１ｄ〜１ｆ間で分割して研磨を行うことができ、
かつ同時３枚の半導体ウェハを同時並行処理が可能とな
るので、生産性が向上する。
ｆと、キャリア３ａ〜３ｄと、ヘッドブロック２と、ロ
ードカップ４（４ａ）とから構成されており、３個の研
磨用のプラテン１ｄ〜１ｆに対して９０度間隔で４等分
に配置された４個のキャリア３ａ〜３ｄを持つものであ
る。この場合、１枚の半導体ウェハを３個の研磨用のプ
ラテン１ｄ〜１ｆ間で分割して研磨を行うことができ、
かつ同時３枚の半導体ウェハを同時並行処理が可能とな
るので、生産性が向上する。
【００１３】上記の装置を含め、複数のプラテン１に対
して夫々のプラテン１に１個または２個のキャリア２を
有するもの、複数のプラテン１間をキャリア２がステッ
プ的に移動して分割するもの等の種々の構成の研磨装置
がある。これらの研磨装置は基本構成である１個のプラ
テンに対して１個のキャリアを備える構成の欠点である
スループットを改善するために変更されたものである。
して夫々のプラテン１に１個または２個のキャリア２を
有するもの、複数のプラテン１間をキャリア２がステッ
プ的に移動して分割するもの等の種々の構成の研磨装置
がある。これらの研磨装置は基本構成である１個のプラ
テンに対して１個のキャリアを備える構成の欠点である
スループットを改善するために変更されたものである。
【００１４】上述したように、化学機械研磨法には不安
定要因があり、最近、その対策として研磨装置のアンロ
ーダ部７等の研磨部の外部の領域に膜厚測定機構５を有
する研磨装置が開発されてきている。このような研磨装
置としては上記の図９及び図１０に示すような装置があ
る。
定要因があり、最近、その対策として研磨装置のアンロ
ーダ部７等の研磨部の外部の領域に膜厚測定機構５を有
する研磨装置が開発されてきている。このような研磨装
置としては上記の図９及び図１０に示すような装置があ
る。
【００１５】研磨終了後、アンローダ部７近傍に配置さ
れた膜厚測定機構５で研磨終了後の残存膜厚を測定し、
膜厚が所定の規格範囲から外れた場合に研磨を停止させ
るか、あるいは所定の研磨量からのズレを実測値から計
算し、測定後における半導体ウェハの研磨時間に反映さ
せるものである。
れた膜厚測定機構５で研磨終了後の残存膜厚を測定し、
膜厚が所定の規格範囲から外れた場合に研磨を停止させ
るか、あるいは所定の研磨量からのズレを実測値から計
算し、測定後における半導体ウェハの研磨時間に反映さ
せるものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の研磨装
置では、最初のパイロットウェハが規格内に収まる確率
が低いこと、半導体ウェハの研磨前の酸化膜厚を全数測
定しておく必要があること、研磨レートの経時変化につ
いて１ランまたは２ラン程度遅れてフィードバックされ
ることから、研磨後の酸化膜厚を制御性よくコントロー
ルすることが難しい。
置では、最初のパイロットウェハが規格内に収まる確率
が低いこと、半導体ウェハの研磨前の酸化膜厚を全数測
定しておく必要があること、研磨レートの経時変化につ
いて１ランまたは２ラン程度遅れてフィードバックされ
ることから、研磨後の酸化膜厚を制御性よくコントロー
ルすることが難しい。
【００１７】また、マルチヘッドやマルチテーブルのよ
うにスループットを向上させた構成にて研磨された半導
体ウェハ全数を測定しようとした場合に、膜厚測定機構
がスループットを決めてしまうという問題がある。した
がって、各ラン毎に一部の半導体ウェハの測定のみしか
行えないという欠点がある。
うにスループットを向上させた構成にて研磨された半導
体ウェハ全数を測定しようとした場合に、膜厚測定機構
がスループットを決めてしまうという問題がある。した
がって、各ラン毎に一部の半導体ウェハの測定のみしか
行えないという欠点がある。
【００１８】本来、装置内にて半導体ウェハ上の絶縁膜
の残存膜厚を測定することが理想的であるが、特にパタ
ーン付き半導体ウェハでは残存膜厚を測定して半導体ウ
ェハを研磨することが不可能である。従って、化学機械
研磨法後の残膜の制御性を向上させることと、さらに生
産性との両立を図ることとが望まれている。
の残存膜厚を測定することが理想的であるが、特にパタ
ーン付き半導体ウェハでは残存膜厚を測定して半導体ウ
ェハを研磨することが不可能である。従って、化学機械
研磨法後の残膜の制御性を向上させることと、さらに生
産性との両立を図ることとが望まれている。
【００１９】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、残膜の制御性の向上と生産性の向上とを図ること
ができる半導体ウェハ研磨装置及びその研磨方法を提供
することにある。
消し、残膜の制御性の向上と生産性の向上とを図ること
ができる半導体ウェハ研磨装置及びその研磨方法を提供
することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体ウェ
ハ研磨装置は、半導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する
半導体ウェハ研磨装置であって、前記層間絶縁膜に対す
る研磨をプラテンを用いて分割して行い、前記プラテン
による研磨処理の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定し、
その測定結果に応じて最終研磨を行うようにしている。
ハ研磨装置は、半導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する
半導体ウェハ研磨装置であって、前記層間絶縁膜に対す
る研磨をプラテンを用いて分割して行い、前記プラテン
による研磨処理の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定し、
その測定結果に応じて最終研磨を行うようにしている。
【００２１】本発明による他の半導体ウェハ研磨装置
は、半導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する半導体ウェ
ハ研磨装置であって、前記層間絶縁膜に対する研磨を分
割して行うためのプラテンと、前記プラテンによる研磨
処理の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定する膜厚測定手
段とを備え、前記膜厚測定手段の測定結果に応じて前記
層間絶縁膜に対する最終研磨を行うよう構成している。
は、半導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する半導体ウェ
ハ研磨装置であって、前記層間絶縁膜に対する研磨を分
割して行うためのプラテンと、前記プラテンによる研磨
処理の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定する膜厚測定手
段とを備え、前記膜厚測定手段の測定結果に応じて前記
層間絶縁膜に対する最終研磨を行うよう構成している。
【００２２】本発明による半導体ウェハ研磨方法は、半
導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する半導体ウェハ研磨
方法であって、前記層間絶縁膜に対する研磨をプラテン
を用いて分割して行う分割研磨工程と、前記分割研磨工
程の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定する測定工程とを
備え、前記測定工程の測定結果に応じて前記層間絶縁膜
に対する最終研磨を行うようにしている。
導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する半導体ウェハ研磨
方法であって、前記層間絶縁膜に対する研磨をプラテン
を用いて分割して行う分割研磨工程と、前記分割研磨工
程の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定する測定工程とを
備え、前記測定工程の測定結果に応じて前記層間絶縁膜
に対する最終研磨を行うようにしている。
【００２３】すなわち、本発明の半導体ウェハ研磨装置
は、各々研磨パッドが添付された複数個のプラテンを配
設し、複数個のプラテン間で研磨を分割して行うよう構
成し、複数個のプラテン間に絶縁膜の膜厚測定機構を配
置している。
は、各々研磨パッドが添付された複数個のプラテンを配
設し、複数個のプラテン間で研磨を分割して行うよう構
成し、複数個のプラテン間に絶縁膜の膜厚測定機構を配
置している。
【００２４】上記の構成において、例えば、推定最適研
磨量の８割程度の時間で研磨した後、所定の位置の残存
膜厚を測定し、その測定結果から最終段階の研磨時間や
条件を決定し、主研磨とは異なるプラテンにて半導体ウ
ェハを研磨し、かつこれらを同一装置内にてインライン
（ｉｎ−ｌｉｎｅ）で行う。
磨量の８割程度の時間で研磨した後、所定の位置の残存
膜厚を測定し、その測定結果から最終段階の研磨時間や
条件を決定し、主研磨とは異なるプラテンにて半導体ウ
ェハを研磨し、かつこれらを同一装置内にてインライン
（ｉｎ−ｌｉｎｅ）で行う。
【００２５】また、複数個のプラテン間のヘッドブロッ
クの回転軸とのなす角度に対して、複数個のプラテンに
対向して配置された複数個のキャリア間のヘッドブロッ
クの回転軸とのなす角度を複数個のプラテン間の角度の
１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）としている。さらに、分割
研磨を行う際には同一プラテン上であっても研磨位置を
変え、プラテン数以上に分割回数を増やす。
クの回転軸とのなす角度に対して、複数個のプラテンに
対向して配置された複数個のキャリア間のヘッドブロッ
クの回転軸とのなす角度を複数個のプラテン間の角度の
１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）としている。さらに、分割
研磨を行う際には同一プラテン上であっても研磨位置を
変え、プラテン数以上に分割回数を増やす。
【００２６】上記のように、最適研磨量の推定値のおよ
そ８０％まで研磨した後、実測により最終研磨条件を決
定することで、残りの研磨量が全体の研磨量の２０％程
度となり、通常の研磨で生じうる１０％程度のレート変
動があったとしても、総研磨量の２％程度の誤差とな
る。
そ８０％まで研磨した後、実測により最終研磨条件を決
定することで、残りの研磨量が全体の研磨量の２０％程
度となり、通常の研磨で生じうる１０％程度のレート変
動があったとしても、総研磨量の２％程度の誤差とな
る。
【００２７】また、残膜に基づいて研磨量を決定してい
るので、成膜量の変動を吸収することができる。さら
に、パターン付き半導体ウェハの必要研磨量はパターン
によって異なるが、画像認識でパターン付き半導体ウェ
ハにも対応可能なものを膜厚測定機構として用いること
で、その必要研磨量の違いに対応可能となる。よって、
残膜の制御性を著しく向上させることができ、従来必要
であった新マスクの度のパイロット研磨が不要となり、
一連の研磨作業の中で条件出しが完了させることができ
る。
るので、成膜量の変動を吸収することができる。さら
に、パターン付き半導体ウェハの必要研磨量はパターン
によって異なるが、画像認識でパターン付き半導体ウェ
ハにも対応可能なものを膜厚測定機構として用いること
で、その必要研磨量の違いに対応可能となる。よって、
残膜の制御性を著しく向上させることができ、従来必要
であった新マスクの度のパイロット研磨が不要となり、
一連の研磨作業の中で条件出しが完了させることができ
る。
【００２８】これらの研磨、測定、研磨を同一装置内で
連続的にかつインラインで行うことで、再度研磨を行う
必要がなくなるため、生産効率を上げることができる。
これに対して、異なる研磨装置を用いて再度研磨を行っ
た場合には洗浄、膜厚測定、研磨でのハンドリングに要
する時間がオーバラップするため、生産効率は低下す
る。
連続的にかつインラインで行うことで、再度研磨を行う
必要がなくなるため、生産効率を上げることができる。
これに対して、異なる研磨装置を用いて再度研磨を行っ
た場合には洗浄、膜厚測定、研磨でのハンドリングに要
する時間がオーバラップするため、生産効率は低下す
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によ
る半導体ウェハ研磨装置の構成を示す平面図である。図
において、本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装
置はプラテン１ａ，１ｂと、ヘッドブロック２と、キャ
リア３ａ〜３ｈと、ロードカップ４（４ａ，４ｂ）と、
膜厚測定機構５と、ローダ部６と、アンローダ部７とか
ら構成されている。
図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によ
る半導体ウェハ研磨装置の構成を示す平面図である。図
において、本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装
置はプラテン１ａ，１ｂと、ヘッドブロック２と、キャ
リア３ａ〜３ｈと、ロードカップ４（４ａ，４ｂ）と、
膜厚測定機構５と、ローダ部６と、アンローダ部７とか
ら構成されている。
【００３０】本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨
装置ではキャリア３ａ〜３ｈが２個並列で４方向に（９
０度間隔で）配置されており、ヘッドブロック２が回転
するとともに水平方向に回転可能であり、測定中、ロー
ド／アンロード中にも４個のキャリアで研磨を行えるの
で、半導体ウェハ（図示せず）の処理枚数を多くするこ
とができる。また、膜厚測定機構５は光学式であり、画
像認識によってパターン付き半導体ウェハにも対応可能
なものを用いている。
装置ではキャリア３ａ〜３ｈが２個並列で４方向に（９
０度間隔で）配置されており、ヘッドブロック２が回転
するとともに水平方向に回転可能であり、測定中、ロー
ド／アンロード中にも４個のキャリアで研磨を行えるの
で、半導体ウェハ（図示せず）の処理枚数を多くするこ
とができる。また、膜厚測定機構５は光学式であり、画
像認識によってパターン付き半導体ウェハにも対応可能
なものを用いている。
【００３１】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例に
よる半導体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図である。
図２（ａ）〜（ｃ）には半導体ウェハの研磨の分割動作
を示している。図３は本発明の一実施例による半導体ウ
ェハ研磨装置の研磨動作を示す流れ図である。これら図
１〜図３を参照して本発明の一実施例による半導体ウェ
ハ研磨装置の研磨動作について説明する。ここで、キャ
リア３ａ〜３ｈは２個ずつキャリア群＃１〜＃４にグル
ープ化されているものとする。
よる半導体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図である。
図２（ａ）〜（ｃ）には半導体ウェハの研磨の分割動作
を示している。図３は本発明の一実施例による半導体ウ
ェハ研磨装置の研磨動作を示す流れ図である。これら図
１〜図３を参照して本発明の一実施例による半導体ウェ
ハ研磨装置の研磨動作について説明する。ここで、キャ
リア３ａ〜３ｈは２個ずつキャリア群＃１〜＃４にグル
ープ化されているものとする。
【００３２】ローダ部６からロードカップ４ａ，４ｂに
は２枚の半導体ウェハが供給され、ロードカップ４ａ，
４ｂに供給された半導体ウェハをキャリア３ａ，３ｂに
吸着させた後（図３のＡ１参照）、ヘッドブロック２全
体を反時計回りに９０度回転させることで（図３のＡ２
参照）、プラテン１ａ上に位置させる［図２（ａ）参
照］。尚、ヘッドブロック２の回転方向は全て半時計回
りとし、斜線にて示したキャリア３ａ，３ｂに吸着され
た半導体ウェハの研磨過程について説明する。但し、ヘ
ッドブロック２の回転方向は断らない限り、半時計回り
である。
は２枚の半導体ウェハが供給され、ロードカップ４ａ，
４ｂに供給された半導体ウェハをキャリア３ａ，３ｂに
吸着させた後（図３のＡ１参照）、ヘッドブロック２全
体を反時計回りに９０度回転させることで（図３のＡ２
参照）、プラテン１ａ上に位置させる［図２（ａ）参
照］。尚、ヘッドブロック２の回転方向は全て半時計回
りとし、斜線にて示したキャリア３ａ，３ｂに吸着され
た半導体ウェハの研磨過程について説明する。但し、ヘ
ッドブロック２の回転方向は断らない限り、半時計回り
である。
【００３３】まず、キャリア３ａ，３ｂに吸着された半
導体ウェハに対してはプラテン１ａで第１の研磨が行わ
れる。プラテン１ａによる半導体ウェハの研磨量として
は、例えば最適研磨量と推測される研磨量の７０％〜９
０％程度とする（図３のＡ３参照）。
導体ウェハに対してはプラテン１ａで第１の研磨が行わ
れる。プラテン１ａによる半導体ウェハの研磨量として
は、例えば最適研磨量と推測される研磨量の７０％〜９
０％程度とする（図３のＡ３参照）。
【００３４】次に、ヘッドブロック２全体を９０度回転
させ（図３のＡ４参照）、キャリア３ａ，３ｂに吸着さ
れた半導体ウェハを膜厚測定機構５上に位置させ、半導
体ウェハ各々の所定位置の膜厚を膜厚測定機構５で測定
する［図２（ｂ）参照］（図３のＡ５参照）。
させ（図３のＡ４参照）、キャリア３ａ，３ｂに吸着さ
れた半導体ウェハを膜厚測定機構５上に位置させ、半導
体ウェハ各々の所定位置の膜厚を膜厚測定機構５で測定
する［図２（ｂ）参照］（図３のＡ５参照）。
【００３５】続いて、ヘッドブロック２全体をさらに９
０度回転させ（図３のＡ６参照）、キャリア３ａ，３ｂ
に吸着された半導体ウェハをプラテン１ｂに位置させ、
キャリア３ａ，３ｂに吸着された半導体ウェハの残膜の
目標値と実測値とを比較して決定した研磨条件にて研磨
処理を行う［図２（ｃ）参照］（図３のＡ７参照）。
尚、実測された膜厚によっては研磨する必要がない場合
もあるが、その場合には研磨を行わなくても良い。
０度回転させ（図３のＡ６参照）、キャリア３ａ，３ｂ
に吸着された半導体ウェハをプラテン１ｂに位置させ、
キャリア３ａ，３ｂに吸着された半導体ウェハの残膜の
目標値と実測値とを比較して決定した研磨条件にて研磨
処理を行う［図２（ｃ）参照］（図３のＡ７参照）。
尚、実測された膜厚によっては研磨する必要がない場合
もあるが、その場合には研磨を行わなくても良い。
【００３６】この第２段階目の研磨時間は、 研磨時間＝（残膜の目標値−測定値）／ブランクウェハ
（酸化膜）の研磨レート で決定される。尚、ブランクウェハの研磨レートは事前
に測定しておいた数値を用いればよい。研磨量が全体の
７０〜８０％に達していると、半導体ウェハの表面はほ
ぼ平坦となるため、それ以降の研磨レートはブランクウ
ェハの研磨レートとほぼ同等となる。
（酸化膜）の研磨レート で決定される。尚、ブランクウェハの研磨レートは事前
に測定しておいた数値を用いればよい。研磨量が全体の
７０〜８０％に達していると、半導体ウェハの表面はほ
ぼ平坦となるため、それ以降の研磨レートはブランクウ
ェハの研磨レートとほぼ同等となる。
【００３７】また、推定した第１段階目の研磨量の設
定、すなわち全体の研磨量に対して７０％〜９０％の範
囲から極度にずれている場合には、最初の数枚の半導体
ウェハの傾向から適宜変化させても良い。
定、すなわち全体の研磨量に対して７０％〜９０％の範
囲から極度にずれている場合には、最初の数枚の半導体
ウェハの傾向から適宜変化させても良い。
【００３８】最後に、ヘッドブロック２全体をさらに９
０度回転させ（図３のＡ８参照）、キャリア３ａ，３ｂ
に吸着された半導体ウェハをロードカップ４ａ，４ｂに
戻して、アンローダ部７へ搬送する（図３のＡ９参
照）。この後に、Ａ１からの処理に戻り、ロードカップ
４ａ，４ｂに半導体ウェハが供給される。
０度回転させ（図３のＡ８参照）、キャリア３ａ，３ｂ
に吸着された半導体ウェハをロードカップ４ａ，４ｂに
戻して、アンローダ部７へ搬送する（図３のＡ９参
照）。この後に、Ａ１からの処理に戻り、ロードカップ
４ａ，４ｂに半導体ウェハが供給される。
【００３９】上記のフローはある特定の斜線にて示した
一対のキャリア３ａ，３ｂでの研磨過程に注目したもの
で、他のキャリア３ｃ〜３ｈについては各々のポジショ
ン（ロードカップ４ａ，４ｂ、プラテン１ａ，１ｂ、膜
厚測定機構５）での作業を同時に行っても良い。つま
り、上記の説明のＡ１〜Ａ９の処理に並行して、他のキ
ャリア３ｃ〜３ｈによるＢ１〜Ｂ９，Ｃ１〜Ｃ９，Ｄ１
〜Ｄ９の処理（図３において、Ｃ１〜Ｃ９，Ｄ１〜Ｄ９
の処理は図示せず）が実行される。
一対のキャリア３ａ，３ｂでの研磨過程に注目したもの
で、他のキャリア３ｃ〜３ｈについては各々のポジショ
ン（ロードカップ４ａ，４ｂ、プラテン１ａ，１ｂ、膜
厚測定機構５）での作業を同時に行っても良い。つま
り、上記の説明のＡ１〜Ａ９の処理に並行して、他のキ
ャリア３ｃ〜３ｈによるＢ１〜Ｂ９，Ｃ１〜Ｃ９，Ｄ１
〜Ｄ９の処理（図３において、Ｃ１〜Ｃ９，Ｄ１〜Ｄ９
の処理は図示せず）が実行される。
【００４０】この場合、キャリア３ａ〜３ｈへの半導体
ウェハの吸着、プラテン１ａ，１ｂでの研磨、膜厚測定
機構５での膜厚の測定は、図３に示すように、各キャリ
ア群＃１〜＃４毎に行われる。
ウェハの吸着、プラテン１ａ，１ｂでの研磨、膜厚測定
機構５での膜厚の測定は、図３に示すように、各キャリ
ア群＃１〜＃４毎に行われる。
【００４１】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例
による半導体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図であ
る。図において、本発明の他の実施例による半導体ウェ
ハ研磨装置はプラテン１ａ〜１ｃと、ヘッドブロック２
と、キャリア３ａ〜３ｈと、ロードカップ４（４ａ）
と、膜厚測定機構５と、アンロードカップ８とから構成
されている。また、図示していないが、本発明の他の実
施例による半導体ウェハ研磨装置にも本発明の一実施例
と同様にローダ部６及びアンローダ部７を備えている。
による半導体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図であ
る。図において、本発明の他の実施例による半導体ウェ
ハ研磨装置はプラテン１ａ〜１ｃと、ヘッドブロック２
と、キャリア３ａ〜３ｈと、ロードカップ４（４ａ）
と、膜厚測定機構５と、アンロードカップ８とから構成
されている。また、図示していないが、本発明の他の実
施例による半導体ウェハ研磨装置にも本発明の一実施例
と同様にローダ部６及びアンローダ部７を備えている。
【００４２】本発明の他の実施例による半導体ウェハ研
磨装置では３個のプラテン１ａ〜１ｃと、半導体ウェハ
を１枚測定可能な膜厚測定機構５と、２個一対のキャリ
ア３ａ〜３ｈがヘッドブロック２の回転軸から９０度間
隔で４方向に設けられている。また、ヘッドブロック２
の回転軸からキャリア３ａ〜３ｈ各々へ延引した方向は
夫々４５度の角度をなしている。
磨装置では３個のプラテン１ａ〜１ｃと、半導体ウェハ
を１枚測定可能な膜厚測定機構５と、２個一対のキャリ
ア３ａ〜３ｈがヘッドブロック２の回転軸から９０度間
隔で４方向に設けられている。また、ヘッドブロック２
の回転軸からキャリア３ａ〜３ｈ各々へ延引した方向は
夫々４５度の角度をなしている。
【００４３】さらに、本発明の他の実施例による半導体
ウェハ研磨装置は本発明の一実施例による半導体ウェハ
研磨装置とはプラテン１ａ〜１ｃ及び膜厚測定機構５の
配置が異なっている。すなわち、主研磨用の第１のプラ
テン１ａ及び第２のプラテン１ｂは夫々２個のキャリア
に吸着された半導体ウェハを２枚同時に研磨することが
できるが、最終研磨用の第３のプラテン１ｃはキャリア
に吸着された半導体ウェハに対して１枚のみの研磨が可
能である。この第３のプラテン１ｃに隣接するように膜
厚測定機構５が配設されている。
ウェハ研磨装置は本発明の一実施例による半導体ウェハ
研磨装置とはプラテン１ａ〜１ｃ及び膜厚測定機構５の
配置が異なっている。すなわち、主研磨用の第１のプラ
テン１ａ及び第２のプラテン１ｂは夫々２個のキャリア
に吸着された半導体ウェハを２枚同時に研磨することが
できるが、最終研磨用の第３のプラテン１ｃはキャリア
に吸着された半導体ウェハに対して１枚のみの研磨が可
能である。この第３のプラテン１ｃに隣接するように膜
厚測定機構５が配設されている。
【００４４】本発明の他の実施例による半導体ウェハ研
磨装置が本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装置
と異なる点は、ヘッドブロック２を４５度のステップで
回転させる点である。すなわち、第１のプラテン１ａ及
び第２のプラテン１ｂで主研磨を４分割して行った後、
膜厚測定機構５で半導体ウェハの所定位置の残膜を測定
し、半導体ウェハの所定位置での残膜と予め定めた設定
値とによって決定された研磨時間で、第３のプラテン１
ｃで最終研磨の処理を行う。
磨装置が本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装置
と異なる点は、ヘッドブロック２を４５度のステップで
回転させる点である。すなわち、第１のプラテン１ａ及
び第２のプラテン１ｂで主研磨を４分割して行った後、
膜厚測定機構５で半導体ウェハの所定位置の残膜を測定
し、半導体ウェハの所定位置での残膜と予め定めた設定
値とによって決定された研磨時間で、第３のプラテン１
ｃで最終研磨の処理を行う。
【００４５】図５は本発明の他の実施例による半導体ウ
ェハ研磨装置の研磨動作を示す流れ図である。これら図
４及び図５を参照して本発明の他の実施例による半導体
ウェハ研磨装置の研磨動作について説明する。
ェハ研磨装置の研磨動作を示す流れ図である。これら図
４及び図５を参照して本発明の他の実施例による半導体
ウェハ研磨装置の研磨動作について説明する。
【００４６】まず、ローダ部６からロードカップ４ａに
は半導体ウェハが供給され、ロードカップ４ａに供給さ
れた半導体ウェハをキャリア３ａに吸着させた後（図５
のＡ１１参照）、ヘッドブロック２全体を反時計回りに
４５度回転させることで（図５のＡ１２参照）、プラテ
ン１ａの第１領域上に位置させる。
は半導体ウェハが供給され、ロードカップ４ａに供給さ
れた半導体ウェハをキャリア３ａに吸着させた後（図５
のＡ１１参照）、ヘッドブロック２全体を反時計回りに
４５度回転させることで（図５のＡ１２参照）、プラテ
ン１ａの第１領域上に位置させる。
【００４７】キャリア３ａに吸着させた半導体ウェハに
対しては第１のプラテン１ａの第１領域上で第１の研磨
が行われる（図５のＡ１３参照）。半導体ウェハに対す
る研磨量としては最適研磨量と推測される研磨量の２０
％程度とする。以下、第１の研磨から第４の研磨までは
同一の研磨量（最適研磨量と推測される研磨量の２０％
程度）で半導体ウェハに対する研磨が行われる。
対しては第１のプラテン１ａの第１領域上で第１の研磨
が行われる（図５のＡ１３参照）。半導体ウェハに対す
る研磨量としては最適研磨量と推測される研磨量の２０
％程度とする。以下、第１の研磨から第４の研磨までは
同一の研磨量（最適研磨量と推測される研磨量の２０％
程度）で半導体ウェハに対する研磨が行われる。
【００４８】この後に、ヘッドブロック２全体を４５度
回転させることで（図５のＡ１４参照）、キャリア３ａ
に吸着させた半導体ウェハを第１のプラテン１ａの第２
領域上に位置させ、キャリア３ａに吸着させた半導体ウ
ェハに対しては第１のプラテン１ａの第２領域上で第２
の研磨が行われる（図５のＡ１５参照）。
回転させることで（図５のＡ１４参照）、キャリア３ａ
に吸着させた半導体ウェハを第１のプラテン１ａの第２
領域上に位置させ、キャリア３ａに吸着させた半導体ウ
ェハに対しては第１のプラテン１ａの第２領域上で第２
の研磨が行われる（図５のＡ１５参照）。
【００４９】さらに、ヘッドブロック２全体を４５度回
転させ（図５のＡ１６参照）、キャリア３ａに吸着させ
た半導体ウェハを第２のプラテン１ｂの第１領域上に位
置させ、第２のプラテン１ｂの第１領域上で第３の研磨
が行われる（図５のＡ１７参照）。
転させ（図５のＡ１６参照）、キャリア３ａに吸着させ
た半導体ウェハを第２のプラテン１ｂの第１領域上に位
置させ、第２のプラテン１ｂの第１領域上で第３の研磨
が行われる（図５のＡ１７参照）。
【００５０】さらにまた、ヘッドブロック２全体を４５
度に回転させ（図５のＡ１８参照）、キャリア３ａに吸
着させた半導体ウェハを第２のプラテン１ｂの第２領域
上に位置させ、第２のプラテン１ｂの第２領域上で第４
の研磨が行われる［図４（ａ）参照］（図５のＡ１９参
照）。
度に回転させ（図５のＡ１８参照）、キャリア３ａに吸
着させた半導体ウェハを第２のプラテン１ｂの第２領域
上に位置させ、第２のプラテン１ｂの第２領域上で第４
の研磨が行われる［図４（ａ）参照］（図５のＡ１９参
照）。
【００５１】この第４の研磨が行われた後に、ヘッドブ
ロック２全体をさらに４５度回転させると（図５のＡ２
０参照）、キャリア３ａに吸着させた半導体ウェハは膜
厚測定機構５の上に位置することとなる。この膜厚測定
機構５にて、キャリア３ａに吸着させた半導体ウェハの
所定位置の膜厚が測定される［図４（ｂ）参照］（図５
のＡ２１参照）。
ロック２全体をさらに４５度回転させると（図５のＡ２
０参照）、キャリア３ａに吸着させた半導体ウェハは膜
厚測定機構５の上に位置することとなる。この膜厚測定
機構５にて、キャリア３ａに吸着させた半導体ウェハの
所定位置の膜厚が測定される［図４（ｂ）参照］（図５
のＡ２１参照）。
【００５２】次に、ヘッドブロック２全体を４５度回転
させ（図５のＡ２２参照）、キャリア３ａに吸着させた
半導体ウェハを第３プラテン１ｃ上に位置させ、膜厚測
定機構５による実測値とキャリア３ａに吸着させた半導
体ウェハの残膜の目標値との比較結果から決定された研
磨条件にてキャリア３ａに吸着させた半導体ウェハに対
する最終研磨の処理が行われる［図４（ｃ）参照］（図
５のＡ２３参照）。
させ（図５のＡ２２参照）、キャリア３ａに吸着させた
半導体ウェハを第３プラテン１ｃ上に位置させ、膜厚測
定機構５による実測値とキャリア３ａに吸着させた半導
体ウェハの残膜の目標値との比較結果から決定された研
磨条件にてキャリア３ａに吸着させた半導体ウェハに対
する最終研磨の処理が行われる［図４（ｃ）参照］（図
５のＡ２３参照）。
【００５３】続いて、ヘッドブロック２全体を４５度回
転させ（図５のＡ２４参照）、キャリア３ａに吸着させ
た半導体ウェハをアンロードカップ８上に位置させ、そ
の半導体ウェハをアンロードカップ８に戻す（図５のＡ
２５参照）。この後に、ヘッドブロック２全体を４５度
回転させると（図５のＡ２６参照）、キャリア３ａはロ
ードカップ４ａ上に位置する。
転させ（図５のＡ２４参照）、キャリア３ａに吸着させ
た半導体ウェハをアンロードカップ８上に位置させ、そ
の半導体ウェハをアンロードカップ８に戻す（図５のＡ
２５参照）。この後に、ヘッドブロック２全体を４５度
回転させると（図５のＡ２６参照）、キャリア３ａはロ
ードカップ４ａ上に位置する。
【００５４】本発明の他の実施例による半導体ウェハ研
磨装置の利点は、生産性が優れていることである。上述
した本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装置で
は、総研磨量の８０％程度を第１のプラテン１ａで行
い、残りの２０％を第２のプラテン１ｂにて行ってい
る。これは残膜の精度を向上させるためには極力、最終
研磨を少なくする必要があるが、少なすぎても効率が低
いためである。この場合、研磨機のスループットは第１
のプラテン１ａでの研磨時間で決定される。例えば、総
研磨時間が５分の場合、第１のプラテン１ａでは４分研
磨を行うため、ほぼ４分間隔で半導体ウェハが処理され
ることになる。
磨装置の利点は、生産性が優れていることである。上述
した本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装置で
は、総研磨量の８０％程度を第１のプラテン１ａで行
い、残りの２０％を第２のプラテン１ｂにて行ってい
る。これは残膜の精度を向上させるためには極力、最終
研磨を少なくする必要があるが、少なすぎても効率が低
いためである。この場合、研磨機のスループットは第１
のプラテン１ａでの研磨時間で決定される。例えば、総
研磨時間が５分の場合、第１のプラテン１ａでは４分研
磨を行うため、ほぼ４分間隔で半導体ウェハが処理され
ることになる。
【００５５】これに対して、本発明の他の実施例による
半導体ウェハ研磨装置では、この研磨をヘッドブロック
２全体を４５度ステップで動作させることで４分割して
第１のプラテン１ａの第１領域及び第２領域と第２のプ
ラテン１ａの第１領域及び第２領域に分散させて行うた
め、半導体ウェハの研磨が１分間隔で進行する。また、
本発明の一実施例では２キャリア構成で２枚同時に処理
しているが、本発明の他の実施例では１枚処理なので生
産性が実質約２倍向上したことになる。
半導体ウェハ研磨装置では、この研磨をヘッドブロック
２全体を４５度ステップで動作させることで４分割して
第１のプラテン１ａの第１領域及び第２領域と第２のプ
ラテン１ａの第１領域及び第２領域に分散させて行うた
め、半導体ウェハの研磨が１分間隔で進行する。また、
本発明の一実施例では２キャリア構成で２枚同時に処理
しているが、本発明の他の実施例では１枚処理なので生
産性が実質約２倍向上したことになる。
【００５６】上記のフローはある特定の斜線にて示した
キャリア３ａでの研磨過程に注目したもので、他のキャ
リア３ｂ〜３ｈについては各々のポジション（ロードカ
ップ４ａ、プラテン１ａ〜１ｃ、膜厚測定機構５）での
作業を同時に行っても良い。つまり、上記の説明のＡ１
１〜Ａ２６の処理に並行して、他のキャリア３ｂ〜３ｈ
によるＢ１１〜Ｂ２６，Ｃ１１〜Ｃ２６，Ｄ１１〜Ｄ２
６，Ｅ１１〜Ｅ２６，Ｆ１１〜Ｆ２６，Ｇ１１〜Ｇ２
６，Ｈ１１〜Ｈ２６の処理（図５において、Ｂ２４〜Ｂ
２６，Ｃ１１〜Ｃ２６，Ｄ１１〜Ｄ２６，Ｅ１１〜Ｅ２
６，Ｆ１１〜Ｆ２６，Ｇ１１〜Ｇ２６，Ｈ１１〜Ｈ２６
の処理は図示せず）が実行される。
キャリア３ａでの研磨過程に注目したもので、他のキャ
リア３ｂ〜３ｈについては各々のポジション（ロードカ
ップ４ａ、プラテン１ａ〜１ｃ、膜厚測定機構５）での
作業を同時に行っても良い。つまり、上記の説明のＡ１
１〜Ａ２６の処理に並行して、他のキャリア３ｂ〜３ｈ
によるＢ１１〜Ｂ２６，Ｃ１１〜Ｃ２６，Ｄ１１〜Ｄ２
６，Ｅ１１〜Ｅ２６，Ｆ１１〜Ｆ２６，Ｇ１１〜Ｇ２
６，Ｈ１１〜Ｈ２６の処理（図５において、Ｂ２４〜Ｂ
２６，Ｃ１１〜Ｃ２６，Ｄ１１〜Ｄ２６，Ｅ１１〜Ｅ２
６，Ｆ１１〜Ｆ２６，Ｇ１１〜Ｇ２６，Ｈ１１〜Ｈ２６
の処理は図示せず）が実行される。
【００５７】この場合、キャリア３ａ〜３ｈへの半導体
ウェハの吸着、プラテン１ａ〜１ｃでの研磨、膜厚測定
機構５での膜厚の測定は、図５に示すように、各キャリ
ア＃１〜＃８毎に行われる。
ウェハの吸着、プラテン１ａ〜１ｃでの研磨、膜厚測定
機構５での膜厚の測定は、図５に示すように、各キャリ
ア＃１〜＃８毎に行われる。
【００５８】図６は本発明の別の実施例による半導体ウ
ェハ研磨装置の構成を示す平面図である。図において、
本発明の別の実施例による半導体ウェハ研磨装置はプラ
テン１ａ，１ｂと、ヘッドブロック２ａ，２ｂと、キャ
リア３ａ〜３ｄと、ロードカップ４（４ａ，４ｂ）と、
膜厚測定機構５と、ローダ部６と、アンローダ部７とか
ら構成されている。
ェハ研磨装置の構成を示す平面図である。図において、
本発明の別の実施例による半導体ウェハ研磨装置はプラ
テン１ａ，１ｂと、ヘッドブロック２ａ，２ｂと、キャ
リア３ａ〜３ｄと、ロードカップ４（４ａ，４ｂ）と、
膜厚測定機構５と、ローダ部６と、アンローダ部７とか
ら構成されている。
【００５９】ここで、本発明の別の実施例による半導体
ウェハ研磨装置がその他の実施例と異なる点は、２個並
列に配置されたキャリア３ａ〜３ｄを夫々有するヘッド
ブロック２ａ，２ｂが互いに独立に回転自在としている
点である。
ウェハ研磨装置がその他の実施例と異なる点は、２個並
列に配置されたキャリア３ａ〜３ｄを夫々有するヘッド
ブロック２ａ，２ｂが互いに独立に回転自在としている
点である。
【００６０】この場合、本発明の別の実施例による半導
体ウェハ研磨装置は図１に示す本発明の一実施例と同様
の動作を行うが、膜厚測定機構５で膜厚の測定を行った
後にプラテン１ａに戻して再研磨を行うことも可能であ
る。
体ウェハ研磨装置は図１に示す本発明の一実施例と同様
の動作を行うが、膜厚測定機構５で膜厚の測定を行った
後にプラテン１ａに戻して再研磨を行うことも可能であ
る。
【００６１】また、ヘッドブロック２ｂのキャリア３
ｃ，３ｄに吸着された半導体ウェハに対してプラテン１
ａで研磨を行っている間に、ヘッドブロック２ａのキャ
リア３ａ，３ｂに吸着された半導体ウェハに対して膜厚
測定機構５での膜厚の測定とプラテン１ｂによる研磨と
を行うように動作させることも可能である。よって、本
発明の別の実施例による半導体ウェハ研磨装置はその他
の実施例に比べて研磨フロー等の設定の自由度が増す。
ｃ，３ｄに吸着された半導体ウェハに対してプラテン１
ａで研磨を行っている間に、ヘッドブロック２ａのキャ
リア３ａ，３ｂに吸着された半導体ウェハに対して膜厚
測定機構５での膜厚の測定とプラテン１ｂによる研磨と
を行うように動作させることも可能である。よって、本
発明の別の実施例による半導体ウェハ研磨装置はその他
の実施例に比べて研磨フロー等の設定の自由度が増す。
【００６２】図７は本発明のさらに別の実施例による半
導体ウェハ研磨装置の構成を示す平面図である。図にお
いて、本発明のさらに別の実施例による半導体ウェハ研
磨装置はプラテン１ａ，１ｂと、ヘッドブロック２と、
キャリア３ａ〜３ｄと、ロードカップ４（４ａ，４ｂ）
と、膜厚測定機構５と、ローダ部６と、アンローダ部７
とから構成されている。
導体ウェハ研磨装置の構成を示す平面図である。図にお
いて、本発明のさらに別の実施例による半導体ウェハ研
磨装置はプラテン１ａ，１ｂと、ヘッドブロック２と、
キャリア３ａ〜３ｄと、ロードカップ４（４ａ，４ｂ）
と、膜厚測定機構５と、ローダ部６と、アンローダ部７
とから構成されている。
【００６３】本発明のさらに別の実施例による半導体ウ
ェハ研磨装置は上述した各実施例の基本的な構成を示す
ものであり、ヘッドブロック２には回転軸を中心として
両端部に夫々２個並列に計４個のキャリア３ａ〜３ｄが
設置され、その中心部を回転軸とし、プラテン１ａ，１
ｂ、膜厚測定機構５、ロードカップ４の上に夫々半導体
ウェハを移動させることができる。
ェハ研磨装置は上述した各実施例の基本的な構成を示す
ものであり、ヘッドブロック２には回転軸を中心として
両端部に夫々２個並列に計４個のキャリア３ａ〜３ｄが
設置され、その中心部を回転軸とし、プラテン１ａ，１
ｂ、膜厚測定機構５、ロードカップ４の上に夫々半導体
ウェハを移動させることができる。
【００６４】以上、本発明について説明したが、キャリ
ア数及びプラテン数とも各実施例に記載した構成に限定
するものではない。また、ヘッドブロック２，２ａ，２
ｂが回転軸を有し、それを囲むプラテン１ａ〜１ｃ間を
回転して移動する方式を記載したが、ヘッドブロック
２，２ａ，２ｂがプラテン１ａ〜１ｃ間を平行移動する
方式にも分割研磨及び分割途中に測定を行う方式を適用
できることはいうまでもない。
ア数及びプラテン数とも各実施例に記載した構成に限定
するものではない。また、ヘッドブロック２，２ａ，２
ｂが回転軸を有し、それを囲むプラテン１ａ〜１ｃ間を
回転して移動する方式を記載したが、ヘッドブロック
２，２ａ，２ｂがプラテン１ａ〜１ｃ間を平行移動する
方式にも分割研磨及び分割途中に測定を行う方式を適用
できることはいうまでもない。
【００６５】このように、半導体ウェハの最適研磨量の
推定値のおよそ８０％まで研磨した後、実測によって最
終研磨条件を決定し、その最終研磨条件にしたがって最
終研磨を行う。その際、残りの研磨量は全体の研磨量の
２０％程度であり、通常の研磨で生じうる１０％程度の
レート変動があったとしても、総研磨量の２％程度の誤
差となる。また、残膜に基づいて最終研磨条件（最終研
磨量）を決定しているので、成膜量の変動を吸収するこ
とができる。さらに、パターン付き半導体ウェハの必要
研磨量はパターンによって異なるが、画像認識でパター
ン付き半導体ウェハにも対応可能なものを膜厚測定機構
５として用いることで、その必要研磨量の違いにも対応
可能となる。よって、従来必要であった新マスクの度の
パイロット研磨が不要となり、一連の研磨作業の中で条
件出しを完了させることができるので、残膜の制御性を
著しく向上させることができる。
推定値のおよそ８０％まで研磨した後、実測によって最
終研磨条件を決定し、その最終研磨条件にしたがって最
終研磨を行う。その際、残りの研磨量は全体の研磨量の
２０％程度であり、通常の研磨で生じうる１０％程度の
レート変動があったとしても、総研磨量の２％程度の誤
差となる。また、残膜に基づいて最終研磨条件（最終研
磨量）を決定しているので、成膜量の変動を吸収するこ
とができる。さらに、パターン付き半導体ウェハの必要
研磨量はパターンによって異なるが、画像認識でパター
ン付き半導体ウェハにも対応可能なものを膜厚測定機構
５として用いることで、その必要研磨量の違いにも対応
可能となる。よって、従来必要であった新マスクの度の
パイロット研磨が不要となり、一連の研磨作業の中で条
件出しを完了させることができるので、残膜の制御性を
著しく向上させることができる。
【００６６】さらにまた、これらの研磨、測定、研磨を
同一装置内で連続的に、インラインで行うことで、再度
研磨を行う必要がなくなるため、生産効率を上げること
ができる。これに対し、異なる研磨装置を用いて再度研
磨を行った場合には洗浄、膜厚測定、研磨でのハンドリ
ングに要する時間がオーバラップするため、生産効率は
低下する。
同一装置内で連続的に、インラインで行うことで、再度
研磨を行う必要がなくなるため、生産効率を上げること
ができる。これに対し、異なる研磨装置を用いて再度研
磨を行った場合には洗浄、膜厚測定、研磨でのハンドリ
ングに要する時間がオーバラップするため、生産効率は
低下する。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する半導体ウェハ研磨
装置において、層間絶縁膜に対する研磨をプラテンを用
いて分割して行い、プラテンによる研磨処理の間に層間
絶縁膜の膜厚を測定し、その測定結果に応じて最終研磨
を行うことによって、残膜の制御性の向上と生産性の向
上とを図ることができるという効果がある。
導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する半導体ウェハ研磨
装置において、層間絶縁膜に対する研磨をプラテンを用
いて分割して行い、プラテンによる研磨処理の間に層間
絶縁膜の膜厚を測定し、その測定結果に応じて最終研磨
を行うことによって、残膜の制御性の向上と生産性の向
上とを図ることができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装置
の構成を示す平面図である。
の構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例による半導
体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図である。
体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による半導体ウェハ研磨装置
の研磨動作を示す流れ図である。
の研磨動作を示す流れ図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例による半
導体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図である。
導体ウェハ研磨装置の研磨動作を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例による半導体ウェハ研磨装
置の研磨動作を示す流れ図である。
置の研磨動作を示す流れ図である。
【図６】本発明の別の実施例による半導体ウェハ研磨装
置の構成を示す平面図である。
置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施例による半導体ウェハ
研磨装置の構成を示す平面図である。
研磨装置の構成を示す平面図である。
【図８】従来例による半導体ウェハ研磨装置の一構成例
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図９】従来例による半導体ウェハ研磨装置の他の構成
例を示す平面図である。
例を示す平面図である。
【図１０】従来例による半導体ウェハ研磨装置の別の構
成例を示す平面図である。
成例を示す平面図である。
【図１１】従来例による半導体ウェハ研磨装置のさらに
別の構成例を示す平面図である。
別の構成例を示す平面図である。
１ａ〜１ｃ プラテン ２，２ａ，２ｂ ヘッドブロック ３ａ〜３ｈ キャリア ４，４ａ，４ｂ ロードカップ ５ 膜厚測定機構 ６ ローダ部 ７ アンローダ部 ８ アンロードカップ
Claims (33)
- 【請求項１】 半導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨する
半導体ウェハ研磨装置であって、前記層間絶縁膜に対す
る研磨をプラテンを用いて分割して行い、前記プラテン
による研磨処理の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定し、
その測定結果に応じて最終研磨を行うようにしたことを
特徴とする半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項２】 前記層間絶縁膜の膜厚を測定する前段の
研磨処理までで前記層間絶縁膜の推定最適研磨量の略７
０〜９０％を研磨するようにしたことを特徴とする請求
項１記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項３】 前記プラテンによる前記層間絶縁膜の分
割研磨処理と前記層間絶縁膜の膜厚の測定処理とを同一
搬送路上で行うようにしたことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項４】 前記プラテンによる分割研磨を行う際
に、同一プラテン上の研磨領域を複数の領域に分割し、
前記複数の領域各々で前記層間絶縁膜の研磨を行うよう
にしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれ
か記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項５】 前記層間絶縁膜の分割研磨を複数のプラ
テンを用いて行うようにしたことを特徴とする請求項１
から請求項４のいずれか記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項６】 前記半導体ウェハを前記層間絶縁膜の研
磨を行う位置と前記層間絶縁膜の膜厚を測定する位置と
に夫々順次搬送するようにしたことを特徴とする請求項
１から請求項５のいずれか記載の半導体ウェハ研磨装
置。 - 【請求項７】 前記最終研磨を行うまでに前記プラテン
による前記層間絶縁膜の研磨と前記層間絶縁膜の膜厚の
測定とを交互に行うようにしたことを特徴とする請求項
１から請求項５のいずれか記載の半導体ウェハ研磨装
置。 - 【請求項８】 各々前記半導体ウェハを前記層間絶縁膜
の研磨を行う位置と前記層間絶縁膜の膜厚を測定する位
置とに夫々搬送しかつ各々独立に動作する複数の搬送手
段を含むことを特徴とする請求項７記載の半導体ウェハ
研磨装置。 - 【請求項９】 前記半導体ウェハを所定の円周に沿って
搬送するよう構成したことを特徴とする請求項１から請
求項８のいずれか記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項１０】 前記層間絶縁膜の研磨と前記層間絶縁
膜の膜厚の測定とが前記半導体ウェハを前記所定の円周
に沿って一定角度搬送する毎に行われるようにしたこと
を特徴とする請求項９記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項１１】 前記半導体ウェハを前記プラテンによ
って前記層間絶縁膜の研磨を行う位置と前記層間絶縁膜
の膜厚を測定する位置との間を直線移動にて搬送するよ
う構成したことを特徴とする請求項１から請求項８のい
ずれか記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項１２】 半導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨す
る半導体ウェハ研磨装置であって、前記層間絶縁膜に対
する研磨を分割して行うためのプラテンと、前記プラテ
ンによる研磨処理の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測定す
る膜厚測定手段とを有し、前記膜厚測定手段の測定結果
に応じて前記層間絶縁膜に対する最終研磨を行うよう構
成したことを特徴とする半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項１３】 前記プラテンは、前記膜厚測定手段に
よる前記層間絶縁膜の膜厚の測定の前段までで前記層間
絶縁膜の推定最適研磨量の略７０〜９０％を研磨するよ
う構成したことを特徴とする請求項１２記載の半導体ウ
ェハ研磨装置。 - 【請求項１４】 前記プラテンによる前記層間絶縁膜の
分割研磨処理と前記膜厚測定手段による前記層間絶縁膜
の膜厚の測定処理とを同一搬送路上で行うよう構成した
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の半
導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項１５】 前記プラテンによる前記層間絶縁膜の
分割研磨を行う際に、同一プラテン上の研磨領域を複数
の領域に分割し、前記複数の領域各々で前記層間絶縁膜
の研磨を行うよう構成したことを特徴とする請求項１２
から請求項１４のいずれか記載の半導体ウェハ研磨装
置。 - 【請求項１６】 前記分割研磨を複数のプラテンを用い
て行うよう構成したことを特徴とする請求項１２から請
求項１５のいずれか記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項１７】 前記半導体ウェハを前記層間絶縁膜の
研磨を行う位置と前記層間絶縁膜の膜厚を測定する位置
とに夫々順次搬送する搬送手段を含むことを特徴とする
請求項１２から請求項１６のいずれか記載の半導体ウェ
ハ研磨装置。 - 【請求項１８】 前記最終研磨を行うまでに前記プラテ
ンによる前記層間絶縁膜の研磨と前記層間絶縁膜の膜厚
の測定とを交互に行うよう構成したことを特徴とする請
求項１２から請求項１６のいずれか記載の半導体ウェハ
研磨装置。 - 【請求項１９】 各々前記半導体ウェハを前記層間絶縁
膜の研磨を行う位置と前記層間絶縁膜の膜厚を測定する
位置とに夫々搬送しかつ各々独立に動作する複数の搬送
手段を含むことを特徴とする請求項１８記載の半導体ウ
ェハ研磨装置。 - 【請求項２０】 前記半導体ウェハを所定の円周に沿っ
て搬送するよう構成したことを特徴とする請求項１２か
ら請求項１９のいずれか記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項２１】 前記プラテンによる前記層間絶縁膜の
研磨と前記膜厚測定手段による前記層間絶縁膜の膜厚の
測定とが前記半導体ウェハを前記所定の円周に沿って一
定角度搬送する毎に行われるようにしたことを特徴とす
る請求項２０記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項２２】 前記半導体ウェハを前記プラテン及び
前記膜厚測定手段の間を直線移動にて搬送するよう構成
したことを特徴とする請求項１２から請求項１９のいず
れか記載の半導体ウェハ研磨装置。 - 【請求項２３】 半導体ウェハ上の層間絶縁膜を研磨す
る半導体ウェハ研磨方法であって、前記層間絶縁膜に対
する研磨をプラテンを用いて分割して行う分割研磨工程
と、前記分割研磨工程の間に前記層間絶縁膜の膜厚を測
定する測定工程とを有し、前記測定工程の測定結果に応
じて前記層間絶縁膜に対する最終研磨を行うようにした
ことを特徴とする半導体ウェハ研磨方法。 - 【請求項２４】 前記測定工程の前段までで前記層間絶
縁膜の推定最適研磨量の略７０〜９０％を研磨するよう
にしたことを特徴とする請求項２３記載の半導体ウェハ
研磨方法。 - 【請求項２５】 前記分割研磨工程と前記測定工程とを
同一搬送路上で行うようにしたことを特徴とする請求項
２３または請求項２４記載の半導体ウェハ研磨方法。 - 【請求項２６】 前記分割研磨工程において、同一プラ
テン上の研磨領域を複数の領域に分割し、前記複数の領
域各々で前記層間絶縁膜の分割研磨を行うようにしたこ
とを特徴とする請求項２３から請求項２５のいずれか記
載の半導体ウェハ研磨方法。 - 【請求項２７】 前記層間絶縁膜の分割研磨を複数のプ
ラテンを用いて行うようにしたことを特徴とする請求項
２３から請求項２６のいずれか記載の半導体ウェハ研磨
方法。 - 【請求項２８】 前記半導体ウェハを前記層間絶縁膜の
分割研磨を行う位置と前記層間絶縁膜の膜厚を測定する
位置とに夫々順次搬送するようにしたことを特徴とする
請求項２３から請求項２７のいずれか記載の半導体ウェ
ハ研磨方法。 - 【請求項２９】 前記最終研磨を行うまでに前記プラテ
ンによる前記分割研磨工程と前記測定工程とを交互に行
うようにしたことを特徴とする請求項２３から請求項２
７のいずれか記載の半導体ウェハ研磨方法。 - 【請求項３０】 各々前記半導体ウェハを搬送する独立
動作自在な複数の搬送手段を用いて前記層間絶縁膜の研
磨を行う位置と前記層間絶縁膜の膜厚を測定する位置と
に夫々搬送するようにしたことを特徴とする請求項２９
記載の半導体ウェハ研磨方法。 - 【請求項３１】 前記半導体ウェハを所定の円周に沿っ
て搬送するよう構成したことを特徴とする請求項２３か
ら請求項３０のいずれか記載の半導体ウェハ研磨方法。 - 【請求項３２】 前記分割研磨工程と前記測定工程とが
前記半導体ウェハを前記所定の円周に沿って一定角度搬
送する毎に行われるようにしたことを特徴とする請求項
３１記載の半導体ウェハ研磨方法。 - 【請求項３３】 前記複数の研磨工程及び前記測定工程
において、前記半導体ウェハを直線移動にて搬送するよ
うにしたことを特徴とする請求項２３から請求項３０の
いずれか記載の半導体ウェハ研磨方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10137295A JP3132468B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体ウェハ研磨装置及びその研磨方法 |
| US09/311,278 US6213847B1 (en) | 1998-05-20 | 1999-05-14 | Semiconductor wafer polishing device and polishing method thereof |
| KR1019990018068A KR100327635B1 (ko) | 1998-05-20 | 1999-05-19 | 반도체 웨이퍼 연마장치 및 그 연마방법 |
| GB9911801A GB2337475A (en) | 1998-05-20 | 1999-05-20 | Wafer polishing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10137295A JP3132468B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体ウェハ研磨装置及びその研磨方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330026A true JPH11330026A (ja) | 1999-11-30 |
| JP3132468B2 JP3132468B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=15195353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10137295A Expired - Fee Related JP3132468B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体ウェハ研磨装置及びその研磨方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6213847B1 (ja) |
| JP (1) | JP3132468B2 (ja) |
| KR (1) | KR100327635B1 (ja) |
| GB (1) | GB2337475A (ja) |
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| US6746308B1 (en) * | 2001-07-11 | 2004-06-08 | Advanced Micro Devices, Inc. | Dynamic lot allocation based upon wafer state characteristics, and system for accomplishing same |
| KR100841623B1 (ko) * | 2002-03-21 | 2008-06-27 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정 패널의 연마장치 |
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| CN104143507B (zh) * | 2013-05-08 | 2018-08-17 | 盛美半导体设备（上海）有限公司 | 晶圆边缘芯片平坦化方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3743275C1 (de) * | 1987-12-19 | 1989-07-27 | Thielenhaus Maschf | Verfahren zum Planschleifen von gleichen Werkstueck-Rohlingen |
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