WO2004012249A1

WO2004012249A1 - 研磨装置

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Publication number: WO2004012249A1
Application number: PCT/JP2003/009431
Authority: WO
Inventors: Eiji Ariizumi; Hiroshi Arai; Yutaka Uda
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2005-01-26
Also published as: JPWO2004012249A1; AU2003252687A1; TW200401687A

Abstract

研磨ヘッド１と研磨定盤２でロードセル３を挟んだ状態で、算定手段４から制御装置５に指令を出し、所定の電圧が電空変換器６に供給されるようにする。そして、そのときに研磨ヘッド１と研磨定盤２の間に加わる荷重をロードセル３で測定し、算定手段４に入力する。算定手段４は、指令する電圧を変化させ、そのときの実際の電圧値に対応する荷重を逐次入力する。そして、制御装置５から出力される電圧と、研磨ヘッド１と研磨定盤２の間に加わる荷重の間の関係式を回帰計算等により求め、関係式記憶装置７に記憶させておく。研磨時においては、この関係式により、実際の出力電圧を決定する。このようにすることにより、長期にわたって使用する場合でも、研磨パッドと研磨対象物間の圧力、コンディショニング時の圧力、研磨液の供給量を安定して目標値に保つことが可能な研磨装置を提供することができる。

Description

2003/009431

明細

技術分野

本発明は、内部に半導体集積回路が形成されたウェハの研磨等に用いられる研磨装置（C M P装置）に関するものである。背景技術

半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、半導体製造プロセスの工程は、増加し複雑になってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は、必ずしも平坦ではなくなつてきている。半導体デバイスの表面に於ける段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵抗の増大などを招き、断線や電気容量の低下をもたらす。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつながる。

一方、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置の光源波長は短くなり、半導体露光装置の投影レンズの開口数、いわゆる N Aは大きくなつてきている。これにより、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実質的に浅くなつてきている。焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面の平坦化が要求されている。

このような半導体デバイスの表面を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨（ Chemical Mechanical Polishing または Chemical Mechanical Planarization, 以下では C M Pと称す）技術が広く行われている。現在、 C M P技術はウェハの全面を平坦化できる唯一の方法でめる。 C M Pはウェハの鏡面研磨法を基に発展しており、図 4に示すような C M P装置を用いて行われている。図 4において、 1 1は研磨パヅド、 1 2は研磨パヅド保持部（研磨へヅド）、 1 3は研磨対象物であるウェハ、 1 4は研磨定盤、 1 5は研磨液（スラリー）、 1 6は研磨液供給部である。研磨パッド 1 1 としては、シート状の発泡ポリウレタンが多く用いられている。

ウェハ 1 3は研磨定盤 1 4の上に固定され、研磨定盤 1 4と共に回転している。研磨パッド 1 1は研磨へヅド 1 2に固定され、研磨へヅド 1 2の回転 '揺動と共に回転 ·揺動される。そして、ウェハ 1 3に所定の圧力で押し付けられる。この状態で、研磨液 1 5が研磨液供給部 1 6からウェハ 1 3上に供給される。研磨液 1 6はウェハ 1 3上で拡散し、研磨パヅド 1 1 とウェハ 1 3の相対運動に伴って研磨パヅド 1 1 とウェハ 1 3の間に入り込み、ウェハ 1 3の被研磨面を研磨する。即ち、研磨パッド 1 1 とウェハ 1 3の相対運動による機械的研磨と、研磨液 1 5の化学的作用が相乗的に作用して良好な研磨が行われる。

なお、図 4においては、研磨パヅド 1 1よりウェハ 1 3の方が大きく、研磨パッド 1 1が上側、ウェハ 1 3が下側となっているが、 C M P装置には、研磨パッド 1 1よりウェハ 1 3の方が小さく、研磨パッド 1 1が下側、ウェハ 1 3が上側となっているものもある。

また、図 4においては、研磨液 1 5をウェハ 1 3の表面に直接供給しているが、後に述べるように、研磨へッド 1 2中に研磨液の通路を設け、研磨へッド 1 2 と研磨パッド 1 1を介して、研磨液 1 5を供給するようにした例もある。

図 5に、このような研磨へッドの構造の例を示す。回転軸 2 1には上部プレート 2 2が固着され、上部プレ一ト 2 2には上部フランジ部 2 3 がパヅキン 2 4を介してボルト止めされると共に、円筒体 2 5がボルト止めされている。そして、円筒体 2 5には、ベースプレート押え 2 6がボルト止めされていると共に、円筒体 2 5 とべ一スプレート押え 2 6の間には、ドーナツ状の板パネ 2 7の円周端部が挟み込まれて固定されている。

ベースプレート 2 8には、板バネ 2 9がビス止めされる、この板バネ

2 9に支えられて研磨パッド貼り付け板 3 0が取り付けられている。ぺースプレート 2 8と研磨パッド貼り付け板 3 0は、相対回転しないようにダボにより止められている。

ベ一スプレート 2 8には、下部フランジ 3 1がボルト止めされると共に、ベースプレート 2 8 と下部フランジ 3 1の間には、板バネ 2 7の内周端部が挟み込まれて固定されている。また、ベースプレート 2 8の中央部に設けられた穴には、研磨パッド貼り付け板 3 0の中心に嵌め込まれた栓 3 2が嵌まり込んでいる。この構造により、ベースプレート 2 8 は、ベ一スプレート押え 2 6により半径方向の動きがある程度拘束されるものの、上下方向の動きは自由になつており、研磨パッド貼り付け板

3 0に貼り付けられた研磨パッド 3 3が、研磨定盤 3 4に取り付けられたウェハ 3 5に押し付けられたとき、その面に倣って上下運動、傾斜運動が可能となっている。

上部プレート 2 2、上部フランジ 2 3、円筒体 2 5、板パネ 2 7、下部フランジ 3 1で形成される空間部 3 6には、回転軸 2 1の中空部に設けられた空気供給口 3 7から空気が送り込まれ、その圧力により板パネ 2 7が下方に変形するようになっている。そのため、研磨中に研磨パヅド 3 3をウェハ 3 5面に押し付けたとき、板パネ 2 7が緩衝材となり、研磨パッド 3 3がウェハ 3 5面に倣うのを助長することとなる。これにより、加工組立に起因するわずかなパッド面とチャック面の間の平行度誤差や、ウェハ表面のうねりなどを吸収することができる。研磨中には、研磨液供給管 3 8から供給された研磨液が、ネジ継ぎ手 3 9を介して、下部フランジ 3 1、ベースプレート 2 8、栓 3 2、研磨パッド取り付け板 3 0に設けられた穴を通って研磨面に供給される。研磨液供給管 3 8は、ベースプレート 2 8の上下動に伴う応力を吸収するために、螺旋状とされている。

すなわち、この研磨ヘッドにおいては、回転軸 2 1の中空部に設けられた空気供給口 3 7から送り込まれる空気の圧力によって、研磨パッド 3 3がウェハ 3 5を押し付ける圧力が決定される。この空気の圧力は、制御装置に設けられた電空変換器によって決定される。通常は、電空変換器に制御装置から与えられる電圧に比例した圧力の空気が、空気供給口 3 7から送り込まれ、従って、制御装置から与えられる電圧に比例した圧力により、研磨パヅド 3 3がウェハ 3 5を押し付けるようにされている。

また、これらの研磨装置においては、所定回数の研磨を行った後に、研磨パッド自体を研磨して、研磨パッドの凹凸を無くする作業を行うのが普通である。この作業のことをコンディショニングと呼んでいる。コンディショニングは、研磨パヅドを付けた研磨へヅドをコンディショナと呼ばれる研磨機に対面させ、研磨へッドとコンディショナに取り付けられた砥石とを相対運動させて、研磨へッド面の研磨を行うものである。図 6に、コンデイショナの概要を示す。砥石 4 1が砥石ホルダ 4 2に取り付けられており、砥石ホルダ 4 2はジンバル機構 4 3を介してロヅド 4 4に結合されている。ロヅド 4 4にはエアシリンダ 4 5中のビストン 4 6が結合されており、空気供給管 4 7から供給される空気の圧力に応じて、スプリング 4 8の付勢力に抗して、上下動を行うようにされている。

また、ロヅド 4 4には、歯車 4 9が結合されており、歯車 4 9はモ一 PC蘭賺 09431

5 夕 5 0に結合された歯車 5 1 と嚙合している。モ一夕 5 0を回転させることにより、ロッド 4 4を回転させ、その上に結合されたジンバル機構 4 3を介して、砥石ホルダ 4 2 と砥石 4 1を回転させる。

砥石 4 1 を研磨パッドに押し付ける圧力は、空気供給管 4 7から供給される空気の圧力により定まる。この空気の圧力も制御装置から電空変換器に電気信号を与えて調節するようになっている。

また、研磨液の供給量は、制御装置に設けられた制御弁により決定される。通常は、制御装置から与えられる電圧と制御弁の閧度は一定の関係を有し、制御弁の開度が決まれば、研磨液の供給量は決まるので、制御装置から与えられた電圧と一定の関係を有する量の研磨液が供給されるようになっている。

しかしながら、例えば図 5に示すような研磨ヘッドにおいては、供給される空気の圧力は、板バネ 2 7、ベ一スプレート 2 8、研磨パッド取り付け板 3 0の機械部品を介して研磨パッド 3 3に伝達される。よって、この間の機械的フリクションにより、同じ空気供給圧力でも、研磨パッド 3 3に伝達される力が変化する可能性がある。また、研磨パッド 3 3 は弾性を有するが、その摩耗状況によって弾性率が変化するので、このことも、同じ空気供給圧力でも、研磨パッド 3 3とウェハ 3 5の間にかかる圧力が変化する原因となる。

よって、制御装置から電空変換器に与える電圧を目標値にしても、実際に研磨パッド 3 3 とウェハ 3 5の間にかかる圧力が目標値にならないという問題点がある。この問題は、特に、研磨パッド 3 3とウェハ 3 5 の間にかかる圧力が低い場合に問題となる。

また、コンディショニングの際も同様の問題がある。すなわち、前述のように、砥石 4 1を研磨パッドに押し付ける圧力は、空気供給管 4 7 から供給される空気圧によって決定されるのであるが、エアシリンダ 4 5中のビストン 4 6とエアシリンダ 4 5の内面間のフリクションゃ、ジンバル機構 4 3のフリクション等が変化すると、制御装置から同じ電気信号を与えても、実際に砥石 4 1を研磨パッドに押し付ける圧力が変化してしまうことになる。

また、研磨液の供給配管等の研磨液の通路は、場合によっては研磨液が内部に固着する等の理由により狭くなることがある。このような場合には、制御装置から制御弁に与える電圧を目標値にしても、実際に供給される研磨液の量が目標値にならないという問題点がある。発明の開示

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、長期にわたって使用する場合でも、研磨パッドと研磨対象物間の圧力、コンディショニング時の圧力、研磨液の供給量を安定して目標値に保つことが可能な研磨装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための第 1の発明は、研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨へッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨ヘッドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、研磨中における前記研磨パッドと研磨対象物との間の圧力を電気信号に応じて調整する研磨装置において、非研磨時に前記研磨ヘッドと台との間に着脱可能とされた荷重測定装置と、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、検知された前記電気信号と前記荷重測定装置の出力の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係を求める手段と、研磨中に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかける目標圧力が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定する手段とを有することを特徴とする研磨装置である。

本発明においては、非研磨時に、研磨ヘッドと台との間（研磨パッドやウェハが存在する場合もあるし、存在していない場合もある）に荷重測定装置を配置し、研磨中における前記研磨パッドと研磨対象物との間の圧力を調整する電気信号を変化させて、研磨へッドと台の間の圧力を変化させる。そして、与えた電圧と、荷重測定装置の出力を取り込み、電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係を求める。この関係は、例えば回帰計算によって求める。そして、実際に研磨を行うときは、この関係式に基づいて、目標とする研磨パッドと研磨対象物との間の圧力が得られるように、出力すべき電気信号の大きさを決定する。

本発明においては、出力する電気信号の値を、実測荷重に基づいて決定しているので、実際の研磨状態において、機械的なフリクションの変化や研磨パッドの摩耗等があっても、目標とする圧力で研磨を行うことができる。

なお、「電気信号を検知する手段」は、電流計、電圧計のような装置であってもよいが、指令値と実際の電気信号の関係が正確に対応している場合は、わざわざ電気信号を検知しなくても指令値をもって電気信号の値と見なすことができる。このような場合には、指令値を出す手段の指令値をそのまま電気信号の検出値とみなすことができ、このような方法で電気信号の検知方法を行う場合も「電気信号を検知する手段」を有するものとみなすことができる。このことは、発明の開示の欄、及び請求の範囲において同じである。

前記目的を達成するための第 2の発明は、前記第 1の発明であって、前記台が前記研磨定盤であることを特徴とするものである。研磨定盤そのものを前記台として用いれば、特別の台を設ける必要が無く、設備が大型化する可能性を少なくすることができる。

前記目的を達成するための第 3の発明は、前記第 1の発明であって、前記台が研磨パッド交換に用いる台であることを特徴とするものである ( 研磨パッド交換に用いる台を前記台として用いても、特別の台を設ける必要が無く、設備が大型化する可能性を少なくすることができる。特に、研磨定盤は回転し、かつ近傍に研磨ヘッド等の他の機械部品があるので、荷重測定装置を取り付ける余裕が無い可能性があるが、その点、研磨パッド交換に用いる台の方が、荷重測定測定装置を取り付けるに際して、他の部品との干渉が少ない。

前記目的を達成するための第 4の発明は、前記第 1の発明から第 3の発明のいずれかであって、前記電気信号を変化させる手段が、所定の範囲内で前記電気信号を変化させるものであることを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 5の発明は、前記第 4の発明であって、前記電気信号を検知する手段が、前記所定の範囲内において 2以上の異なる電気信号を受信し、検知された前記 2以上の異なる電気信号と、前記 2以上の異なる電気信号に対応する前記荷重測定装置の出力との関係より、出力される前記電気信号の大きさと、実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係を求める機能を有することを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 6の発明は、前記第 5の発明であって、検知された前記 2以上の異なる電気信号と、前記 2以上の異なる電気信号に対応する前記荷重測定装置の出力から、回帰計算により前記電気信号の大きさと、実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係を求める機能を有することを特徴とするものである。 P T/JP2003/009431

9 前記目的を達成するための第 7の発明は、研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨へッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨ヘッドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、コンディショニング時における前記研磨パッドとコンディショナとの間の圧力を電気信号に応じて調整する研磨装置において、非コンディショニング時に前記研磨へッドと前記コンディショナとの間に着脱可能とされた荷重測定装置と、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、検知された前記電気信号と前記荷重測定装置の出力の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと前記コンディショナとの間にかけられる圧力の関係を求める手段と、コンディショニング中に前記研磨パッドと前記コンディショナとの間にかける目標圧力が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと前記コンディショナとの間にかけられる圧力の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定する手段とを有することを特徴とする研磨装置め。

本発明においては、非コンディショニング時に、研磨へヅドとコンデイショナとの間（研磨パッドが存在する場合もあるし、存在していない場合もある）に荷重測定装置を配置し、コンディショニング中における研磨パッドとコンディショナとの間の圧力を調整する電気信号を変化させて、研磨へヅドとコンデイショナの間の圧力を変化させる。そして、与えた電気信号と、荷重測定装置の出力を取り込み、電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドとコンディショナとの間にかけられる圧力の関係を求める。この関係は、例えば回帰計算によって求める。そして、実際にコンディショニングを行うときは、この関係式に基づいて、目標とする研磨パッドとコンデイショナとの間の圧力が得られるように、出力すべき電気信号の大きさを決定する。

本発明においては、出力する電気信号の値を、実測荷重に基づいて決定しているので、実際のコンディショニングにおいて、機械的なフリクシヨンの変化や研磨パッドの摩耗等があっても、目標とする圧力でコンディショニングを行うことができる。

前記目的を達成するための第 8の発明は、研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨へッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨ヘッドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、研磨中における前記研磨液の供給量を、電気信号に応じて調整する研磨装置において、研磨液の流量を測定する流量測定装置と、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、検知された前記電気信号と前記流量測定装置の出力の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係を求める手段と、研磨中に前記研磨パ、ソドと研磨対象物との間に供給する研磨液の目標流量が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定する手段とを有することを特徴とする研磨装置である。

本発明においては、電気信号を変化させて研磨液の流量を変え、実際の流量を流量測定装置で測定することにより、電気信号と研磨液の実際の流量とを測定する。そして、これらの測定値より、電気信号の大きさと実際の流量の関係式を求める。この関係は、例えば回帰計算によって求める。そして、実際に研磨を行うときは、この関係式に基づいて、目標とする研磨液の供給量が得られるように、出力すべき電気信号の大きさを決定する。 . 本発明においては、出力する電気信号の値を、実測流量に基づいて決定しているので、実際の研磨において、研磨液の配管のつまり等があつても、目標とする量の研磨液を供給することができる。

なお、流量測定装置は、研磨中に流量を測定できるものであってもよいが、非研磨中にのみ取り付け、その出力を測定してもよい。

前記目的を達成するための第 9の発明は、研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨へッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨ヘッドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、研磨中における前記研磨液の供給量を、電気信号に応じて調整する研磨装置において、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、測定された研磨液の流量を入力する手段と、検知された前記電気信号と入力された研磨液の流量の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係を求める手段と、研磨中に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給する研磨液の目標流量が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定する手段とを有することを特徴とする研磨装置である。

本発明においては、前記第 8の発明が有していた研磨液の流量測定装置を研磨装置の構成要素としておらず、手動測定により研磨液の流量を測定し、それを、研磨液の流量を入力する手段から入力する点が第 8の発明と異なるのみで、その他の作用効果は同じである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態の第 1の例を示す概要図である。図 2は、本発明の実施の形態の第 2の例を示す概要図である。

図 3は、本発明の実施の形態の第 3の例を示す概要図である。

図 4は、 C M P装置の概要を示す図である。

図 5は、研磨ヘッドの構造の例を示す図である。

図 6は、コンデイショナの概要を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図 1は、本発明の実施の形態の第 1の例を示す概要図で、 1は図 5に示すような研磨ヘッド、 2は研磨定盤、 3は荷重測定装置であるロードセルである。研磨とコンディショニングを中止した時点で、研磨へッド 1 と研磨定盤 2の間隔を広げ、その間にロードセル 3を挟み込む。この作業は手作業で行ってもよいし、ロードセル 3を搬送する装置を設け、自動的に研磨ヘッド 1と研磨定盤 2の間に搬送して設置させるようにしてもよい。そして、研磨ヘッド 1 と研磨定盤 2でロードセル 3を挟んだ状態で、算定手段 4から制御装置 5に指令を出し、所定の電圧が電空変換器 6に供給されるようにする。実際の電圧は、測定されて算定手段に入力されるが、指令電圧と実際の電圧の関係が安定したものであれば、実際の電圧を測定せず、指令電圧で代行してもよい。又、電空変換器 6から出力される空気圧は、大気圧に対して負圧となることもある。

そして、そのときに研磨へッド 1 と研磨定盤 2の間に加わる荷重を口 —ドセル 3で測定し、算定手段 4に入力する。算定手段は、指令する電圧を変化させ、そのときの実際の電圧値に対応する荷重を逐次入力する。このとき、研磨ヘッド 1に研磨パッドを装着した状態で測定した方が、実際の研磨状態に、より近い結果が得られる。

そして、制御装置 5から出力される電圧と、研磨へッド 1 と研磨定盤 PC蘭 003/009431

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2の間に加わる荷重の間の関係式を回帰計算等により求め、関係式記憶装置 7に記憶させておく。以上で準備作用が完了する。

研磨を行うときは、研磨条件を決定するパラメ一夕の一つとして、研磨へヅド 1と研磨定盤 2 (研磨パッドとウェハ）の間の圧力を決定する必要がある。このとき、制御装置 5は、この圧力に対応する荷重を求め、その荷重を与える出力電圧を関係式記憶装置 7から読み出して、読み出された出力電圧を電空変換器 6に出力するようにする。このようにして、実際の制御装置 5の出力電圧と研磨へッド 1と研磨定盤 2との間の圧力測定値に基づいた電圧が出力されるので、研磨へッド 1 と研磨定盤 2との間の圧力を目的の値にすることができる。

なお、上記の説明では、研磨ヘッド 1 と研磨定盤 2の間にロードセル 3を挟み込むとしたが、研磨定盤 2の近傍に設けられた研磨定盤 2以外の台の上に口一ドセル 3を設置して、研磨へヅド 1 とその台との間に口ードセル 3を挟み込んで、上記の荷重測定を行ってもよい。研磨定盤 2 以外の台としては、例えば研磨パッド 1の交換に用いる台が挙げられる。図 2は、本発明の第 2の実施の形態の例を示す図である。以下の図 2、図 3においては、図 1に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、コンデイショナは図 6に示したようなものであり、供給される空気圧によりコンディショニング時の圧力を変えるようになつている。

研磨とコンディショニングを中止した時点で、研磨へヅド 1をコンディショナの砥石 8に対面させ、その間に口一ドセル 3を挟み込む。

そして、研磨へヅド 1 と砥石 8でロードセル 3を挟んだ状態で、算定手段 4から制御装置 5に指令を出し、所定の電圧が電空変換器 6に供給されるようにする。実際の電圧は、測定されて算定手段に入力されるが、指令電圧と実際の電圧の関係が安定したものであれば、実際の電圧を測定せず、指令電圧で代行してもよい。

そして、そのときに研磨へッド 1 と砥石 8の間に加わる荷重をロードセル 3で測定し、算定手段 4に入力する。算定手段は、指令する電圧を変化させ、そのときの実際の電圧値に対応する荷重を逐次入力する。このとき、研磨ヘッド 1に研磨パッドを装着した状態で測定した方が、実際のコンディショニング状態に、より近い結果が得られる。

そして、制御装置から出力される電圧と、研磨へッド 1と砥石 8の間に加わる荷重の間の関係式を回帰計算等により求め、関係式記憶装置 7 に記憶させておく。以上で準備作用が完了する。

コンディショニングを行うときは、コンディショニング条件を決定するパラメ一夕の一つとして、研磨へッド 1と砥石 8の間の圧力を決定する必要がある。このとき、制御装置 5は、この圧力に対応する荷重を求め、その荷重を与える出力電圧を関係式記憶装置 7から読み出して、読み出された出力電圧を電空変換器 6に出力するようにする。このようにして、実際の制御装置 5の出力電圧と研磨ヘッド 1と砥石 8 との間の圧力測定値に基づいた電圧が出力されるので、研磨へッド 1と砥石 8との間の圧力を目的の値にすることができる。

図 3は、本発明の第 3の実施の形態の例を示す図である。非研磨時において研磨液の供給配管中に流量計 9を設置する。そして、算定手段 4 から制御装置 5に指令を出し、所定の電圧が制御弁 1 0に供給されるようにする。実際の電圧は、測定されて算定手段に入力されるが、指令電圧と実際の電圧の関係が安定したものであれば、実際の電圧を測定せず、指令電圧で代行してもよい。

そして、そのときに流れる研磨液の流量を流量計 9で測定し、算定手段 4に入力する。算定手段は、指令する電圧を変化させ、そのときの実際の電圧値に対応する研磨液の流量を逐次入力する。そして、制御装置から出力される電圧と、研磨液の供給量の関係式を回帰計算等により求め、関係式記憶装置 7に記憶させておく。以上で準備作用が完了する。

研磨を行うときは、研磨条件を決定するパラメ一夕の一つとして、研磨液の供給量を決定する必要がある。このとき、制御装置 5は、この供給量に対応する出力電圧を関係式記憶装置 7から読み出して、読み出された出力電圧を制御弁 1 0に出力するようにする。このようにして、実際の制御装置 5の出力電圧と研磨液供給量の測定値に基づいた電圧が出力されるので、実際の研磨中における研磨液の供給量を目的の値にすることができる。

なお、この実施の形態においては、流量計 9を配管中に設置して、その測定値を算定手段 4が読み込むようにしたが、流 *計 9を設置せず、メスシリンダ一のような測定装置で手動測定を行い、その結果を算定手段 4に入力するようにしてもよい。

また、本発明は、研磨されるウェハよりも小径の研磨パッドを有する研磨装置にも、大径の研磨パッドを有する研磨装置にも使用できることは言うまでもない。

Claims

請求の範囲

1 . 研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨ヘッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨へッドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、研磨中における前記研磨パッドと研磨対象物との間の圧力を電気信号に応じて調整する研磨装置において、非研磨時に前記研磨へッドと台との間に着脱可能とされた荷重測定装置と、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、検知された前記電気信号と前記荷重測定装置の出力の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係を求める手段と、研磨中に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかける目標圧力が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定する手段とを有することを特徴とする

2 . 前記台が前記研磨定盤であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の研磨装置。

3 . 前記台が研磨パッド交換に用いる台であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の研磨装置。

4 . 前記電気信号を変化させる手段が、所定の範囲内で前記電気信号を変化させるものであることを特徴とする請求の範囲第 1項から第 3項のうちいずれか 1項に記載の研磨装置。

5 . 前記電気信号を検知する手段が、前記所定の範囲内において 2以上の異なる電気信号を受信し、

検知された前記 2以上の異なる電気信号と、前記 2以上の異なる電気信号に対応する前記荷重測定装置の出力との関係より、出力される前記電気信号の大きさと、実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係を求める機能を有することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の研磨装置。 '^:'

6 . 検知された前記 2以上の異なる電気信号と、前記 2以上の異なる電気信号に対応する前記荷重測定装置の出力から、回帰計算により前記電気信号の大きさと、実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間にかけられる圧力の関係を求める機能を有することを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の研磨装置。

7 . 研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨ヘッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨へッドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、コンディショニング時における前記研磨パヅドとコンディショナとの間の圧力を電気信号に応じて調整する研磨装置において、非コンディショニング時に前記研磨へッドと前記コンディショナとの間に着脱可能とされた荷重測定装置と、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、検知された前記電気信号と前記荷重測定装置の出力の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと前記コンディショナとの間にかけられる圧力の関係を求める手段と、コンディショニング中に前記研磨パヅドと前記コンディショナとの間にかける目標圧力が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと前記コンディショナとの間にかけられる圧力の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定する手段とを有することを特徴とする研磨装置。

8 . 研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨ヘッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨へ、 J、ドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、研磨中における前記研磨液の供給量を、電気信号に応じて調整する研磨装置において、研磨液の流量を測定する流量測定装置と、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、検知された前記電気信号と前記流量測定装置の出力の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係を求める手段と、研磨中に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給する研磨液の目標流量が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定す'る手段とを有することを特徴とする研磨装置。

9 . 研磨定盤に取り付けられた研磨対象物と、研磨へッドに取り付けられた研磨パッドの間に研磨液を介在させ、前記研磨対象物と前記研磨へッドとを相対運動させて、前記研磨対象物を前記研磨パッドにより研磨し、研磨中における前記研磨液の供給量を、電気信号に応じて調整する研磨装置において、前記電気信号を変化させる手段と前記電気信号を検知する手段と、測定された研磨液の流量を入力する手段と、検知された前記電気信号と入力された研磨液の流量の関係より、出力される前記電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係を求める手段と、研磨中に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給する研磨液の目標流量が与えられたとき、前記求められた電気信号の大きさと実際に前記研磨パッドと研磨対象物との間に供給される研磨液の量の関係に基づいて、出力すべき電気信号の大きさを決定する手段とを有することを特徴とする研磨装置。