JP2000354958A - ワーク研磨装置、ワーク研磨方法及び半導体装置製造方法 - Google Patents
ワーク研磨装置、ワーク研磨方法及び半導体装置製造方法Info
- Publication number
- JP2000354958A JP2000354958A JP16671299A JP16671299A JP2000354958A JP 2000354958 A JP2000354958 A JP 2000354958A JP 16671299 A JP16671299 A JP 16671299A JP 16671299 A JP16671299 A JP 16671299A JP 2000354958 A JP2000354958 A JP 2000354958A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- work
- polishing
- deformation
- wafer
- holding jig
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハの保持を安定的に行え、かつ、ウエハ
の研磨を高精度かつ均一に行なうことができる研磨装置
を提供する。 【解決手段】 ワーク(2)を保持するワーク保持治具
(10)と、このワーク(2)の変形状態を検出する変
形状態検出手段(20、21、22)と、前記ワーク保
持治具(10)に外力を作用させ、前記ワーク(2)の
変形を補正する変形補正手段(18)と、前記ワーク保
持治具(10)に保持されたワーク(2)と摺接しこの
ワーク(2)を研磨する研磨工具(4)とを有すること
を特徴とするワーク研磨装置。
の研磨を高精度かつ均一に行なうことができる研磨装置
を提供する。 【解決手段】 ワーク(2)を保持するワーク保持治具
(10)と、このワーク(2)の変形状態を検出する変
形状態検出手段(20、21、22)と、前記ワーク保
持治具(10)に外力を作用させ、前記ワーク(2)の
変形を補正する変形補正手段(18)と、前記ワーク保
持治具(10)に保持されたワーク(2)と摺接しこの
ワーク(2)を研磨する研磨工具(4)とを有すること
を特徴とするワーク研磨装置。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ワークの一主面
を全体的に均一に平坦化する研磨装置に関し、例えば、
半導体ウエハの主面に形成された層間絶縁膜の表面を化
学的機械研磨によって平坦化する研磨装置に関する。
を全体的に均一に平坦化する研磨装置に関し、例えば、
半導体ウエハの主面に形成された層間絶縁膜の表面を化
学的機械研磨によって平坦化する研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体装置の製造工程において
は、半導体ウエハに被着された配線層膜や層間絶縁膜の
表面を均一に研磨し平坦化するために、ウエハの主面を
研磨材に摺接させ研磨する研磨装置が用いられる。
は、半導体ウエハに被着された配線層膜や層間絶縁膜の
表面を均一に研磨し平坦化するために、ウエハの主面を
研磨材に摺接させ研磨する研磨装置が用いられる。
【0003】半導体製造工程に適用される研磨装置にお
いては、ウエハの主面を高精度かつ均一に研磨すること
が要求される。特にウエハに被着された層間絶縁膜につ
いては、0.1μm以下の膜厚分布精度で研磨すること
が要求される。このような要求に応える研磨装置として
は、従来、特開平9−7984号公報に開示されたもの
が知られている。
いては、ウエハの主面を高精度かつ均一に研磨すること
が要求される。特にウエハに被着された層間絶縁膜につ
いては、0.1μm以下の膜厚分布精度で研磨すること
が要求される。このような要求に応える研磨装置として
は、従来、特開平9−7984号公報に開示されたもの
が知られている。
【0004】この公報に開示された装置は、ウエハの裏
面に対し、エア(空気圧)を直接かつ略均等に印加する
ことで、このウエハの表面を回転する研磨材面に押圧す
るようにし、このことで、ウエハに対する研磨量を全面
に亘って略均一にするようにしている。
面に対し、エア(空気圧)を直接かつ略均等に印加する
ことで、このウエハの表面を回転する研磨材面に押圧す
るようにし、このことで、ウエハに対する研磨量を全面
に亘って略均一にするようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た装置においては、ウエハの裏面に直接印加するように
しているため、ウエハを安定的に保持できない場合があ
り、場合によっては研磨加工中にウエハが振動(踊って
しまう)することが考えられる。
た装置においては、ウエハの裏面に直接印加するように
しているため、ウエハを安定的に保持できない場合があ
り、場合によっては研磨加工中にウエハが振動(踊って
しまう)することが考えられる。
【0006】また、エア圧をかけすぎると、ウエハの保
持状態がさらに不安定になるため、印加できる圧力には
限界がある。
持状態がさらに不安定になるため、印加できる圧力には
限界がある。
【0007】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであり、ウエハの保持を安定的に行え、かつ、
ウエハの研磨を高精度かつ均一に行なうことができる研
磨装置を提供することを目的とする。
れたものであり、ウエハの保持を安定的に行え、かつ、
ウエハの研磨を高精度かつ均一に行なうことができる研
磨装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の主要な観点によれば、ワーク(2)を保
持するワーク保持治具(10)と、このワーク(2)の
変形状態を検出する変形状態検出手段(20、21、2
2)と、前記ワーク保持治具(10)に外力を作用さ
せ、前記ワーク(2)の変形を補正する変形補正手段
(18)と、前記ワーク保持治具(10)に保持された
ワーク(2)を研磨する研磨工具(4)と、前記ワーク
(2)の研磨中に、前記変形検出手段(20、21、2
2)の検出に基づいて前記変形補正手段(18)を作動
させ、研磨中の前記ワーク保持治具(10)の変形を補
償する制御部(19)とを有するワーク研磨装置が提供
される。
め、この発明の主要な観点によれば、ワーク(2)を保
持するワーク保持治具(10)と、このワーク(2)の
変形状態を検出する変形状態検出手段(20、21、2
2)と、前記ワーク保持治具(10)に外力を作用さ
せ、前記ワーク(2)の変形を補正する変形補正手段
(18)と、前記ワーク保持治具(10)に保持された
ワーク(2)を研磨する研磨工具(4)と、前記ワーク
(2)の研磨中に、前記変形検出手段(20、21、2
2)の検出に基づいて前記変形補正手段(18)を作動
させ、研磨中の前記ワーク保持治具(10)の変形を補
償する制御部(19)とを有するワーク研磨装置が提供
される。
【0009】このような構成によれば、ワークの研磨加
工中に生じるワーク保持治具(トップリング)の例えば
熱変形を補正しながら加工を行うことができる。
工中に生じるワーク保持治具(トップリング)の例えば
熱変形を補正しながら加工を行うことができる。
【0010】一の実施形態によれば、前記変形状態検出
手段(20、21、22)は、前記ワーク保持治具(1
0)の温度分布を検出する温度検出器(20、21)を
含む。この場合、前記温度検出器によるワーク保持治具
の温度と前記変形補正手段により印加する外力との関係
を記憶する記憶部と、前記温度検出手段により検出した
温度分布と前記記憶部に記憶された関係とから前記変形
補正手段により印可する外力を決定する制御部を有する
ことが好ましい。
手段(20、21、22)は、前記ワーク保持治具(1
0)の温度分布を検出する温度検出器(20、21)を
含む。この場合、前記温度検出器によるワーク保持治具
の温度と前記変形補正手段により印加する外力との関係
を記憶する記憶部と、前記温度検出手段により検出した
温度分布と前記記憶部に記憶された関係とから前記変形
補正手段により印可する外力を決定する制御部を有する
ことが好ましい。
【0011】一の実施形態によれば、前記ワーク保持治
具は、その内部に中空部を有し、この中空部内に印加さ
れる圧力に応じて変形するものであり、前記補正手段
は、変形に応じて印加する圧力を制御する中空室圧制御
手段である。
具は、その内部に中空部を有し、この中空部内に印加さ
れる圧力に応じて変形するものであり、前記補正手段
は、変形に応じて印加する圧力を制御する中空室圧制御
手段である。
【0012】また、この発明の別の観点によれば、ワー
クを保持するワーク保持治具と、このワークの変形状態
を検出する変形状態検出手段と、前記ワーク保持治具に
外力を作用させ、前記ワークの変形を補正する変形補正
手段と、前記ワーク保持治具に保持されたワークを研磨
する研磨工具とを有するワーク研磨装置を用いてワーク
の研磨を行うワーク研磨方法であって、前記ワークの研
磨中に、前記変形検出手段の検出に基づいて前記変形補
正手段を作動させ、研磨中の前記ワーク保持治具の変形
を補償する工程を有することを特徴とするワーク研磨方
法が提供される。
クを保持するワーク保持治具と、このワークの変形状態
を検出する変形状態検出手段と、前記ワーク保持治具に
外力を作用させ、前記ワークの変形を補正する変形補正
手段と、前記ワーク保持治具に保持されたワークを研磨
する研磨工具とを有するワーク研磨装置を用いてワーク
の研磨を行うワーク研磨方法であって、前記ワークの研
磨中に、前記変形検出手段の検出に基づいて前記変形補
正手段を作動させ、研磨中の前記ワーク保持治具の変形
を補償する工程を有することを特徴とするワーク研磨方
法が提供される。
【0013】この発明のさらなる別の観点によれば、ウ
エハをウエハ保持治具に保持する工程と、前記ウエハ保
持治具に保持されたウエハの表面を研磨工具に押し付
け、このワークを研磨する工程と、前記ウエハの研磨中
に、前記ウエハ保持治具の温度を検出する工程と、前記
ウエハの研磨中に、保持治具の温度検出に基づいて前記
ウエハ保持治具の熱変形を補償する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
エハをウエハ保持治具に保持する工程と、前記ウエハ保
持治具に保持されたウエハの表面を研磨工具に押し付
け、このワークを研磨する工程と、前記ウエハの研磨中
に、前記ウエハ保持治具の温度を検出する工程と、前記
ウエハの研磨中に、保持治具の温度検出に基づいて前記
ウエハ保持治具の熱変形を補償する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態であ
る半導体装置の製造方法に使用されるウエハ研磨装置1
の要部を示すものである。
面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態であ
る半導体装置の製造方法に使用されるウエハ研磨装置1
の要部を示すものである。
【0015】本実施形態の研磨装置は、ワークとしての
半導体ウエハ(図に2で示す)の主面(下面)に形成さ
れた絶縁膜や金属膜の表面を化学的機械研磨(Chemical
Mechanical Polishing:以下「CMP」という)する
ことによってその表面の凹凸を平坦化するものである。
研磨する半導体ウエハ2には、図示しないが、外周の一
部にオリエンテーションフラットが形成されていると共
に、その表側領域には半導体素子(例えばメモリ等)が
作り込まれている。そして、このメモリーの表側面上に
は配線層膜(金属膜)から形成された配線および層間絶
縁膜(絶縁膜)がそれぞれ設けられている。
半導体ウエハ(図に2で示す)の主面(下面)に形成さ
れた絶縁膜や金属膜の表面を化学的機械研磨(Chemical
Mechanical Polishing:以下「CMP」という)する
ことによってその表面の凹凸を平坦化するものである。
研磨する半導体ウエハ2には、図示しないが、外周の一
部にオリエンテーションフラットが形成されていると共
に、その表側領域には半導体素子(例えばメモリ等)が
作り込まれている。そして、このメモリーの表側面上に
は配線層膜(金属膜)から形成された配線および層間絶
縁膜(絶縁膜)がそれぞれ設けられている。
【0016】ここで、前記配線は厚さを有する線分によ
って形成されているため、その上に被着された層間絶縁
膜の表側面には凹凸部が下層の配線の凹凸に倣って形成
されている。そこで、本実施形態においては、この層間
絶縁膜の凸部の一部をウエハ研磨装置1によって研磨し
て除去することにより、層間絶縁膜の表面を平坦化す
る。
って形成されているため、その上に被着された層間絶縁
膜の表側面には凹凸部が下層の配線の凹凸に倣って形成
されている。そこで、本実施形態においては、この層間
絶縁膜の凸部の一部をウエハ研磨装置1によって研磨し
て除去することにより、層間絶縁膜の表面を平坦化す
る。
【0017】図1に示すように、前記研磨装置1は、そ
の上面に研磨パッド4(研磨クロス)を保持する工具保
持部5と、ウエハ2の主面を前記研磨パッド4に対向さ
せた状態で保持するヘッド7とを有する。
の上面に研磨パッド4(研磨クロス)を保持する工具保
持部5と、ウエハ2の主面を前記研磨パッド4に対向さ
せた状態で保持するヘッド7とを有する。
【0018】まず、前記工具保持部5は、ウエハ2の直
径よりも充分に大きい半径を有する円盤形状に形成され
たベースプレート8(定盤)を備えている。このベース
プレート8は水平面内において垂直軸線L回りに回転自
在に支持されている。そして、このベースプレート8の
上面には前記研磨パッド4が全体に亘って均一な厚さで
貼着されている。この研磨パッド4は、例えば、ポア構
造の表面を有する合成樹脂のクロス(布)にコロイダル
シリカ等の微細な砥粒が抱え込まれた研磨材である。
径よりも充分に大きい半径を有する円盤形状に形成され
たベースプレート8(定盤)を備えている。このベース
プレート8は水平面内において垂直軸線L回りに回転自
在に支持されている。そして、このベースプレート8の
上面には前記研磨パッド4が全体に亘って均一な厚さで
貼着されている。この研磨パッド4は、例えば、ポア構
造の表面を有する合成樹脂のクロス(布)にコロイダル
シリカ等の微細な砥粒が抱え込まれた研磨材である。
【0019】なお、この研磨パッド4による研磨作業に
際しては、エッチング液(スラリと称される研磨溶液。
以下「スラリ」という。)が用いられることにより、機
械的な研磨(ポリシング)に加えてそのポリシング効果
を高めるメカノケミカルポリシング(mechanochemical
polishing)が実施される。したがって、この研磨パッ
ド4の中心の直上にはスラリを供給するための図示しな
いスラリ供給ノズルが配設されている。
際しては、エッチング液(スラリと称される研磨溶液。
以下「スラリ」という。)が用いられることにより、機
械的な研磨(ポリシング)に加えてそのポリシング効果
を高めるメカノケミカルポリシング(mechanochemical
polishing)が実施される。したがって、この研磨パッ
ド4の中心の直上にはスラリを供給するための図示しな
いスラリ供給ノズルが配設されている。
【0020】一方、ヘッド7は、ウエハ2が層間絶縁膜
側を下向きにした状態で貼り付けられるトップリング1
0と、このトップリング10をエアバック15を介して
保持するトップリング保持部11と、このトップリング
保持部11を保持するヘッド軸12とを有している。
側を下向きにした状態で貼り付けられるトップリング1
0と、このトップリング10をエアバック15を介して
保持するトップリング保持部11と、このトップリング
保持部11を保持するヘッド軸12とを有している。
【0021】前記トップリング10は、ウエハ2の直径
よりも若干大きい直径を有する底板10aと、この底板
10aと略同径に形成された天板10bと、この底板1
0aと天板10bの周縁部を連結しこれらの間に空気室
14を区画する周壁10cとを有する。このトップリン
グ10は、前記トップリング保持部11に、前記エアバ
ック15を区画するダイヤフラム16を介して上下方向
に弾性的に保持されている。そして、このトップリング
10の天板10bの中央部には、このトップリング10
の空気室14内に空気を導入するための空気導入管17
が接続されている。
よりも若干大きい直径を有する底板10aと、この底板
10aと略同径に形成された天板10bと、この底板1
0aと天板10bの周縁部を連結しこれらの間に空気室
14を区画する周壁10cとを有する。このトップリン
グ10は、前記トップリング保持部11に、前記エアバ
ック15を区画するダイヤフラム16を介して上下方向
に弾性的に保持されている。そして、このトップリング
10の天板10bの中央部には、このトップリング10
の空気室14内に空気を導入するための空気導入管17
が接続されている。
【0022】この空気導入管17は、トップリング空気
圧制御部18に接続されている。このトップリング空気
圧制御部18は、例えばステッピングモータで駆動され
るポンプ及び空気圧を制御するためのレギュレータであ
る。そして、このトップリング空気圧制御部18は、図
に19で示す中央制御部からの指令によって前記トップ
リング10内の空気圧を連続可変的に制御することで前
記トップリング10の底板10aの下面の曲率を制御す
ることができるようになっている。
圧制御部18に接続されている。このトップリング空気
圧制御部18は、例えばステッピングモータで駆動され
るポンプ及び空気圧を制御するためのレギュレータであ
る。そして、このトップリング空気圧制御部18は、図
に19で示す中央制御部からの指令によって前記トップ
リング10内の空気圧を連続可変的に制御することで前
記トップリング10の底板10aの下面の曲率を制御す
ることができるようになっている。
【0023】すなわち、例えば研磨中の摩擦熱により底
板10aに熱膨張が生じた場合、これにより底板10a
がその底面の曲率を小さくする方向に変形しようとす
る。このような場合に、前記空気室14内の空気圧を制
御することで前記底板10aに対して前記変形を補償す
るような圧力を作用させ、そして、この底板10aの曲
率が常に略無限大、すなわち、底板10aの下面が常に
高い平坦度に保たれるようにする。
板10aに熱膨張が生じた場合、これにより底板10a
がその底面の曲率を小さくする方向に変形しようとす
る。このような場合に、前記空気室14内の空気圧を制
御することで前記底板10aに対して前記変形を補償す
るような圧力を作用させ、そして、この底板10aの曲
率が常に略無限大、すなわち、底板10aの下面が常に
高い平坦度に保たれるようにする。
【0024】また、前記トップリング10の天板10b
と底板10aには、温度分布を測定するための熱電対2
0,21が配設されている。この熱電対20,21から
の出力はトップリング温度検出部22に入力されて温度
信号に変換され、中央制御部19に入力される。この中
央制御部19には、前記熱電対20,21により測定さ
れた温度分布と、前記トップリング10の底板10aの
平坦度を保持するために印加するべき空気圧の関係を格
納した制御テーブル23が接続されており、この中央制
御部19は、前記トップリング温度検出部22から受け
取った温度分布に基づいてトップリング10に印加する
空気圧を決定する。
と底板10aには、温度分布を測定するための熱電対2
0,21が配設されている。この熱電対20,21から
の出力はトップリング温度検出部22に入力されて温度
信号に変換され、中央制御部19に入力される。この中
央制御部19には、前記熱電対20,21により測定さ
れた温度分布と、前記トップリング10の底板10aの
平坦度を保持するために印加するべき空気圧の関係を格
納した制御テーブル23が接続されており、この中央制
御部19は、前記トップリング温度検出部22から受け
取った温度分布に基づいてトップリング10に印加する
空気圧を決定する。
【0025】すなわち、トップリング10の底板10a
の変形は、主に研磨中の摩擦熱によって生じるこのトッ
プリング10自体の熱膨張及び天板10bと底板10a
の熱膨張差によるものである。したがって、予め、例え
ば実験により、所定の温度においてトップリング10の
底板10aの平坦度を保つために必要な空気圧を求めて
おき、これを前記制御テーブル23に格納しておく。
の変形は、主に研磨中の摩擦熱によって生じるこのトッ
プリング10自体の熱膨張及び天板10bと底板10a
の熱膨張差によるものである。したがって、予め、例え
ば実験により、所定の温度においてトップリング10の
底板10aの平坦度を保つために必要な空気圧を求めて
おき、これを前記制御テーブル23に格納しておく。
【0026】このことで、この中央制御部19は、前記
ウエハ2の研磨中に生じた摩擦熱によるトップリング1
0の底板10aの熱変形を補償し、この底板10aの下
面が常に平坦に保たれるようにトップリング10内の空
気圧を制御することができる。
ウエハ2の研磨中に生じた摩擦熱によるトップリング1
0の底板10aの熱変形を補償し、この底板10aの下
面が常に平坦に保たれるようにトップリング10内の空
気圧を制御することができる。
【0027】なお、前記トップリング10は、前記底板
10aと周壁10cの一体成形品に対して天板10bを
固定することで組み立てられるものであることが好まし
い。また、前記トップリング10の少なくとも底板10
aの材質として好ましいのはアルミニウム材であるが、
天板10bは、この底板10aと同じ材料で形成されて
いても良いし、底板10aよりも熱膨張率が小さい材料
で形成されていても良い。
10aと周壁10cの一体成形品に対して天板10bを
固定することで組み立てられるものであることが好まし
い。また、前記トップリング10の少なくとも底板10
aの材質として好ましいのはアルミニウム材であるが、
天板10bは、この底板10aと同じ材料で形成されて
いても良いし、底板10aよりも熱膨張率が小さい材料
で形成されていても良い。
【0028】また、前記底板10aの熱膨張による変形
方向は凸方向若しくは凹方向のどちらか一方に規制され
ていることが好ましい。例えば、前記空気室14内が大
気圧の状態においては、図2(a)に示すように、前記
底板10aが凹方向に湾曲する形状に形成しておき、初
期状態においては、図2(b)に示すように前記空気室
14内に圧縮空気を導入して底板10aの下面を凸方向
に変形させて略平坦に成形するようにしておく。この場
合には、前記底板10aが熱膨張した場合には常に凹方
向に変形することになるから、前記空気室14内の圧力
を高めることで対応することができる。
方向は凸方向若しくは凹方向のどちらか一方に規制され
ていることが好ましい。例えば、前記空気室14内が大
気圧の状態においては、図2(a)に示すように、前記
底板10aが凹方向に湾曲する形状に形成しておき、初
期状態においては、図2(b)に示すように前記空気室
14内に圧縮空気を導入して底板10aの下面を凸方向
に変形させて略平坦に成形するようにしておく。この場
合には、前記底板10aが熱膨張した場合には常に凹方
向に変形することになるから、前記空気室14内の圧力
を高めることで対応することができる。
【0029】このようにすることで、研磨加工中のトッ
プリング10の剛性を向上させることができるととも
に、変形による振幅の中心を、底板10aが平坦である
ように設定することも可能になり、熱変形が生じた場合
にも下面の平坦度を安定的に高精度に保つことができ
る。
プリング10の剛性を向上させることができるととも
に、変形による振幅の中心を、底板10aが平坦である
ように設定することも可能になり、熱変形が生じた場合
にも下面の平坦度を安定的に高精度に保つことができ
る。
【0030】また、図1に示すように、このトップリン
グ10を保持するトップリング保持部11には、前記エ
アバック15内の空気圧を制御する空気度入孔25が接
続されており、この空気孔25はエアバック空気圧制御
部26に接続されている。このエアバック空気圧制御部
26は例えばポンプとレギュレータとからなる。
グ10を保持するトップリング保持部11には、前記エ
アバック15内の空気圧を制御する空気度入孔25が接
続されており、この空気孔25はエアバック空気圧制御
部26に接続されている。このエアバック空気圧制御部
26は例えばポンプとレギュレータとからなる。
【0031】図3は、以上説明したこの発明の要部を含
む研磨装置の全体構成図である。前記ヘッド7は、この
ヘッド7をZ方向に駆動するZ駆動機構29及びX方向
に駆動するリニア駆動テーブル30に保持されており、
前記中央制御部19からの指令によってXZ方向に駆動
されるようになっている。
む研磨装置の全体構成図である。前記ヘッド7は、この
ヘッド7をZ方向に駆動するZ駆動機構29及びX方向
に駆動するリニア駆動テーブル30に保持されており、
前記中央制御部19からの指令によってXZ方向に駆動
されるようになっている。
【0032】また、前記ベースプレート8は回転駆動部
32に保持されている。この回転駆動部32は、図示し
ない軸受けを介して回転自在に保持された回転軸33
と、この回転軸33をプーリ34及びベルト35からな
る減速機構を介して駆動するための駆動モータ36とか
らなる。
32に保持されている。この回転駆動部32は、図示し
ない軸受けを介して回転自在に保持された回転軸33
と、この回転軸33をプーリ34及びベルト35からな
る減速機構を介して駆動するための駆動モータ36とか
らなる。
【0033】前記ヘッド7は、この回転軸33の中心軸
からオフセットした位置に設けられ、この回転軸33を
回転させることで、前記研磨パッド4を前記ウエハ2の
下面に摺接させることができる。
からオフセットした位置に設けられ、この回転軸33を
回転させることで、前記研磨パッド4を前記ウエハ2の
下面に摺接させることができる。
【0034】また、このヘッド7から前記中心軸L回り
に180度ずれた位置には、前記研磨パッド4の表面を
ドレッシングして、この研磨パッド4の研磨力を回復さ
せるためのドレッサ38が設けられている。このドレッ
サ38は前記リニア駆動テーブル30及びZ駆動機構3
9によって保持されており、所定時間毎に作動すること
で研磨パッド4のドレッシングを行う。
に180度ずれた位置には、前記研磨パッド4の表面を
ドレッシングして、この研磨パッド4の研磨力を回復さ
せるためのドレッサ38が設けられている。このドレッ
サ38は前記リニア駆動テーブル30及びZ駆動機構3
9によって保持されており、所定時間毎に作動すること
で研磨パッド4のドレッシングを行う。
【0035】次に、この装置の動作について説明する。
【0036】まず、前記中央制御部19は、前記トップ
リング10の空気室14内に圧縮空気を導入し、このト
ップリング10の底板10aの下面を略平坦に保持する
(図2(b)参照)。この状態で、前記リニア駆動テー
ブル30及びZ駆動機構29が作動し、前記ヘッド7
を、ウエハ2を1枚ずつ払い出すローディングステーシ
ョン(図示せず)に移動させ、前記底板10aの下面に
ウエハ2を貼着させる。
リング10の空気室14内に圧縮空気を導入し、このト
ップリング10の底板10aの下面を略平坦に保持する
(図2(b)参照)。この状態で、前記リニア駆動テー
ブル30及びZ駆動機構29が作動し、前記ヘッド7
を、ウエハ2を1枚ずつ払い出すローディングステーシ
ョン(図示せず)に移動させ、前記底板10aの下面に
ウエハ2を貼着させる。
【0037】ついで、このウエハ2を前記研磨パッド4
の表面に対向させる。そして、前記モータ36によって
前記回転軸33を介して研磨パッド4を回転させた状態
で、前記ヘッド7を下降駆動し、前記ウエハ2の主面を
前記研磨パッド4に接触させる。このことで、ウエハ2
の研磨が開始される。
の表面に対向させる。そして、前記モータ36によって
前記回転軸33を介して研磨パッド4を回転させた状態
で、前記ヘッド7を下降駆動し、前記ウエハ2の主面を
前記研磨パッド4に接触させる。このことで、ウエハ2
の研磨が開始される。
【0038】研磨加工中のウエハ2の研磨工具に対する
押し付け力は前記中央制御部19がエアバック15中の
空気圧を制御することで行う。また、前述した図示しな
いスラリ供給ノズルからスラリが研磨面に供給されるこ
とにより、機械的な研磨(ポリシング)に加えてそのポ
リシング効果を高めるメカノケミカルポリシングが実施
される。
押し付け力は前記中央制御部19がエアバック15中の
空気圧を制御することで行う。また、前述した図示しな
いスラリ供給ノズルからスラリが研磨面に供給されるこ
とにより、機械的な研磨(ポリシング)に加えてそのポ
リシング効果を高めるメカノケミカルポリシングが実施
される。
【0039】このような研磨加工中には、摩擦熱が発生
し、この熱がウエハ2を介してヘッド7側のトップリン
グ10に伝導する。このことで、このトップリング10
は熱膨張をし、この熱膨張量及び天板10bと底板10
aとの熱膨張差によってウエハ2を保持している底板1
0aに変形が生じようとする。前記中央制御部19は、
前記熱電対20、21を介し、一定の周期で熱電対2
0、21の出力をサンプリングすることで前記トップリ
ング10の温度分布を監視している。
し、この熱がウエハ2を介してヘッド7側のトップリン
グ10に伝導する。このことで、このトップリング10
は熱膨張をし、この熱膨張量及び天板10bと底板10
aとの熱膨張差によってウエハ2を保持している底板1
0aに変形が生じようとする。前記中央制御部19は、
前記熱電対20、21を介し、一定の周期で熱電対2
0、21の出力をサンプリングすることで前記トップリ
ング10の温度分布を監視している。
【0040】そして、この中央中央制御部19は、この
温度分布情報を前記制御テーブル23に照らし合わせる
ことで、前記底板20aの下面の平坦度を回復させるた
めの空気圧を求め、これに基づいて前記トップリング空
気圧制御部18を制御する。
温度分布情報を前記制御テーブル23に照らし合わせる
ことで、前記底板20aの下面の平坦度を回復させるた
めの空気圧を求め、これに基づいて前記トップリング空
気圧制御部18を制御する。
【0041】これにより、ウエハ2の主面は研磨パッド
4に垂直かつ均一に押接された状態になるため、その研
磨量は全体にわたって均一になる。その結果、ウエハ2
の前記層間絶縁膜の表面部は全体に亘って均等に研磨さ
れることになるため、凹凸部が全体にわたって除去され
るとともに、全体にわたって均一な厚さを呈する層間絶
縁膜が形成され、きわめて良好な平坦化を実現すること
ができる。
4に垂直かつ均一に押接された状態になるため、その研
磨量は全体にわたって均一になる。その結果、ウエハ2
の前記層間絶縁膜の表面部は全体に亘って均等に研磨さ
れることになるため、凹凸部が全体にわたって除去され
るとともに、全体にわたって均一な厚さを呈する層間絶
縁膜が形成され、きわめて良好な平坦化を実現すること
ができる。
【0042】すなわち、この発明によれば、研磨中にリ
アルタイムでトップリングの下面の平坦度を制御するこ
とができるから、より高精度の研磨が行える効果があ
る。
アルタイムでトップリングの下面の平坦度を制御するこ
とができるから、より高精度の研磨が行える効果があ
る。
【0043】なお、この発明は上記一実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々
変形可能である。
れるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々
変形可能である。
【0044】たとえば、ヘッド7を上側に研磨パッド4
を下側に配置するに限らず、ヘッド7を下側に研磨パッ
ド4を上側に配置してもよい。また、ヘッド7側を下降
させるように構成するに限らず、研磨パッド4側を上昇
させるように構成してもよい。さらに、ヘッド7と研磨
パッド4とは上下方向に不動とし、ウエハの被研磨面と
研磨パッド4の研磨材面とを相対的に水平方向に移動さ
せて単に擦り合わせるように構成してもよい。
を下側に配置するに限らず、ヘッド7を下側に研磨パッ
ド4を上側に配置してもよい。また、ヘッド7側を下降
させるように構成するに限らず、研磨パッド4側を上昇
させるように構成してもよい。さらに、ヘッド7と研磨
パッド4とは上下方向に不動とし、ウエハの被研磨面と
研磨パッド4の研磨材面とを相対的に水平方向に移動さ
せて単に擦り合わせるように構成してもよい。
【0045】また、研磨装置のワークは、表面に金属膜
および絶縁膜が被着されたウエハ2に限らず、加工前の
ウエハ2であってもよい。すなわち、ウエハ研磨装置
は、ウエハの研削装置やポリシング装置等として使用す
ることができる。
および絶縁膜が被着されたウエハ2に限らず、加工前の
ウエハ2であってもよい。すなわち、ウエハ研磨装置
は、ウエハの研削装置やポリシング装置等として使用す
ることができる。
【0046】一方、前記一実施形態においては、トップ
リング10の変形状態検出手段として熱電対を用いた
が、これに限定されるものではなく、直接変位測定器を
用いて測定しても良い。また、トップリングの変形を補
正するために空気圧を利用するようにしているが、これ
に限定されるものではなく、例えば前記空間部14内に
水等の流体を封入するようにし、この流体に印加する圧
力により前記トップリング10を変形させてもよい。
リング10の変形状態検出手段として熱電対を用いた
が、これに限定されるものではなく、直接変位測定器を
用いて測定しても良い。また、トップリングの変形を補
正するために空気圧を利用するようにしているが、これ
に限定されるものではなく、例えば前記空間部14内に
水等の流体を封入するようにし、この流体に印加する圧
力により前記トップリング10を変形させてもよい。
【0047】さらに、以上の説明では研磨装置をウエハ
の研磨に適用した場合について説明したが、それに限定
されるものではなく、研磨装置はコンパクトディスクや
磁気ディスク、液晶パネル、フォトマスク等の板形物の
表面を研磨する研磨に適用することができる。
の研磨に適用した場合について説明したが、それに限定
されるものではなく、研磨装置はコンパクトディスクや
磁気ディスク、液晶パネル、フォトマスク等の板形物の
表面を研磨する研磨に適用することができる。
【0048】また、このような構成によれば、トップリ
ングの下面を任意の凸面、凹面形状に変形させることが
できるので、一枚のトップリングで平面研磨のみなら
ず、凹球面、凸球面研磨をも行うことができる。
ングの下面を任意の凸面、凹面形状に変形させることが
できるので、一枚のトップリングで平面研磨のみなら
ず、凹球面、凸球面研磨をも行うことができる。
【0049】
【発明の効果】以上述べたような構成によれば、ウエハ
の保持を安定的に行え、かつ、ウエハの研磨を高精度か
つ均一に行なうことができる研磨装置を提供することが
可能になる。
の保持を安定的に行え、かつ、ウエハの研磨を高精度か
つ均一に行なうことができる研磨装置を提供することが
可能になる。
【図1】この発明の一実施形態を示す概略構成図。
【図2】トップリングの変形状態を説明するための説明
図。
図。
【図3】一実施形態にかかる研磨装置の全体を示す概略
構成図。
構成図。
1…ウエハ研磨装置 2…半導体ウエハ(ワーク) 4…研磨パッド(研磨工具) 5…工具保持部 7…ヘッド 8…ベースプレート 10…トップリング(ワーク保持治具) 10a…底板(ワーク保持治具の一面) 10b…天板 10c…周壁 11…トップリング保持部 12…ヘッド軸 14…空気室(中空部、変形補正手段) 15…エアバック 16…ダイヤフラム 17…空気導入管 18…トップリング空気圧制御部(変形補正手段) 19…中央制御部 20a…底板 20.21…熱電対(変形検出手段) 22…トップリング温度検出部(変形検出手段) 23…制御テーブル(記憶部) 25…空気度入孔 26…エアバック空気圧制御部 29…Z駆動機構 30…リニア駆動テーブル 31…定盤 32…回転駆動部 33…回転軸 34…プーリ 35…ベルト 36…駆動モータ 38…ドレッサ 39…Z駆動機構
フロントページの続き Fターム(参考) 3C058 AA07 AA09 AB04 AB09 AC02 BA01 BA05 BA07 BA08 BB02 BB04 BB08 BB09 BC02 CB01 DA17 5F033 QQ48 XX01
Claims (6)
- 【請求項1】 ワークを保持するワーク保持治具と、 このワークの変形状態を検出する変形状態検出手段と、 前記ワーク保持治具に外力を作用させ、前記ワークの変
形を補正する変形補正手段と、 前記ワーク保持治具に保持されたワークを研磨する研磨
工具と 前記ワークの研磨中に、前記変形検出手段の検出に基づ
いて前記変形補正手段を作動させ、研磨中の前記ワーク
保持治具の変形を継続的に補償する制御部とを有するこ
とを特徴とするワーク研磨装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の研磨装置において、 前記変形状態検出手段は、 前記ワーク保持治具の温度を検出する温度検出器を含む
ことを特徴とするワーク研磨装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の研磨装置において、 前記温度検出器によるワーク保持治具の温度分布と前記
変形補正手段により印加する外力との関係を記憶する記
憶部と、 前記温度検出手段により検出した温度分布と前記記憶部
に記憶された関係とから前記変形補正手段により印可す
る外力を決定する制御部を有することを特徴とするワー
ク研磨装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の研磨装置において、 前記ワーク保持治具は、その内部に中空部を有し、この
中空部内に印加される圧力に応じて変形するものであ
り、 前記補正手段は、変形に応じて印加する圧力を制御する
中空室圧制御手段であることを特徴とする研磨装置。 - 【請求項5】 ワークを保持するワーク保持治具と、こ
のワークの変形状態を検出する変形状態検出手段と、前
記ワーク保持治具に外力を作用させ、前記ワークの変形
を補正する変形補正手段と、前記ワーク保持治具に保持
されたワークを研磨する研磨工具とを有するワーク研磨
装置を用いてワークの研磨を行うワーク研磨方法であっ
て、 前記ワークの研磨中に、前記変形検出手段の検出に基づ
いて前記変形補正手段を作動させ、研磨中の前記ワーク
保持治具の変形を補償する工程を有することを特徴とす
るワーク研磨方法。 - 【請求項6】 ウエハをウエハ保持治具に保持する工程
と、 前記ウエハ保持治具に保持されたウエハの表面を研磨工
具に押し付け、このワークを研磨する工程と、 前記ウエハの研磨中に、前記ウエハ保持治具の温度を検
出する工程と、 前記ウエハの研磨中に、保持治具の温度検出に基づいて
前記ウエハ保持治具の熱変形を補償する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16671299A JP2000354958A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | ワーク研磨装置、ワーク研磨方法及び半導体装置製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16671299A JP2000354958A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | ワーク研磨装置、ワーク研磨方法及び半導体装置製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000354958A true JP2000354958A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=15836368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16671299A Pending JP2000354958A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | ワーク研磨装置、ワーク研磨方法及び半導体装置製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000354958A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001078124A1 (en) * | 2000-04-12 | 2001-10-18 | Semicontech Corporation | Conditioner and conditioning process for polishing pad of chemical mechanical polishing apparatus |
CN102001041A (zh) * | 2010-10-18 | 2011-04-06 | 东华大学 | 高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器及其装置 |
CN114800264A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-29 | 振东冶金科技江苏有限公司 | 一种铸坯表面修磨机磨头装置 |
CN115673910A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-02-03 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | 一种液涨控制的压盘及其用于基材抛光的面型控制方法 |
CN116175306A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-05-30 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | 用于加工扁平工件的压盘结构、设备及其面型控制方法 |
-
1999
- 1999-06-14 JP JP16671299A patent/JP2000354958A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001078124A1 (en) * | 2000-04-12 | 2001-10-18 | Semicontech Corporation | Conditioner and conditioning process for polishing pad of chemical mechanical polishing apparatus |
CN102001041A (zh) * | 2010-10-18 | 2011-04-06 | 东华大学 | 高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器及其装置 |
CN114800264A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-29 | 振东冶金科技江苏有限公司 | 一种铸坯表面修磨机磨头装置 |
CN115673910A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-02-03 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | 一种液涨控制的压盘及其用于基材抛光的面型控制方法 |
CN116175306A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-05-30 | 北京特思迪半导体设备有限公司 | 用于加工扁平工件的压盘结构、设备及其面型控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6306009B1 (en) | System for real-time control of semiconductor wafer polishing | |
US7448940B2 (en) | Polishing apparatus and polishing method | |
JP4757580B2 (ja) | 研磨方法及び研磨装置、並びに研磨装置制御用プログラム | |
US5762537A (en) | System for real-time control of semiconductor wafer polishing including heater | |
US6579151B2 (en) | Retaining ring with active edge-profile control by piezoelectric actuator/sensors | |
JPH10309662A (ja) | ベルト式研磨パッドを用いた平坦面を有する物体の研磨装置及び研磨方法 | |
EP3812094B1 (en) | Polishing method and polishing apparatus | |
US6322434B1 (en) | Polishing apparatus including attitude controller for dressing apparatus | |
JP2011224680A (ja) | 研磨方法及び研磨装置 | |
EP0860238B1 (en) | Polishing apparatus | |
JP2000127024A (ja) | ポリッシング装置及び研磨加工方法 | |
JP2000354958A (ja) | ワーク研磨装置、ワーク研磨方法及び半導体装置製造方法 | |
US7097545B2 (en) | Polishing pad conditioner and chemical mechanical polishing apparatus having the same | |
US5876272A (en) | Semiconductor wafer polishing machine | |
JPH10315131A (ja) | 半導体ウエハの研磨方法およびその装置 | |
JP2001237206A (ja) | 平坦化加工方法 | |
JPH0911117A (ja) | 平坦化方法及び平坦化装置 | |
JPH07290356A (ja) | 研磨装置 | |
JP2001353657A (ja) | ウェーハ研磨装置及び研磨方法 | |
TW422754B (en) | Method for planarizing workpieces in a chemical-mechanical planarization process, method for chemical-mechanical planarization of a substrate, and apparatus for planarizing a surface on a workpiece | |
JP3377860B2 (ja) | 半導体ウエハの研磨制御装置 | |
JP2003025213A (ja) | 研磨装置 | |
KR20220121496A (ko) | 기판 연마 장치 | |
JPH11188613A (ja) | 高平坦度材料製造装置及びその温度制御方法 | |
JPS61244460A (ja) | ウエハの研摩方法 |