JP2002025958A - Method and apparatus for precision grinding of semiconductor substrate - Google Patents

Method and apparatus for precision grinding of semiconductor substrate

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JP2002025958A
JP2002025958A JP2000212161A JP2000212161A JP2002025958A JP 2002025958 A JP2002025958 A JP 2002025958A JP 2000212161 A JP2000212161 A JP 2000212161A JP 2000212161 A JP2000212161 A JP 2000212161A JP 2002025958 A JP2002025958 A JP 2002025958A
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polishing
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wafer
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rotation speed
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隆 加茂野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for precision grinding of a semiconductor substrate for improving accuracy in alignment by grinding a film layer on marks, for alignment and improving microscopic flatness by preventing transcription of a grid groove pattern cut on the surface of the grinding pad. SOLUTION: The grinding pas is fitted to a grinding face of the wafer with given machining pressure, and grinding is carried out while the wafer and the grinding pad are rotated in the precision grinding method. After the grinding of the wafer or during the grinding of the wafer, the symmetry of the film layer on the marks for aligning the wafer is measure. The following grinding step is carried out while the revolution of the grinding pad is controlled according to the measured level of symmetry of the film layer on the alignment marks. As a result, the film layer on the alignment marks can be ground isotropically in a symmetrical way.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、
ＩｎＰ等の半導体ウエハあるいは表面上に複数の島状の
半導体領域が形成された石英やガラス基板等の基板の精
密研磨方法および精密研磨装置に関するものである。[0001] The present invention relates to Si, GaAs,
The present invention relates to a precision polishing method and a precision polishing apparatus for a substrate such as a quartz or glass substrate having a plurality of island-shaped semiconductor regions formed on a semiconductor wafer such as InP or a surface thereof.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの超微細化や多層配線化
が進み、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体ウエハある
いは表面上に複数の島状の半導体領域が形成された石英
やガラス基板等の基板の外表面を高精度に平坦化するこ
とが求められている。さらに、ＳＯＩウエハの出現や３
次元集積化の必要性からも基板の外表面のグローバル平
坦化が望まれている。2. Description of the Related Art Semiconductor devices such as Si, GaAs, InP and the like or semiconductor substrates such as quartz or glass substrates having a plurality of island-shaped semiconductor regions formed on the surface thereof are becoming increasingly finer and multi-layered. It is required to flatten the outer surface with high precision. Furthermore, the emergence of SOI wafers and 3
From the necessity of three-dimensional integration, global flattening of the outer surface of the substrate is desired.

【０００３】このような基板のグローバル平坦化はもち
ろんミクロな平坦化も可能な平坦化技術としては、例え
ば図１１や図１２に示すような化学機械研磨（ＣＭＰ）
装置が従来から知られている。As a planarization technique capable of performing micro planarization as well as global planarization of such a substrate, for example, chemical mechanical polishing (CMP) as shown in FIGS.
Devices are conventionally known.

【０００４】図１１に図示する化学機械研磨装置につい
て説明すると、化学機械研磨装置は、被加工物であるウ
エハＷをその被研磨面を下向きにした状態で保持するウ
エハチャック１０１と、ウエハチャック１０１に保持さ
れるウエハＷに対向するように配置されてウエハＷの口
径よりも大きな口径の例えばポリウレタンからなる研磨
パッドＰを貼り付ける研磨テーブル１０５とを備え、さ
らに、研磨パッドＰ上に研磨剤（スラリー）１０７を供
給する研磨剤供給手段１０８が設けられている。研磨パ
ッドＰは、主として表面に凹凸を有する材料あるいは多
孔質材料で形成され、その表面には研磨剤をウエハＷに
供給しそして排出するための格子状の溝が刻まれてい
る。The chemical mechanical polishing apparatus shown in FIG. 11 will be described. The chemical mechanical polishing apparatus includes a wafer chuck 101 for holding a wafer W to be processed with its surface to be polished facing downward, and a wafer chuck 101. And a polishing table 105 to which a polishing pad P made of, for example, polyurethane having a diameter larger than the diameter of the wafer W is attached so as to be opposed to the wafer W held in the polishing pad P. A slurry supply means 108 for supplying a slurry 107 is provided. The polishing pad P is mainly formed of a material having an uneven surface or a porous material, and has a lattice-shaped groove formed on the surface thereof for supplying and discharging the abrasive to and from the wafer W.

【０００５】このように構成される化学機械研磨装置に
おいて、ウエハチャック１０１に保持されたウエハＷの
被研磨面を研磨テーブル１０５に貼り付けた研磨パッド
Ｐ上に当接させるとともにウエハＷに所定の加工圧を加
えた状態で、ウエハＷと研磨パッドＰを図示しない駆動
手段によりそれぞれ矢印の方向に回転させ、同時に、研
磨剤供給手段１０８から研磨剤１０７を研磨パッドＰ上
に滴下しつつ、ウエハＷの被研磨面の研磨を行なう。そ
して、ウエハＷと研磨パッドＰの駆動に関して、ウエハ
Ｗと研磨パッドＰの回転速度（回転数）を等しくした場
合には、研磨パッドＰの線速度がウエハＷ上の任意の位
置で一定になるので、グローバル平坦化にとっては望ま
しいところであるが、研磨パッドＰの表面に刻まれてい
る格子状の溝模様がウエハＷの被研磨面に転写されるた
め、ミクロな平坦化を得ることができない。そのため、
一般に、ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度を数％ずら
して研磨を行なっている。In the chemical mechanical polishing apparatus configured as described above, the surface to be polished of the wafer W held by the wafer chuck 101 is brought into contact with the polishing pad P attached to the polishing table 105, and the wafer W In a state where the processing pressure is applied, the wafer W and the polishing pad P are rotated in the directions of arrows by driving means (not shown), and at the same time, the abrasive 107 is dropped from the abrasive supply means 108 onto the polishing pad P, The surface to be polished of W is polished. When the rotational speeds (number of rotations) of the wafer W and the polishing pad P are made equal with respect to the driving of the wafer W and the polishing pad P, the linear velocity of the polishing pad P becomes constant at an arbitrary position on the wafer W. Therefore, although it is desirable for global flattening, microscopic flattening cannot be obtained because the lattice-shaped groove pattern engraved on the surface of the polishing pad P is transferred to the polished surface of the wafer W. for that reason,
Generally, polishing is performed while the rotational speeds of the wafer W and the polishing pad P are shifted by several percent.

【０００６】この研磨に際して、研磨量を向上させる目
的で使用する研磨剤（スラリー）としては、例えばミク
ロンオーダーからサブミクロンオーダーのＳｉＯ2 の微
粒子が安定に分散したアルカリ水溶液等が使用されてい
る。In this polishing, as an abrasive (slurry) used for the purpose of improving a polishing amount, for example, an alkaline aqueous solution in which fine particles of SiO 2 of a micron order to a submicron order are stably dispersed is used.

【０００７】また、図１２に図示する化学機械研磨装置
においては、被加工物であるウエハＷをその被研磨面を
上向きにした状態で保持するウエハチャック２０１と、
ウエハチャック２０１を支持するウエハテーブル２０２
と、ウエハテーブル２０２に保持されるウエハＷに対向
するようにウエハテーブル２０２の上方に配置され、ウ
エハＷの口径よりも小さい口径の研磨パッドＰを保持す
る研磨パッドホルダー２０５とを備え、また、研磨剤
は、研磨パッドＰに設けられた小孔に連通する不図示の
研磨剤供給手段から小孔を介してウエハＷと研磨パッド
Ｐとの間に供給されるように構成されている。このよう
に構成された化学機械研磨装置において、ウエハテーブ
ル２０２上にウエハチャック２０１を介して保持された
ウエハＷの被研磨面に、研磨パッドホルダー２０５に保
持された小口径の研磨パッドＰを当接させるとともに所
定の加工圧を加えた状態で、研磨パッドＰを図示しない
駆動手段により矢印の方向に回転させるとともに研磨パ
ッドＰを揺動させ、同時に、図示しない研磨剤供給手段
から研磨剤を研磨パッドＰとウエハＷとの間に供給し
て、ウエハＷの被研磨面の研磨を行なっている。Further, in the chemical mechanical polishing apparatus shown in FIG. 12, a wafer chuck 201 for holding a wafer W to be processed with its polished surface facing upward,
Wafer table 202 supporting wafer chuck 201
And a polishing pad holder 205 disposed above the wafer table 202 so as to face the wafer W held by the wafer table 202 and holding a polishing pad P having a diameter smaller than the diameter of the wafer W. The polishing agent is configured to be supplied between the wafer W and the polishing pad P through a small hole from an abrasive supply means (not shown) communicating with the small hole provided in the polishing pad P. In the chemical mechanical polishing apparatus configured as described above, the small-diameter polishing pad P held by the polishing pad holder 205 is applied to the surface to be polished of the wafer W held on the wafer table 202 via the wafer chuck 201. The polishing pad P is rotated in the direction of the arrow by a driving unit (not shown) and the polishing pad P is swung while the polishing pad P is brought into contact with the substrate and a predetermined processing pressure is applied. The polishing liquid is supplied between the pad P and the wafer W to polish the surface to be polished of the wafer W.

【０００８】以上のような研磨装置により研磨されたウ
エハ等の半導体基板は、洗浄工程を経て、さらに次のデ
バイス生産工程へと搬送され、順次加工処理を施してデ
バイスを生産している。図１３に一般的なデバイス生産
工程のフローを示す。The semiconductor substrate such as a wafer polished by the above-described polishing apparatus is transported to a next device production step through a cleaning step, and is sequentially processed to produce a device. FIG. 13 shows a flow of a general device production process.

【０００９】図１３において、ステップＳ１０１（酸
化）はウエハの表面を酸化させる工程、ステップＳ１０
２（ＣＶＤ）はウエハ表面に絶縁膜を形成する工程、ス
テップＳ１０３（電極形成）はウエハ上に電極を蒸着に
よって形成する工程、ステップＳ１０４（イオン打込
み）はウエハにイオンを打ち込む工程である。そして、
ステップＳ１０５（ＣＭＰ）はウエハの表面を化学機械
研磨する工程であり、ステップＳ１０６（レジスト処
理）はウエハにレジストを塗布する工程、ステップＳ１
０７（露光）はステッパー等の半導体露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域に
並べて焼き付け露光する工程、ステップＳ１０８（現
像）は露光したウエハを現像する工程、ステップＳ１０
９（エッチング）は現像したレジスト像以外の部分を削
り取る工程であり、ステップＳ１１０（レジスト剥離）
はエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く
工程である。これらの工程を１０〜２０回程度適宜繰り
返し行なうことによって半導体デバイスを生産してい
る。つまり、ＣＭＰの工程（ステップＳ１０５）が終了
したウエハ等の半導体基板は重ね合わせ検査装置やステ
ッパー等による露光工程へ送り込まれている。In FIG. 13, step S101 (oxidation) is a step of oxidizing the surface of the wafer, step S10.
Step 2 (CVD) is a step of forming an insulating film on the wafer surface, step S103 (electrode formation) is a step of forming electrodes on the wafer by vapor deposition, and step S104 (ion implantation) is a step of implanting ions into the wafer. And
Step S105 (CMP) is a step of chemically and mechanically polishing the surface of the wafer. Step S106 (resist processing) is a step of applying a resist to the wafer, and step S1.
Step 07 (exposure) is a step of printing and exposing the circuit pattern of the mask on a plurality of shot areas of the wafer by a semiconductor exposure apparatus such as a stepper, and Step S108 (development) is a step of developing the exposed wafer. Step S10
Step 9 (etching) is a step of shaving off portions other than the developed resist image, and step S110 (resist stripping).
Is a step of removing unnecessary resist after etching. Semiconductor devices are produced by appropriately repeating these steps about 10 to 20 times. That is, the semiconductor substrate such as a wafer after the CMP process (step S105) is sent to an exposure process using an overlay inspection device, a stepper, or the like.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハ等の
基板の被研磨面上には、図１４に例示するように、半導
体デバイスを形成するパターンｐ……以外に、重ね合わ
せ検査装置やステッパー等のアライメント検出系のため
の位置合わせ用のアライメントマークｍが配置されてい
る。研磨工程においては、アライメントマークｍの上に
も、図１４に示すように、絶縁膜や誘電体等を積層した
膜層ｓが形成されており、アライメントマーク上の膜層
は半導体デバイスを形成するパターンｐ……上の膜層と
ともに同時に研磨されている。一般に、ＣＭＰで平坦化
すべきデバイスパターンｐ……は１μｍ以下の微細パタ
ーンであるが、アライメントマークｍは３０〜１００μ
ｍ程度の大きさである。また、ＣＭＰでは、ポリウレタ
ンパッドのような粘弾性体のパッドで研磨するために、
研磨中のパッドの変形により、凹凸の疎の部分は平坦に
研磨されず、いわゆるディッシングやシニングといった
現象が起こる。このため、アライメントパターンｍ上の
膜層ではＣＭＰによる平坦化の後でもわずかに凹凸が残
り、このわずかに残った凹凸からの反射がアライメント
に影響を及ぼしている。On the surface to be polished of a substrate such as a wafer, as shown in FIG. 14, in addition to a pattern p for forming a semiconductor device, an overlay inspection apparatus, a stepper or the like is used. The alignment mark m for alignment for the alignment detection system is arranged. In the polishing step, as shown in FIG. 14, a film layer s formed by laminating an insulating film, a dielectric, and the like is also formed on the alignment mark m, and the film layer on the alignment mark forms a semiconductor device. The pattern p is simultaneously polished together with the upper film layer. In general, device patterns p to be planarized by CMP are fine patterns of 1 μm or less, but alignment marks m are 30 to 100 μm.
m. In addition, in CMP, in order to polish with a viscoelastic pad such as a polyurethane pad,
Due to the deformation of the pad during polishing, sparse portions of unevenness are not polished flat, and so-called dishing and thinning occur. For this reason, in the film layer on the alignment pattern m, even after flattening by CMP, slight unevenness remains, and the reflection from the slightly remaining unevenness affects the alignment.

【００１１】これをさらに説明すると、重ね合わせ検査
装置やステッパー（露光装置）等のアライメント検出系
において現在実際に使用されている方式のほとんどは明
視野画像処理方式であり、この種のアライメント検出系
は、図１５に概略的に示すように構成されており、ウエ
ハＷ上に形成されたアライメントマークｍを検出し、そ
の像を光学系３０３で撮像素子としてのＣＣＤ３０１上
に形成し、その電気信号を各種信号処理を実施すること
により、位置検出を行なっている。なお、図１５におい
て、３０２はアライメント検出系の光源、３０３はアラ
イメント検出系のビームスプリッターを含む光学系であ
り、３０５と３０６はステッパーのレチクルと投影レン
ズである。To explain this further, most of the systems actually used at present in alignment detection systems such as an overlay inspection device and a stepper (exposure device) are a bright-field image processing system. Is configured as schematically shown in FIG. 15, detects an alignment mark m formed on the wafer W, forms an image on the CCD 301 as an image sensor by the optical system 303, Is subjected to various kinds of signal processing to detect the position. In FIG. 15, reference numeral 302 denotes a light source of the alignment detection system, reference numeral 303 denotes an optical system including a beam splitter of the alignment detection system, and reference numerals 305 and 306 denote stepper reticles and projection lenses.

【００１２】この種のアライメント検出系の光学系にお
いて最も必要とする結像性能は像の対称性である。とこ
ろが、図１６の（ａ）に示すようにアライメントマーク
ｍ上の膜層ｓが非対称的であると、アライメントマーク
ｍに対して垂直に入射した光（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…）は、
同図（ａ）に示すように異なった角度で反射し、その反
射光（Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′…）は、アライメント光
学系を通り撮像素子としてのＣＣＤ上に同図（ｂ）に示
すように結像する。このとき反射角度が異なるためにＣ
ＣＤ上での像が歪むことにより位置ずれを起こすことが
ある。これがアライメント精度を悪化させてしまう要因
となっている。The most required imaging performance in the optical system of this type of alignment detection system is image symmetry. However, when the film layer s on the alignment mark m is asymmetric as shown in FIG. 16A, the light (A, B, C, D.
As shown in FIG. 2A, the light is reflected at different angles, and the reflected light (A ', B', C ', D',...) Passes through an alignment optical system and is projected on a CCD as an image pickup device. An image is formed as shown in b). At this time, since the reflection angle is different, C
An image on a CD may be distorted to cause a positional shift. This is a factor that deteriorates the alignment accuracy.

【００１３】このように、従来の研磨装置では、アライ
メントマーク上の膜層が非対称に研磨されるために、重
ね合わせ検査装置やステッパー等のアライメント検出系
において位置合わせ精度が悪化するという問題があっ
た。この理由としては、ウエハ等の基板と研磨パッドの
回転速度を数％ずらして研磨を行なっていること、およ
び、研磨パッドに経時的な変形が生じること等のため
に、アライメントマーク上の膜層が、等方的に研磨され
ず、非対称な形状となるためと考えられる。As described above, in the conventional polishing apparatus, since the film layer on the alignment mark is polished asymmetrically, there is a problem that the alignment accuracy is deteriorated in an alignment detection system such as an overlay inspection apparatus or a stepper. Was. The reason for this is that the polishing is performed while the rotational speed of the substrate such as a wafer and the polishing pad is shifted by several percent, and that the polishing pad is deformed with time. However, it is considered that they are not isotropically polished and have an asymmetric shape.

【００１４】ウエハと研磨パッドの回転速度を任意に数
％ずらして研磨した場合、ウエハと研磨パッドの回転し
た数の差に起因してウエハ上のアライメントマークの位
置ずれが発生し、その位置ずれの方向は図１７に示すよ
うになる。つまり、ウエハと研磨パッドの回転した数に
差があると、ウエハは等方的に研磨されなくなる。When the polishing is performed by arbitrarily shifting the rotation speed of the wafer and the polishing pad by several percent, a positional deviation of the alignment mark on the wafer occurs due to a difference in the number of rotations of the wafer and the polishing pad. Are as shown in FIG. That is, if there is a difference between the number of rotations of the wafer and the polishing pad, the wafer is not polished isotropically.

【００１５】そこで、本発明は、上記従来技術の有する
未解決な課題に鑑みてなされたものであって、重ね合わ
せ検査装置やステッパー等の位置合わせ用のアライメン
トマーク上の膜層を対称的な形状に研磨することによ
り、位置合わせ精度を向上させ、さらに、研磨パッドの
表面に刻まれている格子状の溝模様が転写されるのを防
ぎ、ミクロな平坦度を向上させることができる半導体基
板の精密研磨方法および精密研磨装置を提供することを
目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and provides a symmetrical film layer on an alignment mark for alignment such as an overlay inspection device or a stepper. A semiconductor substrate capable of improving alignment accuracy by polishing into a shape, further preventing transfer of a lattice-like groove pattern engraved on the surface of a polishing pad, and improving micro flatness. It is an object of the present invention to provide a precision polishing method and a precision polishing apparatus.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体基板の精密研磨方法は、半導体基
板のデバイス形成面に研磨パッドを所定の加圧力を与え
た状態で当接させ、半導体基板と研磨パッドを各々回転
させながら研磨を行なう精密研磨方法において、半導体
基板の研磨終了後にまたは研磨途中に半導体基板の位置
合わせ用のアライメントマーク上の膜層の対称性を計測
し、計測されたアライメントマーク上の膜層の対称性に
応じて半導体基板および／または研磨パッドの回転速度
を制御することを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, a method for precisely polishing a semiconductor substrate according to the present invention comprises the steps of: contacting a polishing pad with a predetermined pressure on a device forming surface of a semiconductor substrate; In the precision polishing method of polishing while rotating the semiconductor substrate and the polishing pad, respectively, after the polishing of the semiconductor substrate or during the polishing, measure the symmetry of the film layer on the alignment mark for alignment of the semiconductor substrate, The rotation speed of the semiconductor substrate and / or the polishing pad is controlled according to the measured symmetry of the film layer on the alignment mark.

【００１７】本発明の半導体基板の精密研磨方法におい
て、半導体基板と研磨パッドの回転速度を変化させ、か
つ、半導体基板と研磨パッドの研磨開始から研磨終了ま
でのトータルでの回転した数を一致させるように制御す
ることが好ましい。In the method for precisely polishing a semiconductor substrate according to the present invention, the rotational speeds of the semiconductor substrate and the polishing pad are changed, and the total number of rotations from the start of polishing to the end of polishing of the semiconductor substrate and the polishing pad is made equal. It is preferable to control as follows.

【００１８】本発明の半導体基板の精密研磨方法におい
て、半導体基板の回転速度、研磨パッドの回転速度、研
磨時間、および研磨圧力を設定し、さらに、回転速度切
換え時間を設定し、これらの設定された半導体基板の回
転速度、研磨パッドの回転速度、研磨時間および回転速
度切換え時間に基づいて半導体基板と研磨パッドのそれ
ぞれの研磨開始から研磨終了までのトータルでの回転し
た数を等しくなるように計算し、該計算結果に基づく回
転速度によって半導体基板と研磨パッドを駆動させるこ
とが好ましい。In the method for precisely polishing a semiconductor substrate according to the present invention, the rotation speed of the semiconductor substrate, the rotation speed of the polishing pad, the polishing time, and the polishing pressure are set, and the rotation speed switching time is set. Based on the rotation speed of the semiconductor substrate, the rotation speed of the polishing pad, the polishing time, and the rotation speed switching time, the total number of rotations of the semiconductor substrate and the polishing pad from the start of polishing to the end of polishing is calculated to be equal. Preferably, the semiconductor substrate and the polishing pad are driven at a rotation speed based on the calculation result.

【００１９】本発明の半導体基板の精密研磨方法におい
て、回転速度切換え時間および半導体基板と研磨パッド
の回転速度のいずれか一方あるいは両方を記憶し、半導
体基板と研磨パッドの研磨開始から研磨終了までのトー
タルでの回転した数を一致させるように制御することが
好ましい。In the method for precisely polishing a semiconductor substrate according to the present invention, one or both of the rotation speed switching time and the rotation speed of the semiconductor substrate and the polishing pad are stored, and the time from the start of polishing of the semiconductor substrate and the polishing pad to the end of polishing is stored. It is preferable to control so that the total number of rotations is equal.

【００２０】また、本発明の半導体基板の精密研磨装置
は、半導体基板を回転させるための駆動手段および研磨
パッドを回転させるための駆動手段を有し、半導体基板
のデバイス形成面に研磨パッドを所定の加圧力を与えた
状態で当接させ、半導体基板と研磨パッドを各々回転さ
せながら研磨を行なう精密研磨装置において、半導体基
板の位置合わせ用のアライメントマーク上の膜層の対称
性を計測する計測手段またはアライメントマーク上の膜
層の対称性を入力する入力部、および計測されまたは入
力されたアライメントマーク上の膜層の対称性に応じて
半導体基板および／または研磨パッドの回転速度を制御
する制御手段を備えていることを特徴とする。Further, the precision polishing apparatus for a semiconductor substrate of the present invention has a driving means for rotating the semiconductor substrate and a driving means for rotating the polishing pad, and the polishing pad is provided on the device forming surface of the semiconductor substrate. In a precision polishing apparatus that performs polishing while rotating the semiconductor substrate and the polishing pad, respectively, in a state where they are brought into contact with each other while applying a pressing force, a measurement that measures the symmetry of the film layer on the alignment mark for positioning the semiconductor substrate Input means for inputting means or symmetry of the film layer on the alignment mark, and control for controlling the rotational speed of the semiconductor substrate and / or polishing pad according to the measured or inputted symmetry of the film layer on the alignment mark Means is provided.

【００２１】本発明の半導体基板の精密研磨装置におい
て、前記制御手段は、半導体基板と研磨パッドの回転速
度を変化させ、かつ、半導体基板と研磨パッドの研磨開
始から研磨終了までのトータルでの回転した数を一致さ
せるように制御することが好ましい。In the precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to the present invention, the control means changes the rotation speed of the semiconductor substrate and the polishing pad, and controls the total rotation of the semiconductor substrate and the polishing pad from the start of polishing to the end of polishing. It is preferable to control the numbers so that they match.

【００２２】本発明の半導体基板の精密研磨装置におい
て、前記制御手段は、半導体基板の回転速度、研磨パッ
ドの回転速度、研磨時間、研磨圧力を設定するための第
１の入力手段と回転速度切換え時間を設定するための第
２の入力手段を備え、さらに、前記第１および第２の入
力手段により入力される値から半導体基板と研磨パッド
のトータルでの回転した数を一致させるように計算する
演算部および前記第１の入力手段により入力された回転
速度と前記演算部の計算結果に基づく回転速度によって
半導体基板と研磨パッドをそれぞれ駆動させる制御部を
具備することが好ましい。In the precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to the present invention, the control means includes a first input means for setting a rotation speed of the semiconductor substrate, a rotation speed of the polishing pad, a polishing time, and a polishing pressure. A second input means for setting a time; and calculating from the values input by the first and second input means so as to match the total number of rotations of the semiconductor substrate and the polishing pad. It is preferable to include a calculation unit and a control unit that drives the semiconductor substrate and the polishing pad based on the rotation speed input by the first input unit and the rotation speed based on the calculation result of the calculation unit.

【００２３】本発明の半導体基板の精密研磨装置におい
て、回転速度切換え時間および半導体基板と研磨パッド
の回転速度のいずれか一方あるいは両方を記憶する記憶
部を具備し、半導体基板と研磨パッドの研磨開始から研
磨終了までのトータルでの回転した数を一致させるよう
に制御することが好ましい。In the precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to the present invention, there is provided a storage unit for storing either one or both of the rotation speed switching time and the rotation speed of the semiconductor substrate and the polishing pad, and starts the polishing of the semiconductor substrate and the polishing pad. It is preferable to control so that the total number of rotations from the polishing to the end of polishing is matched.

【００２４】[0024]

【作用】本発明によれば、半導体基板の研磨終了後にま
たは研磨途中に半導体基板の位置合わせ用のアライメン
トマーク上の膜層の対称性を計測し、計測されたアライ
メントマーク上の膜層の対称性に応じて半導体基板およ
び／または研磨パッドの回転速度を制御することによ
り、半導体基板と研磨パッドの回転速度差や研磨パッド
の経時的な変化に起因する問題点を解消し、ウエハ等の
半導体基板の被研磨面上の位置合わせ用のアライメント
マーク上の膜層を対称に等方的に研磨することが可能と
なる。According to the present invention, the symmetry of the film layer on the alignment mark for positioning the semiconductor substrate is measured after or during the polishing of the semiconductor substrate, and the symmetry of the film layer on the measured alignment mark is measured. By controlling the rotation speed of the semiconductor substrate and / or the polishing pad according to the properties, the problems caused by the difference in rotation speed between the semiconductor substrate and the polishing pad and the change over time of the polishing pad can be solved, and the semiconductor such as a wafer can be eliminated. It is possible to symmetrically and isotropically polish the film layer on the alignment mark for positioning on the surface to be polished of the substrate.

【００２５】さらに、半導体基板と研磨パッドの回転速
度を変化させるとともに、半導体基板と研磨パッドの研
磨開始から研磨終了までのトータルでの回転した数を一
致させるように半導体基板と研磨パッドの回転速度を制
御することにより、より一層等方的に研磨することがで
きる。Further, while changing the rotation speed of the semiconductor substrate and the polishing pad, the rotation speed of the semiconductor substrate and the polishing pad is adjusted so as to match the total number of rotations from the start of polishing to the end of polishing of the semiconductor substrate and the polishing pad. , The polishing can be performed more isotropically.

【００２６】これにより、アライメントマーク上の膜層
を対称に研磨することが可能になり、位置合わせ精度を
向上させることができ、さらに、研磨パッドの表面に刻
まれている格子状の溝模様が転写されることを防ぎ、ミ
クロな平坦度を向上させることができる。Thus, the film layer on the alignment mark can be symmetrically polished, the alignment accuracy can be improved, and the grid-like groove pattern engraved on the surface of the polishing pad can be formed. Transfer can be prevented, and micro flatness can be improved.

【００２７】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００２８】（第１の実施例）図１は、本発明の第１の
実施例に係る半導体基板の精密研磨装置の概略構成配置
図であり、図２は、本発明の第１の実施例に係る半導体
基板の精密研磨装置における研磨機構部の構成図であ
り、図３は、同じく研磨機構部の要部構成図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic structural layout of a semiconductor substrate precision polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram of a polishing mechanism unit in the semiconductor substrate precision polishing apparatus according to the first embodiment, and FIG.

【００２９】本発明の半導体基板の精密研磨装置は、図
１に図示するように、被加工物としての半導体基板（以
下、単にウエハともいう。）を研磨するウエハ研磨部５
１、ウエハ研磨部５１において研磨されたウエハを洗浄
する洗浄部５２、洗浄部５２で洗浄した後にウエハをプ
リアライメントするためのプリアライメント部５３、プ
リアライメントされたウエハのアライメントマーク上の
膜層の対称性を測定するための膜層対称性測定部５４を
備えている。また、５５はＸＹθステージであって、洗
浄部５２で洗浄されたウエハを保持して、プリアライメ
ント部５３および膜層対称性測定部５４へウエハを移送
する。プリアライメント部５３では、ノッチ基準または
オリフラ基準での回転方向の位置合わせとウエハ外形基
準によるＸＹ方向の位置決めを行ない、膜層対称性測定
部５４では、ウエハのアライメントマーク上の膜層の対
称性を測定する。５６はウエハキャリアに収納されたウ
エハを精密研磨装置に投入しそして排出するためのウエ
ハロード・アンロード部、５７はウエハを搬送するため
の搬送ロボットである。As shown in FIG. 1, the semiconductor substrate precision polishing apparatus of the present invention, a wafer polishing section 5 for polishing a semiconductor substrate (hereinafter, simply referred to as a wafer) as a workpiece.
1. a cleaning unit 52 for cleaning a wafer polished in the wafer polishing unit 51; a pre-alignment unit 53 for pre-aligning the wafer after cleaning in the cleaning unit 52; and a film layer on an alignment mark of the pre-aligned wafer. A film layer symmetry measuring unit 54 for measuring symmetry is provided. An XYθ stage 55 holds the wafer cleaned by the cleaning unit 52 and transfers the wafer to the pre-alignment unit 53 and the film layer symmetry measuring unit 54. The pre-alignment unit 53 performs rotational alignment based on a notch reference or orientation flat reference and XY-direction positioning based on a wafer outline reference, and the film layer symmetry measurement unit 54 performs symmetry of a film layer on an alignment mark of a wafer. Is measured. Reference numeral 56 denotes a wafer loading / unloading unit for loading and unloading the wafer stored in the wafer carrier into the precision polishing apparatus, and reference numeral 57 denotes a transfer robot for transferring the wafer.

【００３０】次に、半導体基板の精密研磨装置における
ウエハの研磨機構部の詳細について、図２および図３を
参照して説明する。ウエハの研磨機構部は、被加工物と
してのウエハＷをその被研磨面を上向きにした状態でウ
エハチャック１を介して保持するウエハテーブル２と、
ウエハテーブル２に保持されるウエハＷに対向するよう
にウエハテーブル２の上方に配置されて、ウエハＷの径
より大きくかつウエハＷの径の２倍より小さい口径を有
する研磨パッドＰを保持する研磨ヘッド５とを備え、研
磨パッドＰを保持する研磨ヘッド５をその軸を中心に矢
印Ａの方向に回転駆動する第１の駆動手段７と、研磨ヘ
ッド５を上下方向に移動させて研磨パッドＰをウエハＷ
に対して押圧して加圧するヘッド上下動駆動手段８とが
設けられ、また、ウエハＷを保持するウエハテーブル２
には、図３に示すように、ウエハＷを保持するウエハチ
ャック１をその軸を中心に矢印Ｂの方向に回転駆動する
第２の駆動手段１０と、ウエハＷを保持するウエハチャ
ック１を水平方向（矢印Ｃ）に揺動させるためのガイド
部１１ａと動力部１１ｂとから構成される第３の駆動手
段１１と、ウエハＷを研磨パッドＰにより研磨する際に
ウエハＷの全面を研磨パッドＰに対して一定に押圧する
ためのイコライズ機構１２とが設けられ、さらに、ウエ
ハＷの被研磨面と研磨パッドＰの対向する領域に研磨剤
（スラリー）を供給するように、研磨ヘッド５および研
磨パッドＰの中心部に設けられた小孔１４に連通する研
磨剤供給管１５を有する研磨剤供給機構１６が設けられ
ている。なお、研磨パッドＰが研磨剤Ｓを通過させるこ
とができる材料、例えば布や大きな連通孔をもつポリウ
レタンで構成されている場合には、研磨パッドＰに小孔
１４をわざわざ設ける必要はない。Next, the details of the wafer polishing mechanism in the semiconductor substrate precision polishing apparatus will be described with reference to FIGS. A wafer table 2 for holding a wafer W as a workpiece through a wafer chuck 1 with a surface to be polished facing upward;
Polishing that is arranged above the wafer table 2 so as to face the wafer W held by the wafer table 2 and holds a polishing pad P having a diameter larger than the diameter of the wafer W and smaller than twice the diameter of the wafer W A first driving unit 7 for rotating the polishing head 5 holding the polishing pad P in the direction of arrow A about the axis thereof; and moving the polishing head 5 in the vertical direction to provide the polishing pad P The wafer W
A vertical movement driving means 8 for pressing and pressing the wafer W, and a wafer table 2 for holding a wafer W.
As shown in FIG. 3, the second driving means 10 for rotating the wafer chuck 1 holding the wafer W in the direction of arrow B about its axis and the wafer chuck 1 holding the wafer W horizontally. A third driving means 11 composed of a guide portion 11a for swinging in the direction (arrow C) and a power portion 11b, and an entire surface of the wafer W when the wafer W is polished by the polishing pad P; The polishing head 5 and the polishing head 5 are provided so as to supply an abrasive (slurry) to a region where the surface to be polished of the wafer W and the polishing pad P are opposed to each other. An abrasive supply mechanism 16 having an abrasive supply pipe 15 communicating with a small hole 14 provided at the center of the pad P is provided. When the polishing pad P is made of a material that allows the abrasive S to pass therethrough, for example, cloth or polyurethane having large communication holes, it is not necessary to provide the small holes 14 in the polishing pad P.

【００３１】本実施例の研磨機構部は、さらに、前述し
た第１の駆動手段７、ヘッド上下動駆動手段８、第２の
駆動手段１０および第３の駆動手段１１等の駆動を各々
独立してあるいは相関させて制御する制御手段１７が設
けられており、マイクロコンピューター等で構成されて
いる。The polishing mechanism of this embodiment further independently drives the above-described first driving means 7, head vertical movement driving means 8, second driving means 10, third driving means 11, and the like. A control means 17 for performing control in a coordinated or correlated manner is provided, and is constituted by a microcomputer or the like.

【００３２】また、本実施例の研磨機構部では、研磨パ
ッドＰの自転軸とウエハＷの自転軸が一致しないように
ずらし、すなわち、研磨パッドＰとウエハＷの軸位置を
異ならしめるとともにウエハＷの全面が必ず研磨パッド
Ｐからはみ出さないように両者を配置し、ウエハＷを揺
動させる場合も研磨パッドＰからはみ出ないようにし
て、研磨パッドＰがウエハＷの被研磨面全面と常に接触
する状態で研磨を行なうようにする。そのため、本実施
例では、研磨パッドＰの自転軸とウエハＷの自転軸間の
距離とウエハＷの半径との和が、研磨パッドＰの半径以
下となるように各自転軸の位置を設定してある。また、
ウエハＷを揺動させる場合にも揺動による自転軸間の最
大距離とウエハＷの半径との和が研磨パッドＰの半径以
下となるように揺動範囲を定める。In the polishing mechanism of this embodiment, the rotation axis of the polishing pad P and the rotation axis of the wafer W are shifted so that they do not coincide with each other. Are arranged so that the entire surface of the polishing pad P does not protrude from the polishing pad P, so that the polishing pad P does not protrude from the polishing pad P even when the wafer W is swung. The polishing is performed in a state where the polishing is performed. Therefore, in this embodiment, the position of each rotation axis is set such that the sum of the distance between the rotation axis of the polishing pad P and the rotation axis of the wafer W and the radius of the wafer W is equal to or less than the radius of the polishing pad P. It is. Also,
Even when the wafer W is swung, the swing range is determined so that the sum of the maximum distance between the rotation axes due to the swing and the radius of the wafer W is equal to or less than the radius of the polishing pad P.

【００３３】また、本実施例では、図３に示すように第
３の駆動手段１１によりウエハＷを揺動させているが、
研磨ヘッドＰ側に揺動手段を設けて、研磨ヘッドＰ側を
揺動させるように構成することもでき、あるいはまた、
ウエハＷと研磨ヘッドＰの両者を揺動させるように構成
することもできる。しかし、いずれの場合においてもウ
エハＷが研磨パッドＰからはみ出ないようにすることが
必要である。In the present embodiment, the wafer W is swung by the third driving means 11 as shown in FIG.
A swinging means may be provided on the polishing head P side to swing the polishing head P side, or
Both the wafer W and the polishing head P may be configured to swing. However, in any case, it is necessary to prevent the wafer W from protruding from the polishing pad P.

【００３４】本実施例に用いられる研磨剤としては、材
質が酸化シリコン、酸化セリウム、酸化アルミニウム、
酸化ゼオライト、酸化クロム、酸化鉄、炭化シリコン、
炭化ホウ素、カーボン、アンモニウム塩等であって、径
が数ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの範囲
内で比較的均一である微粒子が、水酸化ナトリウム水溶
液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液、イソシ
アヌル酸溶液、Ｂｒ−ＣＨ3 ＯＨ、塩酸水溶液等の溶液
中で分散している研磨液が用いられる。これらの微粒子
と溶液との組み合わせは、研磨する対象物に合わせて選
択することが可能である。例えば、Ｓｉ表面研磨におい
ては、酸化シリコン、酸化セリウム、アンモニウム塩、
二酸化マンガン等の微粒子を上記溶液に分散させた研磨
剤が好適であり、ＳｉＯ2 の表面研磨においては、酸化
シリコン微粒子を水酸化カリウム水溶液に分散させた研
磨剤が適しており、また、Ａｌ表面ウエハにおいては、
酸化シリコン微粒子を過酸化水素を含むアンモニア水溶
液に分散させた研磨剤が好適である。The abrasive used in this embodiment is made of silicon oxide, cerium oxide, aluminum oxide,
Zeolite oxide, chromium oxide, iron oxide, silicon carbide,
Microparticles such as boron carbide, carbon, ammonium salts, etc., whose diameters are relatively uniform within a range of several micron to submicron, are sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, ammonia aqueous solution, isocyanuric acid solution, A polishing liquid dispersed in a solution such as an aqueous solution of Br—CH 3 OH or hydrochloric acid is used. The combination of these fine particles and the solution can be selected according to the object to be polished. For example, in Si surface polishing, silicon oxide, cerium oxide, ammonium salt,
A polishing agent in which fine particles such as manganese dioxide are dispersed in the above solution is preferable. In the surface polishing of SiO 2 , a polishing agent in which silicon oxide fine particles are dispersed in an aqueous potassium hydroxide solution is suitable. For wafers,
An abrasive in which silicon oxide fine particles are dispersed in an aqueous ammonia solution containing hydrogen peroxide is preferable.

【００３５】次に、以上のように構成される精密研磨装
置による研磨方法について、図４に示すフローチャート
に沿って説明する。なお、本実施例における研磨におい
ては、被加工物であるウエハＷと研磨パッドＰを同方向
に異なる回転速度で駆動して制御する方式であり、ウエ
ハＷと研磨パッドＰの各々の回転速度の選択範囲は１０
００ｒｐｍ以下であり、より好ましくは、５０〜３００
ｒｐｍの範囲で同方向である。また、ヘッド上下動駆動
手段８によって研磨パッドＰをウエハＷに対して押圧す
る圧力は、０〜１００ｋＰａの範囲とする。Next, a polishing method using the precision polishing apparatus configured as described above will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In the polishing in this embodiment, the wafer W and the polishing pad P to be processed are driven and controlled at different rotation speeds in the same direction, and the respective rotation speeds of the wafer W and the polishing pad P are controlled. Selection range is 10
00 rpm or less, more preferably 50 to 300
The direction is the same in the range of rpm. The pressure at which the polishing pad P is pressed against the wafer W by the head vertical movement driving means 8 is in the range of 0 to 100 kPa.

【００３６】先ず、ステップＳ１において、ウエハロー
ド・アンロード部５６に置かれたウエハキャリアに収納
されているウエハＷは、ウエハローディングシーケンス
にしたがって、搬送ロボット５７によりウエハ研磨部５
１へ搬送され、そこで研磨が行なわれる（ステップＳ
３）。研磨の形態は上述したとおりであり、研磨に際し
ては、研磨圧力、研磨時間、ウエハの回転速度、研磨パ
ッドの回転速度等は、予め任意に設定されて、図示しな
い入力手段を介して入力され、この入力値に従って研磨
を行なうものとする。望ましくは、ウエハと研磨パッド
の回転速度の差ｎは１〜１０ｒｐｍ程度がよい。研磨が
終了したウエハＷは搬送ロボット５７によりウエハ研磨
部５１から洗浄部５２へ搬送され、洗浄部５２において
ウエハＷは洗浄および乾燥され（ステップＳ４）、その
後に、搬送ロボット５７により、ＸＹθステージ５５上
に移載される。ＸＹθステージ５５上のウエハＷはプリ
アライメント部５３へ移送され、プリアライメント部５
３において、プリアライメントとしてノッチ基準または
オリフラ基準での回転方向の位置合わせとウエハ外形基
準によるＸＹ方向の位置決めを行なう（ステップＳ
５）。次いで、ウエハＷはＸＹθステージ５５により膜
層対称性測定部５４へ移送される。ステップＳ６におい
て予め入力されているアライメントマークの位置や数に
従って、ＸＹθステージ５５をＸＹ方向に駆動すること
によりアライメントマークの検索を行ない（ステップＳ
７）、その後に、ステップＳ８において、アライメント
マーク上の膜層の対称性の計測を行なう。First, in step S1, the wafer W stored in the wafer carrier placed in the wafer loading / unloading section 56 is transferred to the wafer polishing section 5 by the transfer robot 57 in accordance with the wafer loading sequence.
1 and is polished there (step S
3). The form of polishing is as described above, and at the time of polishing, the polishing pressure, the polishing time, the rotation speed of the wafer, the rotation speed of the polishing pad, etc. are arbitrarily set in advance, and are input via input means (not shown), Polishing is performed according to this input value. Desirably, the difference n between the rotation speeds of the wafer and the polishing pad is about 1 to 10 rpm. The polished wafer W is transferred from the wafer polishing section 51 to the cleaning section 52 by the transfer robot 57, and the wafer W is cleaned and dried in the cleaning section 52 (step S4). Will be transferred above. The wafer W on the XYθ stage 55 is transferred to the pre-alignment unit 53,
In step 3, positioning in the rotational direction based on the notch reference or orientation flat reference and positioning in the XY direction based on the wafer outline reference are performed as pre-alignment (step S).
5). Next, the wafer W is transferred to the film layer symmetry measuring unit 54 by the XYθ stage 55. The XYθ stage 55 is driven in the XY directions in accordance with the position and number of the alignment marks input in advance in step S6 to search for the alignment marks (step S6).
7) Then, in step S8, the symmetry of the film layer on the alignment mark is measured.

【００３７】このアライメントマーク上の膜層の対称性
の計測には図５に図示するアライメントマーク対称性検
出系６０を用いる。アライメントマーク対称性検出系６
０は、光源６２から発せられる光をビームスプリッター
を含む光学系６３を介してウエハＷ上のアライメントマ
ークｍに照射し、その反射光を光学系６３を介して撮像
素子としてのＣＣＤ６１に結像させる。このＣＣＤ６１
に結像されたアライメントマーク像の電気信号を信号処
理系により処理することによって、アライメントマーク
ｍ上の膜層の対称性を計測する。なお、膜層の対称性の
計測については後に詳述する。この対称性検出系６０の
光学系構成は、基本的には前述した図１５の明視野光学
系と同様の構成である。また、計測するアライメントマ
ークの数は不図示のコンピュータ部から予め任意に設定
できるが、好ましくは２個から１８個程度を選定する。
その際に、同じ円周上のアライメントマークを複数選定
すると補正精度を向上させることができる。To measure the symmetry of the film layer on the alignment mark, an alignment mark symmetry detection system 60 shown in FIG. 5 is used. Alignment mark symmetry detection system 6
Reference numeral 0 indicates that the light emitted from the light source 62 is irradiated on the alignment mark m on the wafer W via the optical system 63 including the beam splitter, and the reflected light is imaged on the CCD 61 as an image pickup device via the optical system 63. . This CCD 61
The symmetry of the film layer on the alignment mark m is measured by processing the electric signal of the alignment mark image formed on the alignment mark m by the signal processing system. The measurement of the symmetry of the film layer will be described later in detail. The optical system configuration of the symmetry detection system 60 is basically the same as the above-described bright field optical system of FIG. Although the number of alignment marks to be measured can be arbitrarily set in advance from a computer unit (not shown), preferably, about 2 to about 18 are selected.
In this case, the correction accuracy can be improved by selecting a plurality of alignment marks on the same circumference.

【００３８】このように選定された各アライメントマー
クの計測された対称性に基づいて、次のウエハＷを研磨
する際のウエハＷと研磨パッドＰの回転速度差にフィー
ドバックさせ（ステップＳ９）、次回研磨するウエハＷ
と研磨パッドＰの回転速度差ｎを適宜補正する（ステッ
プＳ２）。アライメントマークの対称性の計測を終えた
ウエハＷは、ウエハアンローディングシーケンスに従
い、搬送ロボット５７によりウエハロード・アンロード
部５６のウエハキャリアに収納される（ステップＳ１
０）。Based on the measured symmetry of each alignment mark selected in this way, the rotational speed difference between the wafer W and the polishing pad P at the time of polishing the next wafer W is fed back (step S9). Wafer W to be polished
The difference n between the rotational speeds of the polishing pad P and the polishing pad P is appropriately corrected (step S2). The wafer W for which the alignment mark symmetry has been measured is stored in the wafer carrier of the wafer loading / unloading section 56 by the transfer robot 57 in accordance with the wafer unloading sequence (step S1).
0).

【００３９】次に、アライメントマーク上の膜層の対称
性の計測について、図６の（ａ）および（ｂ）を用いて
さらに説明する。ＣＣＤ６１上に結像されるアライメン
トマークｍに対する計測範囲を、図６の（ａ）の位置関
係となるようにテンプレートマッチングを行なうと、同
図（ｂ）に示す計測信号が得られる。計測範囲中央部分
のアライメントマークｍから得られる計測信号は計測方
向に対して２つの山型に変化する。或るスライスレベル
でその計測信号をスライスして得られる各々２個の交点
の中間点を求め、それらの中間点をそのアライメントマ
ークの中心位置とし、その位置から各々の山型のピーク
までの距離の差をアライメントマークの対称度とする。Next, the measurement of the symmetry of the film layer on the alignment mark will be further described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). When template matching is performed so that the measurement range for the alignment mark m formed on the CCD 61 has the positional relationship shown in FIG. 6A, a measurement signal shown in FIG. 6B is obtained. The measurement signal obtained from the alignment mark m at the center of the measurement range changes into two peaks in the measurement direction. An intermediate point of each two intersections obtained by slicing the measurement signal at a certain slice level is determined, and the intermediate point is set as a center position of the alignment mark, and a distance from the position to each peak of each mountain shape. Is defined as the degree of symmetry of the alignment mark.

【００４０】また、対称性を計測する別な方法として、
２個の山型に変化した計測信号をその中心で折り返し差
分をとる方法がある。図６の（ｂ）のように得られた計
測信号のｘに対して以下の計測を行なう。As another method for measuring the symmetry,
There is a method in which a measurement signal that has changed into two mountain shapes is folded back at its center to take a difference. The following measurement is performed on x of the measurement signal obtained as shown in FIG.

【００４１】[0041]

【数１】 上式（１）で得られたＭ（ｘ）の絶対値の最小値を求
め、その値をＷで除した値を対称度と定義する。 対称度＝Ｍ（ｘ）／Ｗ …（２） このとき、Ｗ、Ｃはアライメントマークの種類および検
出光学系の倍率、ＣＣＤの画素数等で決まる係数であ
る。(Equation 1) The minimum value of the absolute value of M (x) obtained by the above equation (1) is obtained, and the value obtained by dividing the value by W is defined as the degree of symmetry. Symmetry = M (x) / W (2) In this case, W and C are coefficients determined by the type of the alignment mark, the magnification of the detection optical system, the number of pixels of the CCD, and the like.

【００４２】さらに、対称性を計測する別な方法として
は、予めコンピュータに記憶させた対称性の良い波形に
対して、実際に計測された信号を比較し、相関をとるこ
とによって対称度を算出する方法がある。As another method of measuring the symmetry, an actually measured signal is compared with a waveform having good symmetry stored in a computer in advance, and the degree of symmetry is calculated by taking a correlation. There is a way to do that.

【００４３】次に、以上のように計測される対称度に基
づいてウエハと研磨パッドの回転速度差ｎを補正する方
法について説明する。Next, a method for correcting the rotational speed difference n between the wafer and the polishing pad based on the degree of symmetry measured as described above will be described.

【００４４】ウエハと研磨パッドの回転速度（回転数）
を数％ずらして研磨を行なった場合、アライメントマー
ク上の膜層は等方的に研磨されないために、アライメン
トマーク検出系において位置がずれて計測されるが、逆
に、ウエハと研磨パッドの回転速度を数％ずらして研磨
を行なうことにより、ウエハと研磨パッドの回転速度差
および研磨パッドの経時的な変形等に起因するアライメ
ントマークの位置ずれを補正することができる。そこ
で、本実施例では、研磨対象となるデバイスプロセスに
おけるウエハ上のアライメントマーク上の膜層に対し、
予めウエハと研磨パッドの各回転速度を数種類変化させ
て実際に研磨し、そのときのアライメントマーク上の膜
層を計測して得られる結果に基づき、ウエハと研磨パッ
ドの回転速度差と対称度の関係を統計処理してコンピュ
ータに予め記憶させる。そして、対称性の計測によって
得られた対称度をコンピュータで演算することにより、
計測された対称度に応じて変化させるべきウエハと研磨
パッドの回転速度差ｎを算出することができる。Rotation speed (rotation speed) of wafer and polishing pad
When the polishing is performed by shifting the alignment mark by several percent, the film layer on the alignment mark is not polished isotropically. Therefore, the position is measured by the alignment mark detection system, but conversely, the rotation of the wafer and the polishing pad is performed. By performing the polishing while shifting the speed by several percent, it is possible to correct the positional deviation of the alignment mark caused by the difference between the rotation speed of the wafer and the polishing pad and the deformation of the polishing pad with time. Therefore, in the present embodiment, the film layer on the alignment mark on the wafer in the device process to be polished is
The actual polishing is performed by changing the rotational speed of the wafer and the polishing pad by several types in advance, and the rotational speed difference between the wafer and the polishing pad and the degree of symmetry are determined based on the result obtained by measuring the film layer on the alignment mark at that time. The relationship is statistically processed and stored in a computer in advance. Then, by calculating the degree of symmetry obtained by measuring the symmetry with a computer,
The rotational speed difference n between the wafer and the polishing pad to be changed according to the measured degree of symmetry can be calculated.

【００４５】通常、半導体製造プロセスでは、製造ロッ
トの最初に装置の安定性を確認するためのテストウエハ
を流している。ＣＭＰ装置においても、研磨パッドや研
磨剤等の消耗材の安定性を確認するために一枚目のウエ
ハを研磨する前にテストウエハを研磨し、研磨レート、
平坦性などを確認している。そこで、このテストウエハ
を研磨した際に、アライメントマーク上の膜層の対称性
を計測し、この対称性に応じた回転速度差ｎを算出する
ことができる。このテストウエハにより算出された回転
速度差ｎを用いて、ウエハの回転速度をＮ、研磨パッド
の回転速度を（Ｎ−ｎ）として研磨を行なう。これによ
り、アライメントマーク上の膜層を対称に研磨でき、ウ
エハの位置合わせ精度を向上させることができる。Normally, in a semiconductor manufacturing process, a test wafer for checking the stability of the apparatus is supplied at the beginning of a manufacturing lot. In a CMP apparatus, a test wafer is polished before polishing the first wafer in order to confirm the stability of consumables such as a polishing pad and an abrasive, and a polishing rate,
The flatness is confirmed. Therefore, when the test wafer is polished, the symmetry of the film layer on the alignment mark is measured, and the rotation speed difference n according to the symmetry can be calculated. Using the rotation speed difference n calculated from the test wafer, polishing is performed with the rotation speed of the wafer set to N and the rotation speed of the polishing pad set to (N−n). Thereby, the film layer on the alignment mark can be symmetrically polished, and the alignment accuracy of the wafer can be improved.

【００４６】このように、精密研磨装置の内部に、アラ
イメントマーク上の膜層の対称性を計測する膜層対称性
測定ユニットを具備し、一枚前の研磨ウエハのデータを
フィードバックして研磨を行なうことにより、研磨パッ
ドの経時変化等の要因が１ロットの処理中に変化して
も、それらに対応してアライメントマーク上の膜層を対
称に研磨することが可能になる。これにより、位置合わ
せ精度を向上させることができるとともに、研磨パッド
の表面に刻まれている格子状の溝模様が転写されるのを
防ぎ、ミクロな平坦度を向上させることもできる。As described above, a film layer symmetry measuring unit for measuring the symmetry of the film layer on the alignment mark is provided inside the precision polishing apparatus, and the data of the immediately preceding polishing wafer is fed back to perform polishing. By doing so, even if factors such as the aging of the polishing pad change during the processing of one lot, the film layer on the alignment mark can be symmetrically polished correspondingly. As a result, not only can the alignment accuracy be improved, but also the grid-like groove pattern engraved on the surface of the polishing pad can be prevented from being transferred, and the micro flatness can be improved.

【００４７】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例に係る半導体基板の精密研磨方法および装置につい
て図７および図８を参照して説明する。(Second Embodiment) Next, a method and an apparatus for precisely polishing a semiconductor substrate according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【００４８】ウエハの研磨に際して、アライメントマー
ク上の膜層が非対称に研磨されるため、重ね合わせ検査
装置やステッパー等のアライメント検出系において位置
合わせ精度が悪化するという問題には２つの理由が考え
られる。一つは、ウエハと研磨パッドの回転速度（回転
数）を数％ずらして研磨を行なっているために、アライ
メントマーク上の膜層が等方的に研磨されず、非対称な
形状となるためである。他の一つは、研磨パッドの経時
的な変形により、アライメントマーク上の膜層が等方的
に研磨されず、非対称な形状となるためである。When polishing a wafer, since the film layer on the alignment mark is polished asymmetrically, there are two possible reasons why the alignment accuracy is deteriorated in an alignment detection system such as an overlay inspection device or a stepper. . One is that the polishing is performed by shifting the rotation speed (rotation speed) between the wafer and the polishing pad by several percent, so that the film layer on the alignment mark is not polished isotropically and has an asymmetric shape. is there. The other is that the film layer on the alignment mark is not isotropically polished due to the deformation of the polishing pad over time, resulting in an asymmetric shape.

【００４９】そこで、本実施例では、前者を解決するた
めに、ウエハと研磨パッドの回転速度を制御するもので
あり、さらに、後者を解決するために、ウエハと研磨パ
ッドの回転速度の差に補正を行なうものである。なお、
本実施例に用いる精密研磨装置は、前述した第１の実施
例で説明した精密研磨装置（図１ないし図３）と概略同
様であり、同様な部材についての詳細は省略する。Therefore, in this embodiment, the rotation speed of the wafer and the polishing pad is controlled to solve the former, and the difference between the rotation speeds of the wafer and the polishing pad is controlled to solve the latter. The correction is performed. In addition,
The precision polishing apparatus used in this embodiment is substantially the same as the precision polishing apparatus (FIGS. 1 to 3) described in the first embodiment, and the details of the same members are omitted.

【００５０】先ず、本実施例におけるウエハと研磨パッ
ドの回転速度を制御する方法について説明する。First, a method for controlling the rotation speed of the wafer and the polishing pad in this embodiment will be described.

【００５１】ウエハ等の研磨における一般的な研磨方法
として、ウエハＷと研磨パッドＰを同方向に同回転速度
で駆動した場合は、ウエハＷの被研磨面上の任意の位置
での相対的な周速を均一にすることができるので、グロ
ーバルな均一性を確保した研磨が実現できる。しかしな
がら、ウエハＷと研磨パッドＰを同方向に同回転速度で
駆動した場合には、研磨パッドＰの表面に刻まれている
研磨剤用の格子状の溝模様がウエハＷに転写されるた
め、ミクロな平坦度を得ることができない。そのため
に、通常は、ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度を数％
ずらして研磨を行なっている。このように回転速度をず
らす範囲は、どちらか一方の回転速度に対し０．１〜１
０％程度であり、より好ましくは、１ｒｐｍ程度であ
る。例えば、ウエハＷを６０ｒｐｍで回転させるとき、
研磨パッドＰを５９ｒｐｍで回転させて、１分間研磨し
たとする。このとき、ウエハＷはトータルとして６０回
転、研磨パッドＰはトータルとして５９回転したことに
なり、ウエハＷと研磨パッドＰのトータルでの回転した
数の差は、６０−５９＝１回転であり、角度に換算する
と３６０度の回転差である。研磨パッドＰに刻まれた研
磨剤用の溝が前述したように格子状であれば、９０度以
上の回転差があれば溝模様の転写を防ぐことができ、ま
た、研磨パッドＰに刻まれた研磨剤用の溝が螺旋状であ
れば３６０度の回転差で溝模様の転写を平均化すること
が可能となる。As a general polishing method for polishing a wafer or the like, when the wafer W and the polishing pad P are driven at the same rotational speed in the same direction, the relative position of the wafer W at an arbitrary position on the surface to be polished is determined. Since the peripheral speed can be made uniform, polishing with global uniformity can be achieved. However, when the wafer W and the polishing pad P are driven in the same direction and at the same rotation speed, the abrasive groove pattern formed on the surface of the polishing pad P is transferred to the wafer W. Micro flatness cannot be obtained. Therefore, usually, the rotation speed of the wafer W and the polishing pad P is reduced by several percent.
Polishing is performed with a shift. The range in which the rotation speed is shifted in this manner is 0.1 to 1 with respect to either one of the rotation speeds.
It is about 0%, and more preferably about 1 rpm. For example, when rotating the wafer W at 60 rpm,
Assume that the polishing pad P is rotated at 59 rpm and polished for 1 minute. At this time, the wafer W has been rotated 60 times in total and the polishing pad P has been rotated 59 in total, and the difference between the total number of rotations of the wafer W and the polishing pad P is 60-59 = 1 rotation. When converted into an angle, the rotation difference is 360 degrees. If the grooves for the polishing agent engraved on the polishing pad P are lattice-shaped as described above, the transfer of the groove pattern can be prevented if there is a rotation difference of 90 degrees or more. If the groove for the abrasive is spiral, the transfer of the groove pattern can be averaged with a rotation difference of 360 degrees.

【００５２】ところで、単にウエハＷと研磨パッドＰの
回転速度を数％ずらして研磨を行なうと、その回転速度
差に起因して非対称な研磨が行なわれることとなる。そ
のメカニズムについて説明すると、ウエハＷと研磨パッ
ドＰを同方向に同回転速度とした場合のウエハＷと研磨
パッドＰの相対位置関係は、ウエハＷの自転軸と研磨パ
ッドＰの自転軸との距離を半径とする自転を伴わない回
転運動を行なった場合と等しくなる。この場合は、ウエ
ハＷ上のアライメントマークｍ上の膜層は等方的に研磨
される。しかし、ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度を
数％ずらして研磨を行なうと、その回転した数の差分の
自転運動が発生し、ウエハＷ上のアライメントマークｍ
上の膜層は非対称に研磨される。したがって、図１７に
示すようなアライメントマークの位置ずれが発生する。When the polishing is performed simply by shifting the rotation speed of the wafer W and the polishing pad P by several percent, asymmetric polishing is performed due to the difference in the rotation speed. The relative positional relationship between the wafer W and the polishing pad P when the wafer W and the polishing pad P are rotated in the same direction and at the same rotational speed is described by the distance between the rotation axis of the wafer W and the rotation axis of the polishing pad P. This is the same as the case where a rotational motion having no radius and rotation is performed. In this case, the film layer on the alignment mark m on the wafer W is polished isotropically. However, if polishing is performed while the rotational speed of the wafer W and the polishing pad P is shifted by several percent, a rotation motion of the difference between the number of rotations occurs, and the alignment mark m on the wafer W
The upper membrane layer is polished asymmetrically. Therefore, a displacement of the alignment mark as shown in FIG. 17 occurs.

【００５３】そこで、本実施例の精密研磨装置では、ウ
エハＷと研磨パッドＰの回転速度（ｒｐｍ）を変化させ
るとともに、ウエハＷと研磨パッドＰの研磨開始から研
磨終了までのトータルでの回転した数を一致させるよう
に、ウエハＷと研磨パッドＰの回転を制御する手段をさ
らに具備し、この制御手段は、ウエハＷの回転速度、研
磨パッドＰの回転速度、研磨時間、研磨圧力を設定する
ための入力手段と回転速度切換え時間を設定するための
入力手段を備え、さらに、ウエハＷと研磨パッドＰの回
転した数を等しくなるように計算するための演算部と、
ウエハＷと研磨パッドＰをそれぞれ所定の回転速度で駆
動させるための制御部を備えている。Therefore, in the precision polishing apparatus of this embodiment, the rotation speed (rpm) of the wafer W and the polishing pad P is changed, and the total rotation from the start of polishing to the end of polishing of the wafer W and the polishing pad P is performed. The apparatus further comprises means for controlling the rotation of the wafer W and the polishing pad P so that the numbers match, the control means setting the rotation speed of the wafer W, the rotation speed of the polishing pad P, the polishing time, and the polishing pressure. An input unit for setting the rotation speed switching time, and an operation unit for calculating the number of rotations of the wafer W and the polishing pad P to be equal,
A control unit is provided for driving the wafer W and the polishing pad P at a predetermined rotation speed.

【００５４】以下に、図７および図８を用いて、本実施
例の制御内容を説明する。図７のタイミングチャートに
示すように、総研磨時間をＴ、回転速度切換え時間を
ｔ、回転速度切換え時間ｔ前のウエハＷの回転速度をＮ
1 （ｒｐｍ）、回転速度切換え後のウエハＷの回転速度
をＮ2 （ｒｐｍ）、回転速度切換え時間ｔ前の研磨パッ
ドＰの回転速度を（Ｎ1 −ｎ）（ｒｐｍ）とし、回転速
度切換え後の研磨パッドＰの回転速度をＮx （ｒｐｍ）
とするとき、回転速度切換え後の研磨パッドＰの回転速
度Ｎx （ｒｐｍ）は、次の式で計算することができる。
すなわち、研磨開始から研磨終了までの総研磨時間内に
おけるウエハＷのトータルでの回転した数｛Ｎ1 ・ｔ＋
Ｎ2 ・（Ｔ−ｔ）｝と、研磨パッドＰのトータルでの回
転した数｛（Ｎ1 −ｎ）・ｔ＋Ｎx ・（Ｔ−ｔ）｝を一
致させることから、 Ｎ1 ・ｔ＋Ｎ2 ・（Ｔ−ｔ）＝（Ｎ1 −ｎ）・ｔ＋Ｎx
・（Ｔ−ｔ）Hereinafter, the control contents of this embodiment will be described with reference to FIG. 7 and FIG. As shown in the timing chart of FIG. 7, the total polishing time is T, the rotation speed switching time is t, and the rotation speed of the wafer W before the rotation speed switching time t is N.
1 (rpm), the rotation speed of the wafer W after the rotation speed switching is N 2 (rpm), and the rotation speed of the polishing pad P before the rotation speed switching time t is (N 1 −n) (rpm). The rotation speed of the subsequent polishing pad P is set to Nx (rpm).
Then, the rotation speed N x (rpm) of the polishing pad P after the rotation speed switching can be calculated by the following equation.
That is, the total number of rotations of the wafer W within the total polishing time from the start of polishing to the end of polishing 研磨 N 1 · t +
Since N 2 · (T−t)} matches the total number of rotations of the polishing pad P {(N 1 −n) · t + N x · (T−t)}, N 1 · t + N 2 · (T−t) = (N 1 −n) · t + N x
・ (Tt)

【００５５】したがって、Therefore,

【数２】 すなわち、総研磨時間をＴ、回転速度切換え時間をｔ、
回転速度切換え時間ｔ前のウエハＷの回転速度をＮ1
（ｒｐｍ）、回転速度切換え後のウエハＷの回転速度を
Ｎ2 （ｒｐｍ）、回転速度切換え時間ｔ前の研磨パッド
Ｐの回転速度を（Ｎ1 −ｎ）（ｒｐｍ）の各値を入力値
として入力手段を用いて入力することにより、演算部に
おいて、式（３）に基づいて、回転速度切換え後の研磨
パッドＰの回転速度Ｎx （ｒｐｍ）を求めることができ
る。(Equation 2) That is, the total polishing time is T, the rotation speed switching time is t,
The rotation speed of the wafer W before the rotation speed switching time t is set to N 1
(Rpm), the rotation speed of the wafer W after the rotation speed switching is N 2 (rpm), and the rotation speed of the polishing pad P before the rotation speed switching time t is (N 1 −n) (rpm). The rotation speed N x (rpm) of the polishing pad P after the rotation speed switching can be obtained in the arithmetic unit based on the equation (3) by using the input means.

【００５６】例えば、総研磨時間Ｔを２分、回転速度切
換え時間ｔを１分、回転速度切換え時間ｔ前後のウエハ
Ｗの回転速度Ｎ1 、Ｎ2 をともに６０ｒｐｍ、回転速度
切換え時間ｔ前の研磨パッドＰの回転速度（Ｎ1 −ｎ）
を（６０−１＝）５９ｒｐｍとすると、回転速度切換え
後の研磨パッドＰの回転速度Ｎｘ（ｒｐｍ）は、前述し
た式（３）から、 Ｎx ＝｛６０×１＋６０×（２−１）−５９×１｝／
（２−１）＝６１ となる。このとき、ウエハＷと研磨パッドＰのそれぞれ
の回転した数は、 ウエハの回転した数 ＝｛６０×１＋６０×（２−
１）｝＝１２０ 研磨パッドの回転した数＝｛５９×１＋６１×（２−
１）｝＝１２０ となる。すなわち、ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度
を数％ずらして研磨を行なったにも拘らず、ウエハＷと
研磨パッドＰの回転した数の差は０となり、等方的な研
磨が実現される。For example, the total polishing time T is 2 minutes, the rotation speed switching time t is 1 minute, the rotation speeds N 1 and N 2 of the wafer W around the rotation speed switching time t are both 60 rpm, and before the rotation speed switching time t. Rotation speed of polishing pad P (N 1 -n)
The (60-1 =) When 59Rpm, rotational speed of the polishing pad P after the rotation speed switching Nx (rpm) from equation (3) described above, N x = {60 × 1 + 60 × (2-1) - 59 × 1｝ /
(2-1) = 61. At this time, the number of rotations of each of the wafer W and the polishing pad P is the number of rotations of the wafer = {60 × 1 + 60 × (2-
1)｝ = 120 The number of rotations of the polishing pad = ｛59 × 1 + 61 × (2-
1)｝ = 120. That is, despite the fact that polishing was performed with the rotational speed of the wafer W and the polishing pad P shifted by several percent, the difference between the number of rotations of the wafer W and the polishing pad P becomes zero, and isotropic polishing is realized. .

【００５７】また、回転速度切換え時間ｔを研磨時間Ｔ
の１／２として、その前後で回転する方向を変えた（例
えば、ＣＷからＣＣＷへ）場合、ウエハＷ上の各部分に
おける速度ベクトルは切換え時間前後で打ち消し合い、
一層等方的な研磨が実現される。The rotation speed switching time t is set to the polishing time T.
When the direction of rotation before and after that is changed (for example, from CW to CCW), the velocity vectors in each part on the wafer W cancel each other around the switching time,
More isotropic polishing is realized.

【００５８】前述した式（３）のウエハＷと研磨パッド
Ｐの速度を入れ替えて、ウエハＷの切換え時間後の速度
をＮｘとして求めても、同様に本実施例の効果が得られ
ることはいうまでもない。Even if the speed of the wafer W and the polishing pad P in the above equation (3) are exchanged, and the speed after the switching time of the wafer W is obtained as Nx, the effect of the present embodiment can be obtained similarly. Not even.

【００５９】また、回転速度切換え時間ｔ、切換え後の
速度Ｎ2 、ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度差ｎを係
数として演算部に記憶させておいても良い。The rotation speed switching time t, the speed N 2 after the switching, and the rotation speed difference n between the wafer W and the polishing pad P may be stored in the arithmetic unit as coefficients.

【００６０】次に、ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度
差ｎに補正を行なう方法について説明する。Next, a method for correcting the rotational speed difference n between the wafer W and the polishing pad P will be described.

【００６１】ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度差に起
因してアライメントマーク上の膜層が等方的に研磨され
ない現象に対して、ウエハＷと研磨パッドＰのトータル
での回転した数を等しく制御することによって、前述す
るように、所望の効果を得ることができる。しかし、ウ
エハＷと研磨パッドＰのトータルでの回転した数を等し
く制御した場合でも、研磨パッドＰが経時的な変形を起
こすことによりアライメントマーク上の膜層が等方的に
研磨されない場合がある。そこで、研磨後のアライメン
トマーク上の膜層の対称性に応じて、ウエハＷと研磨パ
ッドＰの回転速度差ｎを補正することにより、アライメ
ントマーク上の膜層を等方的に研磨することができるよ
うにする。For the phenomenon that the film layer on the alignment mark is not isotropically polished due to the difference in rotational speed between the wafer W and the polishing pad P, the total number of rotations of the wafer W and the polishing pad P is made equal. By controlling, a desired effect can be obtained as described above. However, even when the total number of rotations of the wafer W and the polishing pad P is controlled to be equal, the film layer on the alignment mark may not be polished isotropically due to the deformation of the polishing pad P over time. . Therefore, the film layer on the alignment mark can be polished isotropically by correcting the rotational speed difference n between the wafer W and the polishing pad P according to the symmetry of the film layer on the alignment mark after polishing. It can be so.

【００６２】これを図８に示すフローチャートを用いて
説明する。なお、本実施例における精密研磨装置は、前
述したように、図１ないし図３に図示する精密研磨装置
と概略同様であり、図１ないし図３をも参照して説明す
る。This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that, as described above, the precision polishing apparatus according to the present embodiment is substantially the same as the precision polishing apparatus illustrated in FIGS. 1 to 3, and will be described with reference to FIGS.

【００６３】先ず、ウエハＷは精密研磨装置内にローデ
ィングされ（ステップＳ２１）、ウエハ研磨部５１に搬
送される。また、予め設定された総研磨時間Ｔ、回転速
度切換え時間ｔ、回転速度切換え時間前のウエハＷの回
転速度Ｎ1 （ｒｐｍ）、回転速度切換え後のウエハＷの
回転速度Ｎ2 （ｒｐｍ）、回転速度切換え時間前の研磨
パッドＰの回転速度（Ｎ1 −ｎ）（ｒｐｍ）が入力手段
を介して入力され（ステップＳ２２）、そして入力され
た各値を基に前述した式（３）により回転速度切換え後
の研磨パッドＰの回転速度Ｎx を求める（ステップＳ２
３）。なお、Ｎ x は、｜Ｎx −Ｎ2 ｜≧１を満足する値
とする（ステップＳ２３〜Ｓ２５）。このようにして入
力されそして演算された各値に基づいて、ステップＳ２
６において、ウエハＷを研磨する。研磨が終了したウエ
ハＷは洗浄部５２にて洗浄および乾燥され（ステップＳ
２７）、その後に、ウエハＷはＸＹθステージ５５上に
移載され、プリアライメント部５３へ移送され、プリア
ライメント部５３において、プリアライメントとしてノ
ッチ基準またはオリフラ基準での回転方向の位置合わせ
とウエハ外形基準によるＸＹ方向の位置決めを行なう
（ステップＳ２８）。First, the wafer W is loaded into a precision polishing apparatus.
(Step S21), and carried to the wafer polishing unit 51.
Sent. In addition, a preset total polishing time T, a rotation speed
Time switching time t, rotation of wafer W before rotation speed switching time
Rolling speed N1 (Rpm) of the wafer W after the rotation speed switching.
Rotation speed NTwo (Rpm), polishing before rotation speed switching time
Rotation speed of pad P (N1 -N) (rpm) is the input means
(Step S22), and input
After the rotation speed is switched by the above equation (3) based on each value
Rotation speed N of polishing pad Px (Step S2)
3). Note that N x Is | Nx -NTwo | Value that satisfies ≧ 1
(Steps S23 to S25). Enter in this way
Based on each value input and calculated, step S2
At 6, the wafer W is polished. Wafer after polishing
C is washed and dried in the washing unit 52 (Step S)
27) Then, the wafer W is placed on the XYθ stage 55.
Transferred to the pre-alignment unit 53,
In the alignment section 53, a pre-alignment
Rotational alignment based on touch or orientation flat
And XY positioning based on the wafer outline reference
(Step S28).

【００６４】次いで、ウエハＷは、ＸＹθステージ５５
により膜層対称性測定部５４へ移送され、ステップＳ２
９において予め入力されているアライメントマークの位
置や数に従って、ステップＳ３０においてＸＹθステー
ジ５５をＸＹ方向に駆動することによりアライメントマ
ークの検索を行ない、その後に、ステップＳ３１におい
て、アライメントマーク上の膜層の対称性の計測を行な
う。この計測された対称性に応じて、次回研磨するウエ
ハＷと研磨パッドＰの補正回転数Ｎ3 を算出する（ステ
ップＳ３２）。この補正回転数Ｎ3 は、後述するよう
に、次のウエハＷを研磨する際の回転速度切換え後の研
磨パッドＰの回転速度Ｎx を求めるときに用いられる。
アライメントマークの対称性の計測を終えたウエハＷ
は、ウエハアンローディングされウエハロード・アンロ
ード部５６のウエハキャリアに収納される（ステップＳ
３３）。Next, the wafer W is placed on the XYθ stage 55
Is transferred to the film layer symmetry measuring unit 54 by the step S2.
In step S30, the XYθ stage 55 is driven in the X and Y directions to search for alignment marks in accordance with the position and number of alignment marks input in advance in step S9. Measure symmetry. This in accordance with the measured symmetry calculates a correction rotational speed N 3 of the wafer W and the polishing pad P for polishing next (step S32). The modification revolution speed N 3, as described later, is used when determining the rotational speed N x of the polishing pad P after the rotation speed switching when polishing a next wafer W.
Wafer W after measurement of alignment mark symmetry
Is unloaded and stored in the wafer carrier of the wafer loading / unloading section 56 (step S
33).

【００６５】前述した補正回転数Ｎ3 は、第１の実施例
で回転速度差ｎを求めたと同様に求めることができる。
すなわち、研磨対象となるウエハＷ上のアライメントマ
ークｍ上の膜層に対し、予めウエハＷと研磨パッドＰの
各回転速度を数種類変化させて実際に研磨し、そのとき
のアライメントマークｍ上の膜層を計測して得られた結
果に基づき、ウエハＷと研磨パッドＰの回転速度差と対
称度の関係を統計処理してコンピュータに記憶させる。
そして、対称性計測によって得られた対称度をコンピュ
ータで演算することにより、計測された対称度に応じた
補正回転数Ｎ3が算出される。The above-described corrected rotation speed N 3 can be obtained in the same manner as the rotation speed difference n obtained in the first embodiment.
That is, the film layer on the alignment mark m on the wafer W to be polished is actually polished by changing the rotation speed of the wafer W and the polishing pad P by several types in advance, and the film on the alignment mark m at that time is actually polished. Based on the results obtained by measuring the layers, the relationship between the rotational speed difference between the wafer W and the polishing pad P and the degree of symmetry is statistically processed and stored in a computer.
Then, by calculating the symmetry obtained by symmetry measured by computer, the correction rotation speed N 3 corresponding to the measured degree of symmetry is calculated.

【００６６】補正回転数Ｎ3 を用いて次のウエハＷを研
磨する際の回転速度切換え後の研磨パッドＰの回転速度
Ｎx を求めるには、図７のタイミングチャートに示すよ
うに、総研磨時間をＴ、回転速度切換え時間をｔ、回転
速度切換え時間前のウエハＷの回転速度をＮ1 （ｒｐ
ｍ）、回転速度切換え後のウエハＷの回転速度をＮ2
（ｒｐｍ）、回転速度切換え時間前の研磨パッドＰの回
転速度を（Ｎ1 −ｎ）（ｒｐｍ）とするとき、回転速度
切換え後の研磨パッドＰの回転速度Ｎx （ｒｐｍ）は、
補正回転数Ｎ3 を用いて、次の式（４）で計算すること
ができる。[0066] In using a correction rotation speed N 3 obtains the rotational speed N x of the polishing pad P after the rotation speed switching when polishing a next wafer W, as shown in the timing chart of FIG. 7, the total polishing The time is T, the rotation speed switching time is t, and the rotation speed of the wafer W before the rotation speed switching time is N 1 (rpm).
m), the rotation speed of the wafer W after the rotation speed switching is set to N 2
(Rpm), when the rotation speed of the polishing pad P before the rotation speed switching time is (N 1 −n) (rpm), the rotation speed N x (rpm) of the polishing pad P after the rotation speed switching is:
Using the corrected rotation speed N 3 , it can be calculated by the following equation (4).

【００６７】[0067]

【数３】 以上のように、本実施例においては、ウエハと研磨パッ
ドの回転速度を制御してアライメントマーク上の膜層を
等方的に研磨することができ、さらに、一枚前の研磨ウ
エハのデータをフィードバックすることにより、研磨パ
ッドの経時変化等の要因が変化しても、それらに対応し
てアライメントマーク上の膜層を対称に研磨することが
可能になる。これにより、位置合わせ精度を向上させる
とともに、研磨パッドの表面に刻まれている格子状の溝
模様が転写されるのを防ぎミクロな平坦度を向上させる
ことができる。(Equation 3) As described above, in the present embodiment, the film speed on the alignment mark can be polished isotropically by controlling the rotation speed of the wafer and the polishing pad. The feedback enables the film layer on the alignment mark to be symmetrically polished in accordance with the factors such as the aging of the polishing pad. Thereby, the alignment accuracy can be improved, and the grid-like groove pattern engraved on the surface of the polishing pad can be prevented from being transferred, and the micro flatness can be improved.

【００６８】なお、第１および第２の実施例において
は、位置合わせ用のアライメントマークの対称性を計測
する膜層対称性測定ユニットを精密研磨装置内に配置し
たが、膜層対称性測定ユニットを精密研磨装置内に配置
することなく、研磨が終了したウエハの対称性の計測を
精密研磨装置外で行ない、得られた対称度のデータを精
密研磨装置に設けられている入力部を介して入力するよ
うにすることもできる。In the first and second embodiments, the film layer symmetry measuring unit for measuring the symmetry of the alignment mark for positioning is arranged in the precision polishing apparatus. Without arranging in the precision polishing device, the symmetry of the polished wafer is measured outside the precision polishing device, and the obtained data of the degree of symmetry is input through the input unit provided in the precision polishing device. You can also enter it.

【００６９】（第３の実施例）次に、本発明の第３の実
施例に係る半導体基板の精密研磨方法および装置につい
て図９および図１０を参照して説明する。Third Embodiment Next, a method and an apparatus for precisely polishing a semiconductor substrate according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【００７０】本発明の第３の実施例は、ウエハの研磨の
途中でアライメントマーク上の膜層の対称性を計測し
て、その計測結果のアライメントマーク上の膜層の対称
性に応じて、残りの研磨に対してウエハおよび研磨パッ
ドのそれぞれの回転速度を制御するものである。In the third embodiment of the present invention, the symmetry of the film layer on the alignment mark is measured during the polishing of the wafer, and the measured result is used in accordance with the symmetry of the film layer on the alignment mark. The rotation speed of each of the wafer and the polishing pad is controlled for the remaining polishing.

【００７１】図９のタイミングチャートに示すように、
研磨前半または一次研磨（以下、単に一次研磨という）
の後にアライメントマーク上の膜層の対称性を計測し
て、その結果を基に、残りの後半研磨または二次研磨
（以下、単に二次研磨という）を行なう。このとき、総
研磨時間をＴf ＋Ｔs 、対称性計測前の一次研磨時間を
Ｔ f 、対称性計測前の一次研磨における回転速度切換え
時間をｔf 、一次研磨における回転速度切換え時間前の
ウエハＷの回転速度をＮ1f（ｒｐｍ）、一次研磨におけ
る回転速度切換え後のウエハＷの回転速度をＮ2f（ｒｐ
ｍ）、一次研磨における回転速度切換え時間前の研磨パ
ッドＰの回転速度を（Ｎ1f−ｎf ）（ｒｐｍ）、対称性
計測後の二次研磨時間をＴs 、対称性計測後の二次研磨
における回転速度切換え時間をｔs 、対称性計測後の二
次研磨における回転速度切換え時間前のウエハＷの回転
速度をＮ1s（ｒｐｍ）、二次研磨における回転速度切換
え後のウエハＷの回転速度をＮ2s（ｒｐｍ）、二次研磨
における回転速度切換え時間前の研磨パッドＰの回転速
度を（Ｎ1s−ｎs ）（ｒｐｍ）として、これらを入力値
として設定すると、対称性計測前の一次研磨における回
転速度切換え時間後の研磨パッドＰの回転速度Ｎxf（ｒ
ｐｍ）、対称性計測後の二次研磨における回転速度切換
え時間後の研磨パッドＰの回転速度をＮxs（ｒｐｍ）
は、それぞれ次の式で計算することができる。なお、Ｎ
3 は、前述した第２の実施例と同様の補正回転数であ
り、アライメントマーク上の膜層の対称性の計測により
計測された対称性に応じて算出される補正回転数であ
る。As shown in the timing chart of FIG.
First half of polishing or primary polishing (hereinafter simply referred to as primary polishing)
After that, measure the symmetry of the film layer on the alignment mark.
Based on the results
(Hereinafter simply referred to as secondary polishing). At this time,
Polishing time Tf + Ts , Primary polishing time before symmetry measurement
T f Of rotation speed in primary polishing before measurement of symmetry
Time tf Before the rotation speed switching time in the primary polishing
The rotation speed of the wafer W is set to N1f(Rpm) for primary polishing
The rotation speed of the wafer W after the rotation speed switching is changed to N2f(Rp
m), the polishing speed before the rotation speed switching time in the primary polishing
Rotation speed of the pad P (N1f-Nf ) (Rpm), symmetry
The secondary polishing time after measurement is Ts , Secondary polishing after symmetry measurement
T is the rotation speed switching time ats , After the symmetry measurement
Rotation of wafer W before rotation speed switching time in next polishing
Speed N1s(Rpm), rotation speed switching in secondary polishing
Rotation speed of the wafer W after2s(Rpm), secondary polishing
Speed of polishing pad P before rotation speed switching time in
Degree (N1s-Ns ) (Rpm) as input values
Is set as the number of rounds in primary polishing before symmetry measurement.
Rotation speed N of polishing pad P after rotation speed switching timexf(R
pm), rotation speed switching in secondary polishing after symmetry measurement
The rotation speed of the polishing pad P afterxs(Rpm)
Can be calculated by the following equations. Note that N
Three Is the same corrected rotational speed as in the second embodiment described above.
Measurement of the symmetry of the film layer on the alignment mark
This is the corrected rotation speed calculated according to the measured symmetry.
You.

【００７２】[0072]

【数４】 好ましくは、Ｎ1f＝Ｎ2fであり、ｔf はＴf の１／２が
好ましい。さらに、Ｔ f ＝Ｔs 、ｔf ＝ｔs 、Ｎ1f＝Ｎ
1s、Ｎ2f＝Ｎ2s、（Ｎ1f−ｎf ）＝（Ｎ1s−ｎ s ）であ
ると、研磨中のウエハ上の速度ベクトルがより等方的に
なり、対称性が一層向上する。(Equation 4)Preferably, N1f= N2fAnd tf Is Tf 1/2 of
preferable. Furthermore, T f = Ts , Tf = Ts , N1f= N
1s, N2f= N2s, (N1f-Nf ) = (N1s-N s )
Then, the velocity vector on the wafer being polished becomes more isotropic
And the symmetry is further improved.

【００７３】本実施例によると、研磨の途中でアライメ
ントマーク上の膜層の対称性を計測し、その結果をその
ウエハ自身の研磨にフィードバックさせることにより、
テストウエハを使用することなく、各ウエハ毎に等方的
な研磨が実現される。According to this embodiment, the symmetry of the film layer on the alignment mark is measured during the polishing, and the result is fed back to the polishing of the wafer itself.
Isotropic polishing is realized for each wafer without using a test wafer.

【００７４】一般にＣＭＰでは、粗研磨である一次研磨
と仕上げ研磨である二次研磨が行なわれている。この場
合に、粗研磨と仕上げ研磨との間に前述したようなアラ
イメントマーク上の膜層の対称性を計測し、その計測結
果を仕上げ研磨にフィードバックすることにより、アラ
イメントマーク上の膜層を等方的に研磨することが可能
となる。すなわち、図１０に示すように、一次研磨と二
次研磨の間に、終点検知とともにアライメントマーク上
の膜層の対称性の計測を行なう。図１０において、精密
研磨装置内にローディング（ステップＳ４１）されたウ
エハは、一次研磨され（ステップＳ４２）、プリアライ
メントされた（ステップＳ４３）後、終点検知（ステッ
プＳ４４）とともにアライメントマーク上の膜層の対称
性を計測する（ステップＳ４５〜Ｓ４６）。その計測結
果を続いて行われる二次研磨（ステップＳ４７）にフィ
ードバックする。二次研磨終了後に、ウエハは、洗浄お
よび乾燥され（ステップＳ４８）、ウエハアンローディ
ングされる（ステップＳ４９）。In general, in CMP, primary polishing, which is rough polishing, and secondary polishing, which is finish polishing, are performed. In this case, the symmetry of the film layer on the alignment mark as described above is measured between the rough polishing and the finish polishing, and the measurement result is fed back to the finish polishing, so that the film layer on the alignment mark is equalized. It is possible to polish in an anisotropic manner. That is, as shown in FIG. 10, between the first polishing and the second polishing, the symmetry of the film layer on the alignment mark is measured together with the detection of the end point. In FIG. 10, the wafer loaded in the precision polishing apparatus (step S41) is primarily polished (step S42), pre-aligned (step S43), and after detecting the end point (step S44), a film layer on the alignment mark is formed. Is measured (steps S45 to S46). The measurement result is fed back to the subsequent secondary polishing (step S47). After the completion of the secondary polishing, the wafer is washed and dried (Step S48), and the wafer is unloaded (Step S49).

【００７５】このように、研磨の途中でアライメントマ
ーク上の膜層の対称性を計測し、その結果をそのウエハ
自身の研磨にフィードバックさせることにより、各ウエ
ハ毎に等方的な研磨が実現し、アライメントマーク上の
膜層を対称に研磨することができ、位置合わせ精度を向
上させることができる。As described above, the symmetry of the film layer on the alignment mark is measured during the polishing, and the result is fed back to the polishing of the wafer itself, thereby realizing the isotropic polishing for each wafer. In addition, the film layer on the alignment mark can be symmetrically polished, and the alignment accuracy can be improved.

【００７６】[0076]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハ等の半導体基板の被研磨面上の重ね合わせ検査装
置やステッパー等の位置合わせ用のアライメントマーク
上の膜層を等方的に研磨することができる。これによ
り、アライメントマーク上の膜層を対称に研磨すること
が可能になり、位置合わせ精度を向上させることがで
き、さらに、研磨パッドの表面に刻まれている格子状の
溝模様が転写させることを防ぎ、ミクロな平坦度を向上
させて、半導体デバイスの全生産工程を通しての歩留ま
りの向上を図ることができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to isotropically polish a film layer on an alignment mark for positioning such as an overlay inspection device or a stepper on a surface to be polished of a semiconductor substrate such as a wafer. As a result, the film layer on the alignment mark can be symmetrically polished, the alignment accuracy can be improved, and the grid-like groove pattern engraved on the surface of the polishing pad can be transferred. Can be prevented, the micro flatness can be improved, and the yield can be improved throughout the entire production process of the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体基板の精密
研磨装置の概略構成配置図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施例に係る半導体基板の精密
研磨装置における研磨機構部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a polishing mechanism in the precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１の実施例に係る半導体基板の精密
研磨装置における研磨機構部の要部の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a main part of a polishing mechanism in the precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第１の実施例における研磨方法のフロ
ーチャートである。FIG. 4 is a flowchart of a polishing method according to the first embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第１の実施例に係る半導体基板の精密
研磨装置におけるアライメントマーク上の膜層の対称性
を計測するアライメントマーク対称性検出系の概略図で
ある。FIG. 5 is a schematic diagram of an alignment mark symmetry detection system for measuring symmetry of a film layer on an alignment mark in the semiconductor substrate precision polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図６】アライメントマーク対称性検出系により、アラ
イメントマーク上の膜層の対称性を計測する態様を説明
する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a mode of measuring the symmetry of a film layer on an alignment mark by an alignment mark symmetry detection system.

【図７】本発明の第２の実施例における研磨方法を説明
するためのタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart for explaining a polishing method according to a second embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第２の実施例における研磨方法のフロ
ーチャートである。FIG. 8 is a flowchart of a polishing method according to a second embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第３の実施例における研磨方法を説明
するためのタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart for explaining a polishing method according to a third embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の第３の実施例における研磨方法のフ
ローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of a polishing method according to a third embodiment of the present invention.

【図１１】従来の化学機械研磨装置の概略図である。FIG. 11 is a schematic view of a conventional chemical mechanical polishing apparatus.

【図１２】従来の他の化学機械研磨装置の概略図であ
る。FIG. 12 is a schematic view of another conventional chemical mechanical polishing apparatus.

【図１３】一般的なデバイス生産工程を示すフローチャ
ートである。FIG. 13 is a flowchart showing a general device production process.

【図１４】半導体デバイスの形成工程における半導体デ
バイスの概略的な断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device in a step of forming the semiconductor device.

【図１５】一般的なアライメント検出系を示す概略図で
ある。FIG. 15 is a schematic diagram showing a general alignment detection system.

【図１６】ウエハのアライメントマーク上の膜層の非対
称に基づくアライメントマークとＣＣＤ等の撮像素子上
の画像の関係を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a relationship between an alignment mark based on the asymmetry of a film layer on an alignment mark of a wafer and an image on an image sensor such as a CCD.

【図１７】ウエハと研磨パッドの回転速度を数％ずらし
て研磨した場合におけるウエハ上でのアライメントマー
クの位置ずれの方向を表す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a direction of a positional shift of an alignment mark on a wafer when polishing is performed by shifting a rotation speed of a wafer and a polishing pad by several percent.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｗ 半導体基板（ウエハ） Ｐ 研磨パッド ｍ アライメントマーク ｓ 膜層 １ ウエハチャック ２ ウエハテーブル ５ 研磨ヘッド ７ 第１の駆動手段 ８ ヘッド上下動駆動手段 １０ 第２の駆動手段 １１ 第３の駆動手段 １２ イコライズ機構 １５ 研磨剤供給管 １６ 研磨剤供給機構 １７ 制御手段 ５１ ウエハ研磨部 ５２ 洗浄部 ５３ プリアライメント部 ５４ 膜層対称性測定部 ５５ ＸＹθステージ ５６ ウエハロード・アンロード部 ５７ 搬送ロボット ６０ アライメントマーク対称性検出系 ６１ ＣＣＤ（撮像素子） ６２ 光源 ６３ 光学系 W Semiconductor substrate (wafer) P Polishing pad m Alignment mark s Film layer 1 Wafer chuck 2 Wafer table 5 Polishing head 7 First drive unit 8 Head vertical drive unit 10 Second drive unit 11 Third drive unit 12 Equalize Mechanism 15 Abrasive supply pipe 16 Abrasive supply mechanism 17 Control means 51 Wafer polishing unit 52 Cleaning unit 53 Prealignment unit 54 Film layer symmetry measurement unit 55 XYθ stage 56 Wafer load / unload unit 57 Transfer robot 60 Alignment mark symmetry Detection system 61 CCD (imaging device) 62 Light source 63 Optical system

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 半導体基板のデバイス形成面に研磨パッ
ドを所定の加圧力を与えた状態で当接させ、半導体基板
と研磨パッドを各々回転させながら研磨を行なう精密研
磨方法において、 半導体基板の研磨終了後にまたは研磨途中に半導体基板
の位置合わせ用のアライメントマーク上の膜層の対称性
を計測し、計測されたアライメントマーク上の膜層の対
称性に応じて半導体基板および／または研磨パッドの回
転速度を制御することを特徴とする半導体基板の精密研
磨方法。1. A precision polishing method in which a polishing pad is brought into contact with a device forming surface of a semiconductor substrate while applying a predetermined pressure, and polishing is performed while rotating the semiconductor substrate and the polishing pad, respectively. After or during polishing, the symmetry of the film layer on the alignment mark for positioning the semiconductor substrate is measured, and the rotation of the semiconductor substrate and / or the polishing pad is performed according to the measured symmetry of the film layer on the alignment mark. A precision polishing method for a semiconductor substrate, characterized by controlling a speed. 【請求項２】 半導体基板と研磨パッドの回転速度を変
化させ、かつ、半導体基板と研磨パッドの研磨開始から
研磨終了までのトータルでの回転した数を一致させるよ
うに制御することを特徴とする請求項１記載の半導体基
板の精密研磨方法。2. The method according to claim 1, wherein the rotation speeds of the semiconductor substrate and the polishing pad are changed, and the total number of rotations of the semiconductor substrate and the polishing pad from the start to the end of polishing is controlled to be equal. The method for precision polishing a semiconductor substrate according to claim 1. 【請求項３】 半導体基板の回転速度、研磨パッドの回
転速度、研磨時間、および研磨圧力を設定し、さらに、
回転速度切換え時間を設定し、これらの設定された半導
体基板の回転速度、研磨パッドの回転速度、研磨時間お
よび回転速度切換え時間に基づいて半導体基板と研磨パ
ッドのそれぞれの研磨開始から研磨終了までのトータル
での回転した数を等しくなるように計算し、該計算結果
に基づく回転速度によって半導体基板と研磨パッドを駆
動させることを特徴とする請求項１または２記載の半導
体基板の精密研磨方法。Setting a rotation speed of the semiconductor substrate, a rotation speed of the polishing pad, a polishing time, and a polishing pressure;
The rotation speed switching time is set, and the rotation speed of the semiconductor substrate, the polishing speed of the polishing pad, the polishing time, and the polishing speed and the rotation speed switching time are set from the start of polishing to the end of polishing of the polishing pad based on the rotation speed switching time. 3. The method according to claim 1, wherein the total number of rotations is calculated to be equal, and the semiconductor substrate and the polishing pad are driven at a rotation speed based on the calculation result. 【請求項４】 回転速度切換え時間および半導体基板と
研磨パッドの回転速度のいずれか一方あるいは両方を記
憶し、半導体基板と研磨パッドの研磨開始から研磨終了
までのトータルでの回転した数を一致させるように制御
することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
に記載の半導体基板の精密研磨方法。4. A rotation speed switching time and / or one or both of the rotation speeds of the semiconductor substrate and the polishing pad are stored, and the total number of rotations from the start of polishing to the end of polishing of the semiconductor substrate and the polishing pad is matched. 4. The method for precision polishing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the control is performed as follows. 【請求項５】 半導体基板を回転させるための駆動手段
および研磨パッドを回転させるための駆動手段を有し、
半導体基板のデバイス形成面に研磨パッドを所定の加圧
力を与えた状態で当接させ、半導体基板と研磨パッドを
各々回転させながら研磨を行なう精密研磨装置におい
て、 半導体基板の位置合わせ用のアライメントマーク上の膜
層の対称性を計測する計測手段またはアライメントマー
ク上の膜層の対称性を入力する入力部、および計測され
または入力されたアライメントマーク上の膜層の対称性
に応じて半導体基板および／または研磨パッドの回転速
度を制御する制御手段を備えていることを特徴とする半
導体基板の精密研磨装置。5. A semiconductor device comprising: driving means for rotating a semiconductor substrate; and driving means for rotating a polishing pad.
In a precision polishing apparatus for performing polishing while rotating a semiconductor substrate and a polishing pad while bringing the polishing pad into contact with a device forming surface of the semiconductor substrate while applying a predetermined pressing force, an alignment mark for positioning the semiconductor substrate is provided. Measuring means for measuring the symmetry of the upper film layer or an input unit for inputting the symmetry of the film layer on the alignment mark, and a semiconductor substrate and A precision polishing apparatus for a semiconductor substrate, comprising: control means for controlling a rotation speed of a polishing pad. 【請求項６】 前記制御手段は、半導体基板と研磨パッ
ドの回転速度を変化させ、かつ、半導体基板と研磨パッ
ドの研磨開始から研磨終了までのトータルでの回転した
数を一致させるように制御することを特徴とする請求項
５記載の半導体基板の精密研磨装置。6. The control means controls the rotation speed of the semiconductor substrate and the polishing pad to change, and controls the total number of rotations of the semiconductor substrate and the polishing pad from the start to the end of polishing so as to match. 6. The precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to claim 5, wherein: 【請求項７】 前記制御手段は、半導体基板の回転速
度、研磨パッドの回転速度、研磨時間、研磨圧力を設定
するための第１の入力手段と回転速度切換え時間を設定
するための第２の入力手段を備え、さらに、前記第１お
よび第２の入力手段により入力される値から半導体基板
と研磨パッドのトータルでの回転した数を一致させるよ
うに計算する演算部および前記第１の入力手段により入
力された回転速度と前記演算部の計算結果に基づく回転
速度によって半導体基板と研磨パッドをそれぞれ駆動さ
せる制御部を具備することを特徴とする請求項５または
６記載の半導体基板の精密研磨装置。7. The control means comprises: first input means for setting a rotation speed of a semiconductor substrate, a rotation speed of a polishing pad, a polishing time, and a polishing pressure; and a second input means for setting a rotation speed switching time. An operation unit comprising input means, further calculating from the values input by the first and second input means so as to match the total number of rotations of the semiconductor substrate and the polishing pad, and the first input means 7. A precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to claim 5, further comprising a control unit for driving the semiconductor substrate and the polishing pad at a rotational speed based on the rotational speed input by the control unit and a rotational speed based on a calculation result of the arithmetic unit. . 【請求項８】 回転速度切換え時間および半導体基板と
研磨パッドの回転速度のいずれか一方あるいは両方を記
憶する記憶部を具備し、半導体基板と研磨パッドの研磨
開始から研磨終了までのトータルでの回転した数を一致
させるように制御することを特徴とする請求項５ないし
７のいずれか１項に記載の半導体基板の精密研磨装置。8. A storage unit for storing one or both of a rotation speed switching time and a rotation speed of a semiconductor substrate and a polishing pad, and a total rotation from the start of polishing to the end of polishing of the semiconductor substrate and the polishing pad. The precision polishing apparatus for a semiconductor substrate according to any one of claims 5 to 7, wherein the apparatus is controlled so that the numbers are made equal.
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US7081038B2 (en) 2003-12-15 2006-07-25 Canon Kabushiki Kaisha Polishing method and apparatus

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1472052A2 (en) * 2002-01-31 2004-11-03 Braintech Canada, Inc. Method and apparatus for single camera 3d vision guided robotics
JP2006216788A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Hitachi Cable Ltd Single crystalline wafer for semiconductor laser
EP1927038A2 (en) * 2005-09-23 2008-06-04 Braintech Canada, Inc. System and method of visual tracking
US8437535B2 (en) 2006-09-19 2013-05-07 Roboticvisiontech Llc System and method of determining object pose
US20080181485A1 (en) * 2006-12-15 2008-07-31 Beis Jeffrey S System and method of identifying objects
US8559699B2 (en) * 2008-10-10 2013-10-15 Roboticvisiontech Llc Methods and apparatus to facilitate operations in image based systems
US20140242883A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Applied Materials, Inc. Determination of wafer angular position for in-sequence metrology
CN106002499B (en) * 2016-08-08 2017-11-14 洛阳轴研科技股份有限公司 A kind of Ginding process of flexible bearing lasso external diameter
US11878388B2 (en) * 2018-06-15 2024-01-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Polishing pad, polishing apparatus and method of manufacturing semiconductor package using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081038B2 (en) 2003-12-15 2006-07-25 Canon Kabushiki Kaisha Polishing method and apparatus

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