JP4349752B2

JP4349752B2 - Polishing method

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Publication number: JP4349752B2
Application number: JP2001009536A
Authority: JP
Inventors: 聡岡村; 英夫相澤; 真赤木; 克彦徳重; 尚典松尾; 学辻村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP2002200552A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハなどの研磨対象物を平坦かつ鏡面状に研磨するポリッシング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。このような半導体ウェハの表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行なうポリッシング装置が知られている。
【０００３】
この種のポリッシング装置は、図１２に示すように、上面に研磨布（研磨パッド）３００を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル３０２と、研磨対象物である半導体ウェハ等の基板Ｗをその被研磨面を研磨テーブル３０２に向けて保持するトップリング３０４とを備えている。このようなポリッシング装置を用いて半導体ウェハＷの研磨処理を行なう場合には、研磨テーブル３０２とトップリング３０４とをそれぞれ自転させ、研磨テーブル３０２の上方に設置された砥液ノズル３０６より砥液を供給しつつ、トップリング３０４により半導体ウェハＷを一定の圧力で研磨テーブル３０２の研磨布３００に押圧する。砥液ノズル３０６から供給される砥液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である化学的・機械的研磨によって半導体ウェハＷが平坦かつ鏡面状に研磨される。
【０００４】
研磨布３００に半導体ウェハＷを接触させて、研磨テーブル３０２を回転することによりポリッシングを行なうと、研磨布３００には、砥粒や研磨屑が付着し、研磨布３００の特性が変化して研磨性能が劣化してくる。このため、同一の研磨布３００を用いて半導体ウェハＷの研磨を繰り返すと、研磨速度の低下、又は研磨ムラが生じるなどの問題がある。そこで、半導体ウェハの研磨前後、又は最中に研磨布３００の表面状態を回復するドレッシング（目立て）と称するコンディショニングが行われている。
【０００５】
研磨布のドレッシングを行なう場合には、ポリッシング装置にドレッサー３０８を設け、研磨する半導体ウェハＷの交換時などに、このドレッサー３０８によって研磨布３００のドレッシングを行なう。即ち、ドレッサー３０８の下面に取り付けられたドレッシング部材を研磨テーブル３０２の研磨布３００に押圧しつつ、研磨テーブル３０２とドレッサー３０８とをそれぞれ自転させることで、研磨面に付着した砥粒や切削屑を除去すると共に、研磨面全体の平坦化及び目立てが行なわれ、研磨面が再生される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体ウェハの表面に形成される薄膜は、成膜の際の方法や装置の特性により、半導体ウェハの半径方向の位置で膜厚が異なる。即ち、半径方向に膜厚分布を持っている。また、このような膜厚分布は、成膜の方法や成膜装置の種類によって異なる。即ち、膜厚の厚い部分の半径方向の位置やその数、及び膜厚の薄い部分と厚い部分との膜厚の差は、成膜の方法や成膜装置の種類により異なっている。
【０００７】
しかしながら、上述した従来のドレッサーでは研磨面全体を均一にドレッシングするため、研磨面全体が同じように再生され、研磨面全体が同じ研磨力を持つこととなる。従って、従来のドレッサーによって研磨面を再生した後、半導体ウェハの全面を均等に押圧して研磨すると、半導体ウェハの全面で研磨レートが一定となる。このため、上述した膜厚分布に適合した研磨を行なうことができず、膜厚の薄い部分では過研磨が、膜厚の厚い部分では研磨不足が生ずる場合があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、半導体ウェハ等の研磨対象物の表面に形成された薄膜の膜厚分布に対応して研磨を行なって、研磨後の膜厚の均一性を得ることができるポリッシング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術における問題点を解決するために、本発明は、研磨テーブルの研磨面に第１ドレッサーを押圧しながら研磨テーブルと第１ドレッサーとを相対移動させて研磨面のドレッシングを行ない、上記ドレッシング後の研磨テーブルの研磨面にトップリングで保持した研磨対象物の被研磨面を押圧しながら研磨テーブルとトップリングとを相対移動させて研磨対象物の被研磨面を研磨し、研磨後の研磨対象物の被研磨面のプロファイルを測定して該プロファイルが予め決められたレベルを満たすか否かを判断し、上記プロファイルが上記レベルを逸脱していた場合は上記第１のドレッサーとは異なる別のドレッサーで研磨テーブルの研磨面のドレッシングを行なうことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様においては、上記第１ドレッサーが上記研磨対象物よりも径の小さなドレッサーであることを特徴とする。また、上記研磨テーブルと上記第１ドレッサーの相対運動を、上記第１ドレッサーを回転させながら該第１ドレッサーを上記研磨テーブルの研磨面上を移動させて行なうことを特徴とする。更に、上記第１ドレッサーの回転速度、研磨面上の移動速度及び研磨面に対する押圧力の少なくとも１つを制御しながら、上記研磨テーブルの研磨面のドレッシングを行なうことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の一態様においては、上記別のドレッサーは、上記研磨テーブルの研磨面の略全面をドレッシングするドレッサーであることを特徴とする。好ましくは、この別のドレッサーを上記研磨対象物よりも径の大きなドレッサーとし、別のドレッサーによって上記研磨対象物が押圧される研磨面の略全面を目立てする。これにより、研磨面の凸起部を選択的に除去して研磨面の平坦化を行なうことができる。即ち、研磨中におけるドレッシングによって目立てを多くした部分は早く削れてしまうため、研磨後の研磨面の表面には凹凸ができるが、上記別のドレッサーによるドレッシングによって、このうちの凸起部のみを削り落とすことができるので、研磨面の表面を平坦化することができる。
【００１５】
更に、本発明の一態様は、上記別のドレッサーが、上記研磨面が局所的に減耗した場合に該研磨面の略全面を目立てすることを特徴とする。このような構成により、例えば、第１ドレッサーによるドレッシングによって研磨テーブルの研磨面が局所的に減耗した場合においても、別のドレッサーによって研磨面の状態をリセットすることができるので、その後の研磨をより正確にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１乃至図８を参照して詳細に説明する。
図１は、ポリッシング装置を模式的に示す平面図である。
【００１８】
図１に示すように、ポリッシング装置には、全体が長方形をなす床上のスペースの一端側に一対の研磨部１ａ，１ｂが左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ半導体ウェハ収納用カセット２ａ，２ｂを載置する一対のロード・アンロードユニットが配置されている。研磨部１ａ，１ｂとロード・アンロードユニットとを結ぶ線上には、半導体ウェハを搬送する搬送ロボット４ａ，４ｂが２台配置されて搬送ラインが形成されている。この搬送ラインの両側には、それぞれ１台の反転機５，６とこの反転機５，６を挟んで２台の洗浄機７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂとが配置されている。
【００１９】
２つの研磨部１ａ，１ｂは、基本的に同一の仕様の装置が搬送ラインに対称に配置されており、それぞれ、上面に研磨布が貼付された研磨テーブル１１と、研磨対象物である半導体ウェハを真空吸着により保持し、これを研磨テーブル１１に押圧して研磨するトップリングユニット１２と、研磨テーブル１１上の研磨布の目立て（ドレッシング）を行なうドレッシングユニット１３とを備えている。また、研磨部１ａ，１ｂには、それぞれの搬送ライン側に、半導体ウェハをトップリングユニット１２との間で授受するプッシャー１４が設けられている。
【００２０】
搬送ロボット４ａ，４ｂは、水平面内で屈折自在な関節アームを有しており、それぞれ上下に２つの把持部をドライフィンガーとウェットフィンガーとして使い分けている。この例では２台のロボットが使用されるので、基本的に第１ロボット４ａは反転機５，６よりカセット２ａ，２ｂ側の領域を、第２ロボット４ｂは反転機５，６より研磨部１ａ，１ｂ側の領域をそれぞれ受け持つ。
【００２１】
反転機５，６は半導体ウェハの上下を反転させるもので、搬送ロボット４ａ，４ｂのハンドが到達可能な位置に配置されている。この例では、２つの反転機５，６をドライ基板を扱うものと、ウエット基板を扱うものとに使い分けている。
【００２２】
各洗浄機７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの形式は任意であるが、例えば、研磨部１ａ，１ｂ側はスポンジ付きのローラで半導体ウェハの表裏両面を拭う形式の洗浄機７ａ，７ｂであり、カセット２ａ，２ｂ側は半導体ウェハのエッジを把持して水平面内で回転させながら洗浄液を供給する形式の洗浄機８ａ，８ｂである。後者は、遠心脱水して乾燥させる乾燥機としての機能をも備える。洗浄機７ａ，７ｂにおいて、半導体ウェハの１次洗浄を行なうことができ、洗浄機８ａ，８ｂにおいて１次洗浄後の半導体ウェハの２次洗浄を行なうことができる。
【００２３】
次に、上述した研磨部の詳細を説明する。図２は図１に示す研磨部１ａの要部を模式的に示す縦断面図、図３及び図４は図１の研磨部１ａの概略を示す平面図である。なお、以下では、研磨部１ａについてのみ説明するが、研磨部１ｂについても研磨部１ａと同様に考えることができる。
【００２４】
図２に示すように、研磨テーブル１１の研磨布１０の表面は研磨対象物である半導体ウェハＷと摺接する研磨面を構成している。研磨テーブル１１は、テーブル軸１１ａを介してその下方に配置されるモータ（図示せず）に連結されており、研磨テーブル１１はそのテーブル軸１１ａ周りに回転可能となっている。
【００２５】
図２乃至図４に示すように、研磨テーブル１１の上方には砥液・水供給ノズル１５が配置されており、この砥液・水供給ノズル１５からは研磨に使用する研磨砥液及びドレッシングに使用するドレッシング液（例えば、水）が研磨布１０上に供給される。また、これら砥液と水を回収する枠体１７が研磨テーブル１１の周囲に設けられており、この枠体の下部に樋１７ａが形成されている。
【００２６】
また、研磨テーブル１１の上方には、窒素ガスと純水又は薬液とを混合した液体を研磨布の研磨面に噴射するアトマイザ１６が配置されている。アトマイザ１６は、窒素ガス供給源及び液体供給源に接続される複数の噴射ノズル１６ａを備えている。窒素ガス供給源からの窒素ガス及び液体供給源からの純水又は薬液は、図示しないレギュレータやエアオペレータバルブによって所定の圧力に調整され、両者が混合された状態でアトマイザ１６の噴射ノズル１６ａに供給される。
【００２７】
混合された窒素ガスと純水又は薬液は、▲１▼液体微粒子化、▲２▼液体が凝固した微粒子固体化、▲３▼液体が蒸発した気体化（これら▲１▼、▲２▼、▲３▼を霧状化又はアトマイズという）された状態で、アトマイザ１６の噴射ノズル１６ａから研磨布１０に向けて噴射される。混合された液体が液体微粒子化、微粒子固体化、気体化のいずれの状態で噴射されるかは、窒素ガス及び／又は純水又は薬液の圧力、温度、又はノズル形状などによって決定される。従って、レギュレータなどによって窒素ガス及び／又は純水又は薬液の圧力、温度、又はノズル形状などを適宜変更することによって噴射される液体の状態を変更することができる。
【００２８】
トップリングユニット１２は、回転可能な支軸２０と、支軸２０の上端に連結されるトップリングヘッド２１と、トップリングヘッド２１の自由端から垂下するトップリングシャフト２２と、トップリングシャフト２２の下端に連結される略円盤状のトップリング２３とから構成されている。トップリング２３は、支軸２０の回転によるトップリングヘッド２１の揺動と共に水平方向に移動し、図１の矢印Ａで示すように、プッシャー１４と研磨布１０上の研磨位置との間での往復運動が可能となっている。
【００２９】
また、トップリング２３は、トップリングシャフト２２を介してトップリングヘッド２１の内部に設けられた図示しないモータ及び昇降シリンダに連結されており、これにより昇降可能かつトップリングシャフト２２周りに回転可能となっている。また、研磨対象である半導体ウェハＷは、トップリング２３の下端面に真空等によって吸着、保持されている。これらの機構により、トップリング２３は自転しながら、その下面に保持した半導体ウェハＷを研磨布１０に対して任意の圧力で押圧することができる。
【００３０】
ドレッシングユニット１３は、研磨を行って劣化した研磨布１０の表面を再生するもので、研磨テーブル１１の中心に対してトップリングユニット１２とは反対側に配置されている。図２乃至図４に示すように、ドレッシングユニット１３は、２つのドレッサー、即ち、第１ドレッサー３９及び第２ドレッサー３３を一体化して備えている。後述するように、第１ドレッサー３９は研磨中に研磨布１０のドレッシングを行なうため、第２ドレッサー３３は研磨前の研磨布１０の初期表面調整のための目粗しを行なうためにそれぞれ用いられる。
【００３１】
ドレッシングユニット１３は、回転可能な支軸３０と、支軸３０の上端に連結されるドレッサーヘッド３１と、ドレッサーヘッド３１の自由端から垂下するドレッサーシャフト３２と、ドレッサーシャフト３２の下端に連結される略円盤状の第２ドレッサー３３とを備えている。第２ドレッサー３３は、支軸３０の回転によるドレッサーヘッド３１の揺動と共に水平方向に移動し、図１及び図３の矢印Ｂで示すように研磨布１０上のドレッシング位置と研磨テーブル１１の外側の待機位置との間で往復運動が可能となっている。更に、第２ドレッサー３３は、ドレッサーシャフト３２を介してドレッサーヘッド３１の内部に設けられた図示しないモータ及び昇降シリンダに連結されており、これにより昇降可能かつドレッサーシャフト３２周りに回転可能となっている。なお、研磨テーブル１１の外側の待機位置には、第２ドレッサー３３を洗浄するためのドレッサー洗浄槽１８が配置されている。
【００３２】
ここで、第２ドレッサー３３は、ドレッシング部材としてペレット及びリングタイプのダイヤモンドドレッサー３４を備えている。このダイヤモンドドレッサー３４は、第２ドレッサー３３の下面の周縁部にダイヤモンド粒子等の粒状物が電着された円板の部材を複数個配設したものである。第２ドレッサー３３の直径は例えば２７０ｍｍであり、研磨対象物である半導体ウェハＷの直径（２００ｍｍ）よりも大きくなっている。従って、第２ドレッサー３３によりドレッシングされる研磨面の領域は、半導体ウェハＷの研磨に用いられる研磨面の領域よりも大きくなっている。
【００３３】
ドレッサーヘッド３１の側部には支持部３５が固着されており、支持部３５の先端には揺動モータ３６が固定されている。揺動モータ３６のモータシャフト３６ａには揺動アーム３７が連結されており、揺動モータ３６を回転駆動することによって揺動アーム３７が揺動するようになっている。この揺動モータ３６は制御装置５０に接続されており、該制御装置５０によってモータ速度（揺動速度）が制御される。揺動モータ３６は、後述する第１ドレッサー３９を研磨テーブル１１の研磨面上で移動させる移動機構を構成する。
【００３４】
揺動アーム３７の自由端側からはドレッサーシャフト３８が垂下しており、ドレッサーシャフト３８の下端には略円盤状の第１ドレッサー３９が連結されている。第１ドレッサー３９は、揺動モータ３６の駆動による揺動アーム３７の揺動と共に水平方向に移動し、図４の矢印Ｃで示すように研磨布１０上のドレッシング位置と研磨テーブル１１の外側の待機位置との間で往復運動が可能となっている。支軸３０のドレッサーヘッド３１の下方には支持台４６が固定されており、支持台４６には第１ドレッサー３９の待機位置に第１ドレッサー３９を洗浄するための桶状のドレッサー洗浄槽４７が設けられている。この支持台４６は支軸３０の回転によりドレッサーヘッド３１と一体となって揺動する。
【００３５】
ドレッサーシャフト３８は揺動アーム３７に固定されたエアシリンダ（押圧機構）４０に連結されており、このエアシリンダ４０によってドレッサーシャフト３８は昇降可能となっている。更に、ドレッサーシャフト３８はキー（図示せず）を介して回転筒４１に連結されている。この回転筒４１はその外周部にタイミングプーリ４２を備えている。揺動アーム３７には回転モータ（回転機構）４３が固定されており、上記タイミングプーリ４２はタイミングベルト４４を介して回転モータ４３に設けられたタイミングプーリ４５に接続されている。従って、回転モータ４３を駆動することによってタイミングプーリ４５、タイミングベルト４４、及びタイミングプーリ４２を介して回転筒４１及びドレッサーシャフト３８が一体に回転し、第１ドレッサー３９が回転する。
【００３６】
ここで、第１ドレッサー３９は、ドレッシング部材としてディスクタイプのダイヤモンドドレッサー４８を備えている。このダイヤモンドドレッサー４８は、第１ドレッサー３９の下面の全面にダイヤモンド粒子等の粒状物が電着された円板の部材を配設したものである。第１ドレッサー３９の直径は例えば１００ｍｍであり、研磨対象物である半導体ウェハＷの直径（２００ｍｍ）よりも小さくなっている。従って、第１ドレッサー３９によりドレッシングされる研磨面の領域は、半導体ウェハＷの研磨に用いられる研磨面の領域よりも小さくなっている。
【００３７】
このように、ドレッシングユニットは、目的の異なる２つのドレッサー及び一方のドレッサーの洗浄槽を一体化した構成となっている。このような構成とすることにより、設備の省スペース化を図ることが可能となる。
【００３８】
次に、上述した構成のポリッシング装置を用いて、半導体ウェハの研磨処理及びドレッシングを行なう場合の動作について説明する。図５乃至図７は、一連の動作を示すタイミングチャートである。
【００３９】
まず、図５に示す例について説明する。
最初に研磨前の研磨布の初期表面調整が行なわれる。この研磨前の研磨布の初期表面調整では、ドレッシングユニット１３の第２ドレッサー３３を用いて研磨布１０の表面を薄く削り取ることによる目粗しが行なわれる。図３はこのような状態を示している。この場合には、支軸３０の回転によりドレッサーヘッド３１を研磨布１０上のドレッシング位置に移動する。そして、第２ドレッサー３３及び研磨テーブル１１をそれぞれ独立に自転させつつ、第２ドレッサー３３に保持されたダイヤモンドドレッサー３４を所定の圧力で研磨布１０に当接させる。このとき、ドレッシング部材３４が研磨布１０に接触するのと同時又は接触する前に、砥液・水供給ノズル１５から研磨布１０の上面に水を供給し、研磨布１０に残留している使用済みの砥液を洗い流す。このように、第２ドレッサー３３によって、研磨布１０の研磨面は全体に亘って再生される。
【００４０】
次に、研磨前の第２ドレッサー３３によるドレッシングが行なわれる。この第２ドレッサー３３によるドレッシング中又はドレッシング前後に、所定の圧力、温度の窒素ガスと純水又は薬液とをアトマイザ１６に供給し、アトマイザ１６の噴射ノズル１６ａから純水又は薬液と窒素ガスとの混合液体を研磨布１０に向けて噴射する。これにより、混合液体が霧状化された状態で研磨布１０に噴射され、研磨布１０上の砥液や研磨屑が研磨テーブル１１の外方に飛散される。特に、研磨布の凹部に落ち込んだ砥液や研磨屑を、混合液体中の気体によって掻き出し、更に純水又は薬液によって洗い流すことができる。これにより、スクラッチの原因となる研磨布１０上に存在する砥液や研磨屑を効果的に除去することができる。このようなアトマイズは、第２ドレッサー３３によるドレッシング中の任意の時間、あるいは第２ドレッサー３３によるドレッシングの前後の任意の時間に行なうことができる。なお、図５乃至図７において点線で示すように、研磨前の研磨布の初期表面調整のときにもアトマイズを行なうこととしてもよい。
【００４１】
砥液・水供給ノズルから研磨布１０に供給された水や、アトマイザ１６から研磨布１０に噴射された混合液体は、研磨テーブル１１の回転による遠心力を受けて研磨テーブル１１の外方に飛散し、枠体１７の下部の樋１７ａにより回収される。ドレッシング終了後の第２ドレッサー３３は、ドレッサーヘッド３１の揺動により待機位置に戻され、この待機位置に設置されたドレッサー洗浄槽１８によって洗浄される。
【００４２】
次に、半導体ウェハの研磨処理が行なわれる。半導体ウェハの研磨処理中には、トップリング２３によって半導体ウェハＷの研磨が行なわれると同時に、ドレッシングユニット１３の第１ドレッサー３９によるドレッシングも行なわれる。図４はこのような状態を示している。この場合には、支軸２０の回転によりトップリングヘッド２１を研磨布１０上の研磨位置に移動する。そして、トップリング２３及び研磨テーブル１１をそれぞれ独立に自転させつつ、トップリング２３に保持された半導体ウェハＷと研磨テーブル１１とを相対運動させて、トップリング２３の下面に保持された半導体ウェハＷを研磨テーブル１１上の研磨布１０に押圧する。このとき、同時に砥液・水供給ノズル１５から研磨布１０の上面に砥液を供給する。この砥液として、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものが用いられ、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用とによって半導体ウェハＷが研磨される。研磨に使用された砥液は、研磨テーブル１１の回転による遠心力を受けて研磨テーブル１１の外方に飛散し、枠体１７の下部の樋１７ａにより回収される。
【００４３】
このような研磨中に、ドレッシングユニット１３の支持部３５に固定された揺動モータ３６を駆動し、揺動アーム３７を揺動させて支持台４６のドレッサー洗浄槽４７に収容されていた第１ドレッサー３９を研磨布１０上に移動させる。そして、第１ドレッサー３９を回転モータ４３により回転させ、第１ドレッサーに保持されたダイヤモンドドレッサー４８を所定の圧力で研磨布１０に当接させ研磨布１０のドレッシングを行なう。
【００４４】
このドレッシング中には、揺動モータ３６により揺動アーム３７及び第１ドレッサー３９を揺動させる。制御装置５０は、研磨テーブル１１上の位置によって第１ドレッサー３９の揺動速度が変化するように、揺動モータ３６のモータ速度を制御する。この第１ドレッサー３９の揺動速度は、半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルに基づいて制御されている。即ち、研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨する研磨布１０の位置では遅く、研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨する研磨布１０の位置では速く移動するように制御されている。従って、研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨するために用いられる研磨布が、研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨するために用いられる研磨布よりも多くドレッシングされ目立てされるため、トップリング２３では、研磨すべき膜厚の厚い部分を相対的に多く、薄い部分を相対的に少なく研磨することができ、研磨の過不足をなくすことができる。なお、半導体ウェハＷの研磨中における第１ドレッサー３９のドレッシング時間は任意に選択できる。また、制御装置５０は、第１ドレッサー３９の揺動速度を制御しているが、回転モータ（回転機構）４３又はエアシリンダ（押圧機構）４０を制御して、第１ドレッサー３９の回転速度又は押圧荷重を制御することによって、同様に研磨の過不足をなくすことが可能である。
【００４５】
図６に示す例においては、研磨前の研磨布の初期表面調整を第２ドレッサー３３ではなく、第１ドレッサー３９により行なっており、その他の点は上述した図５に示す例と同様である。このように、第１ドレッサー３９によって初期表面調整のための目粗しを行なうことも可能である。また、図７に示す例のように、第２ドレッサー３３を研磨布１０の交換時のみ使用し、その後のドレッシングは第１ドレッサー３９によって行なうことも可能である。使用前の研磨布１０は目立てが全くされていないので、初期表面調整のドレッシング時間が長くなる。一方、一度目立てがなされた研磨布１０は、その後は軽いドレッシングをするだけで研磨効率が上がる。従って、図７に示す例では、大径の第２ドレッサー３３によって短時間で初期表面調整を行ない、小径の第１ドレッサー３９によって、ドレッシングが必要な箇所の目立てを行なっている。このような方法は、研磨対象と使用する研磨砥液の組合せなどによって、研磨プロセス上、研磨中にドレッシングができない場合に好適なドレッシング方法である。
【００４６】
上述したように、上記ポリッシング装置は、研磨対象物である半導体ウェハＷよりも径の小さな第１ドレッサー３９を用いることにより、研磨面の領域内でドレッシングされる領域を任意に変更することができるため、研磨面の任意の箇所の目立て量を調整することが可能となる。従って、半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイル（膜厚分布）に応じた適切な研磨が可能となる。
【００４７】
ここで、例えば成膜法や成膜装置に応じて半導体ウェハＷの研磨すべき膜厚の分布、即ち、半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルを予め想定し、このプロファイルに基づいたプログラムによって第１ドレッサー３９の揺動速度、回転速度、押圧荷重のうち少なくとも１つを制御することとしてもよい。また、図２乃至図４に示すように、研磨前又は研磨中の半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルを測定する膜厚測定器１００を設けて、この膜厚測定器により測定された実際の半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルに基づいて半導体ウェハ毎に第１ドレッサー３９の揺動速度、回転速度、押圧荷重のうち少なくとも１つを制御することとしてもよい。このように膜厚測定器１００を設けた場合には、半導体ウェハ毎に、より適切な研磨が可能となる。また、このように膜厚測定器１００により半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルを測定する場合においては、更に研磨布１０の研磨面のプロファイルを測定するパッドプロファイラーを設けて研磨面のプロファイルをも測定し、半導体ウェハＷの被研磨面及び研磨布１０の研磨面の双方のプロファイルに基づいて、第１ドレッサー３９の揺動速度、回転速度、押圧荷重のうち少なくとも１つを制御することとしてもよい。
【００４８】
また、図８に示すようなフローによって研磨布１０のドレッシングを行なうことも可能である。即ち、第２ドレッサー３３によって初期表面調整した後、第１ドレッサー３９によるドレッシングを行ない、半導体ウェハＷを研磨する。半導体ウェハＷの研磨後には、研磨布１０の研磨性能が適切に維持されているかを判断し、研磨性能が適切に維持されていない場合には、大径の第２ドレッサー３３によって研磨布１０を全体に亘ってドレッシングする。研磨性能が適切に維持されているかを判断するためには、研磨後の半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルを膜厚測定器１００によって測定し、測定されたプロファイルが予め決められたレベルを満たすか否かを判断する。このように、研磨面が局所的に減耗した場合に、大径の第２ドレッサー３３によって研磨面の略全面を目立てすることによって、第１ドレッサー３９によるドレッシングによって研磨布１０が局所的に減耗した場合においても、第２ドレッサー３３によって研磨布１０の状態をリセットすることが可能となる。
【００４９】
次に、他のポリッシング装置について図９乃至図１１を参照して詳細に説明する。なお、上述の例における部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の符号を付し、特に説明しない部分については上述の例と同様である。
図９は、研磨部の要部を模式的に示す縦断面図、図１０及び図１１は、研磨部の概略を示す平面図である。
【００５０】
このポリッシング装置は、図９乃至図１１に示すように、研磨中に研磨布のドレッシングを行なう第１ドレッサー７３を備えた第１ドレッシングユニット５２と、研磨前の研磨布の初期表面調整のための目粗しを行なう第２ドレッサー６３を備えた第２ドレッシングユニット５１とを別々に備えている。
【００５１】
第１ドレッシングユニット５２は、水平方向に延びるボールネジ７０と、ボールネジ７０上のナット７１から垂下するドレッサーシャフト７２と、ドレッサーシャフト７２の下端に連結される略円板状の第１ドレッサー７３とを備えている。ボールネジ７０の一端にはボールネジ駆動モータ７４が接続されている。ボールネジ駆動モータ７４の駆動によりボールネジ７０が回転し、このボールネジ７０の作用によりボールネジ７０上のナット７１及び該ナット７１に連結された第１ドレッサー７３が水平方向に移動可能となっている。これにより、第１ドレッサー７３は、図１１の矢印Ｅに示すように、研磨布１０上のドレッシング位置と研磨テーブル１１の外側の待機位置との間で往復運動が可能となっている。このボールネジ駆動モータ７４は制御装置８０に接続されており、制御装置８０によってモータ速度（揺動速度）が制御される。このボールネジ駆動モータ７４は、第１ドレッサー７３を研磨テーブル１１上で移動させる移動機構を構成する。
【００５２】
更に、第１ドレッサー７３は、ドレッサーシャフト７２を介してボールネジ７０のナット７１上に固定された回転モータ（回転機構）７５及びエアシリンダ（押圧機構）７６に連結されており、これにより昇降可能かつドレッサーシャフト７２周りに回転可能となっている。なお、研磨テーブル１１の外側の待機位置には、第１ドレッサー７３を洗浄するためのドレッサー洗浄槽７７が配置されている。
【００５３】
ここで、第１ドレッサー７３は、前述の例と同様に、ドレッシング部材としてディスクタイプのダイヤモンドドレッサー７８を備えており、第１ドレッサー７３の直径は研磨対象物である半導体ウェハＷの直径よりも小さくなっている。従って、第１ドレッサー７３によりドレッシングされる研磨面の領域は、半導体ウェハＷの研磨に用いられる研磨面の領域よりも小さくなっている。
【００５４】
第２ドレッシングユニット５１は、回転可能な支軸６０と、支軸６０の上端に連結されるドレッサーヘッド６１と、ドレッサーヘッド６１の自由端から垂下するドレッサーシャフト６２と、ドレッサーシャフト６２の下端に連結される略円盤状の第２ドレッサー６３とを備えている。第２ドレッサー６３は、支軸６０の回転によるドレッサーヘッド６１の揺動と共に水平方向に移動し、図１０の矢印Ｄで示すように研磨布１０上のドレッシング位置と研磨テーブル１１の外側の待機位置との間で往復運動が可能となっている。更に、第２ドレッサー６３は、ドレッサーシャフト６２を介してドレッサーヘッド６１の内部に設けられた図示しないモータ及び昇降シリンダに連結されており、これにより昇降可能かつドレッサーシャフト６２周りに回転可能となっている。
【００５５】
ここで、第２ドレッサー６３は、前述の例と同様に、ドレッシング部材としてペレットタイプのダイヤモンドドレッサー６４を備えており、第２ドレッサー６３の直径は、研磨対象物である半導体ウェハＷの直径よりも大きくなっている。従って、第２ドレッサー６３によりドレッシングされる研磨面の領域は、半導体ウェハＷの研磨に用いられる研磨面の領域よりも大きくなっている。
【００５６】
次に、上述した構成のポリッシング装置を用いて、半導体ウェハの研磨処理及びドレッシングを行なう場合の動作について説明する。以下では、前述の図５に示す例に対応する動作についてのみ説明するが、図６乃至図８に示す例に対応する動作も可能であることは言うまでもない。
【００５７】
まず、研磨前の研磨布の初期表面調整を行なう場合について説明する。この研磨前の研磨布の初期表面調整では、第２ドレッシングユニット５１の第２ドレッサー６３を用いて研磨布１０の表面を薄く削り取ることによる目粗しが行なわれる。図１０はこのような状態を示している。この場合には、支軸６０の回転によりドレッサーヘッド６１を研磨布１０上のドレッシング位置に移動する。そして、第２ドレッサー６３及び研磨テーブル１１をそれぞれ独立に自転させつつ、第２ドレッサー６３に保持されたダイヤモンドドレッサー６４を所定の圧力で研磨布１０に当接させる。このように、第２ドレッサー６３によって研磨布１０の研磨面は全体に亘って再生される。なお、ドレッシング終了後の第２ドレッサー６３は、ドレッサーヘッド６１の揺動により待機位置に戻され、この待機位置に設置されたドレッサー洗浄槽１８によって洗浄される。
【００５８】
次に、半導体ウェハの研磨処理が行なわれる。半導体ウェハの研磨処理中には、トップリング２３によって半導体ウェハＷの研磨が行なわれると同時に、第１ドレッシングユニット５２の第１ドレッサー７３によるドレッシングも行なわれる。図１１はこのような状態を示している。この場合には、支軸２０の回転によりトップリングヘッド２１を研磨布１０上の研磨位置に移動する。そして、トップリング２３及び研磨テーブル１１をそれぞれ独立に自転させつつ、トップリング２３に保持された半導体ウェハＷと研磨テーブル１１とを相対運動させて、トップリング２３の下面に保持された半導体ウェハＷを研磨テーブル１１上の研磨布１０に押圧する。このとき、同時に砥液・水供給ノズル１５から研磨布１０の上面に砥液が供給され、半導体ウェハＷが研磨される。
【００５９】
このような研磨中に、第１ドレッシングユニット５２のボールネジ駆動モータ７４を駆動し、ドレッサー洗浄槽７７に収容されていた第１ドレッサー７３を研磨布１０上に移動させる。そして、第１ドレッサー７３を回転モータ７５により回転させ、第１ドレッサー７３に保持されたダイヤモンドドレッサー７８を所定の圧力で研磨布１０に当接させ研磨布１０のドレッシングを行なう。
【００６０】
このドレッシング中には、ボールネジ駆動モータ７４により第１ドレッサー７３を研磨テーブル１１上でテーブル１１の半径方向に揺動させる。制御装置８０は、研磨テーブル１１上の位置によって第１ドレッサー７３の揺動速度が変化するように、ボールネジ駆動モータ７４のモータ速度を制御する。この第１ドレッサー７３の揺動速度は、半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルに基づいて制御されている。即ち、研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨する研磨布１０の位置では遅く、研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨する研磨布１０の位置では速く移動するように制御される。従って、研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨するために用いられる研磨布は、研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨するために用いられる研磨布よりも多くドレッシングされ目立てされるため、トップリング２３では、研磨すべき膜厚の厚い部分を相対的に多く、薄い部分を相対的に少なく研磨することができ、研磨の過不足をなくすことができる。なお、半導体ウェハＷの研磨中における第１ドレッサー７３のドレッシング時間は任意に選択できる。また、制御装置５０は、第１ドレッサー７３の揺動速度を制御しているが、回転モータ（回転機構）７５及びエアシリンダ（押圧機構）７６を制御して、第１ドレッサー７３の回転速度又は押圧荷重を制御することによって、同様に研磨の過不足をなくすことが可能である。
【００６１】
このように、本発明に係るポリッシング装置は、研磨対象物である半導体ウェハＷよりも径の小さな第１ドレッサー７３を用いることにより、研磨面の領域内でドレッシングされる領域を任意に変更することができるため、研磨面の任意の箇所の目立て量を調整することが可能となる。従って、半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイル（膜厚分布）に応じた適切な研磨が可能となる。
【００６２】
前述の例と同様に、例えば成膜法や成膜装置に応じて半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルを予め想定し、このプロファイルに基づいたプログラムによって第１ドレッサー７３の揺動速度、回転速度、押圧荷重のうち少なくとも１つを制御することとしてもよいし、あるいは、研磨前の半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルを測定する膜厚測定器を設けて、この膜厚測定器により測定された実際の半導体ウェハＷの被研磨面のプロファイルに基づいて各半導体ウェハ毎に第１ドレッサー７３の揺動速度、回転速度、押圧荷重のうち少なくとも１つを制御することとしてもよい。
【００６３】
なお、前述の各例においては、第２ドレッサー及び第１ドレッサーのドレッシング部材としていずれもダイヤモンドドレッサーを用いたが、これに限られるものではない。例えば、ペレットタイプやディスクタイプのダイヤモンドドレッサーだけでなく、リングタイプのダイヤモンドドレッサーを用いることもでき、ブラシドレッサを用いることもできる。これらの様々なドレッシング部材を適宜組み合わせて使用することが可能である。
【００６４】
さてこれまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいものであることは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、研磨対象物よりも径の小さなドレッサーを用いることにより、研磨面の領域内でドレッシングされる領域を任意に変更することができる。従って、研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨するために用いられる研磨布を、研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨するために用いられる研磨布よりも多くドレッシングし目立てすることが可能となる。これにより、研磨すべき膜厚の厚い部分を相対的に多く、薄い部分を相対的に少なく研磨することができ、研磨対象物の被研磨面のプロファイル（膜厚分布）に応じた適切な研磨が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリッシング装置を模式的に示す平面図である。
【図２】ポリッシング装置の研磨部の要部を模式的に示す縦断面図である。
【図３】図１の研磨部の概略を示す平面図であり、研磨布の初期表面の調整を行なうときの状態を示している。
【図４】図１の研磨部の概略を示す平面図であり、トップリングによる研磨中の状態を示している。
【図５】図２の研磨部の一連の動作例を示すタイミングチャートである。
【図６】図２の研磨部の一連の動作例を示すタイミングチャートである。
【図７】図２の研磨部の一連の動作例を示すタイミングチャートである。
【図８】図２の研磨部の一連の動作例を示すフローチャートである。
【図９】他のポリッシング装置の研磨部の要部を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】他のポリッシング装置の研磨部の概略を示す平面図であり、研磨布の初期表面の調整を行なうときの状態を示している。
【図１１】他のポリッシング装置の研磨部の概略を示す平面図であり、トップリングによる研磨中の状態を示している。
【図１２】従来のポリッシング装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ研磨部
２ａ，２ｂ半導体ウェハ収納用カセット
４ａ，４ｂ搬送ロボット
５，６反転機
７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ洗浄機
１０研磨布
１１研磨テーブル
１１ａテーブル軸
１２トップリングユニット
１３ドレッシングユニット
１４プッシャー
１５砥液・水供給ノズル
１６アトマイザ
１６ａ噴射ノズル
１７枠体
１７ａ樋
１８，４７，７７ドレッサー洗浄槽
２０，３０，６０支軸
２１トップリングヘッド
２２トップリングシャフト
２３トップリング
３１，６１ドレッサーヘッド
３２，３８，６２，７２ドレッサーシャフト
３３，６３第２ドレッサー
３４，４８，６４，７８ドレッシング部材
３５支持部
３６揺動モータ
３６ａモータシャフト
３７揺動アーム
３９，７３第１ドレッサー
４０エアシリンダ
４１回転円筒
４２，４５タイミングプーリ
４３回転モータ
４４タイミングベルト
４６支持台
５０，８０制御装置
５１第２ドレッシングユニット
５２第１ドレッシングユニット
７０ボールネジ
７１ナット
７４ボールネジ駆動モータ
７５回転モータ
７６エアシリンダ
１００膜厚測定器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention is a polishing method for polishing a polishing object such as a semiconductor wafer into a flat and mirror surface.MethodIt is about.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as semiconductor devices are highly integrated, circuit wiring is becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. In particular, in the case of photolithography having a line width of 0.5 μm or less, the depth of focus becomes shallow, so that the flatness of the imaging surface of the stepper is required. As one means for flattening the surface of such a semiconductor wafer, a polishing apparatus that performs chemical mechanical polishing (CMP) is known.
[0003]
As shown in FIG. 12, this type of polishing apparatus has a polishing table 302 that forms a polishing surface by attaching a polishing cloth (polishing pad) 300 to the upper surface, and a substrate W such as a semiconductor wafer that is an object to be polished. And a top ring 304 that holds the surface to be polished toward the polishing table 302. When performing polishing processing of the semiconductor wafer W using such a polishing apparatus, the polishing table 302 and the top ring 304 are each rotated, and the polishing liquid is supplied from the polishing liquid nozzle 306 installed above the polishing table 302. While being supplied, the semiconductor wafer W is pressed against the polishing pad 300 of the polishing table 302 with a constant pressure by the top ring 304. The abrasive liquid supplied from the abrasive liquid nozzle 306 is, for example, a suspension of abrasive grains made of fine particles such as silica in an alkaline solution, and a combination of chemical polishing action by alkali and mechanical polishing action by abrasive grains. The semiconductor wafer W is polished flat and mirror-like by the chemical / mechanical polishing which is the action.
[0004]
When polishing is performed by bringing the semiconductor wafer W into contact with the polishing cloth 300 and rotating the polishing table 302, abrasive grains and polishing debris adhere to the polishing cloth 300, and the characteristics of the polishing cloth 300 change to perform polishing. Performance will deteriorate. For this reason, when the polishing of the semiconductor wafer W is repeated using the same polishing cloth 300, there are problems such as a decrease in polishing rate or uneven polishing. Therefore, conditioning called dressing (sharpening) for recovering the surface state of the polishing pad 300 is performed before, during, or during the polishing of the semiconductor wafer.
[0005]
When dressing the polishing cloth, a dresser 308 is provided in the polishing apparatus, and the dressing cloth 300 is dressed by the dresser 308 when the semiconductor wafer W to be polished is replaced. That is, while the dressing member attached to the lower surface of the dresser 308 is pressed against the polishing cloth 300 of the polishing table 302, the polishing table 302 and the dresser 308 are each rotated to thereby remove abrasive grains and cutting chips adhering to the polishing surface. At the same time, the entire polished surface is flattened and sharpened to regenerate the polished surface.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer has a different film thickness at a position in the radial direction of the semiconductor wafer depending on a method and an apparatus characteristic at the time of film formation. That is, it has a film thickness distribution in the radial direction. Such a film thickness distribution varies depending on the film forming method and the type of film forming apparatus. That is, the radial position and the number of thick portions and the difference in film thickness between the thin and thick portions differ depending on the film forming method and the type of film forming apparatus.
[0007]
However, since the above-mentioned conventional dresser uniformly dresses the entire polishing surface, the entire polishing surface is regenerated in the same way, and the entire polishing surface has the same polishing power. Accordingly, when the polishing surface is regenerated by a conventional dresser and then the entire surface of the semiconductor wafer is uniformly pressed and polished, the polishing rate becomes constant over the entire surface of the semiconductor wafer. For this reason, polishing suitable for the above-described film thickness distribution cannot be performed, and over-polishing may occur in a portion where the film thickness is thin, and polishing may be insufficient in a portion where the film thickness is thick.
[0008]
  The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and performs polishing according to the film thickness distribution of a thin film formed on the surface of an object to be polished such as a semiconductor wafer.WhatPolishing that can obtain uniformity of film thickness after polishingMethodThe purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve such problems in the prior art, the present invention provides:The polishing object is dressed on the polishing surface by moving the polishing table and the first dresser relative to each other while pressing the first dresser against the polishing surface of the polishing table, and held by the top ring on the polishing surface of the polishing table after the dressing. The polishing table and the top ring are moved relative to each other while pressing the surface to be polished to polish the surface to be polished, and the profile of the surface to be polished after polishing is measured to obtain the profile in advance. It is determined whether or not a predetermined level is satisfied, and if the profile deviates from the level, dressing of the polishing surface of the polishing table is performed with another dresser different from the first dresser.It is characterized by that.
[0012]
  BookIn one aspect of the invention, the aboveFirstThe dresser is a dresser having a diameter smaller than that of the object to be polished.Further, the relative movement of the polishing table and the first dresser is performed by moving the first dresser on the polishing surface of the polishing table while rotating the first dresser. Further, the polishing surface of the polishing table is dressed while controlling at least one of the rotational speed of the first dresser, the moving speed on the polishing surface, and the pressing force against the polishing surface.
[0014]
  In another aspect of the invention,The another dresser is a dresser that dresses substantially the entire polishing surface of the polishing table.. Preferably thisanotherThe dresser is a dresser having a diameter larger than that of the object to be polished,anotherThe entire polishing surface on which the object to be polished is pressed by the dresser is conspicuous. Thereby, the protruding portion of the polishing surface can be selectively removed to flatten the polishing surface. That is, since the portion that has been conspicuous due to dressing during polishing is shaved quickly, the surface of the polished surface after polishing can be uneven,anotherBy dressing with a dresser, only the protrusions can be scraped off, and the surface of the polishing surface can be flattened.
[0015]
  Furthermore, one embodiment of the present invention is the above.anotherThe dresser is characterized in that when the polishing surface is locally depleted, substantially the entire polishing surface is conspicuous. With such a configuration, for example,FirstEven when the polishing surface of the polishing table is locally worn by dressing with a dresser,anotherSince the state of the polishing surface can be reset by the dresser, subsequent polishing can be made more accurate.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The followingMysteriousThe embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8.
  FIG.TheIt is a top view which shows a ripening apparatus typically.
[0018]
  As shown in FIG.TheIn the lithographic apparatus, a pair of polishing portions 1a and 1b are arranged opposite to the left and right sides at one end of a rectangular space on the whole, and semiconductor wafer storage cassettes 2a and 2b are placed on the other ends, respectively. A pair of load / unload units are arranged. Two transfer robots 4a and 4b for transferring semiconductor wafers are arranged on a line connecting the polishing units 1a and 1b and the load / unload unit to form a transfer line. On one side of the transfer line, one reversing machine 5 and 6 and two washing machines 7a, 7b, 8a and 8b are arranged with the reversing machines 5 and 6 interposed therebetween.
[0019]
The two polishing units 1a and 1b are basically configured such that apparatuses having the same specifications are symmetrically arranged on the transfer line, and each has a polishing table 11 with a polishing cloth affixed to the upper surface and a semiconductor wafer that is a polishing object. Are held by vacuum suction, and are pressed against the polishing table 11 for polishing, and a dressing unit 13 for dressing the polishing cloth on the polishing table 11 is provided. The polishing units 1a and 1b are provided with pushers 14 for transferring the semiconductor wafer to and from the top ring unit 12 on the respective transfer line sides.
[0020]
  The transfer robots 4a and 4b have articulated arms that can be refracted in a horizontal plane, and use two gripping portions as dry fingers and wet fingers.This exampleSince two robots are used, basically, the first robot 4a is located on the cassette 2a, 2b side of the reversing machines 5, 6, and the second robot 4b is ground on the polishing units 1a, 1b from the reversing machines 5, 6. Take charge of each side area.
[0021]
  The reversing machines 5 and 6 turn the semiconductor wafer upside down, and are arranged at positions where the hands of the transfer robots 4a and 4b can reach.This exampleIn this case, the two reversing machines 5 and 6 are separately used for those handling a dry substrate and those handling a wet substrate.
[0022]
The type of each cleaning machine 7a, 7b, 8a, 8b is arbitrary. For example, the polishing parts 1a, 1b are cleaning machines 7a, 7b of the type in which the front and back surfaces of the semiconductor wafer are wiped with sponge rollers. The 2a and 2b sides are cleaning machines 8a and 8b of a type that supplies the cleaning liquid while holding the edge of the semiconductor wafer and rotating it in a horizontal plane. The latter also has a function as a drier for centrifugal dehydration and drying. The cleaning machines 7a and 7b can perform the primary cleaning of the semiconductor wafer, and the cleaning machines 8a and 8b can perform the secondary cleaning of the semiconductor wafer after the primary cleaning.
[0023]
Next, details of the above-described polishing unit will be described. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of the polishing part 1a shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are plan views showing an outline of the polishing part 1a of FIG. Hereinafter, only the polishing unit 1a will be described, but the polishing unit 1b can also be considered in the same manner as the polishing unit 1a.
[0024]
As shown in FIG. 2, the surface of the polishing pad 10 of the polishing table 11 constitutes a polishing surface that is in sliding contact with a semiconductor wafer W that is an object to be polished. The polishing table 11 is connected to a motor (not shown) disposed below the table via a table shaft 11a, and the polishing table 11 is rotatable around the table shaft 11a.
[0025]
As shown in FIGS. 2 to 4, a polishing liquid / water supply nozzle 15 is disposed above the polishing table 11, and the polishing liquid / water supply nozzle 15 provides polishing polishing liquid and dressing used for polishing. A dressing liquid to be used (for example, water) is supplied onto the polishing pad 10. Further, a frame body 17 for collecting the abrasive liquid and water is provided around the polishing table 11, and a flange 17a is formed at the lower part of the frame body.
[0026]
An atomizer 16 is disposed above the polishing table 11 to spray a liquid obtained by mixing nitrogen gas and pure water or chemical liquid onto the polishing surface of the polishing cloth. The atomizer 16 includes a plurality of injection nozzles 16a connected to a nitrogen gas supply source and a liquid supply source. Nitrogen gas from the nitrogen gas supply source and pure water or chemical solution from the liquid supply source are adjusted to a predetermined pressure by a regulator or an air operator valve (not shown) and supplied to the injection nozzle 16a of the atomizer 16 in a state where both are mixed. Is done.
[0027]
The mixed nitrogen gas and pure water or chemical solution are divided into (1) liquid fine particles, (2) fine particles solidified by solidification of liquid, and (3) gasification of liquid evaporated (these (1), (2), 3) is sprayed from the spray nozzle 16a of the atomizer 16 toward the polishing cloth 10 in a state of being atomized or atomized. Whether the mixed liquid is sprayed in the form of liquid fine particles, fine particle solidification, or gasification is determined by the pressure, temperature, nozzle shape, or the like of nitrogen gas and / or pure water or chemical liquid. Therefore, the state of the liquid to be ejected can be changed by appropriately changing the pressure, temperature, nozzle shape, or the like of nitrogen gas and / or pure water or chemical liquid with a regulator or the like.
[0028]
The top ring unit 12 includes a rotatable support shaft 20, a top ring head 21 connected to the upper end of the support shaft 20, a top ring shaft 22 depending from the free end of the top ring head 21, and a top ring shaft 22. It is comprised from the substantially disc shaped top ring 23 connected with a lower end. The top ring 23 moves in the horizontal direction along with the swing of the top ring head 21 due to the rotation of the support shaft 20, and as shown by the arrow A in FIG. Reciprocal movement is possible.
[0029]
The top ring 23 is connected to a motor and a lifting cylinder (not shown) provided inside the top ring head 21 via the top ring shaft 22, so that the top ring 23 can be lifted and rotated around the top ring shaft 22. It has become. Further, the semiconductor wafer W to be polished is adsorbed and held on the lower end surface of the top ring 23 by a vacuum or the like. By these mechanisms, the top ring 23 can press the semiconductor wafer W held on the lower surface thereof against the polishing pad 10 with an arbitrary pressure while rotating.
[0030]
  The dressing unit 13 regenerates the surface of the polishing pad 10 that has deteriorated by polishing, and is disposed on the opposite side of the top ring unit 12 with respect to the center of the polishing table 11. As shown in FIGS., DeThe dressing unit 13 includes two dressers, that is, a first dresser 39 and a second dresser 33 that are integrated. As will be described later, the first dresser 39 is used for dressing the polishing pad 10 during polishing, and the second dresser 33 is used for roughening for initial surface adjustment of the polishing pad 10 before polishing. .
[0031]
The dressing unit 13 is connected to a rotatable support shaft 30, a dresser head 31 connected to the upper end of the support shaft 30, a dresser shaft 32 depending from the free end of the dresser head 31, and a lower end of the dresser shaft 32. A substantially disk-shaped second dresser 33 is provided. The second dresser 33 moves in the horizontal direction along with the swing of the dresser head 31 due to the rotation of the support shaft 30, and the dressing position on the polishing pad 10 and the outside of the polishing table 11 as shown by the arrow B in FIGS. 1 and 3. Reciprocating motion is possible with the standby position. Further, the second dresser 33 is connected to a motor and a lift cylinder (not shown) provided inside the dresser head 31 via a dresser shaft 32, and can be lifted and rotated around the dresser shaft 32. Yes. A dresser cleaning tank 18 for cleaning the second dresser 33 is disposed at a standby position outside the polishing table 11.
[0032]
Here, the second dresser 33 includes a pellet and ring type diamond dresser 34 as a dressing member. The diamond dresser 34 is provided with a plurality of disk members on which a granular material such as diamond particles is electrodeposited on the periphery of the lower surface of the second dresser 33. The diameter of the second dresser 33 is 270 mm, for example, and is larger than the diameter (200 mm) of the semiconductor wafer W that is the object to be polished. Therefore, the area of the polishing surface dressed by the second dresser 33 is larger than the area of the polishing surface used for polishing the semiconductor wafer W.
[0033]
A support portion 35 is fixed to the side portion of the dresser head 31, and a swing motor 36 is fixed to the tip of the support portion 35. A swing arm 37 is connected to the motor shaft 36a of the swing motor 36, and the swing arm 37 swings when the swing motor 36 is rotationally driven. The swing motor 36 is connected to a control device 50, and the motor speed (swing speed) is controlled by the control device 50. The swing motor 36 constitutes a moving mechanism that moves a first dresser 39 described later on the polishing surface of the polishing table 11.
[0034]
A dresser shaft 38 hangs from the free end side of the swing arm 37, and a substantially disk-shaped first dresser 39 is connected to the lower end of the dresser shaft 38. The first dresser 39 moves in the horizontal direction along with the swing of the swing arm 37 driven by the swing motor 36, and as shown by the arrow C in FIG. 4, the dressing position on the polishing pad 10 and the outside of the polishing table 11 are moved. A reciprocating motion is possible with the standby position. A support base 46 is fixed below the dresser head 31 of the support shaft 30, and the support base 46 has a bowl-shaped dresser cleaning tank 47 for cleaning the first dresser 39 at a standby position of the first dresser 39. Is provided. The support base 46 swings integrally with the dresser head 31 by the rotation of the support shaft 30.
[0035]
The dresser shaft 38 is connected to an air cylinder (pressing mechanism) 40 fixed to the swing arm 37, and the dresser shaft 38 can be moved up and down by the air cylinder 40. Further, the dresser shaft 38 is connected to the rotary cylinder 41 via a key (not shown). The rotary cylinder 41 includes a timing pulley 42 on the outer periphery thereof. A rotation motor (rotation mechanism) 43 is fixed to the swing arm 37, and the timing pulley 42 is connected to a timing pulley 45 provided on the rotation motor 43 via a timing belt 44. Accordingly, by driving the rotation motor 43, the rotary cylinder 41 and the dresser shaft 38 rotate together via the timing pulley 45, the timing belt 44, and the timing pulley 42, and the first dresser 39 rotates.
[0036]
Here, the first dresser 39 includes a disk-type diamond dresser 48 as a dressing member. The diamond dresser 48 is a member in which a disk member in which particles such as diamond particles are electrodeposited is disposed on the entire lower surface of the first dresser 39. The diameter of the first dresser 39 is, for example, 100 mm, which is smaller than the diameter (200 mm) of the semiconductor wafer W that is an object to be polished. Therefore, the area of the polishing surface dressed by the first dresser 39 is smaller than the area of the polishing surface used for polishing the semiconductor wafer W.
[0037]
  in this way, DeThe lessing unit has a configuration in which two dressers having different purposes and a cleaning tank for one dresser are integrated. By adopting such a configuration, it is possible to save the space of the equipment.
[0038]
  Next, the operation in the case of polishing and dressing a semiconductor wafer using the polishing apparatus having the above-described configuration will be described. 5 to 7Is oneIt is a timing chart which shows a continuous operation | movement.
[0039]
First, the example shown in FIG. 5 will be described.
First, initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing is performed. In the initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing, roughening is performed by thinly cutting the surface of the polishing cloth 10 using the second dresser 33 of the dressing unit 13. FIG. 3 shows such a state. In this case, the dresser head 31 is moved to the dressing position on the polishing pad 10 by the rotation of the support shaft 30. Then, the diamond dresser 34 held by the second dresser 33 is brought into contact with the polishing pad 10 with a predetermined pressure while rotating the second dresser 33 and the polishing table 11 independently. At this time, before the dressing member 34 comes into contact with the polishing pad 10 or before it comes into contact, water is supplied from the abrasive liquid / water supply nozzle 15 to the upper surface of the polishing pad 10 and remains on the polishing pad 10. Rinse the used abrasive fluid. Thus, the polishing surface of the polishing pad 10 is regenerated throughout by the second dresser 33.
[0040]
Next, dressing by the second dresser 33 before polishing is performed. During or before or after dressing by the second dresser 33, nitrogen gas and pure water or chemical liquid at a predetermined pressure and temperature are supplied to the atomizer 16, and the pure water or chemical liquid and nitrogen gas are supplied from the spray nozzle 16a of the atomizer 16. The mixed liquid is sprayed toward the polishing pad 10. As a result, the mixed liquid is sprayed onto the polishing cloth 10 in the state of being atomized, and the abrasive liquid and polishing debris on the polishing cloth 10 are scattered to the outside of the polishing table 11. In particular, the abrasive liquid and polishing debris that have fallen into the recesses of the polishing cloth can be scraped out by the gas in the mixed liquid and then washed away with pure water or chemicals. Thereby, the abrasive fluid and polishing waste which exist on the polishing pad 10 which causes a scratch can be effectively removed. Such atomization can be performed at any time during the dressing by the second dresser 33 or at any time before and after the dressing by the second dresser 33. In addition, as shown by a dotted line in FIGS. 5 to 7, atomization may be performed at the time of initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing.
[0041]
The water supplied to the polishing pad 10 from the abrasive liquid / water supply nozzle and the mixed liquid sprayed to the polishing pad 10 from the atomizer 16 are scattered to the outside of the polishing table 11 due to the centrifugal force generated by the rotation of the polishing table 11. Then, it is collected by the flange 17a at the bottom of the frame body 17. After the dressing is finished, the second dresser 33 is returned to the standby position by the swing of the dresser head 31, and is washed by the dresser washing tank 18 installed at this standby position.
[0042]
Next, a polishing process for the semiconductor wafer is performed. During the polishing process of the semiconductor wafer, the semiconductor wafer W is polished by the top ring 23 and at the same time, the dressing by the first dresser 39 of the dressing unit 13 is also performed. FIG. 4 shows such a state. In this case, the top ring head 21 is moved to the polishing position on the polishing pad 10 by the rotation of the support shaft 20. Then, while rotating the top ring 23 and the polishing table 11 independently, the semiconductor wafer W held on the top ring 23 and the polishing table 11 are moved relative to each other, so that the semiconductor wafer W held on the lower surface of the top ring 23 is obtained. Is pressed against the polishing pad 10 on the polishing table 11. At this time, the abrasive liquid is simultaneously supplied from the abrasive liquid / water supply nozzle 15 to the upper surface of the polishing pad 10. As this abrasive liquid, for example, a suspension of abrasive grains made of fine particles in an alkaline solution is used, and the semiconductor wafer W is polished by a combined action of chemical polishing action by alkali and mechanical polishing action by abrasive grains. The The polishing liquid used for polishing receives centrifugal force due to the rotation of the polishing table 11, scatters outward from the polishing table 11, and is collected by the ridges 17 a below the frame body 17.
[0043]
During such polishing, the swing motor 36 fixed to the support portion 35 of the dressing unit 13 is driven, and the swing arm 37 is swung to be accommodated in the dresser cleaning tank 47 of the support base 46. The dresser 39 is moved onto the polishing pad 10. Then, the first dresser 39 is rotated by the rotary motor 43, and the diamond dresser 48 held by the first dresser is brought into contact with the polishing pad 10 with a predetermined pressure to dress the polishing pad 10.
[0044]
  During the dressing, the swing arm 37 and the first dresser 39 are swung by the swing motor 36. The control device 50 controls the motor speed of the swing motor 36 so that the swing speed of the first dresser 39 changes depending on the position on the polishing table 11. The rocking speed of the first dresser 39 is controlled based on the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W. That is, it is controlled to move slowly at the position of the polishing cloth 10 that polishes the portion where the film thickness to be polished is thick, and to move fast at the position of the polishing cloth 10 that polishes the portion where the film thickness to be polished is thin. Therefore, since the polishing cloth used for polishing the thick part to be polished is dressed and conspicuous more than the polishing cloth used for polishing the thin part to be polished, the top ring In 23, it is possible to polish relatively thick portions to be polished and relatively thin portions to be thinned, thereby eliminating excessive or insufficient polishing. Note that the dressing time of the first dresser 39 during polishing of the semiconductor wafer W can be arbitrarily selected. Also, SystemThe control device 50 controls the swing speed of the first dresser 39, but controls the rotation motor (rotation mechanism) 43 or the air cylinder (pressing mechanism) 40 to control the rotation speed or pressing load of the first dresser 39. By controlling this, it is possible to eliminate excessive and insufficient polishing as well.
[0045]
In the example shown in FIG. 6, the initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing is performed not by the second dresser 33 but by the first dresser 39, and the other points are the same as the example shown in FIG. As described above, it is also possible to perform roughening for initial surface adjustment by the first dresser 39. Further, as in the example shown in FIG. 7, the second dresser 33 can be used only when the polishing pad 10 is replaced, and the subsequent dressing can be performed by the first dresser 39. Since the polishing cloth 10 before use is not sharpened at all, the dressing time for initial surface adjustment becomes longer. On the other hand, the polishing cloth 10 which has been conspicuous once increases the polishing efficiency only by performing a light dressing thereafter. Therefore, in the example shown in FIG. 7, the initial surface adjustment is performed in a short time by the large-diameter second dresser 33, and the portion requiring dressing is sharpened by the small-diameter first dresser 39. Such a method is a suitable dressing method when dressing cannot be performed during polishing in the polishing process due to a combination of a polishing object and a polishing abrasive liquid to be used.
[0046]
  As mentioned above,the aboveBy using the first dresser 39 having a smaller diameter than the semiconductor wafer W that is the object to be polished, the polishing apparatus can arbitrarily change the region to be dressed in the region of the polishing surface. It is possible to adjust the amount of sharpening at the point. Therefore, it is possible to perform appropriate polishing according to the profile (film thickness distribution) of the surface to be polished of the semiconductor wafer W.
[0047]
Here, for example, a film thickness distribution to be polished of the semiconductor wafer W, that is, a profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W is assumed in advance according to a film forming method or a film forming apparatus, and a program based on this profile is used for the first calculation. It is good also as controlling at least 1 among the rocking | fluctuation speed of 1 dresser 39, a rotational speed, and a pressing load. Further, as shown in FIGS. 2 to 4, a film thickness measuring device 100 that measures the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W before or during polishing is provided, and the actual thickness measured by this film thickness measuring device is provided. Based on the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W, at least one of the swing speed, rotation speed, and pressing load of the first dresser 39 may be controlled for each semiconductor wafer. When the film thickness measuring device 100 is provided in this way, more appropriate polishing can be performed for each semiconductor wafer. Further, when the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W is measured by the film thickness measuring instrument 100 as described above, a pad profiler for measuring the profile of the polishing surface of the polishing pad 10 is further provided to obtain the profile of the polishing surface. It is also possible to control and control at least one of the rocking speed, rotational speed, and pressing load of the first dresser 39 based on the profiles of both the surface to be polished of the semiconductor wafer W and the polishing surface of the polishing pad 10. Good.
[0048]
Moreover, it is also possible to perform dressing of the polishing pad 10 by a flow as shown in FIG. That is, after the initial surface adjustment by the second dresser 33, dressing by the first dresser 39 is performed, and the semiconductor wafer W is polished. After polishing the semiconductor wafer W, it is determined whether the polishing performance of the polishing pad 10 is properly maintained. If the polishing performance is not properly maintained, the polishing pad 10 is removed by the second dresser 33 having a large diameter. Dress throughout. In order to determine whether or not the polishing performance is properly maintained, the profile of the polished surface of the semiconductor wafer W after polishing is measured by the film thickness measuring instrument 100, and the measured profile satisfies a predetermined level. Determine whether or not. As described above, when the polishing surface is locally depleted, the polishing cloth 10 is locally depleted by the dressing by the first dresser 39 by concentrating the substantially entire surface of the polishing surface by the second dresser 33 having a large diameter. Even in this case, the state of the polishing pad 10 can be reset by the second dresser 33.
[0049]
  next,otherPolishing equipmentIn placeThis will be described in detail with reference to FIGS. Note that the above-mentionedExampleThe members or elements having the same actions or functions as the members or elements in are attached with the same reference numerals, and parts not specifically describedExample aboveIt is the same.
  Figure 9, LaboratoryFIG. 10 and FIG. 11 are longitudinal sectional views schematically showing the main part of the polishing part., LaboratoryIt is a top view which shows the outline of a grinding | polishing part.
[0050]
  thisAs shown in FIGS. 9 to 11, the polishing apparatus includes a first dressing unit 52 including a first dresser 73 that performs dressing of the polishing cloth during polishing, and an eye for adjusting the initial surface of the polishing cloth before polishing. A second dressing unit 51 including a second dresser 63 that performs roughening is provided separately.
[0051]
The first dressing unit 52 includes a ball screw 70 extending in the horizontal direction, a dresser shaft 72 depending from a nut 71 on the ball screw 70, and a substantially disk-shaped first dresser 73 connected to the lower end of the dresser shaft 72. ing. A ball screw drive motor 74 is connected to one end of the ball screw 70. The ball screw 70 is rotated by driving the ball screw drive motor 74, and the nut 71 on the ball screw 70 and the first dresser 73 connected to the nut 71 are movable in the horizontal direction by the action of the ball screw 70. As a result, the first dresser 73 can reciprocate between the dressing position on the polishing pad 10 and the standby position outside the polishing table 11 as indicated by an arrow E in FIG. The ball screw drive motor 74 is connected to the control device 80, and the motor speed (swinging speed) is controlled by the control device 80. The ball screw drive motor 74 constitutes a moving mechanism that moves the first dresser 73 on the polishing table 11.
[0052]
  Further, the first dresser 73 is connected to a rotation motor (rotation mechanism) 75 and an air cylinder (pressing mechanism) 76 fixed on the nut 71 of the ball screw 70 via a dresser shaft 72, and can be moved up and down by this. It can rotate around the dresser shaft 72. Note that the first dresser is located at the standby position outside the polishing table 11.73A dresser cleaning tank 77 is disposed for cleaning.
[0053]
  Here, the first dresser 73 isThe above exampleSimilarly, a disk-type diamond dresser 78 is provided as a dressing member, and the diameter of the first dresser 73 is smaller than the diameter of the semiconductor wafer W as an object to be polished. Therefore, the area of the polishing surface dressed by the first dresser 73 is smaller than the area of the polishing surface used for polishing the semiconductor wafer W.
[0054]
The second dressing unit 51 is connected to a rotatable support shaft 60, a dresser head 61 connected to the upper end of the support shaft 60, a dresser shaft 62 depending from the free end of the dresser head 61, and a lower end of the dresser shaft 62. And a substantially disk-shaped second dresser 63. The second dresser 63 moves in the horizontal direction along with the swing of the dresser head 61 due to the rotation of the support shaft 60, and as shown by the arrow D in FIG. 10, the dressing position on the polishing pad 10 and the standby position outside the polishing table 11. Reciprocal movement is possible. Further, the second dresser 63 is connected to a motor and a lifting cylinder (not shown) provided inside the dresser head 61 via a dresser shaft 62, so that the second dresser 63 can be lifted and rotated around the dresser shaft 62. Yes.
[0055]
  Here, the second dresser 63 isThe above exampleSimilarly, a pellet type diamond dresser 64 is provided as a dressing member, and the diameter of the second dresser 63 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W that is the object to be polished. Therefore, the area of the polishing surface dressed by the second dresser 63 is larger than the area of the polishing surface used for polishing the semiconductor wafer W.
[0056]
  Next, the operation in the case of polishing and dressing a semiconductor wafer using the polishing apparatus having the above-described configuration will be described. Below,The aboveOnly the operation corresponding to the example shown in FIG. 5 will be described, but it goes without saying that the operation corresponding to the example shown in FIGS. 6 to 8 is also possible.
[0057]
First, the case where the initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing is performed will be described. In the initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing, roughening is performed by thinly cutting the surface of the polishing cloth 10 using the second dresser 63 of the second dressing unit 51. FIG. 10 shows such a state. In this case, the dresser head 61 is moved to the dressing position on the polishing pad 10 by the rotation of the support shaft 60. Then, the diamond dresser 64 held by the second dresser 63 is brought into contact with the polishing pad 10 with a predetermined pressure while rotating the second dresser 63 and the polishing table 11 independently. In this way, the entire polishing surface of the polishing pad 10 is regenerated by the second dresser 63. The second dresser 63 after dressing is returned to the standby position by the swinging of the dresser head 61 and is cleaned by the dresser cleaning tank 18 installed at this standby position.
[0058]
Next, a polishing process for the semiconductor wafer is performed. During the polishing process of the semiconductor wafer, the top ring 23 polishes the semiconductor wafer W, and at the same time, dressing by the first dresser 73 of the first dressing unit 52 is performed. FIG. 11 shows such a state. In this case, the top ring head 21 is moved to the polishing position on the polishing pad 10 by the rotation of the support shaft 20. Then, while rotating the top ring 23 and the polishing table 11 independently, the semiconductor wafer W held on the top ring 23 and the polishing table 11 are moved relative to each other, so that the semiconductor wafer W held on the lower surface of the top ring 23 is obtained. Is pressed against the polishing pad 10 on the polishing table 11. At this time, the abrasive liquid is simultaneously supplied from the abrasive liquid / water supply nozzle 15 to the upper surface of the polishing pad 10 and the semiconductor wafer W is polished.
[0059]
During such polishing, the ball screw drive motor 74 of the first dressing unit 52 is driven to move the first dresser 73 housed in the dresser cleaning tank 77 onto the polishing pad 10. Then, the first dresser 73 is rotated by the rotary motor 75, and the diamond dresser 78 held by the first dresser 73 is brought into contact with the polishing pad 10 with a predetermined pressure to dress the polishing pad 10.
[0060]
  During this dressing, the ball dresser motor 74 swings the first dresser 73 on the polishing table 11 in the radial direction of the table 11. The control device 80 controls the motor speed of the ball screw drive motor 74 so that the swing speed of the first dresser 73 varies depending on the position on the polishing table 11. The rocking speed of the first dresser 73 is controlled based on the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W. That is, it is controlled to move slowly at the position of the polishing cloth 10 that polishes the portion where the film thickness to be polished is thick, and to move fast at the position of the polishing cloth 10 that polishes the portion where the film thickness to be polished is thin. Therefore, the polishing pad used to polish the thick part to be polished is dressed and conspicuous more than the polishing cloth used to polish the thin part to be polished. In 23, it is possible to polish relatively thick portions to be polished and relatively thin portions to be thinned, thereby eliminating excessive or insufficient polishing. The dressing time of the first dresser 73 during polishing of the semiconductor wafer W can be arbitrarily selected. Also, SystemThe control device 50 controls the swing speed of the first dresser 73, but controls the rotation motor (rotation mechanism) 75 and the air cylinder (pressing mechanism) 76 to rotate the first dresser 73. By controlling this, it is possible to eliminate excessive and insufficient polishing as well.
[0061]
As described above, the polishing apparatus according to the present invention can arbitrarily change the region to be dressed in the region of the polishing surface by using the first dresser 73 having a diameter smaller than that of the semiconductor wafer W that is the object to be polished. Therefore, it is possible to adjust the amount of sharpening at any location on the polished surface. Therefore, it is possible to perform appropriate polishing according to the profile (film thickness distribution) of the surface to be polished of the semiconductor wafer W.
[0062]
  The above exampleSimilarly, for example, a profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W is assumed in advance according to a film forming method or a film forming apparatus, and the swing speed, rotational speed, and pressing load of the first dresser 73 are determined by a program based on this profile. It is good also as controlling at least one of these, or providing the film thickness measuring device which measures the profile of the to-be-polished surface of the semiconductor wafer W before grinding | polishing, and actually measured by this film thickness measuring device Based on the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W, at least one of the rocking speed, rotational speed, and pressing load of the first dresser 73 may be controlled for each semiconductor wafer.
[0063]
  In addition,Examples aboveIn the above, diamond dressers are used as dressing members for the second dresser and the first dresser, but the present invention is not limited to this. For example, not only a pellet type or disk type diamond dresser but also a ring type diamond dresser can be used, and a brush dresser can also be used. These various dressing members can be used in appropriate combination.
[0064]
Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea. .
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using a dresser having a diameter smaller than that of the object to be polished, the region to be dressed within the region of the polishing surface can be arbitrarily changed. Accordingly, it is possible to dress and dress the polishing cloth used for polishing the thick part to be polished more than the polishing cloth used for polishing the thin part to be polished. . As a result, it is possible to polish relatively thick portions to be polished and relatively thin portions to be polished, and appropriate polishing according to the profile (film thickness distribution) of the surface to be polished of the object to be polished. Is possible.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]PoIt is a top view which shows a ripening apparatus typically.
[Figure 2]PoIt is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the principal part of the grinding | polishing part of a lishing apparatus.
FIG. 3 is a plan view schematically showing the polishing section of FIG. 1, and shows a state when the initial surface of the polishing pad is adjusted.
4 is a plan view schematically showing the polishing portion of FIG. 1, showing a state during polishing by the top ring. FIG.
5 is a timing chart showing a series of operation examples of the polishing unit in FIG. 2; FIG.
6 is a timing chart showing a series of operation examples of the polishing unit of FIG. 2;
7 is a timing chart showing a series of operation examples of the polishing unit of FIG. 2;
FIG. 8 is a flowchart showing a series of operation examples of the polishing unit in FIG. 2;
FIG. 9otherIt is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the principal part of the grinding | polishing part of a polishing apparatus.
FIG. 10otherIt is a top view which shows the outline of the grinding | polishing part of a polishing apparatus, and has shown the state when adjusting the initial surface of polishing cloth.
FIG. 11otherIt is a top view which shows the outline of the grinding | polishing part of a polishing apparatus, and has shown the state under grinding | polishing by a top ring.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Polishing part
2a, 2b Semiconductor wafer storage cassette
4a, 4b Transport robot
5, 6 reversing machine
7a, 7b, 8a, 8b washing machine
10 Abrasive cloth
11 Polishing table
11a Table axis
12 Top ring unit
13 Dressing unit
14 Pusher
15 Abrasive fluid / water supply nozzle
16 Atomizer
16a injection nozzle
17 Frame
17a 樋
18, 47, 77 Dresser cleaning tank
20, 30, 60
21 Top ring head
22 Top ring shaft
23 Top ring
31, 61 Dresser head
32, 38, 62, 72 Dresser shaft
33, 63 second dresser
34, 48, 64, 78 Dressing members
35 Supporting part
36 Swing motor
36a Motor shaft
37 Swing arm
39,73 1st dresser
40 Air cylinder
41 Rotating cylinder
42, 45 Timing pulley
43 Rotating motor
44 Timing Belt
46 Support stand
50, 80 control device
51 Second dressing unit
52 First dressing unit
70 Ball screw
71 nut
74 Ball screw drive motor
75 Rotating motor
76 Air cylinder
100 Film thickness measuring instrument

Claims

研磨テーブルの研磨面に第１ドレッサーを押圧しながら研磨テーブルと第１ドレッサーとを相対移動させて研磨面のドレッシングを行ない、
上記ドレッシング後の研磨テーブルの研磨面にトップリングで保持した研磨対象物の被研磨面を押圧しながら研磨テーブルとトップリングとを相対移動させて研磨対象物の被研磨面を研磨し、
研磨後の研磨対象物の被研磨面のプロファイルを測定して該プロファイルが予め決められたレベルを満たすか否かを判断し、
上記プロファイルが上記レベルを逸脱していた場合は上記第１のドレッサーとは異なる別のドレッサーで研磨テーブルの研磨面のドレッシングを行なうことを特徴とするポリッシング方法。While the first dresser is pressed against the polishing surface of the polishing table, the polishing table and the first dresser are moved relative to each other to dress the polishing surface,
Polishing the polishing surface of the polishing object by moving the polishing table and the top ring relative to each other while pressing the polishing surface of the polishing object held by the top ring on the polishing surface of the polishing table after dressing,
Measuring the profile of the polished surface of the polished object after polishing to determine whether the profile satisfies a predetermined level;
A polishing method comprising: dressing a polishing surface of a polishing table with a different dresser different from the first dresser when the profile deviates from the level.

上記第１ドレッサーは、上記研磨対象物よりも径の小さなドレッサーであることを特徴とする請求項１に記載のポリッシング方法。 The polishing method according to claim 1, wherein the first dresser is a dresser having a diameter smaller than that of the object to be polished .

上記研磨テーブルと上記第１ドレッサーの相対運動を、上記第１ドレッサーを回転させながら該第１ドレッサーを上記研磨テーブルの研磨面上を移動させて行なうことを特徴とする請求項１または２に記載のポリッシング方法。3. The relative movement between the polishing table and the first dresser is performed by moving the first dresser on the polishing surface of the polishing table while rotating the first dresser. Polishing method.

上記第１ドレッサーの回転速度、研磨面上の移動速度及び研磨面に対する押圧力の少なくとも１つを制御しながら、上記研磨テーブルの研磨面のドレッシングを行なうことを特徴とする請求項３記載のポリッシング方法。4. The polishing according to claim 3, wherein the polishing surface of the polishing table is dressed while controlling at least one of a rotation speed of the first dresser, a moving speed on the polishing surface, and a pressing force against the polishing surface. Method.

上記別のドレッサーは、上記研磨テーブルの研磨面の略全面をドレッシングするドレッサーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポリッシング方法。5. The polishing method according to claim 1, wherein the another dresser is a dresser that dresses substantially the entire polishing surface of the polishing table. 6.

上記別のドレッサーは、上記研磨面が局所的に減耗した場合に該研磨面の略全面をドレッシングすることを特徴とする請求項５に記載のポリッシング方法。 6. The polishing method according to claim 5, wherein the another dresser dresses substantially the entire polishing surface when the polishing surface is locally depleted .

上記別のドレッサーは、上記研磨対象物よりも径の大きなドレッサーであることを特徴とする請求項５又は６に記載のポリッシング方法。The polishing method according to claim 5 or 6, wherein the another dresser is a dresser having a diameter larger than that of the object to be polished.