JPH10118917A - Polishing device - Google Patents
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- JPH10118917A JPH10118917A JP27629196A JP27629196A JPH10118917A JP H10118917 A JPH10118917 A JP H10118917A JP 27629196 A JP27629196 A JP 27629196A JP 27629196 A JP27629196 A JP 27629196A JP H10118917 A JPH10118917 A JP H10118917A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線の層間絶
縁膜及び金属膜の平坦化技術に関する。The present invention relates to a technique for planarizing an interlayer insulating film and a metal film of a multilayer wiring.
【０００２】[0002]
【従来の技術】多層配線技術における主要課題とされる
層間絶縁膜(ＳｉＯ2)の平坦化技術の改善を実現する手
法として、電子のサイクロトン共鳴により発生するプラ
ズマを利用するＥＣＲプラズマＣＶＤ法や、有機オキシ
シラン(ＴＥＯＳ)の熱分解を利用する熱分解法等が開発
されている。ところが、こうした技術の導入のみによっ
ては、高アスペクト比の配線の段差部において層間絶縁
膜上に発生する凹凸を完全に抑制することが困難であ
る。そこで、一般の多層配線プロセスにおいては、通
常、層間絶縁膜と固相反応性に富んだ砥粒を用いて層間
絶縁膜の表面を研磨するＣＭＰ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ)と上記技術とを
組み合せた平坦化プロセスを採用することにより、層間
絶縁膜の表面上の凹凸を除去して、コンタクトホール形
成プロセスにおけるコンタクトホールの形成不良や、露
光プロセスにおけるパターン欠損等の発生を回避してい
る。 2. Description of the Related Art As a technique for realizing an improvement of a technique for flattening an interlayer insulating film (SiO 2 ), which is a main problem in a multilayer wiring technique, an ECR plasma CVD method using plasma generated by electron cycloton resonance has been proposed. A thermal decomposition method utilizing thermal decomposition of organic oxysilane (TEOS) has been developed. However, it is difficult to completely suppress the unevenness generated on the interlayer insulating film at the step portion of the wiring having a high aspect ratio only by introducing such a technique. Therefore, in a general multilayer wiring process, usually, a CMP (Chemical Mesh) method for polishing the surface of an interlayer insulating film using abrasive grains having high solid phase reactivity with the interlayer insulating film is used.
By adopting a flattening process that combines the above-described technology with the above-described technology, irregularities on the surface of the interlayer insulating film are removed, and a contact hole formation defect in the contact hole formation process, a pattern defect in the exposure process, etc. The occurrence of is avoided.
【０００３】この平坦化プロセスは、具体的は、図９
(Ａ)に示した配線形成プロセスを経てＡｌ配線層９１が
形成されたウエハ９０にＥＣＲプラズマＣＶＤ法等によ
り層間絶縁膜９２を堆積するプロセス(図９(Ｂ)に示し
たプロセス)と、ＣＭＰ加工によって層間絶縁膜９２の
表面を鏡面仕上げするプロセス(図９(Ｃ)に示したプロ
セス)とを組み合せた複合プロセスである。この平坦化
プロセスを経ることにより、後工程であるコンタクトホ
ール形成プロセス(図９(Ｄ)に示したプロセス)には、良
好な層間絶縁膜が形成されたウエハ９０が供給されるた
め、常に、良好なコンタクトホールを形成することがで
きるようになった。そのため、現在では、コンタクトホ
ールの形成と同一プロセスで、コンタクトスタッド９３
とＡｌ配線層９４を形成することが可能となっている。This flattening process is described in detail in FIG.
A process of depositing an interlayer insulating film 92 on the wafer 90 on which an Al wiring layer 91 has been formed through the wiring forming process shown in FIG. 9A by an ECR plasma CVD method or the like (a process shown in FIG. This is a combined process in which a process of mirror-finishing the surface of the interlayer insulating film 92 by processing (the process shown in FIG. 9C). Through this planarization process, a wafer 90 on which a good interlayer insulating film is formed is supplied to the subsequent contact hole forming process (the process shown in FIG. 9D). A good contact hole can be formed. Therefore, at present, the contact stud 93 is formed in the same process as the formation of the contact hole.
And an Al wiring layer 94 can be formed.
【０００４】また、上記層間絶縁膜の平坦化技術の改善
と同様に多層配線技術における主要課題とされる金属配
線の平坦化技術の改善を実現する手法として、コンタク
トホールだけに選択的にタングステン膜を埋め込む選択
ＣＶＤ法が開発されている。ところが、選択ＣＶＤ法に
よりコンタクトホールに埋め込んだタングステン膜は、
表面の凹凸が激しいため、これを何らかの方法により多
層配線に適した良好な状態に仕上げる必要があった。ま
た、併せて、層間絶縁膜上の微小な欠陥を核として成長
した不要なタングステン膜を除去する必要もあった。そ
こで、金属配線の平坦化プロセスへのＣＭＰの導入も検
討されている。As a technique for realizing the metal wiring flattening technique, which is a major problem in the multilayer wiring technique as well as the above-mentioned interlayer insulating film flattening technique, a tungsten film is selectively formed only in a contact hole. A selective CVD method for embedding is developed. However, the tungsten film embedded in the contact hole by the selective CVD method is
Since the surface has severe irregularities, it has been necessary to finish it in a good state suitable for multilayer wiring by some method. In addition, it is necessary to remove an unnecessary tungsten film which has been grown with micro defects on the interlayer insulating film as nuclei. Then, introduction of CMP into the planarization process of the metal wiring is also being studied.
【０００５】尚、ウエハ表面の平坦化プロセスへのＣＭ
Ｐの導入に関する技術としては、研磨剤が塗布された研
磨布(研磨定盤に貼付)とウェハの表面との摺動により、
ウエハの表面を仕上げる研磨加工について開示した米国
特許第４９５４１４２号が知られている。[0005] CM used for the wafer surface flattening process
As a technique related to the introduction of P, by sliding the polishing cloth coated on the polishing agent (attached to the polishing platen) and the surface of the wafer,
U.S. Pat. No. 4,954,142 discloses a polishing process for finishing the surface of a wafer.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】さて、ＣＭＰにおける
研磨量Ｖは、研磨圧ｐ、研磨定盤に対する加工物の相対
速度速度ｖ、研磨時間ｔと、プレストンの関係式(１)に
より表される関係にあることが知られている。The polishing amount V in the CMP is expressed by a relational expression (1) between the polishing pressure p, the relative speed speed v of the workpiece with respect to the polishing platen, the polishing time t, and Preston. Is known to be in a relationship.
【０００７】Ｖ＝ｋ・ｐ・ｖ・ｔ …… (１) ここで、ｋは、比例定数である。V = kpvt (1) where k is a proportional constant.
【０００８】研磨量Ｖを直接にインプロセス計測するこ
とは不可能な現状にあっては、研磨量Ｖのバラツキを抑
制するための必須要件は、プレストンの関係式(１)に含
まれる３つの加工パラメータｔ,ｖ,ｐを正確にコントロ
ールすることとされている。[0008] Under the current situation where it is impossible to directly measure the polishing amount V in-process, the essential requirement for suppressing the variation of the polishing amount V is three of the three conditions included in Preston's relational expression (1). The processing parameters t, v, p are to be accurately controlled.
【０００９】ところが、ＣＭＰにおける研磨加工におい
ては、３つの加工パラメータｔ,ｖ,ｐの内の１つの加工
パラメータｐの制御が非常に困難であった。従って、研
磨量Ｖのバラツキを完全に抑制することができなかっ
た。However, in the polishing process by CMP, it is very difficult to control one of the three processing parameters t, v, p. Therefore, the variation in the polishing amount V could not be completely suppressed.
【００１０】また、研磨量Ｖを直接にインプロセス計測
することが不可能である以上、プレストンの関係式(１)
に基づいて研磨加工の終了タイミングを判断せざるを得
ない。ところが、上述したように、１つの加工パラメー
タｐの制御が困難であったことから、プレストンの関係
式(１)に基づいて研磨加工の終了タイミングを正確に判
断することは非常に困難であった。従って、大量の多層
配線の層間絶縁膜の全てを、良好に、且つ、要求された
膜厚に仕上げることは非常に困難であった。In addition, since it is impossible to directly measure the polishing amount V in-process, Preston's relational expression (1)
Must determine the end timing of the polishing process based on the above. However, as described above, since it was difficult to control one processing parameter p, it was very difficult to accurately determine the end timing of the polishing processing based on Preston's relational expression (1). . Therefore, it has been very difficult to finish all the interlayer insulating films of a large number of multilayer wirings in a satisfactory and required thickness.
【００１１】そこで、本発明は、研磨加工中に研磨工具
が加工物に与える研磨圧を制御可能とすることを第一の
目的とする。また、研磨加工中に、加工終了タイミング
を的確に検出することを第二の目的とする。Accordingly, a first object of the present invention is to make it possible to control a polishing pressure applied to a workpiece by a polishing tool during polishing. A second object is to accurately detect the processing end timing during the polishing processing.
【００１２】ところで、ドレス主導形の研磨加工におい
ては、ドレス条件の最適点を把握することができれば、
研磨工具に優れた研磨性能を発揮させつつ、且つ、より
経済的な研磨加工を行うことができることが一般に知ら
れている。従って、ドレス主導形の研磨加工において
は、ドレス条件の最適点の把握が重要な課題とされてい
る。By the way, in dress-driven polishing, if the optimum point of dress conditions can be grasped,
It is generally known that a polishing tool can exhibit excellent polishing performance and can perform more economical polishing. Therefore, in dress-driven polishing, it is important to grasp the optimum point of the dress condition.
【００１３】そこで、本発明は、研磨加工中に、ドレス
条件の最適点の把握を可能とすることを第三の目的とす
る。Therefore, a third object of the present invention is to make it possible to grasp the optimum point of the dress condition during the polishing process.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、加工物と研磨工具を相対的に運動させて
前記加工物の表面を研磨する研磨装置であって、与えら
れた押圧力分布データに従って分布する押圧力で前記加
工物を前記研磨工具に押し当てる加圧機構と、前記研磨
工具が前記加工物に与えている研磨圧の分布を測定する
研磨圧分布測定手段と、予め定めた目標研磨圧分布と前
記研磨圧分布測定手段が測定した前記研磨圧の分布との
差分に応じて定めた押圧力分布データを、前記加圧機構
に与える制御手段とを備えることを特徴とする研磨装置
を提供する。In order to achieve the above object, the present invention is a polishing apparatus for polishing a surface of a workpiece by relatively moving a workpiece and a polishing tool. A pressing mechanism that presses the workpiece against the polishing tool with a pressing force distributed according to pressing force distribution data, a polishing pressure distribution measuring unit that measures a distribution of a polishing pressure applied to the workpiece by the polishing tool, Control means for providing the pressing mechanism with pressing force distribution data determined according to a difference between a predetermined target polishing pressure distribution and a distribution of the polishing pressure measured by the polishing pressure distribution measuring means. Is provided.
【００１５】本研磨加工方法及び研磨装置によれば、研
磨加工中に研磨工具が加工物に与える研磨圧ｐを直接に
インプロセス計測し、これを定値制御することができ
る。従って、この研磨圧ｐとプレストンの関係式(１)の
関係式により表される関係を有する研磨量Ｖの変動を抑
制することができる。According to the present polishing method and apparatus, the polishing pressure p applied to the workpiece by the polishing tool during the polishing process can be directly measured in-process, and this can be controlled to a constant value. Therefore, it is possible to suppress the fluctuation of the polishing amount V having the relationship represented by the relational expression (1) between the polishing pressure p and Preston.
【００１６】また、こうした研磨装置に、前記加工物の
表面形状をインプロセス計測する第二センサと、前記第
二センサが測定した前記加工物の表面形状と前記加工物
の目標形状との差分に基づいて前記加工物の表面の研磨
加工の終了タイミングを判定するタイミング判定手段と
を付加すれば、研磨加工中の加工物の表面形状の推移に
基づいて研磨加工の終了タイミングを検出することがで
きる。従って、加工物の表面に、良好な仕上げ面を創成
することができるために必要且つ十分な研磨加工を施す
ことができる。The polishing apparatus may further include a second sensor for performing in-process measurement of a surface shape of the workpiece, and a difference between a surface shape of the workpiece measured by the second sensor and a target shape of the workpiece. By adding a timing determining means for determining the end timing of the polishing of the surface of the workpiece based on the above, the end timing of the polishing can be detected based on the transition of the surface shape of the workpiece during the polishing. . Therefore, necessary and sufficient polishing can be performed on the surface of the workpiece so that a good finished surface can be created.
【００１７】また、この研磨装置を用いて、表面に薄膜
が形成された加工物を研磨加工する場合には、更に、前
記薄膜の膜厚をインプロセス計測する膜厚計を付加し、
前記終了タイミング判定手段が、前記膜厚計が測定した
前記薄膜の膜厚と前記薄膜の目標膜厚との差分に基づい
て前記加工物の表面の研磨加工の終了タイミングを判定
するようにすれば、要求された膜厚の薄膜を得るために
必要且つ十分な研磨加工を施すことができる。When a workpiece having a thin film formed on its surface is polished by using this polishing apparatus, a film thickness meter for in-process measuring the film thickness of the thin film is added.
The end timing determination means may determine the end timing of polishing of the surface of the workpiece based on a difference between the thickness of the thin film measured by the thickness gauge and a target thickness of the thin film. In addition, necessary and sufficient polishing can be performed to obtain a thin film having a required thickness.
【００１８】また、こうした研磨装置に、前記研磨工具
の作業面の表面形状をインプロセス計測する第一センサ
と、前記第一センサが測定した前記研磨工具の作業面の
表面形状に基づいて前記研磨工具の状態を検出する研磨
性能検出手段と、前記研磨性能検出手段が前記研磨工具
の劣化を検出した場合に前記研磨工具の表面形状を修正
する砥石修正装置とを付加すれば、研磨工具に対して、
研磨工具の研磨性能の劣化の程度に応じた適切なタイミ
ングでドレッシングを施すことができる。従って、研磨
工具の優れた研磨性能を維持しつつ、研磨加工の経済性
を向上させることできる。The polishing apparatus may further include a first sensor for in-process measuring the surface shape of the work surface of the polishing tool, and the polishing device may perform the polishing based on the surface shape of the work surface of the polishing tool measured by the first sensor. A polishing performance detecting means for detecting the state of the tool, and a grinding wheel correction device for correcting the surface shape of the polishing tool when the polishing performance detecting means detects the deterioration of the polishing tool, the polishing tool hand,
Dressing can be performed at an appropriate timing according to the degree of deterioration of the polishing performance of the polishing tool. Therefore, the economics of the polishing process can be improved while maintaining excellent polishing performance of the polishing tool.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２０】本実施の形態に係る研磨加工装置は、ＣＮ
Ｃ装置の制御に従って、研磨パッドの作業面上への研磨
液の供給と、研磨パッドに対する加工物の押圧と、研磨
パッドの作業面と加工物の表面との摺動運動を実行し、
加工物Ａの表面の微細な凹凸を機械的研磨作用と化学的
研磨作用との相乗効果によって除去し、最終的に、加工
物Ａの表面を鏡面仕上げする装置である。The polishing apparatus according to the present embodiment comprises a CN
According to the control of the C device, supply of the polishing liquid onto the work surface of the polishing pad, pressing of the workpiece against the polishing pad, and sliding movement between the work surface of the polishing pad and the surface of the workpiece,
This is an apparatus for removing fine irregularities on the surface of the workpiece A by a synergistic effect of a mechanical polishing action and a chemical polishing action, and finally mirror-finishing the surface of the workpiece A.
【００２１】以下、こうしたＣＭＰ加工機能を実現する
ための装置構成について説明する。Hereinafter, an apparatus configuration for realizing such a CMP processing function will be described.
【００２２】本研磨装置は、図１に示すように、研磨パ
ッド４を貼付した研磨定盤３と、研磨定盤３が取り付け
られた定盤軸１９を回転させる定盤回転機構と、加工物
Ａを吸着するチャック２が取り付けられた主軸３０を回
転させる主軸回転機構と、主軸３０を収納した研磨ヘッ
ドをＸ軸方向に移動させる送り機構と、主軸ヘッド１０
から主軸３０を出し入れする切り込み機構と、任意の押
圧力分布の押圧力で加工物Ａを研磨パッド４に押圧する
加圧機構と、研磨パッド４の作業面４ａ上に研磨液５ａ
を供給する研磨液供給機構と、各機構を制御するＣＮＣ
装置１６とを備える。但し、研磨液５ａには、加工物Ａ
と固相反応性に富んだ砥粒を混入したスラリを使用する
必要がある。例えば、Ｓｉウエハを研磨する場合には、
アルカリ溶液に粒径約３７ｎｍのＳｉＯ2砥粒を約２０
％程度混入させたスラリを使用することが望ましい。ま
た、研磨パッド４には、耐摩耗性と耐有機溶剤性とに優
れた合成樹脂で形成された研磨パッドを使用する必要が
ある。例えば、Ｓｉウエハを研磨する場合には、発砲ポ
リウレタン系の合成樹脂で形成された研磨パッドを使用
することが望ましい。As shown in FIG. 1, the present polishing apparatus comprises a polishing table 3 to which a polishing pad 4 is attached, a table rotating mechanism for rotating a table shaft 19 to which the polishing table 3 is attached, and a workpiece. A spindle rotating mechanism for rotating a spindle 30 on which a chuck 2 for sucking A is attached, a feed mechanism for moving a polishing head containing the spindle 30 in the X-axis direction, and a spindle head 10
A cutting mechanism for moving the spindle 30 in and out of the polishing pad, a pressing mechanism for pressing the workpiece A against the polishing pad 4 with a pressing force having an arbitrary pressing force distribution, and a polishing liquid 5a on the working surface 4a of the polishing pad 4.
Polishing liquid supply mechanism for supplying the liquid and CNC for controlling each mechanism
Device 16. However, the workpiece A is contained in the polishing liquid 5a.
It is necessary to use a slurry in which abrasive grains rich in solid phase reactivity are mixed. For example, when polishing a Si wafer,
Approximately 20 SiO 2 abrasive grains with a particle size of about 37 nm
It is desirable to use a slurry mixed with about%. Further, as the polishing pad 4, it is necessary to use a polishing pad formed of a synthetic resin having excellent wear resistance and organic solvent resistance. For example, when polishing a Si wafer, it is desirable to use a polishing pad formed of a foamed polyurethane-based synthetic resin.
【００２３】研磨液供給機構は、専用モータでポンプを
駆動することにより、本研磨装置のベース内に設けられ
たタンク(不図示)に充填されている研磨液５ａを研磨液
供給管５から放出する仕組になっている。そして、研磨
パッド４の作業面上に研磨液５ａが絶えず適量づつ供給
されるように、研磨液供給管５には、研磨液５ａの流量
を調節するバルブが取付けられている。The polishing liquid supply mechanism discharges the polishing liquid 5a filled in a tank (not shown) provided in the base of the polishing apparatus from the polishing liquid supply pipe 5 by driving a pump with a dedicated motor. It is a mechanism to do. The polishing liquid supply pipe 5 is provided with a valve for adjusting the flow rate of the polishing liquid 5a so that the polishing liquid 5a is constantly supplied to the work surface of the polishing pad 4 in an appropriate amount.
【００２４】また、定盤回転機構は、サーボモータ８の
出力を、減速機９とベルト伝達装置３１とを介して、定
盤軸１９に伝達する仕組になっている。そして、定盤軸
１９の回転速度の変動が抑制されるように、サーボモー
タ８は、速度コントローラ(不図示)によって速度制御さ
れている。The platen rotating mechanism is configured to transmit the output of the servo motor 8 to the platen shaft 19 via the speed reducer 9 and the belt transmission device 31. The speed of the servomotor 8 is controlled by a speed controller (not shown) so that the fluctuation of the rotation speed of the platen shaft 19 is suppressed.
【００２５】また、主軸回転機構は、サーボモータ(不
図示)の出力を、減速機を介して、主軸３０に形成され
たスプラインに伝達することにより、主軸３０を回転さ
せる仕組になっている。そして、主軸３０の回転速度の
変動が抑制されるように、サーボモータは、速度コント
ローラ(不図示)によって速度制御されている。The spindle rotating mechanism is configured to rotate the spindle 30 by transmitting an output of a servomotor (not shown) to a spline formed on the spindle 30 via a speed reducer. The speed of the servomotor is controlled by a speed controller (not shown) so that the fluctuation of the rotation speed of the spindle 30 is suppressed.
【００２６】また、送り機構は、サーボモータ１１の出
力を、減速機１２を介して、研磨ヘッド送り用ボールネ
ジ１３に形成されたスプラインに伝達することにより、
研磨ヘッド１０をＸ軸方向に移動させる仕組となってい
る。The feed mechanism transmits the output of the servomotor 11 to the spline formed on the polishing head feed ball screw 13 via the speed reducer 12,
This is a mechanism for moving the polishing head 10 in the X-axis direction.
【００２７】また、切り込み機構は、サーボモータ(不
図示)の出力を、減速機(不図示)を介して、主軸出入調
節用のクイルに伝達することにより、主軸ヘッド１０か
ら主軸３０を出し入れする仕組となっている。The cutting mechanism transfers the output of a servomotor (not shown) to a quill for adjusting the spindle in / out via a speed reducer (not shown), so that the spindle 30 can be moved in and out of the spindle head 10. It is a mechanism.
【００２８】また、加圧機構は、図２に示すように、コ
ンプレッサから供給される流体２０(例えば、空気等の
気体、水等の液体)を、複数の流体路が形成された流体
供給管２２によってロータリージョイント２３へと導
き、チャック２に開けられた貫通穴２ａ1,....,２ａ
n(図４において、チャック２の表面に放射状に配列され
た貫通穴２ａ1,....,２ａn)から加工物Ａの裏面に向け
て噴射させることによって、加工物Ａを研磨パッド４に
押し当てる仕組になっている。そして、流体供給管２２
には、各流体路を通過する流体２０Ｐ1,....,２０Ｐnの
流量を調節するバルブ２１が取付けられている。但し、
本実施の形態では、チャック２の同心領域に開けられた
貫通穴からは、等流量の流体を噴射させるようになって
いる。また、各貫通穴２ａ1,....,２ａnから噴射された
流体２０Ｐ1',....,２０Ｐ'nが干渉し合わないように、
各貫通穴２ａ1,....,２ａnの近傍には、それぞれ、加工
物Ａの裏面に衝突して逆流してくる流体を逃す流体排気
孔２ｂ1,....,２ｂnが形成されている。そして、本実施
の形態では、チャック２の貫通穴２ａ1,....,２ａnから
の流体の噴射によって加工物Ａがチャック２から外れる
ことを防止するため、チャック２の支持体２５に吸着さ
れた加工物Ａを外周から押える加工物押え２４を設けて
ある。As shown in FIG. 2, the pressurizing mechanism is used to supply a fluid 20 (for example, a gas such as air or a liquid such as water) supplied from a compressor to a fluid supply pipe having a plurality of fluid passages. 22 leads to a rotary joint 23 by a through hole 2a 1 drilled into the chuck 2, ...., 2a
n (in FIG. 4, through holes 2 a 1 ,..., 2 a n radially arranged on the surface of the chuck 2) toward the back surface of the workpiece A, so that the workpiece A is polished. It is a mechanism to press against. And the fluid supply pipe 22
, A valve 21 for adjusting the flow rate of the fluids 20P 1 ,..., 20P n passing through each fluid path is attached. However,
In the present embodiment, an equal flow rate of fluid is ejected from a through hole formed in a concentric region of the chuck 2. Further, each of the through holes 2a 1, ...., 2a n fluid ejected from 20P 1 ', ...., 20P' as n do not interfere,
Each through hole 2a 1, ...., in the vicinity of 2a n, respectively, the fluid exhaust hole 2b 1 miss the fluid coming back flow collides with the rear surface of the workpiece A, ...., is 2b n Is formed. In the present embodiment, the through hole 2a 1 of the chuck 2, ...., for the workpiece A by injection of fluid from 2a n is prevented from being removed from the chuck 2, the support 25 of the chuck 2 A workpiece presser 24 that presses the sucked workpiece A from the outer periphery is provided.
【００２９】尚、本実施の形態では、主軸回転機構と送
り機構と切り込み機構と加圧機構とにより構成された加
工物用駆動装置を１台として、１個の加工物Ａを研磨す
る装置構成としているが、これを複数設けることによっ
て、複数の加工物Ａを同時に研磨する装置構成としても
構わない。但し、その際には、ＣＭＰ加工中に、複数の
加工物が研磨パッド上で衝突しないように各加工物用駆
動装置の配置を定める必要がある。In this embodiment, an apparatus for polishing a single workpiece A is provided with a single workpiece drive unit including a spindle rotating mechanism, a feed mechanism, a cutting mechanism, and a pressing mechanism. However, a plurality of the workpieces A may be provided to simultaneously polish a plurality of workpieces A. However, in that case, it is necessary to determine the arrangement of each workpiece drive device so that a plurality of workpieces do not collide on the polishing pad during the CMP processing.
【００３０】さて、本研磨加工装置は、ＣＭＰ加工中
に、研磨パッドから加工物Ａに与えられる研磨圧を制御
する機能を有する。以下、これを実現するための研磨圧
制御系の構成について説明する。The polishing apparatus has a function of controlling the polishing pressure applied to the workpiece A from the polishing pad during the CMP process. Hereinafter, the configuration of the polishing pressure control system for achieving this will be described.
【００３１】本研磨装置の研磨圧制御系は、図３に示す
ように、加工物Ａの表面内における研磨圧分布をインプ
ロセス計測する検出部２０Ａと、検出部２０Ａで検出さ
れた研磨圧分布と、予め定めた目標研磨圧分布との差分
に基づいて制御対象２０Ｄである加圧機構を定値制御す
る制御部２０Ｂとから構成されている。As shown in FIG. 3, the polishing pressure control system of the present polishing apparatus includes a detecting section 20A for in-process measuring a polishing pressure distribution in the surface of a workpiece A, and a polishing pressure distribution detected by the detecting section 20A. And a control unit 20B that controls the pressurizing mechanism, which is the control target 20D, to a constant value based on a difference from a predetermined target polishing pressure distribution.
【００３２】検出部２０Ａは、具体的には、図２に示す
ように、研磨定盤３上の１箇所以上に配置された１台以
上の圧力センサ６と、スリップリング７を介して入力さ
れる圧力センサ６の出力データＫ6をデジタル変換する
ＡＤ変換器１５とを備え、制御部２０Ｂに相当するＣＮ
Ｃ装置１６に、加工物Ａの表面に接触した圧力センサ６
が出力した圧力データＫ6'をリアルタイムに入力する。
また、図１に示すように、定盤回転機構のサーボモータ
８の出力軸に取付けられたロータリエンコーダ１７と、
送り機構のサーボモータ１１の出力軸に取付けられたロ
ータリエンコーダ１８と、ロータリエンコーダ１７の出
力パルスＫ4とロータリエンコーダ１８の出力パルスＫ5
とを計数するパルスカウンタ１９とを備え、制御部２０
Ｂに相当するＣＮＣ装置１６に、定盤回転機構のサーボ
モータ８の出力軸の回転角データＫ4'と送り機構のサー
ボモータ１１の出力軸の回転角データＫ5'とをリアルタ
イムに入力する。Specifically, as shown in FIG. 2, the detection unit 20A receives one or more pressure sensors 6 disposed at one or more locations on the polishing platen 3 and inputs via a slip ring 7. that the output data K 6 of the pressure sensor 6 and an AD converter 15 for digitally converting, corresponds to the control unit 20B CN
The pressure sensor 6 in contact with the surface of the workpiece A
The pressure data K 6 ′ output by the is input in real time.
Further, as shown in FIG. 1, a rotary encoder 17 attached to the output shaft of the servo motor 8 of the platen rotating mechanism,
A rotary encoder 18 attached to the output shaft of the servo motor 11 of the feed mechanism, the output pulses K 5 of the output pulses K 4 and the rotary encoder 18 of the rotary encoder 17
And a pulse counter 19 for counting
The rotation angle data K 4 ′ of the output shaft of the servo motor 8 of the platen rotation mechanism and the rotation angle data K 5 ′ of the output shaft of the servo motor 11 of the feed mechanism are input in real time to the CNC device 16 corresponding to B. .
【００３３】そして、ＣＮＣ装置１６は、まず、２つの
回転角データＫ4',Ｋ5'を用いて加工物Ａに対する圧力
センサ６の位置を表す座標データを算出する。その後、
図５に示すように、この座標データと圧力データＫ6'と
を対応付けて、加工物Ａの表面内における研磨圧分布を
算出する。尚、実用に際して必要であれば、ここで算出
した研磨圧分布を表示装置(不図示)に３次元表示するよ
うにしても構わない。そして、加工物Ａの目標表面形状
に応じて予め定めた目標研磨圧分布と上記算出した研磨
圧分布との差分を算出し、この差分に基づいて加圧機構
の流体供給管２２の各流体路を通過させるべき流体の流
量を算出し、流体供給管２２のバルブ２１の開度を制御
する。The CNC device 16 first calculates coordinate data representing the position of the pressure sensor 6 with respect to the workpiece A using the two rotation angle data K 4 ′ and K 5 ′. afterwards,
As shown in FIG. 5, the polishing pressure distribution in the surface of the workpiece A is calculated by associating the coordinate data with the pressure data K 6 ′. If necessary for practical use, the calculated polishing pressure distribution may be displayed three-dimensionally on a display device (not shown). Then, a difference between a target polishing pressure distribution predetermined in accordance with a target surface shape of the workpiece A and the calculated polishing pressure distribution is calculated, and based on the difference, each fluid path of the fluid supply pipe 22 of the pressurizing mechanism is calculated. Is calculated, and the opening of the valve 21 of the fluid supply pipe 22 is controlled.
【００３４】その結果、チャック２に開けられた貫通穴
２ａ1,....,２ａn(図４参照)から加工物Ａの裏面に向け
て噴射される流体２０Ｐ1,....,２０Ｐnによって、加工
物Ａの裏面には、実際の研磨圧分布と目標研磨圧分布と
の差分を小さくする分布の力が与えられる。例えば、ウ
エハを研磨する場合には、目標研磨圧分布を均一とする
必要がある。従って、実際の研磨圧が図５に示したよう
な分布を示していれば、チャック２の中央領域に近づく
に従って徐々に貫通孔２ａ1,....,２ａnから多くの流体
を噴射し、ウエハの裏面の外周領域に近づくに従って徐
々に大きな力を加える。その結果、加工物Ａの表面に
は、研磨パッド４から均一な研磨圧が与えられることに
なる。[0034] As a result, the through hole 2a 1 drilled into the chuck 2, ..., 2a n (see FIG. 4) workpiece fluid 20P 1 to be injected toward the back surface of the A from .... by 20P n, on the back surface of the workpiece a, the force distribution is given to reduce the difference between the actual polishing pressure distribution and the target polishing pressure distribution. For example, when polishing a wafer, it is necessary to make the target polishing pressure distribution uniform. Therefore, if indicates that actual polishing pressure shown in FIG. 5 distribution gradually through holes 2a 1, ...., to inject more fluid from 2a n toward the central region of the chuck 2 , A large force is gradually applied to the outer peripheral area of the back surface of the wafer. As a result, a uniform polishing pressure is applied from the polishing pad 4 to the surface of the workpiece A.
【００３５】このように、ＣＭＰ加工中にインプロセス
計測した研磨圧分布をフィードバックして目標研磨圧分
布と比較する研磨圧制御系により、従来非常に困難とさ
れていた研磨圧の制御を実現することができる。従っ
て、本研磨装置によれば、従来技術の欄で説明したプレ
ストンの関係式(１)に含まれる３つの加工パラメータ
ｔ,ｖ,ｐを全て制御することが可能であるため、研磨量
Ｖのバラツキを完全に抑制することが可能である。As described above, the polishing pressure control system which feeds back the polishing pressure distribution measured in-process during the CMP process and compares it with the target polishing pressure distribution realizes the control of the polishing pressure which has been extremely difficult in the past. be able to. Therefore, according to the present polishing apparatus, it is possible to control all three processing parameters t, v, and p included in the Preston's relational expression (1) described in the section of the related art, and therefore, the polishing amount V Variations can be completely suppressed.
【００３６】尚、本実施の形態では、研磨パッド４の径
と比較して加工物Ａの径が微小であることから（即ち、
研磨パッド４の回転速度と比較して加工物Ａの回転速度
は極小であることから)、加工物Ａに対する圧力センサ
６の位置を表す座標データの算出に際して加工物Ａの回
転の影響を無視しているが、主軸回転機構のサーボモー
タの出力軸にエンコーダを更に取付けて、当該サーボモ
ータの出力軸の回転角をインプロセス計測して、その値
をも加味して、加工物Ａに対する圧力センサ６の位置を
表す座標データを算出するようにしても構わない。In this embodiment, the diameter of the workpiece A is smaller than the diameter of the polishing pad 4 (ie,
(Because the rotation speed of the workpiece A is extremely small compared to the rotation speed of the polishing pad 4), the influence of the rotation of the workpiece A is ignored when calculating the coordinate data representing the position of the pressure sensor 6 with respect to the workpiece A. However, an encoder is further attached to the output shaft of the servomotor of the spindle rotating mechanism, the rotation angle of the output shaft of the servomotor is measured in-process, and a pressure sensor for the workpiece A is taken into account in consideration of the value. The coordinate data indicating the position of No. 6 may be calculated.
【００３７】次に、多層配線の層間絶縁膜の平坦化プロ
セスに本研磨装置を実際に導入し、本研磨装置の性能を
評価する。尚、研磨加工条件は、ここでは、定盤回転数
を約２０ｒｐｍ、主軸回転数を約２０ｒｐｍ、Ｘ方向へ
の加工物移動速度を約２〜５ｍｍ／ｍｉｎとした。Next, the present polishing apparatus is actually introduced into the process of flattening the interlayer insulating film of the multilayer wiring, and the performance of the present polishing apparatus is evaluated. Here, the polishing processing conditions were as follows: the platen rotation speed was about 20 rpm, the spindle rotation speed was about 20 rpm, and the workpiece moving speed in the X direction was about 2 to 5 mm / min.
【００３８】まず、配線形成プロセスを経て第一Ａｌ配
線層が形成された６インチウエハに、ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ法等により膜厚１.５μmの層間絶縁膜を堆積する。
その後、本研磨装置を用いて、層間絶縁膜の表面を鏡面
仕上げする。尚、層間絶縁膜の目標膜厚は０.５μmであ
る。First, an ECR plasma C is applied to a 6-inch wafer on which a first Al wiring layer is formed through a wiring forming process.
A 1.5 μm-thick interlayer insulating film is deposited by a VD method or the like.
Thereafter, the surface of the interlayer insulating film is mirror-finished using the polishing apparatus. The target thickness of the interlayer insulating film is 0.5 μm.
【００３９】この時点で、光干渉式膜厚計により層間絶
縁膜の膜厚を測定した結果、膜厚バラツキが０.０２μm
以下に抑制されていることが確認された。この値は、幅
０.２５μｍの超微細配線の層間絶縁膜に通常要求され
る条件(膜厚バラツキ０.１μｍ以下)をも難なく満すこ
とができる値である。また、接触式表面粗さ計と原子間
力顕微鏡とにより層間絶縁膜の表面粗さを測定した結
果、層間絶縁膜の表面粗さＲMaxが０.３ｎｍ以下に抑制
されていることが確認された。更に、触針式段差測定計
と原子間力顕微鏡とにより、段差部における層間絶縁膜
の凹凸の高さを測定した結果、当初高さ１μmであった
凹凸が高さ０.１μm以下にまで平坦化されていることが
確認された。何れも、幅０.２５μｍの超微細配線の層
間絶縁膜に通常要求される条件を難なく満すことができ
る値である。At this point, the thickness of the interlayer insulating film was measured by a light interference type thickness meter, and as a result, the thickness variation was 0.02 μm.
It was confirmed that the following were suppressed. This value is a value that can easily satisfy the condition normally required for an interlayer insulating film of an ultrafine wiring having a width of 0.25 μm (thickness variation of 0.1 μm or less). Further, as a result of measuring the surface roughness of the interlayer insulating film with a contact surface roughness meter and an atomic force microscope, it was confirmed that the surface roughness R Max of the interlayer insulating film was suppressed to 0.3 nm or less. Was. Furthermore, the height of the unevenness of the interlayer insulating film at the stepped portion was measured using a stylus-type step measuring instrument and an atomic force microscope. As a result, the height of the unevenness, which was initially 1 μm, became flat to 0.1 μm or less. Has been confirmed. Each of these values is a value that can easily satisfy the conditions normally required for an interlayer insulating film of an ultrafine wiring having a width of 0.25 μm.
【００４０】そして、コンタクトホール形成プロセスに
おいて、このように良好な状態に仕上がった層間絶縁膜
にコンタクトホールを形成する。更に、選択ＣＶＤ法等
によってタングステンをコンタクトホールに充填させて
コンタクトスタッドを形成した後、スパッタ法等により
幅０．２５μmの第二Ａｌ配線を形成する。Then, in a contact hole forming process, a contact hole is formed in the interlayer insulating film thus finished in a good state. Further, after contact holes are filled with tungsten by selective CVD or the like to form contact studs, a second Al wiring having a width of 0.25 μm is formed by sputtering or the like.
【００４１】この時点で、コンタクトビア抵抗と配線抵
抗とを測定した結果、従来、この時点で発見されること
があったコンタクト抵抗不良と配線不良が全く発見され
なかったことから、本研磨装置を導入したことによりコ
ンタクトホールの形成不良のが皆無となったことが容易
に推測される。At this time, the contact via resistance and the wiring resistance were measured. As a result, no defective contact resistance and no defective wiring were found at this time. It is easily presumed that the introduction has eliminated the formation of contact holes.
【００４２】尚、ウエハの表面の平坦化プロセスへの適
用は、装置性能を評価するために示した一例に過ぎな
い。従って、高い形状精度を要求される他の部品(例え
ば、光学素子等)の研磨工程に本研磨加工装置を導入し
ても、これと同様な有益な効果が達成されることは言う
までもない。The application to the process of flattening the surface of a wafer is only one example for evaluating the performance of the apparatus. Therefore, needless to say, even if the present polishing apparatus is introduced into a polishing process of another component (for example, an optical element or the like) requiring high shape accuracy, the same beneficial effect can be achieved.
【００４３】ところで、以上説明したのは本研磨装置の
基本構成であり、必要に応じて、新たな機能を付加して
も構わない。By the way, what has been described above is the basic configuration of the present polishing apparatus, and new functions may be added as necessary.
【００４４】例えば、図６に示すように、研磨定盤３と
研磨パッド４とに測定用貫通穴３５を開け、ＣＭＰ加工
中のウエハＡの表面に形成されている層間絶縁膜の表面
形状をインプロセス計測するレーザ干渉式センサ３５を
取付ければ、ＣＭＰ加工中の層間絶縁膜の膜厚の変化と
表面形状の変化とに基づいて加工終了タイミングを検出
することが可能となる。具体的には、干渉式センサ３５
から出力される層間絶縁膜の膜厚データＫ1と表面形状
データＫ2が基準範囲に収まった場合に、ＣＮＣ装置１
６が、現在研磨中のウエハＡの加工が終了したことを判
定するようにすればよい。尚、ここで使用したレーザ干
渉式センサ３５は、測定用貫通穴３６から、ウエハＡの
表面に向けてレーザ光ｃを照射するレーザ装置３５ａ
と、ウエハＡの表面で反射したレーザ光ｃと層間絶縁膜
の表面で反射したレーザ光ｃとの干渉縞のパターンの強
弱とから層間絶縁膜の膜厚データＫ1と層間絶縁膜の表
面形状データＫ2とを算出してＣＮＣ装置１６に入力す
る演算処理装置３５ｂとから構成されたものである。For example, as shown in FIG. 6, through holes 35 for measurement are formed in the polishing platen 3 and the polishing pad 4, and the surface shape of the interlayer insulating film formed on the surface of the wafer A during the CMP process is changed. If the laser interference sensor 35 for performing in-process measurement is attached, it becomes possible to detect the processing end timing based on the change in the thickness of the interlayer insulating film and the change in the surface shape during the CMP processing. Specifically, the interference sensor 35
When the film thickness data K 1 and the surface shape data K 2 of the interlayer insulating film output from the device fall within the reference range, the CNC device 1
6 may determine that the processing of the wafer A currently being polished has been completed. The laser interference sensor 35 used here is a laser device 35a that irradiates the laser beam c from the measurement through hole 36 toward the surface of the wafer A.
And the intensity of the interference fringe pattern between the laser beam c reflected on the surface of the wafer A and the laser beam c reflected on the surface of the interlayer insulating film, the thickness data K 1 of the interlayer insulating film and the surface shape of the interlayer insulating film It calculates the data K 2 is obtained is composed of a processing unit 35b to be input to the CNC device 16.
【００４５】また、更に、図７に示すように、研磨パッ
ド４の作業面の形状をインプロセス計測する光学式変位
計３７を取付ければ、ＣＭＰ加工中の研磨パッド４の作
業面の形状変化に基づいて最適ドレス点を検出すること
が可能となる。具体的には、ＣＮＣ装置１６が、光学式
変位計３７から出力される形状データから研磨パッド４
の摩耗量を算出し、この摩耗量が基準値を超えた場合
に、研磨パッド４の研磨性能が劣化したことを判定する
ようにすればよい。そして、このタイミングで、別途設
けたダイヤモンドドレッサ３９を駆動して、図８に示す
ように、研磨パッド４に対するドレッシングを開始し、
光学式変位計３７から出力される形状データに基づき研
磨パッド４の研磨性能の回復を判定した時点で、ダイヤ
モンドドレッサ３９を退避させ、研磨パッド４に対する
ドレッシングを終了するようにすれば、必要最小限のド
レス費用で研磨パッド４の優れた研磨性能を維持するこ
とが可能となる。Further, as shown in FIG. 7, if an optical displacement gauge 37 for in-process measuring the shape of the working surface of the polishing pad 4 is attached, a change in the shape of the working surface of the polishing pad 4 during the CMP process can be obtained. , It is possible to detect the optimal dress point. Specifically, the CNC device 16 determines the polishing pad 4 from the shape data output from the optical displacement meter 37.
May be calculated, and when the wear amount exceeds the reference value, it may be determined that the polishing performance of the polishing pad 4 has deteriorated. At this timing, the separately provided diamond dresser 39 is driven to start dressing the polishing pad 4 as shown in FIG.
When the recovery of the polishing performance of the polishing pad 4 is determined based on the shape data output from the optical displacement meter 37, the diamond dresser 39 is retracted, and the dressing of the polishing pad 4 is completed. It is possible to maintain the excellent polishing performance of the polishing pad 4 at the dress cost.
【００４６】尚、ここで使用した光学式変位計３７は、
研磨パッド４の作業面にレーザ光ｃを照射するレーザ装
置３７ａと、レーザ光ｃの焦点と研磨パッド４の作業面
とのズレ量を算出してＣＮＣ装置１６に入力する演算処
理装置３７ｂとから構成されたものである。但し、必ず
しも光学式変位計３７を使用する必要はなく、例えば、
スタイラス式センサ等の他の方式の変位計を使用しても
構わない。そして、このようなことは以上の説明中に挙
げた構成要素の全てに関しても言えることであり、機能
を同じくするものであれば、それを用いても一向に構わ
ない。The optical displacement gauge 37 used here is:
A laser device 37a for irradiating the work surface of the polishing pad 4 with the laser light c; It is composed. However, it is not always necessary to use the optical displacement meter 37, for example,
Another type of displacement meter such as a stylus sensor may be used. Such a thing can be said about all the constituent elements mentioned in the above description, and if they have the same function, they may be used at all.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明に係る研磨装置によれば、ＣＭＰ
加工中に研磨工具が加工物に与える研磨圧を制御するこ
とができる。また、ＣＭＰ加工における加工終了タイミ
ングを的確に検出することができる。更に、ＣＭＰ加工
におけるドレス条件の最適点を把握することができる。According to the polishing apparatus of the present invention, the CMP
The polishing pressure applied to the workpiece by the polishing tool during processing can be controlled. Further, the processing end timing in the CMP processing can be accurately detected. Further, the optimum point of the dress condition in the CMP processing can be grasped.
【００４８】こうした研磨装置を多層配線の層間絶縁膜
や金属膜の平坦化プロセスに導入すれば、膜厚の均一性
と膜表面の平坦度を一層向上させることができる。従っ
て、コンタクトホール形成プロセスにおける形成不良の
発生率と、露光プロセスにおけるパターン欠損の発生率
とが激減するため、最終製品であるＬＳＩの信頼性を飛
躍的に向上させることができる。尚、従来、このような
効果を挙げるためには、コンタクトホール形成プロセス
等に先立って、オーバーエッチングを防止するストッパ
層を形成する必要があったが、本研磨装置の平坦化プロ
セスへの導入により、このストッパ層形成プロセスが不
要になるという経済的な効果を達成することができる。If such a polishing apparatus is introduced into a process for planarizing an interlayer insulating film or a metal film of a multilayer wiring, the uniformity of the film thickness and the flatness of the film surface can be further improved. Therefore, the occurrence rate of the formation failure in the contact hole formation process and the occurrence rate of the pattern defect in the exposure process are drastically reduced, so that the reliability of the LSI as the final product can be remarkably improved. Conventionally, in order to obtain such an effect, it was necessary to form a stopper layer for preventing over-etching prior to a contact hole forming process or the like. Thus, an economical effect that the stopper layer forming process becomes unnecessary can be achieved.
【００４９】尚、この場合にも、多層配線の層間絶縁膜
や金属膜の平坦化プロセスへのＣＭＰ加工の導入により
得られる通常の効果、例えば、(１)ステッパの延命、
(２)配線不良発生率の低減、(３)層間絶縁膜の材料選択
性の拡大、(４)配線形成プロセスにおける開発性の向上
等の効果を得ることができることは言うまでもない。Also in this case, the usual effects obtained by introducing CMP processing into the process of planarizing the interlayer insulating film and the metal film of the multilayer wiring, for example, (1) extending the life of the stepper,
It goes without saying that effects such as (2) a reduction in the rate of occurrence of wiring defects, (3) an increase in material selectivity of the interlayer insulating film, and (4) an improvement in developability in the wiring formation process can be obtained.
【図１】本発明の実施の形態に係る研磨装置の基本構成
を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a basic configuration of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態に係る研磨装置の基本構成
を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a basic configuration of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態に係る研磨制御系のブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram of a polishing control system according to the embodiment of the present invention.
【図４】図１の研磨装置の加圧機構の構成を説明するた
めの図である。FIG. 4 is a view for explaining a configuration of a pressing mechanism of the polishing apparatus of FIG. 1;
【図５】加工物の表面内における研磨圧分布を示した図
である。FIG. 5 is a diagram showing a polishing pressure distribution in a surface of a workpiece.
【図６】本発明の実施の形態に係る研磨装置の構成を説
明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of a polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態に係る研磨装置の構成図で
ある。FIG. 7 is a configuration diagram of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施の形態に係る研磨装置の構成を説
明するための図である。FIG. 8 is a view for explaining a configuration of a polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図９】半導体製造プロセスを示した図である。FIG. 9 is a diagram showing a semiconductor manufacturing process.
２…チャック ３…研磨定盤 ４…研磨パッド ５…研磨液供給管 ５ａ…研磨液 ６…圧力センサ ８…サーボモータ ７…スリップリング ９…減速機 １０…主軸ヘッド １１…サーボモータ １２…減速機 １３…研磨ヘッド送り用ボールネジ １５…ＡＤ変換器 １６…ＣＮＣ装置 １７…ロータリエンコーダ １８…ロータリエンコーダ １９…定盤軸 ２０…流体 ２１…バルブ ２２…流体供給管 ２３…ロータリージョイント ２４…加工物押え ２５…支持体 ３０…主軸 ３１…ベルト伝達装置 ３９…ダイヤモンドドレッサ Reference numeral 2: chuck 3, polishing platen 4, polishing pad 5, polishing liquid supply pipe 5a, polishing liquid 6, pressure sensor 8, servo motor 7, slip ring 9, reduction gear 10, spindle head 11, servo motor 12, reduction gear DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Ball screw for polishing head feed 15 ... AD converter 16 ... CNC device 17 ... Rotary encoder 18 ... Rotary encoder 19 ... Surface plate shaft 20 ... Fluid 21 ... Valve 22 ... Fluid supply pipe 23 ... Rotary joint 24 ... Workpiece holding 25 ... support 30 ... spindle 31 ... belt transmission device 39 ... diamond dresser
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 漆原 真理子 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Mariko Urushihara 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Hitachi, Ltd.
Claims (11)
前記加工物の表面を研磨する研磨装置であって、 与えられた押圧力分布データに従って分布する押圧力で
前記加工物を前記研磨工具に押し当てる加圧機構と、 前記研磨工具が前記加工物に与えている研磨圧の分布を
インプロセス計測する計測手段と、 予め定めた目標研磨圧分布と前記研磨圧分布測定手段が
測定した前記研磨圧の分布との差分に応じて定めた押圧
力分布データを、前記加圧機構に与える制御手段とを備
えることを特徴とする研磨装置。1. A polishing apparatus for polishing a surface of a workpiece by relatively moving a workpiece and a polishing tool, wherein the workpiece is subjected to a pressing force distributed according to given pressing force distribution data. A pressurizing mechanism for pressing against a polishing tool; a measuring means for in-process measuring a distribution of a polishing pressure applied to the workpiece by the polishing tool; a predetermined target polishing pressure distribution and the polishing pressure distribution measuring means A polishing unit comprising: a control unit that supplies, to the pressurizing mechanism, pressing force distribution data determined according to a difference from the distribution of the polishing pressure.
記研磨工具の作業面で前記加工物の表面を研磨する研磨
装置であって、 前記加工物の表面の裏側の面上の互いに異なる領域に向
けて、それぞれ流体を噴射する複数の流体供給管と、 前記研磨工具の作業面上に配置された圧力センサと、 前記加工物と研磨工具との相対的な運動に伴って前記圧
力センサが接触した前記加工物の表面上の位置を検出す
る位置センサと、 前記位置センサが検出した前記加工物の表面上の位置
と、当該位置において前記加工物の表面と接触した圧力
センサが検出した圧力とを対応付けて、前記加工物の表
面内における圧力分布を算出する圧力分布算出手段と、 前記複数の流体供給管から噴射される流体により前記加
工物の裏面の各分割領域に前記圧分布算出手段が算出し
た圧力分布と前記研磨圧の目標分布との差分を小さくす
る圧力が与えられるように、前記各流体供給管から噴射
される流体の流量をそれぞれ制御する流量制御手段とを
備えることを特徴とする研磨装置。2. A polishing apparatus for polishing a surface of a workpiece on a working surface of the polishing tool by relatively moving a workpiece and a polishing tool, the polishing apparatus comprising: A plurality of fluid supply pipes each ejecting a fluid toward different areas, a pressure sensor disposed on a work surface of the polishing tool, and the pressure in accordance with a relative movement between the workpiece and the polishing tool. A position sensor that detects a position on the surface of the workpiece with which the sensor has contacted; a position on the surface of the workpiece that the position sensor has detected; and a pressure sensor that has contacted the surface of the workpiece at the position. Pressure distribution calculating means for calculating a pressure distribution in the surface of the workpiece by associating the pressure with the pressure applied to each of the divided areas on the back surface of the workpiece by the fluid ejected from the plurality of fluid supply pipes. Distribution calculation Flow control means for controlling the flow rate of the fluid ejected from each of the fluid supply pipes so that a pressure that reduces the difference between the pressure distribution calculated by the stage and the target distribution of the polishing pressure is provided. Characteristic polishing equipment.
て、 前記研磨圧の目標分布は前記加工物の目標形状に応じて
定まることを特徴とする研磨装置。3. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the target distribution of the polishing pressure is determined according to a target shape of the workpiece.
って、 前記研磨工具の作業面の表面形状をインプロセス計測す
る第一センサと、 前記第一センサが測定した前記研磨工具の作業面の表面
形状に基づいて前記研磨工具の状態を検出する研磨性能
検出手段と、 前記研磨性能検出手段が前記研磨工具の劣化を検出した
場合に前記研磨工具の表面形状を修正する砥石修正装置
とを備えたことを特徴とする研磨装置。4. The polishing apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein a first sensor for in-process measuring a surface shape of a working surface of the polishing tool, and a polishing tool of the polishing tool measured by the first sensor. Polishing performance detecting means for detecting a state of the polishing tool based on a surface shape of a work surface; and a grindstone correction device for correcting the surface shape of the polishing tool when the polishing performance detecting means detects deterioration of the polishing tool. A polishing apparatus comprising:
であって、 前記加工物の表面形状をインプロセス計測する第二セン
サと、 前記第二センサが測定した前記加工物の表面形状と前記
加工物の目標形状との差分に基づいて、前記加工物の表
面の研磨加工の終了タイミングを判定するタイミング判
定手段を備えることを特徴とする研磨装置。5. The polishing apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein a second sensor for performing in-process measurement of a surface shape of the workpiece, and a surface of the workpiece measured by the second sensor. A polishing apparatus, comprising: a timing determining unit configured to determine an end timing of polishing of a surface of the workpiece based on a difference between a shape and a target shape of the workpiece.
加工物とする請求項５記載の研磨装置であって、 研磨加工中に前記薄膜の膜厚をインプロセス計測する膜
厚計を備え、 前記終了タイミング判定手段は、更に、前記膜厚計が測
定した前記薄膜の膜厚と前記薄膜の目標膜厚との差分に
基づいて前記前記加工物の表面の研磨加工の終了タイミ
ングを判定することを特徴とする研磨装置。6. The polishing apparatus according to claim 5, wherein the workpiece is a multilayer wiring board having a thin film formed on a surface thereof, wherein the film thickness meter for performing in-process measurement of the thickness of the thin film during polishing. The end timing determining means further determines an end timing of polishing the surface of the workpiece based on a difference between the thickness of the thin film measured by the thickness gauge and a target thickness of the thin film. Polishing apparatus characterized by performing.
記研磨工具の作業面で前記加工物の表面を研磨する研磨
加工方法であって、 前記研磨工具の作業面上に圧力センサを配置し、 前記加工物と前記研磨工具との相対的な運動に伴って前
記圧力センサと接触した前記加工物の表面上の位置を検
出する位置センサを準備し、 前記位置センサが検出した位置と、当該位置において前
記加工物の表面と接触した圧力センサが検出した圧力と
を対応付けて、前記加工物の表面内における圧力分布を
算出する算出ステップと、 前記加工物の裏面上の互いに異なる分割領域に向けて、
前記算出ステップで算出した圧力分布と前記研磨工具が
前記加工物に与えるべき研磨圧の目標分布との差分に応
じて定めた流量の流体の噴射を開始する噴射ステップと
を繰り返すことを特徴とする研磨加工方法。7. A polishing method for polishing a surface of a workpiece with a work surface of the polishing tool by relatively moving the workpiece and the polishing tool, wherein a pressure sensor is provided on the work surface of the polishing tool. A position sensor is provided for detecting a position on the surface of the workpiece in contact with the pressure sensor with a relative movement between the workpiece and the polishing tool, and a position detected by the position sensor is provided. Calculating a pressure distribution in the front surface of the workpiece by associating the pressure detected by the pressure sensor in contact with the front surface of the workpiece at the position, Toward the divided area,
An injection step of starting injection of a fluid at a flow rate determined according to a difference between the pressure distribution calculated in the calculation step and a target distribution of a polishing pressure to be applied to the workpiece by the polishing tool is repeated. Polishing method.
プと、 前記測定ステップで測定した前記研磨工具の作業面の表
面形状に基づいて前記研磨工具の状態を判定する判定ス
テップとを繰返し、 前記判定ステップで前記研磨工具の状態が劣化したこと
を判定した場合に、前記研磨工具の表面形状を修正する
修正ステップを実行することを特徴とする研磨加工方
法。8. The polishing method according to claim 7, wherein during the polishing, a measuring step of measuring a surface shape of a working surface of the polishing tool; and a working surface of the polishing tool measured in the measuring step. A determining step of determining the state of the polishing tool based on the surface shape of the polishing tool is repeated, and when it is determined that the state of the polishing tool has deteriorated in the determining step, a correcting step of correcting the surface shape of the polishing tool. Polishing process.
って、 研磨加工中に前記加工物の表面形状を測定し、当該測定
した表面形状と前記加工物の目標形状との差分に基づい
て前記加工物の表面の研磨加工の終了タイミングを判定
することを特徴とする研磨加工方法。9. The polishing method according to claim 7, wherein a surface shape of the workpiece is measured during the polishing, and a difference between the measured surface shape and a target shape of the workpiece is measured. And determining the end timing of the polishing process on the surface of the workpiece.
記加工物とする請求項７、８または９記載の研磨加工方
法であって、 研磨加工中に前記薄膜の膜厚を測定し、当該測定した膜
厚と前記薄膜の目標膜厚との差分に基づいて前記加工物
の表面の研磨加工の終了タイミングを判定することを特
徴とする研磨加工方法。10. The polishing method according to claim 7, wherein a multilayer wiring board having a thin film formed on a surface thereof is used as the workpiece, wherein a thickness of the thin film is measured during polishing. A polishing method, comprising: determining a polishing end timing of the surface of the workpiece based on a difference between the measured film thickness and a target film thickness of the thin film.
加工方法であって、 前記研磨圧の目標分布は前記加工物の目標形状に応じて
定まることを特徴とする研磨加工方法。11. The polishing method according to claim 7, 8, 9 or 10, wherein the target distribution of the polishing pressure is determined according to a target shape of the workpiece.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27629196A JPH10118917A (en) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | Polishing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27629196A JPH10118917A (en) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | Polishing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10118917A true JPH10118917A (en) | 1998-05-12 |
Family
ID=17567412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27629196A Pending JPH10118917A (en) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | Polishing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10118917A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000084838A (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-28 | Nec Kansai Ltd | Polishing device and polishing method |
| US7534159B2 (en) | 2003-03-31 | 2009-05-19 | Fujitsu Limited | Processing method and apparatus |
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| CN114603482A (en) * | 2020-12-03 | 2022-06-10 | 长鑫存储技术有限公司 | Pressure detection system and pressure detection method |
| US12042902B2 (en) | 2020-12-03 | 2024-07-23 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Force measurement system |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP27629196A patent/JPH10118917A/en active Pending
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