研磨方法及研磨垫的温度调整区域的决定方法技术

本发明专利技术提供一种通过调整研磨垫的表面温度可使研磨率提高，并且也可控制研磨的基板的研磨轮廓的研磨方法及研磨装置。将基板按压在研磨台上的研磨垫上来研磨基板的研磨方法具备：研磨垫(3)的表面温度调整工序，其是调整研磨垫(3)的表面温度的工序；及研磨工序，其是在调整后的表面温度下将基板按压在研磨垫(3)上来研磨基板；研磨垫(3)的表面温度调整工序，为调整基板接触的研磨垫(3)的一部分区域的表面温度，以使在研磨工序中，在研磨垫(3)的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率在研磨垫径向保持一定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种使半导体晶片等基板滑动接触于研磨垫而研磨该基板的研磨方法及研磨装置，特别是关于调整研磨垫的表面温度同时研磨基板的研磨方法及研磨装置。
技术介绍
近年来，随着半导体组件的高集成化、高密度化，电路的配线更加微细化，多层配线的层数也增加。为了实现电路微细化并实现多层配线，由于阶差沿着下侧层的表面凹凸而更大，因此，随着配线层数增加，形成薄膜时对阶差形状的膜被覆性(步阶覆盖率(Step Coverage))差。因此，为了形成多层配线，必须改善该步阶覆盖率，并以适当的过程进行平坦化处理。此外，因为光学光刻技术微细化并且焦点深度浅，所以需要以半导体组件表面的凹凸阶差在焦点深度以下的方式对半导体组件表面进行平坦化处理。因此，半导体组件表面的平坦化技术在半导体组件的制造工序中很重要。该平坦化技术中最重要的技术为化学性机械研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))。该化学性机械性研磨使用研磨装置，将含有二氧化硅(SiO2)或二氧化铈(CeO2)等研磨粒的研磨液(浆液)供给至研磨垫，并使半导体晶片等基板滑动接触于研磨垫来进行研磨。CMP(化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing))装置在制造半导体组件时，使用于研磨基板表面的工序。CMP装置以顶环保持基板而使基板旋转，进一步在旋转的研磨台上的研磨垫上按压基板来研磨基板表面。研磨中，在研磨垫上供给研磨液(slurry：浆液)，基板的表面通过研磨液的化学性作用与研磨液中所含的研磨粒的机械性作用而平坦化。基板的研磨率，除了基板对研磨垫的研磨负荷的外，还取决于研磨垫的表面温度。这是因为研磨液对基板的化学性作用取决于温度。因此，制造半导体组件时，为了提高基板的研磨率并进一步保持一定，将基板研磨中的研磨垫的表面温度保持在最佳值很重要。因而，本案申请人过去曾在日本特开2012-176449号公报(专利文献1)中提出一种具备垫温度调整机构的研磨装置，该垫温度调整机构在接触于研磨垫表面的垫接触部件中供给温度调整后的液体，来调整研磨垫的表面温度。专利文献1中提出的垫接触部件，重视研磨率提高，为了使研磨垫的表面温度更迅速上升至目标温度，在布局上尽量增大接触面积。即，垫接触部件在径向上从研磨垫的外周部延伸至研磨垫的中心附近，此外，垫接触部件的宽度，考虑研磨中研磨垫表面沿着径向的温度梯度，而在研磨垫的外周侧大，随着朝向研磨垫的中心而逐渐变小。因此，垫接触部件具有大概三角形的平面形状，且形成内部具有液体流路的板状体。专利文献1：日本特开2012-176449号公报专利技术所要解决的课题本案申请人在反复进行使用专利文献1记载的垫接触部件使研磨垫升温，通过升温的研磨垫研磨基板的工序的过程中获得以下的见解。重视研磨率提高，为了使研磨垫的表面快速升温，而在布局上尽量增大垫接触部件的接触面积，所以整个研磨垫快速升温，不过研磨垫的温度分布是研磨垫外周部的温度上升比中央部的温度上升大。因而，因为可通过垫接触部件使整个研磨垫升温，所以研磨率提高，不过发现研磨轮廓变形成凹型，即，因为基板被研磨面的中央部比外周部切削得多，而有中央部凹陷的问题。不使研磨垫升温情况下，研磨轮廓就不会变形成凹型，因此，发现需要使研磨垫的径向温度分布及基板在研磨中接受的温度的历程类似于无垫接触的部件。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而做，目的为提供一种通过调整研磨垫的表面温度可使研磨率提高，并且也可控制研磨的基板的研磨轮廓的研磨方法及研磨装置。用于解决课题的手段为了达成上述目的，本专利技术的研磨方法及研磨装置，是将基板按压在研磨台上的研磨垫上来研磨基板的研磨方法，其特征为，具备：研磨垫的表面温度调整工序，其是对所述研磨垫的表面温度进行调整的工序；及研磨工序，其是在所述调整后的表面温度下将基板按压在所述研磨垫上来研磨基板的工序，所述研磨垫的表面温度调整工序为，对基板接触的所述研磨垫的一部分区域的表面温度进行调整，以使在所述研磨工序中，所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率在研磨垫径向上保持一定。本专利技术优选的形态的特征为：所述研磨垫的表面温度调整工序为，在不调整所述研磨垫的表面温度的状态下，以获得目标的研磨轮廓的研磨条件进行研磨时的所述研磨垫表面的径向上的温度轮廓为基准，对基板接触的所述研磨垫的一部分区域的表面温度进行调整，以使在所述研磨工序中，所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率相对于构成所述基准的温度轮廓，在研磨垫径向上保持一定。本专利技术优选的形态的特征为：所述研磨垫的表面温度调整工序，使用接触所述研磨垫的表面的垫接触部件，对所述研磨垫的一部分区域进行加热或冷却。本专利技术优选的形态的特征为：其特征在于，所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓，是所述研磨垫的表面的径向上的温度分布。本专利技术优选的形态的特征为：对所述研磨垫的每个温度测量点算出在所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率。本专利技术优选的形态的特征为：在所述研磨垫的径向上定义多个区域，每个区域至少设1点所述研磨垫的温度测量点，使用在所述温度测量点所测量的测量值而制成所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓。本专利技术优选的形态的特征为：在区域内设有多个所述温度测量点时，个别采用在多个温度测量点所测量的测量值，或是采用所述测量值的平均值。本专利技术优选的形态的特征为：在所述研磨工序中，对应于所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率，对所述研磨垫的表面温度进行调整的所述研磨垫的区域的部分是可变的。本专利技术优选的形态的特征为：以热成像仪或红外线辐射温度计进行所述研磨垫的温度测量。本专利技术优选的形态的特征为：在所述研磨垫的径向上规定多个同心圆环状的区域，对所述研磨垫表面温度进行调整的部分，是规定的多个区域中的至少1个区域。本专利技术第二形态的研磨垫的温度调整区域的决定方法，其用于将基板按压在研磨台上的研磨垫上来研磨基板的研磨方法，其特征为，具备：第一工序，其在所述研磨垫的径向上规定多个同心圆环状的区域，从规定的多个区域中选择对表面温度进行调整的区域，将选择的区域调整成指定的温度，在基板的每个径向位置算出通过与温度调整后的所述研磨垫接触而从研磨垫接受的热量，并根据所述算出的热量算出基板的每个径向位置随着基板旋转产生的热量累计值，从而制成基板的径向上的热量累计值轮廓，对调整表面温度的每个区域制成该热量累计值轮廓并储存；第二工序，其取得在不调整所述研磨垫的表面温度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨方法，是将基板按压在研磨台上的研磨垫上来研磨基板的研磨方法，其特征在于，具备：研磨垫的表面温度调整工序，其是对所述研磨垫的表面温度进行调整的工序；及研磨工序，其是在所述调整后的表面温度下将基板按压在所述研磨垫上来研磨基板的工序，所述研磨垫的表面温度调整工序为，对基板接触的所述研磨垫的一部分区域的表面温度进行调整，以使在所述研磨工序中，所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率在研磨垫径向上保持一定。

【技术特征摘要】
2013.08.27 JP 2013-1754711.一种研磨方法，是将基板按压在研磨台上的研磨垫上来研磨基板的研磨方法，其特
征在于，具备：
研磨垫的表面温度调整工序，其是对所述研磨垫的表面温度进行调整的工序；及
研磨工序，其是在所述调整后的表面温度下将基板按压在所述研磨垫上来研磨基板的
工序，
所述研磨垫的表面温度调整工序为，对基板接触的所述研磨垫的一部分区域的表面温
度进行调整，以使在所述研磨工序中，所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化
率在研磨垫径向上保持一定。
2.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨垫的表面温度调整工序为，
在不调整所述研磨垫的表面温度的状态下，以获得目标的研磨轮廓的研磨条件进行研磨时
的所述研磨垫表面的径向上的温度轮廓为基准，对基板接触的所述研磨垫的一部分区域的
表面温度进行调整，以使在所述研磨工序中，所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温
度变化率相对于构成所述基准的温度轮廓，在研磨垫径向上保持一定。
3.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨垫的表面温度调整工序，使
用接触所述研磨垫的表面的垫接触部件，对所述研磨垫的一部分区域进行加热或冷却。
4.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述研磨垫的表面的径向上的温度轮
廓，是所述研磨垫的表面的径向上的温度分布。
5.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，对所述研磨垫的每个温度测量点算
出在所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率。
6.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨垫的径向上定义多个区
域，每个区域至少设1点所述研磨垫的温度测量点，使用在所述温度测量点所测量的测量
值而制成所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓。
7.如权利要求6所述的研磨方法，其特征在于，在区域内设有多个所述温度测量点时，

\t个别采用在多个温度测量点所测量的测量值，或是采用所述测量值的平均值。
8.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨工序中，对应于所述研磨
垫的表面的径向上的温度轮廓的温度变化率，对所述研磨垫的表面温度进行调整的所述研
磨垫的区域的部分是可变的。
9.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，以热成像仪或红外线辐射温度计进行
所述研磨垫的温度测量。
10.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨垫的径向上规定多个同
心圆环状的区域，对所述研磨垫表面温度进行调整的部分，是规定的多个区域中的至少1
个区域。
11.一种研磨垫的温度调整区域的决定方法，其用于将基板按压在研磨台上的研磨垫
上来研磨基板的研磨方法，其特征在于，具备：
第一工序，其在所述研磨垫的径向上规定多个同心圆环状的区域，从规定的多个区域
中选择对表面温度进行调整的区域，将选择的区域调整成指定的温度，在基板的每个径向
位置算出通过与温度调整后的所述研磨垫接触而从研磨垫接受的热量，并根据所述算出的
热量算出基板的每个径向位置随着基板旋转产生的热量累计值，从而制成基板的径向上的
热量累计值轮廓，对调整表面温度的每个区域制成该热量累计值轮廓并储存；
第二工序，其取得在不调整所述研磨垫的表面温度的状态下，以构成目标的研磨轮廓
的研磨条件进行研磨时的所述研磨垫的表面的径向上的温度轮廓，根据该温度轮廓算出基
板的每个径向位置随着基板旋转产生的热量累计值，从而算出在基板的径向上的热量累计
值轮廓；及
第三工序，其从将所述第一工序所储存的所述热量累计值轮廓标准化的热量累计值轮
廓中，选择与将所述第二工序所取得的热量累计值轮廓标准化的热量累计值轮廓相等或近
似的轮廓；
依据在所述第三工序中所选择的轮廓，决定对所述研磨垫的表面温度进行调整的区
域。
12.如权利要求11所述的研磨垫的温度调整区域的决定方法，其特征在于，对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸山徹，松尾尚典，本岛靖之，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP