研磨方法及研磨装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够正确确定基板的研磨终点的研磨方法及研磨装置。本方法为，使支承研磨垫(2)的研磨台(3)旋转，由研磨头(10)将基板(W)向研磨垫(2)的研磨面(2a)按压而对基板(W)进行研磨，对基板(W)进行研磨的工序包括一面使研磨头(10)沿着研磨面(2a)摆动一面对基板(W)进行研磨的摆动研磨工序，和在使研磨头(10)的摆动停止的状态下对基板(W)进行研磨的静止研磨工序，静止研磨工序在摆动研磨工序后进行，静止研磨工序包括确定静止研磨终点的工序，该静止研磨终点是用来使研磨台(3)旋转的转矩的变化的比例达到变化比例阈值的时间点。转矩的变化的比例达到变化比例阈值的时间点。转矩的变化的比例达到变化比例阈值的时间点。

【技术实现步骤摘要】
研磨方法及研磨装置


[0001]本专利技术涉及一种对晶片等基板进行研磨的研磨方法及研磨装置，尤其涉及一种一面使研磨头摆动，一面由该研磨头将基板按压于研磨台上的研磨垫而对基板进行研磨的方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着半导体设备的高集成化/高密度化，电路的布线日益微细化，多层布线的层数也在增加。若要一面谋求电路的微细化一面实现多层布线，则要一面依照下侧的层的表面凹凸一面使高低差更大，因而，随着布线层数增加，在薄膜形成中对高低差形状的膜包覆性(阶梯覆盖范围(日文：
ステップカバレッジ
))变差。因此，为了进行多层布线，必须改善此分级覆盖范围，以适当的过程进行平坦化处理。另外，由于焦点深度与光刻的微细化一起变浅，因此，需要对半导体设备表面进行平坦化处理以将半导体设备的表面的凹凸高低差收在焦点深度以下。
[0003]因此，在半导体设备的制造工序中，半导体设备表面的平坦化变得日益重要。在此表面的平坦化中最重要的技术，是化学机械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)。此化学机械研磨(以下，称作CMP)是一面将包含二氧化硅(SiO2)等的磨粒的研磨液向研磨垫的研磨面上供给一面使晶片等基板与研磨面滑动接触而进行研磨。作为成为研磨对象的基板，不仅有晶片等圆形的基板，而且还存在在表面施加了绝缘体、布线的印刷布线(电路)基板(PCB)等四边形的基板。
[0004]用于进行CMP的研磨装置，具备对具有研磨面的研磨垫进行支承的研磨台，和用来保持基板的研磨头。这样的研磨装置被构成为，使研磨台与研磨头相对运动，进而一面将浆料等研磨液向研磨垫的研磨面上供给一面由研磨头将基板按压到研磨垫的研磨面。基板的表面在存在研磨液的情况下与研磨面滑动接触，通过研磨液的化学作用，及研磨液中包含的磨粒的机械作用，基板的表面被研磨平坦且被研磨成镜面。
[0005]晶片等基板具有半导体、导体、绝缘体等不同材质构成的层叠构造。通过基板的被研磨面的材质，作用在基板与研磨垫之间的摩擦力进行变化。于是，作为研磨终点的确定方法，历来有如下的方法，即，检测基板的被研磨面的材质向不同材质过渡而产生的摩擦力的变化，根据摩擦力变化了的时间点决定研磨终点。上述摩擦力作用于从研磨台的旋转中心(轴心)离开的位置，因此，摩擦力的变化可以作为用来使研磨台旋转的转矩的变化进行检测。在对研磨台进行旋转驱动的构件为电动机的情况下，上述转矩可以作为向电动机流动的电流进行测定。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开平8-197417号公报
[0009]专利文献2：日本特开2008-110471号公报
[0010]专利技术要解决的课题
[0011]在上述研磨装置中，从提高研磨性能、生产率等的观点出发，有时一面使研磨头沿着研磨垫的研磨面摆动(往复运动)一面对基板进行研磨。图9是表示不使研磨头摆动而对基板进行研磨时用来使研磨台旋转的转矩的变化的图。在图9所示的例子中，随着基板的研磨的进展，用来使研磨台旋转的转矩逐渐变小，从80秒附近(图的A点)开始转矩变为恒定。这表示，在80秒附近被研磨面的材质发生了变化。因此，可以根据转矩变为恒定的时间点(图的A点)确定研磨终点。
[0012]图10是表示一面使研磨头沿着研磨垫的研磨面摆动，一面对与图9的基板同样的基板进行研磨时用来使研磨台旋转的转矩的变化的图。当使研磨头沿着研磨垫的研磨面摆动时，研磨垫上作用摩擦力的位置改变。用来使研磨台以恒定的速度旋转所需的转矩，依存于从研磨台的轴心到作用摩擦力的位置(研磨头的位置)为止的距离而变化。因此，如图10所示，当在基板的研磨中使研磨头摆动时，有时转矩会大幅改变，而无法正确确定研磨终点。

技术实现思路

[0013]于是本专利技术的目的是，提供一种包含使研磨头沿着研磨垫的研磨面摆动的工序并能够正确确定基板的研磨终点的研磨方法及研磨装置。
[0014]用于解决课题的技术手段
[0015]在一个模式中，提供一种对基板进行研磨的方法，使支承研磨垫的研磨台旋转，由研磨头将所述基板向所述研磨垫的研磨面按压而对所述基板进行研磨，对所述基板进行研磨的工序包括：摆动研磨工序，一面使所述研磨头沿着所述研磨面摆动，一面对所述基板进行研磨；以及静止研磨工序，在使所述研磨头的摆动停止的状态下对所述基板进行研磨，所述静止研磨工序在所述摆动研磨工序后进行，所述静止研磨工序包括确定静止研磨终点的工序，该静止研磨终点是用来使所述研磨台旋转的转矩的变化的比例达到变化比例阈值的时间点。
[0016]在一个模式中，对所述基板进行研磨的工序，包括在所述转矩达到预先设定的转矩阈值后或在当前的研磨时间经过了预先设定的摆动研磨时间后使所述研磨头的摆动停止的摆动停止动作。
[0017]在一个模式中，所述摆动停止动作，包括在所述研磨头处于所述研磨台上方的预先设定的停止位置时使所述研磨头的摆动停止的动作。
[0018]在一个模式中，所述确定静止研磨终点的工序，是确定作为所述变化的比例减少而达到所述变化比例阈值的时间点的静止研磨终点的工序。
[0019]在一个模式中，所述确定静止研磨终点的工序，是确定作为所述变化的比例增加而达到所述变化比例阈值的时间点的静止研磨终点的工序。
[0020]在一个模式中，对所述基板进行研磨的工序还包括在所述静止研磨工序后进行的精研磨工序，所述精研磨工序包括确定精研磨终点的工序，该精研磨终点是经过了根据所述静止研磨终点确定的精研磨时间的时间点。
[0021]在一个模式中，所述精研磨工序包括一面使所述研磨头沿着所述研磨面摆动一面对所述基板进行研磨的工序。
[0022]在一个模式中，所述研磨头进行摆动的期间，所述研磨头处于所述研磨台的轴心
上。
[0023]在一个模式中，提供一种对基板进行研磨的方法，使支承研磨垫的研磨台旋转，一面使研磨头沿着所述研磨面摆动，一面由所述研磨头将所述基板向所述研磨垫的研磨面按压而对所述基板进行研磨，对所述基板进行研磨的工序，包括：一面对所述基板进行研磨一面测定用来使所述研磨台旋转的转矩的工序；基于所述转矩的多个测定值确定所述转矩的多个代表值的工序；生成表示所述转矩的多个代表值与研磨时间的关系的关系式的工序；以及确定第一研磨终点的工序，该第一研磨终点是基于所述关系式算出的所述转矩的预测值达到转矩阈值的时间点。
[0024]在一个模式中，所述转矩的多个代表值是所述转矩的多个极小值、所述转矩的多个极大值、或所述转矩的多个移动平均值。
[0025]在一个模式中，对所述基板进行研磨的工序包括确定第二研磨终点的工序，该第二研磨终点是经过了根据所述第一研磨终点确定的精研磨时间的时间点。
[0026]在一个模式中，所述研磨头进行摆动的期间，所述研磨头处于所述研磨台的轴心上。
[0027]在一个模式中，提供一种研磨装置，用来对基板进行研磨，具备：支承研磨垫的研磨台；使所述研磨台本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对基板进行研磨的方法，其特征在于，使支承研磨垫的研磨台旋转，由研磨头将所述基板向所述研磨垫的研磨面按压而对所述基板进行研磨，对所述基板进行研磨的工序包括：摆动研磨工序，一面使所述研磨头沿着所述研磨面摆动，一面对所述基板进行研磨；以及静止研磨工序，在使所述研磨头的摆动停止的状态下对所述基板进行研磨，所述静止研磨工序在所述摆动研磨工序后进行，所述静止研磨工序包括确定静止研磨终点的工序，该静止研磨终点是使所述研磨台旋转用的转矩的变化的比例达到变化比例阈值的时间点。2.如权利要求1所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，对所述基板进行研磨的工序，包括在所述转矩达到预先设定的转矩阈值后或在当前的研磨时间经过了预先设定的摆动研磨时间后使所述研磨头的摆动停止的摆动停止动作。3.如权利要求2所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，所述摆动停止动作，包括在所述研磨头处于所述研磨台上方的预先设定的停止位置时使所述研磨头的摆动停止的动作。4.如权利要求1～3中的任一项所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，所述确定静止研磨终点的工序，是确定作为所述变化的比例减少而达到所述变化比例阈值的时间点的静止研磨终点的工序。5.如权利要求1～3中的任一项所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，所述确定静止研磨终点的工序，是确定作为所述变化的比例增加而达到所述变化比例阈值的时间点的静止研磨终点的工序。6.如权利要求1～3中的任一项所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，对所述基板进行研磨的工序还包括在所述静止研磨工序后进行的精研磨工序，所述精研磨工序包括确定精研磨终点的工序，该精研磨终点是经过了根据所述静止研磨终点确定的精研磨时间的时间点。7.如权利要求6所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，所述精研磨工序包括一面使所述研磨头沿着所述研磨面摆动一面对所述基板进行研磨的工序。8.如权利要求1～3中的任一项所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，在所述研磨头进行摆动的期间，所述研磨头处于所述研磨台的轴心上。9.一种对基板进行研磨的方法，其特征在于，使支承研磨垫的研磨台旋转，一面使研磨头沿着所述研磨面摆动，一面由所述研磨头将所述基板向所述研磨垫的研磨面按压而对所述基板进行研磨，对所述基板进行研磨的工序，包括：一面对所述基板进行研磨一面测定用来使所述研磨台旋转的转矩的工序；基于所述转矩的多个测定值确定所述转矩的多个代表值的工序；生成表示所述转矩的多个代表值与研磨时间的关系的关系式的工序；以及确定第一研磨终点的工序，该第一研磨终点是基于所述关系式算出的所述转矩的预测
值达到转矩阈值的时间点。10.如权利要求9所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，所述转矩的多个代表值，是所述转矩的多个极小值、所述转矩的多个极大值、或所述转矩的多个移动平均值。11.如权利要求9或10所述的对基板进行研磨的方法，其特征在于，对所述基板进行研磨的工序包括确定第二研磨终点的工序，该第二研磨终点是经过了根据所述第一研磨终点确定的精研磨时间的时间点。12.如权利要求9或10所述的对基板进行研磨的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：石井遊，户川哲二，吉田笃史，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：