研磨方法及研磨装置制造方法
研磨方法及研磨装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种研磨方法及研磨装置，在晶片等衬底的研磨中或研磨前，根据研磨垫的弹性模量来调整研磨条件。研磨装置通过使衬底（W）和研磨垫（22）相对移动来研磨衬底（W）。弹性模量测定器（110）测定研磨垫（22）的弹性模量，研磨条件调整部（47）根据弹性模量的测定值来调整衬底（W）的研磨条件。作为研磨条件，能够列举配置在衬底（W）的周缘部的扣环对研磨垫（22）的压力和研磨垫（22）的温度。
【专利说明】研磨方法及研磨装置【技术领域】
[0001]本发明涉及对晶片等衬底进行研磨的研磨方法及研磨装置，尤其涉及根据在衬底的研磨中使用的研磨垫的弹性模量来改变研磨条件的研磨方法及研磨装置。
【背景技术】
[0002]CMP (化学机械研磨)装置一边将晶片按压在研磨垫上，一边在存在研磨液的状态下使晶片和研磨垫滑动接触，由此研磨晶片的表面。研磨垫由多孔质的聚氨酯等弹性材料构成。研磨垫的上表面构成研磨晶片的研磨面，晶片与该研磨面滑动接触。
[0003]通过研磨垫修整器(或研磨垫调节器)来定期处理研磨垫的研磨面。该研磨垫修整器具有固定有金刚石颗粒等磨粒的修整面，一边使该修整面旋转一边将其按压在研磨垫上，由此，通过稍微削除研磨垫的表面而使研磨面再生。在重复进行这样的修整处理(调节处理)的期间，研磨垫逐渐变薄。另外，随着反复研磨晶片，研磨液逐渐渗入到研磨垫的内部的气泡中。其结果为，研磨垫的弹性模量发生变化。
[0004]研磨垫的弹性模量是表示研磨垫的变形难易程度的物理参数。具体而言，弹性模量升高意味着研磨垫变得更硬。研磨垫的弹性模量不仅取决于研磨垫的厚度和研磨液的渗入状况，也取决于研磨垫的温度。研磨垫通常如上述那样由树脂形成，因此，当研磨垫的温度升高时，研磨垫变软。
[0005]研磨垫的弹性模量对晶片的研磨轮廓影响很大。尤其当研磨垫较软时，被按压在研磨垫上的晶片陷入到研磨垫中，晶片的周缘部与其他区域相比被过度研磨，即产生所谓的塌边。为了防止这种不期望的研磨结果，优选根据研磨垫的弹性模量来改变晶片的研磨条件。
[0006]在现有技术中，测定研磨垫的弹性模量并根据该弹性模量判断研磨垫的剩余使用寿命，从而进行修整处理的条件调整(例如，参照美国专利说明书US2006/0196283号)。但是，以往没有在晶片的研磨条件调整中使用所测定的研磨垫的弹性模量。
[0007]提出有测定研磨垫的温度并根据该测定值来推算研磨垫的弹性模量的方案(例如，参照日本国特开2012-148376号公报)。但是，研磨垫的弹性模量不仅取决于其温度，还取决于上述那样的其他因素。因此，所推算的研磨垫的弹性模量可能会与实际弹性模量不同。
【发明内容】
[0008] 本发明是鉴于上述现有问题点而研发的，其目的在于提供一种研磨方法及研磨装置，在晶片等衬底的研磨中或研磨前，根据研磨垫的弹性模量来调整研磨条件。
[0009]为了实现上述目的，本发明的一个方式为一种研磨方法，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨上述衬底，其特征在于，测定上述研磨垫的弹性模量，根据上述弹性模量的测定值来调整上述衬底的研磨条件。
[0010]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为配置在上述衬底周围的扣环对上述研磨垫的压力。
[0011]本发明的优选方式的特征在于，根据上述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整上述扣环的压力，其中，上述研磨条件数据表示上述弹性模量与上述扣环的压力的关系。
[0012]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变上述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的上述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将上述扣环压力和上述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使上述塌边量为最小的扣环压力。
[0013]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为上述研磨垫的温度。
[0014]本发明的优选方式的特征在于，调整上述研磨垫的温度以使得上述弹性模量成为规定目标值。
[0015]本发明的优选方式的特征在于，通过使温度调整用的介质与上述研磨垫接触来调整上述研磨垫的温度。
[0016]本发明的优选方式的特征在于，上述温度调整用的介质分别与上述研磨垫上的多个区域接触。
[0017]本发明的优选方式的特征在于，上述多个区域中的至少一个区域为与上述衬底的周缘部接触的区域。
[0018]本发明的优选方式的特征在于，在上述衬底的研磨中测定上述研磨垫的弹性模量。
[0019]本发明的优选方式的特征在于，在上述研磨垫的行进方向上、且在上述衬底的上游侧的区域测定上述研磨垫的弹性模量。
[0020]本发明的优选方式的特征在于，在研磨上述衬底前测定上述研磨垫的弹性模量。
[0021]本发明的优选方式的特征在于，对上述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形，测定上述研磨垫的变形量，将上述力除以上述研磨垫的变化量，由此确定上述研磨垫的弹性模量。
[0022]本发明的其他方式为一种研磨装置，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨上述衬底，其特征在于，具有:测定上述研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器；和根据上述弹性模量的测定值来调整上述衬底的研磨条件的研磨条件调整部。
[0023]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为配置在上述衬底周围的扣环对上述研磨垫的压力，上述研磨条件调整部构成为，根据上述弹性模量的测定值来调整上述扣环的压力。
[0024]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件调整部根据上述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整上述扣环的压力，其中，上述研磨条件数据表示上述弹性模量与上述扣环的压力的关系。
[0025]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变上述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的上述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将上述扣环压力和上述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使上述塌边量为最小的扣环压力。
[0026]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为上述研磨垫的温度，上述研磨条件调整部构成为，根据上述弹性模量的测定值来调整上述研磨垫的温度。[0027]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件调整部调整上述研磨垫的温度以使得上述弹性模量成为规定目标值。
[0028]本发明的优选方式的特征在于，还具有使温度调整用的介质与上述研磨垫接触的介质接触机构，上述研磨条件调整部经由上述介质接触机构来调整上述研磨垫的温度。
[0029]本发明的优选方式的特征在于，上述介质接触机构使上述温度调整用的介质分别与上述研磨垫上的多个区域接触。
[0030]本发明的优选方式的特征在于，上述多个区域中的至少一个区域为与上述衬底的周缘部接触的区域。
[0031]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器在上述衬底的研磨中测定上述研磨垫的弹性模量。
[0032]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器在上述研磨垫的行进方向上、且在上述衬底的上游侧的区域测定上述研磨垫的弹性模量。
[0033]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器在研磨上述衬底前测定上述研磨垫的弹性模量。
[0034]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器对上述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形，测定上述研磨垫的变形量，将上述力除以上述研磨垫的变化量，由此，确定上述研磨垫的弹性模量。
[0035]发明效果
[0036]根据本发明，能够根据实际测定的研磨垫的弹性模量来调整研磨条件。因此，能够实现良好的衬底研磨结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是表示本发明的一个实施方式中的研磨装置的示意图。
[0038]图2是表示具有能够独立地按压晶片的多个区域的多个气囊的顶环(top ring)的剖视图。
[0039]图3的(a)及图3的(b)是用于说明研磨垫的弹性模量对晶片的研磨产生的影响的图。
[0040]图4是表示使用较软的研磨垫研磨而成的晶片的研磨速率的图。
[0041]图5是表示较软的研磨垫的图。
[0042]图6是表示较硬的研磨垫的图。
[0043]图7是表示磨蚀(erosion)及蝶形凹陷(dishing)的示意图。
[0044]图8是表示测定研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器的一例的示意图。
[0045]图9是表示图8所示的弹性模量测定器的变形例的图。
[0046]图10是表示触头的载荷与触头的变位的关系图。
[0047]图11是表示触头的载荷与支承臂的挠曲量的关系图。
[0048]图12是表示示出塌边量和扣环压力与周缘部的研磨压力的差的关系的多个测定数据的图。
[0049]图13是表示研磨条件数据的图。
[0050]图14是使所测定的研磨垫的弹性模量反馈给研磨条件的工序的说明图。[0051]图15是表示使温度调整介质与研磨垫的研磨面接触的介质接触机构的图。
[0052]图16是表示示出研磨垫的弹性模量与晶片的表面层差的关系的研磨条件数据的图。
[0053]图17是使所测定的研磨垫的弹性模量反馈给研磨条件的工序的说明图。
[0054]图18是用于说明为了测定研磨垫的弹性模量而优选的区域的图。
[0055]图19是表示利用修整器来测定研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器的例子的图。
[0056]图20是表示弹性模量测定器的另一其他例子的图。
[0057]图21是表示图20所示的弹性模量测定器的变形例的图。
[0058]图22是表示弹性模量测定器的又一其他例子的图。
[0059]图23是表示非接触类型的弹性模量测定器的示意图。
[0060]图24是表示研磨垫的研磨面的示意图。
[0061]图25是表示弹性模量测定器的其他例子的示意图。
[0062]图26是表示被触头按压的研磨垫的研磨面的示意图。
[0063]图27是表示触头正在按压图24及图26所示的研磨垫时的触头的变位与载荷变化的曲线图。
[0064]图28是表示图25所示的弹性模量测定器的变形例的示意图。
[0065]图29是表示图25所示的弹性模量测定器的其他变形例的示意图。
[0066]图30是表示图25所示的弹性模量测定器的另一其他变形例的示意图。
[0067]附图标记说明
[0068]12 研磨台
[0069]12a 研磨台轴
[0070]14、58 支轴
[0071]16 顶环臂
[0072]18 顶环轴
[0073]20 顶环
[0074]22 研磨垫
[0075]22a 研磨面
[0076]24 升降机构
[0077]25 回转接头
[0078]28 桥接件
[0079]29、57 支承台
[0080]30、56 支柱
[0081]32 滚珠丝杠
[0082]32a 丝杠轴
[0083]32b 螺母
[0084]38 AC伺服马达
[0085]40 修整单元
[0086]47 研磨条件调整部[0087]50修整器
[0088]50a修整面
[0089]51修整器轴
[0090]53气缸
[0091]55修整器臂
[0092]70研磨台马达
[0093]80万向接头
[0094]81顶环主体
[0095]82扣环
[0096]86膜片
[0097]87卡板
[0098]89翻卷式薄膜
[0099]100压力调整部
[0100]110弹性模量测定器
[0101]111触头
[0102]112滚轮
[0103]114气缸
[0104]115变位测定器
[0105]117弹性模量确定部
[0106]120支承臂
[0107]121支承轴
[0108]123压力调节器
[0109]125压缩气体供给源
[0110]127距离传感器
[0111]131钢球
[0112]132导管
[0113]133距离传感器
[0114]135吹风机
[0115]136距离传感器
[0116]140介质接触机构
[0117]141介质供给喷嘴
[0118]143介质供给源
[0119]145流量控制阀
[0120]Cl~C6压力室
·[0121]Fl~F6流体通路
【具体实施方式】
[0122]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0123]图1是表示本发明的一个实施方式中的研磨装置的示意图。如图1所示，研磨装置具有:研磨台12 ;连结在支轴14的上端的顶环臂16 ;安装在顶环臂16的自由端的顶环轴18 ;连结在顶环轴18的下端的顶环20 ;和调整晶片等衬底的研磨条件的研磨条件调整部47。顶环轴18与配置在顶环臂16内的顶环马达(未图示)连结而被旋转驱动。通过该顶环轴18的旋转使顶环20沿箭头所示的方向旋转。
[0124]研磨台12经由研磨台轴12a与配置在其下方的研磨台马达70连结,通过该研磨台马达70使研磨台12绕研磨台轴12a沿箭头所示的方向旋转驱动。在该研磨台12的上表面贴附有研磨垫22，研磨垫22的上表面22a构成研磨晶片等衬底的研磨面。
[0125]顶环轴18通过上下移动机构24而相对于顶环臂16上下移动，通过该顶环轴18的上下移动，顶环20相对于顶环臂16上下移动。在顶环轴18的上端安装有回转接头25。压力调整部100经由回转接头25而与顶环20连结。
[0126]顶环20以能够将晶片保持于其下表面的方式构成。顶环臂16以支轴14为中心能够旋转地构成，在下表面保持晶片的顶环20通过顶环臂16的旋转而从晶片的接收位置向研磨台12的上方移动。而且，使顶环20下降而将晶片按压在研磨垫22的上表面(研磨面)22a。在晶片的研磨中，使顶环20及研磨台12分别旋转，并从设置在研磨台12的上方的研磨液供给喷嘴(未图示)向研磨垫22上供给研磨液。像这样，使晶片与研磨垫22的研磨面22a滑动接触来研磨晶片的表面。
[0127]用于使顶环轴18及顶环20升降的升降机构24具有:经由轴承26而能够旋转地支承顶环轴18的桥接件28 ;安装在桥接件28上的滚珠丝杠32 ;被支柱30支承的支承台29 ;和设置在支承台29上的AC伺服马达38。支承伺服马达38的支承台29经由支柱30而与顶环臂16连结。
[0128]滚珠丝杠32具有:与伺服马达38连结的丝杠轴32a ;和供该丝杠轴32a螺合的螺母32b。顶环轴18与桥接件28—体地升降(上下移动)。因此，当驱动伺服马达38时，桥接件28经由滚珠丝杠32而上下移动，由此，顶环轴18及顶环20上下移动。
[0129]该研磨装置具有对研磨垫22的研磨面22a进行修整的修整单元40。该修整单元40具有:与研磨面22a滑动接触的修整器50 ;与修整器50连结的修整器轴51 ;设置在修整器轴51的上端的气缸53 ;和旋转自如地支承修整器轴51的修整器臂55。修整器50的下表面构成修整面50a，该修整面50a由磨粒(例如，金刚石颗粒)构成。气缸53配置在被支柱56支承的支承台57上，这些支柱56固定在修整器臂55上。
[0130]修整器臂55被未图示的马达驱动，以支轴58为中心能够旋转地构成。修整器轴51通过未图示的马达的驱动而旋转，通过该修整器轴51的旋转使修整器50绕修整器轴51沿箭头所示的方向旋转。气缸53经由修整器轴51而使修整器50上下移动，并以规定的按压力将修整器50按压在研磨垫22的研磨面22a上。
[0131]研磨垫22的研磨面22a的修整以如下方式进行。修整器50以修整器轴51为中心而旋转，与此同时从未图示的纯水供给喷嘴向研磨面22a供给纯水。在该状态下，修整器50被气缸53按压在研磨面22a上，修整面50a与研磨面22a滑动接触。而且，使修整器臂55以支轴58为中心而旋转，并使修整器50沿研磨面22a的半径方向摆动。由此，通过修整器50削除研磨垫22，从而修整(再生)研磨面22a。
[0132]图2是表示具有能够独立地按压晶片W的多个区域的多个气囊的顶环20的剖视图。顶环20具有:经由万向接头80而与顶环轴18连结的顶环主体81 ;和配置在顶环主体81 的下方的扣环(retainer ring) 82。
[0133]在顶环主体81的下方配置有:与晶片W抵接的柔软的膜片(弹性膜)86 ;和保持膜片86的卡板(chucking plate) 87。在膜片86与卡板87之间设有四个压力室(气囊)Cl、C2、C3、C4。压力室(:1、02、03、(:4通过膜片86和卡板87而形成。中央压力室Cl为圆形，其他压力室C2、C3、C4为环状。这些压力室Cl、C2、C3、C4排列在同一圆心上。
[0134]压力室C1、C2、C3、C4分别经由流体通路F1、F2、F3、F4而被压力调整部100供给加压空气等加压气体(加压流体)。能够使压力室Cl、C2、C3、C4的内部压力相互独立地变化，由此，能够独立地调整对晶片W的四个对应区域即中央部、内侧中间部、外侧中间部、以及周缘部的研磨压力。
[0135]在卡板87与顶环主体81之间形成有压力室C5，该压力室C5经由流体通路F5而被上述压力调整部100供给加压气体。由此，能够使卡板87及膜片86整体沿上下方向移动。晶片W的周端部被扣环82包围，从而晶片W在研磨中不会从顶环20脱出。在构成压力室C3的膜片86的部位处形成有开口，通过使压力室C3形成真空而能够将晶片W吸附保持在顶环20上。另外，通过向该压力室C3供给氮气或洁净空气等，能够将晶片W从顶环20释放。
[0136]在顶环主体81与扣环82之间配置有环状的翻卷式薄膜89，在该翻卷式薄膜89的内部形成有压力室C6。压力室C6经由流体通路F6而与上述压力调整部100连结。压力调整部100向压力室C6内供给加压气体，由此，将扣环82按压在研磨垫22上。
[0137]来自压力调整部100的加压气体通过流体通路？1、？2、？3、？4、？5、？6而供给到压力室Cl?C6内。压力室Cl?C6还与大气开放阀(未图示)连接，从而也能够使压力室Cl?C6向大气开放。
[0138]研磨条件调整部47根据与各压力室C1、C2、C3、C4对应的位置处的膜厚计测点的研磨的进展来确定各压力室C1、C2、C3、C4的内部压力的目标值。研磨条件调整部47向上述压力调整部100发送指令信号，控制压力调整部100以使得压力室C1、C2、C3、C4的内部压力与上述目标值一致。具有多个压力室的顶环20能够根据研磨的进展而将晶片W的表面上的各区域独立地按压在研磨垫22上，因此，能够均匀地对膜进行研磨。
[0139]由于晶片W —边被按压在研磨垫22上一边被研磨，所以晶片W的研磨结果能够根据研磨垫22的弹性模量而改变。弹性模量是表示研磨垫22的变形难易程度的物理参数，较硬的研磨垫22具有较高的弹性模量，较软的研磨垫22具有较低的弹性模量。
[0140]图3的(a)及图3的(b)是用于说明研磨垫22的弹性模量对晶片W的研磨产生的影响的图。如图3的(a)所示，若研磨垫22较硬，则晶片W几乎不会陷入到研磨垫22内。其结果为，研磨垫22与晶片W的周缘部的接触面积小。与之相对，如图3的(b)所示，若研磨垫22较软，则晶片W陷入到研磨垫22内，研磨垫22与晶片W的周缘部的接触面积增大。其结果为，晶片W的周缘部与其他区域相比被研磨更多，即导致所谓的塌边。
[0141]图4是表示使用较软的研磨垫22研磨而成的晶片W的研磨速率的图。图4的折线图示出晶片W的半径方向上的各位置处的研磨速率(也称作除去速率)。从图4可知，晶片W的周缘部的研磨速率大于其他区域的研磨速率。也就是说，晶片W的周缘部与其他区域相比被研磨更多，结果导致塌边。
[0142]为了防止这样的塌边，如图2所示，使用以包围晶片W的方式配置的扣环82，对晶片W外侧的研磨垫22的区域进行按压。通过使扣环82在晶片W周围向下方按压研磨垫22，能够减少研磨垫22与晶片W的周缘部的接触面积。因此，能够抑制塌边。
[0143]但是，若研磨垫22较软，则如图5所示，研磨垫22在扣环82与晶片W之间凸起。在这样的情况下，增大扣环82对研磨垫22的压力来减小晶片W与研磨垫22的接触面积。在研磨垫22较硬的情况下，如图6所示，研磨垫22几乎不会凸起。因此，该情况下，只要稍微增大扣环82的压力即可。像这样，需要根据研磨垫22的弹性模量来调整扣环82在晶片W研磨中的压力。
[0144]研磨垫22的弹性模量根据研磨垫22的温度而改变。因此，除扣环82的压力以外，也能够通过改变研磨垫22的温度来防止研磨垫22的塌边。
[0145]研磨垫22的弹性模量不仅对晶片W的塌边产生影响，也会对磨蚀及蝶形凹陷产生影响。具体而言，在研磨垫22较软的情况下，如图7所示，布线101密集形成的图案区域与其他区域相比被除去更多(磨蚀)，在形成于绝缘膜102的布线101上形成有碟状的凹陷(蝶形凹陷)。这样的磨蚀及蝶形凹陷在研磨垫22较硬时难以发生。因此，在研磨垫22较软时，能够通过改变研磨垫22的温度来防止磨蚀及蝶形凹陷。像这样，优选根据研磨垫22的弹性模量来改变扣环82的压力和研磨垫22的温度等研磨条件。
[0146]因此，在本发明中，在晶片的研磨中或晶片的研磨前，测定研磨垫22的弹性模量，并根据该弹性模量的测定值来调整晶片的研磨条件。如图1所示，研磨装置具有测定研磨垫22的弹性模量的弹性模量测定器110。该弹性模量测定器110构成为，对研磨垫22施加力而使研磨垫22变形，并根据该变形量测定研磨垫22的弹性模量。
[0147]图8是表示弹性模量测定器110的一例的示意图。弹性模量测定器110具有与研磨垫22接触的触头111 ;将触头111按压在研磨垫22上的作为驱动器的气缸114 ;测定触头111的变位的变位测定器115 ;和根据触头111的变位及触头111对研磨垫22的载荷来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。气缸114固定在配置于研磨垫22的上方的支承臂120上，该支承臂120固定在设置于研磨台12的外侧的支承轴121上。也可以取代支承臂120而将气缸114固定在修整器臂55上。
[0148]气缸114经由压力调节器123而与压缩气体供给源125连接。压力调节器123调节从压缩气体供给源125供给的压缩气体的压力，并将调整压力后的压缩气体输送到气缸114。弹性模量确定部117向压力调节器123发送压缩气体的规定目标压力值，压力调节器123以将向气缸114输送的压缩气体的压力维持于该目标压力值的方式进行动作。能够根据目标压力值和气缸114的受压面积计算出从触头111向研磨垫22施加的载荷。
[0149]变位测定器115相对于支承臂120沿上下方向相对移动，并且与触头111 一体地动作。由于支承臂120的高度固定，所以通过测定变位测定器115相对于支承臂120的变位就能够确定触头111的变位。气缸114将触头111按压在研磨垫22上，在该状态下变位测定器115测定触头111的变位、即研磨垫22的变形量。像这样，变位测定器115作为测定研磨垫22的变形量的研磨垫变形测定器而发挥功能。作为变位测定器115，可以使用接触式或非接触式的测定器。具体而言，能够将直线检测元件、激光式传感器、超声波传感器、或涡流式传感器等用作变位测定器115。另外，作为变位测定器115，也可以使用测定两点间距离的距离传感器。
[0150]气缸114以预先确定的力将触头111按压在研磨垫22上，由此使研磨垫22的表面发生变形。变位测定器115测定触头111的变位(B卩，研磨垫22的变形量)。被按压于研磨垫22上时的触头111的变位根据研磨垫22的弹性模量而改变，因此，能够根据触头111的变位来确定研磨垫22的弹性模量。触头111的前端优选通过PPS (聚苯硫醚)或PEEK (聚醚醚酮)等硬质树脂形成。
[0151]研磨垫22的弹性模量也可能在晶片的研磨中改变。因此，也可以在晶片的研磨中测定研磨垫22的弹性模量。该情况下，为了避免在触头111与旋转的研磨垫22接触时损伤触头111，如图9所示，触头111也可以具有安装在其前端的旋转自如的滚轮112。根据本例，不仅能够防止触头111的损伤，还能够防止触头111对研磨垫22造成损伤。
[0152]将触头111按压于研磨垫22时的触头111的变位(研磨垫22的变形量)取决于触头111对研磨垫22的载荷和研磨垫22的弹性模量。在弹性模量固定的条件下，触头111的变位与触头111对研磨垫22的载荷成比例。图10是表示触头111的载荷与触头111的变位的关系图。图10所示的折线图的斜率的倒数表示研磨垫22的弹簧常数、即研磨垫22的弹性模量。弹性模量确定部117通过将触头111的载荷差L2-L1除以与该载荷差对应的触头111的变位差D2-D1来确定研磨垫22的弹性模量。
[0153]在触头111按压研磨垫22时，支承臂120受到来自研磨垫22的反力而稍微挠曲。该支承臂120的挠曲导致在触头111的变位的测定值与触头111的实际变位之间产生差异。因此，为了获取更准确的弹性模量，优选使用支承臂120的挠曲量来修正触头111的变位。更具体而言，优选从触头111的变位的测定值减去支承臂120的挠曲量。图11是表示触头111对研磨垫22的载荷与支承臂120的挠曲量的关系图。从图11可知，支承臂120的挠曲量与触头111的载荷大致成比例。因此，通过从触头111的变位的测定值减去支承臂120的对应的挠曲量就能够获得触头111的准确变位。在此说明的触头111的变位的修正方法也能够适用于取代支承臂120而将气缸114固定在修整器臂55上的情况。
[0154]在图11所示的例子中，支承臂120与触头111的载荷LI对应的挠曲量为D1’，支承臂120与触头111的载荷L2对应的挠曲量为D2’。因此，通过分别从与触头111的载荷L2、L1对应的触头111的变位测定值D2、D1减去支承臂120的挠曲量D2’、D1’来修正触头111的变位，并将触头111的载荷差L2-L1除以与该载荷差对应的修正后的触头111的变位差(D2-D2’)- (D1-D1’)，由此能够确定研磨垫22的弹性模量。示出触头111的载荷与对应的支承臂120的挠曲量的关系的修正数据预先存储在弹性模量确定部117中。
[0155]将这样确定的研磨垫22的弹性模量发送到研磨条件调整部47。研磨条件调整部47根据所确定的研磨垫22的弹性模量来确定扣环82对研磨垫22的最佳压力。该最佳压力根据示出研磨垫22的弹性模量与使塌边量为最小的扣环82的压力的关系的研磨条件数据而确定。该研磨条件数据预先通过如下方式获取:在将研磨垫22的弹性模量维持固定的条件下，分别以不同的扣环压力研磨多个样品晶片(样品衬底)，并在将研磨垫22的弹性模量维持于其他值的条件下，以不同的扣环压力分别研磨其他多个样品晶片，以同样的方式改变研磨垫22的弹性模量并研磨多个样品晶片，测定研磨后的样品晶片的塌边量，按弹性模量将扣环压力和样品晶片的塌边量关联起来，并按弹性模量确定使样品晶片的塌边量最少的扣环压力。塌边量能够表示为晶片的周缘部与其他区域之间的研磨速率或膜厚的差。样品晶片优选具有与原本要研磨的晶片W相同或类似的结构(布线图案、膜的种类等)。
[0156]研磨条件数据预先存储在研磨条件调整部47中。因此，研磨条件调整部47能够根据所测定的研磨垫22的弹性模量和研磨条件数据来确定与研磨垫22的弹性模量对应的扣环82的最佳压力。
[0157]研磨条件调整部47向压力调整部100发送指令信号，以使得扣环82以这样确定的压力按压研磨垫22。压力调整部100接受该指令信号并调整扣环压力室C6内的气体的压力以使得扣环82的压力成为上述所确定的压力。由此，研磨垫22的弹性模量能够反映于扣环82的压力。
[0158]接下来，说明获取研磨条件数据的具体例。在为了使研磨垫22的弹性模量固定而调整了研磨垫22的温度的条件下，研磨多个样品晶片。这些多个样品晶片分别在规定的不同扣环压力下进行研磨。研磨后，通过膜厚测定器(未图示)测定样品晶片的膜厚，从而获得塌边量。然后，获取研磨样品晶片时的扣环82的压力与对晶片的周缘部的研磨压力的差。扣环82的压力对应于图2所示的压力室C6内的压力，对晶片的周缘部的研磨压力对应于图2所示的压力室C4内的压力。
[0159]以同样的方式，逐渐改变研磨垫22的弹性模量并以不同的扣环压力在各弹性模量下研磨多个样品晶片，测定研磨后的样品晶片的塌边量，从而获得图12所示那样的示出塌边量和扣环压力与对晶片周缘部的研磨压力之差的关系的多个测定数据。这些多个测定数据分别与不同的弹性模量对应。然后，在研磨垫22的各个弹性模量下确定塌边量为最小的压力差(扣环82的压力与对晶片周缘部的研磨压力之差)，从而获得图13所示那样的示出研磨垫22的弹性模量和扣环压力与对晶片周缘部的研磨压力之差的最佳值的关系的研磨条件数据。研磨条件调整部47根据研磨条件数据来确定与由弹性模量测定器110测定的研磨垫22的弹性模量对应的压力差的最佳值，从而确定用于实现该压力差的扣环82的压力。
[0160]图14是使所测定的研磨垫22的弹性模量反馈给研磨条件的工序的说明图。当开始研磨晶片时(步骤1)，测定研磨垫22的弹性模量(步骤2)。研磨条件调整部47根据上述的研磨条件数据来确定与所测定的弹性模量对应的最佳压力差(扣环82的压力与施加于晶片周缘部的研磨压力之差)(步骤3)。然后，研磨条件调整部47计算出用于实现所确定的压力差的扣环82的压力，并将该计算出的扣环82的压力值作为目标压力值而发送到压力调整部100。压力调整部100根据该目标压力值来控制扣环压力室C6内的压力(步骤4)。在该步骤4中，为了避免对晶片施加过度的力，按照原状态维持施加在包含周缘部在内的晶片上的研磨压力。优选多次重复步骤2到步骤4的工序。当晶片研磨结束时(步骤5)，通过修整器50修整研磨垫22 (步骤6)。然后，以同样的方式研磨接下来的晶片(步骤7)。
[0161]由于研磨垫22的弹性模量根据研磨垫22的温度而改变，所以晶片的塌边量也能够根据研磨垫22的温度而调整。因此，优选根据扣环82的压力和研磨垫22的温度来防止晶片的塌边。因此，说明能够调整研磨垫22的温度的实施方式。
[0162]图15是表示使温度调整介质与研磨垫22的研磨面22a接触的介质接触机构140的图。由于未图示的研磨装置的其他结构与上述实施方式相同，所以省略其重复说明。
[0163]介质接触机构140具有:沿研磨垫22的半径方向配置的多个介质供给喷嘴141 ；向这些介质供给喷嘴141供给温度调整介质的介质供给源143 ;和控制从介质供给源143向介质供给喷嘴141输送的温度调整介质的流量的流量控制阀145。介质供给源143在其内部蓄留有维持在规定温度范围内的温度调整介质。流量控制阀145与研磨条件调整部47连接，根据来自研磨条件调整部47的指令信号而动作。通过这些流量控制阀145独立地控制从各介质供给喷嘴141向研磨垫22供给的温度调整介质的流量。因此，能够仅对研磨垫22上的多个区域中的一个或几个区域进行温度调整。所使用的温度调整介质为例如清洁的空气、氮气、纯水、或它们的混合流体。
[0164]优选多个介质供给喷嘴141中的至少一个向研磨垫22与晶片的周缘部接触的区域供给温度调整介质。温度调整介质通常为用于冷却研磨垫22的冷却介质，但根据情况也可以使用加热介质。图15示出了设有两个介质供给喷嘴141及两个流量控制阀145的例子，但也可以设置三个以上的介质供给喷嘴141及三个以上的流量控制阀145。而且，也可以取代多个介质供给喷嘴141及多个流量控制阀145而设置一个介质供给喷嘴141及一个流量控制阀145。而且，作为温度调整介质，也可以使用具有温度调整功能的固体。
[0165]难以通过扣环82的压力调整来消除图7所示的磨蚀和蝶形凹陷等表面层差，但能够通过研磨垫22的温度调整来消除。因此，说明通过调整研磨垫22的温度来消除磨蚀和蝶形凹陷等晶片表面上的层差(凹凸)的实施方式。
[0166]图16是表示示出研磨垫22的弹性模量与晶片的表面层差的关系的研磨条件数据的图。图16所示的研磨条件数据预先通过如下方式获得:在不同的弹性模量的条件下研磨多个样品晶片(样品衬底)(其他研磨条件相同)，测定研磨后的样品晶片的表面层差的大小，并将弹性模量和表面层差的大小关联起来。表面层差的大小能够使用层差仪、原子力显微镜、扫描型电子显微镜等公知技术来测定。将这样获得的研磨条件数据预先存储在研磨条件调整部47中。
[0167]从图16可知，存在使晶片的表面层差最少的研磨垫22的弹性模量。换言之，该弹性模量的值为能够使晶片的表面层差最少的最佳弹性模量。因此，研磨条件调整部47控制介质接触机构140的动作来调整研磨垫22的温度，以使得由弹性模量测定器110测定到的研磨垫22的弹性模量成为上述最佳弹性模量。上述最佳弹性模量根据图16所示的研磨条件数据而预先确定，并作为研磨垫22的弹性模量的目标值而预先存储在研磨条件调整部47中。
[0168]图17是使所测定的研磨垫22的弹性模量反馈于研磨条件的工序的说明图。当开始研磨晶片时(步骤1)，测定研磨垫22的弹性模量(步骤2)。研磨条件调整部47根据所测定的弹性模量，经由介质接触机构140来调整研磨垫22的温度，以使得研磨垫22具有上述规定的最佳弹性模量(步骤3)。重复步骤2和步骤3直至所测定的弹性模量与上述规定的最佳弹性模量一致。优选的是，重复步骤2和步骤3直至研磨结束。当晶片研磨结束后(步骤4)，通过修整器50修整研磨垫22 (步骤5)。然后，以同样的方式研磨接下来的晶片(步骤6)。
[0169]如图18的附图标记Q所示，优选在研磨垫22的与晶片接触的区域内测定研磨垫22的弹性模量。而且，优选在顶环20的上游侧的区域内测定研磨垫22的弹性模量。
[0170]图19是表示利用修整器50来测定研磨垫22的弹性模量的弹性模量测定器110的例子的图。如图19所示，该弹性模量测定器110基本由以下部分构成:将修整器50按压到研磨垫22上的作为驱动器的气缸53 ;测定修整器50的纵向变位的变位测定器115 ;以及根据修整器50对研磨垫22的载荷和修整器50的变位来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。气缸53经由压力调节器123而与压缩气体供给源125连接。压力调节器123调整从压缩气体供给源125供给的压缩气体的压力，并将调整压力后的压缩气体输送到气缸53。
[0171]弹性模量确定部117向压力调节器123发送压缩气体的目标压力值，压力调节器123以将向气缸53输送的压缩气体的压力维持于该目标压力值的方式进行动作。能够根据目标压力值和气缸53的受压面积计算出从修整器50向研磨垫22施加的载荷。
[0172]变位测定器115相对于修整器臂55沿上下方向相对移动，并且与修整器50 —体地动作。修整器臂55的高度固定，其上下方向的位置固定。因此，通过测定变位测定器115相对于修整器臂55的变位就能够确定修整器50的变位。
[0173]气缸53将修整器50的下表面(修整面)按压在研磨垫22上，在该状态下，变位测定器115测定修整器50的变位、即研磨垫22的变形量。弹性模量确定部117根据修整器50的变位和修整器50的载荷如上述那样计算出研磨垫22的弹性模量。与图11所示的例子相同，也可以使用示出修整器臂55的挠曲量与修整器50对研磨垫22的载荷的关系的修正数据来修正修整器50的变位的测定值。由于研磨垫22的修整处理通常在研磨前(在晶片的研磨与接下来的晶片的研磨之间)进行，所以在修整处理后，期望继续将修整器50按压在研磨垫22上来测定修整器50的变位。
[0174]图20是表示弹性模量测定器110的另一其他例子的图。本例的弹性模量测定器110具有:与研磨垫22接触的距离传感器127 ;将该距离传感器127按压到研磨垫22上的作为驱动器的气缸114 ;和根据距离传感器127的变位及距离传感器127对研磨垫22的载荷来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。在本例中，距离传感器127还作为与研磨垫22接触的触头而发挥功能。气缸114固定在配置于研磨垫22的上方的支承臂120上，该支承臂120固定在设置于研磨台12的外侧的支承轴121上。也可以取代支承臂120而在修整器臂55上固定气缸114。
[0175]气缸114经由压力调节器123而与压缩气体供给源125连接。压力调节器123调整从压缩气体供给源125供给的压缩气体的压力，并将调整压力后的压缩气体输送到气缸114。弹性模量确定部117向压力调节器123发送压缩气体的规定目标压力值，压力调节器123以将向气缸114输送的压缩气体的压力维持于该目标压力值的方式进行动作。能够根据目标压力值和气缸114的受压面积计算出从距离传感器127向研磨垫22施加的载荷。
[0176]距离传感器127测定该距离传感器127与研磨台12的距离。将距离传感器127按压于研磨垫22时的距离传感器127的变位(S卩，研磨垫22的变形量)为距离传感器127与研磨台12的距离的变化量。被距离传感器127按压时的研磨垫22被夹持在距离传感器127与研磨台12之间，因此，能够根据距离传感器127与研磨台12的距离变化求出按压研磨垫22时的距离传感器127的变位。更具体而言，测定距离传感器127以实际为零的载荷与研磨垫22接触时的距离传感器127与研磨台12的第I距离，并测定距离传感器127以大于零的规定载荷按压研磨垫22时的距离传感器127与研磨台12的第2距离，从第I距离减去第2距离，由此，能够计算出距离传感器127的变位、即研磨垫22的变形量。通过在沿研磨垫22的直径方向排列的多个点处测定上述第I距离，能够获得研磨垫22的轮廓。
[0177]作为距离传感器127，使用超声波传感器等非接触类型的距离传感器。在研磨台12的上表面由金属构成的情况下，作为距离传感器127能够使用涡流传感器。
[0178]图21是表示图20所示的弹性模量测定器110的变形例的图。在本例中，使用在前端旋转自如地安装有滚轮112的触头111，该滚轮112与研磨垫22接触。距离传感器127与触头111连结，距离传感器127和触头111能够一体地沿上下方向移动。距离传感器127与研磨垫22的表面相对地配置，并与研磨垫22的表面隔开间隔地配置。
[0179]当触头111的滚轮112被气缸114按压到研磨垫22上时，距离传感器127与触头111 一体地朝向研磨垫22移动。因此，与图20所示的例子相同，能够通过距离传感器127来测定触头111的变位、即研磨垫22的变形量。在本例中，由于滚轮112与研磨垫22滚动接触，所以能够防止距离传感器127及研磨垫22的损伤。
[0180]图22是表示弹性模量测定器110的又一其他例子的图。在本例中，使钢球131从规定位置落到研磨垫22上，并根据其反弹高度测定研磨垫22的弹性模量。即，弹性模量测定器110具有:钢球131 ;将钢球131引导到研磨垫22的表面的导管132 ;测定钢球131的反弹高度的距离传感器133 ;和根据反弹高度的测定值来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定117。导管132及距离传感器133固定在支承臂120上。也可以取代支承臂120而在修整器臂55上固定导管132及距离传感器133。
[0181]在弹性模量确定部117中预先存储有示出反弹高度与研磨垫22的弹性模量的关系的弹性模量数据。因此，弹性模量确定部117能够根据从距离传感器133发送来的反弹高度的测定值和弹性模量数据来确定研磨垫22的弹性模量。
[0182]图8至图22所示的弹性模量测定器110是通过与研磨垫22接触来测定研磨垫22的弹性模量的接触类型的弹性模量测定器，取而代之，也可以使用不与研磨垫22接触地测定研磨垫22的弹性模量的非接触类型的弹性模量测定器110。非接触类型的弹性模量测定器110不产生因与研磨垫22接触而导致的粉尘，因此能够适用于晶片研磨过程中的测定。
[0183]图23是表示非接触类型的弹性模量测定器110的示意图。该弹性模量测定器110具有:向研磨垫22喷射加压气体而在研磨垫22上形成凹陷的吹风机(blower) 135 ;测定该凹陷深度的距离传感器136 ;和根据凹陷深度的测定值来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。作为距离传感器136，使用激光式距离传感器等非接触类型的距离传感器。吹风机135及距离传感器136固定在支承臂120上。也可以取代支承臂120而在修整器臂55上固定吹风机135及距离传感器136。
[0184]吹风机135经由流量调整阀137而与压缩气体供给源125连接。流量调整阀137调整从压缩气体供给源125向吹风机135供给的压缩气体的流量。弹性模量确定部117向流量调整阀137发送压缩气体的规定目标流量值，流量调整阀137根据该目标流量值来控制压缩气体的流量。
[0185]弹性模量确定部117预先存储有示出研磨垫22的凹陷深度(即研磨垫22的变形量)与研磨垫22的弹性模量的关系的弹性模量数据。弹性模量确定部117根据由距离传感器136获得的凹陷深度的测定值和弹性模量数据来确定研磨垫22的弹性模量。该弹性模量测定器110不与研磨垫22接触就能够测定研磨垫22的弹性模量。因此，通过使用该非接触类型的弹性模量测定器110，能够不给晶片带来损伤(划痕)地测定研磨垫22的弹性模量。
[0186]研磨垫22的表面即研磨面22a被修整器50修整的结果为，如图24所示那样具有微小的凹凸。该研磨面22a的凹凸使弹性模量在研磨垫22的表面和内部产生差异。如上述那样，晶片的研磨结果受研磨垫22的弹性模量的影响。尤其是，晶片周缘部的轮廓受研磨垫22的表面的弹性模量影响很大。因此，下面的实施方式提供测定该研磨垫22的表面的弹性模量的方法。
[0187]图25是表示弹性模量测定器的其他例子的示意图。没有特别说明的结构与图8所示的结构相同，故省略其重复的说明。本实施方式的弹性模量测定器110具有:与研磨垫22接触的触头111 ;将触头111按压到研磨垫22上的作为驱动器的气缸114 ;测定触头111的变位的变位测定器115 ;测定从触头111施加于研磨垫22上的载荷的作为载荷测定器的测力传感器150 ;根据触头111的变位以及触头111对研磨垫22的载荷确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。
[0188]气缸114固定在配置于研磨垫22的上方的支承臂120上，该支承臂120固定在设置于研磨台12的外侧的支承轴121上。取代支承臂120，也可以在修整器臂55上固定气缸114。触头111固定在轴151的下端，测力传感器150固定在轴151的上端。测力传感器150配置在轴151与气缸114的杆之间。因此，由气缸114产生的向下的力经由测力传感器150及轴151而传递到触头111。触头111具有圆形的下表面，该下表面与研磨垫22的研磨面22a接触。触头111的下表面也可以是四边形等圆形以外的形状。从触头111向研磨垫22施加的载荷由测力传感器150测定。
[0189]变位测定器115与支承臂120连结，变位测定器150的上下方向的位置固定。变位测定器115测定触头111相对于支承臂120的相对位置。另外，如图8所示，也可以是，变位测定器115与触头111连结，变位测定器115本身与触头111 一体地沿上下方向移动。
[0190]在触头111按压研磨垫22的研磨面22a后，如图26所示，首先，研磨面22a的凹凸中的凸部被触头111的下表面压溃。凸部被压溃以后，研磨垫22整体沿其厚度方向被压缩。图27是表示触头111的载荷与变位的关系的曲线图。从图27可知，每单位载荷所产生的变位的增加(以下，将其称为变位速率)在研磨面22a的凸部被压溃时的载荷L3的前后发生大幅变化。即，从触头111接触研磨垫22开始直到研磨面22a的凸部被压溃为止的变位速率大，凸部被压馈以后的变位速率小。因此，能够从变位速率的变化检测出研磨面22a的凸部已被压溃。
[0191]在本说明书中，研磨垫22的表面的弹性模量是指，根据从触头111与研磨垫22接触开始直到研磨面22a的凸部被压溃为止所获取的触头111的载荷和变位而计算出的弹性模量。弹性模量确定部117确定变位速率减小并达到规定阈值时的触头111的载荷和变位，根据所确定的载荷和变位计算出研磨垫22的表面的弹性模量。变位速率是弹性模量的倒数，因此，也可以是，弹性模量确定部117按每单位载荷计算出弹性模量，确定弹性模量增大并达到规定阈值时的触头111的载荷和变位，根据所确定的载荷和变位计算出研磨面22a的表面的弹性模量。
[0192]图28是表示图25所示的弹性模量测定器的变形例的示意图。由于研磨垫22的研磨面22a上所形成的凹凸的尺寸为ym级，因此，必须精度良好地进行触头111向研磨面22a的按压。图28所示的弹性模量测定器构成为能够更加精密地调整触头111对研磨面22a的按压力。没有特别说明的图28的结构与图25的结构相同。
[0193]如图28所示，测力传感器150与气缸158连结，该气缸158作为驱动器将触头111按压到研磨垫22上。该气缸150的缸部和活塞部彼此滑动接触的部分使用低摩擦材料，气缸158的活塞杆受气体压力作用而能够平滑地动作。气缸158经由电-气调压阀159与压缩气体供给源125连接。
[0194]气缸158与气缸160连结，该气缸160作为触头移动结构使触头111移动到规定位置。该气缸160也与压缩气体供给源125连接，但在气缸160与压缩气体供给源125之间没有配置电-气调压阀。气缸160使气缸158、测力传感器150以及触头111 一体地移动到规定位置。在该规定位置，触头111不与研磨垫22接触。在该状态下，由电-气调压阀159控制了压力的气体(例如空气)被供给到气缸158，气缸158将触头111按压到研磨垫22上。这样，触头111的铅直方向的移动通过气缸160而进行，触头111的按压通过气缸158而进行。作为触头移动机构，也可以代替气缸160而使用滚珠丝杠和伺服马达的组
入
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[0195]图29是表示图25所示的弹性模量测定器的其他变形例的示意图。该弹性模量测定器使用压电元件(piezo element) 163来代替气缸158。压电元件163与电源165连接，通过电源165向压电元件163施加可变电压。压电元件163是根据施加的电压而变形的元件，其变形量为Pm级。因此，压电元件163能够精密地调整触头111的按压力。在本例中，触头111的铅直方向的移动通过气缸160而进行，触头111的按压通过压电元件163而进行。
[0196]图30是表示图25所示的弹性模量测定器的另一其他变形例的示意图。该弹性模量测定器作为将触头111按压到研磨垫22上的驱动器、以及使触头111移动的触头移动机构，使用滚珠丝杠170和伺服马达171的组合。滚珠丝杠170具有:丝杠轴170a ;供该丝杠轴170a螺合的螺母170b。螺母170b与测力传感器150连结。而且，螺母170b被沿铅直方向延伸的直线导轨174以能够上下移动的方式支承。
[0197]伺服马达171固定在支承臂120上。伺服马达171与马达驱动器175连接。该马达驱动器175接收来自弹性模量确定部117的指定而动作，驱动伺服马达171。滚珠丝杠170和伺服马达171的组合能够以μ m级使触头111沿铅直方向移动。因此，滚珠丝杠170和伺服马达171的组合能够精密地调整触头111的按压力。
[0198]如图15所示，在使温度调整介质与研磨垫22的研磨面22a接触的情况下，研磨垫22的表面的弹性模量容易发生变化。因此，优选图25至图30所示的弹性模量测定器110与图15所示的介质接触机构140组合。
[0199]上述实施方式是以本发明所属【技术领域】中的具有通常知识的人员能够实施本发明为目的而记载的。上述实施方式的各种变形例只要是本领域技术人员就当然能够得到，本发明的技术思想也能够应用于其他实施方式。因此，本发明不限定于所记载的实施方式，能够解释为遵循由权利要求书定义的技术思想的最大范围。
【权利要求】
1.一种研磨方法，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨所述衬底，其特征在于， 测定所述研磨垫的弹性模量， 根据所述弹性模量的测定值来调整所述衬底的研磨条件。
2.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 所述研磨条件为配置在所述衬底周围的扣环对所述研磨垫的压力。
3.如权利要求2所述的研磨方法，其特征在于， 根据所述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整所述扣环的压力，其中，所述研磨条件数据表示所述弹性模量与所述扣环的压力的关系。
4.如权利要求3所述的研磨方法，其特征在于， 所述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变所述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的所述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将所述扣环压力和所述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使所述塌边量为最小的扣环压力。
5.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 所述研磨条件为所述研磨 垫的温度。
6.如权利要求5所述的研磨方法，其特征在于， 调整所述研磨垫的温度以使得所述弹性模量成为规定目标值。
7.如权利要求5所述的研磨方法，其特征在于， 通过使温度调整用的介质与所述研磨垫接触来调整所述研磨垫的温度。
8.如权利要求7所述的研磨方法，其特征在于， 所述温度调整用的介质分别与所述研磨垫上的多个区域接触。
9.如权利要求8所述的研磨方法，其特征在于， 所述多个区域中的至少一个区域为与所述衬底的周缘部接触的区域。
10.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 在所述衬底的研磨中测定所述研磨垫的弹性模量。
11.如权利要求10所述的研磨方法，其特征在于， 在所述研磨垫的行进方向上、且在所述衬底的上游侧的区域测定所述研磨垫的弹性模量。
12.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 在研磨所述衬底前测定所述研磨垫的弹性模量。
13.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 对所述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形， 测定所述研磨垫的变形量， 将所述力除以所述研磨垫的变形量，由此，确定所述研磨垫的弹性模量。
14.一种研磨装置，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨所述衬底,其特征在于，具有: 测定所述研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器；和 根据所述弹性模量的测定值来调整所述衬底的研磨条件的研磨条件调整部。
15.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨条件为配置在所述衬底周围的扣环对所述研磨垫的压力， 所述研磨条件调整部构成为，根据所述弹性模量的测定值来调整所述扣环的压力。
16.如权利要求15所述的研磨装置，其特征在于， 所述研磨条件调整部根据所述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整所述扣环的压力，其中，所述研磨条件数据表示所述弹性模量与所述扣环的压力的关系。
17.如权利要求16所述的研磨装置，其特征在于， 所述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变所述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的所述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将所述扣环压力和所述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使所述塌边量为最小的扣环压力。
18.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于， 所述研磨条件为所述研磨垫的温度， 所述研磨条件调整部构成为，根据所述弹性模量的测定值来调整所述研磨垫的温度。
19.如权利要求18所述的研磨装置，其特征在于， 还具有使温度调整用的介质与所述研磨垫接触的介质接触机构， 所述研磨条件调整部经由所述介质接触机构来调整所述研磨垫的温度。
20.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于， 所述弹性模量测定器对所述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形，测定所述研磨垫的变形量，将所述力除以所述研磨垫的变形量，由此确定所述研磨垫的弹性模量。
【文档编号】B24B37/013GK103659575SQ201310438899
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2012年9月24日
【发明者】本岛靖之, 丸山彻 申请人:株式会社荏原制作所
【专利摘要】本发明提供一种研磨方法及研磨装置，在晶片等衬底的研磨中或研磨前，根据研磨垫的弹性模量来调整研磨条件。研磨装置通过使衬底（W）和研磨垫（22）相对移动来研磨衬底（W）。弹性模量测定器（110）测定研磨垫（22）的弹性模量，研磨条件调整部（47）根据弹性模量的测定值来调整衬底（W）的研磨条件。作为研磨条件，能够列举配置在衬底（W）的周缘部的扣环对研磨垫（22）的压力和研磨垫（22）的温度。
【专利说明】研磨方法及研磨装置【技术领域】
[0001]本发明涉及对晶片等衬底进行研磨的研磨方法及研磨装置，尤其涉及根据在衬底的研磨中使用的研磨垫的弹性模量来改变研磨条件的研磨方法及研磨装置。
【背景技术】
[0002]CMP (化学机械研磨)装置一边将晶片按压在研磨垫上，一边在存在研磨液的状态下使晶片和研磨垫滑动接触，由此研磨晶片的表面。研磨垫由多孔质的聚氨酯等弹性材料构成。研磨垫的上表面构成研磨晶片的研磨面，晶片与该研磨面滑动接触。
[0003]通过研磨垫修整器(或研磨垫调节器)来定期处理研磨垫的研磨面。该研磨垫修整器具有固定有金刚石颗粒等磨粒的修整面，一边使该修整面旋转一边将其按压在研磨垫上，由此，通过稍微削除研磨垫的表面而使研磨面再生。在重复进行这样的修整处理(调节处理)的期间，研磨垫逐渐变薄。另外，随着反复研磨晶片，研磨液逐渐渗入到研磨垫的内部的气泡中。其结果为，研磨垫的弹性模量发生变化。
[0004]研磨垫的弹性模量是表示研磨垫的变形难易程度的物理参数。具体而言，弹性模量升高意味着研磨垫变得更硬。研磨垫的弹性模量不仅取决于研磨垫的厚度和研磨液的渗入状况，也取决于研磨垫的温度。研磨垫通常如上述那样由树脂形成，因此，当研磨垫的温度升高时，研磨垫变软。
[0005]研磨垫的弹性模量对晶片的研磨轮廓影响很大。尤其当研磨垫较软时，被按压在研磨垫上的晶片陷入到研磨垫中，晶片的周缘部与其他区域相比被过度研磨，即产生所谓的塌边。为了防止这种不期望的研磨结果，优选根据研磨垫的弹性模量来改变晶片的研磨条件。
[0006]在现有技术中，测定研磨垫的弹性模量并根据该弹性模量判断研磨垫的剩余使用寿命，从而进行修整处理的条件调整(例如，参照美国专利说明书US2006/0196283号)。但是，以往没有在晶片的研磨条件调整中使用所测定的研磨垫的弹性模量。
[0007]提出有测定研磨垫的温度并根据该测定值来推算研磨垫的弹性模量的方案(例如，参照日本国特开2012-148376号公报)。但是，研磨垫的弹性模量不仅取决于其温度，还取决于上述那样的其他因素。因此，所推算的研磨垫的弹性模量可能会与实际弹性模量不同。
【发明内容】
[0008] 本发明是鉴于上述现有问题点而研发的，其目的在于提供一种研磨方法及研磨装置，在晶片等衬底的研磨中或研磨前，根据研磨垫的弹性模量来调整研磨条件。
[0009]为了实现上述目的，本发明的一个方式为一种研磨方法，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨上述衬底，其特征在于，测定上述研磨垫的弹性模量，根据上述弹性模量的测定值来调整上述衬底的研磨条件。
[0010]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为配置在上述衬底周围的扣环对上述研磨垫的压力。
[0011]本发明的优选方式的特征在于，根据上述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整上述扣环的压力，其中，上述研磨条件数据表示上述弹性模量与上述扣环的压力的关系。
[0012]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变上述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的上述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将上述扣环压力和上述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使上述塌边量为最小的扣环压力。
[0013]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为上述研磨垫的温度。
[0014]本发明的优选方式的特征在于，调整上述研磨垫的温度以使得上述弹性模量成为规定目标值。
[0015]本发明的优选方式的特征在于，通过使温度调整用的介质与上述研磨垫接触来调整上述研磨垫的温度。
[0016]本发明的优选方式的特征在于，上述温度调整用的介质分别与上述研磨垫上的多个区域接触。
[0017]本发明的优选方式的特征在于，上述多个区域中的至少一个区域为与上述衬底的周缘部接触的区域。
[0018]本发明的优选方式的特征在于，在上述衬底的研磨中测定上述研磨垫的弹性模量。
[0019]本发明的优选方式的特征在于，在上述研磨垫的行进方向上、且在上述衬底的上游侧的区域测定上述研磨垫的弹性模量。
[0020]本发明的优选方式的特征在于，在研磨上述衬底前测定上述研磨垫的弹性模量。
[0021]本发明的优选方式的特征在于，对上述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形，测定上述研磨垫的变形量，将上述力除以上述研磨垫的变化量，由此确定上述研磨垫的弹性模量。
[0022]本发明的其他方式为一种研磨装置，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨上述衬底，其特征在于，具有:测定上述研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器；和根据上述弹性模量的测定值来调整上述衬底的研磨条件的研磨条件调整部。
[0023]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为配置在上述衬底周围的扣环对上述研磨垫的压力，上述研磨条件调整部构成为，根据上述弹性模量的测定值来调整上述扣环的压力。
[0024]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件调整部根据上述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整上述扣环的压力，其中，上述研磨条件数据表示上述弹性模量与上述扣环的压力的关系。
[0025]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变上述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的上述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将上述扣环压力和上述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使上述塌边量为最小的扣环压力。
[0026]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件为上述研磨垫的温度，上述研磨条件调整部构成为，根据上述弹性模量的测定值来调整上述研磨垫的温度。[0027]本发明的优选方式的特征在于，上述研磨条件调整部调整上述研磨垫的温度以使得上述弹性模量成为规定目标值。
[0028]本发明的优选方式的特征在于，还具有使温度调整用的介质与上述研磨垫接触的介质接触机构，上述研磨条件调整部经由上述介质接触机构来调整上述研磨垫的温度。
[0029]本发明的优选方式的特征在于，上述介质接触机构使上述温度调整用的介质分别与上述研磨垫上的多个区域接触。
[0030]本发明的优选方式的特征在于，上述多个区域中的至少一个区域为与上述衬底的周缘部接触的区域。
[0031]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器在上述衬底的研磨中测定上述研磨垫的弹性模量。
[0032]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器在上述研磨垫的行进方向上、且在上述衬底的上游侧的区域测定上述研磨垫的弹性模量。
[0033]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器在研磨上述衬底前测定上述研磨垫的弹性模量。
[0034]本发明的优选方式的特征在于，上述弹性模量测定器对上述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形，测定上述研磨垫的变形量，将上述力除以上述研磨垫的变化量，由此，确定上述研磨垫的弹性模量。
[0035]发明效果
[0036]根据本发明，能够根据实际测定的研磨垫的弹性模量来调整研磨条件。因此，能够实现良好的衬底研磨结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是表示本发明的一个实施方式中的研磨装置的示意图。
[0038]图2是表示具有能够独立地按压晶片的多个区域的多个气囊的顶环(top ring)的剖视图。
[0039]图3的(a)及图3的(b)是用于说明研磨垫的弹性模量对晶片的研磨产生的影响的图。
[0040]图4是表示使用较软的研磨垫研磨而成的晶片的研磨速率的图。
[0041]图5是表示较软的研磨垫的图。
[0042]图6是表示较硬的研磨垫的图。
[0043]图7是表示磨蚀(erosion)及蝶形凹陷(dishing)的示意图。
[0044]图8是表示测定研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器的一例的示意图。
[0045]图9是表示图8所示的弹性模量测定器的变形例的图。
[0046]图10是表示触头的载荷与触头的变位的关系图。
[0047]图11是表示触头的载荷与支承臂的挠曲量的关系图。
[0048]图12是表示示出塌边量和扣环压力与周缘部的研磨压力的差的关系的多个测定数据的图。
[0049]图13是表示研磨条件数据的图。
[0050]图14是使所测定的研磨垫的弹性模量反馈给研磨条件的工序的说明图。[0051]图15是表示使温度调整介质与研磨垫的研磨面接触的介质接触机构的图。
[0052]图16是表示示出研磨垫的弹性模量与晶片的表面层差的关系的研磨条件数据的图。
[0053]图17是使所测定的研磨垫的弹性模量反馈给研磨条件的工序的说明图。
[0054]图18是用于说明为了测定研磨垫的弹性模量而优选的区域的图。
[0055]图19是表示利用修整器来测定研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器的例子的图。
[0056]图20是表示弹性模量测定器的另一其他例子的图。
[0057]图21是表示图20所示的弹性模量测定器的变形例的图。
[0058]图22是表示弹性模量测定器的又一其他例子的图。
[0059]图23是表示非接触类型的弹性模量测定器的示意图。
[0060]图24是表示研磨垫的研磨面的示意图。
[0061]图25是表示弹性模量测定器的其他例子的示意图。
[0062]图26是表示被触头按压的研磨垫的研磨面的示意图。
[0063]图27是表示触头正在按压图24及图26所示的研磨垫时的触头的变位与载荷变化的曲线图。
[0064]图28是表示图25所示的弹性模量测定器的变形例的示意图。
[0065]图29是表示图25所示的弹性模量测定器的其他变形例的示意图。
[0066]图30是表示图25所示的弹性模量测定器的另一其他变形例的示意图。
[0067]附图标记说明
[0068]12 研磨台
[0069]12a 研磨台轴
[0070]14、58 支轴
[0071]16 顶环臂
[0072]18 顶环轴
[0073]20 顶环
[0074]22 研磨垫
[0075]22a 研磨面
[0076]24 升降机构
[0077]25 回转接头
[0078]28 桥接件
[0079]29、57 支承台
[0080]30、56 支柱
[0081]32 滚珠丝杠
[0082]32a 丝杠轴
[0083]32b 螺母
[0084]38 AC伺服马达
[0085]40 修整单元
[0086]47 研磨条件调整部[0087]50修整器
[0088]50a修整面
[0089]51修整器轴
[0090]53气缸
[0091]55修整器臂
[0092]70研磨台马达
[0093]80万向接头
[0094]81顶环主体
[0095]82扣环
[0096]86膜片
[0097]87卡板
[0098]89翻卷式薄膜
[0099]100压力调整部
[0100]110弹性模量测定器
[0101]111触头
[0102]112滚轮
[0103]114气缸
[0104]115变位测定器
[0105]117弹性模量确定部
[0106]120支承臂
[0107]121支承轴
[0108]123压力调节器
[0109]125压缩气体供给源
[0110]127距离传感器
[0111]131钢球
[0112]132导管
[0113]133距离传感器
[0114]135吹风机
[0115]136距离传感器
[0116]140介质接触机构
[0117]141介质供给喷嘴
[0118]143介质供给源
[0119]145流量控制阀
[0120]Cl~C6压力室
·[0121]Fl~F6流体通路
【具体实施方式】
[0122]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0123]图1是表示本发明的一个实施方式中的研磨装置的示意图。如图1所示，研磨装置具有:研磨台12 ;连结在支轴14的上端的顶环臂16 ;安装在顶环臂16的自由端的顶环轴18 ;连结在顶环轴18的下端的顶环20 ;和调整晶片等衬底的研磨条件的研磨条件调整部47。顶环轴18与配置在顶环臂16内的顶环马达(未图示)连结而被旋转驱动。通过该顶环轴18的旋转使顶环20沿箭头所示的方向旋转。
[0124]研磨台12经由研磨台轴12a与配置在其下方的研磨台马达70连结,通过该研磨台马达70使研磨台12绕研磨台轴12a沿箭头所示的方向旋转驱动。在该研磨台12的上表面贴附有研磨垫22，研磨垫22的上表面22a构成研磨晶片等衬底的研磨面。
[0125]顶环轴18通过上下移动机构24而相对于顶环臂16上下移动，通过该顶环轴18的上下移动，顶环20相对于顶环臂16上下移动。在顶环轴18的上端安装有回转接头25。压力调整部100经由回转接头25而与顶环20连结。
[0126]顶环20以能够将晶片保持于其下表面的方式构成。顶环臂16以支轴14为中心能够旋转地构成，在下表面保持晶片的顶环20通过顶环臂16的旋转而从晶片的接收位置向研磨台12的上方移动。而且，使顶环20下降而将晶片按压在研磨垫22的上表面(研磨面)22a。在晶片的研磨中，使顶环20及研磨台12分别旋转，并从设置在研磨台12的上方的研磨液供给喷嘴(未图示)向研磨垫22上供给研磨液。像这样，使晶片与研磨垫22的研磨面22a滑动接触来研磨晶片的表面。
[0127]用于使顶环轴18及顶环20升降的升降机构24具有:经由轴承26而能够旋转地支承顶环轴18的桥接件28 ;安装在桥接件28上的滚珠丝杠32 ;被支柱30支承的支承台29 ;和设置在支承台29上的AC伺服马达38。支承伺服马达38的支承台29经由支柱30而与顶环臂16连结。
[0128]滚珠丝杠32具有:与伺服马达38连结的丝杠轴32a ;和供该丝杠轴32a螺合的螺母32b。顶环轴18与桥接件28—体地升降(上下移动)。因此，当驱动伺服马达38时，桥接件28经由滚珠丝杠32而上下移动，由此，顶环轴18及顶环20上下移动。
[0129]该研磨装置具有对研磨垫22的研磨面22a进行修整的修整单元40。该修整单元40具有:与研磨面22a滑动接触的修整器50 ;与修整器50连结的修整器轴51 ;设置在修整器轴51的上端的气缸53 ;和旋转自如地支承修整器轴51的修整器臂55。修整器50的下表面构成修整面50a，该修整面50a由磨粒(例如，金刚石颗粒)构成。气缸53配置在被支柱56支承的支承台57上，这些支柱56固定在修整器臂55上。
[0130]修整器臂55被未图示的马达驱动，以支轴58为中心能够旋转地构成。修整器轴51通过未图示的马达的驱动而旋转，通过该修整器轴51的旋转使修整器50绕修整器轴51沿箭头所示的方向旋转。气缸53经由修整器轴51而使修整器50上下移动，并以规定的按压力将修整器50按压在研磨垫22的研磨面22a上。
[0131]研磨垫22的研磨面22a的修整以如下方式进行。修整器50以修整器轴51为中心而旋转，与此同时从未图示的纯水供给喷嘴向研磨面22a供给纯水。在该状态下，修整器50被气缸53按压在研磨面22a上，修整面50a与研磨面22a滑动接触。而且，使修整器臂55以支轴58为中心而旋转，并使修整器50沿研磨面22a的半径方向摆动。由此，通过修整器50削除研磨垫22，从而修整(再生)研磨面22a。
[0132]图2是表示具有能够独立地按压晶片W的多个区域的多个气囊的顶环20的剖视图。顶环20具有:经由万向接头80而与顶环轴18连结的顶环主体81 ;和配置在顶环主体81 的下方的扣环(retainer ring) 82。
[0133]在顶环主体81的下方配置有:与晶片W抵接的柔软的膜片(弹性膜)86 ;和保持膜片86的卡板(chucking plate) 87。在膜片86与卡板87之间设有四个压力室(气囊)Cl、C2、C3、C4。压力室(:1、02、03、(:4通过膜片86和卡板87而形成。中央压力室Cl为圆形，其他压力室C2、C3、C4为环状。这些压力室Cl、C2、C3、C4排列在同一圆心上。
[0134]压力室C1、C2、C3、C4分别经由流体通路F1、F2、F3、F4而被压力调整部100供给加压空气等加压气体(加压流体)。能够使压力室Cl、C2、C3、C4的内部压力相互独立地变化，由此，能够独立地调整对晶片W的四个对应区域即中央部、内侧中间部、外侧中间部、以及周缘部的研磨压力。
[0135]在卡板87与顶环主体81之间形成有压力室C5，该压力室C5经由流体通路F5而被上述压力调整部100供给加压气体。由此，能够使卡板87及膜片86整体沿上下方向移动。晶片W的周端部被扣环82包围，从而晶片W在研磨中不会从顶环20脱出。在构成压力室C3的膜片86的部位处形成有开口，通过使压力室C3形成真空而能够将晶片W吸附保持在顶环20上。另外，通过向该压力室C3供给氮气或洁净空气等，能够将晶片W从顶环20释放。
[0136]在顶环主体81与扣环82之间配置有环状的翻卷式薄膜89，在该翻卷式薄膜89的内部形成有压力室C6。压力室C6经由流体通路F6而与上述压力调整部100连结。压力调整部100向压力室C6内供给加压气体，由此，将扣环82按压在研磨垫22上。
[0137]来自压力调整部100的加压气体通过流体通路？1、？2、？3、？4、？5、？6而供给到压力室Cl?C6内。压力室Cl?C6还与大气开放阀(未图示)连接，从而也能够使压力室Cl?C6向大气开放。
[0138]研磨条件调整部47根据与各压力室C1、C2、C3、C4对应的位置处的膜厚计测点的研磨的进展来确定各压力室C1、C2、C3、C4的内部压力的目标值。研磨条件调整部47向上述压力调整部100发送指令信号，控制压力调整部100以使得压力室C1、C2、C3、C4的内部压力与上述目标值一致。具有多个压力室的顶环20能够根据研磨的进展而将晶片W的表面上的各区域独立地按压在研磨垫22上，因此，能够均匀地对膜进行研磨。
[0139]由于晶片W —边被按压在研磨垫22上一边被研磨，所以晶片W的研磨结果能够根据研磨垫22的弹性模量而改变。弹性模量是表示研磨垫22的变形难易程度的物理参数，较硬的研磨垫22具有较高的弹性模量，较软的研磨垫22具有较低的弹性模量。
[0140]图3的(a)及图3的(b)是用于说明研磨垫22的弹性模量对晶片W的研磨产生的影响的图。如图3的(a)所示，若研磨垫22较硬，则晶片W几乎不会陷入到研磨垫22内。其结果为，研磨垫22与晶片W的周缘部的接触面积小。与之相对，如图3的(b)所示，若研磨垫22较软，则晶片W陷入到研磨垫22内，研磨垫22与晶片W的周缘部的接触面积增大。其结果为，晶片W的周缘部与其他区域相比被研磨更多，即导致所谓的塌边。
[0141]图4是表示使用较软的研磨垫22研磨而成的晶片W的研磨速率的图。图4的折线图示出晶片W的半径方向上的各位置处的研磨速率(也称作除去速率)。从图4可知，晶片W的周缘部的研磨速率大于其他区域的研磨速率。也就是说，晶片W的周缘部与其他区域相比被研磨更多，结果导致塌边。
[0142]为了防止这样的塌边，如图2所示，使用以包围晶片W的方式配置的扣环82，对晶片W外侧的研磨垫22的区域进行按压。通过使扣环82在晶片W周围向下方按压研磨垫22，能够减少研磨垫22与晶片W的周缘部的接触面积。因此，能够抑制塌边。
[0143]但是，若研磨垫22较软，则如图5所示，研磨垫22在扣环82与晶片W之间凸起。在这样的情况下，增大扣环82对研磨垫22的压力来减小晶片W与研磨垫22的接触面积。在研磨垫22较硬的情况下，如图6所示，研磨垫22几乎不会凸起。因此，该情况下，只要稍微增大扣环82的压力即可。像这样，需要根据研磨垫22的弹性模量来调整扣环82在晶片W研磨中的压力。
[0144]研磨垫22的弹性模量根据研磨垫22的温度而改变。因此，除扣环82的压力以外，也能够通过改变研磨垫22的温度来防止研磨垫22的塌边。
[0145]研磨垫22的弹性模量不仅对晶片W的塌边产生影响，也会对磨蚀及蝶形凹陷产生影响。具体而言，在研磨垫22较软的情况下，如图7所示，布线101密集形成的图案区域与其他区域相比被除去更多(磨蚀)，在形成于绝缘膜102的布线101上形成有碟状的凹陷(蝶形凹陷)。这样的磨蚀及蝶形凹陷在研磨垫22较硬时难以发生。因此，在研磨垫22较软时，能够通过改变研磨垫22的温度来防止磨蚀及蝶形凹陷。像这样，优选根据研磨垫22的弹性模量来改变扣环82的压力和研磨垫22的温度等研磨条件。
[0146]因此，在本发明中，在晶片的研磨中或晶片的研磨前，测定研磨垫22的弹性模量，并根据该弹性模量的测定值来调整晶片的研磨条件。如图1所示，研磨装置具有测定研磨垫22的弹性模量的弹性模量测定器110。该弹性模量测定器110构成为，对研磨垫22施加力而使研磨垫22变形，并根据该变形量测定研磨垫22的弹性模量。
[0147]图8是表示弹性模量测定器110的一例的示意图。弹性模量测定器110具有与研磨垫22接触的触头111 ;将触头111按压在研磨垫22上的作为驱动器的气缸114 ;测定触头111的变位的变位测定器115 ;和根据触头111的变位及触头111对研磨垫22的载荷来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。气缸114固定在配置于研磨垫22的上方的支承臂120上，该支承臂120固定在设置于研磨台12的外侧的支承轴121上。也可以取代支承臂120而将气缸114固定在修整器臂55上。
[0148]气缸114经由压力调节器123而与压缩气体供给源125连接。压力调节器123调节从压缩气体供给源125供给的压缩气体的压力，并将调整压力后的压缩气体输送到气缸114。弹性模量确定部117向压力调节器123发送压缩气体的规定目标压力值，压力调节器123以将向气缸114输送的压缩气体的压力维持于该目标压力值的方式进行动作。能够根据目标压力值和气缸114的受压面积计算出从触头111向研磨垫22施加的载荷。
[0149]变位测定器115相对于支承臂120沿上下方向相对移动，并且与触头111 一体地动作。由于支承臂120的高度固定，所以通过测定变位测定器115相对于支承臂120的变位就能够确定触头111的变位。气缸114将触头111按压在研磨垫22上，在该状态下变位测定器115测定触头111的变位、即研磨垫22的变形量。像这样，变位测定器115作为测定研磨垫22的变形量的研磨垫变形测定器而发挥功能。作为变位测定器115，可以使用接触式或非接触式的测定器。具体而言，能够将直线检测元件、激光式传感器、超声波传感器、或涡流式传感器等用作变位测定器115。另外，作为变位测定器115，也可以使用测定两点间距离的距离传感器。
[0150]气缸114以预先确定的力将触头111按压在研磨垫22上，由此使研磨垫22的表面发生变形。变位测定器115测定触头111的变位(B卩，研磨垫22的变形量)。被按压于研磨垫22上时的触头111的变位根据研磨垫22的弹性模量而改变，因此，能够根据触头111的变位来确定研磨垫22的弹性模量。触头111的前端优选通过PPS (聚苯硫醚)或PEEK (聚醚醚酮)等硬质树脂形成。
[0151]研磨垫22的弹性模量也可能在晶片的研磨中改变。因此，也可以在晶片的研磨中测定研磨垫22的弹性模量。该情况下，为了避免在触头111与旋转的研磨垫22接触时损伤触头111，如图9所示，触头111也可以具有安装在其前端的旋转自如的滚轮112。根据本例，不仅能够防止触头111的损伤，还能够防止触头111对研磨垫22造成损伤。
[0152]将触头111按压于研磨垫22时的触头111的变位(研磨垫22的变形量)取决于触头111对研磨垫22的载荷和研磨垫22的弹性模量。在弹性模量固定的条件下，触头111的变位与触头111对研磨垫22的载荷成比例。图10是表示触头111的载荷与触头111的变位的关系图。图10所示的折线图的斜率的倒数表示研磨垫22的弹簧常数、即研磨垫22的弹性模量。弹性模量确定部117通过将触头111的载荷差L2-L1除以与该载荷差对应的触头111的变位差D2-D1来确定研磨垫22的弹性模量。
[0153]在触头111按压研磨垫22时，支承臂120受到来自研磨垫22的反力而稍微挠曲。该支承臂120的挠曲导致在触头111的变位的测定值与触头111的实际变位之间产生差异。因此，为了获取更准确的弹性模量，优选使用支承臂120的挠曲量来修正触头111的变位。更具体而言，优选从触头111的变位的测定值减去支承臂120的挠曲量。图11是表示触头111对研磨垫22的载荷与支承臂120的挠曲量的关系图。从图11可知，支承臂120的挠曲量与触头111的载荷大致成比例。因此，通过从触头111的变位的测定值减去支承臂120的对应的挠曲量就能够获得触头111的准确变位。在此说明的触头111的变位的修正方法也能够适用于取代支承臂120而将气缸114固定在修整器臂55上的情况。
[0154]在图11所示的例子中，支承臂120与触头111的载荷LI对应的挠曲量为D1’，支承臂120与触头111的载荷L2对应的挠曲量为D2’。因此，通过分别从与触头111的载荷L2、L1对应的触头111的变位测定值D2、D1减去支承臂120的挠曲量D2’、D1’来修正触头111的变位，并将触头111的载荷差L2-L1除以与该载荷差对应的修正后的触头111的变位差(D2-D2’)- (D1-D1’)，由此能够确定研磨垫22的弹性模量。示出触头111的载荷与对应的支承臂120的挠曲量的关系的修正数据预先存储在弹性模量确定部117中。
[0155]将这样确定的研磨垫22的弹性模量发送到研磨条件调整部47。研磨条件调整部47根据所确定的研磨垫22的弹性模量来确定扣环82对研磨垫22的最佳压力。该最佳压力根据示出研磨垫22的弹性模量与使塌边量为最小的扣环82的压力的关系的研磨条件数据而确定。该研磨条件数据预先通过如下方式获取:在将研磨垫22的弹性模量维持固定的条件下，分别以不同的扣环压力研磨多个样品晶片(样品衬底)，并在将研磨垫22的弹性模量维持于其他值的条件下，以不同的扣环压力分别研磨其他多个样品晶片，以同样的方式改变研磨垫22的弹性模量并研磨多个样品晶片，测定研磨后的样品晶片的塌边量，按弹性模量将扣环压力和样品晶片的塌边量关联起来，并按弹性模量确定使样品晶片的塌边量最少的扣环压力。塌边量能够表示为晶片的周缘部与其他区域之间的研磨速率或膜厚的差。样品晶片优选具有与原本要研磨的晶片W相同或类似的结构(布线图案、膜的种类等)。
[0156]研磨条件数据预先存储在研磨条件调整部47中。因此，研磨条件调整部47能够根据所测定的研磨垫22的弹性模量和研磨条件数据来确定与研磨垫22的弹性模量对应的扣环82的最佳压力。
[0157]研磨条件调整部47向压力调整部100发送指令信号，以使得扣环82以这样确定的压力按压研磨垫22。压力调整部100接受该指令信号并调整扣环压力室C6内的气体的压力以使得扣环82的压力成为上述所确定的压力。由此，研磨垫22的弹性模量能够反映于扣环82的压力。
[0158]接下来，说明获取研磨条件数据的具体例。在为了使研磨垫22的弹性模量固定而调整了研磨垫22的温度的条件下，研磨多个样品晶片。这些多个样品晶片分别在规定的不同扣环压力下进行研磨。研磨后，通过膜厚测定器(未图示)测定样品晶片的膜厚，从而获得塌边量。然后，获取研磨样品晶片时的扣环82的压力与对晶片的周缘部的研磨压力的差。扣环82的压力对应于图2所示的压力室C6内的压力，对晶片的周缘部的研磨压力对应于图2所示的压力室C4内的压力。
[0159]以同样的方式，逐渐改变研磨垫22的弹性模量并以不同的扣环压力在各弹性模量下研磨多个样品晶片，测定研磨后的样品晶片的塌边量，从而获得图12所示那样的示出塌边量和扣环压力与对晶片周缘部的研磨压力之差的关系的多个测定数据。这些多个测定数据分别与不同的弹性模量对应。然后，在研磨垫22的各个弹性模量下确定塌边量为最小的压力差(扣环82的压力与对晶片周缘部的研磨压力之差)，从而获得图13所示那样的示出研磨垫22的弹性模量和扣环压力与对晶片周缘部的研磨压力之差的最佳值的关系的研磨条件数据。研磨条件调整部47根据研磨条件数据来确定与由弹性模量测定器110测定的研磨垫22的弹性模量对应的压力差的最佳值，从而确定用于实现该压力差的扣环82的压力。
[0160]图14是使所测定的研磨垫22的弹性模量反馈给研磨条件的工序的说明图。当开始研磨晶片时(步骤1)，测定研磨垫22的弹性模量(步骤2)。研磨条件调整部47根据上述的研磨条件数据来确定与所测定的弹性模量对应的最佳压力差(扣环82的压力与施加于晶片周缘部的研磨压力之差)(步骤3)。然后，研磨条件调整部47计算出用于实现所确定的压力差的扣环82的压力，并将该计算出的扣环82的压力值作为目标压力值而发送到压力调整部100。压力调整部100根据该目标压力值来控制扣环压力室C6内的压力(步骤4)。在该步骤4中，为了避免对晶片施加过度的力，按照原状态维持施加在包含周缘部在内的晶片上的研磨压力。优选多次重复步骤2到步骤4的工序。当晶片研磨结束时(步骤5)，通过修整器50修整研磨垫22 (步骤6)。然后，以同样的方式研磨接下来的晶片(步骤7)。
[0161]由于研磨垫22的弹性模量根据研磨垫22的温度而改变，所以晶片的塌边量也能够根据研磨垫22的温度而调整。因此，优选根据扣环82的压力和研磨垫22的温度来防止晶片的塌边。因此，说明能够调整研磨垫22的温度的实施方式。
[0162]图15是表示使温度调整介质与研磨垫22的研磨面22a接触的介质接触机构140的图。由于未图示的研磨装置的其他结构与上述实施方式相同，所以省略其重复说明。
[0163]介质接触机构140具有:沿研磨垫22的半径方向配置的多个介质供给喷嘴141 ；向这些介质供给喷嘴141供给温度调整介质的介质供给源143 ;和控制从介质供给源143向介质供给喷嘴141输送的温度调整介质的流量的流量控制阀145。介质供给源143在其内部蓄留有维持在规定温度范围内的温度调整介质。流量控制阀145与研磨条件调整部47连接，根据来自研磨条件调整部47的指令信号而动作。通过这些流量控制阀145独立地控制从各介质供给喷嘴141向研磨垫22供给的温度调整介质的流量。因此，能够仅对研磨垫22上的多个区域中的一个或几个区域进行温度调整。所使用的温度调整介质为例如清洁的空气、氮气、纯水、或它们的混合流体。
[0164]优选多个介质供给喷嘴141中的至少一个向研磨垫22与晶片的周缘部接触的区域供给温度调整介质。温度调整介质通常为用于冷却研磨垫22的冷却介质，但根据情况也可以使用加热介质。图15示出了设有两个介质供给喷嘴141及两个流量控制阀145的例子，但也可以设置三个以上的介质供给喷嘴141及三个以上的流量控制阀145。而且，也可以取代多个介质供给喷嘴141及多个流量控制阀145而设置一个介质供给喷嘴141及一个流量控制阀145。而且，作为温度调整介质，也可以使用具有温度调整功能的固体。
[0165]难以通过扣环82的压力调整来消除图7所示的磨蚀和蝶形凹陷等表面层差，但能够通过研磨垫22的温度调整来消除。因此，说明通过调整研磨垫22的温度来消除磨蚀和蝶形凹陷等晶片表面上的层差(凹凸)的实施方式。
[0166]图16是表示示出研磨垫22的弹性模量与晶片的表面层差的关系的研磨条件数据的图。图16所示的研磨条件数据预先通过如下方式获得:在不同的弹性模量的条件下研磨多个样品晶片(样品衬底)(其他研磨条件相同)，测定研磨后的样品晶片的表面层差的大小，并将弹性模量和表面层差的大小关联起来。表面层差的大小能够使用层差仪、原子力显微镜、扫描型电子显微镜等公知技术来测定。将这样获得的研磨条件数据预先存储在研磨条件调整部47中。
[0167]从图16可知，存在使晶片的表面层差最少的研磨垫22的弹性模量。换言之，该弹性模量的值为能够使晶片的表面层差最少的最佳弹性模量。因此，研磨条件调整部47控制介质接触机构140的动作来调整研磨垫22的温度，以使得由弹性模量测定器110测定到的研磨垫22的弹性模量成为上述最佳弹性模量。上述最佳弹性模量根据图16所示的研磨条件数据而预先确定，并作为研磨垫22的弹性模量的目标值而预先存储在研磨条件调整部47中。
[0168]图17是使所测定的研磨垫22的弹性模量反馈于研磨条件的工序的说明图。当开始研磨晶片时(步骤1)，测定研磨垫22的弹性模量(步骤2)。研磨条件调整部47根据所测定的弹性模量，经由介质接触机构140来调整研磨垫22的温度，以使得研磨垫22具有上述规定的最佳弹性模量(步骤3)。重复步骤2和步骤3直至所测定的弹性模量与上述规定的最佳弹性模量一致。优选的是，重复步骤2和步骤3直至研磨结束。当晶片研磨结束后(步骤4)，通过修整器50修整研磨垫22 (步骤5)。然后，以同样的方式研磨接下来的晶片(步骤6)。
[0169]如图18的附图标记Q所示，优选在研磨垫22的与晶片接触的区域内测定研磨垫22的弹性模量。而且，优选在顶环20的上游侧的区域内测定研磨垫22的弹性模量。
[0170]图19是表示利用修整器50来测定研磨垫22的弹性模量的弹性模量测定器110的例子的图。如图19所示，该弹性模量测定器110基本由以下部分构成:将修整器50按压到研磨垫22上的作为驱动器的气缸53 ;测定修整器50的纵向变位的变位测定器115 ;以及根据修整器50对研磨垫22的载荷和修整器50的变位来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。气缸53经由压力调节器123而与压缩气体供给源125连接。压力调节器123调整从压缩气体供给源125供给的压缩气体的压力，并将调整压力后的压缩气体输送到气缸53。
[0171]弹性模量确定部117向压力调节器123发送压缩气体的目标压力值，压力调节器123以将向气缸53输送的压缩气体的压力维持于该目标压力值的方式进行动作。能够根据目标压力值和气缸53的受压面积计算出从修整器50向研磨垫22施加的载荷。
[0172]变位测定器115相对于修整器臂55沿上下方向相对移动，并且与修整器50 —体地动作。修整器臂55的高度固定，其上下方向的位置固定。因此，通过测定变位测定器115相对于修整器臂55的变位就能够确定修整器50的变位。
[0173]气缸53将修整器50的下表面(修整面)按压在研磨垫22上，在该状态下，变位测定器115测定修整器50的变位、即研磨垫22的变形量。弹性模量确定部117根据修整器50的变位和修整器50的载荷如上述那样计算出研磨垫22的弹性模量。与图11所示的例子相同，也可以使用示出修整器臂55的挠曲量与修整器50对研磨垫22的载荷的关系的修正数据来修正修整器50的变位的测定值。由于研磨垫22的修整处理通常在研磨前(在晶片的研磨与接下来的晶片的研磨之间)进行，所以在修整处理后，期望继续将修整器50按压在研磨垫22上来测定修整器50的变位。
[0174]图20是表示弹性模量测定器110的另一其他例子的图。本例的弹性模量测定器110具有:与研磨垫22接触的距离传感器127 ;将该距离传感器127按压到研磨垫22上的作为驱动器的气缸114 ;和根据距离传感器127的变位及距离传感器127对研磨垫22的载荷来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。在本例中，距离传感器127还作为与研磨垫22接触的触头而发挥功能。气缸114固定在配置于研磨垫22的上方的支承臂120上，该支承臂120固定在设置于研磨台12的外侧的支承轴121上。也可以取代支承臂120而在修整器臂55上固定气缸114。
[0175]气缸114经由压力调节器123而与压缩气体供给源125连接。压力调节器123调整从压缩气体供给源125供给的压缩气体的压力，并将调整压力后的压缩气体输送到气缸114。弹性模量确定部117向压力调节器123发送压缩气体的规定目标压力值，压力调节器123以将向气缸114输送的压缩气体的压力维持于该目标压力值的方式进行动作。能够根据目标压力值和气缸114的受压面积计算出从距离传感器127向研磨垫22施加的载荷。
[0176]距离传感器127测定该距离传感器127与研磨台12的距离。将距离传感器127按压于研磨垫22时的距离传感器127的变位(S卩，研磨垫22的变形量)为距离传感器127与研磨台12的距离的变化量。被距离传感器127按压时的研磨垫22被夹持在距离传感器127与研磨台12之间，因此，能够根据距离传感器127与研磨台12的距离变化求出按压研磨垫22时的距离传感器127的变位。更具体而言，测定距离传感器127以实际为零的载荷与研磨垫22接触时的距离传感器127与研磨台12的第I距离，并测定距离传感器127以大于零的规定载荷按压研磨垫22时的距离传感器127与研磨台12的第2距离，从第I距离减去第2距离，由此，能够计算出距离传感器127的变位、即研磨垫22的变形量。通过在沿研磨垫22的直径方向排列的多个点处测定上述第I距离，能够获得研磨垫22的轮廓。
[0177]作为距离传感器127，使用超声波传感器等非接触类型的距离传感器。在研磨台12的上表面由金属构成的情况下，作为距离传感器127能够使用涡流传感器。
[0178]图21是表示图20所示的弹性模量测定器110的变形例的图。在本例中，使用在前端旋转自如地安装有滚轮112的触头111，该滚轮112与研磨垫22接触。距离传感器127与触头111连结，距离传感器127和触头111能够一体地沿上下方向移动。距离传感器127与研磨垫22的表面相对地配置，并与研磨垫22的表面隔开间隔地配置。
[0179]当触头111的滚轮112被气缸114按压到研磨垫22上时，距离传感器127与触头111 一体地朝向研磨垫22移动。因此，与图20所示的例子相同，能够通过距离传感器127来测定触头111的变位、即研磨垫22的变形量。在本例中，由于滚轮112与研磨垫22滚动接触，所以能够防止距离传感器127及研磨垫22的损伤。
[0180]图22是表示弹性模量测定器110的又一其他例子的图。在本例中，使钢球131从规定位置落到研磨垫22上，并根据其反弹高度测定研磨垫22的弹性模量。即，弹性模量测定器110具有:钢球131 ;将钢球131引导到研磨垫22的表面的导管132 ;测定钢球131的反弹高度的距离传感器133 ;和根据反弹高度的测定值来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定117。导管132及距离传感器133固定在支承臂120上。也可以取代支承臂120而在修整器臂55上固定导管132及距离传感器133。
[0181]在弹性模量确定部117中预先存储有示出反弹高度与研磨垫22的弹性模量的关系的弹性模量数据。因此，弹性模量确定部117能够根据从距离传感器133发送来的反弹高度的测定值和弹性模量数据来确定研磨垫22的弹性模量。
[0182]图8至图22所示的弹性模量测定器110是通过与研磨垫22接触来测定研磨垫22的弹性模量的接触类型的弹性模量测定器，取而代之，也可以使用不与研磨垫22接触地测定研磨垫22的弹性模量的非接触类型的弹性模量测定器110。非接触类型的弹性模量测定器110不产生因与研磨垫22接触而导致的粉尘，因此能够适用于晶片研磨过程中的测定。
[0183]图23是表示非接触类型的弹性模量测定器110的示意图。该弹性模量测定器110具有:向研磨垫22喷射加压气体而在研磨垫22上形成凹陷的吹风机(blower) 135 ;测定该凹陷深度的距离传感器136 ;和根据凹陷深度的测定值来确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。作为距离传感器136，使用激光式距离传感器等非接触类型的距离传感器。吹风机135及距离传感器136固定在支承臂120上。也可以取代支承臂120而在修整器臂55上固定吹风机135及距离传感器136。
[0184]吹风机135经由流量调整阀137而与压缩气体供给源125连接。流量调整阀137调整从压缩气体供给源125向吹风机135供给的压缩气体的流量。弹性模量确定部117向流量调整阀137发送压缩气体的规定目标流量值，流量调整阀137根据该目标流量值来控制压缩气体的流量。
[0185]弹性模量确定部117预先存储有示出研磨垫22的凹陷深度(即研磨垫22的变形量)与研磨垫22的弹性模量的关系的弹性模量数据。弹性模量确定部117根据由距离传感器136获得的凹陷深度的测定值和弹性模量数据来确定研磨垫22的弹性模量。该弹性模量测定器110不与研磨垫22接触就能够测定研磨垫22的弹性模量。因此，通过使用该非接触类型的弹性模量测定器110，能够不给晶片带来损伤(划痕)地测定研磨垫22的弹性模量。
[0186]研磨垫22的表面即研磨面22a被修整器50修整的结果为，如图24所示那样具有微小的凹凸。该研磨面22a的凹凸使弹性模量在研磨垫22的表面和内部产生差异。如上述那样，晶片的研磨结果受研磨垫22的弹性模量的影响。尤其是，晶片周缘部的轮廓受研磨垫22的表面的弹性模量影响很大。因此，下面的实施方式提供测定该研磨垫22的表面的弹性模量的方法。
[0187]图25是表示弹性模量测定器的其他例子的示意图。没有特别说明的结构与图8所示的结构相同，故省略其重复的说明。本实施方式的弹性模量测定器110具有:与研磨垫22接触的触头111 ;将触头111按压到研磨垫22上的作为驱动器的气缸114 ;测定触头111的变位的变位测定器115 ;测定从触头111施加于研磨垫22上的载荷的作为载荷测定器的测力传感器150 ;根据触头111的变位以及触头111对研磨垫22的载荷确定研磨垫22的弹性模量的弹性模量确定部117。
[0188]气缸114固定在配置于研磨垫22的上方的支承臂120上，该支承臂120固定在设置于研磨台12的外侧的支承轴121上。取代支承臂120，也可以在修整器臂55上固定气缸114。触头111固定在轴151的下端，测力传感器150固定在轴151的上端。测力传感器150配置在轴151与气缸114的杆之间。因此，由气缸114产生的向下的力经由测力传感器150及轴151而传递到触头111。触头111具有圆形的下表面，该下表面与研磨垫22的研磨面22a接触。触头111的下表面也可以是四边形等圆形以外的形状。从触头111向研磨垫22施加的载荷由测力传感器150测定。
[0189]变位测定器115与支承臂120连结，变位测定器150的上下方向的位置固定。变位测定器115测定触头111相对于支承臂120的相对位置。另外，如图8所示，也可以是，变位测定器115与触头111连结，变位测定器115本身与触头111 一体地沿上下方向移动。
[0190]在触头111按压研磨垫22的研磨面22a后，如图26所示，首先，研磨面22a的凹凸中的凸部被触头111的下表面压溃。凸部被压溃以后，研磨垫22整体沿其厚度方向被压缩。图27是表示触头111的载荷与变位的关系的曲线图。从图27可知，每单位载荷所产生的变位的增加(以下，将其称为变位速率)在研磨面22a的凸部被压溃时的载荷L3的前后发生大幅变化。即，从触头111接触研磨垫22开始直到研磨面22a的凸部被压溃为止的变位速率大，凸部被压馈以后的变位速率小。因此，能够从变位速率的变化检测出研磨面22a的凸部已被压溃。
[0191]在本说明书中，研磨垫22的表面的弹性模量是指，根据从触头111与研磨垫22接触开始直到研磨面22a的凸部被压溃为止所获取的触头111的载荷和变位而计算出的弹性模量。弹性模量确定部117确定变位速率减小并达到规定阈值时的触头111的载荷和变位，根据所确定的载荷和变位计算出研磨垫22的表面的弹性模量。变位速率是弹性模量的倒数，因此，也可以是，弹性模量确定部117按每单位载荷计算出弹性模量，确定弹性模量增大并达到规定阈值时的触头111的载荷和变位，根据所确定的载荷和变位计算出研磨面22a的表面的弹性模量。
[0192]图28是表示图25所示的弹性模量测定器的变形例的示意图。由于研磨垫22的研磨面22a上所形成的凹凸的尺寸为ym级，因此，必须精度良好地进行触头111向研磨面22a的按压。图28所示的弹性模量测定器构成为能够更加精密地调整触头111对研磨面22a的按压力。没有特别说明的图28的结构与图25的结构相同。
[0193]如图28所示，测力传感器150与气缸158连结，该气缸158作为驱动器将触头111按压到研磨垫22上。该气缸150的缸部和活塞部彼此滑动接触的部分使用低摩擦材料，气缸158的活塞杆受气体压力作用而能够平滑地动作。气缸158经由电-气调压阀159与压缩气体供给源125连接。
[0194]气缸158与气缸160连结，该气缸160作为触头移动结构使触头111移动到规定位置。该气缸160也与压缩气体供给源125连接，但在气缸160与压缩气体供给源125之间没有配置电-气调压阀。气缸160使气缸158、测力传感器150以及触头111 一体地移动到规定位置。在该规定位置，触头111不与研磨垫22接触。在该状态下，由电-气调压阀159控制了压力的气体(例如空气)被供给到气缸158，气缸158将触头111按压到研磨垫22上。这样，触头111的铅直方向的移动通过气缸160而进行，触头111的按压通过气缸158而进行。作为触头移动机构，也可以代替气缸160而使用滚珠丝杠和伺服马达的组
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[0195]图29是表示图25所示的弹性模量测定器的其他变形例的示意图。该弹性模量测定器使用压电元件(piezo element) 163来代替气缸158。压电元件163与电源165连接，通过电源165向压电元件163施加可变电压。压电元件163是根据施加的电压而变形的元件，其变形量为Pm级。因此，压电元件163能够精密地调整触头111的按压力。在本例中，触头111的铅直方向的移动通过气缸160而进行，触头111的按压通过压电元件163而进行。
[0196]图30是表示图25所示的弹性模量测定器的另一其他变形例的示意图。该弹性模量测定器作为将触头111按压到研磨垫22上的驱动器、以及使触头111移动的触头移动机构，使用滚珠丝杠170和伺服马达171的组合。滚珠丝杠170具有:丝杠轴170a ;供该丝杠轴170a螺合的螺母170b。螺母170b与测力传感器150连结。而且，螺母170b被沿铅直方向延伸的直线导轨174以能够上下移动的方式支承。
[0197]伺服马达171固定在支承臂120上。伺服马达171与马达驱动器175连接。该马达驱动器175接收来自弹性模量确定部117的指定而动作，驱动伺服马达171。滚珠丝杠170和伺服马达171的组合能够以μ m级使触头111沿铅直方向移动。因此，滚珠丝杠170和伺服马达171的组合能够精密地调整触头111的按压力。
[0198]如图15所示，在使温度调整介质与研磨垫22的研磨面22a接触的情况下，研磨垫22的表面的弹性模量容易发生变化。因此，优选图25至图30所示的弹性模量测定器110与图15所示的介质接触机构140组合。
[0199]上述实施方式是以本发明所属【技术领域】中的具有通常知识的人员能够实施本发明为目的而记载的。上述实施方式的各种变形例只要是本领域技术人员就当然能够得到，本发明的技术思想也能够应用于其他实施方式。因此，本发明不限定于所记载的实施方式，能够解释为遵循由权利要求书定义的技术思想的最大范围。
【权利要求】
1.一种研磨方法，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨所述衬底，其特征在于， 测定所述研磨垫的弹性模量， 根据所述弹性模量的测定值来调整所述衬底的研磨条件。
2.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 所述研磨条件为配置在所述衬底周围的扣环对所述研磨垫的压力。
3.如权利要求2所述的研磨方法，其特征在于， 根据所述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整所述扣环的压力，其中，所述研磨条件数据表示所述弹性模量与所述扣环的压力的关系。
4.如权利要求3所述的研磨方法，其特征在于， 所述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变所述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的所述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将所述扣环压力和所述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使所述塌边量为最小的扣环压力。
5.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 所述研磨条件为所述研磨 垫的温度。
6.如权利要求5所述的研磨方法，其特征在于， 调整所述研磨垫的温度以使得所述弹性模量成为规定目标值。
7.如权利要求5所述的研磨方法，其特征在于， 通过使温度调整用的介质与所述研磨垫接触来调整所述研磨垫的温度。
8.如权利要求7所述的研磨方法，其特征在于， 所述温度调整用的介质分别与所述研磨垫上的多个区域接触。
9.如权利要求8所述的研磨方法，其特征在于， 所述多个区域中的至少一个区域为与所述衬底的周缘部接触的区域。
10.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 在所述衬底的研磨中测定所述研磨垫的弹性模量。
11.如权利要求10所述的研磨方法，其特征在于， 在所述研磨垫的行进方向上、且在所述衬底的上游侧的区域测定所述研磨垫的弹性模量。
12.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 在研磨所述衬底前测定所述研磨垫的弹性模量。
13.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于， 对所述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形， 测定所述研磨垫的变形量， 将所述力除以所述研磨垫的变形量，由此，确定所述研磨垫的弹性模量。
14.一种研磨装置，通过使衬底和研磨垫相对移动来研磨所述衬底,其特征在于，具有: 测定所述研磨垫的弹性模量的弹性模量测定器；和 根据所述弹性模量的测定值来调整所述衬底的研磨条件的研磨条件调整部。
15.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨条件为配置在所述衬底周围的扣环对所述研磨垫的压力， 所述研磨条件调整部构成为，根据所述弹性模量的测定值来调整所述扣环的压力。
16.如权利要求15所述的研磨装置，其特征在于， 所述研磨条件调整部根据所述弹性模量的测定值和研磨条件数据来调整所述扣环的压力，其中，所述研磨条件数据表示所述弹性模量与所述扣环的压力的关系。
17.如权利要求16所述的研磨装置，其特征在于， 所述研磨条件数据预先通过如下方式得到:在改变所述弹性模量及扣环压力的值的组合的同时对多个样品衬底进行研磨，测定研磨后的所述多个样品衬底的塌边量，按弹性模量将所述扣环压力和所述塌边量关联起来，并按弹性模量确定使所述塌边量为最小的扣环压力。
18.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于， 所述研磨条件为所述研磨垫的温度， 所述研磨条件调整部构成为，根据所述弹性模量的测定值来调整所述研磨垫的温度。
19.如权利要求18所述的研磨装置，其特征在于， 还具有使温度调整用的介质与所述研磨垫接触的介质接触机构， 所述研磨条件调整部经由所述介质接触机构来调整所述研磨垫的温度。
20.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于， 所述弹性模量测定器对所述研磨垫的表面施加力而使该研磨垫变形，测定所述研磨垫的变形量，将所述力除以所述研磨垫的变形量，由此确定所述研磨垫的弹性模量。
【文档编号】B24B37/013GK103659575SQ201310438899
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2012年9月24日
【发明者】本岛靖之, 丸山彻 申请人:株式会社荏原制作所
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