研磨装置所使用的研磨部件的外形调整方法以及研磨装置制造方法
【专利摘要】一种研磨部件的外形调整方法，分别在沿砂轮修整器(5)的摆动方向预先设定在研磨部件(10)上的多个摆动区间(Z1～Z5)对研磨部件(10)的表面高度进行测量，计算目前外形与研磨部件(10)的目标外形的差值，所述目前外形根据表面高度的测量值而得，对多个摆动区间(Z1～Z5)的轮修整工具(5)的移动速度进行补正以消除该差值。采用本发明，能实现作为目标的研磨部件的外形。
【专利说明】研磨装置所使用的研磨部件的外形调整方法以及研磨装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对晶片等基板进行研磨的研磨装置所使用的研磨部件的外形调整方法。
[0002]另外，本发明涉及一种用于对基板进行研磨的研磨装置。
【背景技术】
[0003]近年来，随着半导体器件的高集成化的发展，电路的配线也细微化，所集成的器件尺寸也更细微化。因此，需要下述工序:对表面形成有例如金属等膜的晶片进行研磨，并使晶片的表面平坦化。作为该平坦化方法之一，有利用化学机械研磨(CMP)装置进行的研磨。化学机械研磨装置具有:研磨部件(研磨布、研磨垫等)、以及对晶片等研磨对象物进行保持的保持部(顶环、研磨头和夹头等)。并且，将研磨对象物的表面(被研磨面)按压到研磨部件的表面，在研磨部件与研磨对象物之间一边供给研磨液(磨液、药液、浆料和纯水等)，一边使研磨部件与研磨对象物相对运动，由此将研磨对象物的表面研磨成平坦。采用化学机械研磨装置进行的研磨，能利用化学研磨作用和机械研磨作用进行更良好的研磨。
[0004]作为这样的化学机械研磨装置所使用的研磨部件的材料，一般使用发泡树脂或无纺布。在研磨部件的表面形成有细微的凹凸，该细微的凹凸作为气孔有效地起到防止堵塞和减小研磨阻力的作用。但是，若用研磨部件持续对研磨对象物进行研磨，研磨部件表面的细微的凹凸就会被破坏，造成研磨速率的下降。因此，要用电镀有金刚石粒子等许多磨粒的砂轮修整器对研磨部件表面进行修整(锉加工)，在研磨部件表面再形成细微的凹凸。
[0005]作为研磨部件的修整方法，有如下的方法:使用与研磨部件在研磨中所使用的区域相同或比其大的砂轮修整器(大径砂轮修整器)的方法；或使用比研磨部件在研磨中所使用的区域小的砂轮修整器(小径砂轮修整器)的方法。在使用大径砂轮修整器的场合，例如固定砂轮修整器的位置并一边使砂轮修整器旋转，一边将电镀有磨粒的修整面按压在旋转的研磨部件上从而进行修整。在使用小径砂轮修整器的场合，例如一边使旋转的砂轮修整器移动(圆弧状或直线状地往复运动、摆动)，一边将修整面按压在旋转的研磨部件上从而进行修整。然而在如此使研磨部件旋转地进行修整的场合，研磨部件的整个表面中用于研磨的区域实际上是以研磨部件的旋转中心为中心的圆环形区域。
[0006]在对研磨部件进行修整时，虽然是微量的，但研磨部件的表面被磨削。因此，若不适当进行修整就会有下述不良情况:在研磨部件的表面产生不适当的波纹，在被研磨面内研磨速率产生波动。研磨速率的波动是研磨不良的原因，故必须进行修整以使研磨部件的表面不产生不适当的波纹。即，通过在研磨部件的适当转速、砂轮修整器的适当转速、适当修整载荷、在小径砂轮修整器的场合砂轮修整器以适当的移动速度这种适当的修整条件下进行修整，从而避免研磨速率的波动。
[0007]专利文献1:日本专利特开2010-76049号公报
[0008]发明所要解决的课题
[0009]专利文献I公开了这样的技术:使砂轮修整器以每一砂轮修整器的摆动区间预先设定的速度摆动，由此使研磨部件的表面均匀。但是，在以往的这种修整方法中，有时无法获得所需的研磨部件的外形。
【发明内容】
[0010]本发明是为解决这种以往问题而做成的，其目的在于提供一种研磨部件的外形调整方法，能实现作为目标的研磨部件的外形。
[0011]另外，本发明的目的在于提供一种研磨装置，能实行那种研磨部件的外形调整方法。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]为了实现上述目的，本发明的一技术方案是对基板的研磨装置所使用的研磨部件的外形进行调整的方法，其特点是，使砂轮修整器在所述研磨部件上摆动而对该研磨部件进行修整，分别在多个摆动区间对所述研磨部件的表面高度进行测量，所述多个摆动区间沿所述砂轮修整器的摆动方向预先设定在所述研磨部件上，计算目前外形与所述研磨部件的目标外形的差值，所述目前外形是根据所述表面高度的测量值而得到的，对所述多个摆动区间的所述砂轮修整器的移动速度进行补正以消除所述差值。
[0014]本发明的较佳技术方案的特点是，计算所述目前外形与所述目标外形的差值的工序为下述工序:根据所述表面高度的测定值算出在所述多个摆动区间的所述研磨部件的切割速率，并计算所述算出的切割速率与分别在所述多个摆动区间预先设定的目标切割速率的差值。
[0015]本发明的较佳技术方案的特点是，对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为下述的工序:根据所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值而对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度进行补正。
[0016]本发明的较佳技术方案的特点是，计算所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值的工序为，计算作为所述算出的切割速率相对于所述目标切割速率的比例的切割速率比的工序，对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为:对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度分别乘以所述切割速率比的工序。
[0017]本发明的较佳技术方案的特点是，还包含下述的工序:算出对所述砂轮修整器的移动速度进行补正后的所述研磨部件的修整时间，对所述补正后的移动速度乘以调整系数，所述调整系数用于消除对所述砂轮修整器的移动速度进行补正前的所述研磨部件的修整时间与所述补正后的修整时间的差值。
[0018]本发明的较佳技术方案的特点是，所述调整系数是所述补正后的修整时间相对于所述补正前的修整时间之比。
[0019]本发明的较佳技术方案的特点是，对由所述研磨部件研磨后的所述基板的膜厚度进行测量，根据剩余膜厚度分布与目标膜厚度分布的差值，进一步对所述补正后的移动速度进行补正，所述剩余膜厚度分布是根据所述膜厚度的测量值而获得的。
[0020]本发明的较佳技术方案的特点是，进一步对所述补正后的移动速度进行补正的工序为下述的工序:根据所述膜厚度的测量值，算出在沿所述基板的径向排列的多个区域的所述基板的研磨速率，准备对所述多个区域预先设定的目标研磨速率，算出在所述摆动区间的所述研磨部件的切割速率，所述摆动区间与所述多个区域对应，根据所述研磨速率、所述目标研磨速率及所述切割速率，计算补正系数，将所述补正系数乘以在所述摆动区间的所述补正后的移动速度。
[0021]本发明的较佳技术方案的特点是，获得所述基板的初始膜厚度分布与目标膜厚度分布，根据所述初始膜厚度分布与所述目标膜厚度分布的差值，算出目标研磨量的分布，根据所述目标研磨量的分布，进一步对所述补正后的移动速度进行补正。
[0022]本发明的另一技术方案是对基板进行研磨的研磨装置，其特点是，研磨台，所述研磨台对研磨部件进行支承；顶环，所述顶环将基板按压在所述研磨部件上；砂轮修整器，所述砂轮修整器通过在所述研磨部件上摆动而对该研磨部件进行修整；修整监视装置，所述修整监视装置对所述研磨部件的外形进行调整；以及表面高度测量机，所述表面高度测量机分别在多个摆动区间对所述研磨部件的表面高度进行测定，所述多个摆动区间沿所述砂轮修整器的摆动方向预先设定在所述研磨部件上所述修整监视装置计算目前外形与所述研磨部件的目标外形的差值，所述目前外形是根据所述表面高度的测定值所得到的，所述修整监视装置对所述多个摆动区间的所述砂轮修整器的移动速度进行补正以消除所述差值。
[0023]本发明的较佳技术方案的特点是，由所述修整监视装置实行的、对所述目前外形与所述目标外形的差值进行计算的工序为下述的工序:根据所述表面高度的测定值算出在所述多个摆动区间的所述研磨部件的切割速率，并计算所述算出的切割速率与分别在所述多个摆动区间预先设定的目标切割速率的差值。
[0024]本发明的较佳技术方案的特点是，由所述修整监视装置实行的、对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为:根据所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值，对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序。
[0025]本发明的较佳技术方案的特点是，由所述修整监视装置实行的、计算所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值的工序为:计算作为所述算出的切割速率相对于所述目标切割速率的比例的切割速率比的工序，由所述修整监视装置实行的、对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为:对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度分别乘以所述切割速率比的工序。
[0026]本发明的较佳技术方案的特点是，所述修整监视装置还进行下述的工序:算出对所述砂轮修整器的移动速度进行补正后的所述研磨部件的修整时间，对所述补正后的移动速度乘以调整系数，所述调整系数用于消除对所述砂轮修整器的移动速度进行补正前的所述研磨部件的修整时间与所述补正后的修整时间的差值。
[0027]本发明的较佳技术方案的特点是，所述调整系数是所述补正后的修整时间相对于所述补正前的修整时间之比。
[0028]本发明的较佳技术方案的特点是，所述研磨装置还具有对由所述研磨部件研磨后的所述基板的膜厚度进行测量的膜厚度测量机，所述修整监视装置根据剩余膜厚度分布与目标膜厚度分布的差值，进一步对所述补正后的移动速度进行补正，所述剩余膜厚度分布是根据所述膜厚度的测定值而获得的。
[0029]本发明的较佳技术方案的特点是，由所述修整监视装置实行的、对所述补正后的移动速度进一步进行补正的工序为下述的工序:根据所述膜厚度的测量值，算出在沿所述基板的径向排列的多个区域的所述基板的研磨速率，准备对所述多个区域预先设定的目标研磨速率，算出在所述摆动区间的所述研磨部件的切割速率，所述摆动区间与所述多个区域对应，根据所述研磨速率、所述目标研磨速率及所述切割速率，计算补正系数，将所述补正系数乘以在所述摆动区间的所述补正后的移动速度。
[0030]本发明的较佳技术方案的特点是，所述修整监视装置获得所述基板的初始膜厚度分布与目标膜厚度分布，根据所述初始膜厚度分布与所述目标膜厚度分布的差值，算出目标研磨量的分布，根据所述目标研磨量的分布，进一步对所述补正后的移动速度进行补正。
[0031]发明的效果
[0032]采用本发明，根据由砂轮修整器修整的研磨部件的表面高度的测量值生成研磨部件的目前外形，根据目标外形与该目前外形的差值而补正研磨部件上的砂轮修整器的移动速度。以这样补正后的移动速度使砂轮修整器摆动，由此可高精度地实现目标外形。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是表示对晶片等基板进行研磨的研磨装置的示意图。
[0034]图2是示意性地表示砂轮修整器及研磨垫的俯视图。
[0035]图3(a)至图3(c)是分别表示修整面例子的示图。
[0036]图4是表示定义在研磨垫的研磨面上的摆动区间的示图。
[0037]图5是表示补正前的砂轮修整器移动速度分布与补正后的砂轮修整器移动速度分布的示图。
[0038]图6是表示具有离开研磨台而设置的膜厚度测量机的研磨装置的示图。
[0039]图7是表示具有研磨装置及膜厚度测量机的基板处理装置的示图。
[0040]符号说明
[0041]I研磨单元
[0042]2修整单元
[0043]3 底座
[0044]4研磨液供给喷管
[0045]5砂轮修整器
[0046]8喷雾器
[0047]9研磨台
[0048]10研磨垫
[0049]13电动机
[0050]15万向接头
[0051]16砂轮修整器轴
[0052]17砂轮修整器臂
[0053]18顶环旋转轴
[0054]19气缸
[0055]20顶环
[0056]31台用旋转式编码器
[0057]32砂轮修整器用旋转式编码器
[0058]35垫粗糙度测量器[0059]40垫高度传感器
[0060]41传感器用目标件
[0061]50膜厚度传感器
[0062]55膜厚度测量器
[0063]56电动机
[0064]58支轴
[0065]60修整监视装置
[0066]61壳体
[0067]70装载/卸载部
[0068]71前装载部
[0069]72行进机构
[0070]73输送机械手 [0071]80研磨部
[0072]80A~80D研磨装置
[0073]81第I线性传送装置
[0074]82第2线性传送装置
[0075]84升降器
[0076]86临时放置台
[0077]90清洗部
[0078]91第I输送机械手
[0079]92一次清洗组件
[0080]93二次清洗组件
[0081]95干燥组件
[0082]96第2输送机械手
【具体实施方式】
[0083]现参照说明书附图来说明本发明的一实施方式。图1是表示对晶片等基板进行研磨的研磨装置的示意图。如图1所示，研磨装置具有:对研磨垫(研磨部件)10进行保持的研磨台9 ;用于研磨晶片W的研磨单元I ;将研磨液供给到研磨垫10上的研磨液供给喷管4 ；以及对用于研磨晶片W的研磨垫10进行修正(修整)的修整单元2。研磨单元I及修整单元2设置在底座3上。
[0084]研磨单元I具有与顶环旋转轴18的下端连接的顶环(基板保持部)20。顶环20构成为其下表面利用真空吸附而对晶片W进行保持。顶环旋转轴18利用未图示的电动机的驱动而旋转，顶环20及晶片W随着该顶环旋转轴18的旋转而旋转。顶环旋转轴18利用未图示的上下移动机构(例如由伺服电动机及滚珠丝杠等构成)而相对于研磨垫10进行上下移动。
[0085]研磨台9与配置在其下方的电动机13连接。研磨台9利用电动机13而绕其轴心旋转。在研磨台9的上表面贴附有研磨垫10，研磨垫10的上表面构成对晶片W进行研磨的研磨面10a。[0086]如下地进行晶片W的研磨。分别使顶环20及研磨台9旋转，并将研磨液供给到研磨垫10上。在该状态下，使保持有晶片W的顶环20下降，再利用设置在顶环20内的由气囊构成的加压机构(未图示)将晶片W按压在研磨垫10的研磨面IOa上。晶片W与研磨垫10在存在有研磨液的情况下互相滑动接触，由此晶片W的表面被研磨、被平坦化。
[0087]修整单元2具有:与研磨垫10的研磨面IOa接触的砂轮修整器5 ;与砂轮修整器5连接的砂轮修整器轴16 ;设在砂轮修整器轴16上端的气缸19 ;以及支承砂轮修整器轴16为旋转自如的砂轮修整器臂17。砂轮修整器5的下表面固定有金刚石粒子等的磨粒。砂轮修整器5的下表面构成对研磨垫10进行修整的修整面。
[0088]砂轮修整器轴16及砂轮修整器5相对于砂轮修整器臂17可上下移动。气缸19是将对研磨垫10的修整载荷赋予砂轮修整器5的装置。修整载荷可利用供给于气缸19的空气压力进行调整。
[0089]砂轮修整器臂17由电动机56驱动，并构成为以支轴58为中心进行摆动。砂轮修整器轴16通过设置在砂轮修整器臂17内的未图示的电动机而旋转，通过该砂轮修整器轴16的旋转，砂轮修整器5绕其轴心旋转。气缸19通过砂轮修整器轴16而以规定的载荷将砂轮修整器5按压在研磨垫10的研磨面IOa上。
[0090]研磨垫10的研磨面IOa的修整如下进行。利用电动机13使研磨台9及研磨垫10旋转，从未图示的修整液供给喷管将修整液(例如纯水)供给到研磨垫10的研磨面IOa上。进一步，使砂轮修整器5绕其轴心旋转。砂轮修整器5通过气缸19被按压在研磨面IOa上，使砂轮修整器5的下表面(修整面)与研磨面IOa滑动接触。在该状态下，使砂轮修整器臂17旋转，使研磨垫10上的砂轮修整器5向研磨垫10的大致径向摆动。研磨垫10被旋转的砂轮修整器5磨削，由此，对研磨面IOa进行修整。
[0091]在砂轮修整器臂17上固定有测量研磨面IOa的高度的垫高度传感器(表面高度测量机)40。另外，在砂轮修整器轴16上固定有与垫高度传感器40相对的传感器用目标件41。传感器用目标件41与砂轮修整器轴16及砂轮修整器5 —体地上下移动，另一方面，垫高度传感器40的上下方向的位置是固定的。垫高度传感器40是位移传感器，通过测量传感器用目标件41的位移，从而可间接地测量出研磨面IOa的高度(研磨垫10的厚度)。由于传感器用目标件41与砂轮修整器5连接，因此，垫高度传感器40可在研磨垫10的修整中测量出研磨面IOa的高度。
[0092]垫高度传感器40根据与研磨面IOa接触的砂轮修整器5的上下方向的位置间接地测量研磨面10a。因此，砂轮修整器5下表面(修整面)所接触的研磨面IOa的平均高度由垫高度传感器40测量。作为垫高度传感器40，可使用线性刻度式传感器、激光式传感器、超声波传感器或涡电流式传感器等所有型式的传感器。
[0093]垫高度传感器40与修整监视装置60连接，垫高度传感器40的输出信号(即研磨面IOa的高度测定值)被输入修整监视装置60。修整监视装置60具有这样的功能:根据研磨面IOa的高度测量值获得研磨垫10的外形(研磨面IOa的截面形状)，进而判断对研磨垫10的修整是否正确进行。
[0094]研磨装置具有:对研磨台9及研磨垫10的旋转角度进行测量的台用旋转式编码器
31;以及对砂轮修整器5的回旋角度进行测量的砂轮修整器用旋转式编码器32。这些台用旋转式编码器31及砂轮修整器用旋转式编码器32是对角度的绝对值进行测量的绝对编码器。这些旋转式编码器31、32与修整监视装置60连接，修整监视装置60可在通过垫高度传感器40对研磨面IOa进行的高度测量时获得研磨台9及研磨垫10的旋转角度进而获得砂轮修整器5的回旋角度。
[0095]砂轮修整器5通过万向接头15与砂轮修整器轴16连接。砂轮修整器轴16与未图示的电动机连接。砂轮修整器轴16旋转自如地被砂轮修整器臂17支承砂轮修整器，砂轮修整器5通过该砂轮修整器臂17与研磨垫10接触，并如图2所示地在研磨垫10的径向上摆动。万向接头15构成为，允许砂轮修整器5倾动，且将砂轮修整器轴16的旋转传递给砂轮修整器5。修整单元2由砂轮修整器5、万向接头15、砂轮修整器轴16、砂轮修整器臂17及未图示的旋转机构等构成。利用模拟实验求出砂轮修整器5的滑动距离的修整监视装置60与该修整单元2电连接。该修整监视装置60可使用专用或通用的计算机。
[0096]在砂轮修整器5的下表面固定有金刚石粒子等的磨粒。固定有该磨粒的部分构成对研磨垫10的研磨面进行修整的修整面。图3(a)至图3(c)是分别表示修整面例子的示图。在图3(a)所示的例子中，在砂轮修整器5的整个下表面固定有磨粒，而形成圆形的修整面。在图3(b)所示的例子中，在砂轮修整器5下表面的周缘部上固定有磨粒，而形成环状的修整面。在图3(c)所示的例子中，在绕砂轮修整器5中心大致等间隔排列的多个小径圆形区域的表面固定有磨粒，而形成多个圆形的修整面。
[0097]当对研磨垫10进行修整时，如图1所示，使研磨垫10以规定的转速向箭头方向旋转，利用未图示的旋转机构使砂轮修整器5以规定的转速向箭头方向旋转。并且，在该状态下，以规定的修整载荷将砂轮修整器5的修整面(配置有磨粒的面)按压在研磨垫10上而对研磨垫10进行修整。另外，砂轮修整器5通过利用砂轮修整器臂17在研磨垫10上进行摆动，从而可对研磨垫10的研磨中所使用的区域(研磨区域即对晶片W等的研磨对象物进行研磨的区域)进行修整。
[0098]由于砂轮修整器5通过万向接头15而与砂轮修整器轴16连接，因此，即使砂轮修整器轴16相对于研磨垫10的表面稍许倾斜，砂轮修整器5的修整面也与研磨垫10适当抵接。在研磨垫10的上方配置有对研磨垫10的表面粗糙度进行测量的垫粗糙度测量器35。作为该垫粗糙度测量器35，可采用光学式等公知的非接触型的表面粗糙度测定器。垫粗糙度测量器35与修整监视装置60连接，研磨垫10的表面粗糙度的测量值被输入修整监视装置60。
[0099]在研磨台9内配置有测量晶片W的膜厚度的膜厚度传感器(膜厚度测量机)50。膜厚度测量机50朝向由顶环20保持的晶片W的表面而配置。膜厚度传感器60是随着研磨台9的旋转而横穿晶片W的表面地移动，同时测量晶片W的膜厚度的膜厚度测量机。作为膜厚度传感器50，可采用涡电流传感器、光学式传感器等非接触型式的传感器。膜厚度的测量值被输入修整监视装置60。修整监视装置60根据膜厚度的测量值生成晶片W的膜厚度分布(沿晶片W径向的膜厚度分布)。
[0100]接着，参照图2来对砂轮修整器5的摆动进行说明。砂轮修整器臂17以J点为中心绕顺时针及逆时针回旋规定角度。该J点的位置相当于图1所示的支轴58的中心位置。并且，通过砂轮修整器臂17的回旋，砂轮修整器5的旋转中心在圆弧L所示的范围内在研磨垫10的径向上摆动。
[0101]图4是研磨垫10的研磨面IOa的放大图。如图4所示，砂轮修整器5的摆动范围(摆动幅度L)分割成多个(图4中为五个)摆动区间Z1、Z2、Z3、Z4和Z5。这些摆动区间Zl?Z5是在研磨面IOa上预先设定的假想区间，沿砂轮修整器5的摆动方向(即研磨垫10的大致径向)排列。砂轮修整器5横穿这些摆动区间Zl?Z5地移动，同时对研磨垫10进行修整。这些摆动区间Zl?Z5的长度可互相是相同的，或者也可是不相同的。
[0102]在研磨垫10上摆动时的砂轮修整器5的移动速度，分别预先设定在各个摆动区间Zl?Z5中。砂轮修整器5以预先设定的移动速度横穿各个摆动区间Zl?Z5。砂轮修整器5的移动速度分布表示在各个摆动区间Zl?Z5中的砂轮修整器5的移动速度。
[0103]砂轮修整器5的移动速度是决定研磨垫10的切割速率概况的要素之一。研磨垫10的切割速率表示每单位时间研磨垫10被砂轮修整器5磨削的量(厚度)。通常，由于在Zl?Z5的各摆动区间被磨削的研磨垫10的厚度分别不同，因此，每摆动区间切割速率的数值也不同。但是，由于通常垫外形最好是扁平，因此，有时将每个摆动区间的切割速率之差调整得较小。这里，提高砂轮修整器5的移动速度，是指缩短砂轮修整器5在研磨垫10上的滞留时间，即降低研磨垫10的切割速率，降低砂轮修整器5的移动速度，就是指延长砂轮修整器5在研磨垫10上的滞留时间，即提高研磨垫10的切割速率。因此，通过提高某摆动区间的砂轮修整器5的移动速度，从而可降低该摆动区间的切割速率，通过降低某摆动区间的砂轮修整器5的移动速度，从而可提高该摆动区间的切割速率。在上述方法中，可调节研磨垫整体的切割速率概况。另外，本方法中所用的切割速率，是将某摆动区间被磨削后的研磨垫10的量除以“研磨垫整体的修整时间”的数值，而不是除以“各摆动区间的滞留时间”的数值。
[0104]修整监视装置60储存有研磨垫10的目标外形(下面称为目标垫外形)。目标垫外形表示沿研磨垫10径向的研磨面IOa的目标高度分布。该目标垫外形通过未图示的输入装置被输入修整监视装置60，并保存在其内部的未图示的存储器中。修整监视装置60根据研磨面10的高度测量值生成研磨垫10的目前外形(下面称为目前垫外形)，对目前的垫外形与目标垫外形的差值进行计算，根据该差值而对摆动区间Zl?Z5的砂轮修整器5的移动速度进行补正。
[0105]算出每个摆动区间Zl?Z5的目前垫外形与目标垫外形的差值。因此，根据每个摆动区间Zl?Z5所算出的差值来补正砂轮修整器5的移动速度。更具体地说，补正砂轮修整器5的移动速度以消除差值。例如，在所测量的垫高度比该时刻的目标垫高度(目标研磨面高度)高的摆动区间中，降低砂轮修整器5的移动速度，在所测量的垫高度比该时刻的目标垫高度低的摆动区间中，提高砂轮修整器5的移动速度。各摆动区间的目标垫高度从目标垫外形中获得。如此，根据目前垫外形与目标垫外形的差值而补正砂轮修整器5的移动速度。
[0106]下面说明砂轮修整器5的移动速度补正的更具体的例子。在下面的例子中，作为目前垫外形与目标垫外形的差值，而算出目前切割速率相对于目标切割速率的比例。修整监视装置60根据表面高度的测量值分别算出在多个摆动区间Zl?Z5的研磨垫10的切割速率，分别计算多个摆动区间Zl?Z5所算出的切割速率相对于目标切割速率的比例(下面称为切割速率比)，并将所得到的切割速率比分别乘以在多个摆动区间Zl?Z5的砂轮修整器5的目前移动速度，由此对砂轮修整器5在研磨垫10上摆动时的移动速度进行补正。
[0107]例如，在摆动区间Zl的目标切割速率是100[μπιΛ]，目前切割速率是90[μ m/h]的场合，摆动区间Zl的切割速率比就是0.9(=90/100)。因此，修整监视装置60通过将0.9乘以摆动区间Zl的目前移动速度，来对砂轮修整器5在摆动区间Zl的移动速度进行补正。若将0.9乘以目前移动速度，则砂轮修整器5的移动速度(摆动速度)变低。其结果，砂轮修整器5在摆动区间Zl的砂轮修整器滞留时间延长，切割速率上升。这样，补正砂轮修整器5的移动速度。同样地也在其它的摆动区间Z2?Z5中补正砂轮修整器5的移动速度，由此调整摆动范围L内的砂轮修整器5的移动速度分布。
[0108]分别在摆动区间Zl?Z5中预先设定上述目标切割速率。例如，若欲形成扁平的研磨面10a，则目标切割速率既可是所测量的切割速率在研磨面IOa整体上的平均值，或者也可从未图示的输入装置预先输入修整监视装置60。
[0109]图5是表示补正前的砂轮修整器移动速度分布与补正后的砂轮修整器移动速度分布的示图。在图5中，左侧的纵轴表示研磨垫10的切割速率，右侧的纵轴表示砂轮修整器5的移动速度，横轴表示研磨垫10的径向距离。实线的图形表示补正前的砂轮修整器移动速度，虚线的图形表示补正后的砂轮修整器移动速度。
[0110]如图5所示，若补正砂轮修整器5的移动速度，则修整时间整体会变化。这样的修整时间的变化有可能会给晶片的研磨工序和输送工序等其它工序带来影响。因此，修整监视装置60将调整系数乘以在摆动区间Zl?Z5的已补正的移动速度，以使砂轮修整器5的移动速度的补正后的修整时间等于补正前的修整时间。例如，在补正前的修整时间是10秒，补正后的修整时间是13秒的场合，修整监视装置60就算出用于消除该3秒差值的(即将补正后的修整时间设作10秒用的)调整系数，将该调整系数分别乘以摆动区间Zl?Z5的补正后的移动速度。
[0111]上述调整系数是补正后的修整时间相对于补正前的修整时间之比(下面称为修整时间比)。在上述例子中，由于补正前的修整时间是10秒，补正后的修整时间是13秒，故修整时间比是1.3秒。因此，修整时间比1.3乘以摆动区间Zl?Z5的补正后的移动速度。通过这样采用了调整系数的修整时间的调整，就能将修整时间保持恒定而与砂轮修整器5的移动速度的补正无关。
[0112]研磨垫10的修整会影响晶片的研磨速率(也称为去除速率)。更具体地说，在修整进行良好的垫区域，晶片的研磨速率高，在修整不足的垫区域，晶片的研磨速率低。根据所用的研磨剂的种类，有时也显示相反的倾向。总之，研磨垫10的切割速率与晶片的研磨速率之间有相关关系。因此，通过调整研磨垫10的切割速率，从而可调整晶片的研磨速率。
[0113]修整监视装置60也可根据研磨后的晶片的膜厚度分布与目标膜厚度分布的差值来进一步对砂轮修整器5的移动速度进行补正。下面举具体例子进行说明。如图1所示，研磨装置具有膜厚度传感器50。修整监视装置60与膜厚度传感器50连接，根据膜厚度的测量值生成研磨后的晶片的膜厚度分布(即剩余膜厚度分布)，再算出每个晶片径向的位置的研磨速率。
[0114]修整监视装置60中，储存有沿晶片径向排列的多个区域的目标研磨速率。这些多个区域是预先定义在晶片的表面上的区域，例如，是晶片的中心区域、中间区域和外周区域。目标研磨速率通过未图示的输入装置而预先输入修整监视装置60。修整监视装置60有时一边确认实际的研磨速率一边变更目标研磨速率。
[0115]修整监视装置60是，根据在沿晶片的径向排列的多个区域所算出的研磨速率R、上述多个区域预先设定的目标研磨速率R_tar以及与上述多个区域对应的摆动区间的切割速率C来计算补正系数=1/(1_K*(R-R_tar)/C)，通过将该补正系数分别乘以上述摆动区间的砂轮修整器5的移动速度，从而进一步补正移动速度。用上述数学式分别算出摆动区间Zl?Z5的补正系数。这里，K是表示切割速率与研磨速率之间关系的系数，通过实验预先求出。K既可是常数，或者也可是研磨速率R的函数。
[0116]晶片的中心区域的补正系数乘以摆动区间Z3中的砂轮修整器5的移动速度，所述摆动区间Z3与晶片的中心区域对应，晶片的中间区域的补正系数乘以摆动区间Z2及Z4中的砂轮修整器5的移动速度，所述摆动区间Z2及TA与晶片的中间区域对应，晶片的外周区域的补正系数乘以摆动区间Zl及Z5中的砂轮修整器5的移动速度，所述摆动区间Zl及Z5与晶片的外周区域对应。与晶片的中心区域、中间区域和外周区域对应的摆动区间，预先从摆动区间Zl?Z5中选择。这样，通过砂轮修整器5的移动速度来调整研磨垫10的切割速率，由此可控制晶片的研磨速率。
[0117]由于剩余膜厚度分布是在晶片被研磨后获得的，因此，基于剩余膜厚度分布的砂轮修整器5的移动速度的补正被反映到下一晶片的研磨。砂轮修整器5在包含补正后的移动速度在内的修整条件下对研磨垫10进行修整，由此垫外形接近于目标垫外形。后续的晶片被接近于目标垫外形的研磨垫10所研磨。
[0118]修整监视装置60也可根据晶片的初始膜厚度分布与目标膜厚度分布的差值对砂轮修整器5的移动速度进行补正。在修整监视装置60中储存有目标膜厚度分布。该目标膜厚度分布通过未图示的输入装置而预先输入修整监视装置60。修整监视装置60根据初始膜厚度分布与目标膜厚度分布的差值算出目标研磨量的分布。目标研磨量是每个晶片区域的初始膜厚度与目标膜厚度的差值，通过从初始膜厚度减去目标膜厚度而求出。
[0119]修整监视装置60根据目标研磨量的分布，来对上述补正后的砂轮修整器5的移动速度进行补正。具体来说，在与目标研磨量多的晶片区域对应的摆动区间，降低砂轮修整器5的移动速度，在与目标研磨量少的晶片区域对应的摆动区间，提高砂轮修整器5的移动速度。这样，通过砂轮修整器5的移动速度来调整研磨垫10的切割速率，由此可控制晶片的研磨量分布。
[0120]初始膜厚度测量，是在晶片研磨前由膜厚度传感器50之外的膜厚度测量机实行。图6是表示具有离开研磨台9而设置的膜厚度测量机55的研磨装置的示图。作为该膜厚度测量机55，可使用涡电流传感器、光学式传感器等非接触式的膜厚度测量机。晶片先被搬入膜厚度测量机55，在此处测量沿晶片径向的多个位置的初始膜厚度。初始膜厚度的测量值被输入修整监视装置60，根据初始膜厚度的测量值生成初始膜厚度分布。然后，如上所述，修整监视装置60根据目标研磨量的分布对上述补正后的砂轮修整器5的移动速度进行补正。
[0121]砂轮修整器5在包含补正后的移动速度在内的修整条件下对研磨垫10进行修整，由此垫外形接近于目标垫外形。晶片被未图示的输送机构从膜厚度测量机55输送到顶环20。晶片在研磨垫10上得到研磨，由此研磨外形接近于目标研磨外形。研磨后的晶片的膜厚度既可由膜厚度传感器50测量，或者也可由膜厚度测量机55测量。对初始膜厚度进行测量的膜厚度测量机既可设在研磨装置内，也可设在研磨装置外。例如，也可以是将设在研磨工序前阶段的处理装置(例如成膜装置)上的膜厚度测量机测量的信息输入修整监视装置60。
[0122]接着，参照图7来说明具有膜厚度测量机55及图1所示的研磨装置的基板处理装置的详细结构。基板处理装置是可对晶片进行研磨、清洗、干燥这一系列工序的装置。如图7所示，基板处理装置具有大致矩形的壳体61，壳体61的内部由隔板61a、61b划分成装载/卸载部70与研磨部80以及清洗部90。基板处理装置具有对晶片处理动作进行控制的动作控制部100。修整监视装置60内藏在动作控制部100中。
[0123]装载/卸载部70具有放置晶片盒的前装载部71，所述晶片盒贮存许多晶片(基板)。在该装载/卸载部70上，沿前装载部71并列地敷设有行进机构72，在该行进机构72上设置有能够沿晶片盒的排列方向移动的输送机械手(装料器)73。输送机械手73通过在行进机构72上移动从而能够对搭载在前装载部71上的晶片盒进行存取。
[0124]研磨部80是对晶片进行研磨的区域，具有:第I研磨装置80A、第2研磨装置80B、第3研磨装置80C和第4研磨装置80D。第I研磨装置80A具有:第I研磨台9A，所述第I研磨台9A安装有具有研磨面的研磨垫10 ;第I顶环20A，所述第I顶环20A用于对晶片进行保持且将晶片按压到研磨台9A的研磨垫10上而进行研磨；第I研磨液供给喷管4A，所述第I研磨液供给喷管4A用于将研磨液(例如浆料)或修整液(纯水)供给到研磨垫10 ；第I修整单元2A，所述第I修整单元2A用于对研磨垫10的研磨面进行修整；以及将液体(例如纯水)与气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)作成雾状而喷射到研磨面的第I喷雾器8A。
[0125]同样，第2研磨装置80B具有:安装有研磨垫10的第2研磨台9B ;第2顶环20B ；第2研磨液供给喷管4B ;第2修整单元2B ；以及第2喷雾器8B，第3研磨装置80C具有:安装有研磨垫10的第3研磨台9C ;第3顶环20C ;第3研磨液供给喷管4C ;第3修整单元2C ；以及第3喷雾器SC，第4研磨装置80D具有:安装有研磨垫10的第4研磨台9D ;第4顶环20D ;第4研磨液供给喷管4D ;第4修整单元2D ；以及第4喷雾器8D。
[0126]第I研磨装置80A、第2研磨装置80B、第3研磨装置80C及第4研磨装置80D具有互相相同的结构，且分别是与图1所示的研磨装置相同的结构。即，图7所示的顶环20A?20D、修整单元2A?2D、研磨台9A?9D、研磨液供给喷管4A?4D分别与图1所示的顶环20、修整单元2、研磨台9和研磨液供给喷管4对应。另外，在图1中省略了喷雾器。
[0127]如图7所示，第I线性传动装置81与第I研磨装置80A及第2研磨装置80B相邻配置。该第I线性传送装置81是在四个位置(第I输送位置TP1、第2输送位置TP2、第3输送位置TP3和第4输送位置TP4)之间对晶片进行输送的机构。另外，第2线性传送装置82与第3研磨装置80C及第4研磨装置80D相邻配置。该第2线性传送装置82是在三个位置(第5输送位置TP5、第6输送位置TP6和第7输送位置TP7)之间对晶片进行输送的机构。
[0128]升降器84与第I输送位置TPl相邻配置，所述升降器84用于从输送机械手73接受晶片。晶片通过该升降器84从输送机械手73被交接到第I线性传送装置81。位于升降器84与输送机械手73之间的隔板61a上设有闸门(未图不)，在输送晶片时闸门打开，晶片从输送机械手73被交接到升降器84。
[0129]膜厚度测量机55与装载/卸载部70相邻配置。晶片被输送机械手73从晶片盒取出，并被搬入到膜厚度测量机55。在膜厚度测量机55中，在沿晶片径向的多个位置测量初始膜厚度。在测量初始膜厚度后，晶片由输送机械手73交接到升降器84，再从升降器84交接到第I线性传送装置81，然后由第I线性传送装置81输送到研磨装置80A、80B。第I研磨装置80A的顶环20A因其摆动动作而在研磨台9A的上方位置与第2输送位置TP2之间进行移动。因此，晶片向顶环20A的交接在第2输送位置TP2进行。
[0130]同样，第2研磨装置80B的顶环20B在研磨台9B的上方位置与第3输送位置TP3之间进行移动，晶片向顶环20B的交接在第3输送位置TP3进行。第3研磨装置80C的顶环20C在研磨台9C的上方位置与第6输送位置TP6之间进行移动，晶片向顶环20C的交接在第6输送位置TP6进行。第4研磨装置80D的顶环20D在研磨台9D的上方位置与第7输送位置TP7之间进行移动，晶片向顶环20D的交接在第7输送位置TP7进行。
[0131]在第I线性传送装置81、第2线性传送装置82和清洗部90之间配置有摆动式传送装置85。通过摆动式传送装置85进行晶片从第I线性传送装置81向第2线性传送装置82的交接。晶片被第2线性传送装置82输送到第3研磨装置80C及/或第4研磨装置80D。
[0132]在摆动式传送装置85的侧方配置有晶片的临时放置台86，所述临时放置台86设置在未图示的框架上。该临时放置台86如图7所示，与第I线性传送装置81相邻配置，并位于第I线性传送装置81与清洗部90之间。摆动式传送装置85在第4输送位置TP4、第5输送位置TP5和临时放置台86之间对晶片进行输送。
[0133]放置在临时放置台86上的晶片被清洗部90的第I输送机械手91输送到清洗部90。如图7所示，清洗部90具有:用清洗液对研磨后的晶片进行清洗的一次清洗组件92及二次清洗组件93 ；以及对清洗后的晶片进行干燥的干燥组件95。第I输送机械手91如此动作:将晶片从临时放置台86输送到一次清洗组件92，再从一次清洗组件92将其输送到二次清洗组件93。在二次清洗组件93与干燥组件95之间配置有第2输送机械手96。该第2输送机械手96如此动作:将晶片从二次清洗组件93输送到干燥组件95。
[0134]干燥后的晶片，被输送机械手从干燥组件95取出，并被搬入膜厚度测量机55。在膜厚度测量机55中，在沿晶片径向的多个位置测量研磨后的膜厚度。通常在与初始膜厚度测量相同的位置进行测量。
[0135]测量结束后的晶片，被输送机械手从膜厚度测量机55取出，送回到晶片盒。这样，对晶片进行包含研磨、清洗和干燥在内的一系列的处理。
[0136]至此为止的说明，是如图2所示那样砂轮修整器对砂轮修整器以砂轮修整器回旋轴J点为中心进行摆动的场合作了说明，但本发明也可适用于砂轮修整器进行直线往复运动的场合和进行其它任意运动的场合。此外，至此为止的说明，是对调节砂轮修整器的运动速度从而调节切割速率的场合作了说明，但本发明也可适用于对砂轮修整器的载荷或转速进行补正而调整切割速率的场合。另外，至此为止的说明，是如图1所示那样对研磨部件(研磨垫)进行旋转运动的场合作了说明，但本发明也可适用于研磨部件如环状运动的场
八
口 ο
【权利要求】
1.一种方法，是对基板的研磨装置所使用的研磨部件的外形进行调整的方法，该方法的特征在于， 使砂轮修整器在所述研磨部件上摆动而对该研磨部件进行修整， 分别在多个摆动区间对所述研磨部件的表面高度进行测量，所述多个摆动区间沿所述砂轮修整器的摆动方向预先设定在所述研磨部件上， 计算目前外形与所述研磨部件的目标外形的差值，所述目前外形是根据所述表面高度的测量值而得到的， 对所述多个摆动区间的所述砂轮修整器的移动速度进行补正以消除所述差值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述目前外形与所述目标外形的差值的工序为下述的工序: 根据所述表面高度的测定值算出在所述多个摆动区间的所述研磨部件的切割速率， 并计算所述算出的切割速率与分别在所述多个摆动区间预先设定的目标切割速率的差值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为下述的工序:根据所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值而对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度进行补正。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值的工序为，计算作为所述算出的切割速率相对于所述目标切割速率的比例的切割速率比的工序， 对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为:对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度分别乘以所述切割速率比的工序。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含下述的工序:算出对所述砂轮修整器的移动速度进行补正后的所述研磨部件的修整时间， 对所述补正后的移动速度乘以调整系数，所述调整系数用于消除对所述砂轮修整器的移动速度进行补正前的所述研磨部件的修整时间与所述补正后的修整时间的差值。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调整系数是所述补正后的修整时间相对于所述补正前的修整时间之比。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对由所述研磨部件研磨后的所述基板的膜厚度进行测量， 根据剩余膜厚度分布与目标膜厚度分布的差值，进一步对所述补正后的移动速度进行补正，所述剩余膜厚度分布是根据所述膜厚度的测量值而获得的。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步对所述补正后的移动速度进行补正的工序为下述的工序: 根据所述膜厚度的测量值，算出在沿所述基板的径向排列的多个区域的所述基板的研磨速率， 准备对所述多个区域预先设定的目标研磨速率， 算出在所述摆动区间的所述研磨部件的切割速率，所述摆动区间与所述多个区域对应， 根据所述研磨速率、所述目标研磨速率及所述切割速率，计算补正系数，将所述补正系数乘以在所述摆动区间的所述补正后的移动速度。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，获得所述基板的初始膜厚度分布与目标膜厚度分布， 根据所述初始膜厚度分布与所述目标膜厚度分布的差值，算出目标研磨量的分布， 根据所述目标研磨量的分布，进一步对所述补正后的移动速度进行补正。
10.一种研磨装置，对基板进行研磨，该研磨装置的特征在于，具有: 研磨台，所述研磨台对研磨部件进行支承； 顶环，所述顶环将基板按压在所述研磨部件上；砂轮修整器，所述砂轮修整器通过在所述研磨部件上摆动而对该研磨部件进行修整；修整监视装置，所述修整监视装置对所述研磨部件的外形进行调整；以及表面高度测量机，所述表面高度测量机分别在多个摆动区间对所述研磨部件的表面高度进行测定，所述多个摆动区间沿所述砂轮修整器的摆动方向预先设定在所述研磨部件上所述修整监视装置计算目前外形与所述研磨部件的目标外形的差值，所述目前外形是根据所述表面高度的测定值所得到的， 所述修整监视装置对所述多个摆动区间的所述砂轮修整器的移动速度进行补正以消除所述差值。
11.如权利要求10所述的研磨装置，其特征在于，由所述修整监视装置实行的、对所述目前外形与所述目标外形的差值进行计算的工序为下述的工序: 根据所述表面高度的测定值算出在所述多个摆动区间的所述研磨部件的切割速率， 并计算所述算出的切割速率与分别在所述多个摆动区间预先设定的目标切割速率的差值。
12.如权利要求11所述的研磨装置，其特征在于，由所述修整监视装置实行的、对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为:根据所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值，对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序。
13.如权利要求11所述的研磨装置，其特征在于，由所述修整监视装置实行的、计算所述算出的切割速率与所述目标切割速率的差值的工序为:计算作为所述算出的切割速率相对于所述目标切割速率的比例的切割速率比的工序， 由所述修整监视装置实行的、对所述砂轮修整器的移动速度进行补正的工序为:对在所述多个摆动区间的所述研磨部件上的所述砂轮修整器的移动速度分别乘以所述切割速率比的工序。
14.如权利要求10所述的研磨装置，其特征在于，所述修整监视装置还进行下述的工序:算出对所述砂轮修整器的移动速度进行补正后的所述研磨部件的修整时间，对所述补正后的移动速度乘以调整系数，所述调整系数用于消除对所述砂轮修整器的移动速度进行补正前的所述研磨部件的修整时间与所述补正后的修整时间的差值。
15.如权利要求14所述的研磨装置，其特征在于，所述调整系数是所述补正后的修整时间相对于所述补正前的修整时间之比。
16.如权利要求10所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨装置还具有对由所述研磨部件研磨后的所述基板的膜厚度进行测量的膜厚度测量机，所述修整监视装置根据剩余膜厚度分布与目标膜厚度分布的差值，进一步对所述补正后的移动速度进行补正，所述剩余膜厚度分布是根据所述膜厚度的测定值而获得的。
17.如权利要求16所述的研磨装置，其特征在于，由所述修整监视装置实行的、对所述补正后的移动速度进一步进行补正的工序为下述的工序: 根据所述膜厚度的测量值，算出在沿所述基板的径向排列的多个区域的所述基板的研磨速率， 准备对所述多个区域预先设定的目标研磨速率， 算出在所述摆动区间的所述研磨部件的切割速率，所述摆动区间与所述多个区域对应， 根据所述研磨速率、所述目标研磨速率及所述切割速率，计算补正系数， 将所述补正系数乘以在所述摆动区间的所述补正后的移动速度。
18.如权利要求16所述的研磨装置，其特征在于， 所述修整监视装置获得所述基板的初始膜厚度分布与目标膜厚度分布， 根据所述初始膜厚度分布与所述目标膜厚度分布的差值，算出目标研磨量的分布， 根据所述目标研磨量的分 布，进一步对所述补正后的移动速度进行补正。
【文档编号】B24B37/04GK104002240SQ201410065221
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2013年2月25日
【发明者】岛野隆宽, 谷川睦, 松尾尚典, 山口都章, 渡边和英 申请人:株式会社荏原制作所