(57)【要約】【課題】加工処理対象のワークを効率的に研磨するための研磨装置及び研磨方法を提供する。【解決手段】研磨装置２０の制御部２１は、研磨領域を特定して、第１研磨処理を実行する。この場合、大口径の第１研磨パッドを用いる。次に、制御部２１は、マッピング処理を実行する。そして、凹凸分布領域の大きさが第１基準値以下の場合、研磨処理を終了する。一方、凹凸分布領域の大きさが第１基準値を超えている場合、再研磨を行なう。ここで、凹凸分布領域の大きさが第２基準値を超えている場合、第１研磨処理を繰り返す。一方、凹凸分布領域の大きさが第２基準値以下の場合、制御部２１は、小口径の研磨パッドを用いての第２研磨処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象のワークを研磨するために、第１、第２の研磨処理を制御する制御部を備えた研磨装置であって、
前記制御部が、
ワーク表面において研磨対象となる第１領域を特定し、
前記第１領域において、第１の面積を有する第１研磨パッドを用いて、第１の研磨処理を行ない、
前記第１の研磨処理の後に、前記第１領域内において、前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なう第２領域を特定し、
前記第２領域において、前記第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なうことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記第１の研磨処理の後に、前記第１領域内の凹凸分布を測定する手段と、
前記凹凸分布に基づいて、前記第２の研磨処理の第２領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記第１領域内において、前記第１の研磨処理後に生じる凹凸分布に対して、前記第２の研磨処理を行なう対象領域を特定した第２領域に関する情報を記憶した研磨条件記憶部を更に備え、
前記制御部は、前記研磨条件記憶部に記憶された第２研磨対象領に関する情報を取得し、前記第２領域についての研磨処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
加工対象のワークを研磨するために、第１、第２の研磨処理を制御する制御部を備えた研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記制御部が、
ワーク表面において研磨対象となる第１領域を特定し、
前記第１領域において、第１の面積を有する第１研磨パッドを用いて、第１の研磨処理を行ない、
前記第１の研磨処理の後に、前記第１領域内において、前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なう第２領域を特定し、
前記第２領域において、前記第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なうことを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象のワークを研磨するための研磨装置及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ等の製造や半導体ウェハの薄膜化のために研磨装置が用いられる。特に、大口径化する半導体ウェハにおいて極薄化が望まれるとともに、加工後の平坦精度が求められている。このため、研磨により凹凸の発生したウェハの凸部を部分的に再研磨することにより、必要なウェハの平坦度精度の範囲にするための技術も検討されている（例えば、特許文献１参照。）。この文献に記載された技術においては、平坦度の規格に達しないウェハを再研磨により規格内に収める。具体的には、研磨されたウェハの面内凹凸を測定する凹凸測定装置と、測定された凹凸データから再研磨の必要な研磨位置、研磨量及び研磨範囲からなる部分研磨情報を決定する部分研磨情報決定手段と、部分研磨情報に基づいてウェハを部分的に研磨する部分研磨機を用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６５８６０号公報（第１頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ウェハの凹凸状態は基板によって異なるため、部分研磨すべき場所が異なるとともに、その研磨量も異なる。特に、表面内に構造物を設けたウェハにおいて部分研磨を行なう場合には、この構造物を考慮して研磨を行なう必要がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加工処理対象のワークを効率的に研磨するための研磨装置及び研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、加工対象のワークを研磨するために、第１、第２の研磨処理を制御する制御部を備えた研磨装置であって、前記制御部が、ワーク表面において研磨対象となる第１領域を特定し、前記第１領域において、第１の面積を有する第１研磨パッドを用いて、第１の研磨処理を行ない、前記第１の研磨処理の後に、前記第１領域内において、前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なう第２領域を特定し、前記第２領域において、前記第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なうことを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、前記第１の研磨処理の後に、前記第１領域内の凹凸分布を測定する手段と、前記凹凸分布に基づいて、前記第２の研磨処理の第２領域を特定することを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、前記第１領域内において、前記第１の研磨処理後に生じる凹凸分布に対して、前記第２の研磨処理を行なう対象領域を特定した第２領域に関する情報を記憶した研磨条件記憶部を更に備え、前記制御部は、前記研磨条件記憶部に記憶された第２研磨対象領に関する情報を取得し、前記第２領域についての研磨処理を実行することを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、加工対象のワークを研磨するために、第１、第２の研磨処理を制御する制御部を備えた研磨装置を用いた研磨方法であって、前記制御部が、ワーク表面において研磨対象となる第１領域を特定し、前記第１領域において、第１の面積を有する第１研磨パッドを用いて、第１の研磨処理を行ない、前記第１の研磨処理の後に、前記第１領域内において、前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なう第２領域を特定し、前記第２領域において、前記第２研磨パッドを用いて、第２の研磨処理を行なうことを要旨とする。
【００１０】
（作用）
請求項１、４に記載の発明によれば、第１の研磨処理の後に第２の研磨処理を行なう。これにより、大口径パッドと小口径パッドを併用して、複数段階に分けて研磨することで、研磨時間の短縮化とばらつきを減らすことができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、第１の研磨処理の後に、第１領域内の凹凸分布の測定結果に基づいて、第２の研磨処理の第２領域を特定するので、モニタリングにより、第２の研磨処理領域を特定することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第２領域に関する情報を記憶した研磨条件記憶部を備えているため、これを用いて、第２の研磨処理を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加工処理対象のワークを効率的に研磨するための研磨装置及び研磨方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の実施形態の研磨装置の機能ブロックの説明図。
【図２】本開示の実施形態のワークとヘッドの関係の説明図であって、（ａ）は第１研磨パッドの側面図、（ｂ）は第１研磨パッドの上面図、（ｃ）は第２研磨パッドの側面図、（ｄ）は第２研磨パッドの上面図。
【図３】本開示の実施形態の処理手順の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図３を用いて、本開示の研磨装置について説明する。本実施形態では、半導体ウェハ（ワーク）の所定の領域のみを研磨する部分研磨を行なう場合を想定する。
図１は、本発明の実施の形態における研磨装置２０の概略構成を示すブロック図である。この研磨装置２０において、被研磨ウェハであるワーク１０の表面を研磨する。研磨装置２０は、ワーク１０を設置する保持テーブル２５、研磨パッドが張りつけられた研磨ヘッド２６を備えている。
【００１６】
保持テーブル２５は、載置されたワーク１０を吸着して固定する固定部が設けられている。
更に、保持テーブル２５は、テーブル回転駆動部２７４により回転する。
研磨ヘッド２６は、アーム（支持体）によって支持されており、このアームには水平駆動部２７１が設けられている。この水平駆動部２７１は、ワーク１０の表面に対する水平面内において研磨ヘッド２６を移動させることができる。
【００１７】
更に、研磨ヘッド２６に対して、垂直駆動部２７２、ヘッド回転駆動部２７３が設けられている。
垂直駆動部２７２は、研磨ヘッド２６の研磨パッドとワーク１０との間隔を調整することにより、ワーク１０から研磨ヘッド２６を離したり、所定の研磨条件に基づいて、研磨パッドをワーク１０に押し付ける圧力を調整したりする。
ヘッド回転駆動部２７３は、所定の研磨条件で、研磨材を保持させた研磨パッドを回転させる。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態では、研磨パッドとして第１研磨パッド２６１と第２研磨パッド２６２とを用いる。図２（ａ）は第１研磨パッドの側面図、図２（ｂ）は第１研磨パッドの上面図、図２（ｃ）は第２研磨パッドの側面図、図２（ｄ）は第２研磨パッドの上面図である。このため、第１研磨パッド２６１が装着された研磨ヘッド２６と、第２研磨パッド２６２が装着された研磨ヘッド２６とが、独立して設けられている。第１研磨パッド２６１は、第１の面積を有し、大面積の領域を高速に部分研磨する場合に用いる。本実施形態では、ワーク１０の表面のストレスリリースを行ないながら、平坦化を行なう研磨条件で、第１の研磨処理を行なう。
【００１９】
一方、第２研磨パッド２６２は、第１の面積よりも小さい第２の面積を有し、小面積の領域を部分研磨する場合に用いる。本実施形態では、第１の研磨処理において残った凹凸分布を平坦化する研磨条件で、第２の研磨処理を行なう。
【００２０】
また、研磨装置２０には、研磨スラリーをワーク１０の研磨領域上に滴下させるスラリーノズルが設けられている。
更に、研磨装置２０は、制御部２１、プロセス情報記憶部２２、マッピング記憶部２３、センサ２８を備えている。
【００２１】
プロセス情報記憶部２２は研磨条件記憶部として機能し、保持テーブル２５や研磨ヘッド２６の駆動を制御するためのプロセスデータを記憶している。具体的には、ワーク１０の表面において、平坦化を行なう対象領域（第１領域）を特定するための座標情報が記録されている。例えば、ワーク１０の表面上に構造物が生成されている場合には、この構造物を除いた領域が平坦化対象領域となる。
【００２２】
更に、第１研磨パッド２６１を用いての第１の研磨処理、第２研磨パッド２６２を用いての第２の研磨処理における第１、第２の研磨条件（ヘッド回転速度、ヘッドの押し付け圧力、テーブル回転速度、研磨時間等）に関するデータが記録される。
【００２３】
更に、第１研磨パッド２６１と第２研磨パッド２６２とを使い分ける条件（第１基準値、第２基準値）に関するデータが記録されている。第１基準値は、研磨の終了を判定するための基準値である。この第１基準値は、ワーク１０の表面上の凹凸（むら）の凹凸高さやむら面積の基準値から構成されており、第１基準値より大きい場合には、研磨継続と判定する。
第２基準値は、第１研磨パッド２６１と第２研磨パッド２６２とを使い分けるための条件を示す。ここでは、第２基準値として、凹凸が生じている領域の面積（研磨すべき領域の面積）の基準値であり、第１研磨パッド２６１の第１の面積、第２研磨パッド２６２の第２の面積に基づいて決定される。すなわち、この第１基準値より大きい面積において凹凸が生じている場合には、第１研磨パッド２６１を用いる。一方、第２基準値より小さい面積において凹凸が生じている場合には、第２研磨パッド２６２を用いる。
【００２４】
マッピング記憶部２３には、ワーク１０の表面の研磨対象領域について、センサ２８によって測定した凹凸分布（凹凸状態マップ）に関するデータが記憶される。この凹凸分布を用いることにより、凹凸が生じている位置や、凹凸の大きさを特定することができる。
【００２５】
制御部２１は、領域特定部２１１、研磨制御部２１２を備える。
領域特定部２１１は、部分研磨を行なう研磨対象領域を特定する処理を実行する。本実施形態では、プロセス情報記憶部２２により第１領域、センサ２８により第２領域を特定する。
【００２６】
研磨制御部２１２は、研磨対象領域における研磨を制御する処理を実行する。
センサ２８は、ワーク１０表面の凹凸の状況を測定する。このセンサ２８を、ワーク１０の水平面においてスキャンさせることにより、ワーク１０の表面の凹凸分布に関する情報を取得することができる。
【００２７】
（研磨装置２０の動作）
次に、図３を用いて、研磨装置２０の動作を説明する。
まず、研磨装置２０の制御部２１は、研磨領域の特定処理を実行する（ステップＳ１−１）。具体的には、制御部２１の領域特定部２１１は、プロセス情報記憶部２２から平坦化対象領域（第１領域）の座標情報を取得する。
【００２８】
次に、研磨装置２０の制御部２１は、第１研磨処理を実行する（ステップＳ１−２）。具体的には、制御部２１の研磨制御部２１２は、プロセス情報記憶部２２に記録されている第１研磨条件を取得する。そして、研磨制御部２１２は、第１研磨条件に基づいて、テーブル回転駆動部２７４を動作させて、ワーク１０が載置された保持テーブル２５を回転させる。
【００２９】
更に、研磨制御部２１２は、第１研磨パッド２６１を装着したヘッドについて、ヘッド回転駆動部２７３を用いて、第１研磨パッド２６１を回転させる。次に、研磨制御部２１２は、プロセス情報記憶部２２に記録されている第１研磨条件により、第１研磨パッド２６１をワーク１０に押し付ける圧力になるように、垂直駆動部２７２を駆動する。そして、研磨制御部２１２は、平坦化対象領域について研磨するように水平駆動部２７１を動作させる。
【００３０】
そして、研磨制御部２１２は、第１研磨条件の研磨時間の研磨を行なう。研磨時間が経過した場合には、垂直駆動部２７２によりヘッド３２をワーク１０から離すとともに、保持テーブル２５、研磨ヘッド２６の回転を停止する。
【００３１】
次に、研磨装置２０の制御部２１は、マッピング処理を実行する（ステップＳ１−３）。具体的には、制御部２１の領域特定部２１１は、センサ２８を駆動して、ワーク１０の平坦化対象領域表面の凹凸を測定する。そして、領域特定部２１１は、特定した結果（凹凸状態マップ）をマッピング記憶部２３に記録する。
【００３２】
次に、研磨装置２０の制御部２１は、研磨状態の評価処理を実行する（ステップＳ１−４）。具体的には、制御部２１の研磨制御部２１２は、マッピング記憶部２３に記録された凹凸状態マップを用いて、構造物が生成されていない平坦化対象領域において、平坦化が十分でないため、凹凸が生じている領域（凹凸分布領域）を特定する。そして、研磨制御部２１２は、この凹凸分布領域を新たな平坦化対象領域（第２領域）として特定する。
【００３３】
次に、研磨装置２０の制御部２１は、第１基準値以下かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ１−５）。具体的には、制御部２１の研磨制御部２１２は、プロセス情報記憶部２２に記録されている第１基準値と凹凸分布領域の大きさとを比較する。
【００３４】
凹凸分布領域の大きさが第１基準値以下の場合（ステップＳ１−５において「ＹＥＳ」の場合）、研磨装置２０の制御部２１は、研磨処理を終了する。
一方、凹凸分布領域の大きさが第１基準値を超えている場合（ステップＳ１−５において「ＮＯ」の場合）、研磨装置２０の制御部２１は、第２基準値以下かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ１−６）。具体的には、制御部２１の研磨制御部２１２は、プロセス情報記憶部２２に記録されている第２基準値と凹凸分布領域の大きさとを比較する。
【００３５】
凹凸分布領域の大きさが第２基準値を超えている場合（ステップＳ１−６において「ＮＯ」の場合）、第１研磨処理（ステップＳ１−２）を繰り返す。なお、この場合には、凹凸の高さや凹凸分布領域の大きさに応じて、研磨条件を変更する。具体的には、凹凸差が小さく、凹凸分布領域が小さい場合には、研磨時間を短くしたり、圧力を低くしたりする。
【００３６】
一方、凹凸分布領域の大きさが第２基準値以下の場合（ステップＳ１−５において「ＹＥＳ」の場合）、研磨装置２０の制御部２１は、第２研磨処理を実行する（ステップＳ１−７）。具体的には、制御部２１の研磨制御部２１２は、プロセス情報記憶部２２に記録されている第２研磨条件を取得する。そして、研磨制御部２１２は、第２研磨条件に基づいて、テーブル回転駆動部２７４を動作させて、ワーク１０が載置された保持テーブル２５を回転させる。
【００３７】
更に、研磨制御部２１２は、ヘッド回転駆動部２７３を用いて、研磨ヘッド２６に装着された第２研磨パッド２６２を回転させる。次に、研磨制御部２１２は、プロセス情報記憶部２２に記録されている第２研磨条件により、第２研磨パッド２６２をワーク１０に押し付ける圧力になるように、垂直駆動部２７２を駆動する。そして、研磨制御部２１２は、マッピング記憶部２３に記録されている凹凸分布領域について研磨するように水平駆動部２７１を動作させる。
【００３８】
そして、研磨制御部２１２は、第２研磨条件に記録されている研磨時間の研磨を行なう。研磨時間が経過した場合には、垂直駆動部２７２により研磨ヘッド２６をワーク１０から離すとともに、保持テーブル２５、研磨ヘッド２６の回転を停止する。
そして、研磨装置２０の制御部２１は、マッピング処理（ステップＳ１−３）に戻る。
【００３９】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  本実施形態では、研磨装置２０の制御部２１は、研磨領域の特定処理を実行する（ステップＳ１−１）。これにより、ワーク１０において所定の領域のみを研磨することができる。従って、ワーク１０の表面全体を研磨する必要がない場合には、効率的に研磨を行なうことができる。
【００４０】
（２）  本実施形態では、研磨装置２０の制御部２１は、第１研磨処理（ステップＳ１−２）の実行後、マッピング処理を実行する（ステップＳ１−３）。ここで、凹凸分布領域の大きさが第２基準値を超えている場合（ステップＳ１−６において「ＮＯ」の場合）、研磨装置２０の制御部２１は、第１研磨処理（ステップＳ１−２）を繰り返す。これにより、広い面積を大口径の研磨パッド（第１研磨パッド２６１）を用いて、効率的に研磨することができる。
【００４１】
（３）  本実施形態では、凹凸分布領域の大きさが第２基準値以下の場合（ステップＳ１−６において「ＹＥＳ」の場合）、研磨装置２０の制御部２１は、第２研磨処理を実行する（ステップＳ１−７）。これにより、第１研磨において、研磨しきれなかった領域については、第２研磨パッド２６２を用いた第２研磨により研磨することができる。従って、第１研磨パッド２６１及び第２研磨パッド２６２を使い分けることにより、効率よく対象領域を研磨することができる。
【００４２】
また、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・  上記実施形態においては、研磨装置２０の制御部２１は、研磨領域の特定処理（ステップＳ１−１）、第１研磨処理（ステップＳ１−２）を実行する。ここで、最初にマッピング処理（ステップＳ１−３）を実行して、研磨対象領域を特定するようにしてもよい。この場合には、凹凸分布領域の大きさが第１基準値以下であって、第２基準値を超えている場合、研磨装置２０の制御部２１は、第２研磨処理を実行する（ステップＳ１−７）。
【００４３】
更に、上記実施形態においては、プロセス情報記憶部２２には、平坦化を行なう対象領域（平坦化対象領域）を特定するための座標情報が記録されている。これに代えて、平坦化対象領域を特定するための条件（対象領域特定条件）を記録するようにしてもよい。例えば、第１研磨処理の前に、センサ２８によってマッピングを行ない、基準高さ以上の構造物を検知する。そして、研磨装置２０の制御部２１が、マッピング結果と対象領域特定条件とを比較して、平坦化対象領域を特定する。これにより、ワーク１０の状況に応じて、適切な平坦化対象領域を特定することができる。
【００４４】
・  上記実施形態においては、研磨装置２０の制御部２１は、マッピング処理（ステップＳ１−３）、研磨状態の評価処理を実行する（ステップＳ１−４）。これに代えて、予め第１研磨処理後の凹凸分布領域についての情報をプロセス情報記憶部２２に記録しておき、この情報に基づいて第２研磨処理を実行するようにしてもよい。
【００４５】
・  上記実施形態においては、研磨装置２０の制御部２１は、プロセス情報記憶部２２に記録されている第２研磨条件に基づいて、第２研磨処理を実行する（ステップＳ１−７）。これに代えて、研磨状態に応じて、第２研磨条件を変更するようにしてもよい。ここでは、凹凸の高さや凹凸分布領域の大きさに応じて、研磨条件を変更する。具体的には、凹凸差が小さく、凹凸分布領域が小さい場合には、研磨時間を短くしたり、圧力を低くしたりする。
【００４６】
・  上記実施形態においては、テーブル回転駆動部２７４を動作させて、ワーク１０が載置された保持テーブル２５を回転させる。ここで、凹凸分布領域の大きさに応じて、保持テーブルの回転を制御するようにしてもよい。例えば、凹凸分布領域がワーク１０全体に広がっている場合には、テーブルを回転させる。一方、凹凸分布領域に偏りがある場合には、保持テーブル２５を回転させず、この凹凸分布領域のみを研磨するようにしてもよい。
【００４７】
・  上記実施形態においては、研磨装置２０は、研磨スラリーをワーク１０の研磨領域上に滴下させるスラリーノズルを備えている。ここで、部分研磨を行なう場合、研磨スラリーの滴下領域や流れを制御するようにしてもよい。例えば、研磨対象外の領域には研磨スラリーが停留しないように、噴流等により吹き飛ばすように流動させる。
【００４８】
・  上記実施形態においては、研磨装置２０には、第１研磨パッド２６１が装着された研磨ヘッド２６と、第２研磨パッド２６２が装着された研磨ヘッド２６とが、独立して設けられている。これに代えて、研磨ヘッド２６において、第１研磨パッド２６１と第２研磨パッド２６２とを付け替えるようにしてもよい。この場合、第１研磨処理と第２研磨処理とを切り替えるときに、研磨装置２０において、交換指示を出力するようにする。
【００４９】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【００５０】
（ａ）ワーク上に設けられた構造物の配置を特定し、この構造物を除く第１領域を特定することを特徴とする研磨装置。
これにより、ワークによって構造物の配置が異なる場合にも、構造物を避けて研磨することができる。
【００５１】
（ｂ）ワーク上に設けられた構造物の配置を特定し、この構造物の配置に応じてスラリーを滴下する位置を特定して、スラリーノズルを移動させることを特徴とする研磨装置。
これにより、ワークによって構造物の配置が異なる場合にも、適切な位置にスラリーを滴下して、効率的に研磨することができる。
【００５２】
（ｃ）ワーク上に設けられた構造物の配置を特定し、この構造物の配置に応じて、この構造物の近傍にスラリーが停留しないように流動させることを特徴とする研磨装置。
これにより、構造物に対するスラリーの影響を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０…ワーク、２０…研磨装置、２１…制御部、２２…プロセス情報記憶部、２３…マッピング記憶部、２１１…領域特定部、２１２…研磨制御部、２５…保持テーブル、２６…研磨ヘッド、２６１…第１研磨パッド、２６２…第２研磨パッド、２７１…水平駆動部、２７２…垂直駆動部、２７３…ヘッド回転駆動部、２７４…テーブル回転駆動部、２８…センサ。
【図１】
2013244574.tif 000003
【図２】
2013244574.tif 000004
【図３】
2013244574.tif 000005