研磨裝置及研磨方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種研磨裝置及研磨方法，尤其涉及對半導體晶片等研磨對象物進行 研磨而獲得所需的膜厚外形的研磨裝置及研磨方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著半導體器件的高集成化、高密度化，回路的配線也越來越細微化，多 層配線的層數(shù)也增加。若要同時實現(xiàn)回路的細微化和多層配線，則由于承襲下側層的表面 凹凸而使臺階更大，因此，隨著配線層數(shù)增加，薄膜形成中對于臺階形狀的膜被覆性（階躍 式覆蓋率）變差。因此，為了進行多層配線，必須改進該階躍式覆蓋率，在適當?shù)倪^程中進 行平坦化處理。另外，由于焦點深度隨光刻的細微化而變淺，因此，必須對半導體器件表面 進行平坦化處理以使半導體器件表面的凹凸臺階控制在焦點深度以下。隨回路的細微化， 對平坦化處理的精度要求變高。另外，不僅在多層配線工序中，而且在FE0L(前道工序： FrontEndOfLine)中，對平坦化處理的精度要求也隨晶體管周邊部的構造復雜化而變 尚。
[0003] 如此，在半導體器件的制造工序中，半導體器件表面的平坦化技術越來越重要。該 平坦化技術中最重要的技術是化學機械研磨（CMP:ChemiaclMechanicalPolishing)。該 化學機械研磨是，使用研磨裝置，將含有二氧化硅（C02)等的磨料的研磨液供給到研磨墊等 的研磨面上，并使半導體晶片等基板與研磨面滑動接觸而進行研磨。
[0004] 這種研磨裝置具有：研磨臺，該研磨臺具有由研磨墊構成的研磨面；以及對半導 體晶片進行保持用的稱為頂環(huán)或研磨頭等的基板保持裝置。在使用這種研磨裝置對半導體 晶片進行研磨的情況，利用基板保持裝置而對半導體晶片進行保持，并以規(guī)定的壓力而將 該半導體晶片按壓到研磨面。此時，通過使研磨臺與基板保持裝置相對運動，從而半導體晶 片與研磨面滑動接觸，半導體晶片的表面被平坦化并被研磨成鏡面狀。
[0005] 在這種研磨裝置中，在研磨中的半導體晶片與研磨墊的研磨面之間的相對的按壓 在晶片整個面上不是均勻的場合，會根據(jù)賦予半導體晶片各部分的按壓力而產(chǎn)生研磨不足 和過分研磨。為了將對于半導體晶片的按壓力予以均勻化，在基板保持裝置的下部設有由 彈性膜（膜片）形成的壓力室，通過將加壓空氣等的流體供給到該壓力室，從而介由彈性膜 而將半導體晶片按壓到模塊的研磨面進行研磨。
[0006] 另一方面，形成于作為研磨對象的半導體晶片的表面的薄膜，其膜厚會因成膜時 的方法和裝置的特性并根據(jù)半導體晶片的徑向位置而有差異。即，半導體晶片的表面在徑 向具有初始膜厚分布。在均勻按壓半導體晶片整個面進行研磨的上述的基板保持裝置中， 由于在半導體晶片的整個面被均勻研磨，因此，不能修正半導體晶片表面上的初始膜厚分 布。
[0007] 因此，提出了這樣的研磨裝置：在半導體晶片的面內(nèi)設有由彈性膜（膜片）形成的 多個壓力室，對供給到多個壓力室的加壓空氣等流體的壓力分別進行控制（例如，專利文 獻1)。在該研磨裝置中，通過局部控制被施加到半導體晶片上的壓力并使對膜厚厚的部分 的研磨面的按壓力大于對膜厚薄的部分的研磨面的按壓力，從而可有選擇地提高該部分的 研磨速率，由此，可在基板的整個面進行不過度也無不足的平坦的研磨而不會受成膜時的 膜厚分布影響。
[0008] 專利文獻1 :日本專利特開2006-128582號公報
[0009] 專利文獻2 :日本專利特開2001-060572號公報
[0010] 專利文獻3 :日本專利特許第4689367號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 本發(fā)明的目的是，提供一種能高精度地對研磨對象物進行研磨的研磨裝置及研磨 方法。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 本發(fā)明的研磨裝置是，使研磨對象物的被研磨面與研磨部件相對滑動而對所述被 研磨面進行研磨，該研磨裝置具有：按壓部，該按壓部通過按壓所述研磨對象物的所述被研 磨面的背面，從而將所述被研磨面按壓到所述研磨部件；膜厚測定部，該膜厚測定部在所述 研磨對象物的研磨中推斷所述研磨對象物的所述被研磨面的殘膜外形；以及控制部，該控 制部在所述研磨對象物的研磨中，根據(jù)所述膜厚測定部的測定結果而控制所述按壓部對所 述被研磨面的背面的按壓，所述控制部控制所述研磨對象物的研磨中的由所述按壓部產(chǎn)生 的按壓，并且所述控制部在研磨中對所述按壓部的周邊部進行控制，所述按壓部的周邊部 對所述被研磨面的對于所述研磨部件的按壓產(chǎn)生影響。
[0015] 利用該結構，由按壓部直接按壓的部分的被研磨面的對于研磨部件的按壓，不僅 由控制按壓部產(chǎn)生的按壓來控制，而且還由控制周邊部產(chǎn)生的該部分的被研磨面的對于研 磨部件的按壓來控制，故可進行高精度的研磨。另外，由于在研磨對象物的研磨中根據(jù)其研 磨狀況而進行這種控制，因此，即使在研磨過程中由按壓部產(chǎn)生的按壓力發(fā)生變化的情況 下，也可與其對應地控制周邊部。
[0016] 在上述的研磨裝置中，所述周邊部也可是擋護部件，該擋護部件在所述按壓部的 近旁對所述研磨部件進行按壓，所述控制部也可控制所述按壓部對所述被研磨面的背面的 按壓，并且所述控制部控制所述擋護部件對所述研磨部件的按壓。
[0017] 利用該結構，由于通過控制擋護部件對于研磨部件的按壓，來控制由按壓部件直 接按壓的部分的被研磨面的對于研磨部件的按壓，因此，可進行高精度的研磨。
[0018] 在上述的研磨裝置中，所述按壓部也可對所述研磨對象物的所述被研磨面的背面 的邊緣區(qū)域進行按壓，所述擋護部件也可是圍住所述研磨對象物的部件。
[0019] 利用該結構，由于通過控制擋護部件對于研磨部件的按壓，來控制背面被按壓部 直接按壓的被研磨面的邊緣區(qū)域對于研磨部件的按壓，因此，可在邊緣部分進行高精度的 研磨。
[0020] 上述的研磨裝置也可具有對所述研磨對象物的所述被研磨面的背面局部地進行 按壓的多個所述按壓部，所述周邊部也可是相鄰的其他的所述按壓部。
[0021] 利用該結構，由于通過控制相鄰的其他的按壓部對被研磨面的背面的按壓，來控 制背面由某個按壓部直接按壓的部分的被研磨面對于研磨部件的按壓，因此，可進行高精 度的研磨。
[0022] 在上述的研磨裝置中，所述周邊部也可是控制由所述按壓部的彈性體的變形所產(chǎn) 生的所述被研磨面的壓力的機構。
[0023] 利用該結構，根據(jù)研磨狀況而可控制按壓部的彈性體的變形所產(chǎn)生的被研磨面的 壓力。
[0024] 在上述的研磨裝置中，所述周邊部也可是控制所述按壓部的彈性體的變形的機 構。
[0025] 利用該結構，根據(jù)研磨狀況而可控制按壓部的彈性體的變形。
[0026] 在上述的研磨裝置中，所述控制部也可對所述周邊部的按壓進行控制，以使所述 被研磨面的膜厚外形在背面被所述按壓部直接按壓的所述被研磨面的整個面內(nèi)成為均勻 的形狀或成為所需的形狀。
[0027] 利用該結構，背面由按壓部直接按壓的被研磨面對于研磨部件的按壓的來自周邊 部的影響，即使是在背面由按壓部直接按壓的被研磨面上是不均勻的情況，也可均勻地對 背面由按壓部直接按壓的被研磨面進行研磨。
[0028] 在上述的研磨裝置中，對于所述周邊部的控制也可設定有控制界限值，所述控制 部也可在所述控制界限值的范圍內(nèi)進行控制。
[0029] 利用該結構，當控制部根據(jù)規(guī)定的算法進行控制時，可防止超過控制界限地控制 周邊部，可防止研磨對象物和研磨裝置的破損等事故。
[0030] 在上述的研磨裝置中，所述按壓部也可由圓形狀的壓力室及包圍該圓形狀的壓力 室周圍的多個圓環(huán)狀的壓力室形成。
[0031] 利用該結構，可將半徑方向的膜厚外形作成所需的形狀。
[0032] 本發(fā)明的研磨方法是，使研磨對象物的被研磨面與研磨部件相對滑動而對所述被 研磨面進行研磨，該研磨方法包含如下步驟：按壓步驟，該按壓步驟通過用按壓部按壓所述 研磨對象物的所述被研磨面的背面，從而將所述被研磨面按壓到所述研磨部件；膜厚測定 步驟，該膜厚測定步驟在所述研磨對象物的研磨中推斷所述研磨對象物的所述被研磨面的 殘膜外形；以及控制步驟，該控制步驟在所述研磨對象物的研磨中，根據(jù)所述膜厚測定步驟 的測定結果而控制所述按壓部對所述被研磨面的背面的按壓，所述控制步驟控制所述按壓 部對所述被研磨面的背面的按壓，并且所述控制步驟在研磨中對所述按壓部的周邊部進行 控制，所述按壓部的周邊部對所述被研磨面的對于所述研磨部件的按壓產(chǎn)生影響。
[0033]即使利用該結構，由按壓部直接按壓的部分的被研磨面對于研磨部件的按壓，不 僅由控制按壓部產(chǎn)生的按壓來控制，而且還由控制周邊部產(chǎn)生的該部分的被研磨面對于研 磨部件的按壓來控制，故可進行高精度的研磨。另外，由于在研磨對象物的研磨中根據(jù)其研 磨狀況而進行這種控制，因此，即使在研磨過程中使按壓部產(chǎn)生的按壓力發(fā)生變化的情況， 也可與其對應地控制周邊部。
[0034]在上述研磨方法中，也可使用背面被所述按壓部直接按壓的所述被研磨面的研磨 速度與所述按壓部及所述周邊部的關系式，而在研磨中計算所述周邊部的按壓。
[0035] 利用該結構，可與膜厚測定步驟中的測定結果對應地控制按壓部及周邊部。
[0036] 在上述的研磨方法中，也可在閉合回路控制中同時確定對所述被研磨面的背面的 按壓和所述周邊部的按壓。
[0037] 利用該結構，可實現(xiàn)更高精度的控制。
[0038]發(fā)明的效果
[0039] 采用本發(fā)明，由按壓部直接按壓的部分的被研磨面對于研磨部件的按壓，不僅由 控制按壓部產(chǎn)生的按壓來控制，而且還由控制周邊部產(chǎn)生的該部分的被研磨面對于所述研 磨部件的按壓來控制，故可進行高精度的研磨。
【附圖說明】
[0040] 圖1是表示本發(fā)明實施方式的研磨裝置整體結構的概略圖。
[0041] 圖2是本發(fā)明實施方式的