研磨裝置及研磨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用具有保持環(huán)的基板保持部件將基板按壓到研磨墊上并對(duì)基板進(jìn)行研磨的研磨裝置及研磨方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在研磨裝置中，使基板保持在基板保持部件上并使其旋轉(zhuǎn)，將基板按壓到旋轉(zhuǎn)的研磨墊上而對(duì)基板的表面進(jìn)行研磨。此時(shí)，為了防止基板脫離研磨位置，而在基板保持部件上設(shè)置將研磨中的基板包圍的保持環(huán)。保持環(huán)將被按壓到研磨墊上的基板包圍，并且其自身底面也被按壓到研磨墊。此時(shí)，保持環(huán)的底面相對(duì)于研磨墊的按壓力會(huì)影響到基板邊緣部的研磨外形。
[0003]但是，即使是保持環(huán)相對(duì)于研磨墊的按壓力設(shè)定為規(guī)定值而對(duì)基板進(jìn)行研磨的情況下，因保持環(huán)的底面的三維形狀，基板邊緣部有時(shí)不形成所期望的研磨外形。這被認(rèn)為是這樣的緣故:即使將保持環(huán)的按壓力設(shè)為規(guī)定的壓力，在基板邊緣部的附近保持環(huán)相對(duì)于研磨墊的按壓力也因保持環(huán)的底面的三維形狀而有所不同，研磨墊的回彈狀態(tài)有所不同。
[0004]另外，由于每個(gè)保持環(huán)的底面的三維形狀因制造保持環(huán)時(shí)機(jī)械加工時(shí)的精度條件而產(chǎn)生偏差，因此，當(dāng)將保持環(huán)更換為新的保持環(huán)時(shí)，有時(shí)無(wú)法重現(xiàn)更換前的研磨外形。對(duì)于保持環(huán)的內(nèi)周面形狀，一般我們知道，使用中的經(jīng)時(shí)變化也會(huì)影響研磨外形，尤其會(huì)影響邊緣附近的研磨外形。
[0005]作為用于解決這種問(wèn)題的方法，以往，采用了這樣的方法:通過(guò)實(shí)體機(jī)器下的模擬基板的研磨所進(jìn)行的保持環(huán)的磨合(日文<夕O )，而使保持環(huán)的底面的三維形狀一致的方法；以及利用機(jī)械加工而將保持環(huán)的底面預(yù)先加工成磨合結(jié)束后的三維形狀的方法等。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-128582號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2001-060572號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本專利第4689367號(hào)公報(bào)
[0011]但是，對(duì)于以往的方法，有如下問(wèn)題。首先，由于必須提高保持環(huán)的加工精度，因此成本就會(huì)上升。另外，當(dāng)進(jìn)行磨合時(shí)，裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率就下降，也耗費(fèi)模擬基板和漿料等的成本。此外，在半導(dǎo)體制造現(xiàn)場(chǎng)，有時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的種類而改變研磨條件，但是，對(duì)于保持環(huán)的底面的三維形狀，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，因處理種類和研磨條件而變化，因此，實(shí)際上難以嚴(yán)格控制形狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0013]本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而作出，其目的在于提供一種研磨裝置及研磨方法，其抑制基板保持部件的保持環(huán)的形狀因每個(gè)保持環(huán)的偏差和經(jīng)時(shí)變化而引起的外形的重現(xiàn)性下降。
[0014]用于解決問(wèn)題的手段
[0015]本發(fā)明的研磨裝置包括:基板保持部件，該基板保持部件將基板按壓到研磨墊，并具有將被按壓在所述研磨墊上的所述基板包圍的保持環(huán)；測(cè)定單元，該測(cè)定單元對(duì)所述保持環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定；以及控制部，該控制部基于由所述測(cè)定單元測(cè)定的所述保持環(huán)的表面形狀，來(lái)決定所述基板的研磨條件。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于可對(duì)保持環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定并據(jù)此來(lái)決定基板的研磨條件，因此，可減少保持環(huán)的表面形狀的偏差和經(jīng)時(shí)變化所帶來(lái)的影響。
[0016]上述的研磨裝置還可以具有基板交接單元，該基板交接單元用于將所述基板裝載到所述基板保持部件上、和/或?qū)⑺龌鍙乃龌灞３植考闲遁d，所述測(cè)定單元也可是，當(dāng)在所述基板保持部件與所述基板交接單元之間交接所述基板時(shí)對(duì)所述保持環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在基板交接單元中對(duì)保持環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定，因此，每當(dāng)更換一張或多張基板時(shí)就可測(cè)定保持環(huán)的表面形狀。
[0017]在上述的研磨裝置中，所述測(cè)定單元也可對(duì)所述保持環(huán)的底面形狀進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可減少制造保持環(huán)時(shí)的機(jī)械加工時(shí)精度條件所產(chǎn)生的每各保持環(huán)的底面形狀的偏差對(duì)研磨外形造成的影響。
[0018]在上述的研磨裝置中，所述測(cè)定單元也可對(duì)所述保持環(huán)的底面直徑整體進(jìn)行測(cè)定。
[0019]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可測(cè)定保持環(huán)的底面徑向的整體形狀。
[0020]在上述的研磨裝置中，所述測(cè)定單元也可對(duì)所述保持環(huán)的底面徑向的內(nèi)周側(cè)一半以上的部分的形狀進(jìn)行測(cè)定。
[0021]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可測(cè)定保持環(huán)的底面徑向的內(nèi)周側(cè)一半的部分的形狀。
[0022]在上述的研磨裝置中，所述測(cè)定單元也可對(duì)所述保持環(huán)的內(nèi)周面形狀進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可抑制基板因使用而處于保持環(huán)的內(nèi)周面且形狀產(chǎn)生經(jīng)時(shí)變化而對(duì)研磨外形造成的影響。
[0023]在上述的研磨裝置中，所述測(cè)定單元也可是超聲波傳感器、渦電流傳感器、光傳感器或接觸式傳感器中的任何一種。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可較佳地測(cè)定保持環(huán)的表面形狀。
[0024]在上述的研磨裝置中，所述基板交接單元也可具有對(duì)所述保持環(huán)的底面一部分進(jìn)行支撐的支撐部，所述測(cè)定單元也可對(duì)將底面一部分支撐于所述支撐部的所述保持環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可測(cè)定底面被保持于支撐部的狀態(tài)的保持環(huán)的表面形狀。
[0025]在上述的研磨裝置中，所述支撐部也可具有缺口部，所述測(cè)定單元也可配置于所述缺口部并對(duì)所述保持環(huán)的底面形狀進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可測(cè)定底面被保持于支撐部的狀態(tài)下的保持環(huán)的底面形狀。
[0026]在上述的研磨裝置，所述測(cè)定單元也可對(duì)所述保持環(huán)的底面徑向的形狀進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可測(cè)定保持環(huán)的底面徑向的形狀的偏差。
[0027]在上述的研磨裝置中，所述測(cè)定單元也可通過(guò)一邊沿所述保持環(huán)的徑向移動(dòng)一邊進(jìn)行測(cè)定，來(lái)測(cè)定所述保持環(huán)的徑向的形狀。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)對(duì)小的傳感范圍進(jìn)行掃描來(lái)測(cè)定保持環(huán)的底面徑向的形狀。
[0028]在上述的研磨裝置中，所述測(cè)定單元也可是沿所述保持環(huán)的徑向延伸的線性傳感器或區(qū)域傳感器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，也可高速測(cè)定保持環(huán)的底面徑向的形狀。
[0029]在上述的研磨裝置中，多個(gè)所述測(cè)定單元也可沿所述保持環(huán)的徑向排列配置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，也可高速測(cè)定保持環(huán)的底面徑向的形狀。
[0030]在上述的研磨裝置中，多個(gè)所述測(cè)定單元也可沿所述保持環(huán)的周向排列配置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可測(cè)定保持環(huán)的底面周向的形狀。
[0031]在上述的研磨裝置中，所述控制部也可基于所述測(cè)定單元的測(cè)定結(jié)果而對(duì)所述保持環(huán)的傾斜進(jìn)行修正。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可修正保持于基板保持部件的保持環(huán)的傾斜。
[0032]上述的研磨裝置還可以具有將所述保持環(huán)的要測(cè)定的表面上的附著物予以去除的清潔單元。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于保持環(huán)的表面被清潔，因此，可獲得精度高的測(cè)定結(jié)果。
[0033]上述的研磨裝置還可以具有將所述測(cè)定單元上的附著物予以去除的清潔單元。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于傳感器被清潔，因此，可獲得精度高的測(cè)定結(jié)果。
[0034]上述的研磨裝置還可以具有:溫度檢測(cè)單元，該溫度檢測(cè)單元對(duì)所述保持環(huán)的要測(cè)定的表面溫度進(jìn)行測(cè)定；以及冷卻單元，該冷卻單元基于所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)出的溫度，而對(duì)所述保持環(huán)進(jìn)行冷卻，以使所述保持環(huán)的要測(cè)定的表面溫度為恒定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于保持環(huán)的溫度得到控制，因此，保持環(huán)的表面形狀的測(cè)定穩(wěn)定。
[0035]上述的研磨裝置也可還具有校正用環(huán)，所述控制部也可基于所述測(cè)定單元對(duì)所述校正用環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定后的結(jié)果，而校正所述保持環(huán)的表面形狀的測(cè)定結(jié)果。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可自動(dòng)校正傳感器的檢測(cè)值。
[0036]在上述的研磨裝置中，所述校正用環(huán)的要測(cè)定的表面的平面度也可以是5 μπι以下。
[0037]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可高精度地進(jìn)行傳感器的校正。
[0038]在上述的研磨裝置中，所述基板保持部件也可以是能夠旋轉(zhuǎn)的，所述控制部也可以是，當(dāng)在測(cè)定所述保持環(huán)的表面形狀時(shí)，通過(guò)控制所述基板保持部件的旋轉(zhuǎn)相位，從而使所述測(cè)定單元和所述保持環(huán)成為規(guī)定的位置關(guān)系。
[0039]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在保持環(huán)上形成有槽的情況下，也可測(cè)定無(wú)槽的部位、或有槽的部位的任意部位的表面形狀。
[0040]本發(fā)明的研磨方法包含如下步驟:研磨步驟，在該研磨步驟中，在利用保持環(huán)包圍基板并將該基板按壓到研磨墊的狀態(tài)下，使所述基板和所述研磨墊相對(duì)移動(dòng)，由此對(duì)所述基板進(jìn)行研磨；測(cè)定步驟，在該測(cè)定步驟中，對(duì)所述保持環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定；以及控制步驟，在該控制步驟中，基于由所述測(cè)定步驟測(cè)定的所述保持環(huán)的表面形狀，而決定所述研磨步驟中的研磨條件，所述研磨步驟根據(jù)由所述控制步驟決定的所述研磨條件而對(duì)所述基板進(jìn)行研磨。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于測(cè)定保持環(huán)的表面形狀并據(jù)此來(lái)決定基板的研磨條件，因此，可減少保持環(huán)的表面形狀的偏差和經(jīng)時(shí)變化所帶來(lái)的影響。
[0041]發(fā)明效果
[0042]根據(jù)本發(fā)明，由于對(duì)保持環(huán)的表面形狀進(jìn)行測(cè)定而基于此來(lái)決定基板的研磨條件，所以能夠減低保持環(huán)的表面形狀的偏差或經(jīng)時(shí)變化所帶來(lái)的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的研磨裝置整體結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0044]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的研磨頭的示意剖視圖。
[0045]圖3是示意地表示實(shí)施方式的研磨頭和推桿的俯視圖。
[0046]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式的圖3的A-A剖視圖。
[0047]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式的圖3的B-B剖視圖。
[0048]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的測(cè)定單元的變形例的剖視圖。
[0049]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的測(cè)定單元的變形例的剖視圖。
[0050]圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的測(cè)定單元的變形例的剖視圖。
[0051]圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的測(cè)定單元的變形例的剖視圖。
[0052]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的設(shè)置于推桿的基準(zhǔn)環(huán)的俯視圖。
[0053]圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式的圖10的C-C剖視圖。
[0054]符號(hào)說(shuō)明
[0055]I 研磨頭(基板保持裝置)
[0056]2 研磨頭主體
[0057]3 擋環(huán)
[0058]4 彈性膜(膜片)
[0059]4a 隔壁<