研磨方法及研磨装置与流程

本发明关于一种一边将晶片等基板按压于研磨垫的研磨面，一边研磨该基板的研磨方法及研磨装置，特别是关于一边基于膜厚测定器的测定值来调整研磨负重，一边研磨基板的研磨方法及研磨装置。

背景技术：

1、cmp(化学机械研磨(chemical mechanical polishing))装置在半导体组件的制造中，使用于研磨晶片等的基板表面的工序的研磨装置。cmp装置由研磨头保持基板并使基板旋转，进一步在旋转的研磨台上的研磨垫上按压基板来研磨基板的表面。在研磨中，在研磨垫上供给研磨液(浆液)，基板表面通过研磨液的化学性作用与研磨液所含的研磨粒的机械性作用而被平坦化。

2、由cmp装置进行基板的研磨时，为了检查基板的研磨终点及调节基板的研磨条件，正确检测基板表面的状态变化很重要。例如，因为对目标的研磨终点的过度研磨、研磨不足直接造成产品不良，所以需要严格管理研磨量。因此，cmp装置中备有在基板研磨中测定基板的膜厚的膜厚测定器(例如，参照专利文献1)。该膜厚测定器例如设置于研磨台内，研磨台每旋转一周，生成表示基板的多个区域的膜厚的膜厚信号。通过膜厚信号表示的基板的膜厚到达规定的目标厚度时，cmp装置对研磨头及研磨台发出指令而结束基板的研磨。

3、研磨头在其下部具有形成用于将基板按压于研磨垫的多个压力室的弹性膜。通过在各压力室中供给压缩空气等的加压流体，从而经由弹性膜并通过流体压将基板按压于研磨垫。供给至各压力室的流体压通过膜厚测定器所测定的基板每个区域的膜厚来决定。例如，供给至各压力室的流体压(也即，基板相对于研磨垫的研磨负重)基于研磨率与将基板按压于研磨垫的按压力成正比的所谓普雷斯顿(preston)经验法则作调整。也即，提高研磨率时，使流体压上升，降低研磨率时，使流体压减少。通过如此构成，由于基板的每个区域可调整将基板按压于研磨垫的按压力，因此能够以均匀的厚度来研磨整个基板表面。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2017－148933号公报

7、(发明要解决的问题)

8、但是，因为将旋转的基板按压于旋转的研磨垫所产生的摩擦热，在基板研磨中会造成研磨垫的温度逐渐上升。基板的研磨率除了依赖于基板相对于研磨垫的研磨负重之外，也依赖于研磨垫的表面温度。此因，研磨液对基板的化学性作用依赖于温度。

9、图20a是表示以规定的研磨负重研磨基板时的研磨率与研磨温度的关系的一例图，图20b是表示以规定的研磨负重研磨基板时的研磨率与研磨温度的关系的其他例图。图20a及图20b中，纵轴表示研磨率，横轴表示研磨温度(对于研磨垫的表面温度)。图20a及图20b所示的曲线图分别是表示以一定的研磨负重研磨基板时的研磨率与研磨温度的关系的曲线图，不过形成于基板上的膜的种类与研磨液的种类不同。

10、如图20a所示，当研磨负重一定时，一般而言，随着研磨温度上升而研磨率也上升。因而，通过在基板与研磨垫之间产生的摩擦热而研磨垫的温度上升时，研磨率也上升。当研磨率过度上升时，可能难以用正确的膜厚轮廓来研磨基板。再者，若研磨率超过检测研磨终点的分辨率(也即，研磨台每旋转一周的研磨量)时，无法精确检测研磨终点，而可能产生过度研磨。

11、如图20b所示，根据研磨的膜的种类，存在随着研磨温度上升而上升的研磨率转为减少的转折点tp。因为研磨温度超过转折点时研磨率减少，所以cmp装置使供给至各压力室的流体压上升。如此，则研磨垫的表面温度更加上升，研磨率降低，结果可能造成研磨装置的处理量降低。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的为提供一种可获得正确的膜厚轮廓的研磨方法。此外，本发明的目的为提供一种可获得正确的膜厚轮廓的研磨装置。

2、(解决问题的技术手段)

3、一个方式提供一种研磨方法，使用垫温度调整装置将研磨垫的研磨面的温度调整至规定温度，基于设于所述研磨垫的膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板。

4、一个方式为在所述研磨面的温度到达所述规定温度之后立刻开始研磨所述基板的工序。

5、一个方式为在所述研磨面的温度稳定保持在所述规定温度后开始研磨所述基板的工序。

6、一个方式为一边将所述研磨面的温度维持在所述规定温度，一边进行研磨所述基板的工序。

7、一个方式为所述规定温度是第一规定温度，研磨所述基板的工序包含：第一研磨，以所述第一规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板；及第二研磨，以与所述第一规定温度不同的第二规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板，从所述第一研磨切换为所述第二研磨是在通过所述膜厚测定器测定的所述基板的剩余膜的量到达规定量时进行的。

8、一个方式为所述规定温度是第一规定温度，研磨所述基板的工序包含：第一研磨，以所述第一规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板；及第二研磨，以从所述第一规定温度逐渐变化的第二规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板，从所述第一研磨切换为所述第二研磨是在通过所述膜厚测定器测定的所述基板的剩余膜的量到达规定量时进行的。

9、一个方式为提供一种研磨装置，具备：研磨台，该研磨台用于支承研磨垫；研磨头，该研磨头将基板按压于所述研磨垫的研磨面来研磨所述基板；垫温度测定器，该垫温度测定器测定所述研磨面的温度；垫温度调整装置，该垫温度调整装置调整所述研磨面的温度；膜厚测定器，该膜厚测定器安装于所述研磨台；及控制装置，该控制装置至少控制所述研磨头与所述垫温度调整装置的动作，所述控制装置基于所述垫温度测定器的测定值，并使用所述垫温度调整装置将所述研磨面的温度调整成规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板。

10、一个方式为所述控制装置在所述研磨面的温度到达所述规定温度之后立刻开始所述基板的研磨。

11、一个方式为所述控制装置在所述研磨面的温度稳定保持在所述规定温度后开始所述基板的研磨。

12、一个方式为所述控制装置一边将所述研磨面的温度维持在所述规定温度，一边进行所述基板的研磨。

13、一个方式为所述规定温度是第一规定温度，所述基板的研磨包含：第一研磨，以所述第一规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板；及第二研磨，以与所述第一规定温度不同的第二规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板，所述控制装置在通过所述膜厚测定器测定的所述基板的剩余膜的量到达规定量时，从所述第一研磨切换为所述第二研磨。

14、一个方式为所述规定温度是第一规定温度，所述基板的研磨包含：第一研磨，以所述第一规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板；及第二研磨，以从所述第一规定温度逐渐变化的第二规定温度，并基于所述膜厚测定器的测定值，一边控制将所述基板按压于所述研磨面的研磨负重，一边研磨所述基板，所述控制装置在通过所述膜厚测定器测定的所述基板的剩余膜的量到达规定量时，从所述第一研磨切换为所述第二研磨。

15、发明效果

16、采用本发明时，由于在基板研磨中将研磨垫维持在规定温度，因此，能够以基于膜厚测定器的测定值的期望研磨率来研磨基板。结果，能够以正确的膜厚轮廓研磨基板。