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JPH0929622A - ポリッシング装置 - Google Patents

ポリッシング装置

Info

Publication number
JPH0929622A
JPH0929622A JP20659195A JP20659195A JPH0929622A JP H0929622 A JPH0929622 A JP H0929622A JP 20659195 A JP20659195 A JP 20659195A JP 20659195 A JP20659195 A JP 20659195A JP H0929622 A JPH0929622 A JP H0929622A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
polished
turntable
top ring
small
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20659195A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirokuni Hiyama
浩国 桧山
Taketaka Wada
雄高 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP20659195A priority Critical patent/JPH0929622A/ja
Publication of JPH0929622A publication Critical patent/JPH0929622A/ja
Priority to US08/891,993 priority patent/US6015337A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/12—Lapping plates for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨の不均一性を容易に補正することができ
るポリッシング装置、更には被研磨面上の特定の箇所の
みを強調して研磨することができるポリッシング装置を
提供する。 【解決手段】 上面に研磨布４を貼ったターンテーブル
１とトップリング３とを有し、ターンテーブル１上の研
磨布４とトップリング３との間に研磨対象物２を介在さ
せて所定の圧力で押圧するとともに、ターンテーブル１
とトップリング３とを相対位置運動させることによって
研磨対象物２の表面を研磨するポリッシング装置におい
て、ターンテーブル１を複数の同心に配置された環状の
小テーブルＴ2〜Ｔ7の集合体を有するように形成し、そ
れぞれの小テーブルＴ2〜Ｔ7の半径方向幅を研磨対象物
２の直径より小さくし、研磨対象物２への作用領域に基
づいて決定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポリッシング装置に
係り、特に半導体ウエハ等の研磨対象物を平坦かつ鏡面
状に研磨するポリッシング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に、０．５μｍ以下の光リソグラフィ
の場合、焦点間深度が浅くなるため、ステッパの結像面
の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を
平坦化することが必要となるが、この平坦化法の一手段
としてポリッシング装置により研磨することが行われて
いる。この種のポリッシング装置は、各々独立した回転
数で回転するターンテーブルとトップリングとを対向し
て配置し、トップリングが一定の圧力をターンテーブル
に与えるとともに、ターンテーブル上の砥液を含んだ研
磨布とトップリングとの間に研磨対象物を挟んで保持
し、研磨を行っていた。
【０００３】上述したポリッシング装置には、研磨後の
研磨対象物が高度の平坦度を持つように研磨を行なうこ
とが要求される。そのために、研磨時に半導体ウエハを
保持する保持面、すなわちトップリングの下端面、およ
び半導体ウエハに接する研磨布の接触面、ひいてはター
ンテーブルの研磨布の貼り付け面は高精度な平坦度を有
するものが望ましいと考えられ、用いられてきた。
【０００４】一方、ポリッシング装置の研磨作用におよ
ぼす要因として、トップリングの保持面および研磨布の
接触面の形状だけでなく、研磨布と半導体ウエハの相対
速度、半導体ウエハの研磨面上の押圧力の分布、研磨布
上の砥液の量、研磨布の使用時間等が影響することが知
られている。よって、これらの要素を半導体ウエハの研
磨面全面で等しくすれば、高精度な平坦度が得られると
考えられる。
【０００５】しかし、上記の研磨作用に影響する要素の
うちで、研磨面全面で等しくすることが可能な要素と、
極めて困難な要素が有る。たとえば、研磨布と半導体ウ
エハの相対速度は、ターンテーブルとトップリングの回
転を同一回転数且つ同一方向にすることで均一にできる
が、砥液の量は遠心力が働くため均一にすることは困難
である。よって、トップリングの下端面のターンテーブ
ル上の研磨布上面を平坦にすることを含めて研磨作用に
影響する要素を研磨面全面で等しくするという考え方で
は、研磨後の研磨面の平坦度に限界があり、必要とする
平坦度が得られない場合がある。
【０００６】そこで、より高精度な平坦度を得るための
方法として、特開平６−３３３８９１号公報に示すよう
に、トップリングの保持面の形状を凹面や凸面に形成し
て半導体ウエハの研磨面内での押圧力に圧力の分布を持
たせ、砥液の入り込みや研磨布の使用時間のバラツキに
よる研磨作用の不均一性を補正することが行われてい
た。また、トップリングをダイヤフラム構造とし、研磨
中に圧力分布を変更させて研磨作用の不均一性を補正す
ること等が行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トップ
リングの保持面の形状に工夫を施す場合には、トップリ
ングの保持面は常に半導体ウエハに接触しているため、
連続的に研磨中の全時間に亘って研磨に影響する。即
ち、トップリングの保持面の形状は、研磨作用に敏感に
影響を及ぼしすぎるため、トップリングの保持面を意図
的に平坦でない形状にして補正することは極めて難し
く、与えた意図的な形状がわずかでも不適切であった場
合には、かえってウエハ研磨面の平坦度が失われたり、
補正が不足して十分なウエハ研磨面の平坦度が得られな
いという問題点があった。
【０００８】また、トップリング保持面の形状を工夫す
ることで補正を行う場合には、トップリング保持面はウ
エハ研磨面と略同一の大きさであるため、余りにも狭い
範囲で複雑な形状補正を行わなければならず、このこと
も、トップリングの保持面の形状で研磨作用の補正を行
うことを困難にしていた。
【０００９】更に、従来のポリッシング装置、特に半導
体ウエハ等の研磨装置においては、研磨対象物の研磨後
の研磨面がより平坦であることが追求され、逆に意図的
に平坦ではない形状に研磨することや、研磨面の狙った
一部の領域の研磨量を増減するように研磨することに関
しては、上記以外の適当な手段や装置が殆どなかった。
【００１０】本発明は上述した問題点を解決すべくなさ
れたもので、研磨の不均一性を容易に補正することがで
きるポリッシング装置、更には被研磨面上の特定の箇所
のみを強調して研磨することができるポリッシング装置
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明は、上面に研磨布を貼ったターンテーブル
とトップリングとを有し、前記ターンテーブル上の研磨
布とトップリングとの間に研磨対象物を介在させて所定
の圧力で押圧するとともに、該ターンテーブルと該トッ
プリングとを相対位置運動させることによって該研磨対
象物の表面を研磨するポリッシング装置において、前記
ターンテーブルを複数の同心に配置された環状の小テー
ブルの集合体を有するように形成し、それぞれの小テー
ブルの半径方向幅を研磨対象物の直径より小さくし、研
磨対象物への作用領域に基づいて決定したことを特徴と
するものである。
【００１２】本発明によれば、各々の小テーブルが研磨
する研磨を対象物の部分が異なるので、同心円環状に分
割した小テーブルの回転数を個々に制御すれば、同一の
研磨対象物の異なる部分に異なった研磨速度を与えるこ
とが可能となる。すなわち、機械的研磨速度は、研磨対
象物をテーブルに押し付ける面圧と研磨対象物とテーブ
ルの間の相対速度の積に比例する（Ｖ＝ηｐｖ，Ｖ：研
磨速度、η：比例定数、ｐ：面圧、ｖ：相対速度）か
ら、テーブルの回転数を変化させれば、結果的に研磨さ
れる量を変化させることが可能となる。
【００１３】本発明では、円環状の小テーブルの回転数
を個々に独立に制御することができるので、研磨対象物
へ与える影響を回転数の制約なしに自由に設定でき、研
磨対象物の研磨量の制御を任意に変えることが可能であ
る。この結果、種々の条件に対応して研磨対象物の全面
を均一に研磨することも、また、研磨対象物の特定の箇
所を強調して研磨することも可能である。
【００１４】従来のテーブル上に凹凸を形成する方法で
は、研磨対象物の回転と凸部もしくは凹部の回転とが同
期すると、研磨対象物の一部分だけが強い影響を受ける
ことになるため、周方向に均一な効果を与えようとする
場合には、テーブルと研磨対象物の回転数の選択には自
ずと制約があったが、本発明ではこのような回転数の制
約がない。
【００１５】また、凹部や凸部を形成すると研磨対象物
の凹部や凸部以外の部分の面圧が変化するため、凹部や
凸部が作用しない部分の研磨量も変化し、予め全体的な
効果を正確に予測することが煩難であるが、本発明では
面圧も変化しないから効果の予測も簡便で、研磨対象物
の研磨量を任意に制御することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリッシング
装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施例
においては、研磨対象物として半導体ウエハを例に挙げ
て説明する。図１は、本発明のポリッシング装置の全体
構成を示す縦断面図であり、支持部Ｓの上面に設置した
基台Ｂと、基台Ｂの上に回転可能に設置されたターンテ
ーブル１と、半導体ウエハ２を保持しつつターンテーブ
ル１に押しつけるトップリング３とを具備している。タ
ーンテーブル１の上面には、研磨布４が貼設されてい
る。
【００１７】トップリング３は、モータ（図示せず）に
連結されるとともに昇降シリンダ（図示せず）に連結さ
れている。これによって、トップリング３は、矢印で示
すように昇降可能かつその軸心回りに回転可能になって
おり、研磨対象物（半導体ウエハ）２を研磨布４に対し
て任意の圧力で押圧することができるようになってい
る。ターンテーブル１の上方には研磨砥液ノズル５が設
置されており、研磨砥液ノズル５によってターンテーブ
ル１に張り付けられた研磨布４上に研磨砥液Ｑが供給さ
れるようになっている。なお、トップリング３の下部外
周部には、半導体ウエハ２の外れ止めを行うガイドリン
グ６が設けられている。
【００１８】図２は、本実施例のターンテーブル及び研
磨布の詳細を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２
（ｂ）は断面図である。図２（ａ）に示すように、ター
ンテーブル１は、中央の円盤状小テーブルＴ1と、これ
を同心に取り囲む円環状の小テーブルＴ2，Ｔ3，Ｔ4，
Ｔ5，Ｔ6，Ｔ7に分割されており、それぞれの小テーブ
ル上には該小テーブルと同じ円形又は円環形状の研磨布
４が取付けられている。円環状小テーブルＴ2〜Ｔ7の幅
ｔは、研磨対象２の直径Ｄより小さくなるように設定さ
れ、半導体ウエハ２が図２（ａ）に示すように複数の小
テーブルＴ1〜Ｔ7によって研磨される。この小テーブル
の数が大きい程、半導体ウエハ２の研磨量の分布を制御
する自由度が大きくなる。
【００１９】例えば、ウエハ２の中央領域と外周領域と
の研磨量を制御したい場合は、図２（ｃ）のように最低
限３つの小テーブルＴ1〜Ｔ3に分割すれば制御が可能で
ある。また、ウエハの中間領域の研磨量を制御する場合
は図２（ｄ）のように５つの小テーブルＴ1〜Ｔ5に分割
すれば制御可能である。すなわち、ウエハ２上で研磨量
を制御したい領域を細かくとろうとすれば小テーブルの
数を増加させれば良い。半導体ウエハ２は生産性の観点
から、大径化の方向に進んでおり、現在の直径６イン
チ、８インチのウエハから、近い将来に１２インチを超
えるサイズになると目されている。このような大径ウエ
ハの研磨では、ますますその平坦度の確保が困難となる
ため、本発明のような選択的研磨量制御技術が重要とな
る。ウエハの大径化に伴って、小テーブルの数を増加さ
せれば研磨量の制御の自由度も増加し、有利となる。
【００２０】各小テーブルＴ1〜Ｔ7は、図示しないガイ
ド機構によりそれぞれ基台Ｂ上を回転可能になってお
り、基台Ｂ上には、図１に示すように、それぞれの小テ
ーブルＴ1〜Ｔ7に１つの駆動装置（減速器付きモータ）
７が設置されている。これらの駆動装置７は回転数制御
装置８に接続されており、各小テーブルＴ1〜Ｔ7の回転
数を独立に制御することができるようになっている。
【００２１】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング３の下面に半導体ウエハ２を保持させ、半導
体ウエハ２を回転しているターンテーブル１の上面の研
磨布４に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液
ノズル５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布４に
研磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ２の被研磨
面（下面）と研磨布４の間に研磨砥液Ｑが存在した状態
で研磨が行われる。
【００２２】次に、研磨対象物２を、その領域毎に研磨
量を任意に制御する方法について、図３を参照して説明
する。図３に示すように、ターンテーブル１が円環状小
テーブルＴ1〜Ｔ7よりなり、それぞれω1 〜ω7 の回転
速度で回転するものと仮定する。今、研磨対象のウエハ
２の回転速度をωTkとし、その表面を図示するような中
心円領域、及びこれを取り囲む円環状の領域〜に
分けて考えることにする。領域の径、各領域〜の
幅は小テーブルの幅ｔに等しくなるように設定してい
る。
【００２３】ウエハ２上のそれぞれの領域は、各小テー
ブルによって以下のように研磨される。 ウエハ領域 その領域の研磨に関与する小テーブル Ｔ4 Ｔ3，Ｔ4，Ｔ5 Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4，Ｔ5，Ｔ6 Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4，Ｔ5，Ｔ6，Ｔ7
【００２４】すなわち、ウエハ２の領域によってそこを
研磨する小テーブルの数が異なる。例えば、小テーブル
Ｔ1と小テーブルＴ7は領域だけしか研磨しないので、
図４（ａ）のようにこの領域の膜厚のみが他より小さい
場合には、このＴ1とＴ7の回転数を減少させれば、ウエ
ハ２の領域の研磨量だけを変えて、均一な厚さとする
ことができる。
【００２５】しかし、領域以外の部分の研磨に寄与す
る小テーブルＴ2〜Ｔ6は、大かれ少なかれ他の領域の研
磨にも係わっている。従って、領域〜のどれか１つ
の領域だけの研磨量を制御したい場合には、複数の小テ
ーブルの回転数を変化させる必要がある。図４（ｂ）に
示すように、領域部分のみの膜厚が厚く残る場合は、
この部分の研磨量だけを増加させる。これには、小テー
ブルＴ4の速度を増加させれば良いが、小テーブルＴ4は
他の〜の領域の研磨にも関与するため、それだけで
は以外の領域の研磨量も増加してしまう。そこで〜
の領域では小テーブルＴ3やＴ5などの速度を減少させ
て、小テーブルＴ4の速度増加に伴う研磨速度増加をキ
ャンセルするように調整すればよい。逆に領域の研磨
量だけを減少させたい時は、上述と逆に小テーブルＴ4
の速度を減少させ、小テーブルＴ3やＴ5の速度を増加さ
せればよい。
【００２６】又、領域あるいはの研磨量を制御する
場合には、小テーブルＴ4はすべての領域の研磨に寄与
することから、小テーブルＴ4以外の小テーブルを用い
て上述と同様な方法で制御が可能である。したがって、
本発明のようにターンテーブルを円環状小テーブルに分
割し、それぞれの回転速度を調整することによって、研
磨対象の研磨量の分布を任意に制御することが可能とな
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明では、ターンテーブルを複数の同
心に配置された環状の小テーブルの集合体を有するよう
に形成し、それぞれの小テーブルの半径方向幅を、研磨
対象物の直径より小さく、研磨対象物への作用領域に基
づいて決定しているので、研磨対象物の部分毎の研磨量
を任意に制御することが可能である。また、そのような
効果を得るための回転数に関する制約もなく、凹凸を形
成する場合のように面圧も変化しないから、効果の予測
も簡便で、研磨対象物の研磨量を任意に制御することが
容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例のポリッシング装置の全体
の構成を示す一部破断図である。
【図２】この発明の一実施例のポリッシング装置のター
ンテーブルの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は断面図である。
【図３】この発明の一実施例のポリッシング装置の作用
を説明する図である。
【図４】この発明の一実施例のポリッシング装置の作用
及び効果を説明する図である。
【符号の説明】
Ｔ1 円盤状小テーブル Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4，Ｔ5，Ｔ6，Ｔ7 円環状小テーブル １ ターンテーブル ２ 研磨対象物（ウエハ） ３ トップリング ４ 研磨布 ７ 駆動装置 ，，， 研磨対象の円環領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ポリッシング装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポリッシング装置に
係り、特に半導体ウエハ等の研磨対象物を平坦かつ鏡面
状に研磨するポリッシング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に、０．５μｍ以下の光リソグラフィ
の場合、焦点間深度が浅くなるため、ステッパの結像面
の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を
平坦化することが必要となるが、この平坦化法の一手段
としてポリッシング装置により研磨することが行われて
いる。この種のポリッシング装置は、各々独立した回転
数で回転するターンテーブルとトップリングとを対向し
て配置し、トップリングが一定の圧力をターンテーブル
に与えるとともに、ターンテーブル上の砥液を含んだ研
磨布とトップリングとの間に研磨対象物を挟んで保持
し、研磨を行っていた。
【０００３】上述したポリッシング装置には、研磨後の
研磨対象物が高度の平坦度を持つように研磨を行なうこ
とが要求される。そのために、研磨時に半導体ウエハを
保持する保持面、すなわちトップリングの下端面、およ
び半導体ウエハに接する研磨布の接触面、ひいてはター
ンテーブルの研磨布の貼り付け面は高精度な平坦度を有
するものが望ましいと考えられ、用いられてきた。
【０００４】一方、ポリッシング装置の研磨作用におよ
ぼす要因として、トップリングの保持面および研磨布の
接触面の形状だけでなく、研磨布と半導体ウエハの相対
速度、半導体ウエハの研磨面上の押圧力の分布、研磨布
上の砥液の量、研磨布の使用時間等が影響することが知
られている。よって、これらの要素を半導体ウエハの研
磨面全面で等しくすれば、高精度な平坦度が得られると
考えられる。
【０００５】しかし、上記の研磨作用に影響する要素の
うちで、研磨面全面で等しくすることが可能な要素と、
極めて困難な要素が有る。たとえば、研磨布と半導体ウ
エハの相対速度は、ターンテーブルとトップリングの回
転を同一回転数且つ同一方向にすることで均一にできる
が、砥液の量は遠心力が働くため均一にすることは困難
である。よって、トップリングの下端面のターンテーブ
ル上の研磨布上面を平坦にすることを含めて研磨作用に
影響する要素を研磨面全面で等しくするという考え方で
は、研磨後の研磨面の平坦度に限界があり、必要とする
平坦度が得られない場合がある。
【０００６】そこで、より高精度な平坦度を得るための
方法として、特開平６−３３３８９１号公報に示すよう
に、トップリングの保持面の形状を凹面や凸面に形成し
て半導体ウエハの研磨面内での押圧力に圧力の分布を持
たせ、砥液の入り込みや研磨布の使用時間のバラツキに
よる研磨作用の不均一性を補正することが行われてい
た。また、トップリングをダイヤフラム構造とし、研磨
中に圧力分布を変更させて研磨作用の不均一性を補正す
ること等が行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トップ
リングの保持面の形状に工夫を施す場合には、トップリ
ングの保持面は常に半導体ウエハに接触しているため、
連続的に研磨中の全時間に亘って研磨に影響する。即
ち、トップリングの保持面の形状は、研磨作用に敏感に
影響を及ぼしすぎるため、トップリングの保持面を意図
的に平坦でない形状にして補正することは極めて難し
く、与えた意図的な形状がわずかでも不適切であった場
合には、かえってウエハ研磨面の平坦度が失われたり、
補正が不足して十分なウエハ研磨面の平坦度が得られな
いという問題点があった。
【０００８】また、トップリング保持面の形状を工夫す
ることで補正を行う場合には、トップリング保持面はウ
エハ研磨面と略同一の大きさであるため、余りにも狭い
範囲で複雑な形状補正を行わなければならず、このこと
も、トップリングの保持面の形状で研磨作用の補正を行
うことを困難にしていた。
【０００９】更に、従来のポリッシング装置、特に半導
体ウエハ等の研磨装置においては、研磨対象物の研磨後
の研磨面がより平坦であることが追求され、逆に意図的
に平坦ではない形状に研磨することや、研磨面の狙った
一部の領域の研磨量を増減するように研磨することに関
しては、上記以外の適当な手段や装置が殆どなかった。
【００１０】本発明は上述した問題点を解決すべくなさ
れたもので、研磨の不均一性を容易に補正することがで
きるポリッシング装置、更には被研磨面上の特定の箇所
のみを強調して研磨することができるポリッシング装置
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明は、上面に研磨布を貼ったターンテーブル
とトップリングとを有し、前記ターンテーブル上の研磨
布とトップリングとの間に研磨対象物を介在させて所定
の圧力で押圧するとともに、該ターンテーブルと該トッ
プリングとを相対位置運動させることによって該研磨対
象物の表面を研磨するポリッシング装置において、前記
ターンテーブルを複数の同心に配置された環状の小テー
ブルの集合体を有するように形成し、それぞれの小テー
ブルの半径方向幅を研磨対象物の直径より小さくし、研
磨対象物への作用領域に基づいて決定したことを特徴と
するものである。
【００１２】本発明によれば、各々の小テーブルが研磨
する研磨を対象物の部分が異なるので、同心円環状に分
割した小テーブルの回転数を個々に制御すれば、同一の
研磨対象物の異なる部分に異なった研磨速度を与えるこ
とが可能となる。すなわち、機械的研磨速度は、研磨対
象物をテーブルに押し付ける面圧と研磨対象物とテーブ
ルの間の相対速度の積に比例する（Ｖ＝ηｐｖ，Ｖ：研
磨速度、η：比例定数、ｐ：面圧、ｖ：相対速度）か
ら、テーブルの回転数を変化させれば、結果的に研磨さ
れる量を変化させることが可能となる。
【００１３】本発明では、円環状の小テーブルの回転数
を個々に独立に制御することができるので、研磨対象物
へ与える影響を回転数の制約なしに自由に設定でき、研
磨対象物の研磨量の制御を任意に変えることが可能であ
る。この結果、種々の条件に対応して研磨対象物の全面
を均一に研磨することも、また、研磨対象物の特定の箇
所を強調して研磨することも可能である。
【００１４】従来のテーブル上に凹凸を形成する方法で
は、研磨対象物の回転と凸部もしくは凹部の回転とが同
期すると、研磨対象物の一部分だけが強い影響を受ける
ことになるため、周方向に均一な効果を与えようとする
場合には、テーブルと研磨対象物の回転数の選択には自
ずと制約があったが、本発明ではこのような回転数の制
約がない。
【００１５】また、凹部や凸部を形成すると研磨対象物
の凹部や凸部以外の部分の面圧が変化するため、凹部や
凸部が作用しない部分の研磨量も変化し、予め全体的な
効果を正確に予測することが煩難であるが、本発明では
面圧も変化しないから効果の予測も簡便で、研磨対象物
の研磨量を任意に制御することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリッシング
装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施例
においては、研磨対象物として半導体ウエハを例に挙げ
て説明する。図１は、本発明のポリッシング装置の全体
構成を示す縦断面図であり、支持部Ｓの上面に設置した
基台Ｂと、基台Ｂの上に回転可能に設置されたターンテ
ーブル１と、半導体ウエハ２を保持しつつターンテーブ
ル１に押しつけるトップリング３とを具備している。タ
ーンテーブル１の上面には、研磨布４が貼設されてい
る。
【００１７】トップリング３は、モータ（図示せず）に
連結されるとともに昇降シリンダ（図示せず）に連結さ
れている。これによって、トップリング３は、矢印で示
すように昇降可能かつその軸心回りに回転可能になって
おり、研磨対象物（半導体ウエハ）２を研磨布４に対し
て任意の圧力で押圧することができるようになってい
る。ターンテーブル１の上方には研磨砥液ノズル５が設
置されており、研磨砥液ノズル５によってターンテーブ
ル１に張り付けられた研磨布４上に研磨砥液Ｑが供給さ
れるようになっている。なお、トップリング３の下部外
周部には、半導体ウエハ２の外れ止めを行うガイドリン
グ６が設けられている。
【００１８】図２は、本実施例のターンテーブル及び研
磨布の詳細を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２
（ｂ）は断面図である。図２（ａ）に示すように、ター
ンテーブル１は、中央の円盤状小テーブルＴ１と、これ
を同心に取り囲む円環状の小テーブルＴ２，Ｔ３，
Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７に分割されており、それぞれの
小テーブル上には該小テーブルと同じ円形又は円環形状
の研磨布４が取付けられている。円環状小テーブルＴ２
〜Ｔ７の幅ｔは、研磨対象２の直径Ｄより小さくなるよ
うに設定され、半導体ウエハ２が図２（ａ）に示すよう
に複数の小テーブルＴ１〜Ｔ７によって研磨される。こ
の小テーブルの数が大きい程、半導体ウエハ２の研磨量
の分布を制御する自由度が大きくなる。
【００１９】例えば、ウエハ２の中央領域と外周領域と
の研磨量を制御したい場合は、図３（ａ）のように最低
限３つの小テーブルＴ１〜Ｔ３に分割すれば制御が可能
である。また、ウエハの中間領域の研磨量を制御する場
合は図３（ｂ）のように５つの小テーブルＴ１〜Ｔ５に
分割すれば制御可能である。すなわち、ウエハ２上で研
磨量を制御したい領域を細かくとろうとすれば小テーブ
ルの数を増加させれば良い。半導体ウエハ２は生産性の
観点から、大径化の方向に進んでおり、現在の直径６イ
ンチ、８インチのウエハから、近い将来に１２インチを
超えるサイズになると目されている。このような大径ウ
エハの研磨では、ますますその平坦度の確保が困難とな
るため、本発明のような選択的研磨量制御技術が重要と
なる。ウエハの大径化に伴って、小テーブルの数を増加
させれば研磨量の制御の自由度も増加し、有利となる。
【００２０】各小テーブルＴ１〜Ｔ７は、図示しないガ
イド機構によりそれぞれ基台Ｂ上を回転可能になってお
り、基台Ｂ上には、図１に示すように、それぞれの小テ
ーブルＴ１〜Ｔ７に１つの駆動装置（減速器付きモー
タ）７が設置されている。これらの駆動装置７は回転数
制御装置８に接続されており、各小テーブルＴ１〜Ｔ７
の回転数を独立に制御することができるようになってい
る。
【００２１】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング３の下面に半導体ウエハ２を保持させ、半導
体ウエハ２を回転しているターンテーブル１の上面の研
磨布４に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液
ノズル５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布４に
研磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ２の被研磨
面（下面）と研磨布４の間に研磨砥液Ｑが存在した状態
で研磨が行われる。
【００２２】次に、研磨対象物２を、その領域毎に研磨
量を任意に制御する方法について、図４を参照して説明
する。図４に示すように、ターンテーブル１が円環状小
テーブルＴ１〜Ｔ７よりなり、それぞれω１〜ω７の回
転速度で回転するものと仮定する。今、研磨対象のウエ
ハ２の回転速度をωＴｋとし、その表面を図示するよう
な中心円領域、及びこれを取り囲む円環状の領域〜
に分けて考えることにする。領域の径、各領域〜
の幅は小テーブルの幅ｔに等しくなるように設定して
いる。
【００２３】ウエハ２上のそれぞれの領域は、各小テー
ブルによって以下のように研磨される。 ウエハ領域 その領域の研磨に関与する小テーブル Ｔ４ Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５ Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６ Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７
【００２４】すなわち、ウエハ２の領域によってそこを
研磨する小テーブルの数が異なる。例えば、小テーブル
Ｔ１と小テーブルＴ７は領域だけしか研磨しないの
で、図５（ａ）のようにこの領域の膜厚のみが他より小
さい場合には、このＴ１とＴ７の回転数を減少させれ
ば、ウエハ２の領域の研磨量だけを変えて、均一な厚
さとすることができる。
【００２５】しかし、領域以外の部分の研磨に寄与す
る小テーブルＴ２〜Ｔ６は、大かれ少なかれ他の領域の
研磨にも係わっている。従って、領域〜のどれか１
つの領域だけの研磨量を制御したい場合には、複数の小
テーブルの回転数を変化させる必要がある。図５（ｂ）
に示すように、領域部分のみの膜厚が厚く残る場合
は、この部分の研磨量だけを増加させる。これには、小
テーブルＴ４の速度を増加させれば良いが、小テーブル
Ｔ４は他の〜の領域の研磨にも関与するため、それ
だけでは以外の領域の研磨量も増加してしまう。そこ
で〜の領域では小テーブルＴ３やＴ５などの速度を
減少させて、小テーブルＴ４の速度増加に伴う研磨速度
増加をキャンセルするように調整すればよい。逆に領域
の研磨量だけを減少させたい時は、上述と逆に小テー
ブルＴ４の速度を減少させ、小テーブルＴ３やＴ５の速
度を増加させればよい。
【００２６】又、領域あるいはの研磨量を制御する
場合には、小テーブルＴ４はすべての領域の研磨に寄与
することから、小テーブルＴ４以外の小テーブルを用い
て上述と同様な方法で制御が可能である。したがって、
本発明のようにターンテーブルを円環状小テーブルに分
割し、それぞれの回転速度を調整することによって、研
磨対象の研磨量の分布を任意に制御することが可能とな
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明では、ターンテーブルを複数の同
心に配置された環状の小テーブルの集合体を有するよう
に形成し、それぞれの小テーブルの半径方向幅を、研磨
対象物の直径より小さく、研磨対象物への作用領域に基
づいて決定しているので、研磨対象物の部分毎の研磨量
を任意に制御することが可能である。また、そのような
効果を得るための回転数に関する制約もなく、凹凸を形
成する場合のように面圧も変化しないから、効果の予測
も簡便で、研磨対象物の研磨量を任意に制御することが
容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例のポリッシング装置の全体
の構成を示す一部破断図である。
【図２】この発明の一実施例のポリッシング装置のター
ンテーブルの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の他の実施
例のターンテーブルの構成を示す平面図である。
【図４】この発明の一実施例のポリッシング装置の作用
を説明する図である。
【図５】この発明の一実施例のポリッシング装置の作用
及び効果を説明する図である。
【符号の説明】 Ｔ１ 円盤状小テーブル Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７ 円環状小テー
ブル １ ターンテーブル ２ 研磨対象物（ウエハ） ３ トップリング ４ 研磨布 ７ 駆動装置 ，，， 研磨対象の円環領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上面に研磨布を貼ったターンテーブルと
    トップリングとを有し、前記ターンテーブル上の研磨布
    とトップリングとの間に研磨対象物を介在させて所定の
    圧力で押圧するとともに、該ターンテーブルと該トップ
    リングとを相対的に運動させることによって該研磨対象
    物の表面を研磨するポリッシング装置において、 前記ターンテーブルを複数の同心に配置された環状の小
    テーブルの集合体を有するように形成し、それぞれの小
    テーブルの半径方向幅は、研磨対象物の直径より小さ
    く、研磨対象物への作用領域に基づいて決定されている
    ことを特徴とするポリッシング装置。
  2. 【請求項２】 前記環状小テーブルをそれぞれ独立に回
    転制御する駆動制御手段を有することを特徴とする請求
    項１記載のポリッシング装置。
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