基板保持裝置以及研磨裝置制造方法及圖紙

提供一種基板保持裝置，具有：使保持基板的頂環（1）上下移動的上下移動機構（24）、檢測通過上下移動機構（24）使頂環（1）下降時或者上升時的上下移動機構的扭矩的扭矩檢測單元、以及控制部（40），所述控制部在墊檢查時，預先將頂環（1）與研磨墊的表面接觸時的所述上下移動機構（24）的扭矩設定為扭矩限制值，控制部（40）根據扭矩檢測單元檢測出的扭矩與預先設定的基準值算出扭矩補正量，采用該扭矩補正量對所述扭矩限制值進行補正。該基板保持裝置檢測上下地驅動頂環的機構的損失扭矩的經時變化量，采用該損失扭矩的經時變化量對作為墊檢查時的基準的扭矩限制值進行補正，從而能夠在墊檢查時準確地把握研磨墊的表面的高度。

【技術實現步驟摘要】
基板保持裝置以及研磨裝置
本專利技術涉及一種對作為研磨對象物的基板進行保持并將其按壓到研磨墊(研磨面)上的基板保持裝置，尤其涉及一種在研磨半導體晶片等基板而使其平坦化的研磨裝置中保持基板的基板保持裝置。另外，本專利技術涉及一種具有這樣的基板保持裝置的研磨裝置。
技術介紹
近年，隨著半導體器件的高集成化、高密度化，電路的配線越來越精細化，多層配線的層數也在增多。若要實現電路的精細化并實現多層配線，就要沿襲下側的層的表面凹凸并使階梯差變得更大，因此隨著配線層數的增加，在薄膜形成中對于階梯差形狀的膜覆蓋性(階梯覆蓋)變差。因此，為了多層配線，必須改善該階梯覆蓋，在過程中適當進行平坦化處理。另外，由于在光刻的精細化的同時焦點深度變淺，因此需要對半導體器件表面進行平坦化處理，以使半導體器件的表面的凹凸階梯差在焦點深度以下。因此，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變得越來越重要。在該平坦化技術中，最重要的技術為化學機械研磨(CMP(ChemicalMechanicalPolishing))。該化學機械研磨采用研磨裝置，一邊將含有二氧化硅(SiO2)等磨粒的研磨液供給到研磨墊的研磨面上，一邊使半導體晶片等基板與研磨面滑動接觸從而進行研磨。這種研磨裝置具有：研磨臺，所述研磨臺具有由研磨墊構成的研磨面；以及稱作頂環或者研磨頭等的基板保持裝置，所述基板保持裝置用于保持半導體晶片等基板。在采用這樣的研磨裝置進行基板的研磨的情況下，通過基板保持裝置保持基板，同時相對于研磨墊的研磨面以規定的壓力按壓該基板。此時，通過使研磨臺與基板保持裝置相對運動從而使基板與研磨面滑動接觸，從而將基板的表面研磨得平坦并且研磨成鏡面。在這樣的研磨裝置中，如果研磨中的基板與研磨墊的研磨面之間的相對按壓力在基板的整個面上不均勻，則對應于施加于基板的各部分的按壓力會產生研磨不足或者過研磨。因此，用由橡膠等彈性膜構成的膜片形成基板保持裝置的基板的保持面，在膜片的背面側形成有多個供給有壓力流體的壓力室，向壓力室施加空氣壓等流體壓，從而使施加于基板的按壓力在整個面上均勻化。在上述的研磨裝置中，在采用樹脂制的研磨墊進行研磨的情況下，隨著修整、研磨時間的經過研磨墊會磨損。在該情況下，為了使保持于頂環的半導體晶片的面壓分布不變化，需要將研磨時的頂環與研磨墊的距離保持為一定。在產品處理時，通過伺服電動機將頂環移動至由頂環保持的基板與研磨墊的接觸位置(高度)，所述接觸位置是預先通過稱作墊檢查的求出研磨基準高度位置的功能·行為求出的，以定位控制在該接觸位置(高度)的狀態進行研磨。有時也將頂環從該接觸位置(高度)提高研磨墊與膜片的間隙量，以定位控制在該位置的狀態進行研磨。關于求出該接觸位置的墊檢查操作，例如，由于研磨墊是彈性體并且具有凹凸，因此簡單地用測長器等測量距離而求出接觸位置的話有時誤差較大。因此，使頂環從上升位置下降，進行檢測與研磨臺側的接觸力從而求出接觸位置的操作。關于接觸力，監測使頂環升降的定位機構的伺服電動機的輸出扭矩(輸出電流)。稱作墊檢查的功能·行為是根據某基準高度(例如，水平方向的輸送高度)求出保持基板的頂環與研磨墊的接觸位置(高度)的功能。實施該功能時，設定預先求出的扭矩限制值，在與研磨墊接觸、電動機扭矩值達到扭矩限制值的位置停止頂環，將該位置設定為研磨時的基準位置(高度)。進一步詳細地陳述墊檢查操作，預先求出墊檢查時的扭矩限制值。其方法為，例如，首先根據設計值設定扭矩限制值的初期值。然后，在貼有研磨墊的研磨臺上放置負載傳感器，使頂環下降直至達到設定的扭矩限制值(初期值)，通過用負載傳感器測量頂環軸的下降推力，從而求出扭矩限制值與推力的關系。即，推力的測量值大于基準(設計)推力(具有某幅度的值)的話，減少扭矩限制值，再次實施相同的測量。相反，推力的測量值小于基準(設計)推力(具有某幅度的值)的話，增大扭矩限制值，重復相同的測量，求出進入基準(設計)推力(具有某幅度的值)的范圍的扭矩限制值(搜索)。將這樣求出的扭矩限制值設定為墊檢查時的扭矩限制值。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2008－207320號公報專利技術所要解決的課題在上述研磨裝置中，驅動頂環上下移動的上下移動機構的損失扭矩相對于啟動初期隨著運行而減少。由于是對上下移動機構的電動機扭矩設定限制值而推算出頂環與研磨墊的表面接觸的位置的系統，因此機構內的損失扭矩的變化會影響將頂環按壓于研磨墊的表面的推力。若機構內的損失扭矩減少，則將頂環按壓于研磨墊的表面的推力增加該部分，從而較強地將頂環按壓在研磨墊上。結果，若在根據基板處理片數、擋環的磨損量等預先設定的時間實施墊檢查操作，則按壓過度。因此，不能使研磨墊的表面與按壓基板的膜片保持一定的間隙。因此，發現研磨工序條件變化、基板的被研磨面的面內均勻性的惡化等對工序性能產生不好的影響。
技術實現思路
鑒于上述情況，本專利技術的目的在于，提供一種基板保持裝置以及研磨裝置，檢測上下地驅動頂環的機構的損失扭矩的經時變化量，采用該損失扭矩的經時變化量對作為墊檢查時的基準的扭矩限制值進行補正，從而在墊檢查時能夠準確地把握研磨墊的表面的高度。用于解決課題的手段為達到上述目的，本專利技術的基板保持裝置是一種對作為研磨對象物的基板進行保持并將該基板按壓到研磨墊上的基板保持裝置，具有：頂環，所述頂環對基板進行保持，并將該基板按壓到研磨墊上；上下移動機構，所述上下移動機構使所述頂環上下移動；扭矩檢測單元，所述扭矩檢測單元檢測通過所述上下移動機構使所述頂環下降時或者上升時的上下移動機構的扭矩；以及控制部，所述控制部在使所述頂環下降而與所述研磨墊的表面接觸的墊檢查時，預先將頂環與研磨墊的表面接觸時的所述上下移動機構的扭矩設定為扭矩限制值，所述控制部將在通過所述上下移動機構使所述頂環等速地升降時根據所述扭矩檢測單元檢測出的等速時平均扭矩求出的值預先設定為基準值，且在所述基準值設定后的所述頂環升降時，根據所述扭矩檢測單元檢測出的扭矩與預先設定的所述基準值算出扭矩補正量，采用該扭矩補正量對所述扭矩限制值進行補正。采用本專利技術，在使頂環下降而使頂環與研磨墊的表面接觸的墊檢查時，將頂環與研磨墊的表面接觸時的上下移動機構的扭矩設定為扭矩限制值，在墊檢查時、基板處理時，檢測使頂環下降或者上升時的上下移動機構的扭矩，根據檢測出的扭矩與基準值算出扭矩補正量，所述基準值是根據前面實施的墊檢查時、基板研磨處理時等的上下移動機構的扭矩確定的，采用該扭矩補正量對所述預先設定的扭矩限制值進行補正。這樣，采用本專利技術，檢測出先實施的墊檢查時、基板處理時的頂環的上下移動機構的扭矩，將該扭矩設定為基準值，檢測出其后實施的墊檢查時、基板處理時的頂環的上下移動機構的扭矩，通過比較該檢測出的扭矩與基準值，從而檢測上下移動機構的損失扭矩的經時變化量。然后，將該損失扭矩的經時變化量作為扭矩補正量，采用該扭矩補正量對墊檢查時的扭矩限制值進行補正。因此，即使頂環的上下移動機構的損失扭矩隨時間變化，在墊檢查時也能夠根據與裝置的啟動初期相同的研磨墊的按壓力(推力)準確地把握研磨墊的表面的高度。采用本專利技術，由于頂環等速地移動時的上下移動機構的扭矩為加速度為零的穩定狀態時的扭矩，因此扭矩檢測單元能夠檢測出沒有誤差的準確的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基板保持裝置，對作為研磨對象物的基板進行保持并將該基板按壓到研磨墊上，該基板保持裝置的特征在于，該基板保持裝置具有：頂環，所述頂環對基板進行保持，并將該基板按壓到研磨墊上；上下移動機構，所述上下移動機構使所述頂環上下移動；扭矩檢測單元，所述扭矩檢測單元檢測通過所述上下移動機構使所述頂環下降時或者上升時的上下移動機構的扭矩；以及控制部，所述控制部在使所述頂環下降而與所述研磨墊的表面接觸的墊檢查時，預先將頂環與研磨墊的表面接觸時的所述上下移動機構的扭矩設定為扭矩限制值，所述控制部根據所述扭矩檢測單元檢測出的扭矩與預先設定的基準值算出扭矩補正量，采用該扭矩補正量對所述扭矩限制值進行補正。

【技術特征摘要】
2012.11.15 JP 2012-2509281.一種基板保持裝置，對作為研磨對象物的基板進行保持并將該基板按壓到研磨墊上，該基板保持裝置的特征在于，該基板保持裝置具有：頂環，所述頂環對基板進行保持，并將該基板按壓到研磨墊上；上下移動機構，所述上下移動機構使所述頂環上下移動；扭矩檢測單元，所述扭矩檢測單元檢測通過所述上下移動機構使所述頂環下降時或者上升時的上下移動機構的扭矩；以及控制部，所述控制部在使所述頂環下降而與所述研磨墊的表面接觸的墊檢查時，預先將頂環與研磨墊的表面接觸時的所述上下移動機構的扭矩設定為扭矩限制值，所述控制部將在通過所述上下移動機構使所述頂環等速地升降時根據所述扭矩檢測單元檢測出的等速時平均扭矩求出的值預先設定為基準值，且在所述基準值設定后的所述頂環升降時，根據所述扭矩檢測單元檢測出的扭矩與預先設定的所述基準值算出扭矩補正量，采用該扭矩補正量對所述扭矩限制值進行補正。2.根據權利要求1所述的基板保持裝置，其特征在于，根據先實施的墊檢查時的上下移動機構的扭矩求出所述基準值。3.根據權利要求1所述的基板保持裝置，其特征在于，根據先實施的基板研磨處理時的上下移動機構的扭矩求出所述基準值。4.根據權利要求1所述的基板保持裝置，其特征在于，所述基準值為閥值的中心值，所述閥值具有上限值與下限值且具有規定的幅度。5.根據權利要求4所述的基板保持裝置，其特征在于，所述閥值的中心值為所述頂環等速地下降或者上升時的平均扭矩。6.根據權利要求1所述的基板保持裝置，其特征在于，所述扭矩補正量為所述扭矩檢測單元檢測出的扭矩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：筱崎弘行，
申請(專利權)人：株式會社荏原制作所，
類型：發明
國別省市：日本;JP