[发明专利]研磨装置

说明书

本发明提供能够稳定地控制顶环的压力室内的压力的研磨装置。研磨装置具备用于支承研磨垫的能够旋转的研磨工作台(1)、具有用于将基板按压于研磨垫(1)的压力室(10)的能够旋转的顶环(5)、控制压力室(10)内的气体的压力的压力调节器(15)、及设于压力室(10)与压力调节器(15)之间的缓冲罐(40)。压力调节器(15)具备压力控制阀(16)、测量该压力控制阀(16)的下游侧的气体的压力的压力计(17)、及以使压力室(10)内的压力的目标值与由该压力计测量出的压力值的差最小的方式控制压力控制阀(16)的动作的阀控制部(25)。

技术领域

本发明涉及将晶片等基板按压于研磨垫，对该基板的表面进行研磨的研磨装置，特别是涉及利用内部被供给有加压气体的压力室，将基板按压于研磨垫的研磨装置。

另外，本发明涉及研磨晶片等基板的研磨装置，特别是涉及具备压力调节器的研磨装置，该压力调节器对用于将基板按压于研磨垫的压力室内的压力进行控制。

背景技术

CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置是一边向研磨垫上供给研磨液、一边将晶片等基板按压于研磨垫，对基板的表面进行研磨的装置。CMP装置作为用于制造半导体设备的研磨装置而公知。

图1是表示用于研磨晶片的研磨装置的示意图。如图1所示，研磨装置具备：支承研磨垫1的研磨工作台2、和将晶片W按压于研磨垫1的顶环(基板保持部)5。研磨工作台2经由工作台轴23而与配置于其下方的工作台马达3连结，利用该工作台马达3使研磨工作台2向箭头表示的方向旋转。研磨垫1贴附于研磨工作台2的上表面，研磨垫1的上表面构成研磨晶片W的研磨面1a。顶环5固定于顶环主轴6的下端。顶环5构成为通过真空吸附而能够将晶片W保持在其下表面。

晶片W的研磨以如下方式进行。使顶环5以及研磨工作台2分别如箭头所示地向相同的方向旋转，从研磨液供给喷嘴7向与研磨工作台2一起旋转的研磨垫1上供给研磨液(悬浊液)。在该状态下，在下表面保持有晶片W的顶环5下降至规定的位置(规定的高度)，在该规定的位置将晶片W按压于研磨垫1的研磨面1a。利用研磨液所含有的磨粒的机械作用和研磨液的化学作用，对晶片W的表面进行研磨。

图2是表示顶环5的构造的示意图。顶环5具备用于将晶片W按压于研磨垫1的多个压力室10，这些压力室10由弹性膜(薄膜)11形成。经由多个压力调节器15以及旋转接头14向各个压力室10分别供给空气或者氮气等气体。压力室10内的气体的压力由压力调节器15控制。具备这样的多个压力室10的顶环5能够以所希望的压力将晶片W的多个区域按压于研磨垫1。

根据普列斯通(Preston)法则，晶片W的研磨率(也称作去除率)用下式表示。

RR∝P·V

其中，RR表示研磨率，P表示按压于研磨垫1的晶片W的表面压力，V表示晶片表面与研磨垫表面的相对速度。

为了均匀地研磨晶片W，优选相对速度V在晶片表面内均匀。用于实现均匀的相对速度V的条件是研磨工作台2的旋转速度(即、研磨垫1的旋转速度)与顶环5的旋转速度(即，晶片W的旋转速度)相等。

然而，若一边以相同的旋转速度使研磨工作台2和顶环5旋转、一边研磨晶片W，则在晶片W的研磨后的面上显现同心圆状的花纹。这样的同心圆状花纹的出现表示晶片W的研磨后的面不平坦。作为用于防止这样的花纹的出现的解决对策，公知以稍微不同的旋转速度使研磨工作台2和顶环5旋转。

近年来，随着对晶片的膜厚均匀性的要求越来越高，晶片研磨中的压力室10内的压力的稳定性越来越变得重要。特别是认为压力室10内的压力的变动、以及向压力室10流动的气体的流量变动，是阻碍晶片的膜厚均匀性的原因。