CN107107309A - 抛光研磨处理中研磨量的模拟方法及抛光研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明以如下为一个课题：考虑小径的抛光垫从被研磨基板突出时在基板的边缘附近产生的压力集中，来进行抛光研磨量的模拟。根据本发明的一实施方式，提供一种研磨量的模拟方法，对使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨时的研磨量进行模拟，该研磨量的模拟方法具有以下步骤：依研磨垫相对于研磨对象物的突出量，使用压力传感器测定从所述研磨垫施加给研磨对象物的压力分布；及根据突出量及测定出的压力分布，修正用于研磨量的模拟的压力。

Description

抛光研磨处理中研磨量的模拟方法及抛光研磨装置
技术领域
本发明涉及一种抛光研磨处理中研磨量的模拟方法，更详细而言，是关于抛光研磨处理中研磨量模拟时的压力修正值的计算方法。
背景技术
近年来，随着半导体设备的高集成化进步，电路配线微细化，集成设备的尺寸也更加微细化。因此，需要实施研磨表面例如形成有金属等膜的半导体晶片，而将半导体晶片表面加以平坦化的工序。一种平坦化法是利用化学机械研磨(CMP)装置进行研磨。化学机械研磨装置具有：研磨构件(研磨布、研磨垫等)；及保持半导体晶片等的研磨对象物的保持部(顶环、研磨头、夹盘等)。而后，通过将研磨对象物的表面(被研磨面)按压于研磨构件表面，在研磨构件与研磨对象物之间供给研磨辅助剂(研磨液、药剂、浆液、纯水等)，而且使研磨构件与研磨对象物相对运动，从而将研磨对象物表面研磨成平坦。众所周知，在化学机械研磨装置的研磨中，通过化学性研磨作用与机械性研磨作用进行良好的研磨。
一般的CMP研磨中，将通过顶环保持的基板的被研磨面按压于直径比基板大的研磨面，对研磨面供给作为研磨液的浆液，而且使研磨台与顶环旋转。由此，研磨面与被研磨面滑动地相对移动来研磨被研磨面。
关于包含CMP的平坦化技术，近年来被研磨材料涉及多种，还对其研磨性能(例如平坦性及研磨损伤，进而生产性)的要求变得严格，另外，随着导体装置的微细化，对研磨性能及清洁度的要求提高。在这种情况下，CMP装置中有时使用尺寸比处理的基板小的抛光垫来抛光研磨处理基板。一般而言，尺寸比处理的基板小的抛光垫可将基板上局部产生的凹凸加以平坦化、仅研磨基板的特定部分、可依基板位置调整研磨量，其控制性优异。
为了谋求CMP研磨工序的工序效率化与平坦性的精度提高，重在精确预测研磨量，并根据其预测结果谋求效率良好的研磨条件(研磨装置的控制参数等)的最优化。因而，过去曾提出关于CMP的模拟。
在关于研磨的模拟中，研磨量的预测为基础。而过去所提供的关于研磨的各种模拟，研磨量的预测是按照普雷斯顿(Preston)公式h∝pvt进行的。该普雷斯顿公式中，h是研磨对象物(被研磨物)的研磨速度(研磨量)，p是负荷(施加于研磨对象物的压力)，v表示研磨体与研磨对象物的接触相对速度(欲求出研磨量的部分区域的接触相对速度)，t表示研磨时间。即，研磨量与压力p、接触相对速度v及研磨时间t的乘积成正比。另外，本说明书中，所谓“研磨量”一词也包含研磨对象物的各位置的研磨量，有时也称为研磨轮廓。
(发明要解决的问题)
使用直径比抛光研磨的如半导体晶片的基板小的抛光垫进行抛光研磨时，当抛光垫的整个面在基板内侧时，从抛光垫对基板施加的压力大致一定。但是，众所周知，抛光垫从基板突出时，也即，抛光垫的一部分从基板露出时，会在基板边缘附近产生压力集中。因而，通过上述的普雷斯顿公式模拟抛光研磨量时，需要考虑突出时基板的边缘附近产生的压力集中的影响。
发明内容
因此，本发明以如下为一个课题：考虑小径的抛光垫从被研磨基板突出时在基板的边缘附近产生的压力集中，来进行抛光研磨量的模拟。另外，本发明以利用抛光研磨量的模拟来决定最佳的抛光研磨条件为一个课题。
解决问题的手段
第一种方式提供一种模拟方法，对使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨时的研磨量进行模拟，所述模拟方法的特征在于，具有以下步骤：根据研磨垫相对于研磨对象物的突出量，使用压力传感器测定从所述研磨垫施加给研磨对象物的压力分布；以及根据突出量及测定出的压力分布，修正用于研磨量的模拟的压力。
根据第二种方式，在第一种方式的方法中，具有以下步骤：按研磨垫相对于研磨对象物的各个突出量，对测定出的施加给研磨对象物的压力分布进行数值化；按各突出量，将数值化后的压力分布沿着研磨对象物的半径方向进行线性化；将各突出量的线性化后的压力分布在研磨对象物的对应的半径方向上进行合计；以及将研磨对象物的对应的半径方向位置处的研磨垫的合计压力分布除以研磨垫相对于研磨对象物的研磨垫滞留距离，来决定压力修正值。
第三种方式提供一种模拟方法，对使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨时的研磨量进行模拟，该方法对抛光研磨中所述研磨垫的一部分超越所述研磨对象物而摆动时的研磨量进行模拟。
根据第四种方式，在第三种方式的方法中，使用压力修正值来计算研磨量，所述压力修正值对所述研磨垫超越所述研磨对象物而摆动时产生的压力集中的影响进行修正。
根据第五种方式，在第三种方式或第四种方式的方法中，对为了达成被给予的目标研磨量所需的抛光研磨条件进行计算。
根据第六种方式，在第五种方式的方法中，被计算的所述抛光研磨条件是所述研磨垫的摆动速度。
根据第七种方式，提供一种计算机程序，包含用于执行第三种方式至第六种方式中任何一种方式的模拟的命令。
根据第八种方式，提供一种存储介质，储存第七种方式的计算机程序。
根据第九种方式，提供一种抛光研磨装置，用于使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨，所述抛光研磨装置的特征在于，所述抛光研磨装置以在抛光研磨中所述研磨垫的一部分超越所述研磨对象物而摆动的方式构成，所述抛光研磨装置具有模拟部，所述模拟部以在被给予的抛光研磨条件下，对研磨对象物的研磨量进行模拟的方式构成。
根据第十种方式，在第九种方式的抛光研磨装置中，所述模拟部进行压力修正，所述压力修正对所述研磨垫超越所述研磨对象物而摆动时产生的压力集中的影响进行修正。
根据第十一种方式，在第九种方式或第十种方式的抛光研磨装置中，所述模拟部对为了达成被给予的目标研磨量所需的抛光研磨条件进行计算。
根据第十二种方式，在第十一种方式的抛光研磨装置中，被计算的所述抛光研磨条件是所述研磨垫的摆动速度。
根据第十三种方式，在第十一种方式或第十二种方式的抛光研磨装置中，具有用于对研磨对象物的研磨量进行测定的传感器，所述模拟部对关于在计算出的所述抛光研磨条件下抛光研磨后的研磨对象物而测定出的研磨量与所述目标研磨量进行比较，在未达成所述目标研磨量时，根据测定出的所述研磨量及所述目标研磨量，计算所需的抛光研磨条件。
第十四种方式提供一种决定从研磨垫施加给研磨对象物的压力修正值的方法，该方法用于对使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨时的研磨量进行模拟，且具有以下步骤：根据研磨垫相对于研磨对象物的突出量，使用压力传感器测定从所述研磨垫施加给研磨对象物的压力分布；以及根据突出量及测定出的压力分布，决定所述压力的修正值。
根据第十五种方式，在第十四种方式的方法中，具有以下步骤：按各研磨垫相对于研磨对象物的各个突出量，对测定出的施加给研磨对象物的压力分布进行数值化；对各突出量，将数值化后的压力分布沿着研磨对象物的半径方向进行线性化；将各突出量的线性化的压力分布在研磨对象物的对应的半径方向上进行合计；以及将在研磨对象物的对应的半径方向位置的研磨垫的合计压力分布除以研磨垫相对于研磨对象物的研磨垫滞留距离，来决定压力修正值。
附图说明
图1是从侧面观看以抛光垫抛光研磨晶片W时的情形的图，是同时表示相对于晶片位置的滑动距离的曲线图。
图2是表示以抛光垫抛光研磨晶片W时在晶片边缘部分产生的压力集中的图。
图3是表示测定从抛光垫施加给晶片W的压力量时的配置图。
图4是大致表示图3所示的压力测定结果的图。
图5是将从抛光垫施加给晶片W的压力量数值化的图。
图6是将从抛光垫施加给晶片W的压力量数值化的图。
图7是表示各突出量中的晶片位置的压力比的曲线图。
图8是表示各使用压力中的晶片位置的压力比的曲线图。
图9是将晶片上的抛光垫的中心位置作为横轴、将晶片位置作为纵轴来表示压力比的绘制图。
图10是表示各晶片位置中的晶片上的抛光垫的中心位置的压力比的曲线图。
图11是表示压力修正值的一例的曲线图。
图12是表示考虑了突出时的压力修正的研磨轮廓的一例的曲线图。
图13是表示使用不同的压力A、B、C而除此之外为相同条件下的实际抛光研磨时的研磨量的曲线图。
图14是表示图13所示的各压力A、B、C下的压力系数的曲线图。
图15是表示作为目标的晶片的研磨轮廓的例图。
图16是表示从晶片中心朝向边缘将抛光垫的摆动区间等间隔分割成8等分的状态，进一步表示压力修正区间及摆动速度修正区间的图。
图17是表示一种实施方式的计算摆动速度修正值的方法的概要图。
图18是表示一种实施方式的计算摆动速度修正值的方法的概要图。
图19是表示一种实施方式的抛光研磨装置的概要图。
图20是表示一种实施方式的进行抛光研磨模拟的步骤的流程图。
图21是表示一种实施方式的利用了抛光研磨模拟的抛光研磨的步骤的流程图。
具体实施方式
以下，与附图一起说明本发明的抛光研磨量的模拟方法的实施方式。附图中，对相同或类似的要素标记相同或类似的参考符号，各实施方式的说明中，会省略关于相同或类似要素的重复说明。另外，各实施方式所示的特征，只要彼此不矛盾，也可适用于其他实施方式。
在抛光研磨处理中，使晶片W(基板)及抛光垫502分别以一定转速旋转，而且使抛光垫502相对于晶片W以一定速度摆动进行抛光研磨时，抛光垫502与晶片W的滑动距离如图1。
图1是从侧面观看抛光垫502在晶片W上一边摆动一边抛光研磨晶片W时的情形的概要图，且表示在其下表示抛光垫502与晶片W相对于晶片W的位置的滑动距离的曲线图。如图1所示，抛光垫502从晶片W突出时，滑动距离朝向晶片W的边缘而减少。
滑动距离是抛光垫502与晶片W的接触相对速度与处理时间的乘积，通过滑动距离乘上从抛光垫502施加给晶片W的压力，可从普雷斯顿公式计算研磨量。
抛光垫502在晶片W内时，认为抛光垫502的压力是大致一定，不过抛光垫502从晶片W突出时，如图2所示，在晶片W边缘附近产生压力集中。
图2是从侧面观看抛光垫502在晶片W上一边摆动一边抛光研磨晶片W时的情形的概要图。图中箭头表示压力，箭头越长则表示压力越大。在图中实线所示的抛光垫502的位置时，由于抛光垫502全部在晶片W内，因此，压力如实线箭头所示大致一定。但是，抛光垫502摆动至虚线的位置时，抛光垫502从晶片W突出，而如图中虚线箭头所示地产生压力集中。
因而，为了使用普雷斯顿公式精确模拟研磨量，需要考虑压力集中。
在本发明的一种实施方式中，测定抛光垫502突出时的压力分布，并按如下方法计算压力修正值。
首先，在抛光台400上配置晶片W，夹着板型压力传感器1000(触觉传感器)，将抛光垫502以规定的力F按压于晶片W，测定作用于晶片W的压力。图3是表示测定作用于晶片W的压力时，抛光台400、抛光垫502、板型压力传感器1000、抛光垫的配置的侧视图。通过变更抛光垫502相对于晶片W的位置，而改变突出量，按各突出量测定压力分布。
图4是大致表示以板型压力传感器测定的压力分布图。图4作为一例大致表示突出量分别为0％、20％及40％时的压力分布。另外，在此处的突出量的百分比是抛光垫502的直径从晶片W突出的比率。例如，突出量是20％是指抛光垫502的直径的20％位于晶片W的外侧。抛光垫的直径若为100mm时，是指抛光垫的直径的20mm伸出晶片W外侧。图中的实线的圆表示抛光垫的区域。图中的虚线的弧表示晶片W边缘的一部分。
如图所示，突出量是0％时(图4A)从抛光垫502施加给晶片W的压力大致一定。突出量为20％时(图4B)，在晶片W边缘附近压力增大，且越朝向晶片W内侧压力越小。突出量为40％时(图4C)也同样地，在晶片W边缘附近压力增大，且越朝向晶片W内侧压力越小。图中的“大”、“中”、“小”表示压力的相对大小。另外，突出量为40％时，压力的变化比突出量为20％时大。
测定从抛光垫502施加给晶片W的压力的平面分布后，其次，将测定区域分割成多个区域，对各分割区域将测定压力数值化。
图5、图6是作为一例将图4的突出量为0％及40％时的压力分布数值化的图，且以灰度表现数值的大小。图中灰色越浓表示数值越大。另外，图中的虚线的弧表示晶片W的边界。
如图5所示，由于突出量为0％时，压力分布大致一定，因此抛光垫502下的区域为一定数值，例如为1.0，并如图所示，以相同浓度的灰色表示。
图6是将突出量为40％时的压力分布数值化的图，且已知在晶片W边界产生压力集中，在晶片W边界的压力增大，且朝向晶片W内侧压力减少。
其次，将如图5、图6那样的数值化的面内压力的平面分布沿着晶片W的半径方向进行线性化。具体而言，计算在图5、图6的行方向(横向)的所谓晶片圆周上的数值的平均值，在晶片W的半径方向(图5、图6中的箭头方向)上将压力分布进行线性化，计算晶片W的半径方向的压力比。
图7是表示突出(OH)量从0％至40％为止的晶片W的半径方向的压力比的曲线图。横轴是晶片W的半径方向位置，且晶片W的直径是300mm。即，晶片W位置150mm是晶片W的边缘位置。如图7所示，当突出量增大时，压力比朝向晶片W边缘而增大。
通过在实际使用的压力范围内改变从抛光垫502施加给晶片W的压力而反复进行上述工序，可获得各使用压力下的晶片W位置的压力比。
图8作为一例表示在3个使用压力下的晶片W位置的压力比曲线图，且表示突出(OH)量为20％时。从图8可知，即使变更使用压力，各突出量中的晶片W位置的压力比不太改变。因而，不论使用压力为何，也可使用相同压力比。
其次，从各使用压力下的晶片W位置的压力比求出1个近似公式。近似公式可使用多项式函数、指数函数等任意函数。
其次，根据近似公式制作关于晶片W位置及晶片W上的抛光垫位置的压力比的绘制图。图9表示关于晶片W位置及晶片W上的抛光垫的中心位置的压力比的绘制图。横轴是抛光垫在晶片W上的位置，且越向右前进越接近晶片W边缘。纵轴表示晶片W的位置，上端是晶片W的中心，且下端是晶片W的边缘。图9中，以灰度的浓度表示压力比，且越浓表示其压力比越大。另外，在晶片W上不存在抛光垫502的区域的压力比是0(零)，且抛光垫502的整个面在晶片W上时(突出为0％)的压力比是1.0。
其次，将晶片W上的各抛光垫的中心位置的压力比按各对应的晶片W位置进行合计。即，在横向上合计图9所示的压力比。将各晶片W位置合计的压力比除以抛光垫的直径(其中，仅压力比并非零的部位)，作为在各晶片位置的压力修正值。
图10作为一例表示在晶片位置100mm、120mm、141mm、148mm处的晶片W上的抛光垫的中心位置的压力比的曲线图。在各晶片位置的压力修正值按如下方法计算：对各晶片位置计算图10所示的曲线图的面积，并将其面积除以抛光垫的直径(其中，仅压力比并非零的部位)。作为一例的图10中以斜线表示晶片位置100mm时的面积，并以箭头表示抛光垫的直径。
图11是表示通过以图10所说明的方法而计算的各晶片位置的压力修正值的曲线图。如图11所示，压力修正值随着接近晶片边缘而增大。
如上所述，由于已决定在各晶片W位置的压力修正值，因此，普雷斯顿公式h∝pvt的压力p可适用压力修正值。图1所示的滑动距离为滑动速度与研磨时间的乘积。通过该滑动距离乘上压力p可计算研磨量。通过将抛光垫502不从晶片W突出时的大致一定的压力p乘上各晶片位置的压力修正值，可计算考虑了抛光垫502的突出的研磨量。更具体而言，通过将图1所示的滑动距离与大致一定的压力p及图11所示的压力修正值相乘，可模拟晶片的研磨量，即可模拟晶片的研磨轮廓。图12是表示使用一定的摆动速度、一定的压力并考虑了突出时的压力修正的研磨轮廓的一例的曲线图。
如此，由于本发明可模拟考虑了抛光垫的突出的晶片研磨量，因此，可使用该模拟进行抛光处理装置的各种设计参数的估计及最优化。例如，可利用在抛光垫的直径的最优化晶片及抛光垫的转数、转数比的最优化；抛光垫在晶片上的摆动区域的最优化；以及抛光垫的摆动速度分布的最优化等。另外，本发明公开的关于压力测定的技术并不限定于上述实施方式，也可适用于将尺寸比加工对象物小的垫按压于加工对象物的情况。
以下，说明使用上述抛光垫的突出时的压力修正值的研磨量的模拟及研磨条件的制作。
首先，说明使用抛光垫的突出时的压力修正值的研磨量的模拟。如上所述，研磨量基本上可按照普雷斯顿(Preston)公式h∝pvt进行计算。该普雷斯顿公式中，h是研磨对象物(被研磨物)的研磨速度(研磨量)，p是负荷(施加于研磨对象物的压力)，v是研磨体与研磨对象物的接触相对速度(可求出研磨量的部分区域的接触相对速度)，t是研磨时间。vt是研磨对象物(晶片)与研磨垫(抛光垫)的滑动距离。研磨量基本上与滑动距离及压力成正比，不过实际的研磨量因各种条件而异。因而，实际上是使用在各种条件下实施抛光研磨的经验值作为参数系数，使研磨量的模拟精度提高。因此，研磨量是根据滑动距离×压力×压力修正值×参数系数而计算的。
在本实施方式中，假设使抛光垫一边旋转一边按压于旋转的晶片来研磨晶片。此时，使抛光垫在晶片上摆动来研磨晶片的整个面。滑动距离可以通过另外市售的以软件为基础的模拟器来计算。所述的图1的曲线图表示使以一定速度旋转的抛光垫在以一定速度旋转的晶片上摆动时的滑动距离。
参数系数根据抛光研磨条件、使用的修整液、浆液及抛光垫的种类等而计算。例如，可成为1个参数系数的压力系数可通过研磨量/压力的比率来决定。图13是表示使用不同的压力A、B、C而除此之外在相同条件下实际抛光研磨时的研磨量的曲线图。并通过将图13所示的研磨量除以压力来计算压力系数。图14是表示各压力A、B、C下的压力系数曲线图。同样地，可根据使用于抛光研磨的浆液流量及稀释倍率、修整器及抛光垫种类等决定各种参数系数。实际的参数系数的值可将在规定的基准线条件(例如压力1psi，浆液流量0.3L/min，与晶片的接触面上形成有纵横沟的抛光垫)下的系数设为“1”，将除此之外的条件下的研磨量的变化量作为各种的参数系数。这些参数系数事先通过实验求出，并储存于数据库中。
使用抛光垫的突出时的压力修正值时，研磨量可通过滑动距离×压力×压力修正值×参数系数而计算。上述的图12表示通过这种方法计算的研磨量(也称为研磨轮廓)的一例。
其次，说明使用研磨量的模拟，决定为了获得希望的研磨轮廓的研磨条件的方法。此时，考虑将抛光垫的转速、晶片的转速、抛光垫对晶片的接触压力设为使用者设定的给予值，决定抛光垫的摆动速度作为为了获得希望的研磨轮廓的研磨条件。
图15是表示作为目标的晶片的研磨轮廓的例图。图15表示晶片的整个面为平坦的研磨轮廓、随着接近晶片边缘部分而研磨量减少的研磨轮廓、及随着接近晶片的边缘部分而增大研磨量的研磨轮廓。以下，假设决定用于将晶片的整个面研磨平坦的抛光垫的摆动速度，作为目标晶片的轮廓来作说明。
首先，在使用者设定的研磨条件(抛光垫的转速、晶片的转速、抛光垫对晶片的接触压力等)下，以上述方法计算等速的摆动速度下的研磨轮廓。此时，如上所述，由于突出时的压力集中及滑动距离的分布，如图12所示，在晶片的边缘附近无法获得平坦的研磨轮廓。因此，调整抛光垫滞留于晶片上的时间，求出使晶片的整个面平坦的摆动速度分布。
为了求出抛光垫的摆动速度分布，从晶片中心朝向边缘分割晶片位置。本实施方式是以将晶片的整个面研磨平坦的方式，按分割区域决定摆动速度。图16作为一例表示从晶片中心朝向边缘将抛光垫的摆动区间等间隔分割成8等分的图。其他实施方式的分割数也可不是8，而比其大或比其小。另外，各分割区域也可并非等间隔，例如也可在晶片的边缘附近分割更细。
由于抛光垫具备一定的面积，因此修正摆动速度的区间，与如上述考虑突出而进行压力修正的压力修正区间不同。具体而言，如图16所示，抛光垫从中心朝向边缘摆动，从抛光垫进入压力修正区间的处起为摆动速度修正区间开始。
其次，参照图17、图18说明摆动速度修正区间的修正值的计算方法。图17中，抛光垫从晶片中心朝向边缘摆动时，在抛光垫的I、II、III位置上的压力修正后的研磨轮廓如图17的下侧所示。图17的I、II、III间的曲线对应于在抛光垫I、II、III间的位置上的压力修正后的研磨轮廓。如以下的说明，通过合成这些轨迹可计算摆动区间的修正值。
为了计算摆动速度修正值，如图18所示，使在抛光垫的各位置上的压力修正后的研磨轮廓的摆动起点一致。使摆动起点一致的在抛光垫的各位置上的压力修正后的研磨轮廓平均值成为摆动速度的修正值。以成为如摆动速度修正值的速度分布的方式使抛光垫在晶片上摆动时，可获得平坦的研磨轮廓。也可连续地控制摆动速度，使抛光垫的摆动速度与摆动速度修正值一致。如上所述，在本实施方式中，以将摆动范围分割8等分并在分割区域内成为一定的速度的方式进行控制。因而，根据获得的摆动速度修正值来计算各分割区域的速度。图18所示的实施方式中，将各分割区域的摆动速度作为在对应的分割区域的摆动速度修正值的平均值。
如上所述，可根据使用者设定的研磨条件来计算为了达成作为目标的研磨轮廓(上述的例是整个面成为平坦的研磨轮廓)的抛光垫的摆动速度。如图18所示，可知根据使用者所设定的研磨条件与计算的抛光垫的摆动速度来模拟研磨量时，可获得平坦的研磨轮廓。
其次，说明具有如上述模拟功能的抛光研磨装置。图19是表示一种实施方式的抛光处理装置300A的大致结构的图。如图19所示，抛光处理装置300A具备：设置晶片W的台部400；安装有用于对晶片W的处理面进行处理的抛光垫502的头部500；及保持头部500的臂部600。抛光处理装置300A进一步可具备：用于供给处理液的处理液供给系统；及用于进行抛光垫502的修整的修整部。图19中为了图示的清晰化而省略了处理液供给系统及修整部。图19所示的抛光垫502的直径比晶片W小。作为一例的晶片W的直径为300mm时，抛光垫502直径优选为100mm以下，直径更优选为60～100mm。另外，处理液可使用DIW(纯水)、清洗药剂及如浆液的研磨液的至少1个。另外，抛光垫502例如通过发泡聚胺酯类的硬质垫、绒面类的软质垫、或海绵等形成。在此，在用于减低晶片面内的偏差的控制、二次加工中，抛光垫502与晶片W的接触区域越小，越可对应各种偏差。因而，希望抛光垫直径较小，具体而言，直径是70mm以下，优选为50mm以下。抛光垫502的种类针对处理对象物的材质、应除去的污染物的状态而适当选择即可。例如污染物埋入处理对象物表面时，也可使用对污染物作用物理力更容易的硬质垫，也即硬度、刚性高的垫作为抛光垫。另外，处理对象物例如是低介电材料(Low－k)膜等机械性强度小的材料时，为了减低对被处理面的损伤，也可使用软质垫。另外，处理液是如浆液的研磨液时，因为处理对象物的除去速度、污染物的除去效率、以及有无发生损伤无法仅以抛光垫的硬度、刚性来决定，因此也可适当选择。另外，也可在这些抛光垫的表面形成例如同心圆状沟、XY沟、螺旋沟、放射状沟的沟形状。再者，也可在抛光垫内设置至少1个以上贯穿抛光垫的孔，通过该孔供给处理液。另外，抛光垫也可使用例如PVA海绵等处理液可渗透的海绵状材料。由此，有助于处理液在抛光面内的流动分布的均匀化、可快速排出处理中除去的污染物。
台部400具有吸附晶片W的机构来保持晶片W。另外，台部400可通过驱动机构410而绕旋转轴A旋转。另外，台部400也可通过驱动机构410使晶片W角旋转运动或漩涡运动。抛光垫502安装于头部500的与晶片W相对的面。头部500可通过无图标的驱动机构绕旋转轴B旋转。另外，头部500可通过无图标的驱动机构将抛光垫502按压于晶片W的处理面。臂部600可使头部500如箭头C所示地在晶片W的半径或直径范围内摆动。另外，臂部600可使头部500摆动至抛光垫502与无图示的修整部相对的位置。
如图19所示，抛光处理模块300A具备Wet-ITM(线内厚度监视器(In-lineThickness Monitor))912。Wet-ITM912的检测头在非接触状态下存在于晶片上，通过在整个晶片上移动，可检测(测定)晶片W的膜厚分布(或是与膜厚有关的信息的分布)。另外，关于ITM，采用Wet-ITM于处理实施中可有效计测，不过也可采用在抛光处理后计测的规格。
控制部920可控制抛光处理装置的各种动作，并控制抛光垫502对晶片的压力、抛光头部500的转数、抛光台部400的转数、抛光头部500的摆动速度等。另外，控制部920接收通过ITM912所检测的晶片处理面的膜厚或相当于膜厚的信号。再者，控制部920具备用户接口，接受由用户输入及/或选择的抛光处理条件。控制部920具备：如上所述的计算抛光垫的压力修正的功能；研磨量的模拟功能；及计算用于获得希望的研磨轮廓的最佳的抛光垫的摆动速度分布的功能。另外，控制部920也可由专用计算机或通用计算机构成。例如，通过将包含用于执行上述各种控制功能、计算及模拟的命令的计算机程序安装于通用计算机中而构成控制部920。另外，这些计算机程序可储存于硬盘、CD、DVD等通用存储介质。控制部920的用户接口可利用屏幕、鼠标、键盘、平板计算机等一般的用户接口。
另外，抛光处理模块300A具备预先储存有分别针对多个研磨处理条件(抛光垫502对晶片W的压力、头部500的转数、抛光垫502对晶片W的接触时间)的研磨量的数据库(存储部)930。另外，数据库930中预先设定并储存有晶片W的研磨处理面的目标膜厚分布。再者，数据库930中储存有后述的研磨量模拟时所需的各种数据。
图20是说明在抛光处理装置300A中进行抛光研磨量的模拟及摆动速度最优化的步骤的流程图。抛光研磨量的模拟及摆动速度的最优化是由控制部920进行的。
如图20所示，首先开始抛光研磨模拟(步骤S100)。此时，控制部920启动模拟所需的软件。
其次，输入进行模拟的抛光研磨条件(步骤S102)。研磨条件例如为研磨对象物的晶片的尺寸、抛光垫502的尺寸、抛光垫502按压于晶片的压力、抛光头部500的摆动范围、抛光台部400的转数、抛光垫502的转数、抛光头部500的摆动速度等。这些条件的输入可经由设于控制部920的用户接口来进行。
其次根据输入的研磨条件计算压力修正值(步骤S104)。压力修正值是抛光垫502突出时所需的压力修正值，且可通过上述方法计算，例如成为图11所示。对使用的抛光垫的各尺寸及晶片的各尺寸，通过上述步骤预先通过实验决定压力修正值，并存储于数据库930中，依在步骤S102所输入的抛光研磨条件可使用所需的压力修正值。
其次，根据在步骤S102输入的抛光研磨条件及在步骤S104计算的压力修正值，计算研磨量(步骤S106)。研磨量如上所述，可使用普雷斯顿公式，根据滑动距离×压力×参数系数来计算。参数系数如上述预先通过实验等而决定，并通过存储于数据库930中，可依在步骤S102输入的抛光研磨条件使用所需的参数系数。研磨量例如为图12所示的研磨轮廓。
其次，计算作为目标的研磨轮廓与在步骤S106计算的研磨轮廓的差值(步骤S108)。该差值是研磨量修正值。作为目标的研磨轮廓也可在步骤S102输入，也可在步骤S108的阶段输入。作为目标的研磨轮廓例如也可选择图15所示的研磨轮廓。
其次，计算为了达成作为目标的研磨轮廓所需的摆动修正区间及摆动速度修正值(步骤S110)。摆动速度修正值可以使用图15～图18所说明的方法来计算。
其次，根据在步骤S110计算的摆动速度修正值，更新在步骤S102输入的研磨条件(步骤S112)。具体而言，以步骤S110计算的摆动速度来替换摆动速度。
其次，通过在步骤S112更新的研磨条件，在此再次计算研磨量(步骤S114)。由于摆动速度被最优化，因此计算作为目标的研磨轮廓。
最后，结束抛光研磨模拟(步骤S116)。
以下说明利用上述抛光研磨模拟的抛光研磨的方法。图21是表示一种实施方式的利用抛光研磨模拟的抛光研磨方法的流程图。抛光研磨例如可使用上述图19所示的抛光研磨装置300A来进行。
开始抛光研磨时(步骤S200)，首先设定抛光研磨条件(步骤S202)。此时，抛光研磨条件使用采用与图20一起说明的抛光研磨模拟所制作的研磨条件。
其次，通过步骤S202的抛光研磨条件，开始抛光研磨(步骤S204)。
在基于所设定的抛光研磨条件进行的抛光研磨结束时，通过膜厚传感器(ITM912)测定抛光研磨后的晶片膜厚(步骤S206)。
其次，判定从膜厚传感器所测定的膜厚分布而获得的研磨轮廓是否已达成作为目标的研磨轮廓(步骤S208)。例如，与抛光研磨模拟中的作为目标的研磨轮廓进行比较，可通过是否满足规定条件来判定。
在步骤S208中，判断为尚未达成作为目标的研磨轮廓时，对抛光摆动条件进行最优化(S210)，再次进行抛光研磨。抛光摆动条件可通过上述的抛光研磨模拟来执行。更具体而言，在上述的关于抛光研磨模拟的步骤S108中，根据作为目标的研磨轮廓与在步骤S206测定的研磨轮廓的差值来计算研磨量修正值，再次计算摆动修正区间及摆动速度修正值。在由此获得的研磨条件下再次进行抛光研磨。
在步骤S208判断为已达成作为目标的研磨轮廓时，结束抛光研磨(步骤S208)。
另外，其他实施方式也可不必执行步骤S208的判定、及步骤S210进行的最优化的闭循环控制。
如上所述，在本发明中，由于可模拟考虑了抛光垫的突出的晶片的研磨量，因此可使用该模拟进行抛光处理装置的各种设计参数的估计及最优化。
符号说明
400 抛光台部
410 驱动机构
500 抛光头部
502 抛光垫
600 抛光臂部
912 ITM(膜厚传感器)
920 控制部
930 数据库
1000 板型压力传感器
W 晶片

Claims (13)

1.一种模拟方法，对使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨时的研磨量进行模拟，所述模拟方法的特征在于，具有以下步骤：
根据研磨垫相对于研磨对象物的突出量，使用压力传感器测定从所述研磨垫施加给研磨对象物的压力分布；以及
根据突出量及测定出的压力分布，修正用于研磨量的模拟的压力。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，具有以下步骤：
按研磨垫相对于研磨对象物的各个突出量，对测定出的施加给研磨对象物的压力分布进行数值化；
按各突出量，将数值化后的压力分布沿着研磨对象物的半径方向进行线性化；
将各突出量的线性化后的压力分布在研磨对象物的对应的半径方向上进行合计；以及
将研磨对象物的对应的半径方向位置处的研磨垫的合计压力分布除以研磨垫相对于研磨对象物的研磨垫滞留距离，来决定压力修正值。
3.一种模拟方法，对使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨时的研磨量进行模拟，所述模拟方法的特征在于，
对抛光研磨中所述研磨垫的一部分超越所述研磨对象物而摆动时的研磨量进行模拟。
4.根据权利要求3所述的模拟方法，其特征在于，
使用压力修正值来计算研磨量，所述压力修正值对所述研磨垫超越所述研磨对象物而摆动时产生的压力集中的影响进行修正。
5.根据权利要求3或4所述的模拟方法，其特征在于，
对为了达成被给予的目标研磨量所需的抛光研磨条件进行计算。
6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，
被计算的所述抛光研磨条件是所述研磨垫的摆动速度。
7.一种计算机程序，其特征在于，
包含用于执行如权利要求3至6中任一项所述的模拟的命令。
8.一种存储介质，其特征在于，
储存权利要求7所述的计算机程序。
9.一种抛光研磨装置，用于使用尺寸比研磨对象物小的研磨垫来对研磨对象物进行抛光研磨，所述抛光研磨装置的特征在于，
所述抛光研磨装置以在抛光研磨中所述研磨垫的一部分超越所述研磨对象物而摆动的方式构成，
所述抛光研磨装置具有模拟部，所述模拟部以在被给予的抛光研磨条件下，对研磨对象物的研磨量进行模拟的方式构成。
10.根据权利要求9所述的抛光研磨装置，其特征在于，
所述模拟部进行压力修正，所述压力修正对所述研磨垫超越所述研磨对象物而摆动时产生的压力集中的影响进行修正。
11.根据权利要求9或10所述的抛光研磨装置，其特征在于，
所述模拟部对为了达成被给予的目标研磨量所需的抛光研磨条件进行计算。
12.根据权利要求11所述的抛光研磨装置，其特征在于，
被计算的所述抛光研磨条件是所述研磨垫的摆动速度。
13.根据权利要求11或12所述的抛光研磨装置，其特征在于，
具有用于对研磨对象物的研磨量进行测定的传感器，
所述模拟部对关于在计算出的所述抛光研磨条件下抛光研磨后的研磨对象物而测定出的研磨量与所述目标研磨量进行比较，在未达成所述目标研磨量时，根据测定出的所述研磨量及所述目标研磨量，计算所需的抛光研磨条件。
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