JP2008103517A - Method of controlling semiconductor manufacturing process and polishing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨技術に関し、特にコンディショナーの切削レートを高精度かつ簡便に管理することができ、研磨パッドの切削レートから見たコンディショナー使用限界(寿命)管理を可能とするに関する研磨装置、コンディショナー切削レート制御方法、コンディショナー荷重制御方法、半導体製造プロセスの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a polishing technique, and in particular, a polishing apparatus and a conditioner cutting that can manage the cutting rate of a conditioner with high accuracy and ease, and can manage the conditioner use limit (life) as viewed from the cutting rate of the polishing pad. The present invention relates to a rate control method, a conditioner load control method, and a semiconductor manufacturing process control method.
半導体素子の微細化が進むことで、CMP(Chemical Mechanical polishing)工程に対するプロセスバラツキの低減が強く望まれている。従来技術では、プロセス条件値が固定値で設定されるため、消耗部材等の性能個体差を考慮したプロセス構築が不可能であった。 Reduction in process variation with respect to a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process is strongly desired as semiconductor elements become finer. In the prior art, since the process condition value is set as a fixed value, it is impossible to construct a process considering individual performance differences such as consumable members.
従来のCMP装置における典型的なレシピ構造を図8に示す。図8に示す通り、従来のレシピ構造において、各種プロセス条件値は固定値を用いる構造となっている。研磨パッド上の目立てに用いられるコンディショナー条件も同様に固定値として設定されている。このようにCMPプロセスにおいては、各種プロセス条件値は固定値を用いる構造となっているが、コンディショナー毎の性能固体差を考慮しているプロセスが構築されていないため、現状のコンディショナー管理方法は、導入評価時に得られたデータをもとに規格値を決定し、管理規格を設定するのが一般的である。研磨パッドの管理方法も同様である。 A typical recipe structure in a conventional CMP apparatus is shown in FIG. As shown in FIG. 8, in the conventional recipe structure, various process condition values have a structure using fixed values. The conditioner condition used for sharpening on the polishing pad is similarly set as a fixed value. As described above, in the CMP process, various process condition values have a structure using fixed values, but since a process that takes into consideration the performance solid difference for each conditioner has not been constructed, the current conditioner management method is: In general, a standard value is determined based on data obtained at the time of introduction evaluation, and a management standard is set. The management method of the polishing pad is the same.
尚、本願発明と関連ある先行技術として以下の特許文献1を参照されたい。 In addition, please refer to the following patent document 1 as a prior art relevant to this invention.
すなわち、従来技術では、(1)コンディショナーの切削レートコントロールができていないこと、(2)切削レートから見たコンディショナーの使用限界(寿命)を管理していないため、コンディショナーの性能個体差に起因するプロセス安定性低下は一般的に良く知られている事柄である。 That is, in the prior art, (1) the cutting rate of the conditioner cannot be controlled, and (2) the use limit (life) of the conditioner viewed from the cutting rate is not managed, resulting in individual performance differences of the conditioner. Process stability degradation is a well-known matter.
また、コンディショナーの固体性能差がまったく考慮されていないため、不安定なプロセスを誘発し、また、消耗部材の交換サイクルが早くなる等、プロセスコストの増加に繋がる。 In addition, since the difference in the solid performance of the conditioner is not taken into consideration at all, an unstable process is induced, and the consumable member replacement cycle is accelerated, leading to an increase in process cost.
上記した従来技術においてはコンディショナーの荷重条件や、コンディショナーの使用限界(寿命)規格に対して大きなマージンを設定しているのが実情である。その結果、コンディショナーの固体性能差により、過剰なコンディショナー荷重でプロセスが実施されると、過剰な切削レートとなり、コンディショナーと研磨パッドの使用限界(寿命)が短くなる。よって、消耗部材の交換サイクルが早くなりプロセスコストの増加に繋がっている。 In the above-described prior art, a large margin is actually set for the load condition of the conditioner and the use limit (life) standard of the conditioner. As a result, due to the difference in the solid performance of the conditioner, if the process is performed with an excessive conditioner load, an excessive cutting rate results, and the use limit (life) of the conditioner and the polishing pad is shortened. Therefore, the replacement cycle of the consumable member is accelerated and the process cost is increased.
また、逆のケースとして、不十分なコンディショナー荷重でプロセスが実施されることもあり、不十分な切削レートになることから、不安定なプロセスを誘発し、多量の不良製品を作り込む可能性がある。このことから、プロセス安定化実現には、コンディショナーの荷重管理(切削レート管理)が非常に重要であり、コンディショナーの性能固体差を考慮したプロセスを構築すること(精密管理)が必要であると言える。一般的に、CMPプロセスを構成する消耗部材の中で、特にコンディショナーの固体性能差はバラツキが大きいことは良く知られている。CMPプロセスの安定化実現には、消耗部材のバラツキを何らかの方法でコントロールすることが重要である。 In the opposite case, the process may be carried out with insufficient conditioner load, resulting in an inadequate cutting rate, which may induce an unstable process and create a large number of defective products. is there. From this, it can be said that condition management load management (cutting rate management) is very important to realize process stabilization, and it is necessary to construct a process that takes into account the condition of performance condition of the conditioner (precision control). . In general, it is well known that among the consumable members constituting the CMP process, the difference in the solid performance of the conditioner varies greatly. In order to realize stabilization of the CMP process, it is important to control the variation of the consumable member by some method.
したがって、本発明の目的は、研磨パッドの凹凸(溝深さ)をモニタリングできる光学式変位系を付帯することで、コンディショナーの切削レートを高精度かつ簡便に管理することができ、研磨パッドの切削レートから見たコンディショナー使用限界(寿命)管理を可能とする研磨パッドのコンディショナー切削レート制御方法、コンディショナー圧力制御方法、及び研磨装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to attach an optical displacement system that can monitor the unevenness (groove depth) of the polishing pad, so that the cutting rate of the conditioner can be managed with high accuracy and ease. The present invention provides a conditioner cutting rate control method, a conditioner pressure control method, and a polishing apparatus for a polishing pad capable of managing a conditioner use limit (life) as viewed from the rate.
また、本発明の他の目的は、変位計の出力データから、コンディショナー荷重を研磨レシピにフィードバックできるシステムを構築することにより、コンディショナーの累積使用時間に依存しない安定した切削レートを維持することを可能とし、部材の固体性能差を考慮した安定したプロセス構築を実現することができ、さらに、消耗部材の精密管理を行うことにより、消耗部材の有効利用が実現可能な研磨パッドのコンディショナー切削レート制御方法、コンディショナー圧力制御方法、及び研磨装置を提供することである。 Another object of the present invention is to maintain a stable cutting rate independent of the cumulative usage time of the conditioner by constructing a system that can feed back the conditioner load to the polishing recipe from the output data of the displacement meter. A conditioner cutting rate control method for a polishing pad that can realize a stable process construction that takes into account the difference in solid performance of the members, and that can effectively use the consumable members by performing precise management of the consumable members The present invention provides a conditioner pressure control method and a polishing apparatus.
本発明の第1の態様に係る研磨装置は、回転する定盤(6)に貼られた研磨パッド(2)と、ウェハ(4)を保持し、かつ研磨パッド(2)にウェハ(4)を押し付けながら自転するウェハ保持ヘッド(3)と、研磨パッド(2)の半径方向に配置されたスラリ供給部(1)と、研磨パッド(2)の目立てに用いられるコンディショナー(5)を有する。研磨パッド(2)の半径方向に配置された研磨パッド(2)の溝深さを測定する光学式変位計を複数備えた変位計アーム部(7)と、光学式変位計に電気的に接続された計算機(8)をさらに有する。計算機(8)は、前記光学式変位計で測定されたウェハ研磨前及び研磨後の溝深さからウェハ研磨前の切削レート及び研磨後の切削レートを算出し、ウェハ研磨前後の切削レートに基づいて次研磨ウェハのコンディショナー荷重条件値を算出し、当該コンディショナー荷重条件値を研磨レシピへフィードバックする。 The polishing apparatus according to the first aspect of the present invention holds the polishing pad (2) attached to the rotating surface plate (6) and the wafer (4), and the wafer (4) on the polishing pad (2). A wafer holding head (3) that rotates while pressing, a slurry supply part (1) arranged in the radial direction of the polishing pad (2), and a conditioner (5) used for sharpening the polishing pad (2). Displacement arm portion (7) having a plurality of optical displacement meters for measuring the groove depth of polishing pad (2) arranged in the radial direction of polishing pad (2), and electrically connected to the optical displacement meter And a computer (8). The computer (8) calculates a cutting rate before and after wafer polishing from a groove depth before and after wafer polishing measured by the optical displacement meter, and based on the cutting rate before and after wafer polishing. Then, the conditioner load condition value of the next polishing wafer is calculated, and the conditioner load condition value is fed back to the polishing recipe.
本発明の第2の態様に係る半導体製造プロセスの制御方法は、研磨パッドの溝深さを光学式変位計で測定する第1のステップと、前記第1の測定値があらかじめ定められた基準値以上であるか否か判定する第2のステップと、前記第1のステップで得られた第1の測定値があらかじめ定められた基準値未満の場合に研磨パッドの交換指示を与える第3のステップと、前記第1の測定値が前記基準値以上の場合、テストコンディショニングに移行し、前記研磨パッドの溝深さを光学式変位計で測定する第4のステップと、前記第1の測定値と前記第4のステップで得られた第2の測定値の差分を所定時間で除してなるコンディショナー切削レートを算出し、当該切削レートがあらかじめ定められた基準値の範囲内であるか否か判定を行う第5のステップと、前記切削レートが前記基準値の範囲外である場合、コンディショナー交換指示を与える第6のステップと、前記切削レートが前記基準値の範囲内である場合、当該切削レートに対応したコンディショナー荷重の調整を実施する第7のステップと、コンディショナー荷重調整後、ウェハ研磨処理を開始し、研磨パッドの溝深さを光学式変位計で測定する第8のステップと、前記第7のステップで得られた第3の測定値があらかじめ定められた基準値以上であるか否か判定する第8のステップと、前記第3の測定値があらかじめ定められた基準値未満の場合に研磨パッドの交換指示を与える第10のステップと、前記第3の測定値が前記基準値以上の場合、前記第3の測定値と前記第2の測定値との差分を所定時間で除してなるコンディショナー切削レートを算出し、当該切削レートがあらかじめ定められた基準値の範囲内であるか否か判定を行う第11のステップを有する。前記研磨パッドの交換指示又はコンディショナー交換指示が出されるまで前記第5のステップ〜第11のステップが繰り返される。 A method for controlling a semiconductor manufacturing process according to a second aspect of the present invention includes a first step of measuring a groove depth of a polishing pad with an optical displacement meter, and a reference value in which the first measured value is predetermined. A second step for determining whether or not the above is satisfied, and a third step for giving a polishing pad replacement instruction when the first measurement value obtained in the first step is less than a predetermined reference value. And when the first measurement value is equal to or greater than the reference value, the process proceeds to test conditioning, and a fourth step of measuring the groove depth of the polishing pad with an optical displacement meter, and the first measurement value, A conditioner cutting rate obtained by dividing the difference between the second measurement values obtained in the fourth step by a predetermined time is calculated, and it is determined whether or not the cutting rate is within a predetermined reference value range. To do the fifth A step of giving a conditioner replacement instruction when the cutting rate is outside the range of the reference value, and a conditioner load corresponding to the cutting rate when the cutting rate is within the range of the reference value Obtained in the seventh step, the eighth step of starting the wafer polishing process after adjusting the conditioner load, and measuring the groove depth of the polishing pad with an optical displacement meter, and the seventh step. An eighth step for determining whether or not the third measured value is equal to or greater than a predetermined reference value; and an instruction to replace the polishing pad when the third measured value is less than a predetermined reference value And a difference obtained by dividing a difference between the third measurement value and the second measurement value by a predetermined time when the third measurement value is equal to or greater than the reference value. Calculating a Ishona cutting rate, having an eleventh step of which the cutting rate is determined if it is within range of a predetermined reference value. The fifth to eleventh steps are repeated until the polishing pad replacement instruction or the conditioner replacement instruction is issued.
本発明の第1の効果は、光学式変位計を付帯し、当該変位計の出力データから、コンディショナー荷重を研磨レシピにフィードバックできるシステムを構築することで、コンディショナーの切削レートを高精度かつ簡便に管理することが可能となることである。 The first effect of the present invention is that an optical displacement meter is attached and a conditioner load can be fed back to the polishing recipe from the output data of the displacement meter, so that the cutting rate of the conditioner can be adjusted with high accuracy and simplicity. It becomes possible to manage.
本発明の第2の効果は、光学式変位計を付帯し、当該変位計の出力データからコンディショナー荷重を研磨レシピにフィードバックできるシステムを構築することで、コンディショナーの累積使用時間に依存しない安定した切削レートを維持することが可能となることである。 The second effect of the present invention is that an optical displacement meter is attached, and a stable cutting that does not depend on the cumulative use time of the conditioner is achieved by constructing a system that can feed back the conditioner load to the polishing recipe from the output data of the displacement meter. It is possible to maintain the rate.
本発明の第3の効果は、上記したように切削レートを高精度かつ簡便に管理することができるため研磨パッドの切削レートから見たコンディショナー使用限界(寿命)管理が可能となることである。 The third effect of the present invention is that, as described above, the cutting rate can be managed with high accuracy and simplicity, so that it is possible to manage the conditioner use limit (life) as viewed from the cutting rate of the polishing pad.
本発明の第4の効果は、光学式変位計を付帯することで、部材の固体性能差を考慮した安定したプロセス構築が実現できることである。 The fourth effect of the present invention is that a stable process construction considering the solid performance difference of members can be realized by attaching an optical displacement meter.
一方、先行技術文献として上記特許文献1に開示されている接触式変位計の付帯及び切削レート結果に基づいてコンディショナー時間を変更するシステムの場合には、変位をモニターする針先の磨耗によるデータの精度劣化、針先の金属系部材起因によるウェハへの金属汚染が懸念される。また、コンディショナー時間を変更することによりT/Pが低下する等の問題がある。しかしながら本発明を適用することにより、接触式変位計でのデメリットや、コンディショナー時間変更によるT/P低下等の問題を全て解消することができる。 On the other hand, in the case of a system that changes the conditioner time based on the results of the contact displacement meter and the cutting rate result disclosed in Patent Document 1 as the prior art document, data of wear due to the wear of the needle tip for monitoring the displacement is obtained. There is concern about accuracy deterioration and metal contamination of the wafer due to the metallic member of the needle tip. Further, there is a problem that T / P is lowered by changing the conditioner time. However, by applying the present invention, it is possible to solve all of the disadvantages of the contact displacement meter and problems such as T / P reduction due to the change of the conditioner time.
図1(a)及び(b)は、本発明に係る研磨装置の一実施の形態を示した上面図と側面図である。図2は、次研磨ウェハのコンディショナー荷重条件の算出の基となるレシピの構造を示した図である。本発明に係る研磨装置は図1(a)及び(b)に示す通り、回転する定盤6に貼られた研磨パッド2と、ウェハ4を保持し、かつ研磨パッド2にウェハ4を押し付けながら自転するウェハ保持ヘッド3と、研磨パッド2の半径方向に配置されたスラリ供給部1と、研磨パッド2の目立てに用いられるコンディショナー5と、研磨パッド2の半径方向に配置されたコンディショナー切削レートを測定する変位計アーム部7を有している。変位計アーム部7には、第1の光学式変位計7a、第2の光学式変位計7b・・・・第n(nは3以上の整数)の光学式変位計7cが取り付けられている。また、変位計アーム部7には、切削レートを計算し、切削レートからコンディショナー荷重を研磨レシピにフィードバックするための計算機8が接続されている。図2に示した通り、計算機8は、光学式変位計で測定された、ウェハ研磨前の切削レート 及び 研磨後の切削レート、をそれぞれ計算機に格納し、次研磨ウェハのコンディショナー荷重条件を算出する。その値を研磨レシピへフィードバックする。
1A and 1B are a top view and a side view showing an embodiment of a polishing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a view showing the structure of a recipe serving as a basis for calculating the conditioner load condition of the next polished wafer. As shown in FIGS. 1A and 1B, the polishing apparatus according to the present invention holds the
次に、本発明に係る制御方法について説明する。本発明は、光学式変位計を付帯し、コンディショナーの研磨パッドに対する切削レートを研磨レシピにフィードバックするシステムを構築することで、安定したプロセスを実現できることを特徴とする。図3は、従来技術でプロセスを実施した場合と、本発明の制御方法を用いてプロセスを実施した場合、それぞれのコンディショナーの切削レート推移を示したグラフであり、図4は、研磨レート推移、研磨レート面内均一性推移を示したグラフである。図3及び図4の横軸はコンディショナーの累積使用時間であり、当該時間がプロットされている。本実施の形態において、コンディショナー荷重の標準値は9lbfを設定し、光学式変位計は5つ付帯した。また、スラリの種類はシリカ系スラリであり、研磨パッドにはIC1000系が使用されている。 Next, a control method according to the present invention will be described. The present invention is characterized in that a stable process can be realized by constructing a system attached with an optical displacement meter and feeding back the cutting rate of the conditioner to the polishing pad to the polishing recipe. FIG. 3 is a graph showing the transition of the cutting rate of each conditioner when the process is performed according to the conventional technique and when the process is performed using the control method of the present invention. It is the graph which showed the polishing rate in-plane uniformity transition. The horizontal axis of FIGS. 3 and 4 is the cumulative usage time of the conditioner, and the time is plotted. In the present embodiment, the standard value of the conditioner load is set to 9 lbf, and five optical displacement meters are attached. The type of slurry is silica-based slurry, and IC1000 system is used for the polishing pad.
従来技術においては、コンディショナーの累積使用時間と共に、切削レートの低下が早い段階から見られる。また、切削レートの低下に伴い、研磨レートの低下、研磨レート面内均一性の低下が見られる。一方、本発明の制御方法を用いた場合、コンディショナーの累積使用時間に対し、安定した切削レートを実現しているのが容易にわかる。また、安定した切削レートを実現することで、研磨レート、研磨レート面内均一性、においても安定しているのがわかる。さらに、本制御方法では、コンディショナーの切削レートをモニタリングしながらコンディショナー荷重を可変させるため、従来技術と比較して部材の寿命が延びているのがわかる。 In the prior art, a reduction in the cutting rate is seen from an early stage together with the cumulative usage time of the conditioner. Further, as the cutting rate is lowered, the polishing rate is lowered and the uniformity of the polishing rate in the surface is also seen. On the other hand, when the control method of the present invention is used, it can be easily understood that a stable cutting rate is realized with respect to the cumulative usage time of the conditioner. It can also be seen that by realizing a stable cutting rate, the polishing rate and the in-plane uniformity of the polishing rate are also stable. Furthermore, in this control method, the conditioner load is varied while monitoring the cutting rate of the conditioner, so that it can be seen that the life of the member is extended as compared with the prior art.
本発明は、図5に示すようなフローチャートでプロセス制御を行う。まず研磨に先立ち、研磨レシピを読み込んで(ステップS101)、研磨パッド溝深さの測定(dpre)を実施する(ステップS102)。次に測定された研磨パッド溝深さがあらかじめ定められた所定の基準値(A)以上か否かについて判定を行う(ステップS103)。ここで、ステップS101、S102をルーチンiとする。 In the present invention, process control is performed in a flowchart as shown in FIG. First, prior to polishing, a polishing recipe is read (step S101), and polishing pad groove depth measurement (dpre) is performed (step S102). Next, it is determined whether or not the measured polishing pad groove depth is equal to or greater than a predetermined reference value (A) (step S103). Here, steps S101 and S102 are defined as routine i.
研磨パッドの溝深さ測定の結果、前記ステップS102で測定された第1の測定値があらかじめ定められた基準値(A)未満の場合(ステップS103でNo)には計算機8は研磨パッドの交換指示をCMP装置のCPU(図示せず)に与え、判定NGとして研磨作業が中止され、研磨パッド交換作業が実施される。前記ステップS102で測定された第1の測定値があらかじめ定められた基準値(A)以上の場合には(ステップS103でYes)判定OKとして、テストコンディショニングのステップに移行し(ステップS105)、その後、研磨パッド溝深さの測定(dpost)を実施し、第2の測定値を算出する(ステップS106)。ここで、ステップS105、S106をルーチンiiとする。
As a result of the measurement of the groove depth of the polishing pad, when the first measurement value measured in step S102 is less than the predetermined reference value (A) (No in step S103), the
前記第1の測定値と前記ステップS106で得られた第2の測定値の差分を所定時間で除して、コンディショナー切削レートを算出し、当該切削レートがあらかじめ定められた基準値の範囲内であるか否か判定を行う(ステップS107)。ここで、コンディショナー切削レート計算・判定には、図6の数式1aもしくは数式1bを用いて算出する。数式1a及び数式1bの計算結果が、それぞれ図6の数式2a及び数式2bの判定条件を満たさない場合(ステップS107でNo)には研磨作業が中止され(ステップS107)、図5のフローに従いコンディショナー交換作業を実施する(ステップS108)。図6の数式2a及び数式2bの判定を満たした場合には(ステップS107でYes)、図6の数式3a及び数式3bを用いてコンディショナーの荷重の補正を行い、荷重調整(DF)を実施し(ステップS109)、ウェハ研磨処理が開始される(ステップS110)。ここで、ステップS107,S109,S110の処理フローをルーチンiiiとする。
A difference between the first measurement value and the second measurement value obtained in step S106 is divided by a predetermined time to calculate a conditioner cutting rate, and the cutting rate is within a predetermined reference value range. It is determined whether or not there is (step S107). Here, the calculation / determination of the conditioner cutting rate is performed using Formula 1a or Formula 1b in FIG. When the calculation results of Formula 1a and Formula 1b do not satisfy the determination conditions of Formula 2a and Formula 2b of FIG. 6 (No in Step S107), the polishing operation is stopped (Step S107), and the conditioner is performed according to the flow of FIG. Exchange work is performed (step S108). When the determinations of Formula 2a and Formula 2b in FIG. 6 are satisfied (Yes in Step S107), the load of the conditioner is corrected using
ウェハ研磨処理が開始された後再度、研磨パッドの溝深さを光学式変位計で上記同様の方法で測定(dpontn)し(ステップS111)第3の測定値を得、この第3の測定値があらかじめ定められた基準値以上であるか否か判定する(ステップS112)。この第3の測定値があらかじめ定められた基準値(A)未満の場合には(ステップS112でNo)、研磨作業の中止指令を送出し、研磨パッドの交換指示を与える(ステップS104)。 After the wafer polishing process is started, the groove depth of the polishing pad is measured (dpont) with the optical displacement meter in the same manner as described above (step S111) to obtain a third measured value, and this third measured value Is greater than or equal to a predetermined reference value (step S112). If the third measurement value is less than the predetermined reference value (A) (No in step S112), a polishing operation stop command is sent and a polishing pad replacement instruction is given (step S104).
前記第3の測定値が前記基準値以上の場合(ステップS112でYes)、前記第3の測定値と前記第2の測定値との差分を所定時間で除してなるコンディショナー切削レートを算出し、当該切削レートがあらかじめ定められた基準値の範囲内であるか否か判定を行う(ステップS107)。以下、ステップS107,S109〜S112の処理が前記研磨パッドの交換指示又はコンディショナー交換指示が出されるまで繰り返される。ここで、ステップS107,S109〜S112の処理フローをルーチンivとする。 When the third measurement value is equal to or greater than the reference value (Yes in step S112), a conditioner cutting rate obtained by dividing the difference between the third measurement value and the second measurement value by a predetermined time is calculated. Then, it is determined whether or not the cutting rate is within a predetermined reference value range (step S107). Thereafter, the processes of steps S107 and S109 to S112 are repeated until a polishing pad replacement instruction or a conditioner replacement instruction is issued. Here, the processing flow of steps S107 and S109 to S112 is referred to as routine iv.
ステップS109において、計算機にはあらかじめ切削レートとコンディショナー荷重との関係が記載された条件がテーブルに格納され、これを参照することで適切なコンディショナー荷重を決定することができる。図7は、決定するコンディショナー荷重と切削レートの関係を示すグラフである。例えば、縦軸の切削レートのメモリで任意の上限値、下限値を設定しておき、その範囲内でのグラフの傾きが変化した場合、その傾きを元に戻すような荷重補正を行えばよい。 In step S109, the condition in which the relationship between the cutting rate and the conditioner load is described in advance in the computer is stored in a table, and an appropriate conditioner load can be determined by referring to the table. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the conditioner load to be determined and the cutting rate. For example, arbitrary upper limit values and lower limit values may be set in the memory of the cutting rate on the vertical axis, and when the slope of the graph changes within the range, load correction that restores the slope may be performed. .
研磨作業開始した(ステップS110)後、ルーチンivが繰り返して行われウェハ研磨処理が継続され、最終的に研磨作業が終了する。ステップS112における判定がNGの場合は、研磨パッド交換作業、コンディショナー交換作業、を必要に応じて実施する。 After the polishing operation is started (step S110), the routine iv is repeatedly performed, the wafer polishing process is continued, and the polishing operation is finally finished. If the determination in step S112 is NG, polishing pad replacement work and conditioner replacement work are performed as necessary.
また、上記した各実施の形態は、本発明を好適に実施した形態の一例に過ぎず、本発明は、その主旨を逸脱しない限り、種々変形して実施することが可能なものである。例えば、図5におけるルーチンiとルーチンiiを実行し、ステップS107の判定を行った後、荷重調整を行わず、ステップS110以降の処理ステップを実行してもよい。 Further, each of the above-described embodiments is merely an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof. For example, the routine i and the routine ii in FIG. 5 may be executed, and after performing the determination in step S107, the load adjustment is not performed and the processing steps after step S110 may be executed.
本発明によれば、半導体製造プロセスのCMP工程において、CMPプロセスを構成する消耗部材等の性能個体差を何らかの方法でモニタリングし、その結果を研磨レシピにフィードバックしてプロセス構築をする場合に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, in the CMP process of the semiconductor manufacturing process, it can be applied to the case where the performance difference between consumable members constituting the CMP process is monitored by some method and the result is fed back to the polishing recipe to construct the process. It is.
1 スラリ供給部
2 研磨パッド
3 ウェハ保持ヘッド
4 ウェハ
5 コンディショナー
6 定盤
7 変位計アーム部
7a,7b,7c 光学式変位計
8 計算機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記研磨パッドの半径方向に配置され、前記研磨パッドの溝深さを測定する光学式変位計を備えた変位計アーム部と、
前記光学式変位計で測定されたウェハ研磨前及び研磨後の溝深さからウェハ研磨前の切削レート及び研磨後の切削レートを算出し、ウェハ研磨前後の切削レートに基づいて次研磨ウェハのコンディショナー荷重条件値を算出し、当該コンディショナー荷重条件値を研磨レシピへフィードバックする計算機
を有することを特徴とする研磨装置。 A polishing pad affixed to a rotating surface plate and a conditioner used for sharpening the polishing pad, supplying a slurry between the polishing pad and the wafer, and applying the load to the polishing pad and the wafer; In a polishing apparatus for polishing the wafer by relatively moving
A displacement meter arm portion disposed in a radial direction of the polishing pad and provided with an optical displacement meter for measuring a groove depth of the polishing pad;
A cutting rate before wafer polishing and a cutting rate after polishing are calculated from the groove depth before and after wafer polishing measured by the optical displacement meter, and a conditioner for the next polishing wafer is calculated based on the cutting rate before and after wafer polishing. A polishing apparatus comprising: a calculator that calculates a load condition value and feeds back the conditioner load condition value to a polishing recipe.
前記第1のステップで得られた第1の測定値があらかじめ定められた基準値未満の場合に研磨パッドの交換指示を与える第2のステップと、
前記第1の測定値が前記基準値以上の場合、テストコンディショニングに移行し、前記研磨パッドの溝深さを光学式変位計で測定する第3のステップと、
前記第1の測定値と前記第3のステップで得られた第2の測定値の差分を所定時間で除してなるコンディショナー切削レートを算出し、当該切削レートがあらかじめ定められた基準値の範囲内であるか否か判定を行う第4のステップと、
前記切削レートが前記基準値の範囲外である場合、コンディショナー交換指示を与え、前記切削レートが前記基準値の範囲内である場合、研磨処理を開始する第5のステップ
を有することを特徴とするコンディショナー切削レート制御方法。 A first step of measuring a groove depth at n (n is an integer of 2 or more) of the polishing pad with an optical displacement meter;
A second step of giving a polishing pad replacement instruction when the first measurement value obtained in the first step is less than a predetermined reference value;
When the first measurement value is equal to or greater than the reference value, the process proceeds to test conditioning, and a third step of measuring the groove depth of the polishing pad with an optical displacement meter;
A conditioner cutting rate obtained by dividing the difference between the first measured value and the second measured value obtained in the third step by a predetermined time is calculated, and the cutting rate is within a predetermined reference value range. A fourth step of determining whether or not
When the cutting rate is outside the range of the reference value, a conditioner replacement instruction is given, and when the cutting rate is within the range of the reference value, a fifth step of starting a polishing process is provided. Conditioner cutting rate control method.
当該算出された切削レートのあらかじめ定められた所定の上限値及び下限値の範囲内に対応した好適なコンディショナー荷重に補正し調整する第2のステップ
を有することを特徴とするコンディショナー荷重制御方法。 First and second measured values are calculated by measuring the groove depth at n (n is an integer of 2 or more) locations of the polishing pad at predetermined time intervals, and the calculated first and second calculated values are calculated. A first step of calculating a conditioner cutting rate based on the difference between the measured values;
A conditioner load control method comprising: a second step of correcting and adjusting a suitable conditioner load corresponding to a predetermined upper limit value and lower limit value range of the calculated cutting rate.
前記第1の測定値があらかじめ定められた基準値以上であるか否か判定する第2のステップと、
前記第1のステップで得られた第1の測定値があらかじめ定められた基準値未満の場合に研磨パッドの交換指示を与える第3のステップと、
前記第1の測定値が前記基準値以上の場合、テストコンディショニングに移行し、前記研磨パッドの溝深さを光学式変位計で測定する第4のステップと、
前記第1の測定値と前記第4のステップで得られた第2の測定値の差分を所定時間で除してなるコンディショナー切削レートを算出し、当該切削レートがあらかじめ定められた基準値の範囲内であるか否か判定を行う第5のステップと、
前記切削レートが前記基準値の範囲外である場合、コンディショナー交換指示を与える第6のステップと、
前記切削レートが前記基準値の範囲内である場合、当該切削レートに対応したコンディショナー荷重の調整を実施する第7のステップと、
コンディショナー荷重調整後、ウェハ研磨処理を開始し、研磨パッドの溝深さを光学式変位計で測定する第8のステップと、
前記第7のステップで得られた第3の測定値があらかじめ定められた基準値以上であるか否か判定する第8のステップと、
前記第3の測定値があらかじめ定められた基準値未満の場合に研磨パッドの交換指示を与える第10のステップと、
前記第3の測定値が前記基準値以上の場合、前記第3の測定値と前記第2の測定値との差分を所定時間で除してなるコンディショナー切削レートを算出し、当該切削レートがあらかじめ定められた基準値の範囲内であるか否か判定を行う第11のステップを有し、
その後、前記研磨パッドの交換指示又はコンディショナー交換指示が出されるまで前記第5のステップ〜第11のステップを繰り返すことを特徴とする半導体製造プロセスの制御方法。 A first step of measuring the groove depth of the polishing pad with an optical displacement meter;
A second step of determining whether the first measurement value is greater than or equal to a predetermined reference value;
A third step of giving a polishing pad replacement instruction when the first measurement value obtained in the first step is less than a predetermined reference value;
If the first measurement value is greater than or equal to the reference value, the process proceeds to test conditioning, and a fourth step of measuring the groove depth of the polishing pad with an optical displacement meter;
A conditioner cutting rate obtained by dividing the difference between the first measured value and the second measured value obtained in the fourth step by a predetermined time is calculated, and the cutting rate is within a predetermined reference value range. A fifth step of determining whether or not
A sixth step of giving a conditioner replacement instruction if the cutting rate is outside the range of the reference value;
A seventh step of adjusting the conditioner load corresponding to the cutting rate when the cutting rate is within the range of the reference value;
After adjusting the conditioner load, the eighth step of starting the wafer polishing process and measuring the groove depth of the polishing pad with an optical displacement meter;
An eighth step of determining whether or not the third measurement value obtained in the seventh step is greater than or equal to a predetermined reference value;
A tenth step of giving a polishing pad replacement instruction when the third measurement value is less than a predetermined reference value;
When the third measurement value is equal to or greater than the reference value, a conditioner cutting rate obtained by dividing the difference between the third measurement value and the second measurement value by a predetermined time is calculated, and the cutting rate is calculated in advance. An eleventh step for determining whether or not the value is within a predetermined reference value range;
Thereafter, the fifth to eleventh steps are repeated until the polishing pad replacement instruction or the conditioner replacement instruction is issued.
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