JP2011036954A - 研磨装置、研磨方法、研磨制御プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】各研磨処理における諸条件が異なっても、各研磨時間を制御し、各被処理基板の研磨量を略一定とする。
【解決手段】研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得する状態変数取得手段12と、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を記憶する記憶手段22と、被処理基板に対する研磨加工動作を制御する制御手段20とを備え、前記制御手段は、研磨加工が開始されてから所定の経過時間における前記状態変数の平均値と前記相関式とを用いて研磨レートを算出し、算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定する。
【選択図】図1
【解決手段】研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得する状態変数取得手段12と、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を記憶する記憶手段22と、被処理基板に対する研磨加工動作を制御する制御手段20とを備え、前記制御手段は、研磨加工が開始されてから所定の経過時間における前記状態変数の平均値と前記相関式とを用いて研磨レートを算出し、算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理基板の表面を研磨加工する研磨装置、研磨方法、研磨制御プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
半導体ウエハの製造工程において、ウエハ表面を鏡面に仕上げるために、一般にCMP(化学的機械的研磨)が用いられている。このCMPにおいては、例えば片面研磨の場合、回転可能な定盤の上面に研磨布を貼付し、これに対向して配置された回転可能な研磨ヘッドに半導体ウエハを保持する。そして、研磨ヘッドに保持されたウエハを定盤上の研磨布に押圧し、研磨剤を供給しながら、定盤と研磨ヘッドとを同方向または逆方向に回転させ、ウエハの一面側が研磨される。
ところで、このようなウエハの研磨加工においては、従来、一つの装置で順に研磨処理を行う複数のウエハに対して、研磨時間が一定となされ、研磨布の交換は、その使用回数に基づき行われている。
しかしながら、そのような従来の管理方法にあっては、研磨布の目詰まりにより研磨速度が低下し、ウエハ間において所定時間内の研磨量の誤差が大きくなるという課題があった。
しかしながら、そのような従来の管理方法にあっては、研磨布の目詰まりにより研磨速度が低下し、ウエハ間において所定時間内の研磨量の誤差が大きくなるという課題があった。
このような課題に対し、特許文献1には、研磨中の研磨布の温度変化を検出し、その温度変化の積分値により研磨時間を制御するウエハの研磨方法が開示されている。
即ち、図12のグラフに示すように、目詰まりの無い研磨布を用いた場合の、所望の研磨量に応じた温度上昇の積分値S0を予め求めておき、研磨中の温度変化に伴う積分値S1が、S1=S0となるまで研磨することにより研磨量を一定とするものである。
特許文献1に記載の研磨方法によれば、研磨布の目詰まりによる研磨速度の変化に影響されることなく、研磨量の誤差、ばらつきを低減することができる。
即ち、図12のグラフに示すように、目詰まりの無い研磨布を用いた場合の、所望の研磨量に応じた温度上昇の積分値S0を予め求めておき、研磨中の温度変化に伴う積分値S1が、S1=S0となるまで研磨することにより研磨量を一定とするものである。
特許文献1に記載の研磨方法によれば、研磨布の目詰まりによる研磨速度の変化に影響されることなく、研磨量の誤差、ばらつきを低減することができる。
しかしながら、特許文献1に開示された研磨方法にあっては、研磨加工を行う際の研磨ヘッドの圧力変化、徐々に上昇する装置温度等の諸条件(ノイズと呼ぶ)が、指標とする温度の積分値S0を測定した際の諸条件に一致していなければ、研磨量の誤差が大きくなる虞があった。
即ち、ウエハの研磨量に影響する要素としては、研磨布の目詰まりだけではなく、その都度生じるノイズがあり、そのようなノイズの影響を精度よく研磨時間の制御に取り込むのは困難であるという課題があった。
即ち、ウエハの研磨量に影響する要素としては、研磨布の目詰まりだけではなく、その都度生じるノイズがあり、そのようなノイズの影響を精度よく研磨時間の制御に取り込むのは困難であるという課題があった。
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、複数の被処理基板に対し順に研磨処理を行う研磨装置において、各研磨処理における諸条件が異なっても、各研磨時間を制御し、各被処理基板の研磨量を略一定とすることのできる研磨装置、研磨方法、研磨制御プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
前記した課題を解決するために、本発明に係る研磨装置は、研磨布が貼付された定盤と、被処理基板を保持する基板保持手段と、前記被処理基板が前記研磨布に所定の荷重で押圧された状態とする荷重手段と、前記定盤と前記基板保持手段に保持された被処理基板とを相対的に回転させる回転駆動手段とを備え、前記被処理基板が前記研磨布に押圧されつつ摺接し、被処理面の研磨加工がなされる研磨装置であって、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得する状態変数取得手段と、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を記憶する記憶手段と、被処理基板に対する研磨加工動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と前記相関式とを用いて研磨レートを算出し、算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定することに特徴を有する。
尚、前記状態変数取得手段は、前記定盤に貼付された研磨布の温度を状態変数として検出することが望ましい。
或いは、前記状態変数取得手段は、前記回転駆動手段の負荷電流を状態変数として検出するように構成してもよい。
尚、前記状態変数取得手段は、前記定盤に貼付された研磨布の温度を状態変数として検出することが望ましい。
或いは、前記状態変数取得手段は、前記回転駆動手段の負荷電流を状態変数として検出するように構成してもよい。
このように構成された研磨装置によれば、制御手段において、研磨加工開始から所定の経過時間までの研磨布の平均温度が求められ、その平均温度に基づく研磨レートが前記平均温度との相関式により算出される。そして、研磨レートにより残る加工時間が求められ、得られた残加工時間に基づき半導体ウエハの研磨加工が行われる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
また、前記制御手段は、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と所定の閾値とを比較することにより、前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定することが望ましい。
また、より正確な研磨レートを得るために、前記制御手段は、研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較し、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定することが望ましい。
このように所定の経過時間において、測定平均温度と閾値とを比較し、その結果に基づき研磨レートの算出を行うか否かを判定することにより、研磨布の温度が異常値である場合の適切な対応が可能となる。
さらには、複数の経過時間ごとに閾値との比較を行うことにより、より正確な研磨レートを得ることができ、加工時間の制御を高精度に行うことができる。
また、より正確な研磨レートを得るために、前記制御手段は、研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較し、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定することが望ましい。
このように所定の経過時間において、測定平均温度と閾値とを比較し、その結果に基づき研磨レートの算出を行うか否かを判定することにより、研磨布の温度が異常値である場合の適切な対応が可能となる。
さらには、複数の経過時間ごとに閾値との比較を行うことにより、より正確な研磨レートを得ることができ、加工時間の制御を高精度に行うことができる。
また、前記した課題を解決するために、本発明に係る研磨方法は、前記被処理基板の被処理面を定盤に貼付された研磨布に押圧しながら摺接させ、被処理面の研磨加工を行う研磨方法であって、定盤に貼付された研磨布に、基板保持手段に保持された被処理基板を所定の荷重で押圧するステップと、前記被処理基板が前記定盤に押圧された状態で、前記被処理基板と前記定盤とを相対的に回転させるステップと、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップと、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値を算出するステップと、前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を用い、研磨レートを算出するステップと、前記算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定するステップとを実行することに特徴を有する。
尚、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップにおいて、前記取得される状態変数は、前記定盤に貼付された研磨布の温度であることが望ましい。
或いは、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップにおいて、前記取得される状態変数は、前記被処理基板と前記定盤とを相対的に回転駆動させる際に生じる負荷電流であることが望ましい。
尚、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップにおいて、前記取得される状態変数は、前記定盤に貼付された研磨布の温度であることが望ましい。
或いは、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップにおいて、前記取得される状態変数は、前記被処理基板と前記定盤とを相対的に回転駆動させる際に生じる負荷電流であることが望ましい。
このような研磨方法によれば、研磨加工開始から所定の経過時間までの研磨布の平均温度が求められ、その平均温度に基づく研磨レートが前記平均温度との相関式により算出される。そして、研磨レートにより残る加工時間が求められ、得られた残加工時間に基づき半導体ウエハの研磨加工が行われる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
また、前記研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値を算出するステップの後に、前記状態変数の平均値と所定の閾値とを比較することにより、前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定するステップを実行することが望ましい。
また、より正確な研磨レートを得るために、前記研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値を算出するステップと、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較し、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定するステップとを実行することが望ましい。
このように所定の経過時間において、測定平均温度と閾値とを比較し、その結果に基づき研磨レートの算出を行うか否かを判定することにより、研磨布の温度が異常値である場合の適切な対応が可能となる。
さらには、複数の経過時間ごとに閾値との比較を行うことにより、より正確な研磨レートを得ることができ、加工時間の制御を高精度に行うことができる。
また、より正確な研磨レートを得るために、前記研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値を算出するステップと、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較し、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定するステップとを実行することが望ましい。
このように所定の経過時間において、測定平均温度と閾値とを比較し、その結果に基づき研磨レートの算出を行うか否かを判定することにより、研磨布の温度が異常値である場合の適切な対応が可能となる。
さらには、複数の経過時間ごとに閾値との比較を行うことにより、より正確な研磨レートを得ることができ、加工時間の制御を高精度に行うことができる。
また、前記した課題を解決するために、本発明に係る研磨制御プログラムは、研磨布が貼付された定盤と、被処理基板を保持する基板保持手段と、前記被処理基板が前記研磨布に所定の荷重で押圧された状態とする荷重手段と、前記定盤と前記基板保持手段に保持された被処理基板とを相対的に回転させる回転駆動手段と、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得する状態変数取得手段と、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を記憶する記憶手段と、被処理基板に対する研磨加工動作を制御するコンピュータとを備え、前記被処理基板が前記研磨布に押圧されつつ摺接し、被処理面の研磨加工がなされる研磨装置において、前記コンピュータを、研磨加工が開始されてから所定の経過時間における前記状態変数の平均値を算出する手段と、前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を用い、研磨レートを算出する手段と、前記算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定する手段として機能させることに特徴を有する。
尚、前記状態変数取得手段は、前記定盤に貼付された研磨布の温度を状態変数として検出することが望ましい。
或いは、前記状態変数取得手段は、前記回転駆動手段の負荷電流を状態変数として検出することが望ましい。
尚、前記状態変数取得手段は、前記定盤に貼付された研磨布の温度を状態変数として検出することが望ましい。
或いは、前記状態変数取得手段は、前記回転駆動手段の負荷電流を状態変数として検出することが望ましい。
このようなプログラムを実行することにより、研磨加工開始から所定の経過時間までの研磨布の平均温度が求められ、その平均温度に基づく研磨レートが前記平均温度との相関式により算出される。そして、研磨レートにより残る加工時間が求められ、得られた残加工時間に基づき半導体ウエハの研磨加工が行われる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
また、前記コンピュータを、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と所定の閾値とを比較する手段として機能させ、その比較結果に基づき前記相関式を用いた研磨レートの算出を行う手段として機能させるか否かを決定することが望ましい。
また、より正確な研磨レートを得るために、前記コンピュータは、研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較する手段として機能させ、その比較結果に基づき、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行う手段として機能させるか否かを決定することが望ましい。
このように所定の経過時間において、測定平均温度と閾値とを比較し、その結果に基づき研磨レートの算出を行うか否かを判定することにより、研磨布の温度が異常値である場合の適切な対応が可能となる。
さらには、複数の経過時間ごとに閾値との比較を行うことにより、より正確な研磨レートを得ることができ、加工時間の制御を高精度に行うことができる。
また、より正確な研磨レートを得るために、前記コンピュータは、研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較する手段として機能させ、その比較結果に基づき、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行う手段として機能させるか否かを決定することが望ましい。
このように所定の経過時間において、測定平均温度と閾値とを比較し、その結果に基づき研磨レートの算出を行うか否かを判定することにより、研磨布の温度が異常値である場合の適切な対応が可能となる。
さらには、複数の経過時間ごとに閾値との比較を行うことにより、より正確な研磨レートを得ることができ、加工時間の制御を高精度に行うことができる。
本発明によれば、複数の被処理基板に対し順に研磨処理を行う研磨装置において、各研磨処理における諸条件が異なっても、各研磨時間を制御し、各被処理基板の研磨量を略一定とすることのできる研磨装置、研磨方法、研磨制御プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体を得ることができる。
以下、本発明の研磨装置、研磨方法及び研磨制御プログラムに係る実施の形態について、図面に基づき説明する。
まず、本発明に係る第一の実施の形態について説明する。図1は、本発明の研磨装置の構成を模式的に示すブロック図である。
図1に示す研磨装置1は、被処理基板である半導体ウエハの両面を同時に鏡面研磨加工する装置であり、複数の半導体ウエハを同時に処理(バッチ処理)する装置構成となっている。
まず、本発明に係る第一の実施の形態について説明する。図1は、本発明の研磨装置の構成を模式的に示すブロック図である。
図1に示す研磨装置1は、被処理基板である半導体ウエハの両面を同時に鏡面研磨加工する装置であり、複数の半導体ウエハを同時に処理(バッチ処理)する装置構成となっている。
この研磨装置1は、上定盤2と下定盤3とを備え、それらの対向面には、半導体ウエハの両面を研磨するための研磨布4,5がそれぞれ貼付されている。前記上定盤2と下定盤3との間には、それぞれ複数の半導体ウエハWを保持する複数のキャリアプレート6a(基板保持手段)が配置される。各キャリアプレート6aが保持する半導体ウエハWの上下面は、前記研磨布4,5に臨む状態になされている。
また、上定盤2は昇降駆動部7(荷重手段)により昇降移動可能に設けられ、研磨加工の際には、前記昇降駆動部7が上定盤2を下降移動させ、各キャリアプレート6aは、上下の定盤に挟まれて所定の圧力で押圧されるようになされている。
一方、ウエハの搬入出時、メンテナンスの際等には、上定盤2は昇降駆動部7により下定盤3に対して上昇移動される。
尚、この昇降駆動部7の駆動は、演算部(CPU)21を有する制御部20(制御手段、コンピュータ)からの命令信号に基づき制御される。
一方、ウエハの搬入出時、メンテナンスの際等には、上定盤2は昇降駆動部7により下定盤3に対して上昇移動される。
尚、この昇降駆動部7の駆動は、演算部(CPU)21を有する制御部20(制御手段、コンピュータ)からの命令信号に基づき制御される。
また、前記上定盤2及び下定盤3の中心部には、それら定盤2,3に挿通され、回転駆動部8の駆動により軸周りに回転する回転軸9(回転駆動手段)が設けられている。尚、回転駆動部8の制御は、制御部20により行われる。
前記複数のキャリアプレート6aは前記回転軸9を中心とする一円周上に配置され、その内周部が、回転軸9の周囲に設けられたサンギア6bに噛合するようになされている。
また、回転軸9を中心として、前記複数のキャリアプレート6aの外周には、それら全体を取り囲むように環状のインターナルギア6cが設けられ、各キャリアプレート6aの外周部に噛合するようになされている。尚、インターナルギア6cは回転駆動部8の駆動により回転軸9と共に回転するようになされている。
したがって、回転軸9が軸周りに回転すると、定盤2,3に挟まれた複数のキャリアプレート6aがそれぞれ自転しながら回転軸9の周りを公転する(即ち、定盤2,3とウエハとが相対的に回転する)ように構成されている。
前記複数のキャリアプレート6aは前記回転軸9を中心とする一円周上に配置され、その内周部が、回転軸9の周囲に設けられたサンギア6bに噛合するようになされている。
また、回転軸9を中心として、前記複数のキャリアプレート6aの外周には、それら全体を取り囲むように環状のインターナルギア6cが設けられ、各キャリアプレート6aの外周部に噛合するようになされている。尚、インターナルギア6cは回転駆動部8の駆動により回転軸9と共に回転するようになされている。
したがって、回転軸9が軸周りに回転すると、定盤2,3に挟まれた複数のキャリアプレート6aがそれぞれ自転しながら回転軸9の周りを公転する(即ち、定盤2,3とウエハとが相対的に回転する)ように構成されている。
また、上定盤2には、キャリアプレート6aの研磨面に研磨液を供給する研磨液供給管10が設けられ、この研磨液供給管10には、研磨液貯留タンクやポンプ等からなる研磨液供給部11により研磨液が供給されるようになされている。
また、上定盤2には、研磨布4の温度(状態変数)を検出する例えば熱電対からなる温度センサ12(状態変数取得手段)が設けられ、温度センサ12の出力は、測定部13によって測定され、制御部20に出力されるように構成されている。
また、上定盤2には、研磨布4の温度(状態変数)を検出する例えば熱電対からなる温度センサ12(状態変数取得手段)が設けられ、温度センサ12の出力は、測定部13によって測定され、制御部20に出力されるように構成されている。
このように構成された研磨装置1においては、各キャリアプレート6aに研磨前の半導体ウエハWが設置されると、制御部20の制御により、上定盤2が下降移動される。そして、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWが上定盤2及び下定盤3により挟まれ、所定の荷重で押圧された状態となされる。
次いで、回転軸9が回転駆動され、研磨液供給管10から研磨液が供給されつつ各キャリアプレート6aが自転しながら回転軸9の周りを回転する。これにより、半導体ウエハWの両面が研磨布4,5によって同時に研磨される。
次いで、回転軸9が回転駆動され、研磨液供給管10から研磨液が供給されつつ各キャリアプレート6aが自転しながら回転軸9の周りを回転する。これにより、半導体ウエハWの両面が研磨布4,5によって同時に研磨される。
また、この研磨装置1にあっては、前記したように複数の半導体ウエハWを同時に研磨処理する、所謂バッチ処理を行い、さらに同じ研磨布4,5を用いて連続して複数回のバッチ処理が行われる。
このため、研磨布4,5の目詰まり等の影響により、各バッチ処理における研磨レート(単位時間あたりの研磨量)が大きく異なることが予測される。
したがって、本発明の研磨方法にあっては、各バッチ処理における研磨レートを研磨加工中に求め、その研磨レートに基づき各バッチ処理の研磨時間が決定される。具体的には、制御部20が有する記憶手段22に記録されたコンピュータプログラムP(研磨制御プログラム)の処理に従い、各バッチ処理における研磨時間が決定される。
このため、研磨布4,5の目詰まり等の影響により、各バッチ処理における研磨レート(単位時間あたりの研磨量)が大きく異なることが予測される。
したがって、本発明の研磨方法にあっては、各バッチ処理における研磨レートを研磨加工中に求め、その研磨レートに基づき各バッチ処理の研磨時間が決定される。具体的には、制御部20が有する記憶手段22に記録されたコンピュータプログラムP(研磨制御プログラム)の処理に従い、各バッチ処理における研磨時間が決定される。
続いて、このコンピュータプログラムPの処理を用いた研磨制御について、図2のフローを用いて詳細に説明する。
先ず、下定盤3に対し上定盤2が上方に移動配置されている状態で、各キャリアプレート6aに半導体ウエハWが設置されると、制御部20の制御により昇降駆動部7を駆動させ、上定盤2を下降移動させて上定盤2と下定盤3とによりキャリアプレート6aを挟み込み、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWを徐々に押圧する。
ここで、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWに対する荷重が所定値(例えば、面圧30KPa)に達すると、制御部20は上定盤2の下降移動を停止する(図2のステップS1)。即ち、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWの両面には、上定盤2に貼付された研磨布4及び下定盤3に貼付された研磨布5から所定荷重が加圧された状態となされる。
先ず、下定盤3に対し上定盤2が上方に移動配置されている状態で、各キャリアプレート6aに半導体ウエハWが設置されると、制御部20の制御により昇降駆動部7を駆動させ、上定盤2を下降移動させて上定盤2と下定盤3とによりキャリアプレート6aを挟み込み、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWを徐々に押圧する。
ここで、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWに対する荷重が所定値(例えば、面圧30KPa)に達すると、制御部20は上定盤2の下降移動を停止する(図2のステップS1)。即ち、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWの両面には、上定盤2に貼付された研磨布4及び下定盤3に貼付された研磨布5から所定荷重が加圧された状態となされる。
次いで、制御部20は、回転駆動部8により回転軸9を回転開始させ、これによりキャリアプレート6aが上定盤2と下定盤3との間で回転軸9の周りを回転する。また、これにより半導体ウエハWの両面に研磨布4,5が摺接し、両面研磨加工が開始される(図2のステップS2)。
また、研磨加工開始と同時に、温度センサ12により上定盤2に貼付された研磨布4の温度が検出開始され、測定部13によって検出温度の信号が、制御部20に供給される。
さらには、コンピュータプログラムPが起動され、前記測定部13から入力される温度情報が、研磨レートを求めるために使用される。
さらには、コンピュータプログラムPが起動され、前記測定部13から入力される温度情報が、研磨レートを求めるために使用される。
研磨加工が開始されてから所定時間、例えば10分が経過すると、プログラムPは、その間の研磨布4の平均温度を算出し、その温度が所定の閾値(例えば58.3℃)よりも低いか否かを判定する(図2のステップS3)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、正常に次のステップに進み、一方、閾値よりも高ければ、研磨布4が異常に高温度であるため、加工終了となる(図2のステップS8)。
尚、このように研磨布4の温度が正常範囲か異常であるかを閾値と比較することによって判定するステップは、例えば所定経過時間ごとに複数回行うことが望ましい。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、正常に次のステップに進み、一方、閾値よりも高ければ、研磨布4が異常に高温度であるため、加工終了となる(図2のステップS8)。
尚、このように研磨布4の温度が正常範囲か異常であるかを閾値と比較することによって判定するステップは、例えば所定経過時間ごとに複数回行うことが望ましい。
前記ステップS3において、測定温度が閾値よりも低い場合、さらに研磨加工が進められる。そして、加工開始から所定時間、例えば20分が経過すると、プログラムPは、その間(例えば、0から20分間)の研磨布4の平均温度を算出し、その温度が所定の閾値(例えば16.7℃)よりも高いか否かを判定する(図2のステップS4)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも高ければ、正常に次のステップに進み、一方、閾値よりも低ければ、研磨布4が異常に低温度であるため、所定時間(例えば70分間)の経過後(図2のステップS9)、加工終了となり(図2のステップS10)、さらにモニタ(図示せず)にエラー表示が行われる(図2のステップS11)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも高ければ、正常に次のステップに進み、一方、閾値よりも低ければ、研磨布4が異常に低温度であるため、所定時間(例えば70分間)の経過後(図2のステップS9)、加工終了となり(図2のステップS10)、さらにモニタ(図示せず)にエラー表示が行われる(図2のステップS11)。
前記ステップS4において、測定温度が閾値よりも高い場合、さらに研磨加工が進められる。
そして、前記算出された加工開始後20分間の平均温度に基づき、研磨レートを算出する(図2のステップS5)。この研磨レートの算出においては、予め設定された演算式(相関式)に前記平均温度の値を代入することにより求められる。
そして、前記算出された加工開始後20分間の平均温度に基づき、研磨レートを算出する(図2のステップS5)。この研磨レートの算出においては、予め設定された演算式(相関式)に前記平均温度の値を代入することにより求められる。
具体的に説明すると、本願発明者は、図3のグラフに示すように、研磨布4の平均温度(℃)の変化に比例して、研磨レート(μm/min)の値も上昇することを知見するに至った。
即ち、所定の経過時間における多数の試行データを事前にサンプリングすることにより、研磨布4の平均温度と研磨レートとの相関式(近似式)を求めることができる。
例えば、研磨レートをr、所定の経過時間までの平均温度をt、係数をa,bをとすれば、所定の経過時間における平均温度と研磨レートとの相関式(1)を得ることができる。
即ち、所定の経過時間における多数の試行データを事前にサンプリングすることにより、研磨布4の平均温度と研磨レートとの相関式(近似式)を求めることができる。
例えば、研磨レートをr、所定の経過時間までの平均温度をt、係数をa,bをとすれば、所定の経過時間における平均温度と研磨レートとの相関式(1)を得ることができる。
(数1)
r=a+b×t ・・・(1)
r=a+b×t ・・・(1)
したがって、この式(1)をプログラムPが用いる演算式として予め設定しておくことにより、20分間の平均温度に基づく研磨レートを容易に得ることができる。
なお、このような事前のサンプリングは、同一研磨装置において行うことが好ましい。
なお、このような事前のサンプリングは、同一研磨装置において行うことが好ましい。
このようにして研磨レートが得られると、制御部20は、それまでの(加工開始後20分間の)研磨量を算出し、さらに、その研磨量に基づき、残る研磨量及び加工時間を算出する(図2のステップS6)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図2のステップS7)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図2のステップS8)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図2のステップS7)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図2のステップS8)。
以上のように本発明に係る第一の実施の形態によれば、研磨加工開始から所定の経過時間までの研磨布の平均温度を求め、その平均温度に基づく研磨レートを、事前にサンプリングされた研磨レートと前記平均温度との相関式により算出する。そして、研磨レートにより残る加工時間が求められ、得られた残加工時間に基づき半導体ウエハWの研磨加工が行われる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
即ち、研磨処理中に実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
続いて、本発明に係る第二の実施の形態について説明する。
この第二の実施の形態においては、その装置のハードウエア構成は前記第一の実施の形態と同様の構成を適用することができる。このため、以下にあっては、図1を用いて説明を行うと共に、その装置構成の詳細な説明については省略する。
この第二の実施の形態においては、その装置のハードウエア構成は前記第一の実施の形態と同様の構成を適用することができる。このため、以下にあっては、図1を用いて説明を行うと共に、その装置構成の詳細な説明については省略する。
本発明に係る第二の実施の形態にあっては、前記した第一の実施の形態と、制御部20により実行されるコンピュータプログラムPの処理内容が異なる。
以下、そのプログラム処理について図4のフローに基づき説明する。
先ず、下定盤3に対し上定盤2が上方に移動配置されている状態で、各キャリアプレート6aに半導体ウエハWが設置されると、制御部20の制御により昇降駆動部7を駆動させ、上定盤2を下降移動させて上定盤2と下定盤3とによりキャリアプレート6aを挟み込み、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWを徐々に押圧する。
以下、そのプログラム処理について図4のフローに基づき説明する。
先ず、下定盤3に対し上定盤2が上方に移動配置されている状態で、各キャリアプレート6aに半導体ウエハWが設置されると、制御部20の制御により昇降駆動部7を駆動させ、上定盤2を下降移動させて上定盤2と下定盤3とによりキャリアプレート6aを挟み込み、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWを徐々に押圧する。
ここで、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWに対する荷重が所定値(例えば、面圧30KPa)に達すると、制御部20は上定盤2の下降移動を停止する(図4のステップSt1)。
即ち、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWの両面には、上定盤2に貼付された研磨布4及び下定盤3に貼付された研磨布5から前記所定の荷重が加圧された状態となされる。
次いで、制御部20は、回転駆動部8により回転軸9を回転開始させ、これによりキャリアプレート6aが上定盤2と下定盤3との間で回転軸9の周りを回転する。また、これにより半導体ウエハWの両面に研磨布4,5が摺接し、両面研磨加工が開始される(図4のステップSt2)。
即ち、キャリアプレート6aに保持された半導体ウエハWの両面には、上定盤2に貼付された研磨布4及び下定盤3に貼付された研磨布5から前記所定の荷重が加圧された状態となされる。
次いで、制御部20は、回転駆動部8により回転軸9を回転開始させ、これによりキャリアプレート6aが上定盤2と下定盤3との間で回転軸9の周りを回転する。また、これにより半導体ウエハWの両面に研磨布4,5が摺接し、両面研磨加工が開始される(図4のステップSt2)。
また、研磨加工開始と同時に、温度センサ12により上定盤2に貼付された研磨布4の温度が検出開始され、測定部13によって検出温度の信号が、制御部20に供給される。
さらには、コンピュータプログラムPが起動され、前記測定部13から入力される温度情報が研磨レートを求めるため使用される。
さらには、コンピュータプログラムPが起動され、前記測定部13から入力される温度情報が研磨レートを求めるため使用される。
加工開始から所定時間、例えば10分が経過すると、プログラムPは、その間の研磨布4の平均温度を算出し、その温度が所定の閾値(例えば58.3℃)よりも低いか否かを判定する(図4のステップSt3)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、正常に次のステップに進み、一方、閾値よりも高ければ、研磨布4が異常に高温度であるため、加工終了となる(図4のステップSt18)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、正常に次のステップに進み、一方、閾値よりも高ければ、研磨布4が異常に高温度であるため、加工終了となる(図4のステップSt18)。
前記ステップSt3において、測定温度が閾値よりも低い場合、さらに研磨加工が進められる。そして、加工開始から所定時間、例えば20分が経過すると、プログラムPは、その間(例えば、0から20分間)の研磨布4の平均温度を算出し、その温度が所定の閾値(例えば34.0℃)よりも高いか否かを判定する(図4のステップSt4)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、正常に次のステップに進み、一方、閾値よりも高ければ、研磨布4が異常に高温度であるため、加工終了となる(図4のステップSt18)。
前記ステップSt4において、測定平均温度が閾値(例えば34.0℃)よりも低い場合、さらに、その測定平均温度は、さらに低い閾値(例えば23.9℃)と比較される(図4のステップSt5)。
前記ステップSt4において、測定平均温度が閾値(例えば34.0℃)よりも低い場合、さらに、その測定平均温度は、さらに低い閾値(例えば23.9℃)と比較される(図4のステップSt5)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、研磨布4の温度は、その後も装置温度の変化等のノイズの影響を受ける可能性があるため、より正確な研磨レートを得るために次のステップSt6に進む。一方、閾値よりも高ければ、加工開始後20分間の平均温度に基づき、研磨レートを算出する(図4のステップSt12)。
この研磨レートの算出においては、前記した第一の実施の形態と同様に、事前にサンプリングされた例えば図5のグラフに示される加工後20分の平均温度と研磨レートとの相関データに基づき設定された相関式に前記平均温度の値を代入することにより求められる。
この研磨レートの算出においては、前記した第一の実施の形態と同様に、事前にサンプリングされた例えば図5のグラフに示される加工後20分の平均温度と研磨レートとの相関データに基づき設定された相関式に前記平均温度の値を代入することにより求められる。
このようにして研磨レートが得られると、制御部20は、それまでの(加工開始後20分間の)研磨量を算出し、さらに、その研磨量に基づき、残る研磨量及び加工時間を算出する(図4のステップSt16)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
前記ステップSt5において、測定平均温度が比較温度よりも低い場合、さらに研磨加工が進められる。そして、加工開始から所定時間、例えば30分が経過すると、プログラムPは、その間の研磨布4の平均温度を算出し、その温度が所定の閾値(例えば22.2℃)よりも高いか否かを判定する(図4のステップSt6)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、研磨布4の温度は、その後も装置温度の変化等のノイズの影響を受ける可能性があるため、より正確な研磨レートを得るために次のステップSt7に進む。一方、閾値よりも高ければ、加工開始後30分間の平均温度に基づき、研磨レートを算出する(図4のステップSt13)。この研磨レートの算出においては、例えば図5のグラフに示される加工後30分の平均温度と研磨レートとの相関データに基づき設定された相関式に前記平均温度の値を代入することにより求められる。
このようにして研磨レートが得られると、制御部20は、それまでの(加工開始後30分間の)研磨量を算出し、さらに、その研磨量に基づき、残る研磨量及び加工時間を算出する(図4のステップSt16)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
前記ステップSt6において、測定平均温度が閾値よりも低い場合、さらに研磨加工が進められる。そして、加工開始から所定時間、例えば36分が経過すると、プログラムPは、その間の研磨布4の平均温度を算出し、その温度が所定の閾値(例えば21.1℃)よりも高いか否かを判定する(図4のステップSt7)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、研磨布4の温度は、その後も装置温度の変化等のノイズの影響を受ける可能性があるため、より正確な研磨レートを得るために次のステップSt8に進む。一方、閾値よりも高ければ、加工開始後36分間の平均温度に基づき、研磨レートを算出する(図4のステップSt14)。この研磨レートの算出においては、例えば図5のグラフに示される加工後36分の平均温度と研磨レートとの相関データに基づき設定された相関式に前記平均温度の値を代入することにより求められる。
このようにして研磨レートが得られると、制御部20は、それまでの(加工開始後36分間の)研磨量を算出し、さらに、その研磨量に基づき、残る研磨量及び加工時間を算出する(図4のステップSt16)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
前記ステップSt7において、測定平均温度が閾値よりも低い場合、さらに研磨加工が進められる。そして、加工開始から所定時間、例えば42分が経過すると、プログラムPは、その間の研磨布4の平均温度を算出し、その温度が所定の閾値(例えば17.8℃)よりも高いか否かを判定する(図4のステップSt8)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、温度が異常に低いと判断され、所定時間(例えば70分間)の経過後(図4のステップSt9)、加工終了となり(図4のステップSt10)、さらにモニタ(図示せず)にエラー表示が行われる(図4のステップSt11)。
ここで、測定平均温度が閾値よりも低ければ、温度が異常に低いと判断され、所定時間(例えば70分間)の経過後(図4のステップSt9)、加工終了となり(図4のステップSt10)、さらにモニタ(図示せず)にエラー表示が行われる(図4のステップSt11)。
一方、比較温度よりも高ければ、加工開始後42分間の平均温度に基づき、研磨レートを算出する(図4のステップSt15)。この研磨レートの算出においては、例えば図5のグラフに示される加工後42分の平均温度と研磨レートとの相関データに基づき設定された相関式に前記平均温度の値を代入することにより求められる。
このようにして研磨レートが得られると、制御部20は、それまでの(加工開始後42分間の)研磨量を算出し、さらに、その研磨量に基づき、残る研磨量及び加工時間を算出する(図4のステップSt16)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
そして、制御部20は、前記算出された加工時間の間、回転駆動部8を回転駆動させ(図4のステップSt17)、その時間が経過すると回転駆動部8を停止し、加工終了となる(図4のステップSt18)。
以上のように本発明に係る第二の実施の形態によれば、研磨加工開始から複数の経過時間ごとに研磨布の平均温度と閾値とを比較していくことにより、研磨レートを得るために適正な研磨布の平均温度が求められる。
そして、得られた平均温度に基づく研磨レートを前記平均温度との相関式により算出し、研磨レートにより残る加工時間が求められ、得られた残加工時間に基づき半導体ウエハの研磨加工が行われる。
即ち、研磨処理中において、より正確な実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
そして、得られた平均温度に基づく研磨レートを前記平均温度との相関式により算出し、研磨レートにより残る加工時間が求められ、得られた残加工時間に基づき半導体ウエハの研磨加工が行われる。
即ち、研磨処理中において、より正確な実際の研磨レートを得ることができるため、研磨処理ごとに異なるノイズ(装置温度、研磨ヘッドの圧力等)が生じても、各研磨処理における研磨量をほぼ一定とすることができる。
尚、前記第一、第二の実施の形態においては、研磨加工開始後の時間経過に伴い、値が上昇する状態変数として、上定盤2に貼付された研磨布4の温度を用いたが、本発明にあっては、それに限定されるものではない。
例えば、図6のグラフに示すように、回転駆動部8の負荷電流値を状態変数として用いてもよい。
この場合、装置構成としては、図7のブロック図に示すように、回転駆動部8に発生する負荷電流値を検出し、制御部20に負荷電流値情報を供給するようにすればよい。
また、コンピュータプログラムPの処理内容としては、図2或いは図4に示したフローにおいて設定される温度の閾値を電流値の閾値に置き換えればよい。
例えば、図6のグラフに示すように、回転駆動部8の負荷電流値を状態変数として用いてもよい。
この場合、装置構成としては、図7のブロック図に示すように、回転駆動部8に発生する負荷電流値を検出し、制御部20に負荷電流値情報を供給するようにすればよい。
また、コンピュータプログラムPの処理内容としては、図2或いは図4に示したフローにおいて設定される温度の閾値を電流値の閾値に置き換えればよい。
また、前記実施の形態においては、上定盤2と下定盤3とにより挟まれたキャリアプレート6aを回転させる構成としたが、本発明においては、その構成に限定されず、上定盤2及び(或いは)下定盤3が回転する構成にも適用することができる。
また、研磨布を貼設された下定盤に対向して研磨ヘッドを配置し、研磨ヘッドに保持されたウエハを定盤上の研磨布に押圧しながら研磨する、所謂片面研磨装置にも本発明を適用することができる。
また、研磨布を貼設された下定盤に対向して研磨ヘッドを配置し、研磨ヘッドに保持されたウエハを定盤上の研磨布に押圧しながら研磨する、所謂片面研磨装置にも本発明を適用することができる。
本発明に係る研磨装置及び研磨方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に従い半導体ウエハの両面研磨加工を行い、本発明の効果を検証した。
〔実施例1〕
実施例1では、前記第一の実施の形態において示した図2のフローに基づき半導体ウエハの研磨加工を行い、その研磨量を測定することにより、バッチ処理間での研磨量を一定に保つことができるかを検証した。
即ち、研磨開始から20分経過後の上定盤の研磨布平均温度に基づき、予め設定した相関式から研磨レートを求め、その研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図8のグラフに実施例1の結果を示す。尚、図8において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図8のグラフに示されるように、5回の試行を通じて1バッチ目からの変化量(μm)は±0.2μmの範囲となり、ばらつきを抑えることができた。
実施例1では、前記第一の実施の形態において示した図2のフローに基づき半導体ウエハの研磨加工を行い、その研磨量を測定することにより、バッチ処理間での研磨量を一定に保つことができるかを検証した。
即ち、研磨開始から20分経過後の上定盤の研磨布平均温度に基づき、予め設定した相関式から研磨レートを求め、その研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図8のグラフに実施例1の結果を示す。尚、図8において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図8のグラフに示されるように、5回の試行を通じて1バッチ目からの変化量(μm)は±0.2μmの範囲となり、ばらつきを抑えることができた。
〔実施例2〕
実施例2では、前記第二の実施の形態において示した図4のフローに基づき半導体ウエハの研磨加工を行い、その研磨量を測定することにより、バッチ処理間での研磨量を一定に保つことができるかを検証した。
即ち、研磨開始から20分、30分、36分、42分経過後の上定盤の研磨布平均温度に基づき、それぞれの温度に対応して予め設定した相関式から研磨レートを求め、その研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図9のグラフに実施例2の結果を示す。尚、図9において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図9のグラフに示されるように、1バッチ目からの変化量(μm)は0.0〜+0.2μmの範囲となり、ばらつきを抑えることができた。
実施例2では、前記第二の実施の形態において示した図4のフローに基づき半導体ウエハの研磨加工を行い、その研磨量を測定することにより、バッチ処理間での研磨量を一定に保つことができるかを検証した。
即ち、研磨開始から20分、30分、36分、42分経過後の上定盤の研磨布平均温度に基づき、それぞれの温度に対応して予め設定した相関式から研磨レートを求め、その研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図9のグラフに実施例2の結果を示す。尚、図9において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図9のグラフに示されるように、1バッチ目からの変化量(μm)は0.0〜+0.2μmの範囲となり、ばらつきを抑えることができた。
〔実施例3〕
実施例3では、図2のフローにおける状態変数(上定盤2の研磨布4の温度)を回転駆動部の負荷電流として半導体ウエハの研磨加工を行い、その研磨量を測定することにより、バッチ処理間での研磨量を一定に保つことができるかを検証した。
即ち、研磨開始から20分経過後の回転軸の平均負荷電流に基づき、予め設定した相関式から研磨レートを求め、その研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図10のグラフに実施例3の結果を示す。尚、図10において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図10のグラフに示されるように、1バッチ目からの変化量(μm)は0.0〜+0.5μmの範囲となり、ばらつきを抑えることができた。
実施例3では、図2のフローにおける状態変数(上定盤2の研磨布4の温度)を回転駆動部の負荷電流として半導体ウエハの研磨加工を行い、その研磨量を測定することにより、バッチ処理間での研磨量を一定に保つことができるかを検証した。
即ち、研磨開始から20分経過後の回転軸の平均負荷電流に基づき、予め設定した相関式から研磨レートを求め、その研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図10のグラフに実施例3の結果を示す。尚、図10において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図10のグラフに示されるように、1バッチ目からの変化量(μm)は0.0〜+0.5μmの範囲となり、ばらつきを抑えることができた。
〔比較例〕
比較例では、前記実施例1乃至3と同様の装置構成において、加工時間を一定とし、その研磨量を測定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図11のグラフに比較例の結果を示す。尚、図11において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図11のグラフに示されるように、1バッチ目からの変化量(μm)は0.0〜+0.8μmの範囲となり、ばらつきが生じた。
比較例では、前記実施例1乃至3と同様の装置構成において、加工時間を一定とし、その研磨量を測定した。
連続して研磨加工を試行するバッチ数は5回とした。
図11のグラフに比較例の結果を示す。尚、図11において、横軸は試行したバッチの順番を示し、1回目のバッチを1Bとして表し、5回目の5Bまで順に示している。
図11のグラフに示されるように、1バッチ目からの変化量(μm)は0.0〜+0.8μmの範囲となり、ばらつきが生じた。
以上の実施例の結果、本発明によれば、バッチ処理間(各研磨処理間)の研磨量を略一定とすることができることを確認した。
1 研磨装置
2 上定盤(定盤)
3 下定盤(定盤)
4 研磨布
5 研磨布
6a キャリアプレート(基板保持手段)
7 昇降駆動部(荷重手段)
8 回転駆動部(回転駆動手段)
9 回転軸
10 研磨液供給管
11 研磨液供給部
12 温度センサ(状態変数取得手段)
13 測定部
20 制御部(コンピュータ、制御手段)
21 演算部
22 記憶手段
P コンピュータプログラム(研磨制御プログラム)
W 半導体ウエハ(被処理基板)
2 上定盤(定盤)
3 下定盤(定盤)
4 研磨布
5 研磨布
6a キャリアプレート(基板保持手段)
7 昇降駆動部(荷重手段)
8 回転駆動部(回転駆動手段)
9 回転軸
10 研磨液供給管
11 研磨液供給部
12 温度センサ(状態変数取得手段)
13 測定部
20 制御部(コンピュータ、制御手段)
21 演算部
22 記憶手段
P コンピュータプログラム(研磨制御プログラム)
W 半導体ウエハ(被処理基板)
Claims (16)
- 研磨布が貼付された定盤と、被処理基板を保持する基板保持手段と、前記被処理基板が前記研磨布に所定の荷重で押圧された状態とする荷重手段と、前記定盤と前記基板保持手段に保持された被処理基板とを相対的に回転させる回転駆動手段とを備え、前記被処理基板が前記研磨布に押圧されつつ摺接し、被処理面の研磨加工がなされる研磨装置であって、
研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得する状態変数取得手段と、
研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を記憶する記憶手段と、
被処理基板に対する研磨加工動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と前記相関式とを用いて研磨レートを算出し、算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定することを特徴とする研磨装置。 - 前記制御手段は、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と所定の閾値とを比較することにより、前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定することを特徴とする請求項1に記載された研磨装置。
- 前記制御手段は、研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較し、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定することを特徴とする請求項2に記載された研磨装置。
- 前記状態変数取得手段は、前記定盤に貼付された研磨布の温度を状態変数として検出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された研磨装置。
- 前記状態変数取得手段は、前記回転駆動手段の負荷電流を状態変数として検出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された研磨装置。
- 前記被処理基板の被処理面を定盤に貼付された研磨布に押圧しながら摺接させ、被処理面の研磨加工を行う研磨方法であって、
定盤に貼付された研磨布に、基板保持手段に保持された被処理基板を所定の荷重で押圧するステップと、
前記被処理基板が前記定盤に押圧された状態で、前記被処理基板と前記定盤とを相対的に回転させるステップと、
研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップと、
研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値を算出するステップと、
前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を用い、研磨レートを算出するステップと、
前記算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定するステップとを実行することを特徴とする研磨方法。 - 前記研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値を算出するステップの後に、
前記状態変数の平均値と所定の閾値とを比較することにより、前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定するステップを実行することを特徴とする請求項6に記載された研磨方法。 - 前記研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値を算出するステップと、
前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較し、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行うか否かを決定するステップとを実行することを特徴とする請求項7に記載された研磨方法。 - 研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップにおいて、
前記取得される状態変数は、前記定盤に貼付された研磨布の温度であることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれかに記載された研磨方法。 - 研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得するステップにおいて、
前記取得される状態変数は、前記被処理基板と前記定盤とを相対的に回転駆動させる際に生じる負荷電流であることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれかに記載された研磨方法。 - 研磨布が貼付された定盤と、被処理基板を保持する基板保持手段と、前記被処理基板が前記研磨布に所定の荷重で押圧された状態とする荷重手段と、前記定盤と前記基板保持手段に保持された被処理基板とを相対的に回転させる回転駆動手段と、研磨加工の時間経過に応じて変化する状態変数を取得する状態変数取得手段と、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を記憶する記憶手段と、被処理基板に対する研磨加工動作を制御するコンピュータとを備え、前記被処理基板が前記研磨布に押圧されつつ摺接し、被処理面の研磨加工がなされる研磨装置において、
前記コンピュータを、
研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値を算出する手段と、
前記状態変数の平均値と研磨レートとの相関式を用い、研磨レートを算出する手段と、
前記算出された研磨レートに基づき加工終了までの時間を決定する手段として機能させることを特徴とする研磨制御プログラム。 - 前記コンピュータを、研磨加工が開始されてから所定の経過時間までの前記状態変数の平均値と所定の閾値とを比較する手段として機能させ、その比較結果に基づき前記相関式を用いた研磨レートの算出を行う手段として機能させるか否かを決定することを特徴とする請求項11に記載された研磨制御プログラム。
- 前記コンピュータは、研磨加工が開始されてから複数の経過時間ごとに、前記状態変数の平均値と、各経過時間に対応して設定された閾値とを比較する手段として機能させ、その比較結果に基づき、各経過時間に対応して設定された前記相関式を用いた研磨レートの算出を行う手段として機能させるか否かを決定することを特徴とする請求項12に記載された研磨制御プログラム。
- 前記状態変数取得手段は、前記定盤に貼付された研磨布の温度を状態変数として検出することを特徴とする請求項11乃至請求項13のいずれかに記載された研磨制御プログラム。
- 前記状態変数取得手段は、前記回転駆動手段の負荷電流を状態変数として検出することを特徴とする請求項11乃至請求項13のいずれかに記載された研磨制御プログラム。
- 前記請求項11乃至請求項15のいずれかに記載の研磨制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2009186506A JP2011036954A (ja) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | 研磨装置、研磨方法、研磨制御プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013022664A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Ebara Corp | 研磨装置および方法 |
-
2009
- 2009-08-11 JP JP2009186506A patent/JP2011036954A/ja active Pending
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