JP2012019114A - 研磨終点検出装置、及び研磨終点検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】図は、分光スペクトルにおける波形の節の波長変化を時間軸に対してプロットした特性図である。この波長変化のプロットに対して、予め設定した近似線、例えば、y=−at+bの一次式で近似した近似線を描く。尚、yは波長、tは研磨時間、a,bは定数である。そして、近似線が任意の波長に達したタイミングを研磨終了点とする。例えば、分光スペクトルの波長が510nmに達した時刻(研磨開始時点からの時刻)110secを研磨終了時刻として予測する。このようにして、近似線を用いることにより、研磨中のウェハの膜厚むらの有/無に関わらず、ウェハの膜厚変化に対する波長のシフト量からウェハの研磨終了時刻を正確に予測することができる。
【選択図】図4
Description
ち、予めリファレンスとして取得した光反射率分光スペクトルの参照連続時間変化マップと、研磨経過中に検出した光反射率分光スペクトルの検出連続時間変化マップとを照合することによって研磨終了点を検出している。従って、所定の分光反射率のみによって研磨終了点を検出する場合と異なり、ウェハからの分光反射率の絶対量に変化が生じても、研磨終了点を正確に検出することができる。また、スラリーがウェハとウインドウとの間に介在することによる突発的なノイズや、ウエハ面内膜厚分布のばらつきや、デバイスパターン研磨時の測定位置ずれ等により、取得した分光波形が不安定であっても研磨状態を安定的に把握して研磨終点を正確に検出することができる。
レンスとして取得した参照連続時間変化マップにおける特徴点の波長の時間変化から解析した近似線に置き換えることにより、その近似線が特徴的な変化を示した時点を研磨終了点とすることによって、ウェハの研磨終了点を容易に予測することができる。
を検出する研磨終点検出方法において、モータに駆動されて水平方向に回転するプラテンと、該プラテンに設けられた観測窓と、該観測窓に対応して前記プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、前記観測窓を経由して前記ウェハから反射した光学情報を取り込む分光装置と、該分光装置に読み込まれた分光波形情報を解析するコンピュータとを具備し、前記コンピュータが解析した前記分光波形情報は、波長に対する光反射率スペクトルの研磨開始時点から研磨終了時点までの連続時間変化マップからなり、該コンピュータは、予め、リファレンスとして取得した第1の連続時間変化マップと現在研磨中の第2の連続時間変化マップとを照合する照合工程と、該照合工程の後に、特徴的なマップ位置に基づいて前記第1の連続時間変化マップと前記第2の連続時間変化マップとのずれ量を検出するずれ量検出工程とを経て、前記ずれ量から前記ウェハの研磨終了点を予測することを特徴とする研磨終点検出方法を提供する。
点をより一層容易に予測することができる。
《ウェハ研磨装置及び研磨終点検出装置の構成》
図1は、本発明に係るウェハ研磨装置における研磨終点検出装置の構成を示すブロック図である。図1において、ウェハ研磨装置10は、図示しないモータに駆動されて水平に回転するプラテン14と、このプラテン14の表面に貼着された研磨パッド16と、ウェハWを保持して研磨パッド16に所定の圧力で押し付けるウェハ保持ヘッド18と、研磨パッド16の表面に研磨液を供給する研磨液供給ノズル20と、ウェハ研磨装置全体の駆動を制御する制御部22とによって構成されている。
《研磨終点検出装置の基本的な動作》
このように構成された本実施形態の研磨終点検出装置12の動作は次の通りである。すなわち、本実施形態の研磨終点検出装置12は、ウェハWの研磨面に光を照射し、その反射光の光強度スペクトルを測定して研磨終点を検出する。まず、この光強度スペクトルの測定方法について説明する。
。また、窓材の表面状態が変化して、窓材の透過率が変化することによる反射光の光量変化を是正し、これを常に一定に保つことによって、常に正確な終点検出を行うことが可能となる。ところが、このような研磨終点検出方法では、光量調整によって光学系全体の感度補正を行うときにかなりの手間がかかってしまう。
《本発明で改良された研磨終点検出方法》
そこで、本発明の実施形態に係る研磨終点検出方法では、外乱(ノイズ)に強い終点検出を行うことができる3次元EPD(Electro-Phoretic Display)アルゴリズムを作ることによって常に正確な終点検出を行うことができるようにしている。
以下、本発明に係る研磨終点検出方法の具体的な実施例の幾つかについて説明する。
《研磨終点検出方法の実施例1》
実施例1として、絶縁基板上に単結晶シリコンを形成したSOI(Silicon On Isolato
r)を研磨対象物とした場合の研磨終点検出方法について説明する。この場合の波形取得方法は、前述の研磨終点検出装置の構成及び基本的な動作のところで述べたとおりであるので、重複する説明は省略する。
《研磨終点検出方法の実施例2》
実施例2では、層間絶縁膜(ILD:Inter Layer Dielectric)を平坦化する研磨工程の研磨終点検出方法について説明する。この場合の波形取得方法も実施例1と同様であるのでその説明は省略し、研磨終点検出方法のみについて説明する。
y=−4E−0.5x3+0.0051x2−0.2303x+641.96 (1)
この例では、波長yが600nmを下回ったタイミングが研磨の終点であるので、研磨終点の検出判定は簡単かつ正確である。すなわち、図8の例では、波長yが600nmを下回った時刻145secが研磨終了点の予測時刻となる。このようにして、本実施例の研磨終点解析方法を用いることにより、図7に示すように分光スペクトルのノイズが大きい場合でも、分光スペクトル全体の変化傾向から研磨終了点を予測することが可能となる。
12 研磨終点検出装置
14 プラテン
16 研磨パッド
18 ウェハ保持ヘッド
20 研磨液供給ノズル
22 制御部
24 観測孔
26 観測窓
28 照射・受光光学系
30 2分岐ライトガイド
30A 照射側ライトガイド
30B 受光側ライトガイド
32 光源ユニット
32A 光源ランプ
32B 輝度調整機構
34 分光器
36 コンピュータ
W ウェハ
Claims (10)
- 研磨中のウェハの表面に白色光を入射し、前記ウェハから反射された反射光を分光して得られる分光波形を解析して、該ウェハの研磨終了時点を検出する研磨終点検出装置において、
モータに駆動されて水平方向に回転するプラテンと、該プラテンに設けられた観測窓と、該観測窓に対応して前記プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、前記観測窓を経由して前記ウェハから反射した光学情報を取り込む分光装置と、該分光装置に読み込まれた分光波形情報を解析するコンピュータとを具備し、
前記分光波形情報は、波長に対する光反射率分光スペクトルの研磨開始時点から研磨終了時点までの連続時間変化マップからなり、
前記コンピュータは、前記ウェハの研磨中において、予めリファレンスとして取得した光反射率分光スペクトルの参照連続時間変化マップと、研磨経過中に検出した光反射率分光スペクトルの検出連続時間変化マップとを照合することで、研磨終了点を検出することを特徴とする研磨終点検出装置。 - 研磨中のウェハの表面に白色光を入射し、前記ウェハから反射された反射光を分光して得られる分光波形を解析して、該ウェハの研磨終了時点を検出する研磨終点検出装置において、
モータに駆動されて水平方向に回転するプラテンと、該プラテンに設けられた観測窓と、該観測窓に対応して前記プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、前記観測窓を経由して前記ウェハから反射した光学情報を取り込む分光装置と、該分光装置に読み込まれた分光波形情報を解析するコンピュータとを具備し、
前記分光波形情報は、波長に対する光反射率分光スペクトルの研磨開始時点から研磨終了時点までの連続時間変化マップからなり、
前記コンピュータは、前記ウェハの研磨中において、前記光反射率分光スペクトルの特徴点の波長の時間変化を、予めリファレンスとして取得した参照連続時間変化マップにおける特徴点の波長の時間変化から解析した近似線で測定毎にフィッティングすることで、前記光反射率分光スペクトルの連続時間変化マップの照合を行って研磨終了点を検出することを特徴とする研磨終点検出装置。 - 前記特徴点は、前記光反射率分光スペクトルにおける波形の極小点、極大点、もしくは該光反射率分光スペクトルを微分した波形の極小点又は極大点であることを特徴とする請求項2記載の研磨終点検出装置。
- 任意の数だけ設定された前記近似線が特徴的な変化を示した時点を研磨終了点とすることを特徴とする請求項2又は3記載の研磨終点検出装置。
- 前記特徴的な変化は、前記近似線が予め設定した波長を通過、前記近似線の消滅、複数の前記近似線の交差、又は複数の前記近似線が予め設定した波長帯を越えた乖離の少なくとも1つの事象であることを特徴とする請求項4記載の研磨終点検出装置。
- 研磨中のウェハの表面に白色光を入射し、前記ウェハから反射された反射光を分光して得られる分光波形を解析して、該ウェハの研磨終了時点を検出する研磨終点検出装置において、
モータに駆動されて水平方向に回転するプラテンと、該プラテンに設けられた観測窓と、該観測窓に対応して前記プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、前記観測窓を経由して前記ウェハから反射した光学情報を取り込む分光装置と、該分光装置に読み込まれた分光波形情報を解析するコンピュータとを具備し、
前記分光波形情報は、波長に対する光反射率分光スペクトルの研磨開始時点から研磨終
了時点までの連続時間変化マップからなり、
前記コンピュータは、あらかじめ、リファレンスとして取得した第1の連続時間変化マップと現在研磨中の第2の連続時間変化マップとを照合する照合工程と、該照合工程の後に、特徴的なマップ位置に基づいて前記第1の連続時間変化マップと前記第2の連続時間変化マップとのずれ量を検出するずれ量検出工程とを経て、前記ずれ量から前記ウェハの研磨終了点を予測することを特徴とする研磨終点検出装置。 - 研磨中のウェハの表面に白色光を入射し、前記ウェハから反射された反射光を分光して得られる分光波形を解析して、該ウェハの研磨終了時点を検出する研磨終点検出方法において、
モータに駆動されて水平方向に回転するプラテンと、該プラテンに設けられた観測窓と、該観測窓に対応して前記プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、前記観測窓を経由して前記ウェハから反射した光学情報を取り込む分光装置と、該分光装置に読み込まれた分光波形情報を解析するコンピュータとを具備し、
前記分光波形情報は、波長に対する光反射率分光スペクトルの研磨開始時点から研磨終了時点までの連続時間変化マップからなり、
前記コンピュータは、前記ウェハの研磨中において、予めリファレンスとして取得した光反射率分光スペクトルの参照連続時間変化マップと、研磨経過中に検出した光反射率分光スペクトルの検出連続時間変化マップとを照合することで、研磨終了点を検出することを特徴とする研磨終点検出方法。 - 研磨中のウェハの表面に白色光を入射し、前記ウェハから反射された反射光を分光して得られる分光波形を解析して、該ウェハの研磨終了時点を検出する研磨終点検出方法において、
モータに駆動されて水平方向に回転するプラテンと、該プラテンに設けられた観測窓と、該観測窓に対応して前記プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、前記観測窓を経由して前記ウェハから反射した光学情報を取り込む分光装置と、該分光装置に読み込まれた分光波形情報を解析するコンピュータとを具備し、
前記分光波形情報は、波長に対する光反射率分光スペクトルの研磨開始時点から研磨終了時点までの連続時間変化マップからなり、
前記コンピュータは、前記ウェハの研磨中において、前記光反射率分光スペクトルの特徴点の波長の時間変化を、予めリファレンスとして取得した参照連続時間変化マップにおける特徴点の波長の時間変化から解析した近似線で測定毎にフィッティングすることで、前記光反射率分光スペクトルの連続時間変化マップの照合を行って研磨終了点を検出することを特徴とする研磨終点検出方法。 - 任意の数だけ設定された前記近似線が特徴的な変化を示した時点を研磨終了点とすることを特徴とする請求項8記載の研磨終点検出方法。
- 研磨中のウェハの表面に白色光を入射し、前記ウェハから反射された反射光を分光して得られる分光波形を解析して、該ウェハの研磨終了時点を検出する研磨終点検出方法において、
モータに駆動されて水平方向に回転するプラテンと、該プラテンに設けられた観測窓と、該観測窓に対応して前記プラテンの表面に設けられた研磨パッドと、前記観測窓を経由して前記ウェハから反射した光学情報を取り込む分光装置と、該分光装置に読み込まれた分光波形情報を解析するコンピュータとを具備し、
前記分光波形情報は、波長に対する光反射率分光スペクトルの研磨開始時点から研磨終了時点までの連続時間変化マップからなり、
前記コンピュータは、あらかじめ、リファレンスとして取得した第1の連続時間変化マップと現在研磨中の第2の連続時間変化マップとを照合する照合工程と、該照合工程の後に、特徴的なマップ位置に基づいて前記第1の連続時間変化マップと前記第2の連続時間変化マップとのずれ量を検出するずれ量検出工程とを経て、前記ずれ量から前記ウェハの研磨終了点を予測することを特徴とする研磨終点検出方法。
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