JP2015020242A - 研磨装置および研磨状態監視方法 - Google Patents

研磨装置および研磨状態監視方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高精度の仕上がり性能を実現できる研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨装置は、研磨パッド10を支持する研磨テーブル30Aと、基板Wを研磨パッド10に押し付けるトップリング31Aと、研磨テーブル30A内に配置された膜厚センサ40を有するインサイチュウ分光式膜厚モニタ39とを備える。インサイチュウ分光式膜厚モニタ39は、基板Wに光を照射し、該基板Wからの反射光のスペクトルを生成し、スペクトルを用いて基板Wの回転角度を決定し、スペクトルから膜厚を決定する。
【選択図】図2

Description

本発明は、ウェーハなどの基板を研磨する研磨装置、および基板の研磨状態を監視する方法に関する。
半導体ウェーハ等の基板を研磨する研磨装置において、主に絶縁層(透明層)の研磨の進行状態を監視し研磨終点を検出する目的でインサイチュウ(in situ)分光式膜厚モニタが用いられる。このインサイチュウ分光式膜厚モニタでは、研磨テーブルに装着された光源および分光光度計にそれぞれ投光用ファイバーと受光用ファイバーが接続される。これらのファイバーの先端は、投受光部として、研磨テーブルが回転する度にウェーハ表面を1回ずつ走査するような位置に設置される。投受光部をウェーハの中心を通る位置に設置すると、投受光部は研磨テーブルが1回転する間にウェーハ面上の概ね直径に近いライン(曲線)を走査することになる。
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、研磨の仕上がり性能に対する要求が強まり、インサイチュウ分光式膜厚モニタに対する要求精度も極めて厳しくなっている。しかしながら、ウェーハの膜厚には、ウェーハの周方向に沿ってばらつきがあることがある。このようなウェーハの周方向における膜厚のばらつきは、ウェーハ全体の膜厚の測定に悪影響を与えてしまう。
膜厚のばらつきの影響を低減するために、研磨テーブルやトップリングの回転速度を適切に調節する方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法によれば、膜厚センサがウェーハ全面を走査し、平均的な膜厚を得ることができる。しかしながら、平均的な膜厚を得るには、研磨テーブル数回転分の膜厚データを取得する必要がある。このため、膜厚監視に時間遅れが生じ、研磨レートの変化により研磨過剰または研磨不足になるおそれがあった。
特開2010−240837号公報 特開2004−154928号公報
本発明は、このような問題を解決し、高精度の仕上がり性能を実現できる研磨装置および研磨状態監視方法を提供するものである。
上述の目的を達成するため、本発明の第1の態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、前記研磨テーブル内に配置された膜厚センサを有するインサイチュウ分光式膜厚モニタとを備え、前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、基板に光を照射し、該基板からの反射光のスペクトルを生成し、前記スペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定し、前記スペクトルから膜厚を決定することを特徴とする研磨装置である。
本発明の好ましい態様は、前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、連続点灯光源を備えており、前記スペクトルのうち、前記基板のスクライブラインからの反射光のスペクトルを抽出し、前記抽出されたスペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、静止状態にある前記基板の膜厚を測定するインライン膜厚測定器をさらに備えており、前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、前記基板の周方向に沿った膜厚分布を取得し、前記膜厚分布を、前記インライン膜厚測定器によって取得された前記基板の周方向に沿った膜厚分布と比較することにより、前記基板の回転角度を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、研磨中の各時点において、前記基板の半径方向における所定の位置で基板周方向に沿って複数の膜厚を取得し、当該複数の膜厚の平均を算出することを特徴とする。
本発明の第2の態様は、基板を研磨パッドに押し付け、前記研磨パッド上の前記基板に光を照射し、前記基板からの反射光のスペクトルを生成し、前記スペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定し、前記スペクトルから膜厚を決定し、前記膜厚に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする研磨状態監視方法である。
本発明の好ましい態様は、前記光は前記基板に連続的に照射され、前記スペクトルのうち、前記基板のスクライブラインからの反射光のスペクトルを抽出し、前記抽出されたスペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の研磨前に、静止状態にある前記基板の膜厚を測定して、該基板の周方向に沿った第1の膜厚分布を取得し、前記基板の研磨中に、前記スペクトルから決定された膜厚に基づいて、前記基板の周方向に沿った第2の膜厚分布を取得し、前記第2の膜厚分布を前記第1の膜厚分布と比較することにより、前記基板の回転角度を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、研磨中の各時点において、前記基板の半径方向における所定の位置で基板周方向に沿って複数の膜厚を取得し、当該複数の膜厚の平均を算出することを特徴とする。
本発明によれば、時間遅れなしに,ウェーハ面内周方向のばらつきに依らず平均的な監視膜厚を得ることができる。さらに、研磨前後の膜厚管理点と一致する測定位置の監視膜厚を得ることができる。
本発明の実施形態に係る研磨装置を示す図である。 第1研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。 インサイチュウ分光式膜厚モニタを備えた第1研磨ユニットを示す模式断面図である。 インサイチュウ分光式膜厚モニタの原理を説明するための模式図である。 ウェーハと研磨テーブルとの位置関係を示す平面図である。 処理部によって生成されたスペクトルを示す図である。 得られたスペクトルと複数の参照スペクトルとの比較から現在の膜厚を決定するプロセスを説明する図である。 インライン膜厚測定器を示す模式図である。 インライン膜厚測定器の膜厚測定ヘッドの詳細を示す模式図である。 研磨前後にインライン膜厚測定器で膜厚を測定する測定点の一例を示す図である。 インサイチュウ分光式膜厚モニタの膜厚センサがウェーハ面上に描く走査軌跡の一例を示す図である。 研磨テーブルが60回転する間に、ウェーハのある半径方向の位置にある測定点で得られたスペクトルを重ね描きしたグラフである。 膜厚センサの先端部が、ウェーハのスクライブラインに沿って移動する様子を示す図である。 インサイチュウ分光式膜厚モニタから得られたスペクトルを利用してスクライブラインを検知し、ウェーハの回転角を求める方法の一例を説明する図である。 研磨テーブルが1回転する間の測定点を示す図である。 インサイチュウ分光式膜厚モニタがスクライブラインを検知したときの4つの測定点を示す図である。 研磨テーブルの回転速度が60min−1、トップリングの回転速度が61min−1の場合の膜厚センサの走査軌跡を示す図である。 研磨前後のウェーハの周方向に沿った膜厚分布を示すグラフである。 本発明の実施形態を示すフローチャートである。 図20(a)乃至図20(c)は、ウェーハの回転角を求めるための別の方法を示した図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る研磨装置を示す図である。図1に示すように、この研磨装置は、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1bによってロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。研磨装置は、ウェーハ処理動作を制御する動作制御部5を有している。
ロード/アンロード部2は、多数のウェーハ(基板)をストックするウェーハカセットが載置されるフロントロード部20を備えている。このロード/アンロード部2には、フロントロード部20の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上にウェーハカセットの配列方向に沿って移動可能な2台の搬送ロボット(ローダー)22が設置されている。搬送ロボット22は走行機構21上を移動することによってフロントロード部20に搭載されたウェーハカセットにアクセスできるようになっている。
研磨部3は、ウェーハの研磨が行われる領域であり、第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、第4研磨ユニット3Dを備えている。図1に示すように、第1研磨ユニット3Aは、研磨面を有する研磨パッド10が取り付けられた第1研磨テーブル30Aと、ウェーハを保持しかつウェーハを研磨テーブル30A上の研磨パッド10に押圧しながら研磨するための第1トップリング31Aと、研磨パッド10に研磨液(例えばスラリー)やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための第1研磨液供給機構32Aと、研磨パッド10の研磨面のドレッシングを行うための第1ドレッサ33Aと、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合流体または液体(例えば純水)を霧状にして研磨面に噴射する第1アトマイザ34Aとを備えている。
同様に、第2研磨ユニット3Bは、研磨パッド10が取り付けられた第2研磨テーブル30Bと、第2トップリング31Bと、第2研磨液供給機構32Bと、第2ドレッサ33Bと、第2アトマイザ34Bとを備えており、第3研磨ユニット3Cは、研磨パッド10が取り付けられた第3研磨テーブル30Cと、第3トップリング31Cと、第3研磨液供給機構32Cと、第3ドレッサ33Cと、第3アトマイザ34Cとを備えており、第4研磨ユニット3Dは、研磨パッド10が取り付けられた第4研磨テーブル30Dと、第4トップリング31Dと、第4研磨液供給機構32Dと、第4ドレッサ33Dと、第4アトマイザ34Dとを備えている。
第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、および第4研磨ユニット3Dは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第1研磨ユニット31Aについて図2を参照して説明する。図2は、第1研磨ユニット31Aを模式的に示す斜視図である。なお、図2において、ドレッサ33Aおよびアトマイザ34Aは省略されている。
研磨テーブル30Aは、テーブル軸30aを介してその下方に配置されるテーブルモータ19に連結されており、このテーブルモータ19により研磨テーブル30Aが矢印で示す方向に回転されるようになっている。この研磨テーブル30Aの上面には研磨パッド10が貼付されており、研磨パッド10の上面がウェーハWを研磨する研磨面10aを構成している。トップリング31Aはトップリングシャフト16の下端に連結されている。トップリング31Aは、真空吸着によりその下面にウェーハWを保持できるように構成されている。トップリングシャフト16は、図示しない上下動機構により上下動するようになっている。
第1研磨ユニット31Aは、ウェーハWの膜厚を監視するためのインサイチュウ分光式膜厚モニタ39を備えている。このインサイチュウ分光式膜厚モニタ39は、ウェーハWの膜厚に従って変化する膜厚信号を取得する膜厚センサ40と、膜厚信号から膜厚を決定する処理部45とを備えている。膜厚センサ40は研磨テーブル30Aの内部に配置されている。膜厚センサ40は、記号Aで示すように研磨テーブル30Aと一体に回転し、トップリング31Aに保持されたウェーハWの膜厚信号を取得する。膜厚センサ40は処理部45に接続されており、膜厚センサ40によって取得された膜厚信号は処理部45に送られるようになっている。
次に、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39について説明する。図3は、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39を備えた第1研磨ユニット3Aを示す模式断面図である。なお、研磨ユニット3B〜3Dも、図3に示す第1研磨ユニット3Aと同様の構成を有しているので、その重複する説明を省略する。
トップリングシャフト16は、ベルト等の連結手段17を介してトップリングモータ18に連結されて回転されるようになっている。このトップリングシャフト16の回転により、トップリング31Aが矢印で示す方向に回転する。
上述したように、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39は、膜厚センサ40と処理部45とを備える。膜厚センサ40は、ウェーハWの表面に光を当て、ウェーハWからの反射光を受光し、その反射光を波長にしたがって分解するように構成されている。膜厚センサ40は、光をウェーハWの被研磨面に照射する投光部42と、ウェーハWから戻ってくる反射光を受光する受光部としての光ファイバー43と、ウェーハWからの反射光を波長に従って分解し、所定の波長範囲に亘って反射光の強度を測定する分光光度計44とを備えている。
研磨テーブル30Aには、その上面で開口する第1の孔50Aおよび第2の孔50Bが形成されている。また、研磨パッド10には、これら孔50A,50Bに対応する位置に通孔51が形成されている。孔50A,50Bと通孔51とは連通し、通孔51は研磨面10aで開口している。第1の孔50Aは液体供給路53およびロータリージョイント(図示せず)を介して液体供給源55に連結されており、第2の孔50Bは、液体排出路54に連結されている。
投光部42は、多波長の光を発する光源47と、光源47に接続された光ファイバー48とを備えている。光ファイバー48は、光源47によって発せられた光をウェーハWの表面まで導く光伝送部である。光ファイバー48および光ファイバー43の先端は、第1の孔50A内に位置しており、ウェーハWの被研磨面の近傍に位置している。光ファイバー48および光ファイバー43の各先端は、トップリング31Aに保持されたウェーハWに対向して配置される。研磨テーブル30Aが回転するたびにウェーハWの複数の領域に光が照射される。好ましくは、光ファイバー48および光ファイバー43の各先端は、トップリング31Aに保持されたウェーハWの中心に対向して配置される。
ウェーハWの研磨中は、液体供給源55からは、透明な液体として水(好ましくは純水)が液体供給路53を介して第1の孔50Aに供給され、ウェーハWの下面と光ファイバー48,43の先端との間の空間を満たす。水は、さらに第2の孔50Bに流れ込み、液体排出路54を通じて排出される。研磨液は水と共に排出され、これにより光路が確保される。液体供給路53には、研磨テーブル30Aの回転に同期して作動するバルブ(図示せず)が設けられている。このバルブは、通孔51の上にウェーハWが位置しないときは水の流れを止める、または水の流量を少なくするように動作する。
光ファイバー48と光ファイバー43は互いに並列に配置されている。光ファイバー48および光ファイバー43の各先端は、ウェーハWの表面に対して垂直に配置されており、光ファイバー48はウェーハWの表面に垂直に光を照射するようになっている。
ウェーハWの研磨中は、投光部42から光がウェーハWに照射され、光ファイバー(受光部)43によってウェーハWからの反射光が受光される。分光光度計44は、反射光の各波長での強度を所定の波長範囲に亘って測定し、得られた光強度データを処理部45に送る。この光強度データは、ウェーハWの膜厚を反映した膜厚信号であり、膜厚に従って変化する。処理部45は、光強度データから波長ごとの光の強度を表わすスペクトルを生成し、さらにスペクトルからウェーハWの膜厚を決定する。
図4は、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39の原理を説明するための模式図であり、図5はウェーハWと研磨テーブル30Aとの位置関係を示す平面図である。図4に示す例では、ウェーハWは、下層膜と、その上に形成された上層膜とを有している。投光部42および受光部43は、ウェーハWの表面に対向して配置されている。投光部42は、研磨テーブル30Aが1回転するたびにウェーハWの中心を含む複数の領域に光を照射する。
ウェーハWに照射された光は、媒質(図4の例では水)と上層膜との界面と、上層膜と下層膜との界面で反射し、これらの界面で反射した光の波が互いに干渉する。この光の波の干渉の仕方は、上層膜の厚さ(すなわち光路長)に応じて変化する。このため、ウェーハWからの反射光から生成されるスペクトルは、上層膜の厚さに従って変化する。分光光度計44は、反射光を波長に従って分解し、反射光の強度を波長ごとに測定する。処理部45は、分光光度計44から得られた反射光の強度データ(膜厚信号)からスペクトルを生成する。このスペクトルは、光の波長と強度との関係を示す線グラフ(すなわち分光波形)として表される。光の強度は、反射率または相対反射率などの相対値として表わすこともできる。
図6は、処理部45によって生成されたスペクトルを示す図である。図6において、横軸は反射光の波長を表わし、縦軸は反射光の強度から導かれる相対反射率を表わす。この相対反射率とは、反射光の強度を表わす1つの指標であり、具体的には、反射光の強度と所定の基準強度との比である。基準強度は、波長ごとに予め取得される。各波長において反射光の強度(実測強度)を対応する基準強度で割ることにより、装置の光学系や光源固有の強度のばらつきなどの不要な要素が実測強度から除去され、これによりウェーハWの膜厚情報のみを反映したスペクトルを得ることができる。
所定の基準強度は、例えば、膜が形成されていないシリコンウェーハ(ベアウェーハ)を水の存在下で研磨しているときに得られた反射光の強度とすることができる。実際の研磨では、実測強度からダークレベル(光を遮断した条件下で得られた背景強度)を引き算して補正実測強度を求め、さらに基準強度から上記ダークレベルを引き算して補正基準強度を求め、そして、補正実測強度を補正基準強度で割り算することにより、相対反射率が求められる。具体的には、相対反射率R(λ)は、次の式(1)を用いて求めることができる。
Figure 2015020242
ここで、λは波長であり、E(λ)はウェーハからの反射光の波長λでの強度であり、B(λ)は波長λでの基準強度であり、D(λ)は波長λでのダークレベル(光を遮断した条件下で測定された光の強度)である。
図7は、得られたスペクトルと複数の参照スペクトルとの比較から現在の膜厚を決定するプロセスを説明する図である。処理部45は、研磨中に生成されたスペクトルと複数の参照スペクトルとを比較することで、生成されたスペクトルに最も近い参照スペクトルを決定し、この決定された参照スペクトルに関連付けられた膜厚を現在の膜厚として決定する。複数の参照スペクトルは、研磨対象のウェーハと同種のウェーハを研磨することによって予め取得されたものであり、各参照スペクトルにはその参照スペクトルが取得されたときの膜厚が関連付けられている。すなわち、各参照スペクトルは、異なる膜厚のときに取得されたものであり、複数の参照スペクトルは複数の異なる膜厚に対応する。したがって、現在のスペクトルに最も近い参照スペクトルを特定することにより、現在の膜厚を推定することができる。
ウェーハWの研磨は次のようにして行われる。トップリング31Aおよび研磨テーブル30Aをそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給機構32Aから研磨パッド10上に研磨液(スラリー)を供給する。この状態で、下面にウェーハWを保持したトップリング31Aは、ウェーハWを研磨パッド10の研磨面10aに押し付ける。ウェーハWの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液の化学的作用により研磨される。研磨終了後は、ドレッサ33Aによる研磨面10aのドレッシング(コンディショニング)が行われ、さらにアトマイザ34Aから高圧の流体が研磨面10aに供給されて、研磨面10aに残留する研磨屑や砥粒などが除去される。
図1に戻り、第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bに隣接して、第1リニアトランスポータ6が配置されている。この第1リニアトランスポータ6は、4つの搬送位置(第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4)の間でウェーハを搬送する機構である。また、第3研磨ユニット3Cおよび第4研磨ユニット3Dに隣接して、第2リニアトランスポータ7が配置されている。この第2リニアトランスポータ7は、3つの搬送位置(第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7)の間でウェーハを搬送する機構である。
ウェーハは、第1リニアトランスポータ6によって研磨ユニット3A,3Bに搬送される。第1研磨ユニット3Aのトップリング31Aは、そのスイング動作により研磨テーブル30Aの上方位置と第2搬送位置TP2との間を移動する。したがって、トップリング31Aへのウェーハの受け渡しは第2搬送位置TP2で行われる。同様に、第2研磨ユニット3Bのトップリング31Bは研磨テーブル30Bの上方位置と第3搬送位置TP3との間を移動し、トップリング31Bへのウェーハの受け渡しは第3搬送位置TP3で行われる。第3研磨ユニット3Cのトップリング31Cは研磨テーブル30Cの上方位置と第6搬送位置TP6との間を移動し、トップリング31Cへのウェーハの受け渡しは第6搬送位置TP6で行われる。第4研磨ユニット3Dのトップリング31Dは研磨テーブル30Dの上方位置と第7搬送位置TP7との間を移動し、トップリング31Dへのウェーハの受け渡しは第7搬送位置TP7で行われる。
第1搬送位置TP1に隣接して、搬送ロボット22からウェーハを受け取るためのリフタ11が配置されている。ウェーハはこのリフタ11を介して搬送ロボット22から第1リニアトランスポータ6に渡される。リフタ11と搬送ロボット22との間に位置して、シャッタ(図示せず)が隔壁1aに設けられており、ウェーハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット22からリフタ11にウェーハが渡されるようになっている。
第1リニアトランスポータ6と、第2リニアトランスポータ7と、洗浄部4との間にはスイングトランスポータ12が配置されている。第1リニアトランスポータ6から第2リニアトランスポータ7へのウェーハの搬送は、スイングトランスポータ12によって行われる。ウェーハは、第2リニアトランスポータ7によって第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3Dに搬送される。
搬送ロボット22に隣接してインライン膜厚測定器80が設けられている。ウェーハは、研磨前および/または研磨後に、搬送ロボット22によりインライン膜厚測定器80に搬送され、ここでウェーハの膜厚が測定される。
次に、インライン膜厚測定器80について図8を参照して説明する。図8は、インライン膜厚測定器80を示す模式図である。以下、インライン膜厚測定器80について説明する。図8は、インライン膜厚測定器80を示す模式図である。インライン膜厚測定器80は、ウェーハWが水平に置かれる基板ステージ87と、ウェーハWの膜厚を測定する膜厚測定ヘッド84とを有している。
基板ステージ87は、ウェーハWの周縁部を支えることができるように、ウェーハWの周縁部に沿った環状の部材、またはウェーハWの周縁部に沿って配列された複数の支持部材を備えている。ウェーハWは、上述した搬送ロボット22により、測定対象の膜が上を向いた状態で基板ステージ87の上に置かれる。
基板ステージ87に支持されたウェーハWの上方には、ウェーハWの周方向の向きを検出するオリエンテーション検出器85が設けられている。このオリエンテーション検出器85は、ウェーハWの周縁部に形成されているノッチまたはオリエンテーションフラットと呼ばれる切り欠きを検出することによって、ウェーハWの向きを検出する。基板ステージ87は、ウェーハWをその中心まわりに回転させる基板回転機構(図示せず)を有しており、オリエンテーション検出器85により検出されたウェーハWの向き(周方向の位置)を自在に調整することができるようになっている。基板ステージ87によりウェーハWを回転させながら、オリエンテーション検出器85によりウェーハWの向きを検出し、ウェーハWが所定の方向を向くまで基板ステージ87によりウェーハWを回転させる。
膜厚の測定中は、ウェーハWが所定の方向を向いた状態で、ウェーハWはこの基板ステージ87の上で静止される。ウェーハWの周縁部が基板ステージ87上に置かれると、ウェーハWは水平状態となる。膜厚測定ヘッド84は、基板ステージ87上のウェーハWの上方に配置されている。膜厚測定ヘッド84は、ウェーハWの表面に垂直に光を当て、ウェーハWからの反射光を受光し、反射光のスペクトルを生成し、このスペクトルに基づいてウェーハWの膜厚を決定する。
膜厚測定ヘッド84はヘッド移動機構92に連結されており、膜厚測定ヘッド84がウェーハWの表面と平行な水平面内で自在に移動できるようになっている。ヘッド移動機構92は膜厚測定ヘッド84を上下方向にも移動させることが可能に構成されている。ヘッド移動機構92により、膜厚測定ヘッド84は、ウェーハWの複数の測定点で膜厚を測定することができる。膜厚測定中は、ウェーハWは静止状態にあり、かつ水平に置かれているので、回転するウェーハの膜厚を測定するインサイチュウ分光式膜厚モニタ39よりも高い精度で膜厚を測定することができる。
図9は、インライン膜厚測定器80の膜厚測定ヘッド84の詳細を示す模式図である。図9に示すように、膜厚測定ヘッド84は、多波長の光を発する光源100と、光源100からの光を集める集光レンズ101と、集光レンズ101を通過した光をウェーハWに向けるビームスプリッター103と、ビームスプリッター103からの光をウェーハW上に集中させる結像レンズ105と、ウェーハWからの反射光の強度を測定する分光光度計110とを備えている。分光光度計110とビームスプリッター103と間にはリレーレンズ117が配置されている。
分光光度計110は、反射光を波長に従って分解し、所定の波長範囲に亘って各波長での反射光の強度を測定するように構成される。膜厚測定ヘッド84は、分光光度計110から得られた反射光の強度データ(膜厚信号)からスペクトルを生成し、スペクトルに基づいて膜厚を決定する処理部120をさらに備えている。スペクトルは、各波長での反射光の強度を表わしている。インライン膜厚測定器80によって得られた膜厚の測定値は、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39の処理部45に送られる。
図1に戻り、スイングトランスポータ12の側方には、図示しないフレームに設置されたウェーハの仮置き台72が配置されている。この仮置き台72は、図1に示すように、第1リニアトランスポータ6に隣接して配置されており、第1リニアトランスポータ6と洗浄部4との間に位置している。スイングトランスポータ12は、第4搬送位置TP4、第5搬送位置TP5、および仮置き台72の間を移動する。上述した実施例では、各研磨ユニット3A−3D間でウェーハが授受される際には、ウェーハはトップリングから離脱され、リニアトランスポータ6,7を介して他の研磨ユニットに搬送されるが、研磨ユニット間のウェーハの受け渡し機構は上述の例に限定されることなく、例えばウェーハを保持したままトップリングが直接他の研磨ユニットに移動することによりウェーハを搬送してもよい。
仮置き台72に載置されたウェーハは、洗浄部4の第1の搬送ロボット77によって洗浄部4に搬送される。図1に示すように、洗浄部4は、研磨されたウェーハを洗浄液で洗浄する一次洗浄機73および二次洗浄機74と、洗浄されたウェーハを乾燥する乾燥機75とを備えている。第1の搬送ロボット77は、ウェーハを仮置き台72から一次洗浄機73に搬送し、さらに一次洗浄機73から二次洗浄機74に搬送するように動作する。二次洗浄機74と乾燥機75との間には、第2の搬送ロボット78が配置されている。この第2の搬送ロボット78は、ウェーハを二次洗浄機74から乾燥機75に搬送するように動作する。
乾燥されたウェーハは、搬送ロボット22により乾燥機75から取り出され、ウェーハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、乾燥、および膜厚測定を含む一連の処理がウェーハに対して行われる。
図10は、研磨前後にインライン膜厚測定器80で膜厚を測定する測定点の一例を示す。基本的には、測定点は、限られた測定点数でウェーハ全面の平均的或いは代表的な膜厚が得られるように分布されている。
図11には、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39の膜厚センサ40がウェーハ面上に描く走査軌跡の一例を示す。この例では、研磨テーブル30Aの回転速度は60min−1、トップリング31Aの回転速度は66min−1としており、膜厚センサ40は研磨テーブル30Aが10回転する間にウェーハ面上を周方向に均等に走査して元の位置に戻る。よって、この間に膜厚センサ40はウェーハ全面を測定する。あるいは、テーブル30Aが5回転する間に、膜厚センサ40はウェーハ面上を周方向に半周分走査するから、ウェーハ中心の前後の測定点を考慮すると、研磨テーブル30Aが5回転する間に膜厚センサ40は近似的にはウェーハ全面を測定すると考えてもよい。したがって、研磨テーブル30Aが10回転、又は、5回転する間に取得された膜厚値を平均することにより、ウェーハ面の周方向の膜厚分布に依らない平均的な膜厚値を得ることができる。
しかしながら、平均的な膜厚を得るには、研磨テーブル数回転分の膜厚データを取得して移動平均などの平均化の処理を加える必要がある。このため、算出された膜厚に時間遅れが生じ、研磨レートの変化により研磨過剰または研磨不足になるおそれがあった。
そこで、本発明は、研磨中のウェーハの回転角を求めることにより、ウェーハ面内の周方向の膜厚の分布を正確に捉えて時間遅れなく研磨の進行状態を監視することを狙う。研磨装置には、通常、研磨テーブル30Aとトップリング31Aの回転角を同期させたり、時々刻々の回転角を知る機構はない。そこで、以下に説明する方法は、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39で取得したスペクトルから特徴的なものを抽出して、ウェーハ面上の位置情報と関連付ける。
パターンウェーハにおいては、多くの場合、スクライブライン上に単層の酸化膜が形成された領域がある。この領域から反射した光のスペクトルは、パターンが形成された領域で得られたスペクトルとは大きく異なる。図12は、研磨テーブル30Aが60回転する間に、ウェーハのある半径方向の位置にある測定点で得られたスペクトルを重ね描きしたグラフである。この例では、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39の光源がハロゲンランプであり、連続的にウェーハ表面を照射した。グラフの縦軸は相対反射率であり、式(1)の基準強度B(λ)としてベアシリコンからの反射光の強度を使用している。グラフの横軸は反射光の波長を表している。
図12において、太い実線、及び太い破線で示すスペクトルは、単層酸化膜のスペクトルと同様の形状・大きさを有しているのに対し、細い点線で示すその他のスペクトルは、異なる形状・大きさを有している。単層酸化膜のスペクトルに相当するスペクトル(太い実線および太い破線で示される)は、図13に示すように、膜厚センサ40の先端部が、点線楕円で示すようにスクライブラインに沿って動いたときに取得され、その他のスペクトルは、膜厚センサ40の先端部がチップ内を動くか、またはスクライブラインに交差するように動いたときに取得されものと理解される。図12において、例えば、波長450nm以上の相対反射率の最大値が90%以上というような条件を置けば、単層酸化膜のスペクトルを他のスペクトルと区別して検知することができる。
図14を参照して、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39から得られたスペクトルを利用してスクライブラインを検知し、ウェーハの回転角を求める方法の一例を説明する。図14に示すように、ウェーハWの中心Oを原点としウェーハと共に回転する固定座標系をxy固定座標系と定義し、ウェーハWの中心Oを原点とする回転座標系をXY回転座標系と定義する。ウェーハWは、その中心Oまわりに反時計回りに回転し、研磨テーブル30Aは、その中心Oまわりに反時計回りに回転する。以下に述べる回転角はx軸正方向からの角度を表す。
研磨パッド10の研磨面上の点P(膜厚センサ40の先端部)の基準時刻0(任意に設定可能)、及びある時刻tにおける回転角をそれぞれθT0、θとし、点Pの角速度をωとすると、xy固定座標系上のP(x,y)は、次のように表される。
θ=θT0+ωt (2)
x=Lcosθ−L (3)
y=Lsinθ (4)
ただし、Lは、研磨テーブル30Aの中心Oとウェーハの中心Oとの距離である。
XY回転座標系は、ウェーハWと共に回転し、ウェーハWの中心に原点Oを有し、ウェーハW上のチップの直交する2辺の方向にX軸,Y軸をもつ座標系である。基準時刻、及び時刻tにおけるウェーハWの回転角をそれぞれ、θW0,θとし、ウェーハWの角速度をωとすると、点P(膜厚センサ40の先端部)のウェーハ面上の軌跡は、座標X,Yを用いて次のように表される。
θ=θW0+ωt (5)
X=Lcos(θ−θ)−Lcosθ (6)
Y=Lsin(θ−θ)+Lsinθ (7)
+Y=2L(1−cosθ) (8)
式(6)、式(7)より、次の式が得られる。
Figure 2015020242
cosφ=(Acosθ+B)/C (14)
sinφ=−Asinθ/C (15)
sinψ=cosφ,cosψ=−sinφ (16)
式(16)より、ψ=φ+π/2 (17)
スクライブライン上の単層酸化膜に相当するスペクトルが検知された場合、dX/dt=0又はdY/dt=0であるから、式(9),(10),(17)より、その時点のウェーハの回転角θが次のように表される。
θ=−φ+nπ/2(n=0,1,2,または、3) (18)
ここで、角度φは式(14)および式(15)により決定される。nが0又は2であれば点Pはウェーハ面上をX軸に沿って動き、nが1又は3であれば点PはY軸に沿って動く。また、研磨中の研磨テーブル30Aとトップリング31Aの角速度ω,ωが一定とすると、式(18)で示されるθは、nとθのみを独立変数とする関数となる。
ウェーハの研磨中は、分光光度計44の計測周期Sが一定であり、研磨テーブル30Aが1回転する度に膜厚センサ40がウェーハ中心を測定するよう、測定タイミングが調整される(特開2004−154928号公報参照)。また、研磨テーブル30Aが1回転する間の測定点kが、図15に示されるようにウェーハ中心の測定点を0として測定時間の順に番号付けされているものとする。
k=・・・−2,−1,0,1,2,・・・
このとき、測定点kの回転角θは、次のように決定される。
θ=kSω (19)
ただし、Sは分光光度計44の計測周期である。
これより、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39がスクライブラインを検知したときの測定点の番号から、点Pの回転角が式(19)により一義的に決定される。したがって、式(18)により、ウェーハの4つの回転角θが求められる。さらに、式(6)〜(7)により、ウェーハ面上の4つの測定点の座標値(X,Y)が計算される。
図16には、このようにして計算された4つの測定点の座標値を、黒丸●及び白丸○で示す。内側の破線の円は式(8)で決定される円であり、格子状の線はウェーハ面上のスクライブラインを表している。この座標値を、ウェーハ面上のスクライブラインの配置と照らし合わせることにより、その時点における測定点の座標値を決定することができる。図16では、黒丸●で示した第2象限の点が、膜厚センサ40の先端部がY方向のスクライブラインに沿って動くときの測定点位置になる。
図16において、第1象限又は第3象限の白丸○で表される点がX方向のスクライブライン上に位置するのは、チップのサイズと配置が特別の場合に限定される。また、通常、ウェーハ中心はスクライブラインが交差する格子点上にはなく、ウェーハ中心に関し対称な第四象限の点は、Y方向スクライブライン上には存在しない。したがって、多くの場合、スクライブラインを検知したときの測定点の座標値が一通りに決定される。
このとき、同時に、式(18)の整数n、及び、回転角θが一通りに決定される。さらに、式(5)から基準時刻でのウェーハ回転角θW0が、ただ一通りに決定される。基準時刻でのウェーハ回転角θW0が決定されると、式(5)により、現時点以降の任意の時刻でのウェーハ回転角θを求めることができる。そして、式(3)、式(4)、及び式(19)で表される測定点P(x,y)を、式(6)及び式(7)によりウェーハ面上の座標値(X,Y)に変換することができる。
図16に示したウェーハ面上の膜厚センサ40の走査軌跡は、研磨テーブル30Aの回転速度、トップリング31Aの回転速度がそれぞれ60min−1,66min−1の場合のものである。このように膜厚センサ40が短時間にウェーハ面内を均等に走査する場合、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39で短時間(例えば研磨テーブル30Aが5回転、または10回転する間)にウェーハ全面の膜厚測定値を得ることができる。したがって、研磨レートが安定している場合、その時間範囲内の各測定点(領域)の膜厚値を、研磨レートに基づいて一時点(例えばその時間範囲内の最後のスペクトルを測定した時点)の膜厚値に換算できる。これにより、ウェーハ面全体の最小膜厚に閾値を設けて研磨終点を決定したり、所定の割合の膜厚値が閾値を下回ったら研磨を終了するなど、より木目の細かな条件を置いて研磨終点検出を行うことができる。さらに補間によりインライン膜厚測定器80の測定点に相当する膜厚値を求めれば、研磨前後の膜厚管理点と完全に一致する位置での監視膜厚を得ることができる。
ところで、比較的短時間の間に膜厚センサ40がウェーハを周方向に均等に走査するよう、例えば図15に示すように研磨テーブル30Aの回転速度が60min−1、トップリング31Aの回転速度が66min−1とした場合にも、ウェーハ面上の膜厚センサ40の走査軌跡は、ウェーハ上の半径方向位置(ウェーハ中心からの距離)や研磨テーブル30Aの回転に従って様々な方向を取り得る。
しかしながら、例えば研磨テーブル30Aが10回転すると、ウェーハ面上の測定点が元の位置に戻ってしまい、ウェーハ面上の測定点の軌跡は疎となる。このため、チップサイズが比較的大きな場合には、基準時刻におけるトップリング31Aの回転角によっては、スクライブラインを検知できないおそれがある。このような場合には、図17に示すように、研磨テーブル30Aの回転速度とトップリング31Aの回転速度を少しだけ異なるように設定して膜厚センサ40の走査軌跡が徐々に変化するようにすれば、より確実にスクライブラインを検知することができる。図17には、研磨テーブル30Aの回転速度が60min−1、トップリング31Aの回転速度が61min−1の場合の膜厚センサ40のウェーハ面上の走査軌跡を示している。
さらに、スラリを用いたウェーハ研磨の前に水研磨のステップを設けて、スクライブラインを検知してもよい。水研磨は、スラリの代わりに純水を研磨パッド10上に供給しながらウェーハを研磨する工程であり、この水研磨中は、ウェーハの研磨は実質的に進行しない。
なお、研磨テーブル30Aの回転速度やスクライブラインの幅にもよるが、膜厚の計測周期を例えば3ミリ秒などある程度短くして、1つの測定点(1回の測定領域)の長さを数mm程度に抑えるのが好ましい。
以上に、膜厚センサ40がウェーハ面上をスクライブラインに沿って走査した場合のスペクトルを基にウェーハの回転角を検知する方法を示したが、一般にこのような事象は研磨中に1回とは限らず、ウェーハ面内に1箇所とは限らない。一方で、ウェーハがトップリング31A内で回転方向に少しずれて、ウェーハとトップリング31Aとの間に回転角の差が生ずることも考えられる。そこで、研磨中継続してスクライブラインの検知を行って、ウェーハ面上の測定点の座標およびウェーハの回転角を求めて基準時刻相当のウェーハの回転角を計算する。基準時刻相当のウェーハ回転角に関しては過去のスクライブライン検知時に得られた値を逐次更新する。
研磨中のある時点において、基準時刻相当のウェーハの回転角θW0が求められると、前述のようにして、その時点以降の時刻においてウェーハの回転角θが求められ、そのときの測定点のウェーハ面上における座標値(X,Y)を計算することができる。
図18は、研磨前後のウェーハの周方向に沿った膜厚分布を示すグラフである。図18から分かるように、研磨中にウェーハ面周方向の膜厚分布は概ね一定である。そこで周方向の膜厚分布が一定と仮定すれば、前述のようにして測定点のウェーハ面上における座標値(X,Y)を求めることにより、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39で求めた膜厚値と研磨前にインライン膜厚測定器80で求めた膜厚分布とを用いて、ウェーハのある半径方向の位置における、ウェーハ面周方向の膜厚分布を研磨中に推定することができる。したがって、時間遅れなしに、当該半径方向の位置における基板周方向の膜厚の平均を算出することができる。また、ウェーハ面上に概ね径方向に並んだ全測定点に関して膜厚を求め、それぞれの測定点に関して周方向の膜厚分布を推定すれば、研磨テーブル30Aが1回転する度にウェーハ全面の膜厚分布を推定することができる。これにより、ウェーハ面全体の最小膜厚に閾値を設けて研磨終点を決定したり、所定の割合の膜厚値が閾値を下回ったら研磨を終了するなど、より木目の細かな条件を置いて研磨終点検出を行うことができる。さらに、補間によりインライン膜厚測定器80の測定点に相当する膜厚値を求めれば、研磨前後の膜厚管理点と完全に一致する位置での監視膜厚を得ることも可能である。
チップのサイズ、スクライブラインの幅、スクライブライン上の単層酸化膜の占有率などによっては、スクライブラインを検知できない可能性も考えられる。所定の時間経過後にスクライブラインを検知できない場合には、警告を発報したり、異常として研磨を停止してもよい。以上の流れの概略を、図19に示す。
なお、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39のみを用いた場合にも、膜厚センサ40の走査軌跡がおおむねウェーハ面を1周する間に取得された膜厚値の平均を算出することにより、周方向の膜厚のばらつきを実質的に除去することができる。しかしながら、この方法では膜厚センサ40の走査時間に従って平均膜厚値の取得に時間遅れが生じてしまう。そこで、インライン膜厚測定器80のデータを併用することによりこのような時間遅れを解消して、タイムリーに研磨終点を検出することができる。これは、ウェーハ面の半径方向の膜厚分布を実時間制御する場合も同様であり、周方向の膜厚ばらつきによらず周方向に平均的な膜厚を求めて、時間遅れのないタイムリーな制御が可能になる。
なお、スクライブラインを検知してウェーハの回転角を求める方法は、上述の単層酸化膜の検知に限らない。ウェーハ面上で反射光のスペクトルが特徴的で判別可能であれば何でもよい。例えば、スクライブライン上のノンパターンの積層膜であってもよい。
図20(a)乃至図20(c)は、ウェーハの回転角θを求めるための別の方法を示したものである。図20(c)には、図20(a)に示す角度θに関し、研磨前にインライン膜厚測定器80で測定したウェーハ外周部の膜厚を、近傍の測定点での膜厚値から補間して曲線で示している。この例では、ウェーハ面上のX軸正方向で最も膜厚が大きく、X軸負の方向で最も小さい。
これに対し、図20(b)は、研磨テーブル30A、トップリング31Aの回転速度がそれぞれ60min−1,66min−1のときのウェーハ面上におけるインサイチュウ分光式膜厚モニタ39の膜厚センサ40の走査軌跡を示したものである。膜厚センサ40は、No.1〜No.10に示す位置および順番で、ウェーハ面内に突入する。このとき、ウェーハ面突入後1点目の測定点を白丸○で示している。また、研磨開始後10回転分の膜厚値が図20(c)の白丸○で示されており、この例では時間の経過とともに軌跡は面内を時計回りに回転して角度が減少するから、膜厚値は測定と逆の順番でNo.10をθ=0に合わせて示している。この膜厚値は、各測定点の研磨開始後の経過時間と想定研磨レートとから、研磨前の値に換算してもよい。
いま、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39で膜厚を測定した時のウェーハの回転角は未知であり、図20(c)において、実線で示すインライン膜厚測定器80による膜厚値と、白丸○で示すインサイチュウ分光式膜厚モニタ39による膜厚値とは角度のずれを持っている。そこで、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39の膜厚値を横軸(θ軸)に沿って平行移動させて、インライン膜厚測定器80の膜厚値に最も近くなる点を求める。具体的には、No.1〜No.10の膜厚値とインライン膜厚測定器80の膜厚値との間の二乗差総和、又は絶対値差総和が最小になる点を求める。このときの横軸に沿った移動量をΔθとすると、Δθは軌跡No.10上の最初の測定点に対するウェーハの回転角θを表している。すなわち、ウェーハの回転角θは膜厚値の移動量Δθ(この例では負値)に等しい(θ=Δθ)。
ここでは、ウェーハ外周部の膜厚に着目し、インサイチュウ分光モニタ膜厚センサ40の軌跡No.1〜No.10の最初の測定点を例に説明したが、比較される膜厚の測定点(半径方向の位置)は、もちろんこれに限るものではない。また、研磨初期の周方向の膜厚分布をインライン膜厚測定器80の研磨前膜厚と比較してウェーハの回転角を求める例を示したが、図18に示すように研磨中の周方向の膜厚分布は概ね一定であると考えられるから、研磨初期に限らず、研磨中の任意の時刻においてもウェーハの回転角を求めることが可能である。このとき、インサイチュウ分光式膜厚モニタ39およびインライン膜厚測定器80の両方で得られた周方向の膜厚分布を、それぞれ平均値で除して正規化し平均厚を揃えれば、より正確に回転角を求められることが期待される。
この方法の場合には、膜厚センサ40の走査軌跡が短時間にウェーハを1周するよう、研磨テーブル30Aとトップリング31Aの回転速度比を調節する必要がある。また、前述のスクライブラインを検知する方法では、膜厚センサ40が最初にスクライブラインに沿って走査するまでの間はトップリング31Aの回転角を得ることができないのに対し、本方法では研磨初期から継続して回転角度を得られる。この方法と、前述の方法と併用することももちろん可能である。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
1 ハウジング
2 ロード/アンロード部
3 研磨部
3A,3B,3C,3D 研磨ユニット
4 洗浄部
5 動作制御部
6 第1リニアトランスポータ
7 第2リニアトランスポータ
10 研磨パッド
11 リフタ
12 スイングトランスポータ
16 トップリングシャフト
17 連結手段
18 トップリングモータ
19 テーブルモータ
20 フロントロード部
21 走行機構
22 搬送ロボット
30A,30B,30C,30D 研磨テーブル
31A,31B,31C,31D トップリング
32A,32B,32C,32D 研磨液供給機構
33A,33B,33C,33D ドレッサ
34A,34B,34C,34D アトマイザ
39 インサイチュウ分光式膜厚モニタ
40 膜厚センサ
42 投光部
43 受光部(光ファイバー)
44 分光光度計
45 処理部
47 光源
48 光ファイバー
50A 第1の孔
50B 第2の孔
51 通孔
53 液体供給路
54 液体排出路
55 液体供給源
72 仮置き台
73 一次洗浄機
74 二次洗浄機
75 乾燥機
77 第1搬送ロボット
78 第2搬送ロボット
80 インライン膜厚測定器
84 膜厚測定ヘッド
85 オリエンテーション検出器
87 基板ステージ
92 ヘッド移動機構
100 光源
101 集光レンズ
103 ビームスプリッター
105 結像レンズ
110 分光光度計
117 リレーレンズ
120 処理部

Claims (8)

  1. 研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
    基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、
    前記研磨テーブル内に配置された膜厚センサを有するインサイチュウ分光式膜厚モニタとを備え、
    前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、基板に光を照射し、該基板からの反射光のスペクトルを生成し、前記スペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定し、前記スペクトルから膜厚を決定することを特徴とする研磨装置。
  2. 前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、連続点灯光源を備えており、前記スペクトルのうち、前記基板のスクライブラインからの反射光のスペクトルを抽出し、前記抽出されたスペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定することを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
  3. 前記研磨装置は、静止状態にある前記基板の膜厚を測定するインライン膜厚測定器をさらに備えており、
    前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、前記基板の周方向に沿った膜厚分布を取得し、前記膜厚分布を、前記インライン膜厚測定器によって取得された前記基板の周方向に沿った膜厚分布と比較することにより、前記基板の回転角度を決定することを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
  4. 前記インサイチュウ分光式膜厚モニタは、研磨中の各時点において、前記基板の半径方向における所定の位置で基板周方向に沿って複数の膜厚を取得し、当該複数の膜厚の平均を算出することを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
  5. 基板を研磨パッドに押し付け、
    前記研磨パッド上の前記基板に光を照射し、
    前記基板からの反射光のスペクトルを生成し、
    前記スペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定し、
    前記スペクトルから膜厚を決定し、
    前記膜厚に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする研磨状態監視方法。
  6. 前記光は前記基板に連続的に照射され、
    前記スペクトルのうち、前記基板のスクライブラインからの反射光のスペクトルを抽出し、
    前記抽出されたスペクトルを用いて前記基板の回転角度を決定することを特徴とする請求項5に記載の研磨状態監視方法。
  7. 前記基板の研磨前に、静止状態にある前記基板の膜厚を測定して、該基板の周方向に沿った第1の膜厚分布を取得し、
    前記基板の研磨中に、前記スペクトルから決定された膜厚に基づいて、前記基板の周方向に沿った第2の膜厚分布を取得し、
    前記第2の膜厚分布を前記第1の膜厚分布と比較することにより、前記基板の回転角度を決定することを特徴とする請求項5に記載の研磨状態監視方法。
  8. 研磨中の各時点において、前記基板の半径方向における所定の位置で基板周方向に沿って複数の膜厚を取得し、当該複数の膜厚の平均を算出することを特徴とする請求項5に記載の研磨状態監視方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017064801A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
JPWO2019102868A1 (ja) * 2017-11-22 2020-12-03 東京エレクトロン株式会社 基板搬送装置、基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体
US20210101250A1 (en) * 2019-10-03 2021-04-08 Ebara Corporation Substrate polishing apparatus, method of creating thickness map, and method of polishing a substrate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7316785B2 (ja) * 2018-12-26 2023-07-28 株式会社荏原製作所 光学式膜厚測定システムの洗浄方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003042721A (ja) * 2001-07-27 2003-02-13 Hitachi Ltd 薄膜の膜厚計測方法及びその装置並びにそれを用いたデバイスの製造方法
JP2003249472A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Hitachi Ltd 膜厚計測方法および膜厚計測装置および薄膜デバイスの製造方法
JP2004012302A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Hitachi Ltd 膜厚分布計測方法及びその装置
US20080206993A1 (en) * 2007-02-23 2008-08-28 Lee Harry Q Using Spectra to Determine Polishing Endpoints
JP2011000647A (ja) * 2009-06-16 2011-01-06 Ebara Corp 研磨監視方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003042721A (ja) * 2001-07-27 2003-02-13 Hitachi Ltd 薄膜の膜厚計測方法及びその装置並びにそれを用いたデバイスの製造方法
JP2003249472A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Hitachi Ltd 膜厚計測方法および膜厚計測装置および薄膜デバイスの製造方法
JP2004012302A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Hitachi Ltd 膜厚分布計測方法及びその装置
US20080206993A1 (en) * 2007-02-23 2008-08-28 Lee Harry Q Using Spectra to Determine Polishing Endpoints
JP2010519771A (ja) * 2007-02-23 2010-06-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド スペクトルを使用した研磨終了点の決定
JP2011000647A (ja) * 2009-06-16 2011-01-06 Ebara Corp 研磨監視方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017064801A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
JPWO2019102868A1 (ja) * 2017-11-22 2020-12-03 東京エレクトロン株式会社 基板搬送装置、基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体
JP7018452B2 (ja) 2017-11-22 2022-02-10 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム、基板処理方法及びコンピュータ記憶媒体
TWI803535B (zh) * 2017-11-22 2023-06-01 日商東京威力科創股份有限公司 基板處理系統、基板處理方法、基板處理程式及電腦記錄媒體
US20210101250A1 (en) * 2019-10-03 2021-04-08 Ebara Corporation Substrate polishing apparatus, method of creating thickness map, and method of polishing a substrate
JP2021058940A (ja) * 2019-10-03 2021-04-15 株式会社荏原製作所 基板研磨装置および膜厚マップ作成方法
CN112692717A (zh) * 2019-10-03 2021-04-23 株式会社荏原制作所 基板研磨装置、膜厚映射制作方法及基板的研磨方法
JP7341022B2 (ja) 2019-10-03 2023-09-08 株式会社荏原製作所 基板研磨装置および膜厚マップ作成方法
US11833636B2 (en) * 2019-10-03 2023-12-05 Ebara Corporation Substrate polishing apparatus, method of creating thickness map, and method of polishing a substrate
CN112692717B (zh) * 2019-10-03 2024-09-13 株式会社荏原制作所 基板研磨装置、膜厚映射制作方法及基板的研磨方法

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