JP2016128209A - 研磨装置に使用される研磨パッドの研磨面を監視する方法、および研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本方法は、回転するドレッサー50を研磨パッド22の研磨面22a上を揺動させて該研磨面22aをコンディショニングし、研磨面22aのコンディショニング中に研磨面22aの高さを測定し、測定された研磨面22aの高さが目標値未満であるか否かを判断し、測定された研磨面22aの高さが目標値未満となったときに、ドレッサー50を所定の距離だけ研磨パッド22の半径方向に移動させる。
【選択図】図24
Description
本発明の好ましい態様は、前記目標値を決定した後に、前記ドレッサーを前記研磨面の上方に移動させる工程をさらに含み、前記研磨面をドレッシングする工程は、前記研磨パッドを回転させつつ、所定の指定時間の間、回転するドレッサーを前記研磨パッドの研磨面に押し当てることで該研磨面をコンディショニングする工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、測定された前記研磨面の高さが目標値未満でないときは、前記回転するドレッサーをその位置で静止させたままにすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサーが最終コンディショニング位置に到達していない場合は、前記研磨面のコンディショニングと、前記研磨面の高さの測定と、測定された前記研磨面の高さが目標値未満であるか否かの判断を再度実行することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨面の高さを測定する工程は、前記研磨面上に定義された二次元平面上における測定点の位置を算出し、該測定点での前記研磨面の高さを測定する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記目標値を決定した後に、前記モータは前記ドレッサーを前記研磨面の上方に移動させ、前記研磨パッドが回転している状態で、前記ドレッサーは、回転しながら前記研磨パッドの研磨面に前記所定の指定時間の間押し当てられることで該研磨面をコンディショニングすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、測定された前記研磨面の高さが目標値未満でないときは、前記ドレッサーは回転しながら、その位置で静止したままとすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサーが最終コンディショニング位置に到達していない場合は、前記ドレッサーは前記所定の指定時間の間、研磨面を再度コンディショニングし、前記パッド高さセンサは前記研磨面のコンディショニング中に該研磨面の高さを再度測定し、前記パッド監視装置は測定された前記研磨面の高さが目標値未満であるか否かを再度判断することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記パッド監視装置は、前記研磨面上に定義された二次元平面上における測定点の位置を算出し、前記パッド高さセンサは、前記測定点での前記研磨面の高さを測定することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記異常検知点分布に基づいて前記研磨パッドのコンディショニングを評価する工程は、前記異常検知点分布から、前記研磨面上の予め定められた複数の領域において前記研磨面の高さの異常発生密度を算出し、前記複数の領域のうちの少なくも1つにおいて前記異常発生密度が所定のしきい値に達したときに前記研磨パッドのコンディショニングが異常であると決定する工程であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記高さ分布から前記研磨面の高さの異常検知点分布を生成する工程は、前記測定波形から前記ドレッサーの回転に起因する振動成分を抽出してモニタリング波形を形成する工程をさらに含み、前記異常検知点をプロットする工程は、前記モニタリング波形の振幅が所定の大きさを超えたときに取得された測定値に対応する前記二次元平面上の位置に異常検知点をプロットする工程であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記モニタリング波形を形成する工程は、前記測定波形にバンドエリミネーションフィルターを適用して、前記ドレッサーの揺動に起因する振動成分を除去する工程を含むことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記高さ分布から前記研磨面の高さの異常検知点分布を生成する工程は、前記研磨面の高さの測定値の所定時間当たりの変化量を算出し、前記変化量が所定のしきい値を超えたときに取得された測定値に対応する前記二次元平面上の位置に異常検知点をプロットする工程を含むことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記高さ分布から前記研磨パッドのプロファイルを作成する工程をさらに含むことを特徴とする。
図1は、半導体ウェハなどの基板を研磨する研磨装置を示す模式図である。図1に示すように、研磨装置は、研磨パッド22を保持する研磨テーブル12と、研磨パッド22上に研磨液を供給する研磨液供給ノズル5と、基板Wを研磨するための研磨ユニット1と、基板Wの研磨に使用される研磨パッド22をコンディショニング(ドレッシング)するドレッシングユニット2とを備えている。研磨ユニット1およびドレッシングユニット2は、ベース3上に設置されている。
(i)製品の歩留まりの向上
研磨パッドのコンディショニング中に、研磨面の高さの異常検知点を二次元平面上に表すことができるので、基板の研磨不良の発生を未然に防ぐことができる。
(ii)研磨パッドのコスト削減
二次元平面上に表された異常検知点から研磨パッドの寿命を正確に判断することができるので、研磨パッドの不要な交換を回避することができる。
(iii)パッドコンディショニングの簡単かつ正確なレシピチューニング
二次元平面上に表された研磨面の高さから、研磨パッドのプロファイルおよびカットレートをリアルタイムで監視することができる。したがって、レシピの良否をパッドコンディショニング中に判断することができ、レシピチューニングの時間を低減することができる。また、さらに、二次元平面上に表された研磨面の高さに基づいてレシピチューニングを行うことができるので、レシピチューニングの精度を向上させることができる。
(iv)レシピチューニングのコスト削減
研磨パッドを研磨テーブルから剥がすことなく研磨パッドのプロファイルおよびカットレートを取得することができるので、レシピチューニングにかかるコストを下げることができる。さらには、研磨装置の稼働率を向上させることができる。
(v)テスト研磨の削減
研磨パッドのプロファイルは、テスト研磨中にも取得することができる。したがって、研磨パッドのプロファイルに基づいてテスト研磨中に研磨条件を調整することができる。その結果、テスト研磨の回数を低減することができる。
2 ドレッシングユニット
3 ベース
5 研磨液供給ノズル
12 研磨テーブル
20 トップリング
22 研磨パッド
22a 研磨面
31 テーブルロータリエンコーダ
32 ドレッサーロータリエンコーダ
40 パッド高さセンサ
41 センサターゲット
50 ドレッサー
60 パッド監視装置
70 判定器
72 抽出器
74A,74B,74C,74D,74E 比較器
75 除去器
76 微分器
77,78 差分計算器
81 位置算出器
82 測定データメモリ
83 パッド高さ分析器
85 異常点分布生成器
86 表示器
95 パッドプロファイル生成器
96 パッドプロファイルメモリ
Claims (14)
- 研磨装置に使用される研磨パッドの研磨面を監視する方法であって、
所定の指定時間の間、回転するドレッサーを前記研磨パッドの研磨面上に静止させることで該研磨面をコンディショニングし、
前記研磨面のコンディショニング中に前記研磨面の高さを測定し、
測定された前記研磨面の高さが目標値未満であるか否かを判断し、
測定された前記研磨面の高さが目標値未満となったときに、前記ドレッサーを所定の距離だけ前記研磨パッドの半径方向に移動させることを特徴とする方法。 - 前記研磨面をコンディショニングする前に、前記研磨面の全面に亘ってその高さを測定し、
前記研磨面の全面の測定結果から前記目標値を決定することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記目標値を決定した後に、前記ドレッサーを前記研磨面の上方に移動させる工程をさらに含み、
前記研磨面をドレッシングする工程は、前記研磨パッドを回転させつつ、所定の指定時間の間、回転するドレッサーを前記研磨パッドの研磨面に押し当てることで該研磨面をコンディショニングする工程であることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 測定された前記研磨面の高さが目標値未満でないときは、前記回転するドレッサーをその位置で静止させたままにすることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ドレッサーを前記所定の距離だけ移動させた後、前記ドレッサーが最終コンディショニング位置に到達したか否かを判断し、
前記ドレッサーが最終コンディショニング位置に到達した場合は、前記研磨面のコンディショニングを完了することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ドレッサーが最終コンディショニング位置に到達していない場合は、前記研磨面のコンディショニングと、前記研磨面の高さの測定と、測定された前記研磨面の高さが目標値未満であるか否かの判断を再度実行することを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記研磨面の高さを測定する工程は、前記研磨面上に定義された二次元平面上における測定点の位置を算出し、該測定点での前記研磨面の高さを測定する工程であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 研磨パッドの研磨面を監視することができる研磨装置であって、
所定の指定時間の間、前記研磨パッドの研磨面上に回転しながら静止することで該研磨面をコンディショニングするドレッサーと、
前記研磨面の高さを測定するパッド高さセンサと、
測定された前記研磨面の高さが目標値未満であるか否かを判断するパッド監視装置と、
測定された前記研磨面の高さが目標値未満となったときに、前記ドレッサーを所定の距離だけ前記研磨パッドの半径方向に移動させるモータとを備えたことを特徴とする研磨装置。 - 前記目標値は、前記研磨面をコンディショニングする前に、前記研磨面の全面に亘ってその高さを測定し、前記研磨面の全面の測定結果から決定されることを特徴とする請求項8に記載の研磨装置。
- 前記目標値を決定した後に、前記モータは前記ドレッサーを前記研磨面の上方に移動させ、
前記研磨パッドが回転している状態で、前記ドレッサーは、回転しながら前記研磨パッドの研磨面に前記所定の指定時間の間押し当てられることで該研磨面をコンディショニングすることを特徴とする請求項9に記載の研磨装置。 - 測定された前記研磨面の高さが目標値未満でないときは、前記ドレッサーは回転しながら、その位置で静止したままとすることを特徴とする請求項8に記載の研磨装置。
- 前記ドレッサーが最終コンディショニング位置に到達した場合は、前記ドレッサーは前記研磨面のコンディショニングを完了することを特徴とする請求項8に記載の研磨装置。
- 前記ドレッサーが最終コンディショニング位置に到達していない場合は、前記ドレッサーは前記所定の指定時間の間、研磨面を再度コンディショニングし、前記パッド高さセンサは前記研磨面のコンディショニング中に該研磨面の高さを再度測定し、前記パッド監視装置は測定された前記研磨面の高さが目標値未満であるか否かを再度判断することを特徴とする請求項12に記載の研磨装置。
- 前記パッド監視装置は、前記研磨面上に定義された二次元平面上における測定点の位置を算出し、前記パッド高さセンサは、前記測定点での前記研磨面の高さを測定することを特徴とする請求項8に記載の研磨装置。
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