JP2020120075A - Polishing method and polishing apparatus - Google Patents

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JP2020120075A JP2019012298A JP2019012298A JP2020120075A JP 2020120075 A JP2020120075 A JP 2020120075A JP 2019012298 A JP2019012298 A JP 2019012298A JP 2019012298 A JP2019012298 A JP 2019012298A JP 2020120075 A JP2020120075 A JP 2020120075A
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Abstract

To provide a polishing method capable of maximizing a polishing rate of a substrate such as a wafer without requiring knowledge, experience, and labor of a worker.SOLUTION: The polishing method includes the steps of: inputting a type of polishing tool specified from sizes of abrasive grains and a value of a polishing width and a value of a polishing depth of a substrate polished by the polishing tool into a model constructed by a machine learning algorithm; and outputting from the model a polishing recipe having polishing conditions including a condition for polishing the substrate by contact pressure of the polishing tool to the substrate when polishing power of the polishing tool is maximum.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、研磨方法および研磨装置に関するものである。 The present invention relates to a polishing method and a polishing apparatus.

半導体デバイスの製造における歩留まり向上の観点から、ウェハの表面状態の管理が近年注目されている。半導体デバイスの製造工程では、種々の材料がシリコンウェハ上に成膜される。このため、ウェハの周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、ウェハの周縁部のみをアームで保持してウェハを搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、周縁部に残存した不要な膜が種々の工程を経ていく間に剥離してウェハに形成されたデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。 In recent years, attention has been paid to the management of the surface condition of a wafer from the viewpoint of improving the yield in manufacturing semiconductor devices. In the process of manufacturing a semiconductor device, various materials are deposited on a silicon wafer. Therefore, unnecessary films and surface roughness are formed on the peripheral portion of the wafer. In recent years, a method of holding a peripheral edge of a wafer by an arm and transporting the wafer has become common. Under such a background, the unnecessary film remaining on the peripheral portion is peeled off and adheres to the device formed on the wafer during various processes, thereby lowering the yield.

そこで、ウェハの周縁部に形成された不要な膜を除去するために、研磨装置を用いてウェハの周縁部が研磨される。また、近年の集積度を向上させるためのウェハの積層化において、薄膜化する際の周縁部の断面形状管理がウェハ割れ等を防止し、歩留まり向上の重要な要素となっている。 Therefore, in order to remove the unnecessary film formed on the peripheral portion of the wafer, the peripheral portion of the wafer is polished by using a polishing device. Further, in the recent stacking of wafers to improve the degree of integration, control of the cross-sectional shape of the peripheral edge portion when thinning the film prevents wafer cracking and the like, and is an important factor for improving the yield.

特開2017−124471号公報JP, 2017-124471, A 特開2018−14465号公報JP, 2018-14465, A 特開2011−171647号公報JP, 2011-171647, A

図13は、多層のウェハを示す図である。図13に示すように、ウェハWは、露出した表面を形成する表面層L1(例えば、シリコン窒化(SiN)膜または金属膜など)と、表面層L1の下にあるシリコン(Si)層L2とを有している。研磨具(例えば、研磨テープまたは砥石)は、押圧部材によってウェハWの周縁部に押しつけられて、ウェハWの周縁部を研磨する。このようにして、研磨具は、ウェハWの周縁部に階段状の窪みを形成する。 FIG. 13 is a diagram showing a multilayer wafer. As shown in FIG. 13, the wafer W includes a surface layer L1 (for example, a silicon nitride (SiN) film or a metal film) that forms an exposed surface, and a silicon (Si) layer L2 under the surface layer L1. have. The polishing tool (for example, a polishing tape or a grindstone) is pressed against the peripheral edge of the wafer W by the pressing member to polish the peripheral edge of the wafer W. In this way, the polishing tool forms a stepped depression in the peripheral portion of the wafer W.

表面層L1およびシリコン層L2は、異なる硬さを有している場合がある。この場合、表面層L1と研磨具との間の摩擦係数(μ)の値は、シリコン層L2と研磨具との間の摩擦係数(μ)の値と異なる。したがって、表面層L1に加えるべき最適な研磨荷重とシリコン層L2に加えるべき最適な研磨荷重とは、異なる。そこで、研磨レート(単位時間あたりの研磨量)を最大化して、研磨効率を向上させるために、表面層L1およびシリコン層L2のそれぞれに対して、異なる研磨荷重を加える必要がある。 The surface layer L1 and the silicon layer L2 may have different hardness. In this case, the value of the friction coefficient (μ) between the surface layer L1 and the polishing tool is different from the value of the friction coefficient (μ) between the silicon layer L2 and the polishing tool. Therefore, the optimum polishing load to be applied to the surface layer L1 and the optimum polishing load to be applied to the silicon layer L2 are different. Therefore, in order to maximize the polishing rate (polishing amount per unit time) and improve the polishing efficiency, it is necessary to apply different polishing loads to the surface layer L1 and the silicon layer L2.

異なる大きさの砥粒を有する様々な種類の研磨具が存在する。したがって、使用される研磨具の種類によって、ウェハWの周縁部に加えるべき最適な研磨荷重は異なる。 There are various types of abrasive tools having different sizes of abrasive particles. Therefore, the optimum polishing load to be applied to the peripheral portion of the wafer W differs depending on the type of polishing tool used.

図13に示すように、ウェハWの周縁部の断面形状は、ウェハWの厚さ方向において、一様ではない。すなわち、研磨されるウェハWの部位の深さ(研磨深さDp)に応じて、研磨されるウェハWの部位の幅(研磨幅Wp)は変化する。したがって、研磨されるウェハWの面積(研磨面積)は、ウェハWの研磨が進行するにつれ、徐々に変化する。そこで、研磨レートを最大化するためには、ウェハWの研磨面積の変化に応じて、研磨具からウェハWに加えるべき研磨荷重を変化させる必要がある。 As shown in FIG. 13, the cross-sectional shape of the peripheral portion of the wafer W is not uniform in the thickness direction of the wafer W. That is, the width of the portion of the wafer W to be polished (polishing width Wp) changes according to the depth of the portion of the wafer W to be polished (polishing depth Dp). Therefore, the area of the wafer W to be polished (polishing area) gradually changes as the polishing of the wafer W progresses. Therefore, in order to maximize the polishing rate, it is necessary to change the polishing load to be applied from the polishing tool to the wafer W according to the change in the polishing area of the wafer W.

このように、ウェハWの研磨レートを最大化するためには、様々な要素を考慮して、最適な研磨レシピを構築する必要がある。しかしながら、従来では、最適な研磨レシピを生成するためには、作業者の能力(知識および経験)が必要であり、手間がかかる。 As described above, in order to maximize the polishing rate of the wafer W, it is necessary to construct an optimum polishing recipe in consideration of various factors. However, conventionally, the ability (knowledge and experience) of an operator is required to generate an optimum polishing recipe, which is troublesome.

そこで、作業者の知識、経験、および手間を不要としつつ、ウェハなどの基板の研磨レートを最大化することができる研磨方法が提供される。また、このような研磨方法を実行することができる研磨装置が提供される。 Therefore, there is provided a polishing method capable of maximizing the polishing rate of a substrate such as a wafer without requiring the knowledge, experience, and labor of the operator. Further, there is provided a polishing apparatus capable of executing such a polishing method.

一態様では、砥粒の大きさから特定される研磨具の種類と、前記研磨具によって研磨される基板の研磨幅の値および研磨深さの値とを、機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルに入力し、前記研磨具の研磨力が最大となるときの前記研磨具の前記基板に対する接触圧力で前記基板を研磨する条件を含む、研磨条件を有する研磨レシピを前記モデルから出力する、研磨方法が提供される。 In one aspect, the type of the polishing tool specified from the size of the abrasive grains, the value of the polishing width and the value of the polishing depth of the substrate to be polished by the polishing tool, in the model constructed by the machine learning algorithm. Inputting, outputting a polishing recipe having polishing conditions from the model, including conditions for polishing the substrate with the contact pressure of the polishing tool with respect to the substrate when the polishing power of the polishing tool is maximum, the polishing method is Provided.

一態様では、前記研磨レシピは、前記研磨具から前記基板に加えられる研磨荷重を少なくとも含み、前記研磨条件は、前記基板の研磨の進行とともに変化する前記基板の研磨面積に応じて、前記研磨荷重を変化させる条件を含む。
一態様では、前記研磨レシピは、前記研磨具から前記基板に加えられる研磨荷重を少なくとも含み、前記研磨条件は、前記基板の異なる硬さを有する複数の層に応じて、前記研磨荷重を変化させる条件を含む。
一態様では、前記モデルの構築において、学習データの説明変数は、研磨前取得データおよび研磨中取得データを含む研磨情報データとして与えられ、目的変数は、実際の研磨レートの予測研磨レートからのずれを表す数値として与えられる。
In one aspect, the polishing recipe includes at least a polishing load applied to the substrate from the polishing tool, and the polishing condition is the polishing load according to a polishing area of the substrate that changes with progress of polishing of the substrate. Including the condition to change.
In one aspect, the polishing recipe includes at least a polishing load applied to the substrate from the polishing tool, and the polishing condition changes the polishing load according to a plurality of layers having different hardness of the substrate. Including conditions.
In one aspect, in the construction of the model, the explanatory variables of the learning data are given as polishing information data including the pre-polishing acquisition data and the during-polishing acquisition data, and the objective variable is the deviation of the actual polishing rate from the predicted polishing rate. Is given as a numerical value.

一態様では、前記研磨前取得データは、画像取得装置により生成された前記基板のエッジ部の画像データを含み、前記研磨中取得データは、使用される研磨具の種類、前記基板を保持する基板保持部の回転速度および回転トルク、前記研磨具を前記基板に押し付ける研磨ヘッドの振動、前記基板の厚さ方向における前記研磨ヘッドの位置、前記研磨ヘッドの下降速度、前記研磨具から前記基板に加えられる研磨荷重、前記研磨具の移動速度、および前記基板上に供給される液体の流量および温度を含む。 In one aspect, the pre-polishing acquisition data includes image data of an edge portion of the substrate generated by an image acquiring device, and the during-polishing acquisition data includes a type of a polishing tool used and a substrate holding the substrate. The rotation speed and rotation torque of the holding unit, the vibration of the polishing head that presses the polishing tool against the substrate, the position of the polishing head in the thickness direction of the substrate, the descending speed of the polishing head, the polishing tool applied to the substrate. The polishing load applied, the moving speed of the polishing tool, and the flow rate and temperature of the liquid supplied onto the substrate.

一態様では、基板を保持する基板保持部と、研磨具を前記基板に押し付ける研磨ヘッドと、機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルを有するコンピュータと、を備え、前記コンピュータは、前記モデルが格納された記憶装置と、砥粒の大きさから特定される前記研磨具の種類と、前記研磨具によって研磨される前記基板の研磨幅の値および研磨深さの値とを、前記モデルに入力し、前記研磨具の研磨力が最大となるときの前記研磨具の前記基板に対する接触圧力で前記基板を研磨する条件を含む、研磨条件を有する研磨レシピを前記モデルから出力するための演算を実行する処理装置と、を備えている、研磨装置が提供される。 In one aspect, a substrate holding unit that holds a substrate, a polishing head that presses a polishing tool against the substrate, and a computer having a model constructed by a machine learning algorithm are provided, and the computer stores the model. A storage device, the type of the polishing tool specified from the size of the abrasive grains, the value of the polishing width and the value of the polishing depth of the substrate to be polished by the polishing tool, is input to the model, the A processing device that executes a calculation for outputting a polishing recipe having a polishing condition from the model, including a condition for polishing the substrate with a contact pressure of the polishing tool with respect to the substrate when the polishing power of the polishing tool is maximum. There is provided a polishing device including:

一態様では、入力層と、複数の隠れ層と、出力層とを有するニューラルネットワークからなるモデルの前記入力層に、砥粒の大きさから特定される研磨具の種類と、前記研磨具によって研磨される基板の研磨幅の値および研磨深さの値とを、入力するステップと、前記ニューラルネットワークを構成する多層パーセプトロンのアルゴリズムに従って演算を実行することによって、前記出力層から、前記研磨具の研磨力が最大となるときの前記研磨具の前記基板に対する接触圧力で前記基板を研磨する条件を含む、研磨条件を有する研磨レシピを出力するステップと、をコンピュータに実行させる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が提供される。 In one aspect, in the input layer of a model including a neural network having an input layer, a plurality of hidden layers, and an output layer, a type of a polishing tool specified by the size of abrasive grains, and polishing by the polishing tool. The step of inputting the value of the polishing width and the value of the polishing depth of the substrate, and the step of polishing the polishing tool from the output layer by performing an operation according to the algorithm of the multilayer perceptron forming the neural network. Outputting a polishing recipe having polishing conditions, including conditions for polishing the substrate with the contact pressure of the polishing tool on the substrate when the force is maximized, and a computer-readable program recording a program for executing the computer. Recording medium is provided.

機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルを用いることにより、従来、作業者の知識および経験に依存して生成されていた研磨レシピを、自動的に、かつ精度よく生成することができる。結果として、基板の研磨レートを最大化することができる。 By using the model constructed by the machine learning algorithm, it is possible to automatically and accurately generate the polishing recipe which has been conventionally generated depending on the knowledge and experience of the operator. As a result, the polishing rate of the substrate can be maximized.

図1(a)および図1(b)は、基板の一例としてのウェハの周縁部を示す拡大断面図である。1A and 1B are enlarged cross-sectional views showing a peripheral portion of a wafer as an example of a substrate. 研磨装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of a polishing device typically. 図2に示す研磨装置を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing the polishing apparatus shown in FIG. 2. 研磨ヘッド組立体を示す図である。It is a figure which shows a polishing head assembly. ウェハを研磨しているときの研磨ヘッドを示す図である。It is a figure which shows the polishing head at the time of polishing a wafer. 図6(a)はストッパーが位置決め部材から荷重を受けていないときのストッパーの状態を示す図であり、図6(b)は位置決め部材からストッパーに荷重が加えられたときのストッパーの状態を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing a state of the stopper when the stopper does not receive a load from the positioning member, and FIG. 6B shows a state of the stopper when a load is applied from the positioning member to the stopper. It is a figure. 荷重決定部が備えているデータベースの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the database with which the load determination part is equipped. 研磨テープの能力特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the performance characteristic of a polishing tape. ウェハの研磨面積およびノッチ部を示す図である。It is a figure which shows the polishing area of a wafer, and a notch part. 図10(a)および図10(b)は、研磨テープのノッチ部との接触を示す図である。10(a) and 10(b) are diagrams showing contact with the notch portion of the polishing tape. 研磨レシピを生成するモデルの一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the model which produces|generates a polishing recipe. 図4および図5に示す制御装置の少なくとも一部を構成するコンピュータの一実施形態を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an embodiment of a computer that constitutes at least a part of the control device shown in FIGS. 4 and 5. 多層のウェハを示す図である。It is a figure which shows a multilayer wafer.

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。以下に説明する実施形態に係る研磨方法および研磨装置は、研磨具を基板の周縁部に接触させることで基板の周縁部を研磨する。ここで、本明細書では、基板の周縁部を、基板の最外周に位置するベベル部と、このベベル部の半径方向内側に位置するトップエッジ部およびボトムエッジ部とを含む領域として定義する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A polishing method and a polishing apparatus according to embodiments described below polish a peripheral edge of a substrate by bringing a polishing tool into contact with the peripheral edge of the substrate. Here, in this specification, the peripheral portion of the substrate is defined as a region including a bevel portion located at the outermost periphery of the substrate, and a top edge portion and a bottom edge portion located radially inside the bevel portion.

図1(a)および図1(b)は、基板の一例としてのウェハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図1(a)はいわゆるストレート型のウェハの断面図であり、図1(b)はいわゆるラウンド型のウェハの断面図である。図1(a)のウェハWにおいて、ベベル部は、上側傾斜部(上側ベベル部)P、下側傾斜部(下側ベベル部)Q、および側部(アペックス)Rから構成されるウェハWの最外周面(符号Bで示す)である。図1(b)のウェハWにおいては、ベベル部は、ウェハWの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分(符号Bで示す)である。トップエッジ部は、ベベル部Bよりも半径方向内側に位置する平坦部E1である。ボトムエッジ部は、トップエッジ部とは反対側に位置し、ベベル部Bよりも半径方向内側に位置する平坦部E2である。トップエッジ部E1は、デバイスが形成された領域を含むこともある。以下の説明では、トップエッジ部を単にエッジ部という。 1A and 1B are enlarged cross-sectional views showing a peripheral portion of a wafer as an example of a substrate. More specifically, FIG. 1A is a sectional view of a so-called straight type wafer, and FIG. 1B is a sectional view of a so-called round type wafer. In the wafer W of FIG. 1A, the bevel portion is a wafer W including an upper inclined portion (upper bevel portion) P, a lower inclined portion (lower bevel portion) Q, and a side portion (apex) R. It is the outermost peripheral surface (indicated by reference numeral B). In the wafer W of FIG. 1B, the bevel portion is a portion having a curved cross section (indicated by reference numeral B) that constitutes the outermost peripheral surface of the wafer W. The top edge portion is a flat portion E1 located inside the bevel portion B in the radial direction. The bottom edge portion is a flat portion E2 located on the opposite side of the top edge portion and on the inner side of the bevel portion B in the radial direction. The top edge portion E1 may include a region where a device is formed. In the following description, the top edge portion is simply referred to as the edge portion.

図2は、研磨装置の一実施形態を模式的に示す平面図であり、図3は図2に示す研磨装置を示す側面図である。研磨装置は、基板の一例であるウェハWを保持し、回転させるウェハ保持部(基板保持部)1を備えている。このウェハ保持部1は、ウェハWを保持することができるウェハステージ(基板ステージ)2と、ウェハステージ2をその軸心を中心に回転させるステージモータ3とを有する。研磨されるウェハWは、ウェハステージ2の上面に真空吸引などにより保持され、ウェハステージ2とともにステージモータ3によって回転される。 2 is a plan view schematically showing an embodiment of the polishing apparatus, and FIG. 3 is a side view showing the polishing apparatus shown in FIG. The polishing apparatus includes a wafer holding unit (substrate holding unit) 1 that holds and rotates a wafer W that is an example of a substrate. The wafer holder 1 has a wafer stage (substrate stage) 2 that can hold a wafer W and a stage motor 3 that rotates the wafer stage 2 around its axis. The wafer W to be polished is held on the upper surface of the wafer stage 2 by vacuum suction or the like, and is rotated by the stage motor 3 together with the wafer stage 2.

ステージモータ3には、ステージモータ3のモータトルクを検出するステージトルクセンサ4が電気的に接続されている。ステージトルクセンサ4は、ステージモータ3のモータ電流値に基づいて、ステージモータ3のモータトルクを検出する。 A stage torque sensor 4 that detects a motor torque of the stage motor 3 is electrically connected to the stage motor 3. The stage torque sensor 4 detects the motor torque of the stage motor 3 based on the motor current value of the stage motor 3.

本実施形態の研磨装置は、ウェハWを研磨するための研磨具をウェハWのエッジ部に押し付ける研磨ヘッド11を備えた研磨ヘッド組立体10を有している。研磨ヘッド11は、ウェハステージ2の上方に配置される。本実施形態では、研磨具は研磨テープ7である。研磨テープ7の一端は巻き出しリール14に固定され、研磨テープ7の他端は巻き取りリール15に固定されている。研磨テープ7の大部分は巻き出しリール14および/または巻き取りリール15の両方に巻かれており、研磨テープ7の一部は巻き出しリール14と巻き取りリール15との間を延びている。巻き出しリール14および巻き取りリール15は、それぞれリールモータ17,18によって反対方向のトルクが加えられており、これにより研磨テープ7にはテンションが付与される。 The polishing apparatus of this embodiment includes a polishing head assembly 10 including a polishing head 11 that presses a polishing tool for polishing the wafer W against the edge portion of the wafer W. The polishing head 11 is arranged above the wafer stage 2. In this embodiment, the polishing tool is the polishing tape 7. One end of the polishing tape 7 is fixed to the take-up reel 14, and the other end of the polishing tape 7 is fixed to the take-up reel 15. Most of the polishing tape 7 is wound on both the take-up reel 14 and/or the take-up reel 15, and a part of the polishing tape 7 extends between the take-up reel 14 and the take-up reel 15. The unwinding reel 14 and the take-up reel 15 are respectively applied with torques in opposite directions by the reel motors 17 and 18, whereby tension is applied to the polishing tape 7.

巻き出しリール14と巻き取りリール15との間には、テープ送り装置20が配置されている。研磨テープ7は、テープ送り装置20によって一定の速度で巻き出しリール14から巻き取りリール15に送られる。巻き出しリール14と巻き取りリール15との間を延びる研磨テープ7は2つのガイドローラ21,22によって支持されている。これら2つのガイドローラ21,22は巻き出しリール14と巻き取りリール15との間に配置されている。ガイドローラ21,22の間を延びる研磨テープ7の下面は、ウェハWを研磨する研磨面を構成する。 A tape feeding device 20 is arranged between the take-up reel 14 and the take-up reel 15. The polishing tape 7 is sent from the unwinding reel 14 to the take-up reel 15 by the tape feeding device 20 at a constant speed. The polishing tape 7 extending between the take-up reel 14 and the take-up reel 15 is supported by two guide rollers 21 and 22. These two guide rollers 21 and 22 are arranged between the take-up reel 14 and the take-up reel 15. The lower surface of the polishing tape 7 extending between the guide rollers 21 and 22 constitutes a polishing surface for polishing the wafer W.

研磨ヘッド11は2つのガイドローラ21,22の間に位置している。ウェハWのエッジ部と研磨テープ7との接触点において、ガイドローラ21,22間の研磨テープ7がウェハWの接線方向に延びるようにガイドローラ21,22が配置されている。 The polishing head 11 is located between the two guide rollers 21 and 22. At the contact point between the edge portion of the wafer W and the polishing tape 7, the guide rollers 21 and 22 are arranged so that the polishing tape 7 between the guide rollers 21 and 22 extends in the tangential direction of the wafer W.

ウェハWの研磨は次のようにして行われる。ウェハWは、その表面に形成されている膜(例えば、デバイス層)が上を向くようにウェハステージ2に保持され、さらにウェハWはウェハステージ2とともにその軸心を中心に回転される。回転するウェハWの中心には、液体供給ノズル24(図3参照)から液体(例えば、純水)が供給される。この状態で、研磨ヘッド組立体10の研磨ヘッド11は研磨テープ7をウェハWのエッジ部に押し付ける。回転するウェハWと、研磨テープ7との摺接により、ウェハWが研磨される。ウェハWを研磨しているときの研磨テープ7は、図2に示すように、ウェハWと研磨テープ7との接触点においてウェハWの接線方向に延びている。 The polishing of the wafer W is performed as follows. The wafer W is held on the wafer stage 2 so that a film (for example, a device layer) formed on the surface of the wafer W faces upward, and the wafer W is rotated around the axis of the wafer W together with the wafer stage 2. A liquid (for example, pure water) is supplied to the center of the rotating wafer W from a liquid supply nozzle 24 (see FIG. 3). In this state, the polishing head 11 of the polishing head assembly 10 presses the polishing tape 7 against the edge portion of the wafer W. The wafer W is polished by the sliding contact between the rotating wafer W and the polishing tape 7. The polishing tape 7 when polishing the wafer W extends in the tangential direction of the wafer W at the contact point between the wafer W and the polishing tape 7, as shown in FIG.

図4は、研磨ヘッド組立体10を示す図である。図4に示すように、研磨ヘッド組立体10は、研磨具をウェハWに押し付ける上記研磨ヘッド11と、研磨ヘッド11に力を加えるエアシリンダ25とを備えている。研磨ヘッド11はエアシリンダ25に連結されている。エアシリンダ25は、ウェハ保持部1上のウェハWに向かう所定の方向に研磨ヘッド11を押すアクチュエータである。本実施形態では、エアシリンダ25は、研磨ヘッド11をウェハWのエッジ部に向かって下方に押すように構成されている。本実施形態では、エアシリンダ25によって押される研磨ヘッド11の方向は、ウェハ保持部1の軸心と平行な方向、すなわち鉛直方向である。 FIG. 4 is a view showing the polishing head assembly 10. As shown in FIG. 4, the polishing head assembly 10 includes the polishing head 11 that presses a polishing tool against the wafer W, and an air cylinder 25 that applies a force to the polishing head 11. The polishing head 11 is connected to the air cylinder 25. The air cylinder 25 is an actuator that pushes the polishing head 11 in a predetermined direction toward the wafer W on the wafer holder 1. In the present embodiment, the air cylinder 25 is configured to push the polishing head 11 downward toward the edge portion of the wafer W. In this embodiment, the direction of the polishing head 11 pushed by the air cylinder 25 is a direction parallel to the axis of the wafer holder 1, that is, the vertical direction.

研磨ヘッド11は、研磨テープ7を保持する押圧部材12と、押圧部材12を着脱可能に保持する押圧部材ホルダー27aと、押圧部材ホルダー27aとエアシリンダ25とを連結する荷重伝達部材27とを備えている。荷重伝達部材27の下端は、押圧部材ホルダー27aに連結されており、荷重伝達部材27の上端は、エアシリンダ25に連結されている。エアシリンダ25によって発生した力は、荷重伝達部材27を介して押圧部材12に伝達される。 The polishing head 11 includes a pressing member 12 that holds the polishing tape 7, a pressing member holder 27a that detachably holds the pressing member 12, and a load transmission member 27 that connects the pressing member holder 27a and the air cylinder 25. ing. The lower end of the load transfer member 27 is connected to the pressing member holder 27 a, and the upper end of the load transfer member 27 is connected to the air cylinder 25. The force generated by the air cylinder 25 is transmitted to the pressing member 12 via the load transmission member 27.

押圧部材12はその内部に形成された貫通孔12aを有している。貫通孔12aの一端は押圧部材12の下面で開口しており、貫通孔12aの他端は真空ライン30に接続されている。真空ライン30には、図示しない弁が設けられており、弁を開くことにより押圧部材12の貫通孔12a内に真空が形成される。押圧部材12が研磨テープ7の上面に接触した状態で貫通孔12aに真空が形成されると、研磨テープ7の上面は押圧部材12の下面に保持される。 The pressing member 12 has a through hole 12a formed therein. One end of the through hole 12a is opened on the lower surface of the pressing member 12, and the other end of the through hole 12a is connected to the vacuum line 30. A valve (not shown) is provided in the vacuum line 30, and a vacuum is formed in the through hole 12a of the pressing member 12 by opening the valve. When a vacuum is formed in the through hole 12 a with the pressing member 12 in contact with the upper surface of the polishing tape 7, the upper surface of the polishing tape 7 is held by the lower surface of the pressing member 12.

一実施形態では、研磨具は、研磨テープ7に代えて砥石であってもよい。この場合、砥石は砥石を着脱可能に保持する砥石ホルダーに保持され、砥石ホルダーは荷重伝達部材27の下端に連結される。研磨ヘッド11は砥石をウェハWのエッジ部に接触させウェハWを研磨する。 In one embodiment, the polishing tool may be a grindstone instead of the polishing tape 7. In this case, the grindstone is held by a grindstone holder that detachably holds the grindstone, and the grindstone holder is connected to the lower end of the load transmission member 27. The polishing head 11 brings a grindstone into contact with the edge portion of the wafer W to polish the wafer W.

研磨ヘッド11の荷重伝達部材27には、位置決め部材31が固定されている。研磨ヘッド11および位置決め部材31は、一体的な構造体を構成し、エアシリンダ25によって一体に移動される。荷重伝達部材27は、ウェハ保持部1の軸心に沿って延びる直動ガイド33に移動自在に連結されている。したがって、研磨ヘッド11および位置決め部材31の全体の移動方向は、ウェハ保持部1の軸心と平行な方向に制限される。本実施形態では、ウェハ保持部1の軸心は鉛直方向に延びている。 A positioning member 31 is fixed to the load transmission member 27 of the polishing head 11. The polishing head 11 and the positioning member 31 form an integral structure and are moved integrally by the air cylinder 25. The load transmission member 27 is movably connected to a linear motion guide 33 extending along the axis of the wafer holding unit 1. Therefore, the entire moving direction of the polishing head 11 and the positioning member 31 is limited to the direction parallel to the axis of the wafer holder 1. In this embodiment, the axis of the wafer holder 1 extends in the vertical direction.

研磨ヘッド組立体10は、研磨ヘッド11の移動距離を測定する第1の距離センサ23をさらに備えている。第1の距離センサ23は、研磨ヘッド組立体10のフレーム39に固定されており、研磨ヘッド11の移動距離を測定することが可能に構成されている。第1の距離センサ23の例としては、変位センサなどが挙げられる。 The polishing head assembly 10 further includes a first distance sensor 23 that measures the moving distance of the polishing head 11. The first distance sensor 23 is fixed to the frame 39 of the polishing head assembly 10 and is configured to measure the moving distance of the polishing head 11. Examples of the first distance sensor 23 include a displacement sensor and the like.

研磨ヘッド組立体10は、位置決め部材31の下方に配置されたストッパー35と、ストッパー35に連結されたストッパー移動機構37とをさらに備えている。ストッパー移動機構37は、ストッパー35を制御された速度で所定の方向に移動させるための装置である。ストッパー移動機構37は、ストッパー35に連結されたボールねじ機構38と、ボールねじ機構38を駆動するサーボモータ36とを備えている。本実施形態では、ウェハWの研磨中、ストッパー移動機構37はストッパー35を下方に移動させる。 The polishing head assembly 10 further includes a stopper 35 arranged below the positioning member 31 and a stopper moving mechanism 37 connected to the stopper 35. The stopper moving mechanism 37 is a device for moving the stopper 35 in a predetermined direction at a controlled speed. The stopper moving mechanism 37 includes a ball screw mechanism 38 connected to the stopper 35 and a servo motor 36 that drives the ball screw mechanism 38. In this embodiment, the stopper moving mechanism 37 moves the stopper 35 downward during polishing of the wafer W.

ストッパー移動機構37がストッパー35を移動させる方向は、エアシリンダ25が研磨ヘッド11をウェハWのエッジ部に向かって押す方向と同じである。サーボモータ36は、サーボモータ36の回転回数と回転角度を検出する図示しないエンコーダを備えている。ストッパー移動機構37がストッパー35を移動させた移動距離は、サーボモータ36の回転回数と回転角度を示すエンコーダの出力値に基づいて決定される。エアシリンダ25、直動ガイド33、およびストッパー移動機構37は、フレーム39に固定されている。 The direction in which the stopper moving mechanism 37 moves the stopper 35 is the same as the direction in which the air cylinder 25 pushes the polishing head 11 toward the edge portion of the wafer W. The servo motor 36 includes an encoder (not shown) that detects the number of rotations and the rotation angle of the servo motor 36. The movement distance that the stopper moving mechanism 37 moves the stopper 35 is determined based on the output value of the encoder indicating the number of rotations and the rotation angle of the servo motor 36. The air cylinder 25, the linear guide 33, and the stopper moving mechanism 37 are fixed to the frame 39.

ストッパー35は、位置決め部材31の真下に位置している。したがって、一体的な構造体を形成する研磨ヘッド11および位置決め部材31の下方への移動は、ストッパー35によって制限される。ストッパー35は、その上面に突部34を備えている。突部34は、位置決め部材31の下面に接触可能に構成されている。エアシリンダ25によって研磨ヘッド11および位置決め部材31が下降されると、位置決め部材31は突部34に接触する。一実施形態では、突部34は位置決め部材31の下面に固定されてもよい。 The stopper 35 is located directly below the positioning member 31. Therefore, the downward movement of the polishing head 11 and the positioning member 31 forming the integral structure is restricted by the stopper 35. The stopper 35 has a protrusion 34 on its upper surface. The protrusion 34 is configured to be able to contact the lower surface of the positioning member 31. When the polishing head 11 and the positioning member 31 are lowered by the air cylinder 25, the positioning member 31 contacts the protrusion 34. In one embodiment, the protrusion 34 may be fixed to the lower surface of the positioning member 31.

ウェハWのエッジ部は次のようにして研磨される。図5に示すように、ウェハWをその軸心を中心に回転させながら、ウェハWの上面に純水などの液体(図示せず)が供給される。エアシリンダ25は研磨ヘッド11をウェハWのエッジ部に向かって下方に移動させ、研磨ヘッド11の押圧部材12は研磨テープ7をウェハWのエッジ部に押し付け、該エッジ部を研磨する。 The edge portion of the wafer W is polished as follows. As shown in FIG. 5, while rotating the wafer W about its axis, a liquid (not shown) such as pure water is supplied to the upper surface of the wafer W. The air cylinder 25 moves the polishing head 11 downward toward the edge portion of the wafer W, and the pressing member 12 of the polishing head 11 presses the polishing tape 7 against the edge portion of the wafer W to polish the edge portion.

ウェハWの研磨中、エアシリンダ25は一定の力を発生する。さらに、ウェハWの研磨中、ストッパー35が位置決め部材31の下面に接触した状態で、ストッパー35は位置決め部材31の下方への移動を制限しながらストッパー移動機構37によって下降される。ストッパー35の下降に伴い、研磨ヘッド11および位置決め部材31は一体に下降する。研磨テープ7は、下降する研磨ヘッド11の押圧部材12によってウェハWのエッジ部に押され、ウェハWを研磨する。 During polishing of the wafer W, the air cylinder 25 generates a constant force. Further, during polishing of the wafer W, with the stopper 35 in contact with the lower surface of the positioning member 31, the stopper 35 is lowered by the stopper moving mechanism 37 while restricting the downward movement of the positioning member 31. As the stopper 35 descends, the polishing head 11 and the positioning member 31 descend together. The polishing tape 7 is pressed against the edge of the wafer W by the pressing member 12 of the descending polishing head 11 to polish the wafer W.

ウェハWの研磨中、エアシリンダ25によって発生した力の一部は、位置決め部材31を介してストッパー35に伝達される。すなわち、位置決め部材31からストッパー35に、エアシリンダ25によって発生した力の一部が加えられる。エアシリンダ25によって発生した力をFと表し、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重をF1と表し、位置決め部材31からストッパー35に加えられる荷重をF2と表すと、F=F1+F2(単位:N)という関係が成り立つ。 During the polishing of the wafer W, a part of the force generated by the air cylinder 25 is transmitted to the stopper 35 via the positioning member 31. That is, a part of the force generated by the air cylinder 25 is applied from the positioning member 31 to the stopper 35. When the force generated by the air cylinder 25 is represented by F, the polishing load applied from the polishing tape 7 to the wafer W is represented by F1, and the load applied from the positioning member 31 to the stopper 35 is represented by F2, F=F1+F2 (unit: N) is established.

ストッパー35の一端はボールねじ機構38に連結され、他端は自由な状態にある。図6(a)および図6(b)に示すように、ストッパー35が位置決め部材31から荷重を受けたとき、ストッパー35はわずかに下方に傾く。図6(a)はストッパー35が位置決め部材31から荷重を受けていないときのストッパー35の状態を示す図であり、図6(b)は位置決め部材31からストッパー35に荷重F2が加えられたときのストッパー35の状態を示す図である。図6(b)に示す例では、位置決め部材31からストッパー35に荷重F2が加えられたときのストッパー35の傾き量はδ(単位:μm)で表される。本明細書において、ストッパー35の傾き量は、位置決め部材31から受けた荷重によってストッパー35が下方に傾いたときの、位置決め部材31とストッパー35との接触点の変位と定義される。本実施形態では、ストッパー35の突部34が位置決め部材31に接触するので、ストッパー35の傾き量は、ストッパー35が位置決め部材31から荷重を受けたときの突部34の変位で表すことができる。 One end of the stopper 35 is connected to the ball screw mechanism 38, and the other end is free. As shown in FIGS. 6A and 6B, when the stopper 35 receives a load from the positioning member 31, the stopper 35 slightly tilts downward. FIG. 6A is a diagram showing a state of the stopper 35 when the stopper 35 is not receiving a load from the positioning member 31, and FIG. 6B is a state when the load F2 is applied from the positioning member 31 to the stopper 35. It is a figure which shows the state of the stopper 35 of FIG. In the example shown in FIG. 6B, the inclination amount of the stopper 35 when the load F2 is applied from the positioning member 31 to the stopper 35 is represented by δ (unit: μm). In the present specification, the inclination amount of the stopper 35 is defined as the displacement of the contact point between the positioning member 31 and the stopper 35 when the stopper 35 is inclined downward by the load received from the positioning member 31. In this embodiment, since the protrusion 34 of the stopper 35 contacts the positioning member 31, the inclination amount of the stopper 35 can be represented by the displacement of the protrusion 34 when the stopper 35 receives a load from the positioning member 31. ..

図4に戻って、本実施形態の研磨装置は、位置決め部材31から荷重を受けたときのストッパー35の傾き量を決定するストッパー傾き量決定部41をさらに備えている。ストッパー傾き量決定部41は、第1の距離センサ23によって測定された研磨ヘッド11の移動距離と、ストッパー移動機構37がストッパー35を移動させた移動距離との差に基づいて、ストッパー35の傾き量を算出する。上述したように、ストッパー移動機構37がストッパー35を移動させた移動距離は、サーボモータ36に内蔵されたエンコーダの出力値に基づいて決定される。 Returning to FIG. 4, the polishing apparatus of this embodiment further includes a stopper tilt amount determination unit 41 that determines the tilt amount of the stopper 35 when a load is applied from the positioning member 31. The stopper tilt amount determining unit 41 tilts the stopper 35 based on the difference between the moving distance of the polishing head 11 measured by the first distance sensor 23 and the moving distance of the stopper moving mechanism 37 moving the stopper 35. Calculate the amount. As described above, the moving distance that the stopper moving mechanism 37 moves the stopper 35 is determined based on the output value of the encoder built in the servo motor 36.

ストッパー35が位置決め部材31の下面に接触した状態で、ストッパー35は、位置決め部材31の下方への移動を制限しながらストッパー移動機構37によって下降される。第1の距離センサ23によって測定された研磨ヘッド11の移動距離をd1(単位:μm)と表し、ストッパー移動機構37がストッパー35を移動させた移動距離をd2(単位:μm)と表すと、ストッパー35の傾き量が0μmのとき、d1=d2という関係が成り立つ。一方、ストッパー35が位置決め部材31から受けた荷重によって下方にδμm傾いたときは、d1=d2+δという関係が成り立つ。したがって、ストッパー傾き量決定部41は、第1の距離センサ23によって測定された研磨ヘッド11の移動距離d1と、ストッパー移動機構37がストッパー35を移動させた移動距離d2との差に基づいて、ストッパー35の傾き量を決定することができる。 With the stopper 35 in contact with the lower surface of the positioning member 31, the stopper 35 is lowered by the stopper moving mechanism 37 while limiting the downward movement of the positioning member 31. When the moving distance of the polishing head 11 measured by the first distance sensor 23 is represented by d1 (unit: μm), and the moving distance by which the stopper moving mechanism 37 moves the stopper 35 is represented by d2 (unit: μm), When the inclination amount of the stopper 35 is 0 μm, the relationship of d1=d2 is established. On the other hand, when the stopper 35 is inclined downward by δ μm due to the load received from the positioning member 31, the relationship of d1=d2+δ is established. Therefore, the stopper inclination amount determination unit 41 determines, based on the difference between the moving distance d1 of the polishing head 11 measured by the first distance sensor 23 and the moving distance d2 of the stopper moving mechanism 37 moving the stopper 35. The amount of inclination of the stopper 35 can be determined.

本実施形態の研磨装置は、位置決め部材31とストッパー35との間の隙間の大きさを測定する第2の距離センサ32を備えている。この第2の距離センサ32は、位置決め部材31とストッパー35とが離れているときの、位置決め部材31とストッパー35の突部34との間の隙間の大きさを測定する目的で使用される。 The polishing apparatus of the present embodiment includes a second distance sensor 32 that measures the size of the gap between the positioning member 31 and the stopper 35. The second distance sensor 32 is used for the purpose of measuring the size of the gap between the positioning member 31 and the protrusion 34 of the stopper 35 when the positioning member 31 and the stopper 35 are separated from each other.

本実施形態の研磨装置は、位置決め部材31からストッパー35に加えられる荷重を決定する荷重決定部42をさらに備えている。荷重決定部42は、ストッパー傾き量決定部41に電気的に接続されており、ストッパー傾き量決定部41によって決定されたストッパー35の傾き量は荷重決定部42に送られる。荷重決定部42は、位置決め部材31からストッパー35に加えられた荷重とストッパー35の傾き量との関係を示す、予め構築されたデータベースを備えている。 The polishing apparatus of this embodiment further includes a load determining unit 42 that determines the load applied from the positioning member 31 to the stopper 35. The load determination unit 42 is electrically connected to the stopper inclination amount determination unit 41, and the inclination amount of the stopper 35 determined by the stopper inclination amount determination unit 41 is sent to the load determination unit 42. The load determining unit 42 includes a pre-built database showing the relationship between the load applied from the positioning member 31 to the stopper 35 and the amount of inclination of the stopper 35.

図7は、荷重決定部42が備えているデータベースの一例を示す図である。図7に示すデータベースは、位置決め部材31からストッパー35に複数の異なる荷重を加え、それぞれの荷重に対応するストッパー35の傾き量を測定した実験結果から得たものである。図7に示すように、ストッパー35に加えられた荷重の大きさによってストッパー35の傾き量は線形的に変化する。つまり、ストッパー35の傾き量は、ストッパー35に加えられた荷重に比例する。したがって、荷重決定部42は、上述のデータベースに基づいて、位置決め部材31からストッパー35に加えられる荷重をストッパー35の傾き量から決定することができる。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a database included in the load determining unit 42. The database shown in FIG. 7 is obtained from an experimental result obtained by applying a plurality of different loads from the positioning member 31 to the stopper 35 and measuring the inclination amount of the stopper 35 corresponding to each load. As shown in FIG. 7, the amount of inclination of the stopper 35 changes linearly depending on the magnitude of the load applied to the stopper 35. That is, the amount of inclination of the stopper 35 is proportional to the load applied to the stopper 35. Therefore, the load determination unit 42 can determine the load applied to the stopper 35 from the positioning member 31 based on the above-mentioned database from the amount of inclination of the stopper 35.

ストッパー35の下降速度が一定であるとき、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重は、ウェハWの表面状態によって変わり得る。例えば、ウェハWの表面層が硬い場合には、研磨ヘッド11および位置決め部材31の下降速度(研磨速度)は、ストッパー35の下降速度よりも小さくなり、研磨荷重は大きくなる。一方で、ウェハWの表面層が柔らかい場合には、研磨ヘッド11および位置決め部材31の下降速度(研磨速度)は、ストッパー35の下降速度よりも大きくなり、研磨荷重は小さくなる。このような研磨荷重の変動は、研磨効率を不安定にする。例えば、研磨荷重が大きすぎると、研磨テープ7に過大な圧力が印加され、研磨テープ7が劣化し、結果として研磨効率が低下する。一方で、研磨荷重が小さすぎると、研磨レートが低下し、研磨効率が低下する。つまり、研磨効率を最適化することができる研磨荷重が存在する。 When the descending speed of the stopper 35 is constant, the polishing load applied from the polishing tape 7 to the wafer W may change depending on the surface state of the wafer W. For example, when the surface layer of the wafer W is hard, the lowering speed (polishing speed) of the polishing head 11 and the positioning member 31 is lower than the lowering speed of the stopper 35, and the polishing load is large. On the other hand, when the surface layer of the wafer W is soft, the descending speed (polishing speed) of the polishing head 11 and the positioning member 31 is higher than the descending speed of the stopper 35, and the polishing load is small. Such fluctuations in the polishing load make the polishing efficiency unstable. For example, if the polishing load is too large, an excessive pressure is applied to the polishing tape 7, the polishing tape 7 deteriorates, and the polishing efficiency decreases as a result. On the other hand, if the polishing load is too small, the polishing rate will decrease and the polishing efficiency will decrease. That is, there is a polishing load that can optimize the polishing efficiency.

そこで、図4に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、研磨荷重が目標範囲内に収まることができるストッパー35の移動速度を決定するストッパー速度決定部43を備えている。ストッパー速度決定部43は、荷重決定部42に電気的に接続されており、荷重決定部42によって決定された荷重は、ストッパー速度決定部43に送られる。ストッパー傾き量決定部41、荷重決定部42、およびストッパー速度決定部43は、基本的に、制御装置50を構成している。 Therefore, as shown in FIG. 4, the polishing apparatus according to the present embodiment includes a stopper speed determination unit 43 that determines the moving speed of the stopper 35 that allows the polishing load to fall within the target range. The stopper speed determination unit 43 is electrically connected to the load determination unit 42, and the load determined by the load determination unit 42 is sent to the stopper speed determination unit 43. The stopper inclination amount determination unit 41, the load determination unit 42, and the stopper speed determination unit 43 basically constitute the control device 50.

ウェハWの研磨中、エアシリンダ25は一定の力を発生する。ストッパー速度決定部43は、荷重決定部42で決定される、位置決め部材31からストッパー35に加えられる荷重を、エアシリンダ25で発生した力の値から減算することによって、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重を決定し、この研磨荷重が目標範囲内に収まることができるストッパー35の移動速度を決定する。上述のように、F=F1+F2という関係が成り立つので、ストッパー速度決定部43は、位置決め部材31からストッパー35に加えられる荷重を制御することによって、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重を制御することができる。一実施形態では、位置決め部材31からストッパー35に加えられる荷重が目標範囲内に収まることができるストッパー35の移動速度を決定してもよい。エアシリンダ25によって発生した力は、エアシリンダ25に供給された気体の圧力と、エアシリンダ25のピストンの受圧面積から計算することができる。 During polishing of the wafer W, the air cylinder 25 generates a constant force. The stopper speed determination unit 43 subtracts the load applied to the stopper 35 from the positioning member 31 determined by the load determination unit 42 from the value of the force generated in the air cylinder 25, so that the polishing tape 7 is transferred to the wafer W. The polishing load to be applied is determined, and the moving speed of the stopper 35 that can keep this polishing load within the target range is determined. As described above, since the relationship of F=F1+F2 is established, the stopper speed determination unit 43 controls the polishing load applied from the polishing tape 7 to the wafer W by controlling the load applied from the positioning member 31 to the stopper 35. can do. In one embodiment, the moving speed of the stopper 35 that allows the load applied from the positioning member 31 to the stopper 35 to fall within the target range may be determined. The force generated by the air cylinder 25 can be calculated from the pressure of the gas supplied to the air cylinder 25 and the pressure receiving area of the piston of the air cylinder 25.

以下、ウェハWの研磨レートを最大化するための具体的な構成について、説明する。制御装置50は、ディープラーニングなどの機械学習アルゴリズムにより、ウェハWの研磨レートを最大化することができる研磨レシピを、多様な要素を含めて学習し、最適な研磨レシピを生成するように構成されている。 Hereinafter, a specific configuration for maximizing the polishing rate of the wafer W will be described. The controller 50 is configured to learn a polishing recipe capable of maximizing the polishing rate of the wafer W, including various elements, by a machine learning algorithm such as deep learning, and generate an optimum polishing recipe. ing.

研磨方法は、砥粒の大きさから特定される研磨具の種類と、研磨具によって研磨される基板の研磨幅の値および研磨深さの値とを、機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルに入力するステップと、研磨具の研磨力が最大となるときの研磨具のウェハに対する接触圧力でウェハを研磨する条件を含む、研磨条件を有する研磨レシピをモデルから出力するステップとを含む。研磨装置は、この研磨レシピに従って、ウェハWの研磨を実行する。 The polishing method inputs the type of polishing tool specified from the size of the abrasive grains, the value of the polishing width and the value of the polishing depth of the substrate to be polished by the polishing tool, into the model constructed by the machine learning algorithm. And a step of outputting from the model a polishing recipe having polishing conditions including conditions for polishing the wafer with the contact pressure of the polishing tool on the wafer when the polishing power of the polishing tool is maximum. The polishing apparatus polishes the wafer W according to this polishing recipe.

上記研磨幅は、図13に示す研磨幅Wpに相当し、上記研磨深さは、図13に示す研磨深さDpに相当する。使用される研磨具の種類は、研磨具の砥粒の大きさ(すなわち、粒径)に基づいて決定される。研磨具は、研磨テープまたは砥石であってもよい。 The polishing width corresponds to the polishing width Wp shown in FIG. 13, and the polishing depth corresponds to the polishing depth Dp shown in FIG. The type of polishing tool used is determined based on the size (that is, particle size) of the abrasive grains of the polishing tool. The polishing tool may be a polishing tape or a whetstone.

機械学習アルゴリズムとしては、ディープラーニング法(深層学習法)が好適である。ディープラーニング法は、隠れ層が多層化されたニューラルネットワークをベースとする学習法である。本明細書では、入力層と、二層以上の隠れ層と、出力層で構成されるニューラルネットワークを用いた機械学習をディープラーニングと称する。ディープラーニング法を用いることで、これまで、作業者の能力(知識および経験)に基づいて生成された研磨レシピを、研磨深さ、研磨幅、および使用される研磨具の種類に基づいて、コンピュータにより生成が可能となる。 A deep learning method (deep learning method) is suitable as the machine learning algorithm. The deep learning method is a learning method based on a neural network in which hidden layers are multilayered. In this specification, machine learning using a neural network composed of an input layer, two or more hidden layers, and an output layer is referred to as deep learning. By using the deep learning method, the polishing recipe generated based on the ability (knowledge and experience) of the operator so far can be compared with the computer based on the polishing depth, the polishing width, and the type of polishing tool used. Can be generated by.

一般的に、研磨量Qは、経験則として、Q=c×P×v×tで表される。ここで、「c」は研磨定数であり、「P」は研磨具のウェハに対する接触圧力であり、「v」は研磨具とウェハとの相対速度であり、「t」は時間である。したがって、最大の研磨レートを取得するためには、研磨具からウェハに加えられる研磨荷重を、研磨具の研磨力が最大となる上記接触圧力の値に基づいて決定し、ウェハの回転速度を可能最大速度に決定する。 Generally, the polishing amount Q is represented by Q=c×P×v×t as an empirical rule. Here, "c" is a polishing constant, "P" is a contact pressure of the polishing tool with respect to the wafer, "v" is a relative speed between the polishing tool and the wafer, and "t" is time. Therefore, in order to obtain the maximum polishing rate, the polishing load applied to the wafer from the polishing tool is determined based on the value of the contact pressure at which the polishing force of the polishing tool is maximum, and the rotation speed of the wafer can be determined. Determine the maximum speed.

図8は、研磨テープの能力特性の一例を示す図である。図8において、横軸は、研磨テープのウェハに対する接触圧力[MPa]を示しており、縦軸は、研磨テープの研磨力を百分率(%)で示している。図8では、第1研磨テープ(実線参照)、第2研磨テープ(点線参照)、および第3研磨テープ(一点鎖線参照)が示されている。第1研磨テープに保持された砥粒の粒径は、第2研磨テープに保持された砥粒の粒径よりも小さい。第2研磨テープに保持された砥粒の粒径は、第3研磨テープに保持された砥粒の粒径よりも小さい。 FIG. 8 is a diagram showing an example of performance characteristics of the polishing tape. In FIG. 8, the horizontal axis represents the contact pressure [MPa] of the polishing tape with respect to the wafer, and the vertical axis represents the polishing force of the polishing tape in percentage (%). In FIG. 8, a first polishing tape (see a solid line), a second polishing tape (see a dotted line), and a third polishing tape (see a dashed line) are shown. The grain size of the abrasive grains held by the first polishing tape is smaller than the grain size of the abrasive grains held by the second polishing tape. The grain size of the abrasive grains held by the second polishing tape is smaller than the grain size of the abrasive grains held by the third polishing tape.

図8に示すように、研磨力が100パーセントであるとき、研磨テープの研磨力は最大となる。研磨テープの能力特性は、研磨テープの種類(より具体的には、砥粒の大きさ)によって異なる。したがって、制御装置50は、使用される研磨テープの種類(より具体的には、砥粒の粒径)に基づいて、研磨テープの研磨力が最大となるときの研磨テープのウェハに対する接触圧力を、研磨力と接触圧力との相関関係(すなわち、図8に示すデータベース)から求める。制御装置50は、この接触圧力に基づいて、研磨テープからウェハに加えられる研磨荷重を決定する。上記相関関係は、データベースとして、制御装置50の内部に記憶されている。 As shown in FIG. 8, when the polishing power is 100%, the polishing power of the polishing tape becomes maximum. The performance characteristics of the polishing tape differ depending on the type of polishing tape (more specifically, the size of abrasive grains). Therefore, the control device 50 determines the contact pressure of the polishing tape with respect to the wafer when the polishing force of the polishing tape is maximum, based on the type of polishing tape used (more specifically, the grain size of the abrasive grains). , And the correlation between the polishing force and the contact pressure (that is, the database shown in FIG. 8). The controller 50 determines the polishing load applied to the wafer from the polishing tape based on this contact pressure. The above correlation is stored in the control device 50 as a database.

上述したように、ウェハWの厚さ方向におけるウェハWの周縁部の断面形状は、一様ではない。したがって、研磨されるウェハWの研磨面積は、ウェハWの研磨の進行に伴って変化する。そこで、本実施形態では、ウェハWの研磨面積の変化に基づいて、研磨具の研磨力が最大となるように、研磨テープ7からウェハWに加えるべき研磨荷重を変化させる必要がある。 As described above, the cross-sectional shape of the peripheral portion of the wafer W in the thickness direction of the wafer W is not uniform. Therefore, the polishing area of the wafer W to be polished changes as the polishing of the wafer W progresses. Therefore, in this embodiment, it is necessary to change the polishing load to be applied from the polishing tape 7 to the wafer W based on the change in the polishing area of the wafer W so that the polishing force of the polishing tool is maximized.

制御装置50によって生成される研磨レシピは、研磨具(本実施形態では、研磨テープ7)からウェハWに加えられる研磨荷重と、ウェハWの回転速度と、を少なくとも含む。上記研磨条件は、ウェハWの研磨の進行とともに変化するウェハWの研磨面積に応じて、研磨荷重を変化させる条件を含む。上記研磨条件は、ウェハWの研磨の進行とともに変化するウェハWの研磨面積に応じて、ウェハWの回転速度を変化させる条件を含んでもよい。 The polishing recipe generated by the control device 50 includes at least the polishing load applied to the wafer W from the polishing tool (the polishing tape 7 in this embodiment) and the rotation speed of the wafer W. The polishing conditions include conditions for changing the polishing load according to the polishing area of the wafer W that changes with the progress of polishing of the wafer W. The polishing conditions may include conditions for changing the rotation speed of the wafer W according to the polishing area of the wafer W that changes with the progress of polishing of the wafer W.

図13に示すように、ウェハWには、異なる硬さを有する複数の層が形成されている場合がある。この場合、複数の層のそれぞれの硬さに応じて、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重を変化させる必要がある。そこで、上記研磨条件は、ウェハWの異なる硬さを有する複数の層に応じて、研磨荷重を変化させる条件を含む。上記研磨条件は、複数の層のそれぞれの硬さに応じて、ウェハWの回転速度を変化させる条件を含んでもよい。 As shown in FIG. 13, the wafer W may be formed with a plurality of layers having different hardnesses. In this case, it is necessary to change the polishing load applied from the polishing tape 7 to the wafer W according to the hardness of each of the plurality of layers. Therefore, the polishing conditions include conditions for changing the polishing load according to the plurality of layers having different hardness of the wafer W. The polishing conditions may include conditions that change the rotation speed of the wafer W according to the hardness of each of the plurality of layers.

最適な研磨レシピを生成するためのモデルは、研磨前取得データおよび研磨中取得データを含む研磨情報データに基づいて構築される。制御装置50は、研磨装置に設けられたセンサによって測定されたセンサデータを、モデルを構築する際の要素として取り込む。 The model for generating the optimum polishing recipe is constructed based on the polishing information data including the pre-polishing acquisition data and the during-polishing acquisition data. The control device 50 takes in sensor data measured by a sensor provided in the polishing device as an element when building a model.

制御装置50は、ステージトルクセンサ4(図3参照)に電気的に接続されており、ステージトルクセンサ4によって検出されたモータトルク(すなわち、回転トルク)を取得する。制御装置50は、ステージモータ3に電気的に接続されており、ステージモータ3に印加される電圧に基づいて、ウェハステージ2の回転速度を取得する。制御装置50は、モデルを構築する際の要素として、ウェハステージ2の回転速度および回転トルクを取り込む。 The control device 50 is electrically connected to the stage torque sensor 4 (see FIG. 3) and acquires the motor torque (that is, the rotation torque) detected by the stage torque sensor 4. The controller 50 is electrically connected to the stage motor 3 and acquires the rotation speed of the wafer stage 2 based on the voltage applied to the stage motor 3. The control device 50 takes in the rotation speed and the rotation torque of the wafer stage 2 as elements when constructing the model.

制御装置50は、第1の距離センサ23によって測定された研磨ヘッド11の移動距離に基づいて、ウェハWの厚さ方向における押圧部材12の位置情報(すなわち、研磨深さ)を取得する。さらに、制御装置50は、第1の距離センサ23の測定値に基づいて、研磨ヘッド11の下降速度(研磨速度)を取得する。制御装置50は、荷重決定部42によって演算された結果に基づいて、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重を取得する。制御装置50は、モデルを構築する際の要素として、押圧部材12の位置情報、研磨ヘッド11の下降速度、および研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重を取り込む。 The control device 50 acquires the position information (that is, the polishing depth) of the pressing member 12 in the thickness direction of the wafer W based on the moving distance of the polishing head 11 measured by the first distance sensor 23. Further, the control device 50 acquires the descending speed (polishing speed) of the polishing head 11 based on the measurement value of the first distance sensor 23. The controller 50 acquires the polishing load applied to the wafer W from the polishing tape 7 based on the result calculated by the load determining unit 42. The control device 50 takes in the position information of the pressing member 12, the lowering speed of the polishing head 11, and the polishing load applied to the wafer W from the polishing tape 7 as elements for constructing the model.

図9は、ウェハWの研磨面積Apおよびノッチ部Nを示す図である。図10(a)および図10(b)は、研磨テープ7のノッチ部Nとの接触を示す図である。図9および図10に示すように、ウェハWのベベル部には、ウェハWの結晶方向の識別および整列を容易にするために、ノッチ部Nが設けられている場合がある。研磨ヘッド11の押圧部材12は、研磨テープ7をウェハWのエッジ部に押し付ける。したがって、ウェハWが図9の矢印方向に回転すると、押圧部材12は、研磨テープ7を介してノッチ部Nに周期的に接触する。研磨ヘッド11は、ノッチ部Nとの接触に起因して、鉛直方向に振動する。結果として、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重は、研磨ヘッド11の振動に応じて変化する。このような研磨荷重の変化は、研磨レートに影響を及ぼす。 FIG. 9 is a diagram showing a polishing area Ap and a notch portion N of the wafer W. 10A and 10B are views showing contact with the notch portion N of the polishing tape 7. As shown in FIGS. 9 and 10, the bevel portion of the wafer W may be provided with a notch portion N in order to facilitate identification and alignment of the crystal direction of the wafer W. The pressing member 12 of the polishing head 11 presses the polishing tape 7 against the edge portion of the wafer W. Therefore, when the wafer W rotates in the direction of the arrow in FIG. 9, the pressing member 12 periodically contacts the notch portion N via the polishing tape 7. The polishing head 11 vibrates in the vertical direction due to the contact with the notch portion N. As a result, the polishing load applied to the wafer W from the polishing tape 7 changes according to the vibration of the polishing head 11. Such a change in the polishing load affects the polishing rate.

図10(a)は、研磨テープ7のノッチ部Nとの接触点を通る鉛直方向の接線と、研磨テープ7とのなす角度(接触角度)θを示している。図10(b)は、研磨テープ7のノッチ部Nとの接触点を通る鉛直方向の接線と、研磨テープ7とのなす角度(接触角度)θを示している。研磨テープ7によるウェハWの研磨が進行すると、研磨テープ7とノッチ部Nとの接触角度が大きくなる(θ<θ)。研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重およびウェハWの回転速度が一定である条件下において、研磨テープ7のノッチ部Nとの接触角度が大きくなると、研磨ヘッド11の振動は大きくなる。すなわち、研磨ヘッド11の振動は、ウェハWの研磨の進行とともに大きくなる。 FIG. 10A shows an angle (contact angle) θ S formed by the tangent line in the vertical direction passing through the contact point with the notch portion N of the polishing tape 7 and the polishing tape 7. FIG. 10B shows an angle (contact angle) θ D formed by the tangent line in the vertical direction passing through the contact point with the notch portion N of the polishing tape 7 and the polishing tape 7. As the polishing of the wafer W by the polishing tape 7 progresses, the contact angle between the polishing tape 7 and the notch portion N increases (θ SD ). Under a condition that the polishing load applied from the polishing tape 7 to the wafer W and the rotation speed of the wafer W are constant, when the contact angle with the notch portion N of the polishing tape 7 increases, the vibration of the polishing head 11 increases. That is, the vibration of the polishing head 11 increases as the polishing of the wafer W progresses.

研磨ヘッド11が振動すると、第1の距離センサ23は、押圧部材12の鉛直方向の移動距離の変化を測定する。したがって、制御装置50は、第1の距離センサ23によって測定された研磨ヘッド11の移動距離の変化に基づいて、研磨ヘッド11の振動を取得する。一実施形態では、研磨装置は、フレーム39に取り付けられ、かつ制御装置50に電気的に接続された振動センサ(図示しない)を備えてもよい。制御装置50は、モデルを構築する際の要素として、研磨ヘッド11の振動を取り込む。 When the polishing head 11 vibrates, the first distance sensor 23 measures the change in the vertical movement distance of the pressing member 12. Therefore, the control device 50 acquires the vibration of the polishing head 11 based on the change in the moving distance of the polishing head 11 measured by the first distance sensor 23. In one embodiment, the polishing apparatus may include a vibration sensor (not shown) attached to the frame 39 and electrically connected to the controller 50. The control device 50 takes in the vibration of the polishing head 11 as an element when constructing the model.

制御装置50は、リールモータ17,18に電気的に接続されており、リールモータ17,18のそれぞれに印加される電圧に基づいて、研磨テープ7の移動速度を取得する。一実施形態では、研磨装置は、研磨テープ7の移動速度を測定し、かつ制御装置50に電気的に接続された速度センサ(図示しない)を備えていてもよい。研磨具として、砥石を使用する場合、制御装置50は、砥石が固定されたモータ(図示しない)の回転速度に基づいて、砥石の移動速度(すなわち、回転速度)を取得してもよい。制御装置50は、モデルを構築する際の要素として、研磨具の移動速度を取得する。 The controller 50 is electrically connected to the reel motors 17 and 18, and acquires the moving speed of the polishing tape 7 based on the voltages applied to the reel motors 17 and 18, respectively. In one embodiment, the polishing apparatus may include a speed sensor (not shown) that measures the moving speed of the polishing tape 7 and is electrically connected to the controller 50. When a grindstone is used as the polishing tool, the control device 50 may acquire the movement speed (that is, the rotation speed) of the grindstone based on the rotation speed of a motor (not shown) to which the grindstone is fixed. The control device 50 acquires the moving speed of the polishing tool as an element when building the model.

図3に示すように、液体供給ノズル24には、液体供給ライン26が接続されており、この液体供給ライン26には、液体供給ライン26を流れる液体の温度を測定する温度センサ28と、液体供給ライン26を流れる液体の流量を測定する流量センサ29が取り付けられている。制御装置50は、これら温度センサ28および流量センサ29に電気的に接続されており、液体供給ライン26を流れる液体の流量および温度を取得する。制御装置50は、モデルを構築する際の要素として、液体の流量および温度を取得する。 As shown in FIG. 3, a liquid supply line 26 is connected to the liquid supply nozzle 24. A temperature sensor 28 for measuring the temperature of the liquid flowing through the liquid supply line 26 and a liquid supply line 26 are connected to the liquid supply line 26. A flow rate sensor 29 that measures the flow rate of the liquid flowing through the supply line 26 is attached. The control device 50 is electrically connected to the temperature sensor 28 and the flow rate sensor 29, and acquires the flow rate and temperature of the liquid flowing through the liquid supply line 26. The controller 50 acquires the flow rate and temperature of the liquid as an element when building the model.

制御装置50には、ウェハWの研磨前に取得したデータ(研磨前取得データ)と、ウェハWの研磨中に取得したデータ(研磨中取得データ)とを含む研磨情報データが入力される。制御装置50は、研磨情報データに基づいて、モデルを構築する。 Polishing information data including data acquired before polishing the wafer W (acquired data before polishing) and data acquired during polishing of the wafer W (acquired data during polishing) is input to the control device 50. The control device 50 builds a model based on the polishing information data.

研磨中取得データは、使用される研磨具の種類、ウェハステージ2の回転速度および回転トルク、研磨ヘッド11の振動、ウェハWの厚さ方向における研磨ヘッド11(より具体的には、押圧部材12)の位置、研磨ヘッド11の下降速度、研磨テープ7からウェハWに加えられる研磨荷重、研磨テープ7の移動速度、および液体供給ノズル24からウェハW上に供給される液体の流量および温度を含む。 The data acquired during polishing includes the type of polishing tool used, the rotation speed and rotation torque of the wafer stage 2, the vibration of the polishing head 11, the polishing head 11 in the thickness direction of the wafer W (more specifically, the pressing member 12). ) Position, the lowering speed of the polishing head 11, the polishing load applied from the polishing tape 7 to the wafer W, the moving speed of the polishing tape 7, and the flow rate and temperature of the liquid supplied from the liquid supply nozzle 24 onto the wafer W. ..

研磨前取得データは、ノッチ部Nを含むウェハWのベベル部の画像データを含む。この画像データは、制御装置50に電気的に接続された画像取得装置55(図2参照)によって取得される。画像取得装置55の一例として、ウェハWに照射された光の反射に基づいて、ウェハWの三次元形状を取得するように構成された光学プロファイラを挙げることができる。図2における画像取得装置55は、模式的に描かれている。ウェハWのベベル部の画像データは、ウェハWがウェハステージ2上に載置される前に取得されてもよい。研磨前取得データを取得することによって、制御装置50は、研磨されるウェハWの研磨深さに対応する、ウェハWの研磨面積を算出することが可能となる。 The pre-polishing acquisition data includes image data of the bevel portion of the wafer W including the notch portion N. This image data is acquired by the image acquisition device 55 (see FIG. 2) electrically connected to the control device 50. An example of the image acquisition device 55 is an optical profiler configured to acquire the three-dimensional shape of the wafer W based on the reflection of the light with which the wafer W is irradiated. The image acquisition device 55 in FIG. 2 is schematically drawn. The image data of the bevel portion of the wafer W may be acquired before the wafer W is placed on the wafer stage 2. By acquiring the pre-polishing acquisition data, the control device 50 can calculate the polishing area of the wafer W corresponding to the polishing depth of the wafer W to be polished.

モデルの構築において、学習データの説明変数を研磨情報データ(研磨前取得データおよび研磨中取得データを含む)とし、学習データの目的変数を、実際にウェハWを研磨しているときの現在の研磨レート(実研磨レート)の、理論上求められる予測研磨レートからのずれを表す数値、例えば、1:非常に悪い、2:悪い、3:やや良い、4:良い、5:非常に良いという5段階評価として与えることができる。一実施形態では、上記ずれを表す数値は、5段階評価に限らず、例えば3段階評価、または10段階評価であってもよい。実研磨レートの予測研磨レートからのずれは、研磨効率を示す数値として表されてもよい。 In the model construction, the explanatory variables of the learning data are polishing information data (including the pre-polishing acquisition data and the during-polishing acquisition data), and the objective variable of the learning data is the current polishing when the wafer W is actually being polished. The numerical value indicating the deviation of the rate (actual polishing rate) from the theoretically calculated predicted polishing rate, for example, 1: very poor, 2: bad, 3: good, 4: good, 5: very good 5 It can be given as a graded rating. In one embodiment, the numerical value indicating the deviation is not limited to the 5-level evaluation, and may be, for example, the 3-level evaluation or the 10-level evaluation. The deviation of the actual polishing rate from the predicted polishing rate may be expressed as a numerical value indicating the polishing efficiency.

研磨効率の判定結果から、最適な研磨レシピを自動的に生成することが可能となる。例えば、判定結果が1:「非常に悪い」であれば、現在の研磨テープのウェハに対する接触圧力が所定の第1の数値(または割合)だけ増加(または減少)するように、制御装置50は、ストッパー35の傾き量に基づいて、ストッパー35に加えられた荷重を算出し(図7参照)、ストッパー移動機構37の動作を制御して、ストッパー35の移動を制御する。制御装置50は、ウェハステージ2の回転速度を制御してもよい。 An optimum polishing recipe can be automatically generated from the result of the polishing efficiency determination. For example, if the determination result is 1: "very bad", the controller 50 causes the contact pressure of the current polishing tape on the wafer to increase (or decrease) by a predetermined first numerical value (or ratio). , The load applied to the stopper 35 is calculated based on the amount of inclination of the stopper 35 (see FIG. 7), and the operation of the stopper moving mechanism 37 is controlled to control the movement of the stopper 35. The controller 50 may control the rotation speed of the wafer stage 2.

判定結果が2:「悪い」であれば、現在の研磨テープのウェハに対する接触圧力が所定の第2の数値(または割合)だけ増加(または減少)するように、制御装置50は、ストッパー35の傾き量に基づいて、ストッパー35に加えられた荷重を算出し(図7参照)、ストッパー移動機構37の動作を制御して、ストッパー35の移動を制御する。制御装置50は、ウェハステージ2の回転速度を制御してもよい。 If the determination result is 2: "bad", the control device 50 controls the stopper 35 to increase (or decrease) the contact pressure of the current polishing tape with respect to the wafer by a predetermined second numerical value (or ratio). The load applied to the stopper 35 is calculated based on the amount of inclination (see FIG. 7), the operation of the stopper moving mechanism 37 is controlled, and the movement of the stopper 35 is controlled. The controller 50 may control the rotation speed of the wafer stage 2.

判定結果が5:「非常に良い」であれば、制御装置50は、現在の研磨テープのウェハに対する接触圧力を不変とする。このステップを最適の判定結果が出力されるまで繰り返し行う。上記第1の数値(または割合)は、上記第2の数値(または割合)よりも大きい(または小さい)。 If the determination result is 5: "very good", the controller 50 does not change the current contact pressure of the polishing tape with respect to the wafer. This step is repeated until the optimum determination result is output. The first numerical value (or ratio) is larger (or smaller) than the second numerical value (or ratio).

このように、制御装置50は、実研磨レートの予測研磨レートからのずれの原因を分析して、実研磨レートが予測研磨レートと一致するように、実研磨レートに変化を及ぼす要素(少なくとも、研磨荷重および/またはウェハWの回転速度)を補正する。制御装置50は、研磨レートの補正を基礎付ける上記要素の内容を研磨レシピの作成内容に反映して、最適な研磨レシピを生成する。 As described above, the control device 50 analyzes the cause of the deviation of the actual polishing rate from the predicted polishing rate, and changes the actual polishing rate so that the actual polishing rate matches the predicted polishing rate (at least, The polishing load and/or the rotation speed of the wafer W) are corrected. The control device 50 reflects the content of the above-mentioned elements that are the basis of the correction of the polishing rate in the content of creating the polishing recipe to generate the optimum polishing recipe.

図11は、研磨レシピを生成するモデルの一実施形態を示す模式図である。モデルは、入力層301と、複数の隠れ層(中間層ともいう)302と、出力層303を有したニューラルネットワークである。図11に示すモデルは、4つの隠れ層302を有しているが、モデルの構成は図11に示す実施形態に限られない。モデルの入力層301には研磨幅、研磨深さ、および使用される研磨具の種類が入力される。 FIG. 11 is a schematic diagram showing an embodiment of a model for generating a polishing recipe. The model is a neural network having an input layer 301, a plurality of hidden layers (also referred to as intermediate layers) 302, and an output layer 303. The model shown in FIG. 11 has four hidden layers 302, but the configuration of the model is not limited to the embodiment shown in FIG. In the input layer 301 of the model, the polishing width, the polishing depth, and the type of polishing tool used are input.

上記のように構築されたモデルに、研磨深さおよび研磨幅と、使用される研磨具の種類(より具体的には、砥粒の大きさ)を入力すると、コンピュータは、ニューラルネットワークを構成する多層パーセプトロンのアルゴリズムに従って演算を実行し、最適な研磨レシピを出力する。研磨装置は、出力された研磨レシピに基づいて、ウェハWの研磨を実行する。 When the polishing depth and the polishing width and the type of the polishing tool used (more specifically, the size of the abrasive grain) are input to the model constructed as described above, the computer configures a neural network. The calculation is executed according to the algorithm of the multilayer perceptron, and the optimum polishing recipe is output. The polishing apparatus polishes the wafer W based on the output polishing recipe.

機械学習アルゴリズムを用いた上記モデルは、そのモデルを用いた運転を実施している研磨装置において、新たに得られるデータを基に継続的に更新される。これによって、最初にモデルを構築した際から、研磨条件が大きく変更された場合であっても、実情に合わせて更新されていくモデルは、最適な研磨レシピを継続的に出力することが可能となる。 The model using the machine learning algorithm is continuously updated on the basis of newly obtained data in the polishing apparatus that is operating using the model. As a result, even if the polishing conditions have changed significantly since the model was first built, the model that is updated according to the actual situation can continuously output the optimum polishing recipe. Become.

制御装置50は、モデルを構築および更新するためのプログラム、および上記モデルが格納された記憶装置110と、プログラムに従って演算を実行する処理装置120(GPUまたはCPUなど)を備えている。 The control device 50 includes a program for building and updating a model, a storage device 110 in which the model is stored, and a processing device 120 (such as a GPU or a CPU) that executes an operation according to the program.

制御装置50は、少なくとも1台のコンピュータから構成されている。少なくとも1台のコンピュータは、1台のサーバまたは複数台のサーバであってもよい。少なくとも研磨情報データに基づいて研磨効率を判定する上記モデルは、制御装置50の記憶装置110内に格納されている。 The control device 50 is composed of at least one computer. The at least one computer may be one server or multiple servers. The model for determining the polishing efficiency based on at least the polishing information data is stored in the storage device 110 of the control device 50.

図12は、図4および図5に示す制御装置50の少なくとも一部を構成するコンピュータの一実施形態を示す模式図である。コンピュータは、プログラムやデータなどが格納される記憶装置110と、記憶装置110に格納されているプログラムに従って演算を行うCPU(中央処理装置)またはGPU(グラフィックプロセッシングユニット)などの処理装置120と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置110に入力するための入力装置130と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置140と、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークに接続するための通信装置150を備えている。 FIG. 12 is a schematic diagram showing an embodiment of a computer forming at least a part of the control device 50 shown in FIGS. 4 and 5. The computer includes a storage device 110 in which programs and data are stored, a processing device 120 such as a CPU (central processing unit) or GPU (graphic processing unit) that performs an operation according to a program stored in the storage device 110, and data. , A program, and an input device 130 for inputting various information to the storage device 110, an output device 140 for outputting a processing result or processed data, and a connection to a communication network such as the Internet or a local area network. The communication device 150 of FIG.

記憶装置110は、処理装置120がアクセス可能な主記憶装置111と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置112を備えている。主記憶装置111は、例えばランダムアクセスメモリ(RAM)であり、補助記憶装置112は、ハードディスクドライブ(HDD)またはソリッドステートドライブ(SSD)などのストレージ装置である。 The storage device 110 includes a main storage device 111 accessible by the processing device 120 and an auxiliary storage device 112 that stores data and programs. The main storage device 111 is, for example, a random access memory (RAM), and the auxiliary storage device 112 is a storage device such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD).

入力装置130は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み出すための記録媒体読み出し装置132と、記録媒体が接続される記録媒体ポート134を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク(例えば、CD−ROM、DVD−ROM)や、半導体メモリー(例えば、USBフラッシュドライブ、メモリーカード)である。記録媒体読み出し装置132の例としては、CD−ROMドライブ、DVD−ROMドライブなどの光学ドライブや、メモリーリーダーが挙げられる。記録媒体ポート134の例としては、USBポートが挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび/またはデータは、入力装置130を介してコンピュータに導入され、記憶装置110の補助記憶装置112に格納される。出力装置140は、ディスプレイ装置141、印刷装置142を備えている。 The input device 130 includes a keyboard and a mouse, and further includes a recording medium reading device 132 for reading data from the recording medium, and a recording medium port 134 to which the recording medium is connected. The recording medium is a computer-readable recording medium that is a non-transitory tangible material, and is, for example, an optical disk (eg, CD-ROM, DVD-ROM) or a semiconductor memory (eg, USB flash drive, memory card). is there. Examples of the recording medium reading device 132 include an optical drive such as a CD-ROM drive and a DVD-ROM drive, and a memory reader. An example of the recording medium port 134 is a USB port. The program and/or data stored in the recording medium is introduced into the computer via the input device 130 and stored in the auxiliary storage device 112 of the storage device 110. The output device 140 includes a display device 141 and a printing device 142.

機械学習アルゴリズムにより構築された学習済みモデルは記憶装置110に格納されている。この学習済みモデルは、図11に示すように、入力層301と、複数の隠れ層(中間層ともいう)302と、出力層303を有したニューラルネットワークである。コンピュータは、記憶装置110に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。すなわち、コンピュータは、砥粒の大きさから特定される研磨具の種類と、研磨具によって研磨されるウェハWの研磨幅の値および研磨深さの値とを、機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルに入力するステップと、ニューラルネットワークを構成する多層パーセプトロンのアルゴリズムに従って演算を実行することによって、出力層303から、研磨レシピを出力するステップを実行する。さらに、コンピュータは、上記モデルを構築するステップ、および上記モデルを更新するステップを実行する。これらステップをコンピュータに実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介してコンピュータに提供される。または、プログラムおよび上記モデルは、インターネットなどの通信ネットワークを介して通信装置150からコンピュータに入力されてもよい。 The trained model constructed by the machine learning algorithm is stored in the storage device 110. This learned model is a neural network having an input layer 301, a plurality of hidden layers (also referred to as intermediate layers) 302, and an output layer 303, as shown in FIG. The computer operates according to a program electrically stored in the storage device 110. That is, the computer models the type of the polishing tool specified from the size of the abrasive grains, the value of the polishing width and the value of the polishing depth of the wafer W polished by the polishing tool, by a machine learning algorithm. And a step of outputting the polishing recipe from the output layer 303 by executing an operation according to the algorithm of the multilayer perceptron that constitutes the neural network. In addition, the computer performs the steps of building the model and updating the model. A program for causing a computer to execute these steps is recorded in a computer-readable recording medium that is a non-transitory tangible material, and is provided to the computer via the recording medium. Alternatively, the program and the model may be input to the computer from the communication device 150 via a communication network such as the Internet.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments are described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above-described embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the broadest scope according to the technical idea defined by the claims.

1 ウェハ保持部(基板保持部)
2 ウェハステージ(基板ステージ)
3 ステージモータ
4 ステージトルクセンサ
7 研磨テープ
10 研磨ヘッド組立体
11 研磨ヘッド
12 押圧部材
12a 貫通孔
14 巻き出しリール
15 巻き取りリール
17,18 リールモータ
20 テープ送り装置
21,22 ガイドローラ
23 第1の距離センサ
24 液体供給ノズル
25 エアシリンダ
26 液体供給ライン
27 荷重伝達部材
27a 押圧部材ホルダー
28 温度センサ
29 流量センサ
30 真空ライン
31 位置決め部材
32 第2の距離センサ
33 直動ガイド
34 突部
35 ストッパー
36 サーボモータ
37 ストッパー移動機構
38 ボールねじ機構
39 フレーム
41 ストッパー傾き量決定部
42 荷重決定部
43 ストッパー速度決定部
50 制御装置
55 画像取得装置
110 記憶装置
120 処理装置
130 入力装置
140 出力装置
150 通信装置
301 入力層
302 隠れ層
303 出力層
1 Wafer holder (Substrate holder)
2 Wafer stage (substrate stage)
3 Stage Motor 4 Stage Torque Sensor 7 Polishing Tape 10 Polishing Head Assembly 11 Polishing Head 12 Pressing Member 12a Through Hole 14 Unwinding Reel 15 Winding Reel 17, 18 Reel Motor 20 Tape Feeder 21, 22 Guide Roller 23 First Distance sensor 24 Liquid supply nozzle 25 Air cylinder 26 Liquid supply line 27 Load transfer member 27a Pressing member holder 28 Temperature sensor 29 Flow rate sensor 30 Vacuum line 31 Positioning member 32 Second distance sensor 33 Linear guide 34 Projection 35 Stopper 36 Servo Motor 37 Stopper moving mechanism 38 Ball screw mechanism 39 Frame 41 Stopper inclination amount determining unit 42 Load determining unit 43 Stopper speed determining unit 50 Control device 55 Image acquisition device 110 Storage device 120 Processing device 130 Input device 140 Output device 150 Communication device 301 Input Layer 302 Hidden layer 303 Output layer

Claims (7)

砥粒の大きさから特定される研磨具の種類と、前記研磨具によって研磨される基板の研磨幅の値および研磨深さの値とを、機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルに入力し、
前記研磨具の研磨力が最大となるときの前記研磨具の前記基板に対する接触圧力で前記基板を研磨する条件を含む、研磨条件を有する研磨レシピを前記モデルから出力する、研磨方法。
Type of the polishing tool specified from the size of the abrasive grains, and the value of the polishing width and the polishing depth of the substrate to be polished by the polishing tool, input to the model constructed by the machine learning algorithm,
A polishing method, wherein a polishing recipe having polishing conditions including conditions for polishing the substrate with a contact pressure of the polishing tool with respect to the substrate when the polishing power of the polishing tool is maximized is output from the model.
請求項1に記載の研磨方法であって、
前記研磨レシピは、前記研磨具から前記基板に加えられる研磨荷重を少なくとも含み、
前記研磨条件は、前記基板の研磨の進行とともに変化する前記基板の研磨面積に応じて、前記研磨荷重を変化させる条件を含む、研磨方法。
The polishing method according to claim 1, wherein
The polishing recipe includes at least a polishing load applied to the substrate from the polishing tool,
The polishing condition includes a condition for changing the polishing load according to a polishing area of the substrate which changes with the progress of polishing of the substrate.
請求項1または2に記載の研磨方法であって、
前記研磨レシピは、前記研磨具から前記基板に加えられる研磨荷重を少なくとも含み、
前記研磨条件は、前記基板の異なる硬さを有する複数の層に応じて、前記研磨荷重を変化させる条件を含む、研磨方法。
The polishing method according to claim 1 or 2, wherein
The polishing recipe includes at least a polishing load applied to the substrate from the polishing tool,
The polishing condition includes a condition for changing the polishing load according to a plurality of layers having different hardness of the substrate.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の研磨方法であって、
前記モデルの構築において、学習データの説明変数は、研磨前取得データおよび研磨中取得データを含む研磨情報データとして与えられ、目的変数は、実際の研磨レートの予測研磨レートからのずれを表す数値として与えられる、研磨方法。
The polishing method according to any one of claims 1 to 3,
In the construction of the model, the explanatory variables of the learning data are given as polishing information data including the pre-polishing acquisition data and the polishing-in-process acquired data, and the objective variable is a numerical value indicating the deviation of the actual polishing rate from the predicted polishing rate. Given polishing method.
請求項4に記載の研磨方法であって、
前記研磨前取得データは、画像取得装置により生成された前記基板のエッジ部の画像データを含み、
前記研磨中取得データは、使用される研磨具の種類、前記基板を保持する基板保持部の回転速度および回転トルク、前記研磨具を前記基板に押し付ける研磨ヘッドの振動、前記基板の厚さ方向における前記研磨ヘッドの位置、前記研磨ヘッドの下降速度、前記研磨具から前記基板に加えられる研磨荷重、前記研磨具の移動速度、および前記基板上に供給される液体の流量および温度を含む、研磨方法。
The polishing method according to claim 4, wherein
The pre-polishing acquisition data includes image data of an edge portion of the substrate generated by an image acquisition device,
The data acquired during polishing includes the type of polishing tool used, the rotation speed and rotation torque of the substrate holding unit that holds the substrate, the vibration of the polishing head that presses the polishing tool against the substrate, and the thickness direction of the substrate. A polishing method including the position of the polishing head, the descending speed of the polishing head, the polishing load applied to the substrate from the polishing tool, the moving speed of the polishing tool, and the flow rate and temperature of the liquid supplied onto the substrate. ..
基板を保持する基板保持部と、
研磨具を前記基板に押し付ける研磨ヘッドと、
機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルを有するコンピュータと、を備え、
前記コンピュータは、
前記モデルが格納された記憶装置と、
砥粒の大きさから特定される前記研磨具の種類と、前記研磨具によって研磨される前記基板の研磨幅の値および研磨深さの値とを、前記モデルに入力し、前記研磨具の研磨力が最大となるときの前記研磨具の前記基板に対する接触圧力で前記基板を研磨する条件を含む、研磨条件を有する研磨レシピを前記モデルから出力するための演算を実行する処理装置と、を備えている、研磨装置。
A substrate holding unit that holds the substrate;
A polishing head for pressing a polishing tool onto the substrate,
A computer having a model constructed by a machine learning algorithm,
The computer is
A storage device in which the model is stored,
The type of the polishing tool specified from the size of the abrasive grains, the value of the polishing width and the value of the polishing depth of the substrate to be polished by the polishing tool are input to the model to polish the polishing tool. A processing device that executes a calculation for outputting a polishing recipe having a polishing condition from the model, including a condition for polishing the substrate with a contact pressure of the polishing tool with respect to the substrate when the force is maximized. The polishing device.
入力層と、複数の隠れ層と、出力層とを有するニューラルネットワークからなるモデルの前記入力層に、砥粒の大きさから特定される研磨具の種類と、前記研磨具によって研磨される基板の研磨幅の値および研磨深さの値とを、入力するステップと、
前記ニューラルネットワークを構成する多層パーセプトロンのアルゴリズムに従って演算を実行することによって、前記出力層から、前記研磨具の研磨力が最大となるときの前記研磨具の前記基板に対する接触圧力で前記基板を研磨する条件を含む、研磨条件を有する研磨レシピを出力するステップと、をコンピュータに実行させる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。
An input layer, a plurality of hidden layers, an input layer of a model consisting of a neural network having an output layer, the type of polishing tool specified from the size of the abrasive grains, and the substrate to be polished by the polishing tool A step of inputting a polishing width value and a polishing depth value,
The substrate is polished from the output layer by a contact pressure of the polishing tool with respect to the substrate when the polishing force of the polishing tool is maximized, by performing an operation according to an algorithm of a multilayer perceptron forming the neural network. A computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute a step of outputting a polishing recipe having polishing conditions including the conditions.
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