JP5293153B2 - 加工量予測方法 - Google Patents
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Description
前記課題を解決するための第2の手段は、前記第1の手段であって、前記研磨体または前記研磨対象物の揺動、前記研磨体と前記研磨対象物との相対回転速度、前記研磨体と前記研磨対象物との相対位置により、微小時間単位ごとに前記研磨対象物の各部分の加工量を計算し、足し合わせて、前記研磨対象物の各部分の加工量を求めることを特徴とするものである。
第1の参考形態は、被加工物を加工する加工条件によって決定される加工形状を予測するシミュレーションモデルであって、当該シミュレーションモデル中に補正係数を含むものを作成し、簡単な加工条件で加工を行った際の実際の加工形状に、前記シミュレーションモデルによって求められた加工形状が近くなるように前記補正係数を決定し、補正係数が決定された前記シミュレーションモデルを使用して、与えられた加工条件に対応する加工条件を予測することを特徴とする加工条件の予測方法である。
ここで、Rは研磨レート、Vは研磨体と研磨対象物との相対速度、Pは研磨体の押し付け圧力、Tは研磨時間であり、kは定数である。
ここに、gは速度補正係数である。
R=k*V’*P*T*Pr …(4)
を使用する。研磨体又は研磨対象物の揺動、研磨体と研磨対象物との相対回転速度、研磨体と研磨対象物との相対位置により、研磨対象物の各部分が受ける(4)式で計算される研磨レートRは刻々変化するので、微小時間単位毎に(4)式を使用して研磨対象物の各部分が受ける研磨レートRを計算し、これらを足し合わせて、最終的に研磨対象物の各部分が受ける研磨量のシミュレーション値とする。
A*VH 2
でモデル化する。ここでAは定数、VHは研磨体の回転数である。
B*VW 2
でモデル化する。ここでBは定数、VWは研磨対象物の回転数である。
C*|VH−VW|
でモデル化する。ここにCは定数である。
(A*VH 2+B*VW 2+C*|VH−VW|)
となり、
W={1−(A*VH 2+B*VW 2+C*|VH−VW|)}
だけの流量が排出されずに研磨の系内に残ることになる。
1/(1−W)
だけの研磨剤を供給していることと同じになる。このWを決定する定数A、B、Cは、研磨レシピによって変わるので、同じだけ研磨剤を供給しても、実際に研磨に使用されている研磨剤の量は、研磨レシピによって変わることになる。
R=k*V’*P*T*Pr/(1−W) …(4’)
を採用すれば、研磨剤の使用効率を考慮したシミュレーションが可能になる。
研磨パッドがウエハよりも小さい小径パッドである図12に示すような研磨装置を用いて研磨を行った。研磨パッドは外形170mm、内径60mmのドーナツ型のものを用い、200mmφの熱酸化膜ウエハを研磨した。ウエハの周囲にはリテーナを置き、その表面高さはウエハ表面から−15μmとした。使用スラリーは、SS25(キャボットILDスラリー)であった。
R=k*P*V*T*Pr …(8)
として、研磨量Rを算出した、k、P、V、Tは、(1)式と同じ意味の変数である。補正係数を変化させて算出した研磨量と、実施の研磨量が最良の一致をみる補正係数を最小二乗法で算出したところ、a=240、b=0.2、d=0.3を得た。
実施例1と同じ研磨装置を用いて研磨を行った。研磨パッドは外形170mm、内径60mmのドーナツ型のものを用い、200mmφの熱酸化膜ウエハを研磨した。ウエハの周囲にはリテーナを置き、その表面高さはウエハ表面から−15μmとした。使用スラリーは、SS25(キャボットILDスラリー)であった。
V’=1−exp(−gV) …(2)
(gは速度補正係数)とし、また、研磨剤の供給排出に応じた実効的な研磨パッド位置の研磨効率の違いをしめす研磨体実効確率Prを、
R=k*V’*P*T*Pr …(4)
に代入し、補正係数を変化させて算出した研磨量と、実施の研磨量が最良の一致をみる補正係数を最小二乗法で算出したところ、a=50、g=15であった。
実施例に用いた研磨装置を用い、シミュレーションによる推定を使用せず、従来のように人間の経験と勘により、研磨形状を均一にする条件を探索した。その結果、研磨量の3%に相当する値が、研磨量のばらつきの1σに相当するという、実施例と同じ研磨条件を見つけることができた。しかし、この条件を見つけるまでに20枚のウエハを使用し、所要時間は3時間であった。
最も一般的な研磨の式である下記のプレストンの式によるシミュレーションを行った。
このシミュレーションで、研磨均一性が最良な条件を抽出し、その条件にて研磨を行った。その結果、研磨量の10%に相当する値が、研磨量のばらつきの1σに相当し、シミュレーションとは全くかけ離れた形状となった。
研磨体回転数と研磨対象物回転数をパラメータとして研磨体のヤング率を計算する式を作り、この式に基づいて決定されたヤング率を使用して研磨量の計算を行い、実測値との誤差を求めた。
研磨体回転数と研磨対象物回転数をパラメータとして研磨体のヤング率を計算する式を作り、この式に基づいて決定されたヤング率を使用して研磨量の計算を行い、実測値との誤差を求めた。このときの研磨条件は実施例3に示したものと同じである。ただし、研磨体のヤング率としては、オフラインで実測により求められた値である1.47kPa/μmを使用した。この計算結果を図7において破線で示す。図7を見ると分かるように、実測データである四角の値と、中央部において大きな乖離が見られる。
研磨体回転数と研磨対象物回転数をパラメータとして研磨体のヤング率を計算する式を作り、この式に基づいて決定されたヤング率を使用して研磨量の計算を行い、実測値との誤差を求めた。このとき、実施例3におけるウエハの周りに、外径325mm、内径201.5mmで、ウエハ面と20μmの段差(ウエハ面に対して凹み)を有するリテーナを設置し、実施例3と同じ条件で研磨を行い、研磨量の計算値と実測値を求めた。このとき、研磨体のヤング率として、計算により求まった4.41kPa/μmを使用した。その結果を図8に示す。図8において実線で示されたデータがウエハ半径方向の加工量計算値であり、四角で示されたものが実測値である。両者は非常に良く一致していることが分かる。
研磨体回転数と研磨対象物回転数をパラメータとして研磨体のヤング率を計算する式を作り、この式に基づいて決定されたヤング率を使用して研磨量の計算を行い、実測値との誤差を求めた。研磨は実施例4と同じ条件で行い、計算値を求めるに当たっては、研磨体のヤング率として、オフラインで実測により求められた値である1.47kPa/μmを使用した。この計算結果を図8において破線で示す。図8を見ると分かるように、実測データである四角の値と、中央部及び周辺部において大きな乖離が見られる。
研磨パッドがウエハよりも小径パッドである図12に示すような研磨装置を用いて研磨を行った。研磨パッドは外形170mm、内径60mmのドーナツ型のものを用い、200mmφのCuウエハを研磨した。研磨剤はフジミ社製PL7102使用し、研磨体を通して100ml/minの流量を供給した。
Claims (2)
- 弾性的性質をもつ研磨体を研磨対象物に押圧しながら相対運動させ、前記研磨対象物を研磨加工する加工装置についての加工量を予測する加工量予測方法であって、加工条件によって決定される加工量を予測するシミュレーションモデルであって、加工量予測計算に使用される押圧力と前記研磨体の変形量とを関連づける補正係数としてのヤング率を含むものを作成し、前記研磨体と前記研磨対象物の接触相対速度、前記研磨体の回転数、前記研磨対象物の回転数の少なくともいずれかをパラメータとして、実際の加工量に、前記シミュレーションモデルによって定められた加工量が近くなるように前記補正係数としてのヤング率を予め定め、前記パラメータごとに定めた前記補正係数としてのヤング率を使用したシミュレーションモデルを使用して、前記研磨体と前記研磨対象物の接触相対速度、前記研磨体の回転数、前記研磨対象物の回転数の少なくともいずれかを含む、与えられた加工条件に対応する加工量を予測することを特徴とする加工量予測方法。
- 前記研磨体または前記研磨対象物の揺動、前記研磨体と前記研磨対象物との相対回転速度、前記研磨体と前記研磨対象物との相対位置により、微小時間単位ごとに前記研磨対象物の各部分の加工量を計算し、足し合わせて、前記研磨対象物の各部分の加工量を求めることを特徴とする請求項1に記載の加工量予測方法。
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