JP6193623B2 - 研磨方法及び研磨装置 - Google Patents
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Description
ここで、所定の研磨量又は所定の研磨時間とは、研磨時間補正式を求める際に用いる、基準とする研磨量又は研磨時間である。
図3は、本発明の実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す模式図である。図3に示すように、研磨装置は、研磨テーブル100と、研磨対象物である半導体ウェハ等の基板Wを保持して研磨テーブル100上の研磨面に押圧するトップリング20とを備えている。
図12(a)は、変位センサ60及びターゲットプレート61が図11(a)に示す位置関係にある場合であり、図12(b)は、変位センサ60及びターゲットプレート61が図11(b)に示す位置関係にある場合である。
図12(a)に示すように、変位センサ60がターゲットプレート61よりも上方に設置されている場合には、垂直方向におけるドレッサ位置(研磨パッドの位置)の測定方向は下向きの矢印で表される。ドレッサの基準位置aは、研磨テーブル100上に研磨パッド101が無いときのターゲットプレート61の位置であり、ドレッサの初期位置t0(研磨パッドの初期位置t0)は、研磨パッド101の使用開始時のターゲットプレート61の位置であり、ドレッサの位置t(研磨パッドの位置t)は、研磨パッド101の使用中のターゲットプレート61の位置である。研磨パッドの減耗量は(t−t0)で表され、研磨パッドの初期厚さは(a−t0)で表され、研磨パッドの厚さは(a−t)で表される。
以下のようにして研磨パッド101の減耗量が測定される。まず、エアシリンダ53を駆動させて、交換後の研磨パッド101の研磨面101aにドレッサ50を当接させる。この状態で、変位センサ60は、ドレッサ50の初期位置(研磨パッドの初期位置t0)を検知する。ドレッサ50の初期位置(研磨パッドの初期位置t0)は、研磨パッド101が研磨テーブル100に貼られていないときのドレッサ垂直方向位置を基準位置としている。研磨パッドの初期位置t0は、垂直方向における研磨パッド101の研磨面101aの位置である。検知したドレッサの初期位置(研磨パッドの初期位置t0)を制御部47のメモリ部47aに記憶する。そして、1つの、または複数の基板の研磨処理が終了し、ドレッサ50により研磨パッド101をドレッシング中、又はドレッシング終了後、ドレッサ50を研磨面101aに当接させた状態でドレッサ50の位置(研磨パッドの位置t)を測定する。研磨パッドの位置tは、垂直方向における研磨パッド101の研磨面101aの位置である。ドレッサ50の位置は、研磨パッド101の摩耗量に応じて下方に変位するため、制御部47は、ドレッサ50の初期位置(研磨パッドの初期位置t0)と研磨及びドレッシング後のドレッサ50の位置(研磨パッドの位置t)との差(t−t0)を求めることで、研磨パッド101の減耗量を求めることができる。このようにして、ドレッサ50の位置を変位センサ60で検知することにより研磨パッド101の減耗量が求められる(図12(a)参照)。
研磨パッドの厚さは、パッド製造上の誤差により必ずしも均一の初期厚さを有するわけではないので、パッドの初期厚さのバラツキによる影響を取り除くためにも研磨パッドの厚さを計測してフィードフォワード制御を行うことは好ましい。研磨パッド101の厚さを測定するには、研磨パッド101が貼られていない状態の研磨テーブル100の表面にドレッサ50を接触させたときのドレッサ50の垂直方向位置aを変位センサ60により測定する。続いて上述した研磨パッドの減耗量を測定する場合と同様に、研磨パッドの垂直方向初期位置t0及び研磨パッドの垂直方向位置tを測定する。研磨パッドの初期厚さは(a−t0)で表され、研磨パッドの厚さは(a−t)で表される(図12(a)参照)。
研磨パッド101の初期厚さ(a−t0)は制御部47のメモリ部47aに記憶される。
PR=A×(t−t0)2+B×(t−t0)+C (式1)
PT=PQ/PR
=PQ/{A×(t−t0)2+B×(t−t0)+C} (式2)
(2)CAP:基板Wの弾性膜314の中央部に形成されたセンター室360に対応する位置を押圧するセンター室圧力
(3)RAP:基板Wの弾性膜314のリプル314aとリプル314bとの間に形成された環状のリプル室361に対応する位置を押圧するリプル室圧力
(4)OAP:基板Wの弾性膜314のリプル314bおよびエッジ314cによって形成される環状のアウター室362に対応する位置を押圧するアウター室圧力
(5)EAP:基板Wの弾性膜314のエッジ314cおよびエッジ314dによって形成される環状のエッジ室363に対応する位置を押圧するエッジ室圧力
(6)MH:弾性膜314により基板Wが吸着されている状態において該基板Wと研磨面101aとの間の隙間として定義される弾性膜高さ(ヘッド高さ)
CAP(t−t0)=D×(t−t0)2+E×(t−t0)+F
RAP(t−t0)=G×(t−t0)2+H×(t−t0)+I
OAP(t−t0)=J×(t−t0)2+K×(t−t0)+L
EAP(t−t0)=M×(t−t0)2+N×(t−t0)+O
MH(t−t0)=P×(t−t0)2+Q×(t−t0)+R
24 上下動機構
32 ボールねじ
38 ACサーボモータ
47 制御部
47a メモリ部
47b 格納部
47c 演算部
50 ドレッサ
60 変位センサ(研磨パッド測定器)
101 研磨パッド
101a 研磨面
302 リテーナリング
314,404 弾性膜
360 センター室
361 リプル室
362 アウター室
363 エッジ室
Claims (4)
- 研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して基板表面の被研磨膜を研磨する研磨装置において、
研磨に使用される研磨パッドの減耗量又は厚さを測定する研磨パッド測定器と、
前記研磨パッド測定器で測定した研磨パッドの減耗量又は厚さ及び前記研磨パッドの弾性率を記憶するメモリ部と、
前記研磨パッドの弾性率を測定して前記メモリ部に記憶させる弾性率測定器と、
既知の研磨パッドの減耗量又は厚さと、当該減耗量又は厚さの研磨パッドで、基板を所定の研磨量を研磨するのに要した研磨時間及び当該所定の研磨量、又は基板を所定の研磨時間で研磨したときに得られた研磨量及び当該所定の研磨時間との関係から予め作成した研磨時間補正用のアルゴリズムを格納する格納部と、
前記研磨パッド測定器で測定した研磨パッドの減耗量又は厚さと前記研磨時間補正用のアルゴリズムから研磨目標値に最適な研磨時間を算出する演算部と、
を有し、
前記演算部は、前記研磨パッドの弾性率を前記研磨時間補正用のアルゴリズムに加えて、前記研磨時間に反映することを特徴とする研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、
基板の被研磨膜の初期膜厚を測定して前記メモリ部に記憶させる膜厚測定器を更に有することを特徴とする研磨装置。 - 請求項1または2に記載の研磨装置において、前記研磨パッドの弾性に関する指標として、2種類以上のドレッサ荷重にてドレッサを前記研磨パッドに押付け、その時のドレッサ位置の変位差を用いることを特徴とする研磨装置。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の研磨装置において、前記演算部は、前記研磨パッドの減耗量又は厚さと合わせて、前記研磨パッドの弾性率を重回帰式の形式で前記研磨時間に反映することを特徴とする研磨装置。
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