JP6195754B2 - 研磨装置および研磨状態監視方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、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、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、前記スペクトルから膜厚を決定し、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し、前記基板の中心に原点を有する回転座標系上の測定点の座標値を前記回転角度を用いて決定し、前記測定点での膜厚を前記スペクトルから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、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。
本発明の一態様は、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、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、前記スペクトルから膜厚を決定し、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し、前記基板の中心に原点を有する回転座標系上の測定点の座標値を前記回転角度を用いて決定し、前記測定点での膜厚を前記スペクトルから決定し、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、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。
θT=θT0+ωTt (2)
x=LcosθT−L (3)
y=LsinθT (4)
ただし、Lは、研磨テーブル30Aの中心OTとウェーハの中心OWとの距離である。
θW=θW0+ωWt (5)
X=Lcos(θT−θW)−LcosθW (6)
Y=Lsin(θT−θW)+LsinθW (7)
X2+Y2=2L2(1−cosθT) (8)
sinφ=−AsinθT/C (15)
sinψ=cosφ,cosψ=−sinφ (16)
式(16)より、ψ=φ+π/2 (17)
θW=−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ωT,ωWが一定とすると、式(18)で示されるθWは、nとθTのみを独立変数とする関数となる。
k=・・・−2,−1,0,1,2,・・・
θT=kSωT (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θW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。
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 (10)
- 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し、前記基板の中心に原点を有する回転座標系上の測定点の座標値を前記回転角度を用いて決定し、前記測定点での膜厚を前記スペクトルから決定することを特徴とする研磨装置。 - 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いることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
- 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。
- 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、
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、前記スペクトルから膜厚を決定し、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し、前記基板の中心に原点を有する回転座標系上の測定点の座標値を前記回転角度を用いて決定し、前記測定点での膜厚を前記スペクトルから決定することを特徴とする研磨装置。 - 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4に記載の研磨装置。
- 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し、
前記基板の中心に原点を有する回転座標系上の測定点の座標値を前記回転角度を用いて決定し、
前記測定点での膜厚を前記スペクトルから決定し、
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。 - 前記光は前記基板に連続的に照射されることを特徴とする請求項6に記載の研磨状態監視方法。
- 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6に記載の研磨状態監視方法。
- 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、
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、
前記スペクトルから膜厚を決定し、
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し、
前記基板の中心に原点を有する回転座標系上の測定点の座標値を前記回転角度を用いて決定し、
前記測定点での膜厚を前記スペクトルから決定し、
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。 - 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9に記載の研磨状態監視方法。
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