JP6753758B2 - Polishing equipment, polishing methods and programs - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェハ等の基板の研磨を行う研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a substrate such as a semiconductor wafer.
近年、処理対象物(例えば、半導体ウェハなどの基板、または、基板の表面に形成された各種の膜)に対して各種処理を行うために処理装置が用いられている。処理装置の一例としては、処理対象物の研磨処理等を行うためのCMP(ChemicalMechanical Polishing)装置が挙げられる。 In recent years, a processing apparatus has been used to perform various processing on an object to be processed (for example, a substrate such as a semiconductor wafer or various films formed on the surface of the substrate). An example of the processing apparatus is a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus for performing a polishing treatment or the like of a processing object.
CMP装置は、処理対象物の研磨処理を行うための研磨ユニット、処理対象物の洗浄処理及び乾燥処理を行うための洗浄ユニット、及び、研磨ユニットへ処理対象物を受け渡すと共に洗浄ユニットによって洗浄処理及び乾燥処理された処理対象物を受け取るロード/アンロードユニットなどを備える(特許文献1,2)。
The CMP apparatus delivers the object to be treated to a polishing unit for polishing the object to be treated, a cleaning unit for cleaning and drying the object to be treated, and the polishing unit, and is cleaned by the cleaning unit. It also includes a load / unload unit that receives the processed object that has been dried (
特許文献3は、ウェハ表面の平坦化の精度を高めるCMP技術を開示している。特許文献3に記載された発明は、CMPステーションの下流に、非平坦部の検出器を備え、検出器で検出した非平坦部の高さが所定の閾値以上である場合に、局所平坦化ステーションで平坦化を行う。この際、局所平坦化ステーションは、検出された非平坦部の高さに応じて平坦化を行う時間を設定し、当該時間だけ局所平坦化ステーションで平坦化を行う。
上述した特許文献3に記載されたCMP技術は、検出部にて検出された非平坦部について、その高さに応じた時間だけ局所的に平坦化の処理を行うので、非平坦部が多く、かつその高さが高い場合には、局所的な平坦化に非常に時間がかかる。一方、ウェハ表面より大きい平坦化部材(研磨パッド等)を用いた全面的な平坦化(全体研磨)では、複数の非平坦部を同時に研磨できるが、同時に平坦部も研磨することになってしまい、非平坦部と平坦部との段差を解消できる程度には限界がある。
そこで、本発明は上記背景に鑑み、研磨装置において、スループットを向上することを目的とする。
In the CMP technique described in
Therefore, in view of the above background, the present invention aims to improve the throughput in the polishing apparatus.
本発明の研磨装置は、処理対象のウェハに対して全体研磨を行う全体研磨部と、前記ウェハに対して局所研磨を行う局所研磨部と、前記ウェハの膜厚を測定する膜厚測定部と、前記膜厚測定部にて測定した膜厚に基づいて研磨前の前記ウェハの膜厚分布を推定する膜厚分布推定部と、前記膜厚分布と前記全体研磨による段差解消性とに基づいて、前記局所研磨を行うべき前記ウェハの局所研磨部位を設定する局所研磨部位設定部とを備える。 The polishing apparatus of the present invention includes an overall polishing unit that performs overall polishing of the wafer to be processed, a local polishing unit that locally polishes the wafer, and a film thickness measuring unit that measures the film thickness of the wafer. Based on the film thickness distribution estimation unit that estimates the film thickness distribution of the wafer before polishing based on the film thickness measured by the film thickness measuring unit, and the step elimination property of the film thickness distribution and the overall polishing. A local polishing site setting unit for setting a local polishing site of the wafer on which the local polishing should be performed is provided.
この構成により、ウェハ表面の凸部の段差を全体研磨で解消できる度合いである段差解消性を考慮して局所研磨部位を求めることにより、全体研磨による研磨では足りない部分を補う局所研磨を行うことができる。これにより、全体研磨と局所研磨とが相俟って、ウェハの平坦化のスループットを向上できる。 With this configuration, local polishing is performed to compensate for the part that is insufficient by polishing by total polishing by determining the local polishing part in consideration of the level difference eliminating property, which is the degree to which the step of the convex portion on the wafer surface can be eliminated by total polishing. Can be done. As a result, the throughput of wafer flattening can be improved by combining the total polishing and the local polishing.
本発明の研磨装置は、前記局所研磨部位の大きさに基づいて研磨ヘッドを選択する研磨ヘッド選択部と、前記局所研磨部位の属性を入力ノード、前記研磨条件を出力ノードとし、前記入力ノードと前記出力ノードとの関係を規定したレシピ生成モデルを記憶したモデル記憶部と、前記局所研磨部位の属性を前記レシピ生成モデルの前記入力ノードに適用して、前記局所研磨部位に対する局所研磨の前記研磨レシピを生成する研磨レシピ生成部とを備えてもよい。この構成により、局所研磨部位の属性に応じて適切な研磨レシピを決定することができる。 In the polishing apparatus of the present invention, a polishing head selection unit that selects a polishing head based on the size of the local polishing site, an input node for the attribute of the local polishing site, an output node for the polishing condition, and the input node. A model storage unit that stores a recipe generation model that defines the relationship with the output node, and applying the attributes of the local polishing site to the input node of the recipe generation model, the polishing of the local polishing on the local polishing site. It may be provided with a polishing recipe generation unit that generates a recipe. With this configuration, an appropriate polishing recipe can be determined according to the attributes of the local polishing site.
本発明の研磨装置は、前記膜厚測定部にて局所研磨後のウェハの膜厚を測定し、測定によって得られた膜厚データを学習データとしてレシピ生成モデルの学習を行うレシピ生成モデル学習部を備えてもよい。この構成により、局所研磨後の膜厚分布に基づいて、レシピ生成モデルの学習することができる。 In the polishing apparatus of the present invention, the film thickness measuring unit measures the film thickness of the wafer after local polishing, and the recipe generation model learning unit learns the recipe generation model using the film thickness data obtained by the measurement as learning data. May be provided. With this configuration, the recipe generation model can be learned based on the film thickness distribution after local polishing.
本発明の研磨装置において、前記局所研磨部は、前に処理したウェハで用いた研磨レシピで後続のウェハの局所研磨を行ってもよい。この構成により、ウェハ毎に研磨レシピを決定しなくてもよいので、処理の高速化を図ることができる。 In the polishing apparatus of the present invention, the local polishing portion may perform local polishing of the subsequent wafer by the polishing recipe used for the previously processed wafer. With this configuration, it is not necessary to determine the polishing recipe for each wafer, so that the processing speed can be increased.
本発明の研磨装置において、前記局所研磨部は、前記全体研磨部の下流に配置されていてもよいし、上流に配置されていてもよい。全体研磨による段差解消性を考慮した局所研磨部位の設定は、全体研磨を先に行う場合にも、部分研磨を先に行う場合にも適用できる。 In the polishing apparatus of the present invention, the local polishing portion may be arranged downstream of the whole polishing portion or may be arranged upstream. The setting of the locally polished portion in consideration of the step elimination property by the total polishing can be applied to both the case where the total polishing is performed first and the case where the partial polishing is performed first.
本発明の研磨方法は、処理対象のウェハに対して全体研磨と局所研磨とを行う研磨方法であって、研磨装置が、前記ウェハの膜厚を測定するステップと、前記研磨装置が、研磨前の前記ウェハの膜厚に基づいて前記ウェハの膜厚分布を推定するステップと、前記研磨装置が、前記膜厚分布と前記全体研磨による段差解消性とに基づいて、前記局所研磨を行うべき前記ウェハの局所研磨部位を設定するステップと、前記研磨装置が、前記ウェハに対して全体研磨を行うステップと、前記研磨装置が、前記ウェハに対して局所研磨を行うステップとを備える。 The polishing method of the present invention is a polishing method in which total polishing and local polishing are performed on the wafer to be processed, in which the polishing apparatus measures the film thickness of the wafer and the polishing apparatus performs before polishing. The step of estimating the film thickness distribution of the wafer based on the film thickness of the wafer, and the polishing apparatus should perform the local polishing based on the film thickness distribution and the step-eliminating property of the overall polishing. The polishing apparatus includes a step of setting a local polishing site of a wafer, a step of the polishing apparatus performing overall polishing of the wafer, and a step of the polishing apparatus performing local polishing of the wafer.
本発明のプログラムは、処理対象のウェハに対して全体研磨と局所研磨とを行うために研磨装置を制御するためのプログラムであって、前記研磨装置に、前記ウェハの膜厚を測定するステップと、研磨前の前記ウェハの膜厚に基づいて前記ウェハの膜厚分布を推定するステップと、前記膜厚分布と前記全体研磨による段差解消性とに基づいて、前記局所研磨を行うべき前記ウェハの局所研磨部位を設定するステップと、前記ウェハに対して全体研磨を行うステップと、前記ウェハに対して局所研磨を行うステップとを実行させる。 The program of the present invention is a program for controlling a polishing apparatus for performing total polishing and local polishing on a wafer to be processed, and includes a step of measuring the thickness of the wafer on the polishing apparatus. The step of estimating the film thickness distribution of the wafer based on the film thickness of the wafer before polishing, and the step elimination property of the film thickness distribution and the overall polishing of the wafer to be locally polished. The step of setting the local polishing site, the step of performing the entire polishing on the wafer, and the step of performing the local polishing on the wafer are executed.
本発明によれば、全体研磨による研磨では足りない部分を補完する局所研磨部分を設定し、局所研磨に要する時間を短縮して、スループットを向上できる。 According to the present invention, it is possible to set a locally polished portion that complements a portion that is insufficient in polishing by total polishing, shorten the time required for local polishing, and improve throughput.
以下に、本発明の実施の形態の研磨装置および研磨方法について図面を参照しながら説明する。以下で説明する研磨装置の一例として、CMP装置がある。
[研磨装置の全体構成]
図1は、実施の形態に係る研磨装置100の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、研磨装置100は、局所研磨モジュール200、全体研磨モジュール300、洗浄モジュール400、乾燥モジュール500、制御装置600、および搬送機構700を有する。
The polishing apparatus and polishing method according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. An example of a polishing apparatus described below is a CMP apparatus.
[Overall configuration of polishing equipment]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of the
局所研磨モジュール200は、研磨対象物である半導体ウェハWf(以下、「ウェハWf」という)よりも小さな寸法の研磨パッドを用いてウェハWfを研磨するためのモジュールである。局所研磨モジュール200の詳細な構成については後述する。全体研磨モジュール300は、研磨対象物であるウェハWfよりも大きな寸法の研磨パッドを用いてウェハWfを研磨するためのモジュールである。全体研磨モジュール300は、任意の公知の全体研磨モジュールを使用することができるので、本明細書では詳細な説明を行わない。
The
洗浄モジュール400は、研磨後のウェハWfを洗浄するためのモジュールである。洗浄モジュール400は、任意のタイミングでウェハWfを洗浄することができる。例えば、後述する局所研磨および全体研磨のそれぞれの研磨が終了した後に洗浄を行うことができ、また、局所研磨および全体研磨の両方が終了した後に洗浄を行うこともできる。洗浄モジュール400は、任意の公知の洗浄モジュールを使用することができる。
The
乾燥モジュール500は、洗浄したウェハWfを乾燥させるためのモジュールである。乾燥モジュール500は、任意の公知の乾燥モジュールを使用することができる。搬送機構700は、研磨装置100内でウェハWfを搬送するための機構であり、局所研磨モジュール200、全体研磨モジュール300、洗浄モジュール400、および乾燥モジュール500の間でウェハWfの受け渡しを行う。
The
制御装置600は、研磨装置100の各々のモジュールの動作を制御する。制御装置600は、一般的な汎用コンピュータおよび専用コンピュータ等から構成することができ、記憶装置、入出力装置、メモリ、CPUなどのハードウェアを備える。なお、制御装置600は、記憶装置に記憶されたプログラムにしたがってモジュールの動作を制御する。制御装置600を実現するプログラムも本発明の範囲に含まれる。また、搬送機構700は、研磨装置100の内外へウェハWfを出し入れも行う。搬送機構700として任意の公知の搬送機構700を使用することができる。
The
[局所研磨モジュール]
図2は、処理対象物よりも小径の研磨パッド220を用いて研磨処理するための局所研磨モジュール200の一例の概略構成を示す図である。図2に示される局所研磨モジュール200においては、処理対象物であるウェハWfよりも小径の研磨パッド220が使用される。
[Local polishing module]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a
図2に示すように、局所研磨モジュール200は、ウェハWfが設置されるテーブル210と、ウェハWfの処理面に処理を行うための研磨パッド220が取り付けられたヘッド221と、ヘッド221を保持するアーム222と、処理液を供給するための処理液供給系統240と、研磨パッド220のコンディショニング(目立て)を行うためのコンディショニング部260とを備える。局所研磨モジュール200の全体の動作は、制御装置600により制御される。
As shown in FIG. 2, the
研磨パッド220は、例えば発泡ポリウレタン系のハードパッド、スウェード系のソフトパッド、又は、スポンジなどで形成される。図2に示すように、研磨パッド220の径は、ウェハWfよりも小さな寸法である。ここで、研磨パッド220の直径Φは処理対象である膜厚・形状のバラつき領域と同等もしくはそれより小さいことが望ましい。好ましくは50mm以下、より好ましくはΦ10〜30mmであることが望ましい。ウェハWfの局所研磨すべき領域もしくは除去量が十分に小さく、ウェハWfの研磨速度が小さくとも生産性の低下が許容範囲となる場合は、Φ10mm以下とすることも可能である。
The
テーブル210は、ウェハWfを吸着する機構を有し、ウェハWfを保持する。図2に示される実施の形態においては、テーブル210は、駆動機構211によって回転軸A周りに回転できるようになっている。テーブル210は、駆動機構211によって、ウェハWfに角度回転運動、又は、スクロール運動をさせるようになっていてもよく、テーブル210の任意の位置に回転後停止させてもよい。本運動と後述のアーム222の揺動運動とを組み合わせることにより、研磨パッド220はウェハWf上の任意の位置に移動可能となる。研磨パッド220は、ヘッド221のウェハWfに対向する面に取り付けられる。ヘッド221は、図示していない駆動機構によって回転軸B周りに回転できるようになっている。
The table 210 has a mechanism for adsorbing the wafer Wf and holds the wafer Wf. In the embodiment shown in FIG. 2, the table 210 can be rotated around the rotation axis A by the
また、ヘッド221は、図示していない駆動機構、たとえばエアシリンダやボールネジのようなアクチュエータによって研磨パッド220をウェハWfの処理面に押圧できるようになっている。
Further, the
アーム222は、ヘッド221を矢印Cに示すようにウェハWfの半径もしくは直径の範囲内で移動可能である。また、アーム222は、研磨パッド220がコンディショニング部260に対向する位置までヘッド221を揺動できるようになっている。
The
なお、本実施の形態では、ウェハWfに対して、ヘッド221及び研磨パッド220はがそれぞれ1つの例を示しているが、ヘッドおよび研磨パッドの数は複数であってもよい。ヘッド221は、そのヘッド内に複数の研磨パッドを有してもよく、その場合、研磨パッドは大きさが異なるものとしてもよい。また、局所研磨モジュール200は、異なる大きさの研磨パッドを有する複数のヘッドを有してもよい。これらのヘッドないし研磨パッドをウェハWfの研磨すべき面積によって使い分けることで、より効率的なウェハWf表面の処理が可能となる。また、図示しないが、局所研磨モジュール200が研磨パッドを複数有する場合、アームが最適なヘッドを自動で選択できるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
局所研磨モジュール200は、検出ヘッド230を備える。検出ヘッド230には、ウェハWfの被研磨面の状態を検出するための検出器が取り付けられる。検出器は、一例としてWet-ITM(In-line Thickness Monitor)とすることができる。Wet−ITMは、検出ヘッド230がウェハ上に非接触状態にて存在し、ウェハ全面を移動することで、ウェハWf上に形成された膜の膜厚分布(又は膜厚に関連する情報の分布)を検出(測定)することができる。
The
検出ヘッド230はアーム231に保持されており、アーム231を回動させることにより、検出ヘッド230がウェハWfの中心を通過するような軌跡を移動しながら、ウェハWf上の膜厚分布を検出する。
The
なお、検出器としてWet−ITM以外にも任意の方式の検出器を用いることができる。例えば、利用可能な検出方式としては、公知の渦電流式や光学式のような非接触式の検出方式を採用することができ、また、接触式の検出方式を採用してもよい。 In addition to Wet-ITM, any type of detector can be used as the detector. For example, as a usable detection method, a non-contact type detection method such as a known eddy current type or optical type can be adopted, or a contact type detection method may be adopted.
また、ウェハWfに形成されたノッチ、オリエンテーションフラット、及び、レーザーマーカーの少なくとも1つを基準位置として検知するための、ウェハWfとは非接触に配置される検知部232を局所研磨モジュール200の中または外に設け、また、テーブル210を所定位置より角度回転可能なように、回転角度検知機構を駆動機構211に搭載してもよい。
Further, in the
検知部232は、テーブル210と一緒には回転しないように配置される。検知部232により、ウェハWfのノッチ、オリエンテーションフラット、及び、レーザーマーカーの少なくとも1つの位置を検知することで、検出ヘッド230で検出する膜厚等のデータを半径方向の位置のみでなく、周方向の位置とも関連付けることができる。すなわち、このような駆動機構211及びウェハWfの位置に関する指標に基づきウェハWfをテーブル210の所定位置に配置させることで、上記基準位置に対するウェハWf上の膜厚又は膜厚に関連する信号の分布を得ることが可能となる。
The
また、本実施の形態では、検出ヘッド230は、アーム222とは独立に搭載されているが、検出ヘッド230をアーム222に取り付け、アーム222の動作を利用して膜厚又は膜厚や凹凸高さ情報に関連する信号を取得するように構成してもよい。また、本検出ヘッド230で取得した膜厚または膜厚や凹凸高さに関連する信号を元に各被研磨領域の研磨終点を判定してもよい。
Further, in the present embodiment, the
コンディショニング部260は、研磨パッド220の表面をコンディショニングするための部材である。コンディショニング部260は、ドレステーブル261と、ドレステーブル261に設置されたドレッサ262とを備える。ドレステーブル261は、図示しない駆動機構によって回転軸D周りに回転できるようになっている。
The
処理液供給系統240は、ウェハWfの被研磨面に純水(DIW)を供給するための純水ノズル241を備える。純水ノズル241は、純水配管242を介して純水供給源243に接続される。純水配管242には、純水配管242を開閉することができる開閉弁244が設けられる。制御装置600は、開閉弁244の開閉を制御することにより、任意のタイミングでウェハWfの被研磨面に純水を供給することができる。
The processing
処理液供給系統240は、ウェハWfの被研磨面に薬液(Chemi)を供給するための薬液ノズル245を備える。薬液ノズル245は、薬液配管246を介して薬液供給源247に接続される。薬液配管246には、薬液配管246を開閉することができる開閉弁248が設けられる。制御装置600は、開閉弁248の開閉を制御することにより、任意のタイミングでウェハWfの被研磨面に薬液を供給することができる。
The treatment
局所研磨モジュール200は、アーム222、ヘッド221、及び、研磨パッド220を介して、ウェハWfの被研磨面に、純水、薬液、又はスラリ(Slurry)等の研磨液を選択的に供給できるようになっている。すなわち、純水配管242における純水供給源243と開閉弁244との間からは分岐純水配管242aが分岐している。また、薬液配管246における薬液供給源247と開閉弁248との間からは分岐薬液配管246aが分岐している。分岐純水配管242a、分岐薬液配管246a、及び、研磨液供給源249に接続された研磨液配管250は、液供給配管254に合流する。
The
分岐純水配管242aには、分岐純水配管242aを開閉することができる開閉弁251が設けられる。分岐薬液配管246aには、分岐薬液配管246aを開閉することができる開閉弁252が設けられる。研磨液配管250には、研磨液配管250を開閉することができる開閉弁253が設けられる。なお、研磨液は、純水および薬液と同様に、ヘッド221の外部からウェハWf上に供給できるように構成してもよい。
The branched
液供給配管254の第1端部は、分岐純水配管242a、分岐薬液配管246a、及び、研磨液配管250の3系統の配管に接続される。液供給配管254は、アーム222の内部、ヘッド221の中央、及び、研磨パッド220の中央を通って延伸する。液供給配管254の第2端部は、ウェハWfの被研磨面に向けて開口する。制御装置600は、開閉弁251、開閉弁252、及び、開閉弁253の開閉を制御することにより、任意のタイミングで、ウェハWfの被研磨面に純水、薬液、スラリ等の研磨液のいずれか1つ又はこれらの任意の組み合わせの混合液を供給することができる。以上、研磨装置100の全体構成について説明した。続いて、局所研磨モジュール200を制御する本実施の形態の制御装置600の機能について説明する。
The first end of the
[制御装置]
図3は、制御装置600の機能を示す機能ブロック図である。本明細書では、局所研磨モジュール200を制御する機能以外の制御装置600の機能については、説明を省略する。制御装置600は、膜厚分布推定部601と、通信部602と、局所研磨モジュール200を制御する局所研磨制御部1とを有している。通信部602は、上流でエッチング工程等を行う装置と通信する機能を有しており、上流において行ったエッチングパターン等のデータを受信する。
[Control device]
FIG. 3 is a functional block diagram showing the functions of the
膜厚分布推定部601は、処理対象のウェハの膜厚を測定する膜厚測定部800に接続されている。膜厚測定部800は、部分研磨モジュール200に備えられていてもよいし、全体研磨モジュール300に備えられていてもよいし、その他のモジュールに備えられていてもよい。膜厚測定部800の具体例は、例えば、上述した検出ヘッド230や検知部232である。
The film thickness
膜厚分布推定部601は、研磨対象のウェハの膜厚分布を推定する機能を有している。膜厚分布推定部601は、膜厚測定部800から受信したウェハの膜厚の測定結果のデータと、通信部602によって受信したエッチングパターンのデータに基づいて、ウェハの膜厚分布を推定する。ウェハの表面の凹凸は、下層の配線パターンの影響を受けるので、エッチングパターンのデータを用いることで、膜厚測定部800にて測定されていない部分の膜厚を精度良く補完することができる。このように膜厚分布推定部601がウェハの膜厚分布を推定するので、膜厚測定部800は精細な測定を行う必要はなく、膜厚測定に要する時間を短縮できる。なお、本実施の形態では、上流のエッチング工程において用いたエッチングパターンのデータをも用いて膜厚分布を推定する例を説明しているが、エッチングパターンのデータを用いることは必須ではなく、膜厚分布推定部601は、ウェハの膜厚の測定結果のデータのみから膜厚分布を推定する構成としてもよい。
The film thickness
局所研磨制御部1は、局所研磨の研磨レシピを生成するための構成として、局所研磨部位設定部11と、研磨ヘッド選択部12と、研磨レシピ生成部13と、記憶部18に記憶されたレシピ生成モデルとを有している。
The local
図4(a)は、膜厚分布推定部601によって推定した研磨前のウェハの膜厚分布を示すコンター図である。図4(a)では、膜厚の分布を等高線によって表しており、高さが10,15,20の等高線によって膜厚分布を示している。図4(a)に示す例では、高さ10の等高線で囲まれた領域r1と、高さ15の等高線で囲まれた領域r2と、高さ20の等高線で囲まれた2つの領域r3,r4とを有している。
FIG. 4A is a contour diagram showing the film thickness distribution of the wafer before polishing estimated by the film thickness
なお、図4(a)では、コンター図を3種類の等高線によって表したが、何段階に分割するかは適宜設定することができる。分割数が決まれば、膜厚分布推定部601は、(最大高さ−最小低さ)/分割数によって、どの高さの等高線を描くかを決定することができる。
In FIG. 4A, the contour diagram is represented by three types of contour lines, but the number of stages to be divided can be appropriately set. Once the number of divisions is determined, the film thickness
局所研磨部位設定部11は、膜厚分布推定部601にて推定された膜厚分布と全体研磨による段差解消性とに基づいて局所研磨部位を設定する機能を有する。図4(b)は、全体研磨による段差解消性について説明するための図であり、図4(a)の膜厚分布のウェハを全体研磨したと仮定したときに想定される膜厚分布を示す図である。全体研磨の研磨条件に基づいて研磨量をシミュレーションすることによって求めることができる。
The local polishing site setting unit 11 has a function of setting the local polishing site based on the film thickness distribution estimated by the film thickness
図4(b)に示す例では、段差解消性を考慮した膜厚分布は、高さ5の等高線で囲まれた領域r5と、高さ10の等高線で囲まれた領域r6,r7とを有している。この例では、図4(a)に示す領域r3,r4は全体研磨によって高さ10の等高線と同じ高さまで研磨され、等高線10(高さ10〜14)で表される一つの領域になる例を示している。
In the example shown in FIG. 4B, the film thickness distribution in consideration of the step elimination property has a region r5 surrounded by contour lines of height 5 and regions r6 and r7 surrounded by contour lines of
局所研磨部位設定部11は、図4(b)に示す全体研磨を行ったと仮定したときの膜厚分布に基づいて、局所研磨部位を設定する。この例では、領域r5〜r7のそれぞれが局所研磨部位として設定される。 The local polishing site setting unit 11 sets the local polishing site based on the film thickness distribution when it is assumed that the entire polishing shown in FIG. 4B is performed. In this example, each of the regions r5 to r7 is set as a local polishing site.
図5は、領域r5〜r7の局所研磨部位が設定された場合に、各ステップにおいて用いる研磨ヘッドおよびその動きを示す図である。この例では、領域r5〜r7の局所研磨部位を局所研磨するのに3ステップを要する。 FIG. 5 is a diagram showing a polishing head used in each step and its movement when a local polishing site of regions r5 to r7 is set. In this example, it takes 3 steps to locally polish the locally polished portion of the regions r5 to r7.
研磨ヘッド選択部12は、局所研磨部位の大きさに基づいて研磨ヘッドを選択する。ステップ1およびステップ2においては、各ステップでの局所研磨部位r7,r6をちょうど覆う大きさの研磨ヘッドを選択する。ステップ3においては、局所研磨部位r5を覆う研磨ヘッドはないので、局所研磨を効率的に行える大きさの研磨ヘッドを選択する。具体的には、局所研磨部位r5をカバーする矩形のスキャンエリア(縦長H×横長W)を設定し、このスキャンエリアを研磨ヘッドでスキャン(走査)することで、領域r5の局所研磨を行う。
The polishing
研磨レシピ生成部13は、局所研磨部位を研磨する研磨レシピを求める機能を有する。まず、研磨レシピ生成部13は、研磨ヘッドで局所研磨部位をカバーする範囲を求める。図5を参照して説明すると、ステップ1及びステップ2においては、研磨ヘッドが局所研磨部位をすっぽりと覆っているので、このような場合には、研磨時の研磨ヘッドの位置を求めればよい。ステップ3においては、局所研磨部位の方が研磨ヘッドより大きいので、局所研磨部位をカバーする矩形のスキャンエリアの縦長Hと横長Wを求める。そして、このスキャンエリアを短時間でくまなくスキャンする研磨ヘッドの軌跡を求める。
The polishing
次に、研磨レシピ生成部13は、局所研磨を行う際のその他の条件を求める。具体的には、研磨レシピ生成部13は、記憶部18から読み出したレシピ生成モデルを用いて、局所研磨部位の属性に応じた研磨レシピを求める。本実施の形態では、レシピ生成モデルとして、ニューラルネットワークモデルを用いる。
Next, the polishing
図6は、モデル記憶部18に記憶されたレシピ生成モデルの例を示す図である。レシピ生成モデルは、入力ノードとして局所研磨部位の属性等を有し、出力ノードとして研磨を行う条件、すなわち研磨レシピを有している。入力ノードとしては、局所研磨部位の平均膜厚、スキャンエリアの縦長及び横長と、ヘッド種類のノードを有している。出力ノードとしては、スキャン速度と、スキャン回数と、研磨パッドの押圧力、研磨時間のノードを有している。なお、図5のステップ1及びステップ2のように研磨ヘッドをスキャンする必要がない場合には、スキャンエリアの縦長、横長の属性の入力ノードおよびスキャン速度やスキャン回数等の出力ノードはないものとして扱う。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a recipe generation model stored in the
図6に示すレシピ生成モデルは、一例であって、研磨レシピを求めるためのモデルの入力ノード、及び出力ノードは、図6にて例示したものに限定されない。例えば、出力ノードとして、研磨ヘッドの回転数やスラリの供給速度のノードなどを有してもよい。また、入力ノードと出力ノードとの間の中間ノードは、一層ではなく複数の層を有してもよい。 The recipe generation model shown in FIG. 6 is an example, and the input node and the output node of the model for obtaining the polishing recipe are not limited to those illustrated in FIG. For example, the output node may have a node such as the rotation speed of the polishing head or the supply speed of the slurry. Further, the intermediate node between the input node and the output node may have a plurality of layers instead of one layer.
研磨レシピ生成部13は、局所研磨部位設定部11にて設定された局所研磨部位の平均膜厚、スキャンエリアの縦長及び横長の属性を入力ノードに適用すると共に、研磨ヘッド選択部12にて選択された研磨ヘッドを適用し、出力ノードの値を求める。これにより、研磨レシピ生成部13は、研磨レシピ、すなわち、局所研磨を行うときの各種の条件を求めることができる。
The polishing
なお、本実施の形態では、研磨レシピを求めるためのレシピ生成モデルとしてニューラルネットワークモデルを例として説明したが、研磨レシピを求めるためのモデルは、ニューラルネットワークモデルに限らず、決定木モデルやベイジアンネットワークモデルを用いることもできる。 In the present embodiment, a neural network model has been described as an example as a recipe generation model for obtaining a polishing recipe, but the model for obtaining a polishing recipe is not limited to the neural network model, but is a decision tree model or a Bayesian network. A model can also be used.
図3に戻って説明を続ける。局所研磨制御部1は、研磨レシピ生成部13にて生成された研磨レシピを検証するシミュレーション部14を備えている。シミュレーション部14は、研磨レシピにしたがってウェハの局所研磨を行ったとした場合の膜厚分布をシミュレーションする。
The explanation will be continued by returning to FIG. The local
シミュレーション部14は、記憶部18に記憶されたシミュレーションモデルを読み出し、シミュレーションモデルに局所研磨の条件を適用することにより、局所研磨後の膜厚分布およびスループットを算出する。その結果、局所研磨後のウェハの膜厚分布およびスループットが所定の仕様を満たす場合には、シミュレーション部14は、生成された研磨レシピでOKと判定する。シミュレーションした結果、膜厚分布またはスループットが所定の仕様を満たさない場合には、シミュレーション部14は、研磨レシピはNGと判定する。
The
研磨レシピ送信部15は、シミュレーション部14での検証でOKと判定された研磨レシピのデータを局所研磨モジュール200に送信する機能を有する。局所研磨モジュール200は、局所研磨制御部1から送信された研磨レシピを研磨レシピ受信部271にて受信すると、受信した研磨レシピにしたがって、各種駆動部270を駆動して、局所研磨を行う。
The polishing
各種駆動部270とは、図2を用いて説明した局所研磨装置100を駆動させる駆動部であり、例えば、テーブル210の駆動機構211、アーム222の駆動機構、研磨パッド220を回転させる回転駆動機構、研磨パッド220をウェハに押圧するアクチュエータ、処理液供給系統240の開閉弁244,248,251〜253等である。
The
局所研磨モジュール200は、研磨レシピにしたがって、ウェハの局所研磨を行った後、膜厚の測定を行い、測定された膜厚のデータを実研磨データ送信部272から局所研磨制御部1に送信する。局所研磨制御部1は、局所研磨モジュール200から送信された膜厚データを受信すると、受信した膜厚データを教師信号として、学習部16にてレシピ生成モデルの学習を行う。これにより、実研磨データに基づいて、レシピ生成モデルの精度を高めていくことができる。
The
また、局所研磨制御部1は、出力部17を有している。出力部17は、例えば、ディスプレイ等の表示手段によって構成される。局所研磨制御部1は、例えば、シミュレーション部14によるシミュレーション結果を出力部17から出力する。これにより、シミュレーション結果がNGの場合に、ウェハのどの部分の研磨が足りないのか、あるいは、所定の仕様の範囲まで、あとどの程度の研磨が必要なのか等を把握できる。これにより、研磨レシピを修正したり、研磨レシピを求めるニューラルネットワークモデルを調整することができる。
Further, the local
図7は、研磨装置100によって局所研磨を制御する動作を示す図である。制御装置600は、局所研磨を行うウェハのエッチングパターンのデータを通信部602を介して受信する(S10)。膜厚測定部800は研磨対象のウェハの膜厚を測定し(S11)、膜厚分布推定部601は膜厚の測定結果とエッチングパターンに基づいて膜厚分布を推定し、コンター図を生成する(S12)。続いて、局所研磨部位設定部11は、ウェハ処理前の膜厚分布に基づいて、全体研磨を行ったとした場合の段差解消後の膜厚分布を推定する(S13)。局所研磨部位設定部11は、推定された膜厚分布に基づいて局所研磨部位を設定する(S14)。
FIG. 7 is a diagram showing an operation of controlling local polishing by the
続いて、局所研磨制御部1は、局所研磨部位の大きさに基づいて、それぞれの局所研磨部位を研磨する研磨ヘッドを選択する(S15)。次に、局所研磨制御部1は、記憶部18からレシピ生成のためのレシピ生成モデルを読み出し、レシピ生成モデルに対して局所研磨部位の属性および研磨ヘッドの種類を適用することによって局所研磨部位を研磨する研磨レシピを生成する(S16)。
Subsequently, the local
次に、局所研磨制御部1は、生成した研磨レシピを用いて局所研磨部位を研磨し、さらに全体研磨を行ったとした場合の膜厚分布をシミュレーションする(S17)。このシミュレーションの結果、スループット、研磨後の膜厚が面均一度の基準を満たすか否かを判定する(S18)。この結果、基準を満たすと判定されたときは(S18でYES)、研磨レシピを記憶部18に記憶すると共に、研磨レシピを局所研磨モジュール200に送信し、ウェハの実研磨を行う(S20)。
Next, the local
シミュレーションの結果、スループット、面均一度の基準を満たさない場合には(S18でNO)、研磨レシピを手動生成し(S19)、生成した研磨レシピによって実研磨を行う(S20)。なお、同じ種類のウェハを処理する場合には、毎回研磨レシピを生成する必要はなく、前に生成した研磨レシピを用いて局所研磨を行う。これにより、研磨レシピを生成する時間を省略できるので、スループットを高めることができる。 As a result of the simulation, if the criteria of throughput and surface uniformity are not satisfied (NO in S18), a polishing recipe is manually generated (S19), and actual polishing is performed according to the generated polishing recipe (S20). When processing the same type of wafer, it is not necessary to generate a polishing recipe every time, and local polishing is performed using the previously generated polishing recipe. As a result, the time for generating the polishing recipe can be omitted, so that the throughput can be increased.
本実施の形態の研磨装置は、局所研磨部位設定部11が局所研磨部位を設定する際に、全体研磨を行ったとした場合の段差解消性を考慮して局所研磨部位を設定するので、全体研磨と局所研磨とが相俟ってスループットを向上できる。 In the polishing apparatus of the present embodiment, when the local polishing part setting unit 11 sets the local polishing part, the local polishing part is set in consideration of the step elimination property when the whole polishing is performed, so that the whole polishing is performed. And local polishing can be combined to improve throughput.
以上、本発明の研磨装置および研磨方法について実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明の研磨装置は上記した実施の形態に限定されるものではない。上記した実施の形態では、膜厚分布推定部601が、膜厚測定部800による測定結果に基づいて膜厚分布を推定する例を挙げたが、膜厚分布推定部601は、膜厚測定結果を用いずに、処理対象ウェハに対して行われた前工程の情報に基づいて膜厚分布を推定してもよい。前工程の情報としては、例えば、上記した実施の形態でも挙げたエッチングパターンのほかに、膜付機の特性、配線パターンのレイアウト、CVDの条件(ガス流量、温度)、めっき装置の運転条件等がある。
Although the polishing apparatus and the polishing method of the present invention have been described in detail with reference to the embodiments, the polishing apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments. In the above-described embodiment, the film thickness
本発明は、半導体ウェハ等の基板の研磨を行う研磨装置等として有用である。 The present invention is useful as a polishing apparatus or the like for polishing a substrate such as a semiconductor wafer.
1 局所研磨制御部
11 局所研磨部位設定部
12 研磨ヘッド選択部
13 研磨レシピ生成部
14 シミュレーション部
15 研磨レシピ送信部
16 学習部
17 出力部
18 記憶部
601 膜厚分布推定部
602 通信部
800 膜厚測定部
1 Local polishing control unit 11 Local polishing
Claims (8)
前記ウェハに対して局所研磨を行う局所研磨部と、
前記ウェハの膜厚を測定する膜厚測定部と、
前記膜厚測定部にて測定した膜厚に基づいて研磨前の前記ウェハの膜厚分布を推定する膜厚分布推定部と、
前記膜厚分布に対して全体研磨を行ったと仮定したときの膜厚分布を求め、求めた膜厚分布に基づいて、前記局所研磨を行うべき前記ウェハの局所研磨部位を設定する局所研磨部位設定部と、
を備える研磨装置。 An overall polishing part that performs overall polishing of the wafer to be processed,
A local polishing part that locally polishes the wafer and
A film thickness measuring unit that measures the film thickness of the wafer,
A film thickness distribution estimation unit that estimates the film thickness distribution of the wafer before polishing based on the film thickness measured by the film thickness measurement unit, and a film thickness distribution estimation unit.
Local polishing site setting that obtains the film thickness distribution when it is assumed that the entire polishing is performed on the film thickness distribution, and sets the local polishing site of the wafer to which the local polishing should be performed based on the obtained film thickness distribution. Department and
A polishing device equipped with.
前記局所研磨部位の属性を入力ノード、研磨条件を出力ノードとし、前記入力ノードと前記出力ノードとの関係を規定したレシピ生成モデルを記憶したモデル記憶部と、
前記局所研磨部位の属性を前記レシピ生成モデルの前記入力ノードに適用して、前記局所研磨部位に対する局所研磨の研磨レシピを生成する研磨レシピ生成部と、
を備える請求項1に記載の研磨装置。 A polishing head selection unit that selects a polishing head based on the size of the locally polished portion,
Input node attributes of the local polishing site, and an output node Migaku Ken conditions, and the model storage unit that stores a recipe creation model defining the relationship between said input node and said output node,
Applying the attribute of the local polishing site to said input node of said recipe generation model, and the polishing recipe generation unit for generating a Migaku Ken recipe local polishing of the local polishing site,
The polishing apparatus according to claim 1.
研磨装置が、前記ウェハの膜厚を測定するステップと、
前記研磨装置が、研磨前の前記ウェハの膜厚に基づいて前記ウェハの膜厚分布を推定するステップと、
前記研磨装置が、前記膜厚分布に対して全体研磨を行ったと仮定したときの膜厚分布を求め、求めた膜厚分布に基づいて、前記局所研磨を行うべき前記ウェハの局所研磨部位を設定するステップと、
前記研磨装置が、前記ウェハに対して全体研磨を行うステップと、
前記研磨装置が、前記ウェハに対して局所研磨を行うステップと、
を備える研磨方法。 It is a polishing method that performs total polishing and local polishing on the wafer to be processed.
The step in which the polishing device measures the film thickness of the wafer,
A step in which the polishing apparatus estimates the film thickness distribution of the wafer based on the film thickness of the wafer before polishing.
The film thickness distribution when it is assumed that the polishing apparatus performs overall polishing with respect to the film thickness distribution is obtained, and the local polishing portion of the wafer to be locally polished is set based on the obtained film thickness distribution. Steps to do and
The step that the polishing apparatus performs the whole polishing on the wafer,
A step in which the polishing apparatus locally polishes the wafer,
Polishing method including.
前記ウェハの膜厚を測定するステップと、
研磨前の前記ウェハの膜厚に基づいて前記ウェハの膜厚分布を推定するステップと、
前記膜厚分布に対して全体研磨を行ったと仮定したときの膜厚分布を求め、求めた膜厚分布に基づいて、前記局所研磨を行うべき前記ウェハの局所研磨部位を設定するステップと、
前記ウェハに対して全体研磨を行うステップと、
前記ウェハに対して局所研磨を行うステップと、
を実行させるプログラム。 A program for controlling a polishing apparatus for performing total polishing and local polishing on a wafer to be processed.
The step of measuring the film thickness of the wafer and
A step of estimating the film thickness distribution of the wafer based on the film thickness of the wafer before polishing, and
A step of obtaining a film thickness distribution when it is assumed that the entire film thickness is polished with respect to the film thickness distribution, and setting a locally polished portion of the wafer to be locally polished based on the obtained film thickness distribution .
The step of polishing the entire wafer and
The step of locally polishing the wafer and
A program that executes.
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