JP7141204B2 - 研磨装置、及び研磨方法 - Google Patents
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Description
を計測すると、センサが測定している場所の、ウェハの中心からの半径は、一意的に決定することができない。同一時刻であっても、曲線によって、ウェハの中心からの半径は異なる。
ら回転軸に下ろした垂線の長さである。
を特徴とする第4の形態の研磨装置という構成を採っている。
4とに区画されている。これらのロード/アンロード部62、研磨部63、および洗浄部64は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部65を有している。
磨テーブル30Cと、トップリング31Cと、研磨液供給ノズル32Cと、ドレッサ33Cと、アトマイザ34Cとを備えている。第4研磨ユニット3Dは、研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Dと、トップリング31Dと、研磨液供給ノズル32Dと、ドレッサ33Dと、アトマイザ34Dとを備えている。
タ14は揺動アームシャフト117に固定されている。従って、揺動アーム110は、揺動アームシャフト117に対して回転可能に支持されている。
出力する。
受光用光ファイバ272は、半導体ウェハ16からの反射光を受光し、反射光をフォトメータユニット232へ伝える。投光用光ファイバ270と受光用光ファイバ272と光源ユニット230とフォトメータユニット232は、投受光装置を構成する。
これらの速度が、所定の速度プロファイルに従って制御されるならば、角度を算出することができるからである。
・ 光学式センサ50の回転半径Rs [mm]
回転半径Rsは、研磨テーブル30Aの回転中心70から光学式センサ50までの距離である。
・ 回転角度θs[deg]は、近接センサ222がトリガ信号を出力した時から時間を計測し、研磨テーブル30Aの回転角速度と時間の積から算出した光学式センサ50の回
転角度である。研磨テーブル30Aの回転角速度は、通常、一定値である。一定でないときは、回転角速度と時間との積を加算(または回転角速度を時間で積分)することにより算出できる。なお、基準となる回転位置122は、回転中心70から近接センサ222を見た方向であるため、これに合わせて、ドグ224は、回転中心70と光学式センサ50とを結ぶ半径上にある。なお、ドグ224は任意の位置に設けることができる。ドグ224が、回転中心70と光学式センサ50とを結ぶ半径上にない場合は、回転中心70と光学式センサ50とを結ぶ半径と、回転中心70とドグ224とを結ぶ半径とのなす角度を、上述の研磨テーブル30Aの回転角速度と時間の積から算出した光学式センサ50の回転角度に、加算又は減算すればよい。
・ 揺動アーム110の回転軸108のX座標Xc [mm]
・ 揺動アーム110の回転軸108のY座標Yc [mm]
・ 揺動アーム110の揺動軸の回転半径Rw [mm]
回転半径Rwは、揺動アーム110の回転軸108から、半導体ウェハ16の回転中心118までの距離である。
・ 揺動アーム110の、基準位置から計測した揺動角度θw [deg]
揺動角度θwは、測定時の揺動アーム110に対応する既述の回転角度36aから、基準となる揺動位置120に対応する回転角度36aを減算することにより得られる。
Xs= Rs*cos(θs)
Ys= Rs*sin(θs)
半導体ウェハ16の回転中心118のX座標Xw[mm]、Y座標Yw[mm]は、以下のように算出される。:
Xw=Xc+Rw*cos(θw)
Yw=Yc+Rw*sin(θw)
なお、本実施形態では、揺動位置120は、X軸の正の方向と一致するとしている。X軸の正の方向と一致していない場合は、揺動位置120とX軸の正の方向との間の角度を、揺動角度θwに加算もしくは減算すればよい。
Ds= √{(Xs-Xw)^2+(Ys-Yw)^2}
上記では、流体供給制御装置27が距離Dsを計算するとしたが、終点検出部28が距離Dsを計算してもよい。流体供給制御装置27と終点検出部28のいずれかが距離Dsを計算する場合は、距離Dsを計算した装置は、計算結果を他の装置に送ることができる。さらに、流体供給制御装置27と終点検出部28の両方が並行して距離Dsを計算してもよい。この場合、一方の装置の計算速度が、他方の装置の計算速度より速い時に、当該一方の装置は、他方の装置で計算が終わるのを待たずに、距離Dsがわかるので、処理が早まる。
10により説明する。図9は、揺動アーム110を研磨時に揺動させる場合の半導体ウェハ16上の光学式センサ50の軌跡を示す図である。軌跡74は、半導体ウェハ16の中心を光学式センサ50が通るときの光学式センサ50の移動経路を示す。軌跡76は、半導体ウェハ16の中心を光学式センサ50が通らないときの光学式センサ50の移動経路を示す。図9には、トリガセンサ220が、トリガ信号を出力するタイミング78が、軌跡74と軌跡76のどこにあるかも示す。
まで、この判定を繰り返す。出力された場合は、基準トリガがONした時からの時間を計測する(S12)。この時間を使用して、既述のように半導体ウェハ16の回転中心118から光学式センサ50までの距離Dsを算出する(S14)。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
形態1
研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行うための研磨装置であって、
前記研磨パッドを保持するための、回転可能な研磨テーブルと、
前記研磨物を保持するための、回転可能な保持部と、
前記保持部を保持するための揺動アームと、
前記研磨時に、前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに前記揺動アームを揺動するためのアーム駆動部と、
前記研磨テーブルに配置されて、前記研磨物の膜厚の変化に応じて変化可能な前記研磨物の物理量を測定するための測定部と、
前記研磨物が前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに揺動し、かつ前記保持部により回転するときに、前記研磨物が前記保持部により回転するときの回転軸から、前記測定部による測定時における前記測定部までの距離を決定するための距離決定手段と、
前記測定部が測定した前記物理量と、前記決定された距離とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するための終点検出部と、を有することを特徴とする研磨装置。形態2
前記距離決定手段は、前記測定部が前記研磨テーブルの回転中心の周りを回転するときの基準となる回転位置からの、前記測定時における前記測定部の回転角度と、前記揺動アームが前記揺動中心のまわりに揺動するときの基準となる揺動位置からの、前記測定時における前記揺動アームの揺動角度とに基づいて、前記距離を決定することを特徴とする形態1記載の研磨装置。
形態3
前記距離決定手段は、前記測定部が前記研磨テーブルの回転中心の周りを回転するときの基準となる回転位置から、前記測定時における回転位置まで前記測定部が回転するために要した時間と、前記揺動アームが前記揺動中心のまわりに揺動するときの基準となる揺動位置から、前記測定時における揺動位置まで前記揺動アームが揺動するために要した時間とに基づいて、前記距離を決定することを特徴とする形態1記載の研磨装置。
形態4
前記測定部は、前記研磨テーブルから前記研磨物に測定光を投光し、前記研磨物から反射光を受光するための投受光装置と、
前記研磨テーブルの投受光箇所に設けられる流体室へ、流体を供給するための流体供給部と、
前記流体室への前記流体の供給を制御するための流体供給制御装置と、を有し、
前記流体供給制御装置は、前記決定された距離が所定の範囲内にあるときに、前記流体を供給することを特徴とする形態1ないし3のいずれか1項に記載の研磨装置。
形態5
前記決定された距離が前記所定の範囲内にあるときとは、前記決定された距離が、前記研磨物の半径と所定の長さとを加算した長さ以下であるときであることを特徴とする形態4記載の研磨装置。
形態6
前記流体供給制御装置は、前記決定された距離が前記所定の範囲内に入って、前記流体の供給を開始した時から、所定の期間は、第1の供給量で前記流体を供給し、前記所定の期間が経過した後は、第1の供給量より少ない第2の供給量で前記流体を供給することを特徴とする形態4または6記載の研磨装置。
形態7
研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行うための研磨方法であって、
前記研磨パッドを研磨テーブルに保持しつつ、前記研磨テーブルを回転させるステップと、
前記研磨物を保持部に保持しつつ、前記保持部を回転させるステップと、
揺動アームにより前記保持部を保持して、前記研磨時に、前記揺動アーム上の回転中心
のまわりに前記揺動アームを揺動させるステップと、
前記研磨テーブルに配置された測定部によって、前記研磨物の膜厚の変化に応じて変化可能な前記研磨物の物理量を測定するステップと、
前記研磨物が前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに揺動し、かつ前記保持部により回転するときに、前記研磨物が前記保持部により回転するときの回転軸から、前記測定部による測定時における前記測定部までの距離を決定するステップと、
測定した前記物理量と、決定された前記距離とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するステップと、を有することを特徴とする研磨方法。
16…半導体ウェハ
18a…電流指令
18b…電流値
27…流体供給制御装置
28…終点検出部
30A…研磨テーブル
36a…回転角度
50…光学式センサ
70…回転中心
108…揺動中心
222…近接センサ
224…ドグ
242…供給路
244…排出路
250…流体供給部
256…供給制御弁
268…貫通孔
270…投光用光ファイバ
272…受光用光ファイバ
Claims (7)
- 研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行うための研磨装置であって、
前記研磨パッドを保持するための、回転可能な研磨テーブルと、
前記研磨物を保持するための、回転可能な保持部と、
前記保持部を保持するための揺動アームと、
前記研磨時に、前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに前記揺動アームを回転させて揺動するためのアーム駆動部と、
前記研磨テーブルに配置されて、前記研磨物の膜厚の変化に応じて変化可能な前記研磨物の物理量を測定するための測定部と、
前記研磨物が前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに回転して揺動し、かつ前記保持部により回転するときに、前記研磨物が前記保持部により回転するときの回転軸から、前記測定部による測定時における前記測定部までの距離を決定するための距離決定手段と、
前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに前記揺動アームが回転して揺動しているときに前記測定部が測定した前記物理量と、前記決定された距離とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するための終点検出部と、を有することを特徴とする研磨装置。
- 前記距離決定手段は、前記測定部が前記研磨テーブルの回転中心の周りを回転するときの基準となる回転位置からの、前記測定時における前記測定部の回転角度と、前記揺動アームが前記揺動中心のまわりに回転して揺動するときの基準となる揺動位置からの、前記測定時における前記揺動アームの揺動角度とに基づいて、前記距離を決定することを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
- 前記距離決定手段は、前記測定部が前記研磨テーブルの回転中心の周りを回転するときの基準となる回転位置から、前記測定時における回転位置まで前記測定部が回転するために要した時間と、前記揺動アームが前記揺動中心のまわりに回転して揺動するときの基準となる揺動位置から、前記測定時における揺動位置まで前記揺動アームが揺動するために要した時間とに基づいて、前記距離を決定することを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
- 前記測定部は、前記研磨テーブルから前記研磨物に測定光を投光し、前記研磨物から反射光を受光するための投受光装置と、
前記研磨テーブルの投受光箇所に設けられる流体室へ、流体を供給するための流体供給部と、
前記流体室への前記流体の供給を制御するための流体供給制御装置と、を有し、
前記流体供給制御装置は、前記決定された距離が所定の範囲内にあるときに、前記流体を供給することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の研磨装置。 - 前記決定された距離が前記所定の範囲内にあるときとは、前記決定された距離が、前記研磨物の半径と所定の長さとを加算した長さ以下であるときであることを特徴とする請求項4記載の研磨装置。
- 前記流体供給制御装置は、前記決定された距離が前記所定の範囲内に入って、前記流体の供給を開始した時から、所定の期間は、第1の供給量で前記流体を供給し、前記所定の期間が経過した後は、第1の供給量より少ない第2の供給量で前記流体を供給することを特徴とする請求項4または5記載の研磨装置。
- 研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行うための研磨方法であって、
前記研磨パッドを研磨テーブルに保持しつつ、前記研磨テーブルを回転させるステップと、
前記研磨物を保持部に保持しつつ、前記保持部を回転させるステップと、
揺動アームにより前記保持部を保持して、前記研磨時に、前記揺動アーム上の回転中心のまわりに前記揺動アームを回転して揺動させるステップと、
前記研磨テーブルに配置された測定部によって、前記研磨物の膜厚の変化に応じて変化可能な前記研磨物の物理量を測定するステップと、
前記研磨物が前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに回転して揺動し、かつ前記保持部により回転するときに、前記研磨物が前記保持部により回転するときの回転軸から、前記測定部による測定時における前記測定部までの距離を決定するステップと、
前記揺動アーム上の揺動中心のまわりに前記揺動アームが回転して揺動しているときに測定した前記物理量と、決定された前記距離とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するステップと、を有することを特徴とする研磨方法。
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