KR102371938B1 - 기판 연마 장치 및 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

연마 부재 상에서 요동함으로써 당해 연마 부재를 드레싱하는 드레서이며, 이동 방향을 따라 연마 부재 상에 설정된 복수의 스캔 에어리어에 있어서 이동 속도를 조정 가능하게 되어 있는 드레서와, 당해 드레서의 이동 방향을 따라 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 모니터 에어리어에 있어서 연마 부재의 표면 높이를 측정하는 높이 검출부와, 복수의 모니터 에어리어 및 복수의 스캔 에어리어로부터 정의되는 드레스 모델 행렬을 설정하는 드레스 모델 설정부와, 목표 커트양으로부터의 편차, 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차, 및 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차에 기초하여 평가 지표를 설정하는 평가 지표 작성부와, 당해 평가 지표에 기초하여, 드레서의 각 스캔 에어리어에 있어서의 이동 속도를 안출하는 이동 속도 산출부를 구비하고, 목표 커트양으로부터의 편차는, 드레서의 목표 커트양과, 드레스 모델 행렬을 이용하여 산출되는 패드 마모량과의 차의 제곱값이다.

Description

기판 연마 장치 및 방법{SUBSTRATE POLISHING APPARATUS AND METHOD}
본 출원은, 2017년 7월 5일에 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2017-131968호의 이익을 주장하며,　그 전체 내용은 본 명세서에 참조에 의해 포함된다.
본 발명은, 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 부재의 프로파일 조정 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 고집적화가 진행됨에 따라, 회로의 배선이 미세화되고, 집적되는 디바이스의 치수도 보다 미세화되고 있다. 그래서 표면에 예를 들어 금속 등의 막이 형성된 웨이퍼를 연마하여, 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이 필요해지고 있다. 이 평탄화법 중 하나로서, 화학 기계 연마(CMP) 장치에 의한 연마가 있다. 화학 기계 연마 장치는, 연마 부재(연마포, 연마 패드 등)와, 웨이퍼 등의 연마 대상물을 보유 지지하는 보유 지지부(톱링, 연마 헤드, 척 등)를 갖고 있다. 그리고 연마 대상물의 표면(피연마면)을 연마 부재의 표면에 압박하고, 연마 부재와 연마 대상물 사이에 연마액(지액, 약액, 슬러리, 순수 등)을 공급하면서, 연마 부재와 연마 대상물을 상대 운동시킴으로써, 연마 대상물의 표면을 평탄하게 연마하도록 하고 있다.
이러한 화학 기계 연마 장치에 사용되는 연마 부재의 재료로서는, 일반적으로 발포 수지나 부직포가 사용되고 있다. 연마 부재의 표면에는 미세한 요철이 형성되어 있고, 이 미세한 요철은, 막힘 방지나 연마 저항의 저감에 효과적인 칩 포켓으로서 작용한다. 그러나 연마 부재로 연마 대상물의 연마를 계속하면, 연마 부재 표면의 미세한 요철이 찌부러져 버려, 연마 레이트의 저하를 야기한다. 이 때문에, 다이아몬드 입자 등의 다수의 지립을 전착시킨 드레서로 연마 부재 표면의 드레싱(날세움)을 행하여, 연마 부재 표면에 미세한 요철을 재형성한다.
연마 부재의 드레싱 방법으로서는, 예를 들어 회전하는 드레서를 이동(원호 형이나 직선형으로 왕복 운동, 요동)시키면서, 드레싱면을 회전하고 있는 연마 부재에 압박하여 드레싱한다. 연마 부재의 드레싱 시에, 미량이기는 하지만 연마 부재의 표면이 깎아내어진다. 따라서, 적절하게 드레싱이 행해지지 않으면 연마 부재의 표면에 부적절한 굴곡이 발생하여, 피연마면 내에서 연마 레이트의 변동이 발생한다고 하는 문제가 있다. 연마 레이트의 변동은, 연마 불량의 원인이 되기 때문에, 연마 부재의 표면에 부적절한 굴곡을 발생시키지 않도록 드레싱을 적절하게 행할 필요가 있다. 즉, 연마 부재의 적절한 회전 속도, 드레서의 적절한 회전 속도, 적절한 드레싱 하중, 드레서의 적절한 이동 속도라고 하는, 적절한 드레싱 조건에서 드레싱을 행함으로써 연마 레이트의 변동을 회피하고 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2014-161944호 공보에 기재된 연마 장치에서는, 드레서의 요동 방향을 따라 복수의 요동 구간을 설정함과 함께, 각 요동 구간에 있어서의 연마 부재의 표면 높이의 측정값으로부터 얻어진 현재의 프로파일과, 목표 프로파일의 차분을 계산하고, 그 차분이 없어지도록 각 요동 구간에서의 드레서의 이동 속도를 보정하도록 하고 있다.
그러나 상기 특허문헌에 기재된 보정 방법에 의해서도, 예를 들어 목표 프로파일과의 차분이 큰 경우에는, 각 요동 구간에 있어서의 드레서 이동 속도의 변동량이 커져 버려, 드레서 이동 속도가 안정되지 않고, 그 결과, 의도한 연마 부재의 프로파일이 얻어지지 않는 경우가 있었다.
본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 목표로 하는 연마 부재의 프로파일을 실현할 수 있는 연마 부재의 프로파일 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 그러한 연마 부재의 프로파일 조정 방법을 실행할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 연마 장치는, 연마 부재 상에서 요동함으로써 당해 연마 부재를 드레싱하는 드레서이며, 이동 방향을 따라 연마 부재 상에 설정된 복수의 스캔 에어리어에 있어서 이동 속도를 조정 가능하게 되어 있는 드레서와, 당해 드레서의 이동 방향을 따라 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 모니터 에어리어에 있어서 연마 부재의 표면 높이를 측정하는 높이 검출부와, 복수의 모니터 에어리어 및 복수의 스캔 에어리어로부터 정의되는 드레스 모델 행렬을 설정하는 드레스 모델 설정부와, 목표 커트양으로부터의 편차, 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차, 및 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차에 기초하여 평가 지표를 설정하는 평가 지표 작성부와, 당해 평가 지표에 기초하여, 드레서의 각 스캔 에어리어에 있어서의 이동 속도를 안출하는 이동 속도 산출부를 구비하고, 목표 커트양으로부터의 편차는, 드레서의 목표 커트양과, 드레스 모델 행렬을 이용하여 산출되는 패드 마모량과의 차의 제곱값인 것을 특징으로 한다.
상기한 연마 장치에 있어서, 평가 지표 작성부는, 스캔 에어리어의 이동 속도와 이동 속도 기준값의 차분에 기초하여 평가 지표를 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 평가 지표 작성부는, 인접하는 스캔 에어리어의 이동 속도의 차분, 혹은 인접하는 상기 스캔 에어리어의 이동 속도의 기준값의 차분에 기초하여 평가 지표를 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 평가 지표 작성부는, 연마 부재의 높이 프로파일의 목표값으로부터의 차분과, 이동 속도의 기준값으로부터의 차분과 인접하는 스캔 에어리어의 이동 속도 차분에 대해, 가중 계수를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 복수의 모니터 에어리어에 있어서의 상기 연마 부재의 커트 레이트를 산출하는 커트 레이트 산출부를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 표면 높이의 측정값으로부터 연마 부재의 커트 레이트를 기억하는 메모리부를 구비하고, 당해 기억된 커트 레이트에 기초하여 연마 부재의 높이 프로파일을 추정하도록 구성하는 것이 바람직하다.
드레서의 이동 속도의 산출 조건은, 드레서가 각 스캔 에어리어에 체류하는 시간의 합계 시간 및/또는 드레서의 이동 속도의 상한값 및 하한값을 제약하는 것이 바람직하다. 또한, 평가 지표에 포함되는 요소를 최소로 하는 최적화 계산을 실시하여 드레서의 이동 속도를 산출하고, 당해 최적화 계산은 2차 계획법인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 태양은, 기판의 연마 장치에 사용되는 연마 부재 상에서 드레서를 요동시켜 당해 연마 부재를 드레싱하는 방법이며, 드레서는 이동 방향을 따라 상기 연마 부재 상에 설정된 복수의 스캔 에어리어에 있어서 이동 속도를 조정 가능하게 되어 있고, 드레서의 이동 방향을 따라 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 모니터 에어리어에 있어서 연마 부재의 표면 높이를 측정하는 스텝과, 복수의 모니터 에어리어 및 복수의 스캔 에어리어로부터 정의되는 드레스 모델 행렬을 설정하는 스텝과, 목표 커트양으로부터의 편차, 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차, 및 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차에 기초하여 평가 지표를 설정하는 스텝과, 당해 평가 지표에 기초하여 드레서의 각 스캔 에어리어에 있어서의 이동 속도를 설정하는 스텝을 구비하고, 목표 커트양으로부터의 편차는, 드레서의 목표 커트양과, 드레스 모델 행렬을 이용하여 산출되는 패드 마모량과의 차의 제곱값인 것을 특징으로 한다.
도 1은 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 드레서 및 연마 패드를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 연마 패드 상에 설정된 스캔 에어리어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 연마 패드의 스캔 에어리어와 모니터 에어리어의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는 드레서 감시 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 6은 각 스캔 에어리어에 있어서의 연마 패드 높이의 프로파일 추이의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7은 각 스캔 에어리어에 있어서의 드레서 이동 속도와 기준값의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8은 드레서의 이동 속도의 조정 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 연마 패드 높이의 추정 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 장치를 나타내는 모식도이다. 연마 장치는, 웨이퍼를 연마하고, 세정하고, 건조시키는 일련의 공정을 행할 수 있는 기판 처리 장치에 설치된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 장치는, 웨이퍼(W)를 연마하기 위한 연마 유닛(10)과, 연마 패드(연마 부재)(11)를 보유 지지하는 연마 테이블(12)과, 연마 패드(11) 상에 연마액을 공급하는 연마액 공급 노즐(13)과, 웨이퍼(W)의 연마에 사용되는 연마 패드(10)를 컨디셔닝(드레싱)하는 드레싱 유닛(14)을 구비하고 있다. 연마 유닛(10) 및 드레싱 유닛(14)은 베이스(15) 상에 설치되어 있다.
연마 유닛(10)은, 톱링 샤프트(21)의 하단부에 연결된 톱링(기판 보유 지지부)(20)을 구비하고 있다. 톱링(20)은, 그 하면에 웨이퍼(W)를 진공 흡착에 의해 보유 지지하도록 구성되어 있다. 톱링 샤프트(21)는, 도시하지 않은 모터의 구동에 의해 회전하고, 이 톱링 샤프트(21)의 회전에 의해, 톱링(20) 및 웨이퍼(W)가 회전한다. 톱링 샤프트(21)는, 도시하지 않은 상하 이동 기구(예를 들어, 서보 모터 및 볼 나사 등으로 구성되는 상하 이동 기구)에 의해 연마 패드(11)에 대해 상하 이동하도록 되어 있다.
연마 테이블(12)은, 그 하방에 배치되는 모터(22)에 연결되어 있다. 연마 테이블(12)은, 그 축심 주위로 모터(22)에 의해 회전된다. 연마 테이블(12)의 상면에는 연마 패드(11)가 부착되어 있고, 연마 패드(11)의 상면이 웨이퍼(W)를 연마하는 연마면(11a)을 구성하고 있다.
웨이퍼(W)의 연마는 다음과 같이 하여 행해진다. 톱링(20) 및 연마 테이블(12)을 각각 회전시켜, 연마 패드(11) 상에 연마액을 공급한다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)를 보유 지지한 톱링(20)을 하강시키고, 또한 톱링(20) 내에 설치된 에어백으로 이루어지는 가압 기구(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼(W)를 연마 패드(11)의 연마면(11a)에 압박한다. 웨이퍼(W)와 연마 패드(11)는 연마액의 존재하에서 서로 미끄럼 접촉되고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 연마되어, 평탄화된다.
드레싱 유닛(14)은, 연마 패드(11)의 연마면(11a)에 접촉하는 드레서(23)와, 드레서(23)에 연결된 드레서 축(24)과, 드레서 축(24)의 상단부에 설치된 에어 실린더(25)와, 드레서 축(24)을 회전 가능하게 지지하는 드레서 암(26)을 구비하고 있다. 드레서(23)의 하면에는 다이아몬드 입자 등의 지립이 고정되어 있다. 드레서(23)의 하면은, 연마 패드(11)를 드레싱하는 드레싱면을 구성한다.
드레서 축(24) 및 드레서(23)는, 드레서 암(26)에 대해 상하 이동 가능하게 되어 있다. 에어 실린더(25)는, 연마 패드(11)에 대한 드레싱 하중을 드레서(23)에 부여하는 장치이다. 드레싱 하중은, 에어 실린더(25)에 공급되는 공기압에 의해 조정할 수 있다.
드레서 암(26)은, 모터(30)에 구동되어, 지지축(31)을 중심으로 하여 요동하도록 구성되어 있다. 드레서 축(24)은, 드레서 암(26) 내에 설치된 도시하지 않은 모터에 의해 회전하고, 이 드레서 축(24)의 회전에 의해, 드레서(23)가 그 축심 주위로 회전한다. 에어 실린더(25)는, 드레서 축(24)을 통해 드레서(23)를 소정의 하중으로 연마 패드(11)의 연마면(11a)에 압박한다.
연마 패드(11)의 연마면(11a)의 컨디셔닝은 다음과 같이 하여 행해진다. 연마 테이블(12) 및 연마 패드(11)를 모터(22)에 의해 회전시켜, 도시하지 않은 드레싱액 공급 노즐로부터 드레싱액(예를 들어, 순수)을 연마 패드(11)의 연마면(11a)에 공급한다. 또한, 드레서(23)를 그 축심 주위로 회전시킨다. 드레서(23)는 에어 실린더(25)에 의해 연마면(11a)에 압박되어, 드레서(23)의 하면(드레싱면)을 연마면(11a)에 미끄럼 접촉시킨다. 이 상태에서, 드레서 암(26)을 선회시켜, 연마 패드(11) 상의 드레서(23)를 연마 패드(11)의 대략 반경 방향으로 요동시킨다. 연마 패드(11)는, 회전하는 드레서(23)에 의해 깎아내어지고, 이에 의해 연마면(11a)의 컨디셔닝이 행해진다.
드레서 암(26)에는, 연마면(11a)의 높이를 측정하는 패드 높이 센서(표면 높이 측정기)(32)가 고정되어 있다. 또한, 드레서 축(24)에는, 패드 높이 센서(32)에 대향하여 센서 타깃(33)이 고정되어 있다. 센서 타깃(33)은, 드레서 축(24) 및 드레서(23)와 일체로 상하 이동하고, 한편으로, 패드 높이 센서(32)의 상하 방향 위치는 고정되어 있다. 패드 높이 센서(32)는 변위 센서이며, 센서 타깃(33)의 변위를 측정함으로써, 연마면(11a)의 높이(연마 패드(11)의 두께)를 간접적으로 측정할 수 있다. 센서 타깃(33)은 드레서(23)에 연결되어 있으므로, 패드 높이 센서(32)는 연마 패드(11)의 컨디셔닝 중에 연마면(11a)의 높이를 측정할 수 있다.
패드 높이 센서(32)에 의한 연마면(11a)의 높이의 측정은, 연마 패드의 반경 방향에 있어서 구분된 복수의 소정의 영역(모니터 에어리어)에서 행해진다. 패드 높이 센서(32)는, 연마면(11a)에 접하는 드레서(23)의 상하 방향의 위치로부터 연마면(11a)을 간접적으로 측정한다. 따라서, 드레서(23)의 하면(드레싱면)이 접촉하고 있는 영역(어느 모니터 에어리어) 연마면(11a)의 높이의 평균이 패드 높이 센서(32)에 의해 측정되고, 복수의 모니터 에어리어에 있어서 연마 패드의 높이를 측정함으로써, 연마 패드의 프로파일(연마면(11a)의 단면 형상)을 얻을 수 있다. 패드 높이 센서(32)로서는, 리니어 스케일식 센서, 레이저식 센서, 초음파 센서 또는 와전류식 센서 등의 모든 타입의 센서를 사용할 수 있다.
패드 높이 센서(32)는, 드레싱 감시 장치(35)에 접속되어 있고, 패드 높이 센서(32)의 출력 신호(즉, 연마면(11a)의 높이의 측정값)가 드레싱 감시 장치(35)로 보내지도록 되어 있다. 드레싱 감시 장치(35)는, 연마면(11a)의 높이의 측정값으로부터 연마 패드(11)의 프로파일을 취득하고, 또한 연마 패드(11)의 컨디셔닝이 정확하게 행해지고 있는지 여부를 판정하는 기능을 구비하고 있다.
연마 장치는, 연마 테이블(12) 및 연마 패드(11)의 회전 각도를 측정하는 테이블 로터리 인코더(36)와, 드레서(23)의 선회 각도를 측정하는 드레서 로터리 인코더(37)를 구비하고 있다. 이들 테이블 로터리 인코더(36) 및 드레서 로터리 인코더(37)는, 각도의 절댓값을 측정하는 앱솔루트 인코더이다. 이들 로터리 인코더(36, 37)는, 드레싱 감시 장치(35)에 접속되어 있고, 드레싱 감시 장치(35)는 패드 높이 센서(32)에 의한 연마면(11a)의 높이 측정 시에 있어서의, 연마 테이블(12) 및 연마 패드(11)의 회전 각도, 나아가 드레서(23)의 선회 각도를 취득할 수 있다.
드레서(23)는, 유니버설 조인트(17)를 통해 드레서 축(24)에 연결되어 있다. 드레서 축(24)은 도시하지 않은 모터에 연결되어 있다. 드레서 축(24)은 드레서 암(26)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 드레서 암(26)에 의해, 드레서(23)는 연마 패드(11)에 접촉하면서, 도 2에 나타낸 바와 같이 연마 패드(11)의 반경 방향으로 요동하도록 되어 있다. 유니버설 조인트(17)는, 드레서(23)의 틸팅을 허용하면서, 드레서 축(24)의 회전을 드레서(5)에 전달하도록 구성되어 있다. 드레서(23), 유니버설 조인트(17), 드레서 축(24), 드레서 암(26) 및 도시하지 않은 회전 기구 등에 의해 드레싱 유닛(14)이 구성되어 있다. 이 드레싱 유닛(14)에는, 드레서(23)의 미끄럼 이동 거리나 미끄럼 이동 속도를 산출하는 드레싱 감시 장치(35)가 전기적으로 접속되어 있다. 이 드레싱 감시 장치(35)로서는, 전용 또는 범용의 컴퓨터를 사용할 수 있다.
드레서(23)의 하면에는 다이아몬드 입자 등의 지립이 고정되어 있다. 이 지립이 고정되어 있는 부분이, 연마 패드(11)의 연마면을 드레싱하는 드레싱면을 구성하고 있다. 드레싱면의 태양으로서는, 원형 드레싱면(드레서(23)의 하면 전체에 지립이 고정된 드레싱면), 링형 드레싱면(드레서(23)의 하면의 주연부에 지립이 고정된 드레싱면), 혹은 복수의 원형 드레싱면(드레서(23)의 중심 주위에 대략 등간격으로 배열된 복수의 소직경 펠릿의 표면에 지립이 고정된 드레싱면)을 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서의 드레서(23)에는, 원형 드레싱면이 설치되어 있다.
연마 패드(11)를 드레싱할 때는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 패드(11)를 화살표 방향으로 소정의 회전 속도로 회전시키고, 드레서(23)를 도시하지 않은 회전 기구에 의해 화살표 방향으로 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 그리고 이 상태에서, 드레서(23)의 드레싱면(지립이 배치된 면)을 연마 패드(11)에 소정의 드레싱 하중으로 압박하여 연마 패드(11)의 드레싱을 행한다. 또한, 드레서 암(26)에 의해 드레서(23)가 연마 패드(11) 상을 요동함으로써, 연마 패드(11)의 연마에서 사용되는 영역(연마 영역, 즉, 웨이퍼 등의 연마 대상물을 연마하는 영역)을 드레싱할 수 있다.
드레서(23)가 유니버설 조인트(17)를 통해 드레서 축(24)에 연결되어 있으므로, 드레서 축(24)이 연마 패드(11)의 표면에 대해 약간 기울어져 있어도, 드레서(23)의 드레싱면은 연마 패드(11)에 적절하게 맞닿는다. 연마 패드(11)의 상방에는, 연마 패드(11)의 표면 조도를 측정하는 패드 조도 측정기(38)가 배치되어 있다. 이 패드 조도 측정기(38)로서는, 광학식 등의 공지의 비접촉형 표면 조도 측정기를 사용할 수 있다. 패드 조도 측정기(38)는 드레싱 감시 장치(35)에 접속되어 있고, 연마 패드(11)의 표면 조도의 측정값이 드레싱 감시 장치(35)로 보내지도록 되어 있다.
연마 테이블(12) 내에는, 웨이퍼(W)의 막 두께를 측정하는 막 두께 센서(막 두께 측정기)(39)가 배치되어 있다. 막 두께 센서(39)는, 톱링(20)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면을 향해 배치되어 있다. 막 두께 센서(39)는, 연마 테이블(12)의 회전에 수반하여 웨이퍼(W)의 표면을 가로질러 이동하면서, 웨이퍼(W)의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기이다. 막 두께 센서(39)로서는, 와전류 센서, 광학식 센서 등의 비접촉 타입의 센서를 사용할 수 있다. 막 두께의 측정값은, 드레싱 감시 장치(35)로 보내진다. 드레싱 감시 장치(35)는, 막 두께의 측정값으로부터 웨이퍼(W)의 막 두께 프로파일(웨이퍼(W)의 반경 방향을 따른 막 두께 분포)을 생성하도록 구성되어 있다.
다음으로, 드레서(23)의 요동에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 드레서 암(26)은, 점 J를 중심으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 소정의 각도만큼 선회한다. 이 점 J의 위치는 도 1에 나타내는 지지축(31)의 중심 위치에 상당한다. 그리고 드레서 암(26)의 선회에 의해, 드레서(23)의 회전 중심은, 원호 L로 나타내는 범위에서 연마 패드(11)의 반경 방향으로 요동한다.
도 3은, 연마 패드(11)의 연마면(11a)의 확대도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 드레서(23)의 요동 범위(요동 폭 L)는, 복수의 (도 3의 예에서는 7개의) 스캔 에어리어(요동 구간)(S1 내지 S7)로 분할되어 있다. 이들 스캔 에어리어(S1 내지 S7)는, 연마면(11a) 상에 미리 설정된 가상적인 구간이며, 드레서(23)의 요동 방향(즉, 연마 패드(11)의 대략 반경 방향)을 따라 배열되어 있다. 드레서(23)는, 이들 스캔 에어리어(S1 내지 S7)를 가로질러 이동하면서, 연마 패드(11)를 드레싱한다. 이들 스캔 에어리어(S1 내지 S7)의 길이는, 서로 동일해도 되고, 또는 달라도 된다.
도 4는, 연마 패드(11)의 스캔 에어리어(S1 내지 S7)와 모니터 에어리어(M1 내지 M10)의 위치 관계를 나타내는 설명도이며, 도면의 횡축은 연마 패드(11)의 중심으로부터의 거리를 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, 7개의 스캔 에어리어와 10개의 모니터 에어리어가 설정된 경우를 예로 하고 있지만, 이들의 수는 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 스캔 에어리어의 양단부로부터 드레서(23)의 반경에 상당하는 폭의 영역에서는, 패드 프로파일의 제어가 곤란하다는 점에서, 내측(패드 중심으로부터 R1 내지 R3의 영역)과 외측(패드 중심으로부터 R4 내지 R2의 영역)에 모니터 제외 폭을 마련하고 있지만, 반드시 제외 폭을 마련할 필요는 없다.
연마 패드(11) 상을 요동하고 있을 때의 드레서(23)의 이동 속도는, 스캔 에어리어(S1 내지 S7)별로 미리 설정되어 있고, 또한 적절하게 조정할 수 있다. 드레서(23)의 이동 속도 분포는, 각각의 스캔 에어리어(S1 내지 S7)에서의 드레서(23)의 이동 속도를 나타내고 있다.
드레서(23)의 이동 속도는, 연마 패드(11)의 패드 높이 프로파일의 결정 요소 중 하나이다. 연마 패드(11)의 커트 레이트는, 단위 시간당 드레서(23)에 의해 깎아내어지는 연마 패드(11)의 양(두께)을 나타낸다. 등속으로 드레서를 이동시킨 경우, 통상, 각 스캔 에어리어에서 깎아내어지는 연마 패드(11)의 두께는 각각 상이하기 때문에, 커트 레이트의 수치도 스캔 에어리어별로 상이하다. 그러나 패드 프로파일은, 통상, 초기 형상을 유지하는 것이 바람직하기 때문에, 스캔 에어리어별 절삭량의 차가 작아지도록 이동 속도를 조정한다.
여기서, 드레서(23)의 이동 속도를 높인다고 하는 것은, 드레서(23)의 연마 패드(11) 상에서의 체류 시간을 짧게 하는 것, 즉, 연마 패드(11)의 절삭량을 낮추는 것을 의미한다. 한편, 드레서(23)의 이동 속도를 낮춘다고 하는 것은, 드레서(23)의 연마 패드(11) 상에서의 체류 시간을 길게 하는 것, 즉 연마 패드(11)의 절삭량을 높이는 것을 의미한다. 따라서, 어느 스캔 에어리어에서의 드레서(23)의 이동 속도를 높임으로써, 그 스캔 에어리어에서의 절삭량을 낮출 수 있고, 어느 스캔 에어리어에서의 드레서(23)의 이동 속도를 낮춤으로써, 그 스캔 에어리어에서의 절삭량을 높일 수 있다. 이에 의해, 연마 패드 전체의 패드 높이 프로파일을 조절할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 드레싱 감시 장치(35)는, 드레스 모델 설정부(41), 베이스 프로파일 산출부(42), 커트 레이트 산출부(43), 평가 지표 작성부(44), 이동 속도 산출부(45), 설정 입력부(46), 메모리(47; '기억부'에 해당함), 패드 높이 검출부(48)를 구비하고 있고, 연마 패드(11)의 프로파일을 취득함과 함께, 소정의 타이밍에, 스캔 에어리어에 있어서의 드레서(23)의 이동 속도가 최적으로 되도록 설정한다.
드레스 모델 설정부(41)는, 스캔 에어리어에서의 연마 패드(11)의 연마량을 산출하기 위한 드레스 모델 행렬 S를 설정한다. 드레스 모델 행렬 S는, 모니터 에어리어의 분할 수를 m(본 실시예에서는 10), 스캔 에어리어의 분할 수를 n(본 실시예에서는 7)이라고 하였을 때의 m행 n열의 실수 행렬이며, 후술하는 각종 파라미터에 의해 결정된다.
연마 패드(11)에서 설정된 각 스캔 에어리어에 있어서의 드레서의 스캔 속도를 V＝[v1, v2, …, vn], 각 스캔 에어리어의 폭을 W＝[w1, w2, …, wn]이라고 하였을 때, 각 스캔 에어리어에서의 드레서(의 중심)의 체류 시간은,
Figure 112018064578014-pat00001
로 표현된다. 이때, 각 모니터 에어리어에 있어서의 패드 마모량을 U＝[u1, u2, …, um]이라고 하였을 때, 전술한 드레스 모델 행렬 S와 각 스캔 에어리어에서의 체류 시간 T를 사용하여,
Figure 112018064578014-pat00002
의 행렬 연산을 행함으로써, 패드 마모량 U가 산출된다.
드레스 모델 행렬 S의 도출에 있어서는, 예를 들어 1) 커트 레이트 모델, 2) 드레서 직경, 3) 스캔 속도 제어의 각 요소를 고려하여, 적절하게 조합할 수 있다. 커트 레이트 모델에 관해서는, 드레스 모델 행렬 S의 각 요소가, 모니터 에어리어에서의 체류 시간에 비례하거나, 혹은 스크래치 거리(이동 거리)에 비례한다는 것을 전제로 하여 설정한다.
또한, 드레서 직경에 관해서는, 드레서의 직경을 고려(드레서의 유효 에어리어 전체에 걸쳐 동일한 커트 레이트에 따라서 연마 패드가 마모됨), 혹은 고려하지 않는(드레서의 중심 위치에서만의 커트 레이트에 따르는) 것을 전제로, 드레스 모델 행렬 S의 각 요소를 설정한다. 드레서 직경을 고려하면, 예를 들어 다이아몬드 입자가 링형으로 도포된 드레서에 대해서도 적절한 드레스 모델을 정의할 수 있다. 또한, 스캔 속도 제어에 관해서는, 드레서의 이동 속도의 변화가 스텝 형상이나, 슬로프 형상 중 어느 것인지에 따라서, 드레스 모델 행렬 S의 각 요소를 설정한다. 이들 파라미터를 적절하게 조합함으로써, 드레스 모델 행렬 S로부터 보다 실태에 합치한 커트양을 산출하여, 정확한 프로파일 예상값을 구할 수 있다.
패드 높이 검출부(48)는, 패드 높이 센서(32)에 의해 연속적으로 측정된 연마 패드의 높이 데이터와, 당해 연마 패드 상의 측정 좌표 데이터를 대응지어, 각 모니터 에어리어에 있어서의 패드 높이를 검출한다.
베이스 프로파일 산출부(42)는, 수렴 시에 있어서의 패드 높이의 목표 프로파일(베이스 프로파일)을 산출한다(도 6 참조). 베이스 프로파일은, 후술하는 이동 속도 산출부(45)에서 사용하는 목표 커트양의 계산에 이용된다. 베이스 프로파일은, 패드 초기 상태에 있어서의 연마 패드의 높이 분포(Diff(j))와 측정된 패드 높이에 기초하여 계산해도 되고, 혹은 설정값으로서 부여해도 된다. 또한, 베이스 프로파일을 설정하지 않는 경우에는, 연마 패드의 형상이 편평해지는 목표 커트양을 계산해도 된다.
목표 커트양의 베이스는, 현 시점에서의 모니터 에어리어별 패드 높이를 나타내는 패드 높이 프로파일 Hp(j)[j＝1, 2…m]과, 별도로 설정된 수렴 시 목표 감모량 Atg를 사용하여, 다음 식으로 산출된다.
Figure 112018064578014-pat00003
또한, 각 모니터 에어리어의 목표 커트양은, 전술한 베이스 프로파일을 고려하여, 다음 식으로 산출할 수 있다.
Figure 112018064578014-pat00004
커트 레이트 산출부(43)는, 각 모니터 에어리어에 있어서의 드레서의 커트 레이트를 산출한다. 예를 들어, 각 모니터 에어리어에 있어서의 패드 높이의 변화량의 기울기로부터 커트 레이트를 산출해도 된다.
평가 지표 작성부(44)는, 후술하는 평가 지표를 사용하여, 스캔 에어리어에서의 최적의 체류 시간(요동 시간)을 산출하여 보정함으로써 각 스캔 에어리어에서의 드레서의 이동 속도를 최적화하는 것이다. 이 평가 지표는, 1) 목표 커트양으로부터의 편차, 2) 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차, 및 3) 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차에 기초하는 지표이며, 각 스캔 에어리어에서의 체류 시간 T＝[w1/v1, w2/v2, …, wn/vn]의 함수가 된다. 그리고 당해 평가 지표가 최소로 되도록 각 스캔 에어리어에서의 체류 시간 T를 정함으로써 드레서의 이동 속도가 최적화된다.
1) 목표 커트양으로부터의 편차
드레서의 목표 커트양을 U0＝[U01, U02, …, U0m]이라고 하였을 때, 전술한 각 모니터 에어리어에서의 패드 마모량 U(＝ST)와의 차의 제곱값(|U-U0|2)을 구함으로써, 목표 커트양으로부터의 편차를 산출한다. 또한, 목표 커트양을 정하기 위한 타깃 프로파일은, 연마 패드의 사용 개시 후의 임의의 타이밍에 결정할 수 있고, 혹은 수동으로 설정된 값에 기초하여 결정하도록 해도 된다.
2) 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차
도 7에 나타낸 바와 같이, 각 스캔 에어리어에서 설정된 기준 레시피에 기초하는 드레서의 이동 속도(기준 속도(기준 체류 시간 T0))와, 각 스캔 에어리어에 있어서의 드레서의 이동 속도(드레서의 체류 시간 T)의 차(ΔT)의 제곱값(ΔT2＝|T-T0|2)을 구함으로써, 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차를 산출할 수 있다. 여기서, 기준 속도라 함은, 각 스캔 에어리어에 있어서 편평한 커트 레이트가 얻어질 것이라고 예상되는 이동 속도이며, 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 얻어진 값이다. 기준 속도를 시뮬레이션에 의해 구하는 경우는, 예를 들어 드레서의 스크래치 거리(체류 시간)와 연마 패드의 커트양이 비례하는 것으로 하여, 구할 수 있다. 또한, 기준 속도는, 동일한 연마 패드의 사용 중에, 실제의 커트 레이트에 따라서 적절하게 갱신하도록 해도 된다.
3) 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차
본 실시 형태에 관한 연마 장치에서는, 또한 인접하는 스캔 에어리어에서의 속도 차를 억제함으로써, 이동 속도의 급격한 변화에 수반되는 연마 장치에 대한 영향을 억제하고 있다. 즉, 인접하는 스캔 에어리어에서의 속도의 차의 제곱값(|ΔVinv|2)을 구함으로써, 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차의 지표를 산출할 수 있다. 여기서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 스캔 에어리어 사이의 속도 차로서는, 기준 속도의 차(Δinv) 또는 드레서의 이동 속도(Δv) 중 어느 것을 적용할 수 있다. 또한, 스캔 에어리어의 폭은 고정값이기 때문에, 속도 차의 지표는, 각 스캔 에어리어에서의 드레서의 체류 시간에 의존한다.
평가 지표 작성부(44)는, 이들 3개의 지표에 기초하여, 다음 식으로 나타내어지는 평가 지표 J를 정의한다.
Figure 112018064578014-pat00005
여기서, 평가 지표 J의 우변의 제1항, 제2항 및 제3항은, 각각 목표 커트양으로부터의 편차, 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차, 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차에 기인하는 지표이며, 모두 각 스캔 에어리어에서의 드레서의 체류 시간 T에 의존한다.
그리고 이동 속도 산출부(45)에서는, 평가 지표 J의 값이 최솟값을 취하는 최적화 연산을 행하여, 각 스캔 에어리어에서의 드레서의 체류 시간 T를 구하고, 드레서의 이동 속도를 보정한다. 최적화 연산의 방법으로서는, 2차 계획법을 사용할 수 있지만, 시뮬레이션에 의한 수렴 연산이나 PID 제어를 사용해도 된다.
상기한 평가 지표 J에 있어서, γ, λ 및 η은 소정의 가중치이며, 동일한 연마 패드의 사용 중에 적절하게 변경할 수 있다. 이들 가중치를 변경함으로써, 연마 패드나 드레서의 특성이나 장치의 가동 상황에 따라서, 중시해야 할 지표를 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 드레서의 이동 속도를 구할 때, 합계 드레스 시간이 소정값 이내로 되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 합계 드레스 시간이라 함은, 드레서에 의한 전체 요동 구간(본 실시예에서는 스캔 에어리어(S1 내지 S7))의 이동 시간이다. 합계 드레스 시간(드레싱에 요하는 시간)이 길어지면, 웨이퍼의 연마 행정이나 반송 행정 등의 다른 행정에 영향을 미칠 가능성이 있기 때문에, 이 값이 소정값을 초과하지 않도록, 각 스캔 에어리어에서의 이동 속도를 적절하게 보정하는 것이 바람직하다. 또한, 장치의 기구 상의 제약이 있기 때문에, 드레서의 최대(및 최소) 이동 속도, 및 초기 속도에 대한 최대 속도(최소 속도)의 비율에 대해서도, 설정값 이내로 되도록 드레서의 이동 속도를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 이동 속도 산출부(45)는, 새로운 드레서와 연마 패드의 조합에서 적절한 드레스 조건이 불분명한 경우나, 드레서나 연마 패드의 교환 직후와 같이 드레서의 기준 속도(기준 체류 시간 T0)가 정해져 있지 않은 경우에는, 목표 커트양으로부터의 편차의 조건만을 사용하여 평가 지표 J(하기)를 정하고, 각 스캔 에어리어에서의 드레서의 이동 속도를 최적화(초기 설정)하도록 해도 된다.
Figure 112018064578014-pat00006
설정 입력부(46)는, 예를 들어 키보드나 마우스 등의 입력 디바이스이며, 드레스 모델 행렬 S의 각 성분의 값, 제약 조건의 설정, 커트 레이트 갱신 사이클, 이동 속도 갱신 사이클과 같은 각종 파라미터를 입력한다. 또한, 메모리(47)는, 드레싱 감시 장치(35)를 구성하는 각 구성 요소를 동작하기 위한 프로그램 데이터나, 드레스 모델 행렬 S의 각 성분의 값, 타깃 프로파일, 평가 지표 J의 가중치, 드레서의 이동 속도의 설정값과 같은 각종 데이터를 기억한다.
도 8은, 드레서의 이동 속도를 제어하는 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 연마 패드(11)가 교환된 것이 검지되면(스텝 S11), 드레스 모델 설정부(41)는, 커트 레이트 모델, 드레서 직경, 스캔 속도 제어의 파라미터를 고려하여, 드레스 모델 행렬 S를 도출한다(스텝 S12). 또한, 동일 종류의 패드인 경우, 드레스 모델 행렬을 계속해서 사용할 수도 있다.
다음으로, 드레서의 기준 속도의 계산을 행할지 여부(기준 속도 계산을 행한다는 취지의 입력이 설정 입력부(46)에 의해 이루어졌는지 여부)를 판정한다(스텝 S13). 기준 속도의 계산을 행하는 경우에는, 이동 속도 산출부(45)에 있어서, 드레서의 목표 커트양 U0과 각 모니터 에어리어에서의 패드 마모량 U로부터, 다음 평가 지표 J가 최솟값이 되도록, 각 스캔 에어리어에서의 드레서의 이동 속도(체류 시간 T)를 설정한다(스텝 S14). 계산된 기준 속도를 이동 속도의 초기값으로서 설정해도 된다
Figure 112018064578014-pat00007
그 후, 웨이퍼(W)의 연마 처리가 행해지는 것에 수반하여, 연마 패드(11)에 대한 드레싱 처리가 행해지면, 패드 높이 센서(32)에 의한 연마면(11a)의 높이(패드 높이)의 측정이 행해진다(스텝 S15). 그리고 베이스 프로파일의 취득 조건(예를 들어, 소정 매수의 웨이퍼(W) 연마)이 만족되었는지 여부를 판정하고(스텝 S16), 조건을 만족시킨 경우에는, 베이스 프로파일 산출부(42)에 있어서, 수렴 시에 있어서의 패드 높이의 목표 프로파일(베이스 프로파일)을 산출한다(스텝 S17).
그 후에도, 웨이퍼(W)의 연마 처리가 행해지는 것에 수반하여, 연마 패드(11)에 대한 드레싱 처리가 행해지면, 패드 높이 센서(32)에 의한 연마면(11a)의 높이(패드 높이)의 측정이 행해진다(스텝 S18). 그리고 소정의 커트 레이트 계산 사이클(예를 들어, 소정 매수의 웨이퍼(W) 연마)에 도달하였는지 여부를 판정하고(스텝 S19), 도달한 경우에는, 커트 레이트 갱신부(43)에 있어서, 각 스캔 에어리어에 있어서의 드레서의 커트 레이트가 산출된다(스텝 S20).
또한, 드레서의 이동 속도 갱신 사이클(예를 들어, 소정 매수의 웨이퍼(W) 연마)에 도달하였는지 여부를 판정하고(스텝 S21), 도달한 경우에는, 이동 속도 설정부(45)에 있어서, 평가 지표 J가 최소로 되는 드레서의 체류 시간을 산출함으로써, 각 스캔 에어리어에 있어서의 드레서 이동 속도의 최적화를 행한다(스텝 S22). 그리고 최적화된 이동 속도의 값이 설정되고, 드레서의 이동 속도가 갱신된다(스텝 S23). 이후에는, 스텝 S18로 되돌아가, 연마 패드(11)가 교환될 때까지 상기한 처리가 반복된다.
상기 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)에의 연마 처리에 수반하여 연마 패드의 높이가 저하되는 것을 전제로 하여 설명하였지만, 웨이퍼(W)의 처리가 잠시 행해지지 않는 경우에는, 연마 패드가 수분을 포함하여 팽윤함으로써 외관상의 연마 패드의 높이가 증가하는 경우가 있다. 연마 패드의 팽윤량은, 연마 패드의 종류나 장치의 사용 상태에 따라 변동되지만, 팽윤에 의해 연마 패드의 높이가 변동되면, 평가 지표(J)의 산정에 사용해야 할 커트 레이트가 음의 값으로 되어 버려, 그 결과, 드레서의 이동 속도의 산출이 불가능해지거나, 혹은 산출값이 이상 값으로 될 가능성이 있다. 그러한 경우에는, 연마 장치의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
그래서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 연마 패드의 (실제의) 커트 레이트는 급격하게 변화되지 않는다고 가정하고, 커트 레이트 산출부(43)에 있어서 최신의 (직전의) 커트 레이트의 계산 값을 유지해 두고, 당해 커트 레이트의 값과 전회의 패드 높이의 값을 사용하여, 현재의 패드 높이를 추정하도록 해도 된다. 이에 의해, 드레서의 이동 속도의 산출과 커트 레이트 계산을 비동기로 함으로써, 커트 레이트를 정확하게 계산할 수 없는 상황을 회피할 수 있다.
또한, 커트 레이트의 계산 간격은, 연마 패드와 드레서의 조합에 의해 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 커트 레이트의 계산 방법에 대해, 초기의 패드 높이와 현재의 연마 패드의 높이(측정값)로부터 산출하는 방법과, 전회 커트 레이트 계산을 행하였을 때의 패드 높이와 현재의 연마 패드의 높이로부터 산출하는 방법 중 어느 것을 선택하도록 해도 된다.
또한, 모니터의 대상은 연마 패드 높이에 한정되지 않고, 연마 패드의 표면 조도를 측정하여 당해 표면 조도를 균일하게 하는 이동 속도를 계산하도록 해도 된다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가지는 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지는 않고, 청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.

Claims (20)

  1. 연마 부재 상에서 기판을 미끄럼 접촉시켜 당해 기판을 연마하는 연마 장치이며,
    상기 연마 부재 상에서 요동함으로써 당해 연마 부재를 드레싱하는 드레서이며, 이동 방향을 따라 상기 연마 부재 상에 설정된 복수의 스캔 에어리어에 있어서 이동 속도를 조정 가능하게 되어 있는 드레서와,
    상기 드레서의 이동 방향을 따라 상기 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 모니터 에어리어에 있어서 상기 연마 부재의 표면 높이를 측정하는 높이 검출부와,
    상기 복수의 모니터 에어리어 및 상기 복수의 스캔 에어리어로부터 정의되는 드레스 모델 행렬을 설정하는 드레스 모델 설정부와,
    목표 커트양으로부터의 편차, 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차, 및 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차에 기초하여 평가 지표를 설정하는 평가 지표 작성부와,
    당해 평가 지표에 기초하여, 상기 드레서의 각 스캔 에어리어에 있어서의 이동 속도를 안출하는 이동 속도 산출부를 구비하고,
    상기 목표 커트양으로부터의 편차는, 상기 드레서의 목표 커트양과, 상기 드레스 모델 행렬을 이용하여 산출되는 패드 마모량과의 차의 제곱값인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평가 지표 작성부는, 상기 스캔 에어리어의 이동 속도와 이동 속도 기준값의 차분에 기초하여 상기 평가 지표를 설정하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평가 지표 작성부는 추가로, 인접하는 상기 스캔 에어리어의 이동 속도의 차분에 기초하여 상기 평가 지표를 설정하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평가 지표 작성부는 추가로, 인접하는 상기 스캔 에어리어의 이동 속도의 기준값의 차분에 기초하여 상기 평가 지표를 설정하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 평가 지표 작성부는, 상기 연마 부재의 높이 프로파일의 목표값으로부터의 차분과, 상기 이동 속도의 기준값으로부터의 차분과 인접하는 스캔 에어리어의 이동 속도 차분에 대해, 가중 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 모니터 에어리어에 있어서의 상기 연마 부재의 커트 레이트를 산출하는 커트 레이트 산출부를 구비한 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표면 높이의 측정값으로부터 상기 연마 부재의 커트 레이트를 기억하는 기억부를 구비하고, 당해 기억된 커트 레이트에 기초하여 상기 연마 부재의 높이 프로파일을 추정하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 드레서의 이동 속도의 산출 조건은, 상기 드레서가 각 스캔 에어리어에 체류하는 시간의 합계 시간을 제약하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 드레서의 이동 속도의 산출 조건은, 상기 드레서의 이동 속도의 상한값 및 하한값을 제약하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 평가 지표에 포함되는 요소를 최소로 하는 최적화 계산을 실시하여 상기 드레서의 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 최적화 계산은 2차 계획법인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 드레스 모델 행렬은, 커트 레이트 모델, 드레서 직경, 스캔 속도 제어 중 적어도 하나의 요소에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  13. 기판의 연마 장치에 사용되는 연마 부재 상에서 드레서를 요동시켜 당해 연마 부재를 드레싱하는 방법이며, 상기 드레서는 이동 방향을 따라 상기 연마 부재 상에 설정된 복수의 스캔 에어리어에 있어서 이동 속도를 조정 가능하게 되어 있고,
    상기 드레서의 이동 방향을 따라 상기 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 모니터 에어리어에 있어서 상기 연마 부재의 표면 높이를 측정하는 스텝과,
    상기 복수의 모니터 에어리어 및 상기 복수의 스캔 에어리어로부터 정의되는 드레스 모델 행렬을 설정하는 스텝과,
    목표 커트양으로부터의 편차, 기준 레시피에서의 체류 시간으로부터의 편차, 및 인접하는 스캔 에어리어 사이에서의 속도 차에 기초하여 평가 지표를 설정하는 스텝과,
    당해 평가 지표에 기초하여, 상기 드레서의 각 스캔 에어리어에 있어서의 이동 속도를 설정하는 스텝을 구비하고,
    상기 목표 커트양으로부터의 편차는, 상기 드레서의 목표 커트양과, 상기 드레스 모델 행렬을 이용하여 산출되는 패드 마모량과의 차의 제곱값인 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스캔 에어리어의 이동 속도와 이동 속도 기준값의 차분에 기초하여 상기 평가 지표를 설정하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    인접하는 상기 스캔 에어리어의 이동 속도의 차분에 기초하여 상기 평가 지표를 설정하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    인접하는 상기 스캔 에어리어의 이동 속도의 기준값의 차분에 기초하여 상기 평가 지표를 설정하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 드레서의 이동 속도의 산출 조건은, 상기 드레서의 이동 속도의 상한값 및 하한값에 제약을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 평가 지표에 포함되는 요소를 최소로 하는 최적화 계산을 실시하여 상기 드레서의 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 최적화 계산은 2차 계획법인 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 드레스 모델 행렬은, 커트 레이트 모델, 드레서 직경, 스캔 속도 제어 중 적어도 하나의 요소에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 연마 부재의 드레싱 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113365981A (zh) 2019-01-30 2021-09-07 住友化学株式会社 吡啶酮化合物的制造方法
JP7253458B2 (ja) 2019-06-27 2023-04-06 株式会社荏原製作所 光学式膜厚測定装置の最適な動作レシピを決定する方法、装置、およびシステム
JP2022032201A (ja) * 2020-08-11 2022-02-25 株式会社荏原製作所 基板処理装置及び研磨部材のドレッシング制御方法
CN112936085B (zh) * 2021-02-04 2022-09-16 华海清科股份有限公司 一种化学机械抛光控制方法及控制系统
US20220379431A1 (en) * 2021-06-01 2022-12-01 Applied Materials, Inc. Methods of modeling and controlling pad wear

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006043873A (ja) 2004-07-09 2006-02-16 Ebara Corp 研磨プロファイル又は研磨量の予測方法、研磨方法及び研磨装置、プログラム、記憶媒体
US20080009231A1 (en) 2006-06-30 2008-01-10 Memc Electronic Materials, Inc. Dressing a Wafer Polishing Pad
JP2012254490A (ja) 2011-06-08 2012-12-27 Ebara Corp 研磨パッドのコンディショニング方法及び装置
JP2014161938A (ja) 2013-02-22 2014-09-08 Ebara Corp ドレッサの研磨部材上の摺動距離分布の取得方法、ドレッサの研磨部材上の摺動ベクトル分布の取得方法、および研磨装置
US20160184961A1 (en) 2014-12-26 2016-06-30 Ebara Corporation Polishing apparatus and controlling the same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4658182B2 (ja) * 2007-11-28 2011-03-23 株式会社荏原製作所 研磨パッドのプロファイル測定方法
JP5415735B2 (ja) * 2008-09-26 2014-02-12 株式会社荏原製作所 ドレッシング方法、ドレッシング条件の決定方法、ドレッシング条件決定プログラム、および研磨装置
CN102858495B (zh) * 2010-04-20 2016-06-01 应用材料公司 用于经改良的研磨垫外形的闭回路控制
JP5896625B2 (ja) * 2011-06-02 2016-03-30 株式会社荏原製作所 研磨装置に使用される研磨パッドの研磨面を監視する方法および装置
JP5964262B2 (ja) * 2013-02-25 2016-08-03 株式会社荏原製作所 研磨装置に使用される研磨部材のプロファイル調整方法、および研磨装置
JP6444785B2 (ja) * 2015-03-19 2018-12-26 株式会社荏原製作所 研磨装置およびその制御方法ならびにドレッシング条件出力方法
DE102015008963A1 (de) * 2015-07-10 2017-01-12 Liebherr-Verzahntechnik Gmbh Verfahren zum Abrichten eines Werkzeuges
DE102015009287A1 (de) * 2015-07-10 2017-01-12 Liebherr-Verzahntechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes mit gewünschter Verzahnungsgeometrie

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006043873A (ja) 2004-07-09 2006-02-16 Ebara Corp 研磨プロファイル又は研磨量の予測方法、研磨方法及び研磨装置、プログラム、記憶媒体
US20080009231A1 (en) 2006-06-30 2008-01-10 Memc Electronic Materials, Inc. Dressing a Wafer Polishing Pad
JP2012254490A (ja) 2011-06-08 2012-12-27 Ebara Corp 研磨パッドのコンディショニング方法及び装置
JP2014161938A (ja) 2013-02-22 2014-09-08 Ebara Corp ドレッサの研磨部材上の摺動距離分布の取得方法、ドレッサの研磨部材上の摺動ベクトル分布の取得方法、および研磨装置
US20160184961A1 (en) 2014-12-26 2016-06-30 Ebara Corporation Polishing apparatus and controlling the same

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