KR20170109228A - 버프 연마 처리에 있어서의 연마량의 시뮬레이션 방법 및 버프 연마 장치 - Google Patents

버프 연마 처리에 있어서의 연마량의 시뮬레이션 방법 및 버프 연마 장치 Download PDF

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Abstract

본원 발명은, 소직경의 버프 패드가 피연마 기판으로부터 오버행되었을 때에 기판의 에지 부근에 발생하는 압력 집중을 고려하여 버프 연마량의 시뮬레이션을 행하는 것을 하나의 과제로 하고 있다. 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하는 경우의 연마량을 시뮬레이션하는 방법이 제공되고, 이러한 시뮬레이션 방법은, 연마 대상물에 대한 연마 패드의 오버행양에 따른, 상기 연마 패드로부터 연마 대상물에 부여되는 압력 분포를, 압력 센서를 사용하여 측정하는 스텝과, 연마량의 시뮬레이션에 사용되는 압력을, 오버행양 및 측정된 압력 분포에 기초하여 보정하는 스텝을 갖는다.

Description

버프 연마 처리에 있어서의 연마량의 시뮬레이션 방법 및 버프 연마 장치 {POLISHING-AMOUNT SIMULATION METHOD FOR BUFFING PROCESS, AND BUFFING DEVICE}
본 발명은 버프 연마 처리에 있어서의 연마량의 시뮬레이션 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 버프 연마 처리에 있어서의 연마량의 시뮬레이션에 있어서의 압력 보정값의 산출 방법에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 디바이스의 고집적화가 진행됨에 따라서 회로의 배선이 미세화되고, 집적되는 디바이스의 치수도 더욱 미세화되고 있다. 따라서, 표면에 예를 들어 금속 등의 막이 형성된 반도체 웨이퍼를 연마하여, 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이 필요해지고 있다. 이러한 평탄화법 중 하나로서, 화학 기계 연마(CMP) 장치에 의한 연마가 있다. 화학 기계 연마 장치는 연마 부재(연마 천, 연마 패드 등)와, 반도체 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 압박 접촉시키고, 연마 부재와 연마 대상물 사이에 연마 보조제(지액, 약액, 슬러리, 순수 등)를 공급하면서, 연마 부재와 연마 대상물을 상대 운동시킴으로써, 연마 대상물의 표면을 평탄하게 연마하도록 하고 있다. 화학 기계 연마 장치에 의한 연마에서는, 화학적 연마 작용과 기계적 연마 작용에 의해, 양호한 연마가 행하여지는 것이 알려져 있다.
일반적인 CMP 연마에 있어서는, 톱링에 의해 보유 지지되는 기판의 피연마면을, 기판보다 직경이 큰 연마면에 가압하고, 연마면에 연마액으로서의 슬러리를 공급하면서, 연마 테이블과 톱링을 회전시킨다. 이에 의해, 연마면과 피연마면이 미끄럼 이동적으로 상대 이동되며, 피연마면이 연마된다.
CMP를 포함하는 평탄화 기술에 대해서는, 최근 들어 피연마 재료가 다방면에 걸쳐 있고, 또한 그 연마 성능(예를 들어 평탄성이나 연마 손상, 더욱이 생산성)에 대한 요구가 엄격해지고 있으며, 또한 반도체 장치의 미세화로 인해 연마 성능 및 청정도에의 요구가 높아지고 있다. 이러한 상황 가운데, CMP 장치에 있어서, 처리되는 기판보다 치수가 작은 사이즈의 버프 패드를 사용하여 기판을 버프 연마 처리하는 경우가 있다. 일반적으로, 처리되는 기판보다 치수가 작은 사이즈의 버프 패드는, 기판에 국소적으로 발생한 요철을 평탄화하거나, 기판의 특정 부분만을 연마하거나, 기판의 위치에 따라서 연마량을 조정하거나 할 수 있어, 컨트롤성이 우수하다.
CMP 연마 공정의 공정 효율화와 평탄성의 정밀도 향상을 도모하는 데 있어서, 연마량을 고정밀도로 예측하고, 그 예측 결과에 기초하여 효율적으로 연마 조건(연마 장치의 제어 파라미터 등)의 최적화를 도모하는 것이 중요하다. 이로 인해, 종래부터 CMP에 관한 시뮬레이션이 제안되고 있다.
연마에 관한 시뮬레이션에 있어서는, 연마량의 예측이 기초를 이루고 있다. 그리고, 종래부터 제공되어 온 연마에 관한 다양한 시뮬레이션에서는, 연마량의 예측은 프레스톤(Preston)의 식 h∝pvt에 따라 이루어지고 있다. 이러한 프레스톤의 식에 있어서, h는 연마 대상물(피연마물)의 연마 속도(연마량), p는 하중(연마 대상물에 걸리는 압력), v는 연마체와 연마 대상물과의 접촉 상대 속도(연마량을 구하려고 하는 부분 영역의 접촉 상대 속도), t는 연마 시간이다. 즉, 연마량은 압력 p, 접촉 상대 속도 v 및 연마 시간 t의 곱에 비례한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「연마량」이라는 말은 연마 대상물의 각 위치에서의 연마량인 것도 포함하고, 연마 프로파일이라 하기도 한다.
버프 연마되는 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 직경보다 작은 버프 패드를 사용하여 버프 연마하는 경우, 버프 패드의 전체면이 기판의 내측에 있을 때는, 버프 패드로부터 기판에 부여되는 압력은 대략 일정해진다. 그러나, 버프 패드가 기판으로부터 오버행될 경우, 즉, 버프 패드의 일부가 기판으로부터 밀려나오는 경우, 기판의 에지 부근에 압력 집중이 발생하는 것이 알려져 있다. 그로 인해, 상술한 프레스톤의 식에 의해 버프 연마량을 시뮬레이션할 경우, 오버행시에 기판의 에지 부근에 발생하는 압력 집중의 영향을 고려할 필요가 있다.
따라서, 본원 발명은, 소직경의 버프 패드가 피연마 기판으로부터 오버행되었을 때에 기판의 에지 부근에 발생하는 압력 집중을 고려하여 버프 연마량의 시뮬레이션을 행하는 것을 하나의 과제로 하고 있다. 또한, 본원 발명은, 버프 연마량의 시뮬레이션을 이용하여 최적인 버프 연마 조건을 결정하는 것을 하나의 과제로 하고 있다.
제1 형태에 의하면, 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하는 경우의 연마량을 시뮬레이션하는 방법이 제공되고, 관련한 방법은, 연마 대상물에 대한 연마 패드의 오버행양에 따른, 상기 연마 패드로부터 연마 대상물에 부여되는 압력 분포를, 압력 센서를 사용하여 측정하는 스텝과, 연마량의 시뮬레이션에 사용되는 압력을, 오버행양 및 측정된 압력 분포에 기초하여 보정하는 스텝을 갖는다.
제2 형태에 의하면, 제1 형태에 의한 방법에 있어서, 연마 대상물에 대한 연마 패드의 오버행양마다, 측정된 연마 대상물에 부여되는 압력 분포를 수치화하는 스텝과, 수치화된 압력 분포를 연마 대상물의 반경 방향을 따라서 오버행양마다 일차원화하는 스텝과, 각 오버행양의 일차원화된 압력 분포를, 연마 대상물의 대응하는 반경 방향에 있어서 합계하는 스텝과, 연마 대상물의 대응하는 반경 방향 위치에 있어서의 연마 패드의 압력 분포 합계를, 연마 패드의 연마 대상물에 대한 연마 패드가 체류하는 거리로 나눔으로써 압력 보정값을 결정하는 스텝을 갖는다.
제3 형태에 의하면, 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하는 경우의 연마량을 시뮬레이션하는 방법이 제공되고, 이러한 방법은, 버프 연마 중에 상기 연마 패드의 일부가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동할 경우의 연마량을 시뮬레이션한다.
제4 형태에 의하면, 제3 형태에 의한 방법에 있어서, 상기 연마 패드가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동할 때에 발생하는 압력 집중의 영향을 보정하는 압력 보정값을 사용하여 연마량을 계산한다.
제5 형태에 의하면, 제3 형태 또는 제4 형태에 의한 방법이며, 부여된 목표로 하는 연마량을 달성하기 위하여 필요한 버프 연마 조건을 계산한다.
제6 형태에 의하면, 제5 형태에 의한 방법에 있어서, 계산되는 상기 버프 연마 조건은 상기 연마 패드의 요동 속도이다.
제7 형태에 의하면, 제3 형태 내지 제6 형태 중 어느 하나의 형태 시뮬레이션을 실행하기 위한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
제8 형태에 의하면, 제7 형태에 의한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기억 매체가 제공된다.
제9 형태에 의하면, 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하기 위한 버프 연마 장치가 제공되고, 이러한 버프 연마 장치에 있어서, 상기 버프 연마 장치는, 버프 연마 중에 상기 연마 패드의 일부가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동하도록 구성되며, 상기 버프 연마 장치는, 주어진 버프 연마 조건에 있어서, 연마 대상물의 연마량을 시뮬레이션하도록 구성되는 시뮬레이션부를 갖는다.
제10 형태에 의하면, 제9 형태의 버프 연마 장치에 있어서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 연마 패드가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동할 때에 발생하는 압력 집중의 영향을 보정하는 압력 보정을 행한다.
제11 형태에 의하면, 제9 형태 또는 제10 형태 버프 연마 장치에 있어서, 상기 시뮬레이션부는, 부여된 목표로 하는 연마량을 달성하기 위하여 필요로 하는 버프 연마 조건을 계산한다.
제12 형태에 의하면, 제11 형태 버프 연마 장치에 있어서, 계산되는 상기 버프 연마 조건은 상기 연마 패드의 요동 속도이다.
제13 형태에 의하면, 제11 형태 또는 제12 형태에 의한 버프 연마 장치에 있어서, 연마 대상물의 연마량을 측정하기 위한 센서를 갖고, 상기 시뮬레이션부는, 상기 계산된 버프 연마 조건에서 버프 연마된 연마 대상물에 대하여 측정된 연마량과, 상기 목표로 하는 연마량을 비교하여, 상기 목표로 하는 연마량을 달성하고 있지 않는 경우에, 상기 측정된 연마량 및 상기 목표로 하는 연마량에 기초하여, 필요로 하는 버프 연마 조건을 계산한다.
제14 형태에 의하면, 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하는 경우의 연마량을 시뮬레이션할 경우에 사용하는, 연마 패드로부터 연마 대상물에 부여되는 압력의 보정값을 결정하는 방법이 제공되고, 연마 대상물에 대한 연마 패드의 오버행양에 따른, 상기 연마 패드로부터 연마 대상물에 부여되는 압력 분포를, 압력 센서를 사용하여 측정하는 스텝과, 상기 압력의 보정값을, 오버행양 및 측정된 압력 분포에 기초하여 결정하는 스텝을 갖는다.
제15 형태에 의하면, 제14 형태에 의한 방법에 있어서, 연마 대상물에 대한 연마 패드의 오버행양마다, 측정된 연마 대상물에 부여되는 압력 분포를 수치화하는 스텝과, 수치화된 압력 분포를 연마 대상물의 반경 방향을 따라서 오버행양마다 일차원화하는 스텝과, 각 오버행양의 일차원화된 압력 분포를, 연마 대상물의 대응하는 반경 방향에 있어서 합계하는 스텝과, 연마 대상물의 대응하는 반경 방향 위치에 있어서의 연마 패드의 압력 분포 합계를, 연마 패드의 연마 대상물에 대한 연마 패드가 체류하는 거리로 나눔으로써 압력의 보정값을 결정하는 스텝을 갖는다.
도 1은 웨이퍼(W)를 버프 패드에서 버프 연마할 때의 모습을 측면으로부터 본 도이며, 웨이퍼 위치에 대한 미끄럼 이동 거리의 그래프를 동시에 도시하는 도면이다.
도 2는 웨이퍼(W)를 버프 패드에서 버프 연마할 때의 웨이퍼 에지 부분에 발생하는 압력 집중을 도시하는 도면이다.
도 3은 버프 패드부터 웨이퍼(W)에 부여되는 압력분을 측정할 때의 배치를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시되는 압력 측정의 결과를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 버프 패드부터 웨이퍼(W)에 부여되는 압력분을 수치화한 도이다.
도 6은 버프 패드부터 웨이퍼(W)에 부여되는 압력분을 수치화한 도이다.
도 7은 각 오버행양에 있어서의, 웨이퍼 위치에 대한 압력비를 나타내는 그래프이다.
도 8은 각 사용 압력에 있어서, 웨이퍼 위치에 대한 압력비를 나타내는 그래프이다.
도 9는 웨이퍼 상에 있어서의 버프 패드의 중심 위치를 횡축, 웨이퍼 위치를 종축으로 하여, 압력비의 맵을 도시하는 도면이다.
도 10은 각 웨이퍼 위치에 있어서의, 웨이퍼 상에 있어서의 버프 패드의 중심 위치에 대한 압력비를 나타내는 그래프이다.
도 11은 압력 보정값의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 오버행시의 압력 보정을 고려한 연마 프로파일의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 13은 다른 압력 A, B, C를 사용하고, 그 외에는 동일한 조건에서 실제로 버프 연마했을 때의 연마량을 나타내는 그래프이다.
도 14는 도 13에 나타나는 각 압력 A, B, C에 있어서의 압력 계수를 나타내는 그래프이다.
도 15는 목표로 하는 웨이퍼의 연마 프로파일의 예를 나타내는 도이다.
도 16은 웨이퍼의 중심부터 에지를 향하는 버프 패드의 요동 구간을 등간격으로 8분할한 상태를 나타내고, 또한 압력 보정 구간 및 요동 속도 보정 구간을 도시하는 도면이다.
도 17은 일 실시 형태에 의한 요동 속도 보정값을 산출하는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 18은 일 실시 형태에 의한 요동 속도 보정값을 산출하는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 19는 일 실시 형태에 의한 버프 연마 장치를 도시하는 개략도이다.
도 20은 일 실시 형태에 의한 버프 연마 시뮬레이션을 행하는 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 21은 일 실시 형태에 의한, 버프 연마 시뮬레이션을 이용한 버프 연마를 행하는 순서를 나타내는 흐름도이다.
이하에, 본 발명에 따른 버프 연마량의 시뮬레이션 방법의 실시 형태를 첨부 도면과 함께 설명한다. 첨부 도면에 있어서, 동일 또는 유사한 요소에는 동일 또는 유사한 참조 부호가 부여되고, 각 실시 형태의 설명에 있어서 동일 또는 유사한 요소에 관한 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 각 실시 형태에서 나타나는 특징은, 서로 모순되지 않는 한 다른 실시 형태에도 적용 가능하다.
버프 연마 처리에 있어서, 일정한 회전 속도에서 웨이퍼(W)(기판) 및 버프 패드(502)를 각각 회전시키면서, 버프 패드(502)를 웨이퍼(W)에 대하여 일정한 속도로 요동시켜서 버프 연마를 행하는 경우, 버프 패드(502)와 웨이퍼(W)의 미끄럼 이동 거리는 도 1와 같다..
도 1은 버프 패드(502)가 웨이퍼(W) 상을 요동하면서 웨이퍼(W)를 버프 연마할 때의 모습을 측면으로부터 본 개략도이며, 그 아래에 웨이퍼(W)의 위치에 대한 버프 패드(502)와 웨이퍼(W)와의 미끄럼 이동 거리를 나타내는 그래프를 나타내고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 버프 패드(502)가 웨이퍼(W)에 대하여 오버행하면, 웨이퍼(W)의 에지를 향하여 미끄럼 이동 거리가 감소한다.
미끄럼 이동 거리는 버프 패드(502)와 웨이퍼(W)와의 접촉 상대 속도와 처리 시간과의 곱이므로, 미끄럼 이동 거리에 버프 패드(502)부터 웨이퍼(W)에 부여되는 압력을 곱함으로써, 프레스톤의 식으로부터 연마량이 산출된다.
버프 패드(502)가 웨이퍼(W) 내에 있는 경우에는, 버프 패드(502)의 압력은 대략 일정하다고 생각되지만, 버프 패드(502)가 웨이퍼(W)로부터 오버행한 경우에는, 도 2에 도시되는 바와 같이 웨이퍼(W)의 에지 부근에 압력 집중이 발생한다.
도 2는 버프 패드(502)가 웨이퍼(W) 상을 요동하면서 웨이퍼(W)를 버프 연마할 때의 모습을 측면으로부터 본 개략도이다. 도면 중의 화살표는 압력을 나타내고 있고, 화살표가 길수록 큰 압력인 것을 나타내고 있다. 도면 중의 실선으로 나타내지는 버프 패드(502)의 위치인 경우, 버프 패드(502)는 완전히 웨이퍼(W) 내에 있으므로, 압력은 실선의 화살표로 나타낸 바와 같이 대략 일정하다. 그러나, 파선의 위치까지 버프 패드(502)가 요동하면, 버프 패드(502)는 웨이퍼(W)로부터 오버행하고, 도면 중의 파선 화살표로 나타낸 바와 같이 압력 집중이 발생한다.
그로 인해, 프레스톤의 식을 사용하여 고정밀도로 연마량을 시뮬레이션하기 위해서는, 압력 집중을 고려할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 버프 패드(502)의 오버행시의 압력 분포를 측정하고, 압력 보정값을 이하와 같이 산출한다.
먼저, 버프 테이블(400) 상에 웨이퍼(W)를 배치하고, 시트형 압력 센서(1000)(텍타일 센서)를 사이에 넣어, 버프 패드(502)를 웨이퍼(W)에 소정의 힘(F)으로 가압하며, 웨이퍼(W)에 작용하는 압력을 측정한다. 도 3은 웨이퍼(W)에 작용하는 압력을 측정할 때의, 버프 테이블(400), 버프 패드(502), 시트형 압력 센서(1000), 버프 패드의 배치를 나타내는 측면도이다. 버프 패드(502)의 웨이퍼(W)에 대한 위치를 변경함으로써, 오버행양을 변화시키고, 오버행양마다 압력 분포를 측정한다.
도 4는 시트형 압력 센서로 측정한 압력 분포를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 4는 일례로서, 오버행양이 0％, 20％ 및 40％의 각각인 경우의 압력 분포를 개략적으로 나타내고 있다. 또한, 여기에 있는 오버행양의 퍼센티지는, 버프 패드(502)의 직경이 웨이퍼(W)로부터 오버행하고 있는 비율이다. 예를 들어, 오버행양이 20％이면, 버프 패드(502)의 직경의 20％가 웨이퍼(W)의 외측에 있다는 것이다. 버프 패드의 직경이 100mm이면, 버프 패드의 직경 20mm가 웨이퍼(W)의 외측으로 튀어나온다는 것이다. 도면 중의 실선 원은, 버프 패드의 영역을 나타내고 있다. 도면 중의 파선 호는 웨이퍼(W)의 에지 일부를 나타내고 있다.
도시한 바와 같이, 오버행양이 0％인 경우(도 4의 (A)), 버프 패드(402)로부터 웨이퍼(W)에 부여되는 압력은 대략 일정하다. 오버행양이 20％인 경우(도 4의 (B))에는 웨이퍼(W)의 에지 부근에서 압력이 커지고, 웨이퍼(W)의 내측으로 향할수록 압력이 작아진다. 오버행양이 40％인 경우(도 4의 (C))에도 마찬가지로, 웨이퍼(W)의 에지 부근에서 압력이 커지고, 웨이퍼(W)의 내측으로 향할수록 압력이 작아진다. 도면 중의 「대」, 「중」, 「소」는 압력의 상대적인 크기를 나타내고 있다. 또한, 오버행양이 40％일 때의 경우가, 오버행양이 20％인 경우보다 압력의 변화가 커진다.
버프 패드(502)부터 웨이퍼(W)에 부여되는 압력의 이차원 분포를 측정하면, 이어서 측정 영역을 복수개의 영역으로 분할하여 분할 영역마다 측정 압력을 수치화한다.
도 5, 도 6은 일례로서, 도 4의 오버행양이 0％ 및 40％인 경우의 압력 분포를 수치화한 것이며, 수치의 대소를 그레이 스케일로 표현하고 있다. 도면 중에서 그레이가 짙을수록 큰 수치인 것을 나타내고 있다. 또한, 도면 중의 파선 호는 웨이퍼(W)의 경계를 나타내고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 오버행양이 0％인 경우에는, 압력 분포는 대략 일정해지므로, 버프 패드(502) 아래의 영역은 일정한 수치, 예를 들어 1.0이 되고, 도시한 바와 같이 동일한 농도의 회색으로 나타나고 있다.
도 6은 오버행양이 40％인 경우의 압력 분포를 수치화한 것이고, 웨이퍼(W)의 경계에 압력 집중이 발생하며, 웨이퍼(W)의 경계에서의 압력이 커지고, 웨이퍼(W)의 내측을 향하여 압력이 작아지고 있음을 알 수 있다.
이어서, 도 5, 도 6과 같이 수치화한 면 내 압력의 이차원 분포를 웨이퍼(W)의 반경 방향을 따라서 일차원화한다. 구체적으로는, 도 5, 도 6의 행방향(가로 방향), 소위 웨이퍼 원주 상의 수치의 평균값을 산출하여 웨이퍼(W)의 반경 방향(도 5, 도 6 중의 화살표 방향)으로 압력 분포를 일차원화하며, 웨이퍼(W)의 반경 방향에 대한 압력비를 산출한다.
도 7은 오버행(OH)량이 0％에서 40％까지의, 웨이퍼(W)의 반경 방향에 대한 압력비를 나타내는 그래프이다. 횡축은 웨이퍼(W)의 반경 방향 위치이며, 웨이퍼(W)의 직경은 300mm이다. 즉, 웨이퍼(W) 위치 150mm는 웨이퍼(W)의 에지 위치이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 오버행양이 커지면 웨이퍼(W)의 에지를 향하여 압력비가 커진다.
상술한 공정을, 버프 패드(502)로부터 웨이퍼(W)에 부여되는 압력을, 실제로 사용되는 압력 범위 내로 변화시켜 반복함으로써, 각 사용 압력에 있어서의 웨이퍼(W) 위치에 대한 압력비가 얻어진다.
도 8은 일례로서, 3개의 사용 압력에 있어서의 웨이퍼(W) 위치에 대한 압력비를 나타내는 그래프이며, 오버행(OH)량이 20％인 경우를 나타내고 있다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 사용 압력을 변경해도, 각 오버행양에 있어서의 웨이퍼(W) 위치에 대한 압력비는 그다지 변함이 없다. 그로 인해, 사용 압력에 의하지 않고 동일한 압력비를 사용해도 된다.
이어서, 각 사용 압력에 있어서의 웨이퍼(W) 위치에 대한 압력비로부터 하나의 근사식을 구한다. 근사식은 다항식 함수, 지수 함수 등 임의의 것을 사용할 수 있다.
이어서, 근사식으로부터, 웨이퍼(W) 위치 및 웨이퍼(W) 상의 버프 패드의 위치에 관한 압력비의 맵을 작성한다. 도 9는 웨이퍼(W) 위치 및 웨이퍼(W) 상의 버프 패드의 중심 위치에 관한 압력비의 맵을 나타내고 있다. 횡축은, 웨이퍼(W) 상에 있어서의 버프 패드의 위치이며 우측으로 갈수록 웨이퍼(W)의 에지에 가까워진다. 종축은 웨이퍼(W)의 위치를 나타내고, 상단이 웨이퍼(W)가 중심이며, 하단이 웨이퍼(W)의 에지이다. 도 9에 있어서, 압력비는 그레이 스케일의 농도로 표현되고 있고, 짙을수록 압력비가 큰 것을 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼(W) 상에서 버프 패드(502)가 존재하지 않는 영역의 압력비는 0(제로)이며, 버프 패드(502)의 전체면이 웨이퍼(W) 상에 있을 때(오버행이 0％)의 압력비는 1.0이다.
이어서, 웨이퍼(W) 상의 각 버프 패드 중심 위치에 있어서의 압력비를, 대응하는 웨이퍼(W) 위치마다 합계한다. 즉, 도 9에 나타나는 압력비를 가로 방향으로 합계한다. 웨이퍼(W) 위치마다 합계한 압력비를, 버프 패드의 직경(단, 압력비가 제로가 아닌 부분만)으로 나누며, 각 웨이퍼 위치에 있어서의 압력 보정값으로 한다.
도 10은 일례로서, 웨이퍼 위치 100mm, 120mm, 141mm, 148mm 개소의, 웨이퍼(W) 상에 있어서의 버프 패드의 중심 위치에 대한 압력비의 그래프를 나타내고 있다. 각 웨이퍼 위치에 있어서의 압력 보정값은, 각 웨이퍼 위치마다 도 10에 도시되는 그래프의 면적을 계산하며, 그 면적을 버프 패드의 직경(단, 압력비가 제로가 아닌 부분만)으로 나눔으로써 산출할 수 있다. 일례로서, 도 10에 웨이퍼 위치 100mm인 경우의 면적을 사선으로 나타내고, 버프 패드의 직경을 화살표로 나타내고 있다.
도 11은 도 10에서 설명한 방법에 의해 산출한 각 웨이퍼 위치에 있어서의 압력 보정값을 나타내는 그래프이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 웨이퍼의 에지에 어느 정도 압력 보정값이 커진다.
이상과 같이 각 웨이퍼(W) 위치에 있어서의 압력 보정값을 결정했으므로, 프레스톤의 식 h∝pvt의 압력 p에 압력 보정값을 적용할 수 있다. 도 1에 도시하는 미끄럼 이동 거리는 미끄럼 이동 속도와 연마 시간의 곱이 된다. 이 미끄럼 이동 거리에 압력 p를 곱함으로써 연마량을 산출할 수 있다. 버프 패드(502)가 웨이퍼(W)로부터 오버행하지 않을 때의 대략 일정한 압력 p에, 웨이퍼 위치마다의 압력 보정값을 곱함으로써, 버프 패드(502)의 오버행을 고려한 연마량을 계산할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 1에 도시되는 미끄럼 이동 거리와, 대략 일정한 압력 p 및 도 11에 도시되는 압력 보정값을 곱함으로써, 웨이퍼의 연마량, 즉 웨이퍼의 연마 프로파일을 시뮬레이션할 수 있다. 도 12는 일정한 요동 속도, 일정한 압력을 사용하며, 오버행시의 압력 보정을 고려한 연마 프로파일의 일례를 나타내는 그래프이다.
이와 같이, 본원 발명에 있어서는, 버프 패드의 오버행을 고려한 웨이퍼의 연마량을 시뮬레이션할 수 있으므로, 이러한 시뮬레이션을 사용하여, 버프 처리 장치의 다양한 설계 파라미터의 견적, 최적화를 행할 수 있다. 예를 들어, 버프 패드 직경의 최적화, 웨이퍼 및 버프 패드의 회전수·회전수비의 최적화, 웨이퍼 상에서의 버프 패드의 요동 에어리어의 최적화, 버프 패드의 요동 속도 분포의 최적화, 등에 이용할 수 있다. 또한, 본 개시에 의한, 압력 측정에 관한 기술은 상술한 실시 형태로 한정되지 않고, 가공 대상물보다 치수가 작은 패드를 가공 대상물에 가압할 경우에도 적용할 수 있다.
이하는, 상술한 버프 패드의 오버행시의 압력 보정값을 사용한 연마량의 시뮬레이션 및 연마 조건의 작성에 대하여 설명한다.
먼저, 버프 패드의 오버행시의 압력 보정값을 사용한 연마량의 시뮬레이션을 설명한다. 상술한 바와 같이, 연마량은 기본적으로는 프레스톤(Preston)의 식 h∝pvt에 따라서 계산할 수 있다. 이러한 프레스톤의 식에 있어서, h는 연마 대상물(피연마물)의 연마 속도(연마량), p는 하중(연마 대상물에 걸리는 압력), v는 연마체와 연마 대상물과의 접촉 상대 속도(연마량을 구하려고 하는 부분 영역의 접촉 상대 속도), t는 연마 시간이다. vt는 연마 대상물(웨이퍼)과 연마 패드(버프 패드)와의 미끄럼 이동 거리이다. 연마량은 기본적으로 미끄럼 이동 거리와 압력에 비례하지만, 실제 연마량은 다양한 조건에 따라서 상이하다. 그로 인해, 실제로 다양한 조건에서 버프 연마를 실시한 경험값을 파라미터 계수로서 사용하여 연마량의 시뮬레이션 정밀도를 향상시킨다. 따라서, 연마량은 미끄럼 이동 거리×압력×압력 보정값×파라미터 계수로부터 산출한다.
본 실시 형태에서는, 버프 패드를 회전시키면서 회전하는 웨이퍼에 눌러서 웨이퍼를 연마하는 것을 상정하고 있다. 이 때 버프 패드를 웨이퍼 상에서 요동시켜서 웨이퍼의 전체면을 연마한다. 미끄럼 이동 거리는 별도로 시판되는 소프트웨어를 베이스로 한 시뮬레이터로 계산할 수 있다. 앞에 나오는 도 1의 그래프는, 일정 속도로 회전하는 버프 패드를, 일정 속도로 회전하는 웨이퍼 상에서 요동시킨 경우의 미끄럼 이동 거리를 나타내고 있다.
파라미터 계수는 버프 연마 조건이나 사용되는 드레스, 슬러리, 버프 패드의 종류 등으로부터 산출한다. 예를 들어, 파라미터 계수 중 하나가 될 수 있는 압력 계수로서, 연마량/압력의 비율에 의해 결정할 수 있다. 도 13은 다른 압력 A, B, C를 사용하고, 그 외에는 동일한 조건에서 실제로 버프 연마했을 때의 연마량을 나타내는 그래프이다. 도 13에 나타나는 연마량을 압력으로 나눔으로써 압력 계수를 산출한다. 도 14는 각 압력 A, B, C에 있어서의 압력 계수를 나타내고 있다. 마찬가지로, 버프 연마에 사용하는 슬러리 유량이나 희석 배율, 드레서나 버프 패드의 종류 등으로부터 각종 파라미터 계수를 결정할 수 있다. 실제 파라미터 계수로서는, 소정의 베이스 라인 조건(예를 들어, 압력 1psi, 슬러리 유량 0.3L/min, 웨이퍼와의 접촉면에 종횡 홈이 형성된 버프 패드)의 경우의 계수를 「1」로 하며, 그 이외의 조건일 때 연마량의 변화분을 각종 파라미터 계수로 할 수 있다. 이 파라미터 계수는 미리 실험에 의해 구해 두고, 데이터베이스에 저장한다.
버프 패드의 오버행시의 압력 보정값을 사용하면, 연마량은 미끄럼 이동 거리×압력×압력 보정값×파라미터 계수에 의해 산출할 수 있다. 상술한 도 12는 이러한 방법에 의해 산출된 연마량(연마 프로파일이라고도 함)의 일례를 나타내고 있다.
이어서, 연마량의 시뮬레이션을 사용하여, 원하는 연마 프로파일을 얻기 위한 연마 조건을 결정하는 방법을 설명한다. 여기에서는, 버프 패드의 회전 속도, 웨이퍼의 회전 속도, 버프 패드의 웨이퍼에의 압박 접촉 압력은, 유저가 설정하는 소정의 값으로 하며, 원하는 연마 프로파일을 얻기 위한 연마 조건으로서 버프 패드의 요동 속도를 결정하는 것을 생각한다.
도 15는 목표로 하는 웨이퍼의 연마 프로파일의 예를 나타내고 있다. 도 15는 웨이퍼의 전체면이 평탄한 연마 프로파일, 웨이퍼의 에지 부분에 어느 정도 연마량이 적게 되는 연마 프로파일, 및 웨이퍼의 에지 부분에 어느 정도 연마량을 크게 하는 연마 프로파일을 나타내고 있다. 이하, 목표로 하는 웨이퍼의 프로파일로서 웨이퍼 전체면을 평탄하게 연마하기 위한 버프 패드의 요동 속도를 결정하는 것을 상정하여 설명한다.
먼저, 유저가 설정하는 연마 조건(버프 패드의 회전 속도, 웨이퍼의 회전 속도, 버프 패드의 웨이퍼에의 압박 접촉 압력 등)에서, 등속의 요동 속도에서의 연마 프로파일을 상술한 방법으로 산출한다. 그렇게 하면, 상술한 바와 같이 오버행시의 압력 집중 및 미끄럼 이동 거리의 분포에 의해, 도 12와 같이 웨이퍼의 에지 부근에서는 평탄한 연마 프로파일이 얻어지지 않는다. 따라서, 버프 패드가 웨이퍼 상에 체류하는 시간을 조정하여 웨이퍼의 전체면이 평탄해지도록 하는 요동 속도 분포를 구한다.
버프 패드의 요동 속도 분포를 구하기 위해서, 웨이퍼 중심부터 에지를 향하여 웨이퍼 위치를 분할한다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼의 전체면이 평탄하게 연마되도록, 각 분할 영역마다 요동 속도가 결정된다. 도 16은 일례로서, 웨이퍼의 중심부터 에지를 향하는 버프 패드의 요동 구간을 등간격으로 8분할한 도를 나타내고 있다. 다른 실시 형태로서, 분할수는 8이 아니라 그 이상이어도 이하이어도 된다. 또한, 각 분할 영역은 등간격이 아니어도 되고, 예를 들어 웨이퍼의 에지 부근에서 보다 미세하게 분할해도 된다.
버프 패드는 일정한 면적을 구비하고 있으므로, 요동 속도를 보정하는 구간은, 상술한 바와 같이 오버행을 고려한 압력 보정을 하는 압력 보정 구간과는 상이하다. 구체적으로는, 도 16에 도시된 바와 같이, 버프 패드가 중심부터 에지를 향하여 요동하며 압력 보정 구간에 버프 패드가 들어가는 부분으로부터 요동 속도 보정 구간이 시작된다.
이어서, 도 17, 도 18을 참조하여, 요동 속도 보정 구간의 보정값 산출 방법을 설명한다. 도 17에 있어서, 버프 패드가 웨이퍼의 중심부터 에지를 향하여 요동할 때의 버프 패드의 I, II, III의 위치에 있어서의 압력 보정한 연마 프로파일은, 도 17의 하측에 나타내어진다. 도 17의 I, II, III 사이의 곡선은, 버프 패드의 I, II, III 사이의 위치에서의 압력 보정한 연마 프로파일에 대응한다. 이하에서 설명한 바와 같이, 이 궤적을 합성함으로써 요동 구간의 보정값을 산출할 수 있다.
요동 속도 보정값을 산출하기 위해서, 도 18에 도시된 바와 같이, 버프 패드의 각 위치에 있어서의 압력 보정한 연마 프로파일의 요동 시점을 일치시킨다. 요동 시점을 일치시킨 버프 패드의 각 위치에 있어서의 압력 보정한 연마 프로파일의 평균이 요동 속도의 보정값이 된다. 요동 속도 보정값과 같은 속도 분포가 되도록 버프 패드를 웨이퍼 상에서 요동시키면, 평탄한 연마 프로파일이 얻어지게 된다. 버프 패드의 요동 속도를 요동 속도 보정값에 일치하도록 연속적으로 요동 속도를 제어해도 된다. 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 요동 범위를 8분할하고 있고, 분할 영역 내에서는 일정한 속도가 되도록 제어한다. 그로 인해, 얻어진 요동 속도 보정값으로부터 각 분할 영역마다의 속도를 산출한다. 도 18에 나타나는 실시 형태에 있어서는, 각 분할 영역의 요동 속도는, 대응하는 분할 영역에서의 요동 속도 보정값의 평균값으로 하고 있다.
이상과 같이, 유저가 설정하는 연마 조건으로부터 목표로 하는 연마 프로파일(상술한 예에서는 전체면이 평탄해지는 연마 프로파일)을 달성하기 위한 버프 패드의 요동 속도를 산출할 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 유저가 설정한 연마 조건과 작성한 버프 패드의 요동 속도로부터, 연마량을 시뮬레이션하면 평탄한 연마 프로파일이 얻어지는 것을 알 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같은 시뮬레이션 기능을 갖는 버프 연마 장치를 설명한다. 도 19는 일 실시 형태에 의한 버프 처리 장치(300A)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 버프 처리 장치(300A)는, 웨이퍼(W)가 설치되는 테이블(400)과, 웨이퍼(W)의 처리면에 처리를 행하기 위한 버프 패드(502)가 설치된 헤드(500)와, 헤드(500)를 보유 지지하는 아암(600)을 구비하고 있다. 버프 처리 장치(300A)는 또한 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 계통과, 버프 패드(502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하기 위한 컨디셔닝부를 구비할 수 있다. 처리액 공급계 및 컨디셔닝부는 도시의 명료화를 위해서, 도 19에서는 생략되어 있다. 도 19에 나타나는 버프 패드(502)는 웨이퍼(W)보다 소직경이다. 일례로서, 웨이퍼(W)의 직경이 300mm인 경우, 버프 패드(502)는 바람직하게는 직경은 100mm 이하, 보다 바람직하게는 직경이 60 내지 100mm인 것이 바람직하다. 또한, 처리액은 DIW(순수), 세정 약액 및 슬러리와 같은 연마액 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 또한, 버프 패드(502)는 예를 들어 발포 폴리우레탄계 하드 패드, 스웨이드계 소프트 패드, 또는 스펀지 등으로 형성된다. 여기서, 웨이퍼면 내에서의 변동 저감을 위한 제어나 리워크에 있어서는, 버프 패드(502)와 웨이퍼(W)와의 접촉 영역이 작을수록 다양한 변동에 대응이 가능해진다. 따라서, 버프 패드 직경은 소직경인 것이 바람직하고, 구체적으로는 직경이 70mm 이하이고, 바람직하게는 직경이 50mm 이하이다. 버프 패드(502)의 종류는 처리 대상물의 재질이나 제거해야 할 오염물의 상태에 대하여 적절히 선택하면 된다. 예를 들어 오염물이 처리 대상물 표면에 매립되어 있는 경우에는, 보다 오염물에 물리력을 작용시키기 쉬운 하드 패드, 즉 경도나 강성이 높은 패드를 패드로서 사용해도 된다. 한편, 처리 대상물이 예를 들어 Low-k막 등의 기계적 강도가 작은 재료인 경우, 피처리면의 대미지 저감을 위해서, 소프트 패드를 사용해도 된다. 또한, 처리액이 슬러리와 같은 연마액인 경우, 처리 대상물의 제거 속도나 오염물의 제거 효율, 대미지 발생의 유무는 간단히 패드의 경도나 강성만으로는 결정되지 않기 때문에, 적절히 선택해도 된다. 또한, 이들 패드의 표면에는, 예를 들어 동심원 형상 홈이나 XY 홈, 소용돌이 홈, 방사상 홈과 같은 홈 형상이 실시되어 있어도 된다. 또한, 패드를 관통하는 구멍을 적어도 하나 이상 패드 내에 설치하고, 본 구멍을 통하여 처리액을 공급해도 된다. 또한, 패드를 예를 들어 PVA 스펀지와 같은, 처리액이 침투 가능한 스펀지 형상의 재료를 사용해도 된다. 이들에 의해, 패드면 내에서의 처리액의 흐름 분포의 균일화나 처리에서 제거된 오염물의 신속한 배출이 가능해진다.
테이블(400)은 웨이퍼(W)를 흡착하는 기구를 갖고, 웨이퍼(W)를 보유 지지한다. 또한, 테이블(400)은 구동 기구(410)에 의해 회전축(A) 주위로 회전할 수 있게 되어 있다. 또한, 테이블(400)은 구동 기구(410)에 의해, 웨이퍼(W)에 각도 회전 운동, 또는 스크롤 운동을 시키도록 되어 있어도 된다. 버프 패드(502)는 헤드(500)의 웨이퍼(W)에 대향하는 면에 설치된다. 헤드(500)는 도시되지 않은 구동 기구에 의해 회전축(B) 주위로 회전할 수 있게 되어 있다. 또한, 헤드(500)는 도시되지 않은 구동 기구에 의해 패드(502)를 웨이퍼(W)의 처리면에 가압할 수 있게 되어 있다. 아암(600)은 헤드(500)를 화살표(C)로 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 반경 또는 직경의 범위 내에서 요동 가능하다. 또한, 아암(600)은 버프 패드(502)가 도시되지 않은 컨디셔닝부에 대향하는 위치까지 헤드(500)를 요동할 수 있게 되어 있다.
도 19에 도시한 바와 같이, 버프 처리 모듈(300A)은, Wet-ITM(In-line Thickness Monitor)(912)을 구비한다. Wet-ITM(912)은, 검출 헤드가 웨이퍼 상에 비접촉 상태에서 존재하고, 웨이퍼 전체면에 걸쳐 이동함으로써, 웨이퍼(W)의 막 두께 분포(또는 막 두께에 관련되는 정보의 분포)를 검출(측정)할 수 있다. 또한, ITM에 대해서는, 처리 실시 중의 계측에 있어서는 Wet-ITM이 유효하지만, 버프 처리 후에 계측하는 사양으로 해도 된다.
제어부(920)는 버프 처리 장치의 각종 동작을 제어할 수 있고, 버프 패드(502)의 웨이퍼에 대한 압력, 버프 헤드(500)의 회전수, 버프 테이블(400)의 회전수, 버프 헤드(500)의 요동 속도 등을 제어한다. 또한, 제어부(920)는 ITM(912)에 의해 검출된 웨이퍼의 처리면의 막 두께 또는 막 두께에 상당하는 신호를 수취한다. 또한, 제어부(920)는 유저 인터페이스를 구비하고, 유저로부터 입력 및/또는 선택되는 버프 처리 조건을 수취한다. 제어부(920)는 상술한 바와 같이 버프 패드의 압력 보정을 계산하는 기능, 연마량의 시뮬레이션 기능, 원하는 연마 프로파일을 얻기 위한 최적인 버프 패드의 요동 속도 분포를 계산하는 기능을 구비한다. 또한, 제어부(920)는 전용 컴퓨터 또는 범용 컴퓨터로 구성할 수 있다. 예를 들어, 범용 컴퓨터에 상술한 각종 제어 기능, 계산 및 시뮬레이션을 실행하기 위한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 인스톨함으로써 제어부(920)를 구성할 수 있다. 또한, 이들 컴퓨터 프로그램은 하드 디스크, CD, DVD, 등의 범용적인 기억 매체에 저장할 수 있다. 제어부(920)의 유저 인터페이스로서, 모니터, 마우스, 키보드, 태블릿 등의 일반적인 유저 인터페이스를 이용할 수 있다.
또한, 버프 처리 모듈(300A)은, 복수개의 연마 처리의 조건(버프 패드(502)의 웨이퍼(W)에의 압력, 헤드(500)의 회전수, 버프 패드(502)의 웨이퍼(W)에의 접촉 시간) 각각에 대한 연마량이 미리 저장된 데이터베이스(기억부)(930)를 구비한다. 또한, 데이터베이스(930)에는, 웨이퍼(W)의 연마 처리면의 목표 막 두께 분포가 미리 설정되어 저장되어 있다. 또한, 데이터베이스(930)에는, 후술하는 연마량 시뮬레이션에 필요한 각종 데이터가 저장되어 있다.
도 20은 버프 처리 장치(300A)에 있어서, 버프 연마량의 시뮬레이션 및 요동 속도의 최적화를 행하는 순서를 설명하는 흐름도이다. 버프 연마량의 시뮬레이션 및 요동 속도의 최적화는 제어부(920)에서 행하여진다.
도 20에 도시된 바와 같이, 먼저 버프 연마 시뮬레이션이 개시된다(스텝 S100). 여기에서는, 제어부(920)에 있어서 시뮬레이션에 필요한 소프트웨어가 기동된다.
이어서, 시뮬레이션을 행하는 버프 연마 조건을 입력한다(스텝 S102). 연마 조건은, 예를 들어 연마 대상물인 웨이퍼의 치수, 버프 패드(502)의 치수, 버프 패드(502)의 웨이퍼에 압박하는 압력, 버프 헤드(500)의 요동 범위, 버프 테이블(400)의 회전수, 버프 패드(502)의 회전수, 버프 헤드(500)의 요동 속도 등이다. 이러한 조건의 입력은 제어부(920)에 설치되는 유저 인터페이스를 통해 행할 수 있다.
다음으로, 입력된 연마 조건으로부터 압력 보정값을 계산한다(스텝 S104). 압력 보정값은, 버프 패드(502)가 오버행될 때에 필요로 하는 압력 보정값이며, 상술한 방법으로 계산할 수 있고, 예를 들어 도 11에 도시되어 있다. 사용되는 버프 패드의 사이즈 및 웨이퍼의 사이즈마다, 상술한 순서에 의해 미리 압력 보정값을 실험에 의해 결정해 두고, 데이터베이스(930)에 기억시켜 둠으로써, 스텝 S102에서 입력된 버프 연마 조건에 따라서 필요한 압력 보정값을 사용할 수 있다.
이어서, 스텝 S102에서 입력된 버프 연마 조건 및 스텝 S104에서 계산된 압력 보정값으로부터 연마량을 계산한다(스텝 S106). 연마량은, 상술한 바와 같이 프레스톤의 식을 사용하여 미끄럼 이동 거리×압력×파라미터 계수로부터 계산할 수 있다. 파라미터 계수는 상술한 바와 같이 미리 실험 등에 의해 결정해 두고, 데이터베이스(930)에 기억시켜 둠으로써, 스텝 S102에서 입력된 버프 연마 조건에 따라서 필요한 파라미터 계수를 사용할 수 있다. 연마량은, 예를 들어 도 12에 나타낸 바와 같은 연마 프로파일이 된다.
이어서, 목표로 하는 연마 프로파일과 스텝(106)에서 계산한 연마 프로파일과의 차분을 계산한다(스텝 S108). 이 차분은 연마량 보정값이다. 목표로 하는 연마 프로파일은 스텝 S102에서 입력해도 되고, 스텝 S108의 단계에서 입력해도 된다. 목표로 하는 연마 프로파일로서, 예를 들어 도 15에 도시하는 연마 프로파일을 선택하도록 해도 된다.
이어서, 목표로 하는 연마 프로파일을 달성하기 위하여 필요한 요동 보정 구간 및 요동 속도 보정값을 계산한다(스텝 S110). 요동 속도 보정값은 도 15 내지 도 18을 사용하여 설명한 방법에서 계산할 수 있다.
이어서, 스텝 S110에서 계산한 요동 속도 보정값에 기초하여, 스텝 S102에서 입력한 연마 조건을 갱신한다(스텝 S112). 구체적으로는, 요동 속도를 스텝(110)에서 계산한 요동 속도로 치환한다.
이어서, 스텝 S112에서 갱신한 연마 조건에서, 다시 연마량을 계산한다(스텝(114)). 요동 속도가 최적화되어 있으므로, 목표로 하는 연마 프로파일이 계산된다.
마지막으로, 버프 연마 시뮬레이션을 종료한다(스텝(116)).
이하에서는, 상술한 버프 연마 시뮬레이션을 이용한 버프 연마의 방법을 설명한다. 도 21은 일 실시 형태에 의한, 버프 연마 시뮬레이션을 이용한 버프 연마의 방법을 나타내는 흐름도이다. 버프 연마는, 예를 들어 상술한 도 19에 나타나는 버프 연마 장치(300A)를 사용하여 행할 수 있다.
버프 연마가 개시되면(스텝 S200), 우선 버프 연마 조건이 설정된다(스텝 S202). 여기서, 버프 연마 조건은 도 20과 함께 설명한 버프 연마 시뮬레이션을 사용해서 작성된 연마 조건이 사용된다.
이어서, 스텝 S202의 버프 연마 조건에 의해 버프 연마가 개시된다(스텝 S204).
설정된 버프 연마 조건에 의한 버프 연마가 종료되면, 막 두께 센서(ITM(912))에 의해 버프 연마 후의 웨이퍼 막 두께가 측정된다(스텝 S206).
이어서, 막 두께 센서에서 측정된 막 두께 분포로부터 얻어지는 연마 프로파일이 목표로 하는 연마 프로파일을 달성하고 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S208). 예를 들어, 버프 연마 시뮬레이션에 있어서의 목표로 하는 연마 프로파일과 비교하여, 소정의 조건을 만족시키고 있는 것인지 여부에 의해 판정할 수 있다.
스텝 S208에 있어서, 목표로 하는 연마 프로파일이 달성되지 않았다고 판단되면, 버프 요동 조건을 최적화해서(S210) 다시 버프 연마를 행한다. 버프 요동 조건은 상술한 버프 연마 시뮬레이션에 의해 실행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상술한 버프 연마 시뮬레이션에 관한 스텝 S108에 있어서, 목표로 하는 연마 프로파일과, 스텝 S206에서 측정한 연마 프로파일과의 차분으로부터 연마량 보정값을 계산하고, 다시 요동 보정 구간 및 요동 속도 보정값을 계산한다. 이에 의해 얻어진 연마 조건에서 다시 버프 연마를 행한다.
스텝 S208에 있어서, 목표로 하는 연마 프로파일이 달성되었다고 판단되면, 버프 연마를 종료한다(스텝 S208).
또한, 다른 실시 형태로서, 스텝 S208에 의한 판정 및 스텝 S210에 의한 최적화를 행하는 폐루프 제어는 반드시 실행하지는 않아도 된다.
이상과 같이, 본원 발명에 있어서는, 버프 패드의 오버행을 고려한 웨이퍼의 연마량을 시뮬레이션할 수 있으므로, 이러한 시뮬레이션을 사용하고, 버프 처리 장치가 다양한 설계 파라미터의 견적, 최적화를 행할 수 있다.
400 버프 테이블
410 구동 기구
500 버프 헤드
502 버프 패드
600 버프 아암
912 ITM(막 두께 센서)
920 제어부
930 데이터베이스
1000 시트형 압력 센서
W 웨이퍼

Claims (13)

  1. 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하는 경우의 연마량을 시뮬레이션하는 방법이며,
    연마 대상물에 대한 연마 패드의 오버행양에 따른, 상기 연마 패드로부터 연마 대상물에 부여되는 압력 분포를, 압력 센서를 사용하여 측정하는 스텝과,
    연마량의 시뮬레이션에 사용되는 압력을, 오버행양 및 측정된 압력 분포에 기초하여 보정하는 스텝을 갖는 시뮬레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    연마 대상물에 대한 연마 패드의 오버행양마다, 측정된 연마 대상물에 부여되는 압력 분포를 수치화하는 스텝과,
    수치화된 압력 분포를 연마 대상물의 반경 방향을 따라서 오버행양마다 일차원화하는 스텝과,
    각 오버행양의 일차원화된 압력 분포를, 연마 대상물의 대응하는 반경 방향에 있어서 합계하는 스텝과,
    연마 대상물의 대응하는 반경 방향 위치에 있어서의 연마 패드의 압력 분포 합계를, 연마 패드의 연마 대상물에 대한 연마 패드가 체류하는 거리로 나눔으로써 압력 보정값을 결정하는 스텝을 갖는 시뮬레이션 방법.
  3. 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하는 경우의 연마량을 시뮬레이션하는 방법이며,
    버프 연마 중에 상기 연마 패드의 일부가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동할 경우의 연마량을 시뮬레이션하는, 시뮬레이션 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연마 패드가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동할 때에 발생하는 압력 집중의 영향을 보정하는 압력 보정값을 사용하여 연마량을 계산하는, 시뮬레이션 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    부여된 목표로 하는 연마량을 달성하기 위하여 필요한 버프 연마 조건을 계산하는, 시뮬레이션 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    계산되는 상기 버프 연마 조건은 상기 연마 패드의 요동 속도인, 시뮬레이션 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 시뮬레이션을 실행하기 위한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  8. 제7항에 기재된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 기억 매체.
  9. 연마 대상물보다 치수가 작은 연마 패드를 사용하여 연마 대상물을 버프 연마하기 위한 버프 연마 장치이며,
    상기 버프 연마 장치는, 버프 연마 중에 상기 연마 패드의 일부가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동하도록 구성되고,
    상기 버프 연마 장치는, 주어진 버프 연마 조건에 있어서, 연마 대상물의 연마량을 시뮬레이션하도록 구성되는 시뮬레이션부를 갖는 버프 연마 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 연마 패드가 상기 연마 대상물을 넘어서 요동할 때에 발생하는 압력 집중의 영향을 보정하는 압력 보정을 행하는, 버프 연마 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는, 부여된 목표로 하는 연마량을 달성하기 위하여 필요로 하는 버프 연마 조건을 계산하는, 버프 연마 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    계산되는 상기 버프 연마 조건은 상기 연마 패드의 요동 속도인, 버프 연마 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    연마 대상물의 연마량을 측정하기 위한 센서를 갖고,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 계산된 버프 연마 조건에서 버프 연마된 연마 대상물에 대하여 측정된 연마량과, 상기 목표로 하는 연마량을 비교하여, 상기 목표로 하는 연마량을 달성하고 있지 않는 경우에, 상기 측정된 연마량 및 상기 목표로 하는 연마량에 기초하여, 필요로 하는 버프 연마 조건을 계산하는, 버프 연마 장치.
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