TWI797342B - 研磨裝置、研磨方法、及非暫態電腦可讀取媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠使研磨輪廓更均勻化的研磨裝置、研磨方法、及非暫態電腦可讀取媒體。研磨裝置包括：具有研磨面的研磨台；頂環，該頂環用於將研磨物件面向研磨面按壓，該頂環具有能夠對於晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部；控制部，該控制部對於多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部，基於第一按壓部影響比例與研磨物件面的研磨輪廓來控制第一按壓部的按壓力，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化。第一按壓部影響比例是對於比第一按壓部按壓晶圓的第一按壓區域更寬的區域而確定的。

Description

研磨裝置、研磨方法、及非暫態電腦可讀取媒體
本發明涉及研磨裝置、研磨方法以及非暫態電腦可讀取媒體。
近年來，隨著半導體器件的微型化、元件結構的複雜化，存在半導體器件的表面的凹凸增加、臺階變大的傾向。其結果是，在形成薄膜時，在臺階部的膜厚變小，或者發生配線的斷線引起的開路、配線層間的絕緣不良引起的短路，成品率降低。作為用於解決這樣的問題的平坦化技術，例如在半導體基板上的半導體裝置製造工序中，採用使在絕緣膜、配線金屬膜的成膜過程中形成的表面的凹凸平坦化的化學機械研磨(CMP)。
在CMP中，將作為研磨對象物的基板按壓在由不織布等構成的研磨墊上，一邊向基板和研磨墊之間供給磨粒一邊使其相互滑動運動來進行研磨。用CMP進行研磨時，發現向基板中央部供給足夠量的磨粒，使其對墊表面實施同心圓狀或格子狀的槽加工是有效的。另外，在CMP中，為了除去附著在研磨墊表面的研磨屑，實施用金剛石盤等切削墊表面的一部分的所謂墊修整。
一般情況下，在研磨的世界中，作為Preston的實驗式而公知的Q
Figure 108120824-A0305-02-0003-3
kpv△t(需要說明的是，Q是研磨量，k是由研磨墊或研磨液、基板的材質等決定的係數，p是加工壓力，v是移動速度，△t是加工時間)，因此，眾所周知，能夠以某程度的精度預測研磨量Q，在CMP中也大致滿足Preston的實驗式。並且，在平坦地研磨層疊在基板上的配線、絕緣膜的CMP工序中，在生產線上運用的研磨條件被預先最優化，直到在最優化的條件下研磨部件的消耗度達到限度為止，在同一條件下進行研磨處理。
然而，在研磨部件消耗的過程中，基板上的配線、絕緣膜的研磨後的表面形狀(將其稱為研磨輪廓)隨著研磨部件的消耗度而隨時間變化。由此，有時晶圓的每個區域的研磨量產生偏差而使磨輪廓產生偏差。因此，以往為了能夠對晶圓的多個區域獨立地施加按壓力，在頂環設置多個同心圓狀的氣囊，控制部分別控制多個氣囊的按壓力。例如，如果在研磨輪廓中存在研磨量不足的區域，則通過增加按壓該區域的氣囊的按壓力來進行這樣的控制。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2015-168015
如上所述，在以往的研磨裝置中，例如在判斷為特定區域的研磨量不足的情況下，調整按壓特定區域的按壓部的按壓力，以消除研磨量的不足。但是，根據本發明人的研究發現，在氣囊等(按壓部)對特定區域的按壓力變化的 情況下，不僅該特定區域的研磨量會變化，也對其他按壓部按壓的區域產生影響。因此，發現採用以往的研磨裝置進行壓力控制時，可能不一定提供最佳研磨輪廓。
本發明鑒於上述課題而完成，其目的之一在於提供一種能夠使研磨輪廓更均勻化的研磨裝置、研磨方法以及非暫態電腦可讀取媒體。
根據本發明的一實施方式，提出了用於對晶圓的研磨物件面進行研磨的研磨裝置。所述研磨裝置包括：研磨台，所述研磨台具有研磨面；頂環，所述頂環用於將所述研磨物件面向所述研磨面按壓，所述頂環具有能夠相對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部；以及控制部，所述控制部對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部，基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓來控制所述第一按壓部的按壓力，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化，所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，所述第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域。利用該研磨裝置，由於第一按壓部的按壓力造成的第一按壓部影響比例是對於比第一按壓部按壓晶圓的第一按壓區域更寬的區域而確定的，因此能夠更適當地執行第一按壓部的按壓力的控制。由此，能夠使研磨輪廓更均勻化。
根據本發明的另一實施方式，提出了一種研磨方法，通過頂環將晶圓的研磨物件面向研磨面按壓，從而對所述晶圓進行研磨，所述頂環具有能夠對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部，所述研磨方法的特徵在於，包括如下步驟：對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影 響比例存儲於存儲部的存儲步驟，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化；以及基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓，來控制所述第一按壓部的按壓力的控制步驟，所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域。利用該研磨方法，能夠獲得與上述研磨裝置同樣的效果。
根據本發明的另一實施方式，提出了一種非暫態電腦可讀取媒體，所述非暫態電腦可讀取媒體用於研磨裝置的控制，該研磨裝置通過頂環將晶圓的研磨物件面向研磨面按壓，從而對所述晶圓進行研磨，所述頂環具有能夠對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部，所述非暫態電腦可讀取媒體的特徵在於，使電腦執行如下內容：對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化；以及基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓來控制所述第一按壓部的按壓力，所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域。利用該非暫態電腦可讀取媒體，能夠獲得與上述研磨裝置同樣的效果。
10:頂環
12:頂環軸
19:自由接頭
20:研磨墊
20a:研磨面
21:頂環主體
22:保持環
23:研磨墊
24:膜片
25:夾緊板
26:滾動隔膜
28:旋轉接頭
30:研磨台
50:研磨液供給噴嘴
70:膜厚感測器
90:控制部
92:存儲部
94:圖形處理單元GPU
96:路由器
97:雲端或霧端
C1~CJ:壓力室
F1~F6:氣體輸送管線
R1~R6:電空調節器
V1~V6:真空管線
Wf:晶圓
圖1為表示用於研磨作為基板的一例的晶圓的研磨裝置的示意圖。
圖2為表示頂環的剖視圖。
圖3為表示晶圓的表面(研磨處理面)被分成N個區域的例子的示意圖。
圖4為表示由控制部進行的目標壓力設定處理的一例的流程圖。
圖5為表示從膜厚感測器取得的膜厚th0(k)的一例的圖。
圖6為表示偏差δ(k)的一例的圖。
圖7為表示影響比例ER的一例的圖。
圖8為表示將影響比例ER(1，q)的各要素與偏差δ*(k)的各要素相乘的結果的一例的圖。
圖9為表示基於以往的控制的研磨輪廓的一例的圖。
圖10為表示使用了影響比例ER的本實施方式的控制的研磨輪廓的一例的圖。
圖11為表示具備具有GPU的控制部的研磨裝置的一例的圖。
圖12為表示經由路由器連接到雲端的研磨設備的示例的圖。
圖13為表示經由具有邊緣計算功能的路由器連接到雲端的研磨設備的示例的圖。
以下，參照圖式詳細說明本發明之實施形態。
圖1是表示用於研磨晶圓的研磨裝置的示意圖。如圖1所示，研磨裝置具有保持晶圓Wf並使其旋轉的頂環10、支承研磨墊20的研磨台30、向研磨墊20供給研磨液(漿液)的研磨液供給噴嘴5、取得根據晶圓Wf的膜厚而變化的膜厚信號的膜厚感測器70。研磨墊20的上表面構成研磨晶圓Wf的研磨面20a。
頂環10與頂環軸12的下端連結。頂環軸12的上端與設置於頂環小臂16內的旋轉裝置連結。該旋轉裝置構成為經由頂環軸12使頂環10向箭頭所示的方向旋轉。頂環10構成為其下表面能夠通過真空吸附保持晶圓Wf。膜厚感測器70設置於研磨台30內，與研磨台30一起旋轉。膜厚感測器70構成為，每當研磨台30旋轉一周時，取得包括晶圓Wf的中心部的多個區域的膜厚信號。作為膜厚感測器70的示例，可為：光學式感測器、渦電流感測器。
晶圓Wf以如下方式進行研磨。頂環10以及研磨台30如箭頭所示沿相同方向旋轉，並且研磨液從研磨液供給噴嘴50供給到研磨墊20上。在該狀態下，頂環10使晶圓Wf向研磨墊20的研磨面20a按壓。晶圓Wf的表面通過研磨液中所含有的磨粒的機械的作用和研磨液的化學的作用進行研磨。這種研磨裝置公知為CMP(化學機械研磨)裝置。
在晶圓Wf的研磨中，膜厚感測器70與研磨台30一起旋轉，一邊橫穿晶圓Wf的表面一邊取得膜厚信號。該膜厚信號是直接或間接表示晶圓Wf的膜厚的指標值，隨著晶圓Wf的膜厚的減少而變化。膜厚感測器70與控制部90連接，膜厚信號被發送到控制部90。控制部90在由膜厚信號表示的晶圓Wf的膜厚達到規定的目標值時使晶圓Wf的研磨結束。
接著，對頂環10進行說明。圖2是表示頂環10的剖視圖。頂環10具有經由自由接頭19連結於頂環軸12的頂環主體21、配置於頂環主體21的下方的保持環22。
在頂環主體21的下方配置有：與晶圓Wf的背面(與要研磨的表面相反的一側的面)抵接的柔軟的膜片(彈性膜)24、保持膜片24的夾緊板25。在本實施方式中，膜片24和夾緊板25構成對晶圓Wf施加按壓力的“按壓部”。在 膜片24與夾緊板25之間設置有四個壓力室C1、C2、C3、C4。壓力室C1、C2、C3、C4由膜片24、夾緊板25形成。中央的壓力室C1為圓形，其他壓力室C2、C3、C4為環狀。這些壓力室C1、C2、C3、C4以同心圓狀排列。
分別經由氣體輸送管線F1、F2、F3、F4由氣體供給源32向壓力室C1、C2、C3、C4供給加壓空氣等加壓氣體。另外，在氣體輸送管線F1、F2、F3、F4連接有真空管線V1、V2、V3、V4，利用真空管線V1、V2、V3、V4在壓力室C1、C2、C3、C4形成負壓。壓力室C1、C2、C3、C4的內部壓力能夠彼此獨立地變化，由此，能夠獨立地調整相對於晶圓Wf的對應的四個區域，即中央部、內側中間部、外側中間部以及周緣部的研磨壓力。
在夾緊板25與頂環主體21之間形成有壓力室C5，利用上述氣體供給源32經由氣體輸送管線F5向該壓力室C5供給加壓氣體。另外，在氣體輸送管線F5連接有真空管線V5，利用真空管線V5在壓力室C5形成負壓。由此，夾緊板25以及膜片24整體能夠沿上下方向移動。
晶圓Wf的周端部被保持環22包圍，在研磨中，晶圓Wf不會從頂環10飛出。通過在構成壓力室C3的、膜片24的部位形成有開口，並在壓力室C3形成真空而使晶圓Wf吸附保持於頂環10。另外，通過向該壓力室C3供給氮氣或者清潔空氣等，而使晶圓Wf從頂環10釋放。
在頂環主體21與保持環22之間配置有環狀的滾動隔膜26，在該滾動隔膜26的內部形成有壓力室C6。壓力室C6經由氣體輸送管線F6與上述氣體供給源32連結。氣體供給源32將加壓氣體供給到壓力室C6內，由此，將保持環22向研磨墊20按壓。另外，在氣體輸送管線F6連接有真空管線V6，利用真空管線V6在壓力室C6形成負壓。在壓力室C6內形成真空時，保持環22整體上升。
在與壓力室C1、C2、C3、C4、C5、C6連通的氣體輸送管線F1、F2、F3、F4、F5、F6分別設有電空調節器(壓力調節器)R1、R2、R3、R4、R5、R6。來自氣體供給源32的加壓氣體通過電空調節器R1~R6向壓力室C1~C6內供給。電空調節器R1~R6利用氣體輸送管線F1~F6而與壓力室C1~C6連接。氣體輸送管線F1~F6從壓力室C1~C6經由旋轉接頭28延伸到電空調節器R1~R6。
電空調節器R1~R6通過調整從氣體供給源32供給的加壓氣體的壓力，來控制壓力室C1~C6內的壓力。電空調節器R1~R6與控制部90連接。壓力室C1~C6還與大氣開放閥(未圖示)連接，也能夠使壓力室C1~C6向大氣開放。控制部90將壓力室C1~C6各自的目標壓力值向電空調節器R1~R6輸送，電空調節器R1~R6進行動作，以使得壓力室C1~C6內的壓力維持為對應的目標壓力值。控制部90經由這些電空調節器(壓力調節器)R1~R6操作壓力室C1~C6內的壓力。
壓力室C1~C6內的壓力由分別內置於電空調節器R1~R6的多個壓力感測器(未圖示)測定。壓力室C1~C6內的壓力的測定值向控制部90輸送。在圖2所示的示例中，設置有按壓晶圓Wf的背面的四個壓力室C1~C4，也可以設置比四個少或比四個多的壓力室。
圖3是表示晶圓Wf的表面(研磨物件面)被分為N個區域(y1~yN)的示例的示意圖。N個區域為在晶圓Wf的表面上定義的區域，包括位於晶圓Wf的中心的一個圓形區域、位於其外側的多個環狀區域。在本實施方式中，多個環狀區域的各自的寬度(內徑與外徑的距離)恒定。另外，在晶圓背面，與頂環10的壓力室C1~CJ對應地定義有J個區域。該J個區域包括位於晶圓Wf的中心的一個圓形區域、位於其外側的多個環狀區域。在各區域內中，壓力均勻。以下，將 與壓力室C1~CJ對應的J個區域稱為氣囊C1~CJ。此外，在本實施方式中，氣囊C1~CJ的大小不恒定，研磨物件面的N個區域、氣囊C1~CJ不一對一對應。需要說明的是，不限於這些示例，研磨物件面的區域也可以設定為與氣囊C1~CJ一對一對應(N=J)。
返回圖1進行說明。控制部90控制頂環10的壓力室C1~CJ的壓力來控制多個膜片24對晶圓Wf按壓的按壓力，以使得晶圓Wf的研磨輪廓成為所期望的形狀。控制部90由以CPU為中心的計算機構成。控制部90具有用於存儲各種程式以及資料等的存儲部(非暫態電腦可讀取媒體)92。需要說明的是，存儲部92也可以與控制部90分開設置，控制部90通過無線或有線通信訪問存儲部92。在本實施方式中，控制部90在研磨中取得來自膜厚感測器70的檢測值，基於所取得的檢測值設定壓力室C1~CJ的目標壓力並調整壓力室C1~CJ的壓力。
圖4是表示由控制部90進行的目標壓力設定處理的一例的流程圖。該目標壓力設定處理在晶圓Wf的研磨中通過控制部90每隔規定時間(例如每隔數毫秒等)執行。
在執行目標壓力設定處理時，控制部90首先從膜厚感測器70取得研磨物件面的膜厚(S10)。在此，在研磨物件面的N個的各區域中，將由膜厚感測器70檢測的膜厚設為th0(k)。th0(k)是長度為N的列向量，相當於研磨物件面的研磨輪廓。圖5是表示從膜厚感測器70取得的膜厚th0(k)的一例的圖。在圖5中，縱軸表示膜厚th0(k)的各要素的值(膜厚)，橫軸表示研磨物件面的位置。此外，在圖5中，表示膜厚th0(k)的各要素利用平滑曲線連結。本實施方式的研磨裝置的目標在於，在晶圓Wf的研磨終止時，從膜厚感測器70取得 的膜厚th0(k)成為所期望的研磨輪廓。作為一例，在本實施方式中，目標在於，使晶圓Wf的研磨對象面平坦，即th0(k)的各數值大致相同。
控制部90為了減小測定時的雜訊等影響，取從膜厚感測器70取得的th0(k)的移動平均(S12)。具體而言，控制部90也可以在本次取得的膜厚設為th0(k)，在a次前從膜厚感測器70取得的膜厚設為tha(k)，將取移動平均後的膜厚設為thm(k)時，根據下式(1)計算膜厚的移動平均。此外，取移動平均的次數a也可以使用基於膜厚感測器70的精度、控制部90的控制週期等預先設定的次數。
thm(k)=(th0(k)+th1(k)+…+tha(k))/(a+1)…(1)
然後，控制部90基於膜厚移動平均thm(k)，計算相對於研磨物件面的N個區域的每個區域的平均膜厚的偏差δ(k)(S14)。偏差δ(k)與膜厚th0(k)同樣為長度N的列向量。在S14的處理中，具體而言，控制部90能夠通過下式(2)計算與平均膜厚的偏差δ(k)。
Figure 108120824-A0305-02-0011-1
圖6是表示偏差δ(k)的一例的圖。圖6與圖5同樣地，縱軸表示δ(k)的各要素的值(偏差)，橫軸表示研磨物件面的位置。另外，在圖6中，用平滑曲線連結偏差δ(k)的各要素進行表示。在研磨裝置中，隨著研磨，晶 圓Wf的膜厚逐漸減小。即便在例如因干擾等而與成為目標的控制產生偏差的情況下，也可以在以優選的方式進行當前的控制的情況下，在研磨中從膜厚感測器70取得的膜厚thm(k)隨著時間而變化。因此，在直接使用從膜厚感測器70取得的膜厚thm(k)，使研磨物件面接近所期望的研磨輪廓的情況下，要求對每個經過時間確定目標研磨輪廓或者調整研磨物件面的各位置的研磨的速度等控制。與此相對，在本實施方式中，由於計算相對於平均膜厚的偏差δ(k)，所以只要將偏差δ(k)控制成接近目標研磨輪廓即可，而能夠使控制簡單。
接著，控制部90通過從偏差δ(k)減去目標的研磨輪廓ip(k)，計算出與目標的研磨輪廓的偏差δ*(k)(S16)。ip(k)為作為研磨結束時的所希望的研磨輪廓預先存儲在存儲部92中的長度N的列向量。在本實施方式中，目標在於使研磨物件面平坦，ip(k)的各要素的值為0，目標在於在研磨終止時使偏差δ(k)的各要素接近值0。此外，在本實施方式中，在圖6所示的示例中，表示在晶圓Wf中心附近的區域中研磨量稍多，在晶圓Wf的外周側的一部分區域中研磨量稍微少。
接著，控制部90基於偏差δ*(k)、各壓力室C1~CJ的壓力的變化導致的影響比例ER(p，q)，根據下式(2)計算各壓力室C1~CJ的回饋指數Vf(m)。在此，影響比例ER(p，q)為J×N的矩陣，第p行的各要素表示研磨物件面的分為N個區域的研磨量的變化相對於壓力室Cp的按壓力的變化的比例。另外，回饋指數Vf(m)是具有與各壓力室C1~CJ對應的要素的長度J的列向量。
Vf(m)=ER(p，q)‧δ*(k)…(2)
圖7是表示影響比例ER的一例的圖。在圖7中，縱軸表示影響比例ER(p，q)的各要素的值(影響比例)，橫軸表示研磨物件面的位置。此外，在 圖7中，表示壓力室為八個(J=8)的情況的影響比例ER的一例，對與各壓力室C1~C8對應的每個要素(ER(1，q)~ER(8，q))用平滑曲線連結。影響比例ER(p，q)也可以通過對試驗用的晶圓Wf進行研磨而預先設定並預先存儲在控制部90的存儲部92。影響比例ER(p，q)表示在使各壓力室C1~CJ的壓力上升單位數值時，研磨物件面的各區域的研磨量變化的量。作為一例，參照圖7中的與中央的壓力室C1關聯的影響比例ER(1，q)時，表示在使壓力室C1的壓力上升的情況下，與壓力室C對應的晶圓Wf中心附近的研磨量增加。另一方面，在使壓力室C1的壓力上升的情況下，表示在與其他壓力室(特別是壓力室C2)對應的區域的一部分使研磨量減少。這樣，根據本發明者的研究可知，在某壓力室的壓力增加(減少)的情況下，在與該壓力室對應的區域使研磨量增加(減少)，並且在與其他壓力室對應的區域，對研磨量產生影響。因此，在本實施方式的研磨裝置中，關於各壓力室C1~CJ，對於比壓力室(第一按壓部)Cq按壓晶圓Wf的按壓區域(第一按壓區域)寬的區域，確定影響比例ER(p，q)。通過使用這樣的影響比例ER(p，q)計算各壓力室C1~CJ的回饋指數Vf(m)，能夠更適當地控制壓力室C1~CJ的壓力。並且，在本實施方式中，對於比壓力室C1~CJ的劃分細的劃分(N個的劃分)確定影響比例ER(p，q)(N>J)。此外，研磨物件面的N個劃分優選將與壓力室C1~CJ對應的各區域劃分為多個。這樣，通過根據細的劃分來確定影響比例ER，可在與壓力室C1~CJ對應的各區域內更細緻地控制研磨物件面的研磨輪廓，而能夠使研磨輪廓更均勻化。
圖8是表示影響比例ER(1，q)的各要素與偏差δ*(k)的各要素相乘的結果的一例的圖。圖8中的各要素的和相當於壓力室C1的回饋指數Vf(1)。 在圖8所示的示例中，壓力室C1的回饋指數為負值，作為使壓力室C1的壓力減少的主要原因起作用。
然後，控制部90通過基於回饋指數Vf(m)的PID運算來計算各壓力室C1~CJ的目標壓力P*(m)(S20)，結束目標壓力設定處理。目標壓力P*(m)是各要素與壓力室C1~CJ的目標壓力對應的長度N的列向量。另外，PID運算中的比例增益Gp、積分增益Gi以及微分增益Gd能夠使用通過研磨試驗用的晶圓Wf而預先設定的值。在此，比例增益Gp、積分增益Gi以及微分增益Gd分別優選使用按每個氣囊C1~CJ確定的值。此外，也可以代替PID運算，通過使用比例增益Gp以及積分增益Gi的PI運算來計算各壓力室C1~CJ的目標壓力P*(m)。
以下，表示進行研磨試驗確認本實施方式的控制的有用性的示例。圖9是表示以往的控制的研磨輪廓的一例的圖，圖10是表示使用影響比例ER的本實施方式的控制的研磨輪廓的一例的圖。在圖9以及圖10中，表示氣囊為八個，以使研磨物件面平坦的方式進行控制的示例。另外，在圖9以及圖10中，用實線表示研磨輪廓，並且用單點劃線表示每個氣囊C1~C8的平均值。如圖9所示，在以往的控制中，可以發現氣囊C1~C8的平均值有若干偏差，並且各氣囊C1~C8的研磨輪廓相對於平均值具有偏差。與此相對，如圖10所示，在本實施方式的控制中，與以往的控制相比，改善了平均值的偏差，並且使各氣囊C1~C8的相對於研磨輪廓的平均值的偏差減小。這樣，通過使用影響比例ER並且提供PID控制設定氣囊C1~CJ的目標壓力，能夠謀求控制性的提高。
在上述實施方式中，在PID運算中，將預先設定的比例增益Gp、積分增益Gi以及微分增益Gd用作控制參數。這些控制參數也可以在控制部90中基於對研磨結束後的晶圓Wf進行的研磨結果進行更新。作為一例，控制部90也 可以每當研磨規定片數(例如，一片、數片等)的晶圓Wf、或者每當經過規定時間時更新控制參數。另外，控制部90也可以在對一片晶圓Wf進行研磨期間，使用在前的研磨結果(研磨資料)來更新控制參數。在此，作為研磨結果，可以舉出研磨輪廓、研磨輪廓的變化回應、各氣囊C1~CJ的壓力變化回應等。另外，作為基於研磨結果的更新，作為一例，使用研磨結果來確定研磨模型，能夠通過基於用於使研磨輪廓最優化的模擬來計算控制參數來進行。另外，代替基於研磨結果來計算控制參數，控制部90也可以將控制參數更新為預先確定的值。即，控制部90也可以在規定的時刻(例如每次研磨規定片數的晶圓Wf或每經過規定時間)，將控制參數從第一參數變更為第二參數。
在上述實施方式中，例如氣囊C1的目標壓力基於氣囊C1的回饋指數Vf(1)並通過PID運算而計算。此外，控制部90也可以基於其他氣囊Cp的回饋指數Vf(p)或其他氣囊Cp的PID運算的目標壓力等，修正氣囊C1的目標壓力。例如，控制部90通過對試驗用的晶圓Wf進行研磨等，將某氣囊Cp的目標壓力的變化引起的其他氣囊Cq的影響度Ec預先存儲在存儲部92，在設定氣囊Cq的目標壓力時，可以根據“氣囊Cp的目標壓力的變化δP*(p)”ד影響度Ec”修正氣囊Cq的目標壓力P*(q)。根據這樣的控制，在其他氣囊Cp的目標壓力變化時，能夠減小與氣囊Cq對應的區域的影響，即能夠謀求多個氣囊C1~CJ的彼此的非干涉化。
(研磨裝置的資訊的處理)
使用圖11~圖13，對用於處理上述研磨裝置中的資訊的結構的一例進行說明。需要說明的是，在圖11~圖13中簡單地描繪了研磨裝置，省略了具體的結構(頂環10、研磨墊20等)。
圖11是表示具備具有GPU(Graphics Processing Unit/圖形處理單元)94的控制部90A的研磨裝置的一例的圖。在GPU94中，也可以搭載AI(Artificial Intelligence/人工智慧)功能。GPU94可以是任意硬體，例如可以是存儲於存儲媒體的程式。在圖11中，GPU94描繪為與控制部90A的其他要素獨立的要素，GPU94也可以例如存儲在控制部90A所具有的記憶體件(未圖示)而被控制部90A的處理器(未圖示)控制。GPU94構成為例如進行研磨輪廓的生成以及取得、控制參數的更新以及以實際主要信號為學習資料的回饋等需要影像處理以及大規模計算的處理。圖11的結構的優點在於，研磨裝置可以單獨操作(獨立操作)。
圖12表示經由路由器96與雲端(或霧端)97連接的研磨裝置的一例的圖。路由器96是用於使控制部90B與雲端97連接的裝置。路由器96能夠稱作具有“閘道功能的裝置”。雲端97是指通過互聯網等電腦網路提供的電腦資源。此外，在路由器96與雲97間的連接為區域網路的情況下，雲端有時也稱為霧端97。例如在連接散佈在地球上的多個工廠時，可以使用雲端97，在某一特定的工廠內構建網路時可以使用霧端97。霧端97還可以與外部的霧端或雲端連接。在圖12中，控制部90與路由器96有線連接，路由器96與雲端(或霧端)97有線連接。但是，各連接也可以是無線連接。在雲端97連接有多個研磨裝置(未圖示)。多個研磨裝置分別經由路由器96與雲端97連接。各研磨裝置獲得的資料(來自膜厚感測器70的膜厚資料，或其他任意的資訊)在雲端96中積累。另外，圖12的雲端 96也可以具有AI功能，資料的處理在雲端96中進行。需要說明的是，處理也可以局部地在控制部90B進行。圖12的結構具有能夠基於集成的大量的資料控制研磨裝置的優點。
圖13表示經由具有邊緣計算功能的路由器96A與雲端(或霧端)97連接的研磨裝置的一例的圖。圖13的雲端97也與多個研磨裝置連接(未圖示)。圖13的多個研磨裝置分別經由路由器96A與雲端97連接。需要說明的是，路由器中的一些也可以不具有邊緣計算功能(路由器中的一些也可以是圖12的路由器96)。在路由器96A設有控制部96B。需要說明的是，在圖13中，作為代表僅在一個路由器96A中圖示控制部96B。進一步地，也可以在路由器96A搭載AI功能。控制部96B以及路由器96A的AI功能能夠在研磨裝置的附近處理從研磨裝置的控制部90C獲得的資料。此外，在此所說的接近度不是指物理上的距離的用語，而是指網路上的距離的用語。需要說明的是，網路上的距離越近，物理距離也大多越近。因此，路由器96A的計算速度與雲端97的計算速度為相同程度時，路由器96A的處理比雲端97的處理更高速。即便在兩者的計算速度存在差異的情況下，從控制部90C發送的資訊到達路由器96A的速度也比從控制部90C發送的資訊到達雲端97的速度快。
圖13的路由器96A，更具體地說是路由器96A的控制部96B僅處理應處理的資料中需要高速處理的資料。路由器96A的控制部96B將不需高速處理的資料發送到雲端97。圖13的結構具有能夠兼具研磨裝置的附近的高速處理和基於集成的資料的控制的優點。
本發明能夠記載為以下方式。
〔方式1〕根據方式1，提出了一種研磨裝置，所述研磨裝置用於對晶圓的研磨物件面進行研磨，所述研磨裝置的特徵在於，包括：研磨台，所述研磨台具有研磨面；頂環，所述頂環用於將所述研磨物件面向所述研磨面按壓，所述頂環具有能夠相對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部；以及控制部，所述控制部對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部，基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓來控制所述第一按壓部的按壓力，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化，所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，所述第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域。利用該研磨裝置，由於第一按壓部的按壓力造成的第一按壓部影響比例是對於比第一按壓部按壓晶圓的第一按壓區域更寬的區域而確定的，因此能夠更適當地執行第一按壓部的按壓力的控制。由此，能夠使研磨輪廓更均勻化。
〔方式2〕根據方式2，在方式1的研磨裝置中，所述研磨裝置具有膜厚檢測部，所述膜厚檢測部檢測所述研磨物件面的膜厚，所述控制部基於檢測出的所述膜厚，計算所述研磨物件面的相對於平均膜厚的偏差，且基於計算出的所述相對於平均膜厚的偏差和所述第一按壓部影響比例來控制所述第一按壓部的按壓力。根據方式2，由於能夠計算相對於平均膜厚的偏差並控制第一按壓部的按壓力，因此能夠使控制簡單。
〔方式3〕根據方式3，在方式2的研磨裝置中，所述控制部對所述研磨物件面的每個區域，將計算出的所述相對於平均膜厚的偏差與所述第一按壓部影響比例相乘，從而計算所述第一按壓部的按壓力的變化量。
〔方式4〕根據方式4，在方式1至3的研磨裝置中，所述控制部基於所述研磨物件面的研磨結果，通過用於使所述研磨對象面的研磨輪廓最優化的模擬，計算用於設定所述第一按壓部的按壓力的控制參數。根據方式4，能夠與消耗品的劣化導致的研磨特性的變化，或一片晶圓的研磨中的研磨特性的變化無關地實現良好的壓力控制。另外，即便在研磨特性比較穩定的情況下，能夠更準確地把握研磨特性來謀求控制性的提高。
〔方式5〕根據方式5，在方式1至3的研磨裝置中，所述控制部在規定的時刻將用於設定所述第一按壓部的按壓力的控制參數從第一參數變更為第二參數。根據方式5，能夠根據消耗品的劣化導致的研磨特性的變化，或一片晶圓的研磨中的研磨特性的變化實現良好的壓力控制。
〔方式6〕根據方式6，在方式1至5的研磨裝置中，所述控制部通過PID運算式來計算所述第一按壓部的按壓力，以使得所述研磨物件面的研磨物件輪廓接近所期望的研磨物件輪廓。
〔方式7〕根據方式7，在方式6的研磨裝置中，所述控制部通過PID運算式來計算所述多個按壓部中的第二按壓部的按壓力，且基於計算出的所述第二按壓部的所述按壓力來修正所述第一按壓部的按壓力。根據方式7，能夠相對於第二按壓部的按壓力的變化謀求非干涉化。
〔方式8〕根據方式8，在方式1至7的研磨裝置中，包括多個同心圓狀的膜片。
〔方式9〕根據方式9，提出一種研磨方法，該研磨方法通過頂環將晶圓的研磨物件面向研磨面按壓，從而對所述晶圓進行研磨，所述頂環具有能夠對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部，所述研磨方法的 特徵在於，包括如下步驟：對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部的存儲步驟，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化；以及基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓，來控制所述第一按壓部的按壓力的控制步驟，所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，所述第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域。利用研磨方法，能夠獲得與上述研磨裝置同樣的效果。
〔方式10〕根據方式10，提出了一種非暫態電腦可讀取媒體，所述非暫態電腦可讀取媒體用於研磨裝置的控制，該研磨裝置通過頂環將晶圓的研磨物件面向研磨面按壓，從而對所述晶圓進行研磨，所述頂環具有能夠對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部，所述非暫態電腦可讀取媒體的特徵在於，使電腦執行如下內容：對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化；以及基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓來控制所述第一按壓部的按壓力，所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，所述第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域。利用該非暫態電腦可讀取媒體，能夠獲得與上述研磨裝置同樣的效果。
以上，對本發明的實施方式進行了說明，上述發明的實施方式是為了容易理解本發明，並不限定本發明。本發明可以在不脫離其主旨的情況下進行變更、改良，本發明當然包含其等同物。另外，在能夠解決上述課題的至少一部分的範圍內、或取得效果的至少一部的範圍內，能夠進行實施方式以及變形例的 任意組合，權利要求的範圍以及說明書中記載的各結構要素能夠進行任意組合或省略。

Claims (7)

  1. 一種研磨裝置，所述研磨裝置用於對晶圓的研磨物件面進行研磨，所述研磨裝置的特徵在於，包括：研磨台，所述研磨台具有研磨面；頂環，所述頂環用於將所述研磨物件面向所述研磨面按壓，所述頂環具有能夠相對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部；膜厚檢測部，所述膜厚檢測部用於檢測所述研磨物件面的膜厚；及控制部，所述控制部對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部，基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓來控制所述第一按壓部的按壓力，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化；所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，所述第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域，其中所述控制部基於所述晶圓於研磨期間所檢測出的所述膜厚，計算所述研磨物件面的相對於平均膜厚的偏差；所述控制部對所述研磨物件面的每個區域，將計算出的所述相對於平均膜厚的偏差與所述第一按壓部影響比例相乘，從而計算所述第一按壓部的回饋指數；以及所述控制部通過基於所述回饋指數的PID運算式來計算所述第一按壓部的按壓力，以使所述研磨物件面的研磨物件輪廓接近所期望的研磨物件輪廓。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中：所述控制部基於所述研磨物件面的研磨結果，通過用於使所述研磨物件面的研磨輪廓最優化的模擬，計算用於設定所述第一按壓部的按壓力的控制參數。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中：所述控制部在規定的時刻將用於設定所述第一按壓部的按壓力的控制參數從第一參數變更為第二參數。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中：所述控制部通過PID運算式來計算所述多個按壓部中的第二按壓部的按壓力，且基於計算出的所述第二按壓部的所述按壓力來修正所述第一按壓部的按壓力。
  5. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中：所述多個按壓部包括多個同心圓狀的膜片。
  6. 一種研磨方法，該研磨方法通過頂環將晶圓的研磨物件面向研磨面按壓，從而對所述晶圓進行研磨，所述頂環具有能夠對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部，所述研磨方法的特徵在於，包括如下步驟：對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部的存儲步驟，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化；基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓，來控制所述第一按壓部的按壓力的控制步驟；以及 所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，所述第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域；其中所述控制步驟包含：基於所述晶圓於研磨期間所檢測出的所述膜厚，計算所述研磨物件面的相對於平均膜厚的偏差；對所述研磨物件面的每個區域，將計算出的所述相對於平均膜厚的偏差與所述第一按壓部影響比例相乘，從而計算所述第一按壓部的回饋指數；以及通過基於所述回饋指數的PID運算式來計算所述第一按壓部的按壓力，以使所述研磨物件面的研磨物件輪廓接近所期望的研磨物件輪廓。
  7. 一種非暫態電腦可讀取媒體，所述非暫態電腦可讀取媒體存儲有研磨控制程式，該研磨控制程式用於研磨裝置的控制，該研磨裝置通過頂環將晶圓的研磨物件面向研磨面按壓，從而對所述晶圓進行研磨，所述頂環具有能夠對於所述晶圓的多個區域獨立地施加按壓力的多個按壓部，所述非暫態電腦可讀取媒體的特徵在於，所述研磨控制程式使電腦執行如下內容：對於所述多個按壓部中的第一按壓部，將第一按壓部影響比例存儲於存儲部，所述第一按壓部影響比例是與該第一按壓部的按壓力的變化對應的所述研磨物件面的研磨量的變化；以及基於所述第一按壓部影響比例與所述研磨物件面的研磨輪廓來控制所述第一按壓部的按壓力；所述第一按壓部影響比例是對於比第一按壓區域更寬的區域而確定的，所述第一按壓區域是所述第一按壓部按壓所述晶圓的區域； 其中所述控制步驟包含：基於所述晶圓於研磨期間所檢測出的所述膜厚，計算所述研磨物件面的相對於平均膜厚的偏差；對所述研磨物件面的每個區域，將計算出的所述相對於平均膜厚的偏差與所述第一按壓部影響比例相乘，從而計算所述第一按壓部的回饋指數；以及通過基於所述回饋指數的PID運算式來計算所述第一按壓部的按壓力，以使所述研磨物件面的研磨物件輪廓接近所期望的研磨物件輪廓。
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