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公開番号2024093432
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2022209808
出願日2022-12-27
発明の名称基板研磨装置
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人
主分類B24B 49/12 20060101AFI20240702BHJP(研削;研磨)
要約【課題】光学式表面監視システムにおいて、基板と研磨テーブルとの間の相対速度の違いによる測定精度の影響を除去または緩和させる。
【解決手段】基板研磨装置は、研磨テーブルと、前記研磨テーブルを回転させるためのモータと、基板を保持するように構成されている基板保持ヘッドと、光源と、研磨テーブルの内部に配置されている光学ヘッドと、を有する。光学ヘッドは、前記CW光源からの光を基板保持ヘッドに保持された基板に向けて投光するように配置されている投光口と、前記基板保持ヘッドに保持された基板から反射された光を受光するように配置されている受光口と、を備える。基板研磨装置は、さらに、前記受光口で受光した光を検出するための光検出器と、前記光検出器に光が取り込まれる露光時間を制御するためのシャッターと、基板の研磨条件に基づいて前記露光時間を変更するように前記シャッターの動作を制御するための制御装置と、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基板研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転させるためのモータと、
基板を保持するように構成されている基板保持ヘッドと、
光源と、
研磨テーブルの内部に配置されている光学ヘッドであって、
前記ＣＷ光源からの光を基板保持ヘッドに保持された基板に向けて投光するように配置されている投光口と、
前記基板保持ヘッドに保持された基板から反射された光を受光するように配置されている受光口と、
を備える、光学ヘッドと、
前記受光口で受光した光を検出するための光検出器と、
前記光検出器に光が取り込まれる露光時間を制御するためのシャッターと、
基板の研磨条件に基づいて前記露光時間を変更するように前記シャッターの動作を制御するための制御装置と、
を有する、基板研磨装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
請求項１に記載の基板研磨装置であって、
前記制御装置は、
前記投光口から基板上に投光された光により基板が照射される面積が実質的に一定となるように前記露光時間を決定する、
基板研磨装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基板研磨装置であって、
前記露光時間は、前記研磨テーブルの回転速度に基づいて決定される、
基板研磨装置。
【請求項４】
請求項１に記載の基板研磨装置であって、
前記露光時間は、前記研磨テーブルの回転中心から前記光学ヘッドまでの距離に基づいて決定される、
基板研磨装置。
【請求項５】
請求項１に記載の基板研磨装置であって、
前記基板保持ヘッドを回転させるための第２モータを有し、
前記露光時間は、前記基板保持ヘッドの回転速度に基づいて決定される、
基板研磨装置。
【請求項６】
請求項１に記載の基板研磨装置であって、
前記基板保持ヘッドを、前記研磨テーブルの平面に平行な方向に移動させるためのアームを有し、
前記露光時間は、前記基板保持ヘッドの前記アームによる平行移動速度に基づいて決定される、
基板研磨装置。
【請求項７】
請求項１に記載の基板研磨装置であって、
前記基板保持ヘッドを回転させるための第２モータと、
前記基板保持ヘッドを、前記研磨テーブルの平面に平行な方向に移動させるための平行移動機構と、を有し、
前記露光時間は、
（１）前記研磨テーブルの回転速度、
（２）前記研磨テーブルの回転中心から前記光学ヘッドまでの距離、
（３）前記基板保持ヘッドの回転速度、および、
（４）前記基板保持ヘッドの、前記アームによる平行移動速度、
に基づいて決定される、
基板研磨装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の基板研磨装置であって、前記光源は、連続発光光源である、
基板研磨装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、基板研磨装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造に、基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が使用されている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合、円板形状である。ＣＭＰ装置は、一般に、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を研磨パットに押し付ける基板保持ヘッドと、スラリーを研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルを備えている。研磨テーブルを回転させながら、研磨テーブル上の研磨パッドにスラリーが供給され、基板保持ヘッドは、基板を研磨パットに押し付ける。ＣＭＰ装置においては、スラリーの存在下で基板を研磨パッドに押し付けながら相対移動させることで基板を研磨する。基板の表面は、スラリーの化学的作用と、スラリーに含まれる砥粒の機械的作用との組み合わせにより平坦化される。
【０００３】
基板に研磨は、その表面を構成する膜（絶縁膜、金属膜、シリコン層など）の厚さが所定の目標値に達したときに終了される。ＣＭＰ装置は、絶縁膜やシリコン層などの非金属膜の厚さを測定するために、光学式表面監視システムを備えることがある。この光学式表面監視システムは、光源から発せられた光を基板の表面に導き、基板からの反射光の強度を分光器で測定し、反射光のスペクトルを解析することで、基板の表面状態を検出（例えば、基板の膜厚を測定、または基板の表面を構成する膜の除去を検出）するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１４２３０３号公報
特開２０１７－２２０６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光源にはキセノンフラッシュランプが使用されることがある。このキセノンフラッシュランプは、数マイクロ秒オーダーの点灯時間を有するパルス点灯光源である。キセノンフラッシュランプは、約２００ｎｍ～１１００ｎｍの多波長の光を発することが可能である。
【０００６】
キセノンフラッシュランプは短い点灯時間で大光量が得られるというメリットがあるが、パルスごとに光量にばらつきがある。キセノンフラッシュランプを使用してなんらかの測定を行う場合、パルスごとの光量のばらつきの影響を抑制するために、同一の測定箇所に複数回パルス光を照射して複数回の測定を行い、測定値を合算したり平均値を算出したりすることが行われることがある。しかし、ＣＭＰ装置の光学式表面監視システムの光源として、キセノンフラッシュランプを使用する場合、基板および光源が配置される研磨テーブルはいずれも回転しているので、基板の同一の測定箇所に複数回のパルス光を照射するのは困難である。また、基板の同一の測定箇所に複数回のパルス光を照射することが出来たとしても、複数回のパルス光を同一の測定箇所に照射する間に基板の研磨が進行してしまい、基板の表面の状態が変化してしまう。
【０００７】
そこで、ＣＭＰ装置の光学式表面監視システムの光源として、発光ばらつきを抑制したい処理を行う場合は、光量が安定している常時点灯する連続発光光源（またはＣＷ光源:C
ontinuous Wave光源、連続波光源ともいう）を採用することが一つの方策となる。ＣＷ光源を使用する場合、基板上の所定の箇所の表面状態を測定するために、ＣＷ光の一部を切り出す必要がある。ＣＷ光の一部を切り出すためにシャッターが使用されるが、一般に、シャッターで切り出せる時間幅は、キセノンフラッシュランプの点灯時間よりも長くなる。
【０００８】
ＣＭＰ装置においては、基板の研磨中は、光学式表面監視システムが配置される研磨テーブルは常に回転しているため、一定時間に露光される基板の領域は、研磨テーブルと基板の測定箇所の相対速度によって変化する。そのため、基板の測定箇所の相対速度によって基板の測定領域の面積が変わるため、基板表面の測定精度が変わってしまう。
【０００９】
光学式表面監視システムにＣＷ光源およびシャッターを使用した場合、キセノンフラッシュランプのようなパルス光源を使用する場合よりも露光時間が長くなるので、上記のような基板と研磨テーブルとの間の相対速度の違いによる影響を受けやすい。
【００１０】
そこで、本願は、光学式表面監視システムにおいて、上記のような基板と研磨テーブルとの間の相対速度の違いによる測定精度の影響を除去または緩和させることを１つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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