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公開番号2024094186
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2022210985
出願日2022-12-27
発明の名称研磨装置
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B24B 37/013 20120101AFI20240702BHJP(研削;研磨)
要約【課題】膜厚測定値に対応付けられる位置座標の精度を向上させることができる研磨装置が提供される。
【解決手段】研磨装置は、研磨パッド1の厚みを測定するパッド厚み測定装置と、基板に対して斜めに光を照射し、測定点の膜厚測定値を決定する光学式膜厚測定装置30と、膜厚測定値に測定点の位置を示す測定座標を対応付ける制御装置50とを備え、研磨パッドの厚みと測定座標の移動量との関係を示す相関データに基づいて研磨パッド1の厚みの測定値に対応する測定座標の移動量を決定し、決定された測定座標の移動量に基づいて膜厚測定値に対応付けられた測定座標を補正する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
研磨パッドを支持しつつ回転する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの厚みを測定するパッド厚み測定装置と、
前記基板の複数の測定点に対して斜めに光を照射し、前記基板からの反射光を受光し、前記反射光に基づいて前記測定点における膜厚測定値を決定する光学式膜厚測定装置と、
前記膜厚測定値に前記測定点の位置を示す測定座標を対応付ける制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記研磨パッドの厚みと前記測定座標の移動量との関係を示す相関データに基づいて演算を実行することで、前記研磨パッドの厚みの測定値に対応する前記測定座標の移動量を決定し、決定された前記測定座標の移動量に基づいて前記膜厚測定値に対応付けられた前記測定座標を補正する演算装置を備える、研磨装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記研磨パッド厚み測定装置は、前記研磨パッドの研磨面に接触されることによって、前記研磨パッドの厚みを測定する、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨パッド厚み測定装置は、前記研磨テーブルの内部に配置され、前記研磨面に接触する前記基板の表面の高さに基づいて、前記研磨パッドの厚みを測定する、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記光学式膜厚測定装置は、前記基板との間で投光および受光を行う光学センサヘッドを備え、
前記研磨パッド厚み測定装置は、前記研磨パッドに押し付けられている前記基板によって、前記光学センサヘッドとともに覆われているときに、前記基板の表面の高さに基づいて、前記研磨パッドの厚みを測定する、請求項３に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記光学式膜厚装置は、前記基板に対して斜めに光を照射する投光用光ファイバーと、前記基板で斜めに反射された光を受光する受光用光ファイバーと、を備え、
投光用光ファイバーの径と、受光用光ファイバーの径とが異なる大きさである、請求項１から４に記載の研磨装置。
【請求項６】
研磨パッドを支持しつつ回転する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記基板の複数の測定点に対して斜めに光を照射し、前記基板からの反射光を受光し、前記反射光に基づいて前記測定点における膜厚測定値を決定するとともに、受光量を決定する光学式膜厚測定装置と、
前記膜厚測定値に前記測定点の位置を示す測定座標を対応付ける制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記受光量と前記研磨パッドの厚みとの関係を示す第１相関データ、および、前記研磨パッドの厚みと前記測定座標の移動量との関係を示す第２相関データに基づいて演算を実行することで、前記受光量に対応する前記研磨パッドの厚みを決定し、決定された前記研磨パッドの厚みの測定値に対応する前記測定座標の移動量を決定し、決定された前記測定座標の移動量に基づいて前記膜厚測定値に対応付けられた前記測定座標を補正する演算装置を備える、研磨装置。
【請求項７】
研磨パッドを支持しつつ回転する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記基板の複数の測定点に対して斜めに光を照射し、前記基板からの反射光を受光し、前記反射光に基づいて前記測定点における膜厚測定値を決定するとともに、受光量を決定する光学式膜厚測定装置と、
前記膜厚測定値に前記測定点の位置を示す測定座標を対応付ける制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記受光量と前記測定座標の移動量との関係を示す相関データに基づいて演算を実行することで、前記受光量に対応する前記測定座標の移動量を決定し、決定された前記測定座標の移動量に基づいて前記膜厚測定値に対応付けられた前記測定座標を補正する演算装置を備える、研磨装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程には、ウェハの表面を平坦化するためにウェハを研磨する工程がある。ウェハを研磨する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）を行う研磨装置が知られている。研磨装置は、研磨テーブルに支持される研磨パッドの研磨面に研磨液を供給しつつ、研磨面にウェハを押し付け、さらにウェハと研磨テーブルを相対移動させる。以上により、ウェハの表面が研磨される。
【０００３】
研磨パッドの研磨性能は、ウェハを研磨する度に低下していく。そこで、研磨装置は、研磨パッドの研磨性能を回復するためのドレッシングを行う。ドレッシングでは、ダイヤモンド粒子などの硬質の砥粒が固定されたドレッサで研磨パッドの研磨面を削り取る。以上により、研磨パッドの研磨面が再生される（言い換えると、研磨パッドの研磨性能が回復する）。
【０００４】
一般に、研磨装置は、研磨中にウェハの表面の膜厚を測定するための膜厚測定装置を備える。研磨装置は、膜厚の測定値が所定の目標値（言い換えると、研磨終点）に達すると、研磨を終了する。一例として、光学式膜厚測定装置がある。光学式膜厚測定装置は、光学センサヘッド３５を有する。光学センサヘッド３５は、ウェハの表面における測定点に光を入射させ、ウェハの表面からの反射光を受け取る。膜厚の測定値は、この反射光に基づく解析により決定される。光学センサヘッド３５がウェハの表面を横切るように走査されると、ウェハの表面上の複数の測定点で膜厚測定値が得られる。この膜厚測定値には、ウェハの表面における測定位置を示す位置座標（測定座標）が対応付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５１６７０１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
研磨パッドは、研磨またはドレッシングにより摩耗し、徐々に研磨パッドの厚みが減少する。研磨パッドの厚みが減少すれば減少するほど、研磨パッドに押し付けられるウェハの表面は、センサヘッドに近づいていく。結果として、研磨パッドの厚みが変動する前後で、センサヘッドによる測定点の位置がずれることがある。この結果、膜厚測定値に対応付けられる位置座標が誤ってずれた位置を示すことになる。
【０００７】
そこで、本発明は、膜厚測定値に対応付けられる位置座標の精度を向上させることができる研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、研磨パッドを支持しつつ回転する研磨テーブルと、基板を研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、研磨パッドの厚みを測定するパッド厚み測定装置と、基板の複数の測定点に対して斜めに光を照射し、基板からの反射光を受光し、反射光に基づいて測定点における膜厚測定値を決定する光学式膜厚測定装置と、膜厚測定値に測定点の位置を示す測定座標を対応付ける制御装置と、を備え、制御装置は、研磨パッドの厚みと測定座標の移動量との関係を示す相関データに基づいて演算を実行することで、研磨パッドの厚みの測定値に対応する測定座標の移動量を決定し、決定された測定座標の移動量に基づいて膜厚測定値に対応付けられた測定座標を補正する演算装置を備える、研磨装置が提供される。
【０００９】
一態様では、研磨パッド厚み測定装置は、研磨パッドの研磨面に接触されることによって、研磨パッドの厚みを測定するように構成されている。
一態様では、研磨パッド厚み測定装置は、研磨テーブルの内部に配置され、研磨面に接触する基板の表面の高さに基づいて、研磨パッドの厚みを測定するように構成されている。
一態様では、光学式膜厚測定装置は、基板との間で投光および受光を行う光学センサヘッドを備え、研磨パッド厚み測定装置は、研磨パッドに押し付けられている基板によって、光学センサヘッドとともに覆われているときに、基板の表面の高さに基づいて、研磨パッドの厚みを測定するように構成されている。
一態様では、光学式膜厚測定装置は、基板に対して斜めに光を照射する投光用光ファイバーと、基板で斜めに反射された光を受光する受光用光ファイバーと、を備え、投光用光ファイバーの径と、受光用光ファイバーの径とが異なる大きさで構成されている。
【００１０】
一態様では、研磨パッドを支持しつつ回転する研磨テーブルと、基板を研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、基板の複数の測定点に対して斜めに光を照射し、基板からの反射光を受光し、反射光に基づいて測定点における膜厚測定値を決定するとともに、受光量を決定する光学式膜厚測定装置と、膜厚測定値に測定点の位置を示す測定座標を対応付ける制御装置と、を備え、制御装置は、受光量と研磨パッドの厚みとの関係を示す第１相関データ、および、研磨パッドの厚みと測定座標の移動量との関係を示す第２相関データに基づいて演算を実行することで、受光量に対応する研磨パッドの厚みを決定し、決定された研磨パッドの厚みの測定値に対応する測定座標の移動量を決定し、決定された測定座標の移動量に基づいて膜厚測定値に対応付けられた測定座標を補正する演算装置を備える、研磨装置が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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