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公開番号2024117029
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-28
出願番号2023022960
出願日2023-02-16
発明の名称研磨終点検出装置及び方法並びにCMP装置
出願人株式会社東京精密
代理人個人
主分類B24B 37/013 20120101AFI20240821BHJP(研削;研磨)
要約【課題】薄い膜厚のワークを研磨する際に、研磨終点を精度良く検出する研磨終点装置及び方法並びにCMP装置を提供する。
【解決手段】研磨終点検出装置70は、ワークWの研磨中にワークに向けて測定光を照射し、ワークからの反射光を分光して、反射光の波長と反射光の強度及び予め取得された波長成分毎の基準強度の比である反射率との関係を示す分光波形を取得する測定部71と、分光波形にフーリエ解析を適用して熱酸化膜の膜厚を算出する検出部72と、を備えている。基準強度は、回転する研磨パッド5との間にCMPスラリーを介在させた状態でワークの基板と略同じ反射率特性を示すサンプルワークを研磨パッドに接触させ、測定部が、研磨パッドの観察窓80を介してサンプルワークに向けて測定光を照射し、サンプルワークからの反射光を分光して算出される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ワークを研磨パッドに接触させて前記ワークの被研磨層をＣＭＰ研磨する際に研磨終点を検出する研磨終点検出装置であって、
前記ワークの研磨中に前記ワークに向けて測定光を照射し、前記ワークからの反射光を分光して、前記反射光の波長と前記反射光の強度及び予め取得された波長成分毎の基準強度の比である反射率との関係を示す分光波形を取得する測定部と、
前記分光波形に基づいて前記被研磨層の膜厚を算出する検出部と、
を備え、
前記基準強度は、回転する前記研磨パッドとの間にスラリーを介在させた状態で前記ワークと略同じ反射率特性を示すサンプルワークを前記研磨パッドに接触させ、前記測定部が、前記研磨パッドの観察窓を介して前記サンプルワークに向けて測定光を照射し、前記サンプルワークからの反射光を分光して算出されることを特徴とする研磨終点検出装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記検出部は、前記分光波形にフーリエ解析を適用して前記被研磨層の膜厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の研磨終点検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記分光波形に前記分光波形の理論波形とのカーブフィッティングを適用して前記被研磨層の膜厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の研磨終点検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の研磨終点検出装置を備えていることを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項５】
ワークを研磨パッドに接触させて前記ワークの被研磨層をＣＭＰ研磨する際に研磨終点を検出する研磨終点検出方法であって、
前記ワークの研磨中に前記ワークに向けて測定光を照射し、前記ワークからの反射光を分光して、前記反射光の波長と前記反射光の強度及び予め取得された波長成分毎の基準強度の比である反射率との関係を示す分光波形を取得するステップと、
前記分光波形に基づいて前記被研磨層の膜厚を算出するステップと、
を含み、
前記基準強度は、回転する前記研磨パッドとの間にスラリーを介在させた状態で前記ワークと略同じ反射率特性を示すサンプルワークを前記研磨パッドに接触させ、前記研磨パッドの観察窓を介して前記サンプルワークに向けて測定光を照射し、前記サンプルワークからの反射光を分光して算出されることを特徴とする研磨終点検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨終点検出装置及び方法並びにＣＭＰ装置に関し、特に、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いてワークを研磨する際に、研磨終点を検出する研磨終点検出装置及びＣＭＰ装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ワーク研磨装置としては、ワークの基板表面に形成された二酸化ケイ素膜等を研磨するＣＭＰ研磨装置が知られている。ＣＭＰによる研磨は、プラテンに貼付された研磨パッドとワークとを回転させながら、ワークを研磨パッドに所定の圧力で押し付け、研磨パッドとワークとの間に研磨材（スラリー）を供給することによって行われる。
【０００３】
このようなＣＭＰ装置において、ウェハからの反射光に基づいて生成された反射率スペクトルに対し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて、周波数成分とその強度を抽出し、得られた周波数成分からウェハの膜厚を推定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－３０９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のＣＭＰ装置では、基準となるリファレンススペクトルを水の存在下で鏡を用いて予め取得し、ウェハの研磨中に、ウェハからの反射光の波長と反射光の強度及び基準強度の比（相対反射率）との関係を示す反射率スペクトルを生成するところ、例えば５００ｎｍ以下の薄いワークでは、反射率スペクトルに含まれるピークの数が１又は２個と少ないため、ウェハの膜厚を算出できないという問題があった。
【０００６】
また、基板の屈折率と被研磨層の屈折率との差が小さい場合、反射率スペクトルの振幅が小さいことが一般的に知られており、ＣＭＰ研磨時のスラリーの厚みや回転時の影響を特に受けやすいという問題があった。
【０００７】
そこで、薄いワークを研磨する際に、研磨終点を精度良く検出するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る研磨終点検出装置は、ワークを研磨パッドに接触させて前記ワークの被研磨層をＣＭＰ研磨する際に研磨終点を検出する研磨終点検出装置であって、前記ワークの研磨中に前記ワークに向けて測定光を照射し、前記ワークからの反射光を分光して、前記反射光の波長と前記反射光の強度及び予め取得された波長成分毎の基準強度の比である反射率との関係を示す分光波形を取得する測定部と、前記分光波形に基づいて前記被研磨層の膜厚を算出する検出部と、を備え、前記基準強度は、回転する前記研磨パッドとの間にスラリーを介在させた状態で前記ワークと略同じ反射率特性を示すサンプルワークを前記研磨パッドに接触させ、前記測定部が、前記研磨パッドの観察窓を介して前記サンプルワークに向けて測定光を照射し、前記サンプルワークからの反射光を分光して算出される。
【０００９】
また、本発明に係るＣＭＰ装置は、上述した研磨終点検出装置を備えている。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る研磨終点検出方法は、ワークを研磨パッドに接触させて前記ワークの被研磨層をＣＭＰ研磨する際に研磨終点を検出する研磨終点検出方法であって、前記ワークの研磨中に前記ワークに向けて測定光を照射し、前記ワークからの反射光を分光して、前記反射光の波長と前記反射光の強度及び予め取得された波長成分毎の基準強度の比である反射率との関係を示す分光波形を取得するステップと、前記分光波形に基づいて前記被研磨層の膜厚を算出するステップと、を含み、前記基準強度は、回転する前記研磨パッドとの間にスラリーを介在させた状態で前記ワークと略同じ反射率特性を示すサンプルワークを前記研磨パッドに接触させ、前記研磨パッドの観察窓を介して前記サンプルワークに向けて測定光を照射し、前記サンプルワークからの反射光を分光して算出される。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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