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公開番号2024155301
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023069920
出願日2023-04-21
発明の名称研磨方法、研磨装置、および温度調節プログラム
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 37/015 20120101AFI20241024BHJP(研削;研磨)
要約【課題】ウェーハなどのワークピースの研磨中に、ワークピースの膜の状態に応じて研磨パッドの研磨面の温度を適切に制御することができる研磨方法を提供する。
【解決手段】本研磨方法は、サンプルを研磨パッド3の研磨面3a上で研磨しながら、サンプルの表面状態を表面状態検出器20により検出し、サンプルの表面状態の時間的推移を表す時系列データを作成し、時系列データに基づいて、サンプルの表面状態が特徴的に変化した時点を決定し、決定した時点に基づいて温度制御時間を決定し、ワークピースWを研磨パッド3の研磨面3a上で研磨しながら、パッド温度調節装置10により、温度制御時間に基づき研磨パッド3の研磨面3aの温度を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
サンプルを研磨パッドの研磨面上で研磨しながら、前記サンプルの表面状態を表面状態検出器により検出し、
前記サンプルの表面状態の時間的推移を表す時系列データを作成し、
前記時系列データに基づいて、前記サンプルの表面状態が特徴的に変化した時点を決定し、
前記決定した時点に基づいて温度制御時間を決定し、
ワークピースを前記研磨パッドの前記研磨面上で研磨しながら、パッド温度調節装置により、前記温度制御時間に基づき前記研磨パッドの前記研磨面の温度を制御する、研磨方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記表面状態検出器は、前記研磨パッドを回転させるためのトルクを測定するトルク測定器である、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記表面状態検出器は、前記サンプルの膜厚を測定する膜厚測定装置である、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記時系列データに基づいて、前記サンプルの表面状態が特徴的に変化した時点を決定する工程は、
前記時系列データに対して微分処理を実行することで時系列微分データを作成し、
前記時系列微分データ上の特徴的変化点を決定し、
前記特徴的変化点が現れた時点を決定する工程である、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記微分処理は、二階微分処理である、請求項４に記載の研磨方法。
【請求項６】
研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
サンプルおよびワークピースを前記研磨パッドの研磨面に押し付けて前記サンプルおよび前記ワークピースを研磨する研磨ヘッドと、
前記サンプルを前記研磨パッドの研磨面上で研磨しているときに、前記サンプルの表面状態を検出する表面状態検出器と、
前記研磨パッドの前記研磨面の温度を調節するパッド温度調節装置と、
前記パッド温度調節装置の動作を制御する動作制御部を備え、
前記動作制御部は、
前記表面状態検出器によって検出された前記サンプルの表面状態の時間的推移を表す時系列データを作成し、
前記時系列データに基づいて、前記サンプルの表面状態が特徴的に変化した時点を決定し、
前記決定した時点に基づいて温度制御時間を決定し、
前記ワークピースを前記研磨パッドの前記研磨面上で研磨しているときに、前記パッド温度調節装置に指令を与えて、前記温度制御時間に基づき前記研磨パッドの前記研磨面の温度を制御するように構成されている、研磨装置。
【請求項７】
前記表面状態検出器は、前記研磨パッドを回転させるためのトルクを測定するトルク測定器である、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記表面状態検出器は、前記サンプルの膜厚を測定する膜厚測定装置である、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記動作制御部は、
前記時系列データに対して微分処理を実行することで時系列微分データを作成し、
前記時系列微分データ上の特徴的変化点を決定し、
前記特徴的変化点が現れた時点を決定するように構成されている、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記微分処理は、二階微分処理である、請求項６に記載の研磨装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドの研磨面の温度を制御しながらワークピースを研磨面上で研磨する技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置は、半導体デバイスの製造において、ウェーハの表面を研磨する工程に使用される。ＣＭＰ装置は、膜を有するウェーハを研磨ヘッドにより回転させ、さらに回転する研磨テーブル上の研磨パッドにウェーハを研磨ヘッドにより押し付けて、ウェーハの表面を構成する膜を研磨する。研磨中、研磨パッドには研磨液（スラリー）が供給される。ウェーハの膜は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用により平坦化される。
【０００３】
ウェーハの研磨レートは、ウェーハの研磨パッドに対する研磨荷重のみならず、研磨パッドの表面温度にも依存する。これは、ウェーハの膜に対する研磨液の化学的作用が温度に依存するからである。したがって、半導体デバイスの製造においては、膜の適切な研磨レートを達成するために、ウェーハ研磨中の研磨パッドの表面温度を最適に制御することが重要とされる。
【０００４】
そこで、研磨パッドの表面温度を調節するためのパッド温度調節装置が従来から使用されている（例えば、特許文献１参照）。パッド温度調節装置は、温度調節された加熱液および冷却液が供給されるパッド接触部材を有している。パッド接触部材に供給される加熱液の流量と冷却液の流量とを調節することで、ウェーハ研磨中の研磨パッドの表面温度を所望の温度に維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１４８９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウェーハは、通常、複数の膜を含む積層構造を有する。研磨されるウェーハの膜は、積層構造を構成する複数の膜のうち、最も上の膜である。ウェーハが研磨されるにつれて、最も上の膜が除去されると、その下にある下層膜が露出する。したがって、下層膜が研磨パッドに接触し、研磨される。また、ウェーハに対する成膜工程と研磨工程との間に、ウェーハの研磨対象の膜の上に酸化膜が形成されることがある。この酸化膜は、成膜工程によって形成された膜と空気中の酸素が反応して形成される膜であり、ウェーハの積層構造を構成する膜とは異なる性質を有する。このような酸化膜は、ウェーハの研磨によって除去され、さらにその下にある積層構造の膜が引き続き研磨される。
【０００７】
研磨に最適な研磨パッドの研磨面の温度は、膜の状態によって異なることがある。すなわち、膜の最適な研磨レートを達成するためには、ウェーハの研磨中に研磨パッドの研磨面の温度を最適な温度に制御する必要がある。さらに、ウェーハの研磨終点の直前には、ウェーハの過剰なエッチングや、エロージョンを防止するために、研磨パッドの研磨面の温度を下げて、ウェーハの研磨レートを意図的に下げることがある。このように、ウェーハの研磨中に、ウェーハの膜の状態に応じて、研磨パッドの研磨面の温度を最適な温度に制御することが求められる。
【０００８】
そこで、本発明は、ウェーハなどのワークピースの研磨中に、ワークピースの膜の状態に応じて研磨パッドの研磨面の温度を適切に制御することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、サンプルを研磨パッドの研磨面上で研磨しながら、前記サンプルの表面状態を表面状態検出器により検出し、前記サンプルの表面状態の時間的推移を表す時系列データを作成し、前記時系列データに基づいて、前記サンプルの表面状態が特徴的に変化した時点を決定し、前記決定した時点に基づいて温度制御時間を決定し、ワークピースを前記研磨パッドの前記研磨面上で研磨しながら、パッド温度調節装置により、前記温度制御時間に基づき前記研磨パッドの前記研磨面の温度を制御する、研磨方法が提供される。
【００１０】
一態様では、前記表面状態検出器は、前記研磨パッドを回転させるためのトルクを測定するトルク測定器である。
一態様では、前記表面状態検出器は、前記サンプルの膜厚を測定する膜厚測定装置である。
一態様では、前記時系列データに基づいて、前記サンプルの表面状態が特徴的に変化した時点を決定する工程は、前記時系列データに対して微分処理を実行することで時系列微分データを作成し、前記時系列微分データ上の特徴的変化点を決定し、前記特徴的変化点が現れた時点を決定する工程である。
一態様では、前記微分処理は、二階微分処理である。
（【００１１】以降は省略されています）

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