特許ウォッチ

公開番号2025167055
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024071341
出願日2024-04-25
発明の名称基板研磨装置および膜厚算出方法
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 20120101AFI20251030BHJP(研削;研磨)
要約【課題】基板の研磨中に研磨対象の膜の厚さを精度良く測定する。
【解決手段】基板研磨装置は、渦電流センサが設けられた研磨テーブルであって、回転可能に構成された研磨テーブルと、前記研磨テーブルに対向し、回転可能に構成された研磨ヘッドであって、前記研磨テーブルと対向する面に基板を取り付け可能である研磨ヘッドと、制御部と、を備える。前記制御部は、前記基板の研磨中に前記渦電流センサの出力信号の波形データを取得し、前記波形データ上の極小点または極大点を検出し、前記検出された極小点または極大点に基づいて前記波形データを補正し、前記補正された波形データに基づいて前記基板の表面の膜厚を計算する、ように構成される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
渦電流センサが設けられた研磨テーブルであって、回転可能に構成された研磨テーブルと、
前記研磨テーブルに対向し、回転可能に構成された研磨ヘッドであって、前記研磨テーブルと対向する面に基板を取り付け可能である研磨ヘッドと、
制御部と、
を備える基板研磨装置であって、
前記制御部は、
前記基板の研磨中に前記渦電流センサの出力信号の波形データを取得し、
前記波形データ上の極小点または極大点を検出し、
前記検出された極小点または極大点に基づいて前記波形データを補正し、
前記補正された波形データに基づいて前記基板の表面の膜厚を計算する、
ように構成される、基板研磨装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記波形データ上の複数の極小点を検出し、
前記波形データ上の前記検出された複数の極小点を、滑らかな曲線、または直線で補間することによって、前記波形データを補正する、
ように構成される、請求項１に記載の基板研磨装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記波形データ上の複数の極大点を検出し、
前記検出された複数の極大点の各々についてのプロミネンスを算出し、
前記算出された各プロミネンスが所定の閾値より大きいか否かを判定し、
前記所定の閾値より大きいと判定されたプロミネンスを有する前記波形データ上の極大点およびその近傍の値を減少させることによって、前記波形データを補正する、
ように構成される、請求項１に記載の基板研磨装置。
【請求項４】
前記波形データは、前記研磨テーブルおよび前記研磨ヘッドの回転に伴って前記渦電流センサが前記基板の被研磨面上の１または複数の軌道を通過した時に前記渦電流センサから得られる一連の出力信号からなるデータである、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板研磨装置。
【請求項５】
前記基板は、その表面または内部に局所的に存在する１または複数の金属構造物を有する基板である、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板研磨装置。
【請求項６】
前記金属構造物は、基板上に形成された貫通電極または金属配線である、請求項５に記載の基板研磨装置。
【請求項７】
前記基板に対する研磨圧力を調整可能なエアバッグをさらに備え、
前記制御部は、さらに、前記基板の前記計算された膜厚に基づいて前記エアバッグの内部圧力を制御するように構成される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の基板研磨装置。
【請求項８】
渦電流センサが設けられた研磨テーブルであって、回転可能に構成された研磨テーブルと、
前記研磨テーブルに対向し、回転可能に構成された研磨ヘッドであって、前記研磨テーブルと対向する面に基板を取り付け可能である研磨ヘッドと、
を備える基板研磨装置における膜厚算出方法であって、
前記基板の研磨中に前記渦電流センサの出力信号の波形データを取得するステップと、
前記波形データ上の極小点または極大点を検出するステップと、
前記検出された極小点または極大点に基づいて前記波形データを補正するステップと、
前記補正された波形データに基づいて前記基板の表面の膜厚を計算するステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記波形データを補正するステップは、前記波形データ上の前記検出された複数の極小点を、滑らかな曲線、または直線で補間するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記波形データを補正するステップは、
前記検出された複数の極大点の各々についてのプロミネンスを算出するステップと、
前記算出された各プロミネンスが所定の閾値より大きいか否かを判定するステップと、
前記所定の閾値より大きいと判定されたプロミネンスを有する前記波形データ上の極大点およびその近傍の値を減少させるステップと、
を含む、請求項８に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板研磨装置および膜厚算出方法に関する。
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装置のひとつに、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学機械研磨）装置がある。代表的なＣＭＰ装置は、研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルと、基板が取り付けられた研磨ヘッドと、を備える。代表的なＣＭＰ装置においては、研磨液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと基板とを接触させた状態で研磨テーブルおよび研磨ヘッドの少なくとも一方を回転させることで基板が研磨される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０５８９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の研磨中に研磨対象の膜の厚さを測定するために、渦電流センサを用いることができる。渦電流センサは、例えば研磨テーブルに設けられる。渦電流センサは、研磨テーブルの回転に伴って基板の表面をある軌道に沿って移動し、軌道上の各点の膜厚を測定する（例えば特許文献１参照）。しかし、基板に研磨対象の膜（金属膜）の他に局所的な金属構造物が存在していると、その影響により、本来測定すべき研磨対象の膜の厚さを精度良く測定することが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、渦電流センサが設けられた研磨テーブルであって、回転可能に構成された研磨テーブルと、前記研磨テーブルに対向し、回転可能に構成された研磨ヘッドであって、前記研磨テーブルと対向する面に基板を取り付け可能である研磨ヘッドと、制御部と、を備える基板研磨装置であって、前記制御部は、前記基板の研磨中に前記渦電流センサの出力信号の波形データを取得し、前記波形データ上の極小点または極大点を検出し、前記検出された極小点または極大点に基づいて前記波形データを補正し、前記補正された波形データに基づいて前記基板の表面の膜厚を計算する、ように構成される、基板研磨装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
一実施形態にかかる基板研磨装置の正面図である。
基板研磨装置による研磨の対象とされる例示的な基板の構造を示す断面模式図である。
本発明の一実施形態に係る方法のアルゴリズムを示すフローチャートである。
渦電流センサの出力信号の波形データに対する補正処理の説明図である。
本発明の別の実施形態に係る方法のアルゴリズムを示すフローチャートである。
プロミネンスの概念を説明する模式図である。
渦電流センサの出力信号の波形データに対する補正処理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面におい
て、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【０００８】
図１は、一実施形態にかかる基板研磨装置１００の正面図である。図１に示される基板研磨装置１００は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置である。ただし、基板研磨装置１００はＣＭＰ装置に限られない。基板研磨装置１００は、渦電流センサが設けられた研磨テーブルを回転させて基板を研磨する装置であればよい。
【０００９】
ＣＭＰ装置１００は、研磨テーブル１１０と、研磨ヘッド１２０と、液体供給機構１３０とを備える。ＣＭＰ装置１００は、各構成要素を制御するための制御部１４０をさらに備える。制御部１４０は、たとえば、ストレージデバイス１４１、プロセッサ１４２、および入出力装置１４３を備えてよい。
【００１０】
研磨テーブル１１０の上面には、研磨パッド１１１が着脱可能に取り付けられている。ここで研磨テーブル１１０の上面とは、研磨テーブル１１０のうち研磨ヘッド１２０と対向する面を指す。したがって、研磨テーブル１１０の上面は、鉛直上方向に位置する面に限られない。研磨ヘッド１２０は、研磨テーブル１１０と対向するように設けられている。研磨ヘッド１２０のうち研磨テーブル１１０と対向する面には、基板１２１が着脱可能に取り付けられている。液体供給機構１３０は、スラリなどの研磨液を研磨パッド１１１に供給するよう構成されている。なお、液体供給機構１３０は、研磨液以外にも、洗浄液または薬液などを供給するように構成されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許