JP5941763B2 - 研磨方法 - Google Patents
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Description
本発明の好ましい態様は、前記第1準備工程および前記第2準備工程は、それぞれ、前記ウェハの搬送工程、前記研磨パッドのドレッシング工程、および前記研磨パッドに水を供給しながら前記ウェハを研磨する水研磨工程のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第3研磨工程は、前記ウェハを前記第3研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより前記導電膜をその厚さが所定の目標値に達するまで研磨する工程であり、前記第4研磨工程は、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜が露出するまで前記導電膜を研磨し、さらに前記絶縁膜をその厚さが所定の目標値に達するまで研磨する工程であることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第3研磨工程の前記所定の研磨時間は、前記第4研磨工程の前記所定の研磨時間と同じであることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第3研磨工程および前記第4研磨工程のうちの少なくとも1つの研磨終点を、前記第3研磨テーブルおよび/または前記第4研磨テーブル内に設置された膜厚センサを用いて検出することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブル内に設置された渦電流式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第4研磨工程の研磨終点を、前記第4研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第3処理時間と前記第4処理時間とが同じになるように前記導電膜の厚さの前記所定の目標値を調整することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第3準備工程および前記第4準備工程は、それぞれ、前記ウェハの搬送工程、前記研磨パッドのドレッシング工程、および前記研磨パッドに水を供給しながら前記ウェハを研磨する水研磨工程のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第3研磨工程および前記第4研磨工程のうちの少なくとも1つの研磨終点を、前記第3研磨テーブルおよび/または前記第4研磨テーブル内に設置された膜厚センサを用いて検出することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブル内に設置された渦電流式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第4研磨工程の研磨終点を、前記第4研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブルを回転させるテーブルモータのトルク電流の変化から決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達していない場合には、前記所定の目標値を達成するための追加研磨時間を算出する工程と、前記研磨パッドに研磨液を供給しながら前記ウェハを前記追加研磨時間だけ再研磨する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達していない場合には、前記所定の目標値を達成するための追加研磨時間を算出する工程と、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに再び摺接させることにより前記ウェハを前記追加研磨時間だけ再研磨する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達していない場合には、前記所定の目標値を達成するための追加研磨時間を算出する工程と、前記研磨パッドに研磨液を供給しながら前記ウェハを前記追加研磨時間だけ再研磨する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第3研磨工程で前記絶縁膜が露出した点を前記第3研磨テーブル内に設置された渦電流式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定し、さらに前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第4研磨工程の研磨終点を、前記第4研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第1準備工程および前記第2準備工程は、それぞれ、前記ウェハの搬送工程、前記研磨パッドのドレッシング工程、および前記研磨パッドに水を供給しながら前記ウェハを研磨する水研磨工程のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態に係る研磨方法を実行することができる研磨装置を示す図である。図1に示すように、この研磨装置は、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1bによってロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。研磨装置は、ウェハ処理動作を制御する動作制御部5を有している。
上記式(2)に従って算出されたスペクトルの変化量は、絶縁膜103の除去量を示す除去指標値である。
R1I1+L1dI1/dt+MdI2/dt=E (3)
R2I2+L2dI2/dt+MdI1/dt=0 (4)
ここで、Mは相互インダクタンスであり、R1は渦電流式膜厚センサ60のコイル61を含むセンサ側回路の等価抵抗であり、L1はコイル61を含むセンサ側回路の自己インダクタンスである。R2は渦電流損に相当する等価抵抗であり、L2は渦電流が流れる導電膜の自己インダクタンスである。
(R1+jωL1)I1+jωMI2=E (5)
(R2+jωL2)I2+jωMI1=0 (6)
これら式(5),(6)から、次の式が導かれる。
I1=E(R2+jωL2)/{(R1+jωL1)(R2+jωL2)+ω2M2}
=E/{(R1+jωL1)+ω2M2/(R2+jωL2)} (7)
Φ=E/I1={R1+ω2M2R2/(R2 2+ω2L2 2)}
+jω{L1−ω2L2M2/(R2 2+ω2L2 2)} (8)
ここで、Φの実部(抵抗成分)、虚部(誘導リアクタンス成分)をそれぞれX,Yとおくと、上記式(8)は、次のようになる。
Φ=X+jωY (9)
M=k(L1L2)1/2 (10)
2 ロード/アンロード部
3 研磨部
3A,3B,3C,3D 研磨ユニット
4 洗浄部
5 動作制御部
6 第1リニアトランスポータ
7 第2リニアトランスポータ
10 研磨パッド
11 リフタ
12 スイングトランスポータ
16 トップリングシャフト
17 連結手段
18 トップリングモータ
19 テーブルモータ
20 フロントロード部
21 走行機構
22 搬送ロボット
30A,30B,30C,30D 研磨テーブル
31A,31B,31C,31D トップリング
32A,32B,32C,32D 研磨液供給機構
33A,33B,33C,33D ドレッサ
34A,34B,34C,34D アトマイザ
40 光学式膜厚センサ
42 投光部
43 受光部(光ファイバー)
44 分光器
47 光源
48 光ファイバー
50A 第1の孔
50B 第2の孔
51 通孔
53 液体供給路
54 液体排出路
55 液体供給源
60 渦電流式膜厚センサ
61 コイル
70 トルク電流計測器
80 仮置き台
81 一次洗浄モジュール
82 二次洗浄モジュール
85 乾燥モジュール
89 第1搬送ロボット
90 第2搬送ロボット
Claims (19)
- 絶縁膜と、該絶縁膜の上に形成された導電膜と、該導電膜の上に形成された金属膜とを有するウェハを研磨する方法であって、
前記ウェハを第1研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を研磨する第1研磨工程と、
前記ウェハを第2研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を前記導電膜が露出するまで研磨する第2研磨工程と、
前記ウェハを第3研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜が露出するまで前記導電膜を研磨する第3研磨工程と、
前記第3研磨工程の後に、第4研磨テーブル上の研磨パッドの研磨面に水を供給しながら前記ウェハを前記研磨面に押し付ける、前記ウェハの研磨が実質的に進行しない水研磨工程と、
前記水研磨工程を行っているときに、前記第4研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサにより前記絶縁膜の初期膜厚信号を取得する工程と、
前記初期膜厚信号から初期膜厚指標値を生成する工程と、
前記初期膜厚指標値と前記絶縁膜の厚さの所定の目標値とから前記絶縁膜の目標除去量を算出する工程と、
前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに研磨液を供給しながら、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達するまで前記絶縁膜を研磨する第4研磨工程とを含み、
前記絶縁膜の除去量が前記目標除去量に達した時点で前記第4研磨工程を終了させることを特徴とする方法。 - 絶縁膜と、該絶縁膜の上に形成された導電膜と、該導電膜の上に形成された金属膜とを有するウェハを研磨する方法であって、
前記ウェハを第1研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を研磨する第1研磨工程と、
前記ウェハを第2研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を前記導電膜が露出するまで研磨する第2研磨工程と、
前記ウェハを第3研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜が露出するまで前記導電膜を研磨する第3研磨工程と、
前記第3研磨工程の後に、第4研磨テーブル上の研磨パッドの研磨面に水を供給しながら前記ウェハを前記研磨面に押し付ける、前記ウェハの研磨が実質的に進行しない第1水研磨工程と、
前記第1水研磨工程を行っているときに、前記第4研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサにより前記絶縁膜の初期膜厚信号を取得する工程と、
前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに研磨液を供給しながら、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜の厚さが所定の目標値に達するまで前記絶縁膜を研磨する第4研磨工程と、
前記第4研磨工程の後に、前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドの研磨面に水を供給しながら前記ウェハを前記研磨面に押し付ける、前記ウェハの研磨が実質的に進行しない第2水研磨工程と、
前記第2水研磨工程を行っているときに、前記光学式膜厚センサにより前記絶縁膜の終点膜厚信号を取得する工程と、
前記初期膜厚信号と前記終点膜厚信号との差分から前記絶縁膜の除去量を算出する工程と、
前記算出された除去量と、前記絶縁膜の初期膜厚と、前記絶縁膜の厚さの前記所定の目標値とから、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達しているか否かを決定する工程とを含むことを特徴とする方法。 - 前記導電膜の研磨レートが高く、前記絶縁膜の研磨レートが低くなる研磨液を前記第3研磨テーブル上の前記研磨パッドに供給しながら前記第3研磨工程を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブル内に設置された渦電流式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第4研磨工程の研磨終点を、前記光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブルを回転させるテーブルモータのトルク電流の変化から決定することを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達していない場合には、前記所定の目標値を達成するための追加研磨時間を算出する工程と、
前記研磨パッドに研磨液を供給しながら前記ウェハを前記追加研磨時間だけ再研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 絶縁膜と、該絶縁膜の上に形成された導電膜と、該導電膜の上に形成された金属膜とを有するウェハを研磨する方法であって、
前記ウェハを第1研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を研磨する第1研磨工程と、
前記ウェハを第2研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を前記導電膜が露出するまで研磨する第2研磨工程と、
前記ウェハを第3研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜が露出するまで前記導電膜を研磨する第3研磨工程と、
前記第3研磨工程の後に、第4研磨テーブル上の研磨パッドの研磨面に水を供給しながら前記ウェハを前記研磨面に押し付ける、前記ウェハの研磨が実質的に進行しない水研磨工程と、
前記水研磨工程の後に、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッド上で水平に移動させて前記ウェハの一部を、前記第4研磨テーブルの横に設置された光学式膜厚センサの上方に突き出し、前記光学式膜厚センサにより前記絶縁膜の初期膜厚信号を取得する工程と、
前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに研磨液を供給しながら、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜の厚さが所定の目標値に達するまで前記絶縁膜を研磨する第4研磨工程と、
前記第4研磨工程の後に、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッド上で水平に移動させて前記ウェハの一部を前記光学式膜厚センサの上方に突き出し、前記光学式膜厚センサにより前記絶縁膜の終点膜厚信号を取得する工程と、
前記初期膜厚信号と前記終点膜厚信号との差分から前記絶縁膜の除去量を算出する工程と、
前記算出された除去量と、前記絶縁膜の初期膜厚と、前記絶縁膜の厚さの前記所定の目標値とから、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達しているか否かを決定する工程を含むことを特徴とする方法。 - 前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達していない場合には、前記所定の目標値を達成するための追加研磨時間を算出する工程と、
前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに再び摺接させることにより前記ウェハを前記追加研磨時間だけ再研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 絶縁膜と、該絶縁膜の上に形成された導電膜と、該導電膜の上に形成された金属膜とを有するウェハを研磨する方法であって、
前記ウェハを第1研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を研磨する第1研磨工程と、
前記ウェハを第2研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を前記導電膜が露出するまで研磨する第2研磨工程と、
前記ウェハを第3研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜が露出するまで前記導電膜を研磨する第3研磨工程と、
前記第3研磨工程の後に、前記ウェハを第4研磨テーブル上の研磨パッド上で水平に移動させて前記ウェハの一部を、前記第4研磨テーブルの横に設置された第1の光学式膜厚センサの上方に突き出し、前記第1の光学式膜厚センサにより前記絶縁膜の初期膜厚信号を取得する工程と、
前記第4研磨テーブル上の研磨パッドに研磨液を供給しながら、前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達するまで前記絶縁膜を研磨する第4研磨工程と、
前記第4研磨工程の後に、前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドの研磨面に水を供給しながら前記ウェハを前記研磨面に押し付ける、前記ウェハの研磨が実質的に進行しない水研磨工程と、
前記水研磨工程を行っているときに、前記第4研磨テーブル内に設置された第2の光学式膜厚センサにより前記絶縁膜の終点膜厚信号を取得する工程と、
前記初期膜厚信号と前記終点膜厚信号との差分から前記絶縁膜の除去量を算出する工程と、
前記算出された除去量と、前記絶縁膜の初期膜厚と、前記絶縁膜の厚さの前記所定の目標値とから、前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達しているか否かを決定する工程を含むことを特徴とする方法。 - 前記絶縁膜の厚さが前記所定の目標値に達していない場合には、前記所定の目標値を達成するための追加研磨時間を算出する工程と、
前記研磨パッドに研磨液を供給しながら前記ウェハを前記追加研磨時間だけ再研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 絶縁膜と、該絶縁膜の上に形成された導電膜と、該導電膜の上に形成された金属膜とを有するウェハを研磨する方法であって、
前記ウェハを第1研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を研磨する第1研磨工程と、
前記ウェハを第2研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を前記導電膜が露出するまで研磨する第2研磨工程と、
前記ウェハを第3研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜が露出するまで前記導電膜を研磨し、さらに前記絶縁膜をその厚さが所定の第1の目標値に達するまで研磨する第3研磨工程と、
前記第3研磨工程の後に、第4研磨テーブル上の研磨パッドの研磨面に水を供給しながら前記ウェハを前記研磨面に押し付ける、前記ウェハの研磨が実質的に進行しない水研磨工程と、
前記水研磨工程を行っているときに、研磨前の前記絶縁膜の膜厚信号を取得する工程と、
前記取得された膜厚信号から膜厚指標値を生成する工程と、
前記生成された膜厚指標値と前記絶縁膜の厚さの所定の第2の目標値とから前記絶縁膜の目標除去量を算出する工程と、
前記目標除去量を達成するための研磨時間を算出する工程と、
前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜をその厚さが前記所定の第2の目標値に達するまで研磨する第4研磨工程とを含み、
前記第4研磨工程を、前記算出された研磨時間だけ行うことを特徴とする方法。 - 絶縁膜と、該絶縁膜の上に形成された導電膜と、該導電膜の上に形成された金属膜とを有するウェハを研磨する方法であって、
前記ウェハを第1研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を研磨する第1研磨工程と、
前記ウェハを第2研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより前記金属膜を前記導電膜が露出するまで研磨する第2研磨工程と、
前記ウェハを第3研磨テーブル上の研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜が露出するまで前記導電膜を研磨し、さらに前記絶縁膜をその厚さが所定の第1の目標値に達するまで研磨する第3研磨工程と、
前記第3研磨工程の後に、第4研磨テーブル上の研磨パッドの研磨面に水を供給しながら前記ウェハを前記研磨面に押し付ける、前記ウェハの研磨が実質的に進行しない水研磨工程と、
前記水研磨工程を行っているときに、研磨前の前記絶縁膜の膜厚信号を取得する工程と、
前記取得された膜厚信号から膜厚指標値を生成する工程と、
前記生成された膜厚指標値と前記絶縁膜の厚さの所定の第2の目標値とから前記絶縁膜の目標除去量を算出する工程と、
前記ウェハを前記第4研磨テーブル上の前記研磨パッドに摺接させることにより、前記絶縁膜をその厚さが前記所定の第2の目標値に達するまで研磨する第4研磨工程とを含み、 前記第4研磨工程での前記絶縁膜の除去量が前記目標除去量に達した時点で前記第4研磨工程を終了させることを特徴とする方法。 - 前記第3研磨工程で前記絶縁膜が露出した点を前記第3研磨テーブル内に設置された渦電流式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記第3研磨工程で前記絶縁膜が露出した点を前記第3研磨テーブル内に設置された渦電流式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定し、さらに前記第3研磨工程の研磨終点を、前記第3研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記第4研磨工程の研磨終点を、前記第4研磨テーブル内に設置された光学式膜厚センサからの膜厚信号に基づいて決定することを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記第1研磨工程の前および/または後に行われる第1準備工程の時間と前記第1研磨工程の研磨時間とを加算した第1処理時間は、前記第2研磨工程の前および/または後に行われる第2準備工程の時間と前記第2研磨工程の研磨時間とを加算した第2処理時間と同じであることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1準備工程および前記第2準備工程は、それぞれ、前記ウェハの搬送工程、前記研磨パッドのドレッシング工程、および前記研磨パッドに水を供給しながら前記ウェハを研磨する水研磨工程のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
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