KR20190143370A - 연마 장치, 연마 방법 및 연마 제어 프로그램 - Google Patents

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KR20190143370A
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

연마 프로파일을 보다 균일화할 수 있는 연마 장치, 연마 방법 및 연마 제어 프로그램을 제공한다.
연마 장치는, 연마면을 갖는 연마 테이블과, 연마 대상면을 연마면에 압박하기 위한 톱 링이며, 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링과, 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하고, 제1 압박부 영향 비율과 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는, 제어부를 구비한다. 그리고, 제1 압박부 영향 비율은, 제1 압박부가 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해진다.

Description

연마 장치, 연마 방법 및 연마 제어 프로그램 {Polishing apparatus, polishing method, and polishing control program}
본 발명은, 연마 장치, 연마 방법 및 연마 제어 프로그램에 관한 것이다.
근년, 반도체 디바이스가 미세화되고, 소자 구조가 복잡화됨에 수반하여, 반도체 디바이스의 표면의 요철이 증가하여, 단차가 커지는 경향이 있다. 그 결과, 박막 형성 시에 단차부에서의 막 두께가 작아지거나, 배선의 단선에 의한 오픈이나 배선층 사이의 절연 불량에 의한 쇼트가 발생하거나 하여 수율이 저하된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 평탄화 기술로서, 예를 들어 반도체 기판 상에서의 반도체 장치 제조 공정에 있어서, 절연막이나 배선 금속막의 성막 과정에서 형성되는 표면의 요철을 평탄화하는 화학적 기계적 연마(CMP)가 채용되고 있다.
CMP에 있어서는, 연마 대상물인 기판을 부직포 등으로 이루어지는 연마 패드에 압박하여 기판과 연마 패드의 사이에 지립을 공급하면서 서로 미끄럼 운동시켜서 연마를 행한다. CMP에서의 연마 시, 패드 표면에 동심원상 또는 격자상의 홈 가공을 실시하는 것이 충분한 양의 지립을 기판 중앙부까지 공급하기 위해서 유효하다는 것을 알고 있다. 또한, CMP에서는, 연마 패드 표면에 부착되는 연마 부스러기를 제거할 목적으로, 다이아몬드·디스크 등으로 패드 표면의 일부를 깎아 넣는, 소위 패드·컨디셔닝이 실시된다.
일반적으로, 연마의 세계에서는 프레스턴의 실험식으로서 알려진 Q∝kpvΔt(단, Q는 연마량, k는 연마 패드나 연마액, 기판의 재질 등에 의해 결정되는 계수, p는 가공 압력, v는 이동 속도, Δt는 가공 시간이다)로부터, 연마량 Q를 어느 정도의 정밀도로 예측할 수 있다는 것이 널리 알려져 있고, CMP에 있어서도 대체적으로 프레스턴의 실험식이 성립한다. 그리고, 기판 상에 적층된 배선이나 절연막을 평탄하게 연마하는 CMP 공정에서는, 제조 라인에서 운용하는 연마 조건은 미리 최적화되고, 최적화된 조건에서 연마 부재의 소모도가 한도에 이르기까지, 동일 조건에서 연마 처리된다.
그러나 연마 부재가 소모되어 가는 과정에서, 기판 상의 배선이나 절연막의 연마 후 표면 형상(이것을 연마 프로파일이라고 한다)은 연마 부재의 소모도에 맞추어 경시적으로 변화되어 간다. 이에 의해, 웨이퍼의 영역마다 연마량에 변동이 발생하여 연마 프로파일에 변동이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 종래, 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있도록 복수의 동심원상의 에어백이 톱 링에 마련되고, 제어부가 복수의 에어백에 의한 압박력을 각각 제어하는 것이 행해지고 있다. 이러한 제어는, 예를 들어 연마 프로파일에 있어서 연마량이 부족한 영역이 있으면, 당해 영역을 압박하고 있는 에어백에 의한 압박력을 증가시킴으로써 행해진다.
일본 특허 공개 제2015-168015
상기한 바와 같이, 종래의 연마 장치에서는, 예를 들어 특정 영역의 연마량이 부족하다고 판단되는 경우에는, 연마량의 부족이 해소되도록, 특정 영역을 압박하는 압박부의 압박력이 조정되어 있었다. 그러나, 본 발명자들의 연구에 의해, 에어백 등(압박부)에 의한 특정 영역의 압박력이 변화한 경우에는, 당해 특정 영역의 연마량이 변화할뿐만 아니라, 다른 압박부가 압박하는 영역에도 영향이 발생한다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 종래의 연마 장치에 의한 압력 제어를 채용하면, 반드시 최적의 연마 프로파일을 취할 수는 없을 경우가 있다는 것을 알 수 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 연마 프로파일을 보다 균일화할 수 있는 연마 장치, 연마 방법 및 연마 제어 프로그램을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 웨이퍼의 연마 대상면을 연마하기 위한 연마 장치가 제안된다. 상기 연마 장치는, 연마면을 갖는 연마 테이블과, 상기 연마 대상면을 상기 연마면에 압박하기 위한 톱 링이며, 상기 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링과, 상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하고, 상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는, 제어부를 구비하고, 상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해진다. 이 연마 장치에 따르면, 제1 압박부의 압박력에 의한 제1 압박부 영향 비율이, 제1 압박부가 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해지므로, 보다 적정하게 제1 압박부에 의한 압박력의 제어를 실행할 수 있다. 이에 의해, 연마 프로파일을 보다 균일화할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 형태에 따르면, 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링에 의해 상기 웨이퍼의 연마 대상면을 연마면에 압박함으로써 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 방법이 제안된다. 상기 연마 방법은, 상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하는 기억 스텝과, 상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는 제어 스텝을 포함하고, 상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해진다. 이 연마 방법에 따르면, 상기한 연마 장치와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 형태에 따르면, 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링에 의해 상기 웨이퍼의 연마 대상면을 연마면에 압박함으로써 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 장치의 제어에 사용하는 연마 제어 프로그램이 제안된다. 상기 연마 제어 프로그램은, 상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하는 것과, 상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는 것을 컴퓨터에 실행시키고, 상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해진다. 이 연마 제어 프로그램에 따르면, 상기한 연마 장치와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은, 기판의 일례인 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 톱 링을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 웨이퍼의 표면(연마 처리면)이 N개의 영역으로 나뉜 예를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 제어부에 의한 목표 압력 설정 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 막 두께 센서로부터 취득되는 막 두께 th0(k)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 어긋남 δ(k)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은, 영향 비율 ER의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은, 영향 비율 ER(1,q)의 각 요소와, 어긋남 δ*(k)의 각 요소를 곱한 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는, 종래의 제어에 의한 연마 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은, 영향 비율 ER을 사용한 본 실시 형태의 제어에 의한 연마 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은, GPU를 갖는 제어부를 구비하는 연마 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는, 라우터를 통해 클라우드에 접속된 연마 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은, 에지 컴퓨팅 기능을 갖는 라우터를 통해 클라우드에 접속된 연마 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 장치를 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 연마 장치는, 웨이퍼(Wf)를 보유 지지하여 회전시키는 톱 링(10)과, 연마 패드(20)를 지지하는 연마 테이블(30)과, 연마 패드(20)에 연마액(슬러리)을 공급하는 연마액 공급 노즐(5)과, 웨이퍼(Wf)의 막 두께를 따라서 변화하는 막 두께 신호를 취득하는 막 두께 센서(70)를 구비하고 있다. 연마 패드(20)의 상면은, 웨이퍼(Wf)를 연마하는 연마면(20a)을 구성한다.
톱 링(10)은, 톱 링 샤프트(12)의 하단에 연결되어 있다. 톱 링 샤프트(12)의 상단은, 톱 링 암(16) 내에 설치된 회전 장치에 연결되어 있다. 이 회전 장치는, 톱 링 샤프트(12)를 통해 톱 링(10)을 화살표로 나타내는 방향으로 회전시키도록 구성되어 있다. 톱 링(10)은, 그 하면에 진공 흡착에 의해 웨이퍼(Wf)를 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 막 두께 센서(70)는, 연마 테이블(30) 내에 설치되어 있고, 연마 테이블(30)과 함께 회전한다. 막 두께 센서(70)는, 연마 테이블(30)이 1회전할 때마다, 웨이퍼(Wf)의 중심부를 포함하는 복수의 영역에서의 막 두께 신호를 취득하도록 구성되어 있다. 막 두께 센서(70)의 예로서는, 광학식 센서나 와전류 센서를 들 수 있다.
웨이퍼(Wf)는, 다음과 같이 하여 연마된다. 톱 링(10) 및 연마 테이블(30)은, 화살표로 나타내는 바와 같이 동일한 방향으로 회전하고, 연마액 공급 노즐(50)로부터 연마액이 연마 패드(20) 상에 공급된다. 이 상태에서, 톱 링(10)은 웨이퍼(Wf)를 연마 패드(20)의 연마면(20a)으로 압박한다. 웨이퍼(Wf)의 표면은, 연마액에 포함되는 지립의 기계적 작용과 연마액의 화학적 작용에 의해 연마된다. 이러한 연마 장치는, CMP(화학 기계 연마) 장치로서 알려져 있다.
웨이퍼(Wf)의 연마 중, 막 두께 센서(70)는 연마 테이블(30)과 함께 회전하고, 웨이퍼(Wf)의 표면을 가로지르면서 막 두께 신호를 취득한다. 이 막 두께 신호는, 웨이퍼(Wf)의 막 두께를 직접 또는 간접으로 나타내는 지표값이며, 웨이퍼(Wf)의 막 두께의 감소를 따라서 변화한다. 막 두께 센서(70)는 제어부(90)에 접속되어 있고, 막 두께 신호는 제어부(90)에 보내지도록 되어 있다. 제어부(90)는, 막 두께 신호에 의해 나타나는 웨이퍼(Wf)의 막 두께가 소정의 목표값에 달했을 때, 웨이퍼(Wf)의 연마를 종료시킨다.
이어서, 톱 링(10)에 대해서 설명한다. 도 2는, 톱 링(10)을 나타내는 단면도이다. 톱 링(10)은, 톱 링 샤프트(12)에 자유 조인트(19)를 통해 연결되는 톱 링 본체(21)와, 톱 링 본체(21)의 하방에 배치된 리테이너 링(22)을 구비하고 있다.
톱 링 본체(21)의 하방에는, 웨이퍼(Wf)의 이면(연마해야 할 표면과 반대측의 면)에 맞닿는 유연한 멤브레인(탄성막)(24)과, 멤브레인(24)을 보유 지지하는 척킹 플레이트(25)가 배치되어 있다. 멤브레인(24)과 척킹 플레이트(25)는, 본 실시 형태에 있어서 웨이퍼(Wf)에 압박력을 인가하는 「압박부」를 구성한다. 멤브레인(24)과 척킹 플레이트(25)의 사이에는, 4개의 압력실 C1, C2, C3, C4가 마련되어 있다. 압력실 C1, C2, C3, C4는 멤브레인(24)과 척킹 플레이트(25)에 의해 형성되어 있다. 중앙의 압력실 C1은 원형이며, 다른 압력실 C2, C3, C4는 환상이다. 이들 압력실 C1, C2, C3, C4는, 동심원상으로 배열되어 있다.
압력실 C1, C2, C3, C4에는 각각 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4를 통해 기체 공급원(32)에 의해 가압 공기 등의 가압 기체가 공급되도록 되어 있다. 또한, 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4에는 진공 라인 V1, V2, V3, V4가 접속되어 있고, 진공 라인 V1, V2, V3, V4에 의해 압력실 C1, C2, C3, C4에 부압이 형성되도록 되어 있다. 압력실 C1, C2, C3, C4의 내부 압력은 서로 독립적으로 변화시키는 것이 가능하고, 이에 의해, 웨이퍼(Wf)가 대응하는 4개의 영역, 즉, 중앙부, 내측 중간부, 외측 중간부 및 주연부에 대한 연마 압력을 독립적으로 조정할 수 있다.
척킹 플레이트(25)와 톱 링 본체(21)의 사이에는 압력실 C5가 형성되고, 이 압력실 C5에는 기체 이송 라인 F5를 통해 상기 기체 공급원(32)에 의해 가압 기체가 공급되도록 되어 있다. 또한, 기체 이송 라인 F5에는 진공 라인 V5가 접속되어 있고, 진공 라인 V5에 의해 압력실 C5에 부압이 형성되도록 되어 있다. 이에 의해, 척킹 플레이트(25) 및 멤브레인(24) 전체가 상하 방향으로 움직일 수 있다.
웨이퍼(Wf)의 둘레단부는 리테이너 링(22)으로 둘러싸여 있어, 연마 중에 웨이퍼(Wf)가 톱 링(10)으로부터 튀어나오지 않도록 되어 있다. 압력실 C3을 구성하는, 멤브레인(24)의 부위에는 개구가 형성되어 있고, 압력실 C3에 진공을 형성함으로써 웨이퍼(Wf)가 톱 링(10)에 흡착 보유 지지되도록 되어 있다. 또한, 이 압력실 C3에 질소 가스나 클린 에어 등을 공급함으로써, 웨이퍼(Wf)가 톱 링(10)으로부터 릴리스되도록 되어 있다.
톱 링 본체(21)와 리테이너 링(22)의 사이에는, 환상의 롤링 다이어프램(26)이 배치되어 있고, 이 롤링 다이어프램(26)의 내부에는 압력실 C6이 형성되어 있다. 압력실 C6은, 기체 이송 라인 F6을 통해 상기 기체 공급원(32)에 연결되어 있다. 기체 공급원(32)은 가압 기체를 압력실 C6 내에 공급하고, 이에 의해 리테이너 링(22)을 연마 패드(20)에 대해서 압박한다. 또한, 기체 이송 라인 F6에는 진공 라인 V6이 접속되어 있고, 진공 라인 V6에 의해 압력실 C6에 부압이 형성되도록 되어 있다. 압력실 C6 내에 진공이 형성되면, 리테이너 링(22)의 전체가 상승한다.
압력실 C1, C2, C3, C4, C5, C6에 연통하는 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4, F5, F6에는, 각각 전공 레귤레이터(압력 레귤레이터) R1, R2, R3, R4, R5, R6이 마련되어 있다. 기체 공급원(32)으로부터의 가압 기체는, 전공 레귤레이터 R1 내지 R6을 거쳐 압력실 C1 내지 C6 내에 공급된다. 전공 레귤레이터 R1 내지 R6은, 기체 이송 라인 F1 내지 F6에 의해 압력실 C1 내지 C6에 접속되어 있다. 기체 이송 라인 F1 내지 F6은, 압력실 C1 내지 C6으로부터 로터리 조인트(28)를 경유하여 전공 레귤레이터 R1 내지 R6까지 연장되어 있다.
전공 레귤레이터 R1 내지 R6은, 기체 공급원(32)으로부터 공급되는 가압 기체의 압력을 조정함으로써, 압력실 C1 내지 C6 내의 압력을 제어한다. 전공 레귤레이터 R1 내지 R6은 제어부(90)에 접속되어 있다. 압력실 C1 내지 C6은 대기 개방 밸브(도시하지 않음)에도 접속되어 있고, 압력실 C1 내지 C6을 대기 개방하는 것도 가능하다. 제어부(90)는, 압력실 C1 내지 C6 각각의 목표 압력값을 전공 레귤레이터 R1 내지 R6에 보내고, 전공 레귤레이터 R1 내지 R6은, 압력실 C1 내지 C6 내의 압력이 대응하는 목표 압력값으로 유지되도록 동작한다. 제어부(90)는, 이들 전공 레귤레이터(압력 레귤레이터) R1 내지 R6을 통해 압력실 C1 내지 C6 내의 압력을 조작한다.
압력실 C1 내지 C6 내의 압력은, 전공 레귤레이터 R1 내지 R6에 각각 내장되어 있는 복수의 압력 센서(도시하지 않음)에 의해 측정되도록 되어 있다. 압력실 C1 내지 C6 내의 압력의 측정값은, 제어부(90)에 보내진다. 도 2에 나타내는 예에서는, 웨이퍼(Wf)의 이면을 압박하는 4개의 압력실 C1 내지 C4가 마련되어 있지만, 4개보다도 적은 또는 4개보다도 많은 압력실을 마련해도 된다.
도 3은, 웨이퍼(Wf)의 표면(연마 대상면)이 N개의 영역(y1 내지 yN)으로 나뉜 예를 나타내는 모식도이다. N개의 영역은, 웨이퍼(Wf)의 표면 상에 정의된 영역이며, 웨이퍼(Wf)의 중심에 위치하는 1개의 원형 영역과, 그 외측에 있는 복수의 환상 영역을 포함한다. 본 실시 형태에서는, 복수의 관상 영역 각각의 폭(내경과 외경의 거리)이 일정한 것으로 하고 있다. 또한, 웨이퍼 이면에는, 톱 링(10)의 압력실 C1 내지 CJ에 대응하여 J개의 영역이 정의된다. 이 J개의 영역은, 웨이퍼(Wf)의 중심에 위치하는 1개의 원형 영역과, 그 외측에 있는 복수의 환상 영역을 포함한다. 각 영역 내에서는 압력은 균일하게 된다. 이하에서는, 압력실 C1 내지 CJ에 대응하는 J개의 영역을 에어백 C1 내지 CJ라고도 칭한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 에어백 C1 내지 CJ의 크기는 일정하지 않고, 연마 대상면의 N개 영역과, 에어백 C1 내지 CJ는, 일대일로 대응하고 있지 않다. 단, 이러한 예에 한정되지 않고, 연마 대상면의 영역은, 에어백 C1 내지 CJ와 일대일로 대응하도록 정해져도 된다(N＝J).
설명을 도 1로 되돌린다. 제어부(90)는, 웨이퍼(Wf)의 연마 프로파일이 원하는 것으로 되도록, 톱 링(10)의 압력실 C1 내지 CJ의 압력을 제어하여 복수의 멤브레인(24)에 의한 웨이퍼(Wf)의 압박력을 제어한다. 제어부(90)는, CPU를 중심으로 한 컴퓨터로 구성된다. 제어부(90)는, 각종 프로그램 및 데이터 등을 기억하기 위한 기억부(92)를 갖는다. 단, 기억부(92)는, 제어부(90)와는 별도로 마련되어서 제어부(90)가 무선 또는 유선에 의한 통신에 의해 기억부(92)에 액세스하는 것으로 해도 된다. 본 실시 형태에서는, 제어부(90)는, 연마 중에 막 두께 센서(70)로부터의 검출값을 취득하여, 취득한 검출값에 기초하여 압력실 C1 내지 CJ의 목표 압력을 설정하여 압력실 C1 내지 CJ의 압력을 조정한다.
도 4는, 제어부(90)에 의한 목표 압력 설정 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 목표 압력 설정 처리는, 웨이퍼(Wf)의 연마 중에 제어부(90)에 의해 소정 시간마다(예를 들어 수 msec마다 등) 실행된다.
목표 압력 설정 처리가 실행되면, 제어부(90)는, 먼저 막 두께 센서(70)로부터 연마 대상면의 막 두께를 취득한다(S10). 여기서, 연마 대상면의 N개의 각 영역에 있어서 막 두께 센서(70)에 의해 검출된 막 두께를 th0(k)라 한다. th0(k)는, 길이 N의 열벡터이며, 연마 대상면의 연마 프로파일에 상당한다. 도 5는, 막 두께 센서(70)로부터 취득되는 막 두께 th0(k)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에서는, 종축이 막 두께 th0(k)의 각 요소의 값(막 두께)을 나타내고, 횡축이 연마 대상면에 있어서의 위치를 나타내고 있다. 또한, 도 5에서는, 막 두께 th0(k)의 각 요소를 매끄러운 곡선으로 이어서 나타내고 있다. 본 실시 형태의 연마 장치는, 웨이퍼(Wf)의 연마가 종료되었을 때, 막 두께 센서(70)로부터 취득되는 막 두께 th0(k)가 원하는 연마 프로파일로 되도록 하는 것을 목표로 하고 있다. 일례로서, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(Wf)의 연마 대상면을 평탄하게 하는 것, 즉, th0(k)의 각 수치가 대략 동일해지도록 하는 것이 목표로 된다.
제어부(90)는, 측정 시의 노이즈 등의 영향을 작게 하기 위해, 막 두께 센서(70)로부터 취득한 th0(k)의 이동 평균을 취한다(S12). 구체적으로는, 제어부(90)는, 금회에 취득한 막 두께를 th0(k), a회전에 막 두께 센서(70)로부터 취득한 막 두께를 tha(k), 이동 평균을 취한 막 두께를 thm(k)라 하면, 다음 식 (1)에 의해 막 두께의 이동 평균을 계산하면 된다. 또한, 이동 평균을 취하는 횟수 a는, 막 두께 센서(70)의 정밀도, 제어부(90)에 의한 제어 주기 등에 기초하여 미리 정한 횟수를 사용하면 된다.
thm(k)＝(th0(k)＋th1(k)＋…＋tha(k))/(a＋1) …(1)
그리고, 제어부(90)는, 막 두께 이동 평균 thm(k)에 기초하여, 연마 대상면의 N개의 영역마다의 평균 막 두께로부터의 어긋남 δ(k)를 산출한다(S14). 어긋남 δ(k)는, 막 두께 th0(k)와 마찬가지로 길이 N의 열벡터이다. S14의 처리에서는, 제어부(90)는, 구체적으로는 다음 식 (2)에 의해 평균 막 두께로부터의 어긋남 δ(k)를 산출할 수 있다.
[수식 1]
Figure pat00001
도 6은, 어긋남 δ(k)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6은, 도 5와 마찬가지로 종축이 δ(k)의 각 요소의 값(어긋남)을 나타내고, 횡축이 연마 대상면에 있어서의 위치를 나타내고 있다. 또한, 도 6에서는, 어긋남 δ(k)의 각 요소를 매끄러운 곡선으로 이어서 나타내고 있다. 연마 장치에서는, 연마에 수반하여 웨이퍼(Wf)의 막 두께가 점점 작아진다. 즉, 예를 들어 외란 등에 의해 목표로 하고 있는 제어로부터 어긋남이 발생하고 있는 경우에도, 현재의 제어가 바람직한 양태로 행해지고 있는 경우에도, 연마 중에 막 두께 센서(70)로부터 취득되는 막 두께 thm(k)는 시간에 수반하여 변화한다. 따라서, 막 두께 센서(70)로부터 취득되는 막 두께 thm(k)를 그대로 사용하여, 연마 대상면을 원하는 연마 프로파일에 근접하도록 하려는 경우, 경과 시간마다 목표 연마 프로파일을 정하거나 연마 대상면의 각위치에 있어서의 연마의 속도를 조정하거나 하는 등의 제어가 요구된다. 이에 비해 본 실시 형태에서는, 평균 막 두께로부터의 어긋남 δ(k)를 산출하고 있으므로, 어긋남 δ(k)를 목표의 연마 프로파일에 근접하도록 제어하면 되고, 제어를 간이하게 할 수 있다.
계속해서, 제어부(90)는, 어긋남 δ(k)에서 목표의 연마 프로파일 ip(k)를 뺌으로써, 목표의 연마 프로파일로부터의 어긋남 δ*(k)를 산출한다(S16). ip(k)는, 연마 종료 시의 원하는 연마 프로파일로서 미리 기억부(92)에 기억된 길이 N의 열벡터이다. 본 실시 형태에서는, 연마 대상면을 평탄하게 하는 것이 목표로 되고, ip(k)의 각 요소는 값 0이며, 연마 종료 시에 어긋남 δ(k)의 각 요소를 값 0에 근접하게 하는 것이 목표로 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 도 6에 나타내는 예에서는, 웨이퍼(Wf) 중심 가까이의 영역에 있어서 약간 연마량이 많고， 웨이퍼(Wf)의 외주측의 일부의 영역에 대해서 약간 연마량이 적은 것이 나타나 있다.
이어서, 제어부(90)는, 어긋남 δ*(k)와, 각 압력실 C1 내지 CJ의 압력의 변화에 따른 영향 비율 ER(p,q)에 기초하여, 다음 식 (2)에 의해 각 압력실 C1 내지 CJ의 피드백 지수 Vf(m)을 산출한다. 여기서, 영향 비율 ER(p,q)은, J×N의 행렬이며, 제p행의 각 요소는, 압력실 Cp에 의한 압박력의 변화에 대한, 연마 대상면에 있어서의 N개로 나눈 영역의 연마량의 변화의 비율을 나타낸다. 또한, 피드백 지수 Vf(m)은, 각 압력실 C1 내지 CJ에 대응한 요소를 갖는 길이 J의 열벡터이다.
Vf(m)＝ER(p,q)·δ*(k) …(2)
도 7은, 영향 비율 ER의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7 중, 종축이 영향 비율 ER(p,q)의 각 요소의 값(영향 비율)을 나타내고, 횡축이 연마 대상면에 있어서의 위치를 나타내고 있다. 또한, 도 7에서는, 압력실이 8개(J＝8)인 경우의 영향 비율 ER의 일례를 나타내고 있고, 각 압력실 C1 내지 C8에 대응하는 요소(ER(1,q) 내지 ER(8,q))마다 매끄러운 곡선으로 이어서 나타내고 있다. 영향 비율 ER(p,q)은, 시험용의 웨이퍼(Wf)를 연마함으로써 미리 정하여 제어부(90)의 기억부(92)에 미리 기억되면 된다. 영향 비율 ER(p,q)은, 각 압력실 C1 내지 CJ의 압력을 단위 수치만큼 상승시켰을 때, 연마 대상면의 각 영역에서의 연마량이 변화하는 양을 나타낸다. 일례로서, 도 7 중 중앙의 압력실 C1에 관련된 영향 비율 ER(1,q)을 참조하면, 압력실 C1의 압력을 상승시켰을 경우에는 압력실 C에 대응하는 웨이퍼(Wf) 중심 근방의 연마량이 증가하는 것이 나타나 있다. 한편, 압력실 C1의 압력을 상승시켰을 경우에는, 다른 압력실(특히 압력실 C2)에 대응하는 영역의 일부에서 연마량이 감소하는 것이 나타나 있다. 이와 같이, 본 발명자들의 연구에 따르면, 어떤 압력실의 압력을 증가(감소)시킨 경우에는, 그 압력실에 대응하는 영역에 있어서 연마량이 증가(감소)함과 함께, 다른 압력실에 대응하는 영역에 있어서 연마량에 영향이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 본 실시 형태의 연마 장치에서는, 각 압력실 C1 내지 CJ에 대해서, 압력실(제1 압박부)(Cq)이 웨이퍼(Wf)를 압박하는 압박 영역(제1 압박 영역)보다도 넓은 영역에 대해서, 영향 비율 ER(p,q)이 정해져 있다. 이러한 영향 비율 ER(p,q)을 사용하여 각 압력실 C1 내지 CJ의 피드백 지수 Vf(m)을 산출함으로써, 압력실 C1 내지 CJ의 압력을 보다 적정하게 제어할 수 있다. 게다가, 본 실시 형태에서는, 영향 비율 ER(p,q)이, 압력실 C1 내지 CJ의 구분보다도 미세한 구분(N개의 구분)에 대해서 정해져 있다(N＞J). 또한, 연마 대상면의 N개의 구분은, 압력실 C1 내지 CJ에 대응하는 각 영역을 복수로 구분하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 영향 비율 ER이 미세한 구분에 따라 정해져 있음으로써, 연마 대상면의 연마 프로파일을 압력실 C1 내지 CJ에 대응하는 각 영역 내에서 보다 미세하게 제어할 수 있고, 연마 프로파일을 보다 균일화할 수 있다.
도 8은, 영향 비율 ER(1,q)의 각 요소와, 어긋남 δ*(k)의 각 요소를 곱한 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8 중 각 요소의 합이, 압력실 C1의 피드백 지수 Vf(1)에 상당한다. 도 8에 나타내는 예에서는, 압력실 C1의 피드백 지수는 마이너스의 값으로 되고, 압력실 C1에 의한 압력을 감소시키는 요인으로서 작용한다.
그리고, 제어부(90)는, 피드백 지수 Vf(m)에 기초한 PID 연산에 의해 각 압력실 C1 내지 CJ의 목표 압력 P*(m)을 산출하여(S20), 목표 압력 설정 처리를 종료한다. 목표 압력 P*(m)은, 각 요소가 압력실 C1 내지 CJ의 목표 압력에 대응한 길이 N의 열벡터이다. 또한, PID 연산에 있어서의 비례 게인 Gp, 적분 게인 Gi 및 미분 게인 Gd는, 시험용의 웨이퍼(Wf)를 연마함으로써 미리 정한 값을 사용할 수 있다. 여기서, 비례 게인 Gp, 적분 게인 Gi 및 미분 게인 Gd 각각은, 에어백 C1 내지 CJ마다 정한 값을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, PID 연산 대신에, 비례 게인 Gp 및 적분 게인 Gi를 사용한 PI 연산에 의해 각 압력실 C1 내지 CJ의 목표 압력 P*(m)을 산출하는 것으로 해도 된다.
이하에, 연마 시험을 행하여 본 실시 형태에 있어서의 제어의 유용성을 확인한 예를 나타낸다. 도 9는, 종래의 제어에 의한 연마 프로파일의 일례를 나타내는 도면이고, 도 10은, 영향 비율 ER을 사용한 본 실시 형태의 제어에 의한 연마 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10에서는, 에어백이 8개이며, 연마 대상면을 평탄하게 하도록 제어가 행해지고 있는 예를 나타내고 있다. 또한, 도 9 및 도 10에서는, 연마 프로파일을 실선으로 나타냄과 함께, 에어백 C1 내지 C8마다의 평균값을 일점쇄선으로 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 종래의 제어에서는, 에어백 C1 내지 C8의 평균값에 약간의 변동이 보임과 함께, 각 에어백 C1 내지 C8에 있어서의 연마 프로파일이 평균값에 대해서 변동을 갖고 있다. 이에 비해, 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 제어에서는, 종래의 제어에 비해서 평균값의 변동이 개선되어 있음과 함께, 각 에어백 C1 내지 C8에 있어서의 연마 프로파일의 평균값에 대한 변동이 작게 되어 있다. 이와 같이, 영향 비율 ER을 사용함과 함께 PID 제어에 의해 에어백 C1 내지 CJ의 목표 압력을 설정함으로써, 제어성의 향상을 도모할 수 있다.
상기한 실시 형태에서는, PID 연산에 있어서, 미리 정한 비례 게인 Gp, 적분 게인 Gi 및 미분 게인 Gd를 제어 파라미터로서 사용하는 것으로 하였다. 이러한 제어 파라미터는, 제어부(90)에 있어서, 연마가 끝난 웨이퍼(Wf)에 대해서 행해진 연마 결과에 기초하여 갱신되어도 된다. 제어부(90)는, 일례로서 소정 매수(예를 들어, 1매, 수매 등)의 웨이퍼(Wf)를 연마할 때마다, 또는 소정 시간이 경과할 '때마다 제어 파라미터를 갱신해도 된다. 또한, 제어부(90)는, 1매의 웨이퍼(Wf)를 연마하고 있는 동안에, 선행하고 있는 연마 결과(연마 데이터)를 사용하여, 제어 파라미터를 갱신해도 된다. 여기서, 연마 결과로서는, 연마 프로파일, 연마 프로파일의 변화 응답, 각 에어백 C1 내지 CJ에 의한 압력 변화 응답 등을 들 수 있다. 또한, 연마 결과에 기초하는 갱신으로서는, 일례로서, 연마 결과를 사용하여 연마 모델을 동정하고, 연마 프로파일을 최적화하기 위한 시뮬레이션에 기초하여 제어 파라미터를 산출함으로써 행할 수 있다. 또한, 제어부(90)는, 연마 결과에 기초하여 제어 파라미터를 산출하는 대신, 제어 파라미터를 미리 정해진 값으로 갱신해도 된다. 즉, 제어부(90)는, 소정의 타이밍(예를 들어 소정 매수의 웨이퍼(Wf)를 연마할 때마다, 또는 소정 시간이 경과할 때마다)에, 제어 파라미터를 제1 파라미터로부터 제2 파라미터로 변경해도 된다.
상기한 실시 형태에서는, 예를 들어 에어백 C1의 목표 압력은, 에어백 C1의 피드백 지수 Vf(1)에 기초하여 PID 연산에 의해 산출하는 것으로 하였다. 이것에 더하여, 제어부(90)는, 다른 에어백 Cp의 피드백 지수 Vf(p), 또는 다른 에어백 Cp의 PID 연산에 의한 목표 압력 등에 기초하여, 에어백 C1의 목표 압력을 보정해도 된다. 예를 들어, 제어부(90)는, 어떤 에어백 Cp의 목표 압력의 변화에 따른 다른 에어백 Cq의 영향도 Ec를 시험용의 웨이퍼(Wf)를 연마하는 것 등에 의해 미리 기억부(92)에 기억해 두고, 에어백 Cq의 목표 압력을 설정할 때, 「에어백 Cp의 목표 압력의 변화δP*(p)」×「영향도 Ec」에 의해 에어백 Cq의 목표 압력 P*(q)를 보정하면 된다. 이러한 제어에 의해, 다른 에어백 Cp의 목표 압력이 변화했을 때, 에어백 Cq에 대응하는 영역의 영향을 작게 할 수 있는, 즉 복수의 에어백 C1 내지 CJ에 의한 서로의 비간섭화를 도모할 수 있다.
(연마 장치의 정보의 취급에 대해서)
도 11 내지 도 13을 사용하여, 상기한 연마 장치에 있어서의 정보를 취급하기 위한 구성의 일례를 설명한다. 단, 도 11 내지 도 13에서는 연마 장치는 간이적으로 그려져 있고, 구체적인 구성(톱 링(10), 연마 패드(20) 등)은 생략되어 있다.
도 11은, GPU(Graphics Processing Unit)(94)를 갖는 제어부(90A)를 구비하는 연마 장치의 일례를 나타내는 도면이다. GPU(94)에는 AI(Artificial Intelligence, 인공 지능) 기능이 탑재되어도 된다. GPU(94)는 어떤 하드웨어여도 되고, 예를 들어 기억 매체에 기억된 프로그램이어도 된다. 도 11에서는 GPU(94)는 제어부(90A)의 다른 요소와 독립된 요소인 것 같이 그려져 있지만, GPU(94)는, 예를 들어 제어부(90A)가 구비하는 스토리지 디바이스(도시하지 않음)에 기억되어서 제어부(90A)의 프로세서(도시하지 않음)에 의해 제어되어도 된다. GPU(94)는, 예를 들어 연마 프로파일의 생성 및 취득, 제어 파라미터의 갱신 및 실제 주력 신호를 학습 데이터로 한 피드백 등, 화상 처리 및 대규모 계산이 필요한 처리를 행하도록 구성된다. 도 11의 구성은, 연마 장치를 단독으로(스탠드 얼론으로) 동작시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 12는, 라우터(96)를 통해 클라우드(또는 포그)(97)에 접속된 연마 장치의 일례를 나타내는 도면이다. 라우터(96)는, 제어부(90B)와 클라우드(97)를 접속하기 위한 장치이다. 라우터(96)는 「게이트웨이 기능을 갖는 장치」라고 칭할 수도 있다. 클라우드(97)는 인터넷 등의 컴퓨터 네트워크를 통하여 제공되는 컴퓨터 자원을 가리킨다. 또한, 라우터(96)와 클라우드(97) 사이의 접속이 로컬 에어리어 네트워크인 경우, 클라우드는 포그(97)라고 불리는 경우도 있다. 예를 들어 지구상에 점재하는 복수의 공장을 접속할 때는 클라우드(97)가 사용되고, 어떤 특정한 공장 내에서 네트워크를 구축하는 경우에는 포그(97)가 사용되면 된다. 포그(97)는 또한 외부의 포그 또는 클라우드에 접속되어도 된다. 도 12에서는 제어부(90)와 라우터(96)가 유선 접속되고, 라우터(96)와 클라우드(또는 포그)(97)가 유선 접속되어 있다. 그러나, 각 접속은 무선 접속이어도 된다. 클라우드(97)에는 복수의 연마 장치가 접속되어 있다(도시하지 않음). 복수의 연마 장치 각각은, 라우터(96)를 통해 클라우드(97)와 접속되어 있다. 각 연마 장치가 얻은 데이터(막 두께 센서(70)로부터의 막 두께 데이터, 또는 기타 임의의 정보)는 클라우드(96) 내에 집적된다. 또한, 도 12의 클라우드(96)는 AI 기능을 가져도 되고, 데이터의 처리는 클라우드(96)에 있어서 행해진다. 단, 처리가 부분적으로 제어부(90B)에서 행해져도 된다. 도 12의 구성은, 집적된 대량의 데이터에 기초하여 연마 장치를 제어할 수 있다는 이점이 있다.
도 13은, 에지 컴퓨팅 기능을 갖는 라우터(96A)를 통해 클라우드(또는 포그)(97)에 접속된 연마 장치의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13의 클라우드(97)도 복수의 연마 장치에 접속되어 있다(도시하지 않음). 도 13의 복수의 연마 장치 각각은, 라우터(96A)를 통해 클라우드(97)에 접속되어 있다. 단, 라우터 중 몇 가지는 에지 컴퓨팅 기능을 갖고 있지 않아도 된다(라우터 중 몇 가지는 도 12의 라우터(96)여도 된다). 라우터(96A)에는 제어부(96B)가 마련되어 있다. 단, 도 13에서는 대표적으로 하나의 라우터(96A)에만 제어부(96B)가 도시되어 있다. 또한, 라우터(96A)에는 AI 기능이 탑재되어도 된다. 제어부(96B) 및 라우터(96A)의 AI 기능은, 연마 장치의 제어부(90C)로부터 얻은 데이터를 연마 장치 가까이에서 처리할 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 가까움이란, 물리적인 거리를 의미하는 용어가 아니고, 네트워크상의 거리를 가리키는 용어이다. 단, 네트워크상의 거리가 가까우면 물리적인 거리도 가까운 경우가 많다. 따라서, 라우터(96A)에 있어서의 연산 속도와 클라우드(97)에 있어서의 연산 속도가 동일 정도라면, 라우터(96A)에 있어서의 처리는, 클라우드(97)에 있어서의 처리보다도 고속으로 된다. 양자의 연산 속도에 차가 있는 경우여도, 제어부(90C)로부터 송신된 정보가 라우터(96A)에 도달하는 속도는, 제어부(90C)로부터 송신된 정보가 클라우드(97)에 도달하는 속도보다 빠르다.
도 13의 라우터(96A), 보다 구체적으로는 라우터(96A)의 제어부(96B)는, 처리해야 할 데이터 중 고속 처리가 필요한 데이터만을 처리한다. 라우터(96A)의 제어부(96B)는, 고속 처리가 불필요한 데이터를 클라우드(97)에 송신한다. 도 13의 구성은, 연마 장치의 가까이에서의 고속 처리와, 집적된 데이터에 기초하는 제어의 양립이 가능해진다는 이점이 있다.
본 발명은, 이하의 형태로서도 기재할 수 있다.
[형태 1] 형태 1에 따르면, 웨이퍼의 연마 대상면을 연마하기 위한 연마 장치가 제안된다. 상기 연마 장치는, 연마면을 갖는 연마 테이블과, 상기 연마 대상면을 상기 연마면에 압박하기 위한 톱 링이며, 상기 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링과, 상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하고, 상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는, 제어부를 구비하고, 상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해진다. 이 연마 장치에 따르면, 제1 압박부의 압박력에 의한 제1 압박부 영향 비율이, 제1 압박부가 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해지므로, 보다 적정하게 제1 압박부에 의한 압박력의 제어를 실행할 수 있다. 이에 의해, 연마 프로파일을 보다 균일화할 수 있다.
[형태 2] 형태 2에 따르면, 형태 1의 연마 장치에 있어서, 상기 연마 장치는, 상기 연마 대상면의 막 두께를 검출하는 막 두께 검출부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 검출된 막 두께에 기초하여 상기 연마 대상면의 평균 막 두께에 대한 어긋남을 산출하고, 상기 산출한 평균 막 두께에 대한 어긋남과 상기 제1 압박부 영향 비율에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어한다. 형태 2에 따르면, 평균 막 두께에 대한 어긋남을 산출하여 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하므로, 제어를 간이하게 할 수 있다.
[형태 3] 형태 3에 따르면, 형태 2의 연마 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마 대상면의 영역마다 상기 산출한 평균 막 두께에 대한 어긋남과 상기 제1 압박부 영향 비율을 적산함으로써, 상기 제1 압박부에 의한 압박력의 변화량을 산출한다.
[형태 4] 형태 4에 따르면, 형태 1 내지 3의 연마 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마 대상면의 연마 결과에 기초하여 상기 연마 대상면의 연마 프로파일을 최적화하기 위한 시뮬레이션에 의해 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 설정하는 데 사용하는 제어 파라미터를 산출한다. 형태 4에 따르면, 소모품의 열화에 의한 연마 특성의 변화, 또는 1매의 웨이퍼의 연마 중에 있어서의 연마 특성의 변화에 관계없이, 양호한 압력 제어를 실현할 수 있다. 또한, 연마 특성이 비교적 안정된 경우에 있어서도, 연마 특성을 보다 정확하게 파악할 수 있어 제어성의 향상을 도모할 수 있다.
[형태 5] 형태 5에 따르면, 형태 1 내지 3의 연마 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 설정하는 데 사용하는 제어 파라미터를, 소정의 타이밍에 제1 파라미터로부터 제2 파라미터로 변경한다. 형태 5에 따르면, 소모품의 열화에 의한 연마 특성의 변화, 또는 1매의 웨이퍼의 연마 중에 있어서의 연마 특성의 변화에 따라, 양호한 압력 제어를 실현할 수 있다.
[형태 6] 형태 6에 따르면, 형태 1 내지 5의 연마 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마 대상면의 연마 대상 프로파일이 원하는 연마 대상 프로파일에 근접하도록 PID 연산식에 의해 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 연산한다.
[형태 7] 형태 7에 따르면, 형태 6의 연마 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 복수의 압박부 중 제2 압박부에 의한 압박력을 PID 연산식에 의해 연산하고, 상기 연산한 상기 제2 압박부에 의한 압박력에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 수정한다. 형태 7에 따르면, 제2 압박부에 의한 압박력의 변화에 대해서 비간섭화를 도모할 수 있다.
[형태 8] 형태 8에 따르면, 형태 1 내지 7의 연마 장치에 있어서, 복수의 동심원상의 멤브레인을 포함한다.
[형태 9] 형태 9에 따르면, 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링에 의해 상기 웨이퍼의 연마 대상면을 연마면에 압박함으로써 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 방법이 제안된다. 상기 연마 방법은, 상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하는 기억 스텝과, 상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는 제어 스텝을 포함하고, 상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해진다. 이 연마 방법에 따르면, 상기한 연마 장치와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
[형태 10] 형태 10에 따르면, 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링에 의해 상기 웨이퍼의 연마 대상면을 연마면에 압박함으로써 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 장치의 제어에 사용하는 연마 제어 프로그램이 제안된다. 상기 연마 제어 프로그램은, 상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하는 것과, 상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는 것을 컴퓨터에 실행시키고, 상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해진다. 이 연마 제어 프로그램에 따르면, 상기한 연마 장치와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 벗어나지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위 또는, 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에 있어서, 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합이 가능하고, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는, 생략이 가능하다.
Wf: 웨이퍼
10: 톱 링
20: 연마 패드
20a: 연마면
23: 연마 패드
24: 멤브레인
25: 척킹 플레이트
30: 연마 테이블
50: 연마액 공급 노즐
70: 막 두께 센서
90: 제어부
92: 기억부

Claims (10)

  1. 웨이퍼의 연마 대상면을 연마하기 위한 연마 장치이며,
    연마면을 갖는 연마 테이블과,
    상기 연마 대상면을 상기 연마면에 압박하기 위한 톱 링이며, 상기 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링과,
    상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하고, 상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는, 제어부를 구비하고,
    상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해지는,
    연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마 장치는, 상기 연마 대상면의 막 두께를 검출하는 막 두께 검출부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 검출된 막 두께에 기초하여 상기 연마 대상면의 평균 막 두께에 대한 어긋남을 산출하고, 상기 산출한 평균 막 두께에 대한 어긋남과 상기 제1 압박부 영향 비율에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는,
    연마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 연마 대상면의 영역마다 상기 산출한 평균 막 두께에 대한 어긋남과 상기 제1 압박부 영향 비율을 적산함으로써, 상기 제1 압박부에 의한 압박력의 변화량을 산출하는, 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 연마 대상면의 연마 결과에 기초하여 상기 연마 대상면의 연마 프로파일을 최적화하기 위한 시뮬레이션에 의해 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 설정하는 데 사용하는 제어 파라미터를 산출하는, 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 설정하는 데 사용하는 제어 파라미터를, 소정의 타이밍에 제1 파라미터로부터 제2 파라미터로 변경하는, 연마 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 연마 대상면의 연마 대상 프로파일이 원하는 연마 대상 프로파일에 근접하도록 PID 연산식에 의해 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 연산하는, 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 압박부 중 제2 압박부에 의한 압박력을 PID 연산식에 의해 연산하고, 상기 연산한 상기 제2 압박부에 의한 압박력에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 수정하는, 연마 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 압박부는, 복수의 동심원상의 멤브레인을 포함하는, 연마 장치.
  9. 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링에 의해 상기 웨이퍼의 연마 대상면을 연마면에 압박함으로써 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 방법이며,
    상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하는 기억 스텝과,
    상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는 제어 스텝을 포함하고,
    상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해지는,
    연마 방법.
  10. 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 독립적으로 압박력을 부여할 수 있는 복수의 압박부를 갖는 톱 링에 의해 상기 웨이퍼의 연마 대상면을 연마면에 압박함으로써 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 장치의 제어에 사용하는 기록 매체에 저장된 연마 제어 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 복수의 압박부 중 제1 압박부에 대해서, 당해 제1 압박부에 의한 압박력의 변화에 대한 상기 연마 대상면의 연마량의 변화인 제1 압박부 영향 비율을 기억부에 기억하는 것과,
    상기 제1 압박부 영향 비율과 상기 연마 대상면의 연마 프로파일에 기초하여 상기 제1 압박부에 의한 압박력을 제어하는 것을 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 제1 압박부 영향 비율은, 상기 제1 압박부가 상기 웨이퍼를 압박하는 제1 압박 영역보다도 넓은 영역에 대해서 정해지는,
    기록 매체에 저장된 연마 제어 컴퓨터 프로그램.
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