図面 (/)

技術 研磨方法および研磨装置

出願人 株式会社ルネサステクノロジ
発明者 玉置研二森澤利浩高橋勇夫
出願日 2000年10月13日 (21年2ヶ月経過) 出願番号 2000-318233
公開日 2002年4月26日 (19年8ヶ月経過) 公開番号 2002-124497
状態 未査定
技術分野 仕上研磨、刃砥ぎ、特定研削機構による研削 研削盤の構成部分、駆動、検出、制御 洗浄、機械加工
主要キーワード ドリフト変動 膜厚推定 時間因子 生産スループット 熱膨張変形 事前作業 応答曲面法 径時変化
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年4月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

本発明の目的は、生産続行しながら研磨条件の最適値を探索する半導体ウエハ研磨方法および研磨装置を提供するものである。

解決手段

本発明は、上記目的を達成するために、半導体ウェハに形成された層間膜研磨する半導体ウェハ研磨装置において、設定された研磨条件に基づいて該半導体ウェハの層間膜を研磨する研磨手段と、該研磨手段によって研磨された半導体ウェハの層間膜の膜厚計測する計測手段と、異なる研磨条件に基づいて研磨された複数個半導体ウエハの計測結果を用いて他の半導体ウエハを研磨する研磨条件を抽出する抽出手段とを備えたものである。

概要

背景

半導体集積回路チップは、半導体ウェハ上に導電層絶縁層あるいはその他の薄膜層を予め定められた順序成膜工程により順次に積層し、必要に応じて各層毎に露光工程とエッチング工程により回路パターン転写することによりパターン層を形成し、所定の層を全て重ねた後にウェハ上の個々のチップ切断分離して製造する。この工程順序により、半導体ウェハの上位の成膜層は下位のパターン層の影響を受けて凹凸を生じるため、回路パターンの微細化が進むにつれて露光時の焦点が凹凸全域で定まらずに精密なパターンを転写できないという問題が生じてきた。

そこで、微細パターンに対応した露光装置焦点深度で成膜層全域で焦点が合うように、化学的機械的研磨(CMP : Chemical Mechanical Polishing)方式による半導体ウェハ研磨装置により成膜層を研磨して平坦化している。半導体ウェハ研磨装置による研磨量は、研磨条件すなわち研磨時間、研磨ヘッドの回転速度、研磨ヘッドの揺動速度、研磨ヘッドのリテーナリングの形状、研磨ヘッド中央部の加圧力、研磨ヘッド周辺部の加圧力、研磨ヘッドのリテーナリングの加圧力、パッキング材性状研磨定盤の回転速度、研磨定盤の温度、パッドの性状、パッドのドレッシングサイクルスラリー組成、スラリーの供給速度等の種々の条件から決まる。これらの条件を数値解析的に精度良く決定する方法はなく、事前実験積み重ねて最適な研磨条件を見出す作業が必要になる。

ひとたび事前作業により最適研磨条件を見出しても、半導体ウェハ研磨装置のウェハ処理枚数が増えるにつれて、研磨装置消耗材劣化や前工程である成膜工程の成膜状態経時変化によって研磨条件の再調整が必要になる。例えば、特開平10−98016号公報に示されているように、研磨後膜厚増減が生じた場合には、研磨条件の1つである研磨時間を増減させることで修正を図る方法が提案されている。また、ウェハ中央部と周辺部で研磨量に差が生じた場合には、研磨ヘッドの中央部と周辺部の加圧力を調整して修正を図る方法が提案されている。

概要

本発明の目的は、生産続行しながら研磨条件の最適値を探索する半導体ウエハ研磨方法および研磨装置を提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するために、半導体ウェハに形成された層間膜を研磨する半導体ウェハ研磨装置において、設定された研磨条件に基づいて該半導体ウェハの層間膜を研磨する研磨手段と、該研磨手段によって研磨された半導体ウェハの層間膜の膜厚を計測する計測手段と、異なる研磨条件に基づいて研磨された複数個半導体ウエハの計測結果を用いて他の半導体ウエハを研磨する研磨条件を抽出する抽出手段とを備えたものである。

目的

本発明の目的は、生産を続行しながら研磨条件の最適値を探索する半導体ウエハ研磨方法および研磨装置を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

半導体ウェハに形成された膜を研磨する研磨手段と、該研磨手段によって研磨された半導体ウェハの膜厚計測する計測手段と、該計測手段によって計測された複数箇所膜厚値から研磨結果を評価する評価手段と、該評価手段の結果に基づいて研磨条件修正する研磨条件フィードバック修正手段と、研磨条件を変動させて研磨条件を探索する探索手段とを備えたことを特徴とする半導体ウェハ研磨装置

請求項2

前記研磨条件フィードバック修正手段が、研磨条件に有る研磨時間もしくは研磨ヘッド圧力を修正し、前記探索手段が、研磨時間もしくは研磨ヘッド圧力以外の因子を有する研磨条件を探索することを特徴とする請求項1記載の半導体ウェハ研磨装置。

請求項3

半導体ウェハ面内の膜厚の平均値もしくは中央値に基づいて前記研磨条件フィードバック修正手段による研磨条件の修正を行い、半導体ウェハ面内の膜厚の均一性評価に基づいて前記探索手段による研磨条件の探索を行うことを特徴とする請求項2記載の半導体ウェハ研磨装置。

請求項4

半導体ウェハに形成された膜を研磨する半導体ウェハ研磨装置において、設定された研磨条件に基づいて該半導体ウェハの層間膜を研磨する研磨手段と、該研磨手段によって研磨された半導体ウェハの層間膜の膜厚を計測する計測手段と、異なる研磨条件に基づいて研磨された複数個の半導体ウェハの計測結果を用いて他の半導体ウェハを研磨する研磨条件を抽出する抽出手段とを備えたことを特徴とする半導体ウェハ研磨装置。

請求項5

設定された研磨条件に基づいて該半導体ウェハに形成された膜を研磨するステップと、研磨された半導体ウェハの膜厚を計測するステップと、異なる研磨条件に基づいて研磨された複数個の半導体ウエハの計測結果を用いて他の半導体ウエハを研磨する研磨条件を抽出するステップと、該抽出された研磨条件に基づいて該他の半導体ウエハを研磨するステップとを備えたことを特徴とする半導体ウェハ研磨装置。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウェハ表面に形成された層間膜化学的機械的研磨(CMP : Chemical Mechanical Polishing)方法により平坦かつ均一に研磨する半導体ウェハ研磨装置に関する。

背景技術

0002

半導体集積回路チップは、半導体ウェハ上に導電層絶縁層あるいはその他の薄膜層を予め定められた順序成膜工程により順次に積層し、必要に応じて各層毎に露光工程とエッチング工程により回路パターン転写することによりパターン層を形成し、所定の層を全て重ねた後にウェハ上の個々のチップ切断分離して製造する。この工程順序により、半導体ウェハの上位の成膜層は下位のパターン層の影響を受けて凹凸を生じるため、回路パターンの微細化が進むにつれて露光時の焦点が凹凸全域で定まらずに精密なパターンを転写できないという問題が生じてきた。

0003

そこで、微細パターンに対応した露光装置焦点深度で成膜層全域で焦点が合うように、化学的機械的研磨(CMP : Chemical Mechanical Polishing)方式による半導体ウェハ研磨装置により成膜層を研磨して平坦化している。半導体ウェハ研磨装置による研磨量は、研磨条件すなわち研磨時間、研磨ヘッドの回転速度、研磨ヘッドの揺動速度、研磨ヘッドのリテーナリングの形状、研磨ヘッド中央部の加圧力、研磨ヘッド周辺部の加圧力、研磨ヘッドのリテーナリングの加圧力、パッキング材性状研磨定盤の回転速度、研磨定盤の温度、パッドの性状、パッドのドレッシングサイクルスラリー組成、スラリーの供給速度等の種々の条件から決まる。これらの条件を数値解析的に精度良く決定する方法はなく、事前実験積み重ねて最適な研磨条件を見出す作業が必要になる。

0004

ひとたび事前作業により最適研磨条件を見出しても、半導体ウェハ研磨装置のウェハ処理枚数が増えるにつれて、研磨装置消耗材劣化や前工程である成膜工程の成膜状態経時変化によって研磨条件の再調整が必要になる。例えば、特開平10−98016号公報に示されているように、研磨後膜厚増減が生じた場合には、研磨条件の1つである研磨時間を増減させることで修正を図る方法が提案されている。また、ウェハ中央部と周辺部で研磨量に差が生じた場合には、研磨ヘッドの中央部と周辺部の加圧力を調整して修正を図る方法が提案されている。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、研磨量は上記研磨条件の複数の因子相乗効果で決定されるため、必ずしも研磨時間や加圧力等の事前に決めた一部の因子の調整だけでは最適研磨状態回復を図れない場合が生じるという問題があった。また、ひとたび研磨条件の再調整が必要なことが判明した後では、研磨条件の再調整実験のために製品ウェハ生産スループット落ちる問題、製品ウェハを実験に用いるための費用が発生するという問題もあった。

0006

本発明の目的は、生産を続行しながら研磨条件の最適値を探索する半導体ウエハ研磨方法および研磨装置を提供するものである。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、上記目的を達成するために、特許請求の範囲の通りに構成したものである。これによって、製品ウェハの研磨に供する半導体研磨装置の生産稼働を停止することなく、生産を続行しながら研磨条件の最適値を探索し、常に最適条件を維持することができる。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下に、本発明の半導体ウェハ研磨装置の実施の形態を図1から図13を用いて説明する。

0009

図1は半導体ウェハ研磨装置の構成図であり、半導体ウェハを研磨する研磨手段20と、半導体ウェハの膜厚を計測する膜厚計測手段21と、膜厚計測値から研磨結果を評価する研磨結果評価手段22と、研磨結果の評価に基づいて研磨条件の予め定められた因子を修正する研磨条件フィードバック修正手段23と、研磨条件の任意の因子を計画的に変動させて最適研磨条件を探索する最適研磨条件フィードフォワード探索手段24と、設定された研磨条件に従って前記研磨手段20を制御する研磨装置制御手段25とから構成されている。

0010

前記研磨手段20は、被研磨対象である半導体ウェハ1をパッキング材5を介して加圧保持する研磨ヘッド6と、連結軸7を介して前記研磨ヘッド6を回転させるヘッド回転駆動部8と、ウェハ1を研磨する研磨パッド2と、前記研磨パッド2を張り付け定盤3と、前記定盤3を回転させる定盤回転駆動部4と、前記研磨パッド2を目立てドレス部11と、前記ドレス部11を回転させるドレス回転駆動部12と、前記ドレス部11をドレス支持アームを介して揺動させるドレス揺動駆動部14と、スラリー10を前記研磨パッド2の上面に供給するスラリー供給部9とから構成されている。

0011

前記膜厚計測手段21は、例えば反射光を利用した透明および半透明絶縁膜膜厚計測装置、あるいはレーザ照射による金属薄膜熱膨張変形を利用した金属膜の膜厚計測装置である。また、前記膜厚計測装置は画像処理等を利用した位置検出部および移動機構を備え、半導体ウェハ上の予め指定した所定の位置の膜厚を順次に計測し前記研磨結果評価手段22に計測値を送る。研磨終了後に前記研磨計測手段21は、研磨終了後に半導体ウェハ上の例えば図2に示す複数のポイントの膜厚を計測する。図2で、計測ポイント1a1a、1a1bは外周第1象限の計測位置を、計測ポイント1a2a、1a2bは外周第2象限の計測位置を、計測ポイント1a3a、1a3bは外周第3象限の計測位置を、計測ポイント1a4a、1a4bは外周第4象限の計測位置を、計測ポイント1b1a、1b1bは内周第1象限の計測位置を、計測ポイント1b2a、1b2bは内周第2象限の計測位置を、計測ポイント1b3a、1b3bは内周第3象限の計測位置を、計測ポイント1b4a、1b4bは内周第4象限の計測位置を、計測ポイント1c0a、1c0bはウェハ中央の計測位置を、それぞれ表す。上記各計測ポイントで2点を計測するのは凹部と凸部をペアで計測するためである。

0012

研磨条件フィードバック修正手段23は、研磨結果評価手段22から得られた評価結果、例えば前回までの過去の膜厚値移動平均から膜厚値のシフト量を予測し、そのシフト分に相応して次の被研磨ウェハに対する研磨時間の増減を図るRun To Run制御アルゴリズムを適用することにより、研磨装置制御手段25に設定された研磨条件の中の研磨時間因子だけを修正する。

0013

最適研磨条件フィードフォワード探索手段24は、研磨結果評価手段22から得られた評価結果が許容範囲内に入っていても、研磨装置制御手段25に設定された研磨条件の複数の因子を予想される研磨結果が許容範囲から外れない水準で計画的に微小変動させて、その結果が良好な方向にあるか悪化の方向にあるかを判定して最適研磨条件を探索する。

0014

なお、研磨条件フィードバック修正手段23は、半導体ウエハ1枚1枚の研磨精度をより向上させるためのものであるので、必ずしも必要な構成ではないが、研磨条件のフィードバックとフィードフォワードを組合わせた制御をおこなうことで相乗的に研磨精度を向上させることができることは言うまでもない。

0015

図3は、図1に示した半導体ウエハ研磨装置で行われる処理フローである。図3の処理フローには、研磨条件フィードバック修正手段23が行うフィードバック制御に該当するステップ105〜107の処理と、最適研磨条件フィードフォワード探索手段24が行うフィードフォワード制御に該当するステップ108〜112の処理が含まれている。ここでフィードバック制御とは制御結果を表す計測値と目標値とのズレゲインを乗じる等の代数演算を施して設定値確定的に修正する帰還制御手段であり、膜厚平均値もしくは中央値等の単一の目標のドリフト変動追従できる効果がある。ここでの確定的とは原因と結果の因果関係が明確であること、例えば研磨時間を長くすれば研磨量が増えて膜厚平均値もしくは中央値は減ることを意味する。また、フィードフォワード制御とは予測に基づいて設定値を仮定修正し制御結果から効果を検証する予測制御手段であり、膜厚均一性の制御のように確定的な制御アルゴリズムを構築できない場合や確定的な制御に必要な情報が不足している場合にも制御結果を改善できる効果がある。本発明のフィードフォワード制御では制御結果を表す計測値から均一性を算出して利用しているが、仮定の検証のために利用しているのであって確定的な制御のために用いている訳ではない。

0016

まず、研磨装置制御手段25に、初期最適研磨条件を初期設定し(ステップ100)、その設定した研磨条件に基づき半導体ウエハ1を研磨する(ステップ101)。

0017

次に、研磨された半導体ウエハ1を半導体ウエハ研磨装置20から取り出し、膜厚計測手段21を用いて、半導体ウエハに形成された層間膜の膜厚を計測する(ステップ102)。

0018

次に、上記凹部と凸部のペアの計測ポイント、例えば1a1aと1a1bの膜厚計測値T[1a1a]とT[1a1b]を比較し、その差が凹凸許容値以内かどうかを(1)式に基づいて算出する(ステップ103)。

0019

|T[1a1a]−T[1a1b]| <凹凸許容値(1)
凹凸許容値を超過している場合は研磨不十分と判断し、再研磨条件を設定し(ステップ104)、再研磨する(ステップ101)。この場合の再研磨条件の可変対象は、(1)式の凹凸の値から決まる研磨時間とする。

0020

一方、凹凸許容値以内であれば、全計測ポイントでの膜厚計測値の平均、中央値、分散、最大値最小値等を算出し、その結果を評価し、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実施する(ステップ105〜ステップ113)。

0021

ここで、図4に示す箱ヒゲ図を用いて膜厚計測値の径時変化について説明する。グラフ横軸30はウェハナンバーnを、グラフの縦軸31は膜厚計測値Tを、それぞれ表す。中央の破線33は目標膜厚値を、上の破線32は膜厚の許容上限値を、下の破線34は膜厚の許容下限値を、それぞれ表す。箱の中心の円35は膜厚計測値の平均値もしくは中央値を、箱の上36下37は標準偏差により分散の大きさを、上のヒゲ38はウェハ面内の膜厚計測値の最大値を、下のヒゲ39はウェハ面内の膜厚計測値の最小値を、それぞれ表す。

0022

図4に示した例では、膜厚平均値もしくは中央値が、上記半導体研磨装置の研磨処理枚数が増えるにしたがって上側にシフトし、ウェハナンバーn=12で上限値を超えてしまい再研磨が必要になる。

0023

従って、本処理フローでは、このようなシフトを対策すべく、膜厚平均値もしくは中央値を算出(ステップ105)した後に、ランダムな変動の影響を除去するためのフィルタ処理(ステップ106)を施してシフト量を推定し、シフト量推定値をフィードバックして研磨条件の因子の1つである研磨時間を修正(ステップ107)する。そして修正した研磨時間を研磨条件として研磨装置制御手段25に設定する(ステップ113)。フィルタ処理の方法としては移動平均処理が良く知られている。例えば、膜厚平均値もしくは中央値の次回の移動平均推定値Te(n+1)は前回の膜厚推定値Te(n)と膜厚計測値Ti(n)を用いて(2)式によって計算する。βは1以下の平滑化係数である。

0024

Te(n+1) = β×Ti(n) + (1−β)×Te(n) (2)
図4の膜厚平均値もしくは中央値35に対して移動平均処理したデータを図5黒点40に示す。前記研磨条件フィードバック修正手段23は、前記膜厚推定値Te(n+1)と研磨レートRから(3)式により前記研磨時間t(n+1)を計算し、前記研磨装置制御手段25に送り、前記研磨手段20の研磨時間を修正し、次回の半導体ウェハ1を研磨する。

0025

t(n+1) = Te(n+1)/R (3)
上記フィードバック制御によって制御された結果のグラフを図6に示す。フィードバック制御により中央値は目標膜厚値に近づき、最大値、最小値ともに許容上限値、許容下限値を超えないように制御される。

0026

ところで、以上の膜厚計測値のフィードバック制御により、膜厚の平均値もしくは中央値を制御することはできるが、膜厚のウェハ全面での均一性を必ずしも制御できるとは限らない。

0027

均一性の悪化の様子を図7図8を用いて以下に説明する。図8のグラフの横軸40は研磨条件の因子の1つxを、縦軸41は膜厚の均一性yを、それぞれ表す。上記膜厚の均一性yは、例えば膜厚計測値の最大値Tmax(上側ヒゲ38)と最小値Tmin(下側ヒゲ39)を用いて(4)式により算出する。図1では前記研磨結果評価手段22が算出する。

0028

y = (Tmax − Tmin)/Tmax×100 (4)
すなわち、上記均一性yが0であればウェハ全面に渡って膜厚は均一である。したがって、研磨条件の因子x40に対する膜厚均一性y41のグラフは図8に示すように下に凸のグラフになる。製品ウェハの研磨の前に条件出しの実験を行い、グラフ42aを経験的に求めて、均一性yを最小値43yにする因子xの最適条件43xを見出したとする。この最適条件43xを研磨装置制御手段25に設定し、研磨手段20により製品の研磨を開始した当初の膜厚測定値図7のウェハナンバーn=1、2,3の箱ヒゲ図に示す。

0029

研磨処理をこのまま継続していると前記研磨手段20の状態が変化し、因子xの前記条件43xは次第に最適条件から外れていく。その結果として、上記の方法でフィードバック制御を掛け平均値を制御したとしても、図7のウェハナンバーn=101、102,103の箱ヒゲ図に示すように膜厚測定値のバラツキが大きくなり均一性は悪化する。図8では、前記研磨手段20の状態変化は初期均一性グラフ42a上の最小値43yから経時均一性グラフ42b上の点44yへの移行として表される。さらに、研磨処理をこのまま継続していくと、図7のウェハナンバーn=201、202,203の箱ヒゲ図に示すように膜厚測定値のバラツキがさらに大きくなり、ついにはウェハ面内に膜厚の許容範囲を外れる部分が生じるようになる。

0030

そこで、今回はステップ108〜ステップ112に示すように、フィードフォワード制御を用い、膜厚のバラツキが許容範囲から逸脱する前に、製品ウェハの研磨を行いながら最適研磨条件を探索することとした。これにより、生産のスループットを落とすことなく且つこれまでのように製品ウェハを実験に流用してその実験値から最適条件を導き出す必要をなくすことができる。

0031

まず、ステップ103における処理を終えると、前記研磨結果評価手段22により膜厚均一性が算出される(ステップ108)。そして、図示はしていないが、その算出結果が1回目の算出結果であれば、前記最適研磨条件フィードフォワード探索手段24はその算出結果を記憶すると共に、前記研磨条件因子x40における初期最適条件43xに対して微小な減分もしくは増分を仮定して施した探索条件45xを生成し、前記研磨装置制御手段25に設定する(図10参照。図10においては微小な減分を仮定して施す)。なお、研磨条件減分の感度は予め調べておき、探索条件46xによって製品ウェハの膜厚が許容範囲を逸脱することのない十分に小さな値とする。また、2回目以降の算出結果についてもその算出結果は記憶する。新たな研磨条件が設定されると、その設定された研磨条件に基づいて新たな製品ウェハを研磨し(ステップ101)、そして、製品ウェハの研磨後の膜厚を前記膜厚計測手段21で計測し(ステップ102)、前述のステップ103、104さらにはステップ105〜ステップ107のフィードバック制御処理を行う一方で前記研磨結果評価手段22により膜厚均一性45yを算出する(ステップ108)。その結果として、図9のウェハナンバー4に示す箱ヒゲ図を得る。そこで、前記最適研磨条件フィードフォワード探索手段24は、前記減分探索条件45xにおける前記均一性45yと、前記初期最適研磨条件43xにおける前記均一性43yとを比較(ステップ109)することにより、前記研磨条件因子xの減分が膜厚均一性を向上させる方向かどうかを判定(ステップ110)して検証する。

0032

図10の例では判定の結果、膜厚均一性は悪化しているため次に、前記最適研磨条件フィードフォワード探索手段24は前記研磨条件因子x40における初期最適条件43xに対して微小な増分(ステップ111)を仮定して施した探索条件46xを生成し、前記研磨装置制御手段25に設定(ステップ113)する。

0033

その後は、前述同様の処理を繰り返し、次回の製品ウェハの研磨(ステップ101)、製品ウェハの研磨後の膜厚計測(ステップ102)、膜厚均一性46yの算出(ステップ108)などを行い、その結果として、図11のウェハナンバー4に示す箱ヒゲ図を得る。そして、この場合も、前記最適研磨条件フィードフォワード探索手段24は、前記増分探索条件46xにおける前記均一性46yと前記初期最適研磨条件43xにおける前記均一性43yとを比較し(ステップ109)、前記研磨条件因子xの増分が膜厚均一性を向上させる方向かどうかを判定(ステップ110)して検証する。

0034

図10の例では判定の結果、膜厚均一性は向上していることが検証されたため次に、前記最適研磨条件フィードフォワード探索手段24はさらに探索条件46xに増分を仮定して施し(ステップ112)、同様にして次回の製品ウェハの研磨結果の均一性が向上しているかどうかを判定して検証する。

0035

以上の処理を繰り返すことにより、図12に示すように研磨条件因子xの新規最適条件47xに到達し、製品研磨を中断することなく最適な均一性47yを発見することができる。すなわち、経時変化により移行した均一性グラフ42bにおける最適条件にたどり着く。このように前回の算出結果に対して均一性が向上する場合は微小増分させ、向上しない場合は微小減少させるようにすれば、結果的に最適条件にたどり着くように制御することが可能となる。言換えるならば、評価結果が向上する場合は同一方向(前回の研磨条件の仮定設定が増分であれば増分、減分であれば減分を仮定設定)とし、向上しない場合はその方向では最適条件がないとしてその逆方向(前回の研磨条件の仮定設定が増分であれば減分、減分であれば増分を仮定設定)とすることで最適条件を絞り込むようにするものである。

0036

以上説明した実施例においては、説明を簡便なものとするため、研磨条件の中の1つの因子に着目して説明したが、上記で示したように半導体ウェハの化学的機械的研磨の条件には多数の因子が存在し、研磨効率や均一性はこれらの相互に交感する因子によって定まる。よって、均一性グラフは1因子を制御変数とするグラフではなく多変数に対する多次元曲面になる。よって、本発明の前記研磨条件探索手段24を半導体ウェハ研磨装置に備えさせることが必須となる。均一性の悪化が緩やかなものであれば全因子の総組合せを探索すればよいが、その余裕がない場合は実験計画法の手法を前記研磨条件探索手段24に組み込めばよい。実験計画法に基づいて多次元曲面を得る方法は応答曲面法として知られている。

0037

また、結果にランダムなバラツキが含まれる場合は、統計的に有意な結果が得られる回数だけ同じ探索条件で研磨を繰り返せばよい。すなわち、処理した一枚毎に前述の処理フローを適用することはなく、1ロット毎などのように定期的にフィードバック制御やフィードフォワード制御しても良い。

0038

また、本処理フローでは、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用しているので、フィードバック制御の制御対象となる因子、例えば研磨時間は、フィードフォワード制御において制御対象としないことが望ましい。

0039

ところで、図1に示した前記半導体ウェハ研磨装置の構成要素の中、図13に示すように前記研磨手段20と、前記膜厚計測手段21と前記研磨装置制御手段25とを半導体メーカ52に備えさせ、また該膜厚計測手段21の計測結果をネットワークを介して受け取り評価する前記研磨結果評価手段22と、前記研磨条件フィードバック修正手段23と、前記最適研磨条件フィードフォワード探索手段24と、該研磨条件フィードバック修正手段23と該最適研磨条件フィードフォワード探索手段24の出力である研磨条件を組み合わせて該半導体メーカ52へネットワークを介して送信する研磨条件生成手段50とを装置メーカ51に備えさせることにより、該装置メーカ51は該半導体メーカ52に対して該研磨手段が所望の性能を達成することを保証するサービスを提供することもできる。これにより、前記装置メーカ51は前記半導体メーカ52から研磨中防止効果に見合うサポート料金が得られる効果を、前記半導体メーカ52は前記研磨手段20を工場内に設置するだけで研磨中断による生産スループットの低下を招くことなく半導体の生産を継続できる効果を得ることができる。

発明の効果

0040

本発明によれば、製品ウェハの研磨に供する半導体研磨装置の生産稼働を停止することなく、生産を続行しながら研磨条件の最適値を探索し、常に最適条件を維持できる効果がある。生産稼働が停止しないため半導体生産のスループットが従来に比べて向上する効果がある。また、研磨条件探索に用いる実験用ウェハの費用が発生しない効果がある。

図面の簡単な説明

0041

図1本発明による半導体ウェハ研磨装置の構成例を説明する図
図2半導体ウェハの膜厚計測ポイントを説明する図
図3本発明による半導体ウェハ研磨装置の研磨条件フィードバック修正および探索アルゴリズムを説明する図
図4半導体ウェハの研磨後の膜厚の平均もしくは中央値、分散、最大値と最小値のウェハ毎推移を説明する箱ヒゲ図
図5半導体ウェハの研磨後の膜厚の平均もしくは中央値の移動平均値追記した箱ヒゲ図
図6前回の半導体ウェハの研磨後の膜厚の平均もしくは中央値の移動平均値の目標値からのズレを次回の半導体ウェハの研磨にフィードバックすることによって膜厚の平均もしくは中央値が制御された箱ヒゲ図
図7半導体ウェハの研磨後の膜厚のウェハ毎の均一性の悪化を説明する図
図8研磨装置の状態変化によって初期最適研磨条件における研磨後の膜厚の均一性が悪化する様子を説明するグラフ
図9最適研磨条件探索における因子の計画的微小摂動によって半導体ウェハの研磨後の膜厚の均一性が悪化した例を説明する図
図10初期最適研磨条件を微小摂動させて研磨装置の状態変化を探る様子を説明するグラフ
図11最適研磨条件探索における因子の計画的微小摂動によって半導体ウェハの研磨後の膜厚の均一性が向上した例を説明する図
図12初期最適研磨条件を微小摂動させて研磨装置の状態変化に追従して新規最適研磨条件に到達する様子を説明するグラフ
図13本発明による半導体ウェハ研磨装置の構成を半導体メーカと装置メーカに分割してネットワークで結合した例を説明する図

--

0042

1・・・半導体ウェハ、2・・・研磨パッド、3・・・研磨定盤、4・・・研磨定盤回転機構、5・・・研磨ヘッドパッキング材、6・・・研磨ヘッド、7・・・研磨ヘッド連結軸、8・・・研磨ヘッド回転機構、9・・・スラリー供給部、10・・・スラリー、11・・・ドレス部、12・・・ドレス回転機構、13・・・ドレスアーム部、14・・・ドレス揺動機構、20・・・研磨手段、21・・・膜厚計測手段、22・・・研磨結果評価手段、23・・・研磨条件フィードバック修正手段、24・・・最適研磨条件フィードフォワード探索手段、25・・・研磨装置制御手段

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • ビーエーエスエフソシエタス・ヨーロピアの「 部品の水浸食性研磨方法」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題・解決手段】本発明は、部品の水浸食性処理方法に関し、該方法では、研磨粒子を含む液体が圧力下で流れ、被処理部品(1)が受け入れられ、液体の流れを調整できるバルブ(5)が流れ方向で部品(1)の前方に... 詳細

  • 東芝メモリ株式会社の「 研磨方法、研磨剤、及び研磨用洗浄剤」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題】研磨の各工程に応じて特性を変化させることが可能な研磨剤を用いた研磨方法を提供する。【解決手段】実施形態の研磨方法は、研磨対象物5の被研磨面5aを研磨布2に対向させて、研磨対象物5を保持する工程... 詳細

  • リンテック株式会社の「 ワーク加工用シート」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題】電子線やγ線などの物理的なエネルギーを与えることなく、ワークの加工時に発生する切削片、特に糸状の切削片の発生を抑制することができるワーク加工用シートを提供する。【解決手段】基材11と、基材11... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ