研磨装置以及研磨方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于，提供能够与工艺特性的变化无关地实现良好的残存膜厚分布控制的研磨装置以及研磨方法。研磨装置具备支持研磨垫(2)用的研磨台(3)、对基板的背面的多个区域分别施加压力，将基板的表面按压在研磨垫(2)上的顶环(1)、取得膜厚信号的膜厚传感器(7)、以及对压力进行操纵的研磨控制部(9)。研磨控制部(9)在基板的研磨过程中计算出基板表面的多个区域内的残存膜厚的指数，为了根据指数对残存膜厚分布进行控制，对压力进行操纵，利用在基板研磨过程中得到的研磨数据对控制参数中的至少一个进行更新。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对晶片等基板进行研磨，使基板表面平坦化的研磨装置以及研磨方 法。
技术介绍
在半导体器件的制造工序中，对晶片表面上形成的膜的研磨过程中，通过对膜厚 信息进行监视，操纵施加于晶片背面各部的压力，以控制残存膜厚的分布。例如专利文献1 和专利文献2公开了这样的技术。 这样的残存膜厚分布的控制中，正确把握在晶片背面上施加的压力的变化对研磨 速度的影响，具体地说，响应的死区时间、响应的延迟、过程增益（研磨速度与压力之比）等 特性，根据该特性确定控制参数是很重要的。所谓控制参数，是指决定控制动作的条件值， 其中包含例如PID控制中的比例增益、积分增益、微分增益等。又，在模型预测控制中，控制 参数也包含预测用的模型内的比例常数、响应延迟等参数。向来，由于对一枚枚晶片产品的 使用上的限制和膜厚测定的困难，这些控制参数或使用过去根据经验确定的数值，或研磨 与产品晶片相同种类的样品晶片推定控制参数的一部分。 但是，即使是对多片晶片的背面施加相同的压力，也因研磨垫（F )、保持环 (y亍一于y ）等易耗材料的状态和被研磨膜的材质参差不齐等缘故，实际上也有晶 片间研磨速度（也称为去除速率）不同的情况。而且，即使是对一枚晶片进行研磨，也存在 由于表层的变质（氧化等）、表面高低不平（凹凸等）的去除、或研磨后半程晶片温度的上 升等原因，研磨过程中去除速率发生变化的情况。 从而，用一定的控制参数进行研磨控制时，各时刻的控制参数未必适合当前的工 艺特性，有时候压力变化等操纵量不合适，控制性能劣化。 现有技术文献 专利文献1 :日本特表2008 - 503356号公报 专利文献2 :国际公开2008/032753号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 因此，本专利技术的目的在于，提供能够与工艺特性的变化无关地实现良好的残存膜 厚分布的控制的研磨装置和研磨方法。 用于解决课题的手段 本专利技术的一种形态一种研磨装置，其具备：支持研磨垫用的研磨台；对所述基板 的背面的多个区域分别施加压力，将所述基板的表面按压在所述研磨垫上的顶环； 取得随着所述基板的膜的厚度变化的膜厚信号的膜厚传感器；以及操纵所述压力 的研磨控制部，所述研磨控制部，在所述基板的研磨过程中，计算所述基板的表面的多个区 域内的残存膜厚的指数，为了控制残存膜厚的分布，根据所述指数对所述压力进行操纵，利 用所述基板的研磨过程中得到的研磨数据，对所述残存膜厚的分布的控制中使用的控制参 数中的至少一个进行更新。 优选的形态是，所述研磨控制部对在所述基板之后研磨的别的基板开始所述压力 的操纵之前，对所述至少一个控制参数进行更新。 优选的形态是，所述研磨控制部在所述基板的研磨过程中对所述至少一个控制参 数进行更新。 优选的形态是，所述至少一个控制参数是模型预测控制的工艺模型中包含的控制 参数，所述研磨控制部对所述至少一个控制参数进行更新，以使所述指数的预测值与实测 值的均方误差为最小。 优选的形态是，所述至少一个控制参数是所述指数的变化速度与所述压力之比。 优选的形态是，所述研磨控制部根据所述指数及所述压力的值对所述至少一个控 制参数进行更新。 优选的形态是，所述膜厚传感器是涡流传感器。 优选的形态是，所述膜厚传感器是光学式传感器。 本专利技术的另一种形态是一种研磨方法，其使支持研磨垫的研磨台旋转，对基板的 背面的多个区域分别施加压力，将所述基板的表面按压在所述研磨垫上，对所述基板进行 研磨，取得随着所述基板的膜的厚度变化的膜厚信号，在所述基板的研磨过程中，计算所述 基板的表面的多个区域内的残存膜厚的指数，为了控制残存膜厚的分布，根据所述指数对 所述压力进行操纵，利用所述基板的研磨过程中得到的研磨数据，对所述残存膜厚的分布 的控制中使用的控制参数中的至少一个进行更新。 优选的形态是，对在所述基板之后研磨的别的基板开始所述压力的操纵之前，对 所述至少一个控制参数进行更新。 优选的形态是，在所述基板的研磨过程中对所述至少一个控制参数进行更新。 优选的形态是，所述至少一个控制参数是模型预测控制的工艺模型中包含的控制 参数，对所述至少一个控制参数进行更新，以使所述指数的预测值与实测值的均方误差为 最小。 优选的形态是，所述至少一个控制参数是所述指数的变化速度与所述压力之比。 优选的形态是，根据所述指数及所述压力的值对所述至少一个控制参数进行更 新。 专利技术效果 如果采用本专利技术，能够与易耗品的劣化造成的研磨特性的变化、一枚晶片在研磨 过程中研磨特性的变化无关地实现良好的残存膜厚分布控制。又，即使是在研磨特性比较 稳定的情况下，也能够更正确地掌握研磨特性，提高控制性能。【附图说明】 图1是表示对作为基板之一例的晶片进行研磨用的研磨装置的示意图。 图2是表示顶环的剖面图。 图3是表示晶片的表面（被研磨面）被分为I个区域的例子的示意图。 图4是表示模型预测控制的参照轨道的坐标图。 图5的（a)，（b)是表示首先用与实际状态不同的预测模型的参数对一枚晶片进行 研磨，用该研磨数据确定工艺模型，更新参数，将更新了的参数使用于其他晶片的研磨控制 的情况下的模拟结果的图。 图6是表示利用在先的晶片的研磨数据，确定预测控制用模型的工序的流程图。 图7是表示利用研磨过程中的晶片的研磨数据，确定预测控制用模型的工序的流 程图。 图8的（a)，（b)是表示一边进行膜厚分布控制，一边对氧化膜的无图形晶片（7'' 7 y 7卜々X /、）进行研磨时的结果的图。 图9是表示晶片的研磨过程中，在预测控制用模型中将残存膜指数的减少速度与 压力之比维持于一定值的情况和改变该比的情况下的，研磨后的晶片的面内膜厚范围的结 果的坐标图。【具体实施方式】 下面参照附图对本专利技术的实施形态进行说明。 图1是表示作为基板之一例的晶片的研磨用的研磨装置的示意图。如图1所示， 研磨装置具备支持晶片W并使其旋转的顶环（基板支持部）1、支持研磨垫2的研磨台3、将 研磨液（浆液）提供给研磨垫2的研磨液供给喷嘴5、以及取得随晶片W的厚度而改变的膜 厚信号的膜厚传感器7。研磨垫2的上表面构成对晶片W进行研磨的研磨面2a。 顶环1连结于顶环轴10的下端。顶环轴10的上端连结于顶环臂16内设置的旋 转装置。该旋转装置构成为通过顶环轴10使顶环1向箭头所示方向旋转。顶环1构成为 能够利用真空吸附将晶片W支持于其下表面。膜厚传感器7设置于研磨台3内，与研磨台 3 -起旋转。膜厚传感器7构成为研磨台3每旋转一次都取得包含晶片W的中心部的多个 区域的膜厚信号。作为膜厚传感器7的例子，有光学式传感器和涡流传感器。 晶片W如下所述研磨。顶环1和研磨台3如箭头所示，向相同方向旋转，从研磨液 供给喷嘴5向研磨垫2上提供研磨液。在这种状态下，顶环1将晶片W按压在研磨垫2的 研磨面2a上。晶片W的表面在包含于研磨液中的磨粒的机械作用和研磨液的化学作用下 研磨。这样的研磨装置以CMP(化学机械研磨）装置著称。 晶片W的研磨过程中，膜厚传感器7与研磨台3 -起旋转，横越晶片W的表面同时 取得膜厚信号。该膜厚信号是直接或间接表示晶片W的膜厚的指标值，随着晶片W的膜厚 的减少而改变。膜厚传感器7被连接于研磨控制部9,将膜厚信号传送到研磨控制部9。研 磨控制部9在由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨装置，其特征在于，具备：支持研磨垫用的研磨台；对所述基板的背面的多个区域分别施加压力，将所述基板的表面按压在所述研磨垫上的顶环；取得随着所述基板的膜的厚度变化的膜厚信号的膜厚传感器；以及操纵所述压力的研磨控制部，所述研磨控制部在所述基板的研磨过程中，计算所述基板的表面的多个区域内的残存膜厚的指数，为了控制残存膜厚的分布，根据所述指数对所述压力进行操纵，利用所述基板的研磨过程中得到的研磨数据，对所述残存膜厚的分布的控制中使用的控制参数中的至少一个进行更新。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小林洋一，八木圭太，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP