專利名稱：研磨裝置及研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研磨裝置及研磨方法，尤其涉及研磨半導(dǎo)體晶片等的基板 并進(jìn)行平坦化的研磨裝置及研磨方法。
背景技術(shù)：
作為研磨半導(dǎo)體晶片等的基板并進(jìn)行平坦化的研磨裝置，已知存在能
夠獨(dú)立地調(diào)整頂環(huán)(top ring)內(nèi)的多個(gè)室(chamber)的壓力的研磨裝置。 在該研磨裝置中，例如由傳感器測定與基板上的膜厚相關(guān)聯(lián)的物理量，基 于該物理量生成監(jiān)控信號。在基板研磨前，預(yù)先準(zhǔn)備表示監(jiān)控信號與時(shí)間 的關(guān)系的基準(zhǔn)信號，在研磨中，調(diào)節(jié)頂環(huán)的按壓力，以使基板上各個(gè)計(jì)測 點(diǎn)上的監(jiān)控信號收斂至基準(zhǔn)信號。由此，在基板面內(nèi)實(shí)現(xiàn)均一的殘留膜厚 (例如，參照WO 2005/123335)。
但是，在以往的研磨裝置中存在以下問題在基板的某個(gè)區(qū)域所獲取 的傳感器信號值與其他區(qū)域相比顯著不同，傳感器不能正確評價(jià)膜厚。作 為其原因之一，可以舉出因傳感器的有效計(jì)測范圍而引起的信號的低下。 傳感器的有效計(jì)測范圍必然具有某個(gè)程度的大小。因此，如果想要計(jì)測晶 片的周緣部的附近，則傳感器的有效計(jì)測范圍的一部分超出晶片的被研磨 面，傳感器不能獲取正確的信號。在這種情況下，也可以進(jìn)行控制除去不 能取得正確信號的部分的計(jì)測點(diǎn)，但在晶片的周緣部的膜厚均一性特別重 要的情況下，不能采用這樣的方法。
另外，作為其他原因，可以舉出頂環(huán)內(nèi)的金屬或磁性材料的影響。艮P， 如果在頂環(huán)使用SUS等導(dǎo)電性的金屬部件或具有磁性的材料，則由于其影 響，傳感器的信號的值局部地變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題而完成的，目的在于提供一種能夠高精度地控制基板的研磨后的膜厚剖面(profile)的研磨裝置及研磨方 法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方式是一種研磨裝置，對表面上形
成了膜的基板進(jìn)行研磨，其特征在于，具備研磨臺，具有研磨面；頂環(huán)，
對于基板上的第一多個(gè)區(qū)域獨(dú)立地施加按壓力，從而將基板按壓在上述研
磨臺上；傳感器，檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)上的上述膜的狀態(tài)；監(jiān)控裝置，根據(jù)上 述傳感器的輸出信號，對于基板上的第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域生成監(jiān)控信 號；存儲部，存放多個(gè)基準(zhǔn)信號，該多個(gè)基準(zhǔn)信號表示上述監(jiān)控信號的基 準(zhǔn)值與研磨時(shí)間的關(guān)系；控制部，操作對上述第一多個(gè)區(qū)域的按壓力，以 使與上述第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的上述監(jiān)控信號收斂至上述多個(gè)基 準(zhǔn)信號的某一個(gè)。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述第二多個(gè)區(qū)域的1個(gè)是包括基板 的周緣部的區(qū)域，上述多個(gè)基準(zhǔn)信號的1個(gè)是關(guān)于包括上述基板的周緣部 在內(nèi)的區(qū)域的基準(zhǔn)信號。
本發(fā)明的優(yōu)選方式'的特征在于，上述多個(gè)基準(zhǔn)信號設(shè)置為分別對應(yīng)上 述第二多個(gè)區(qū)域。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，基于上述基準(zhǔn)信號，將上述監(jiān)控信號 的信號值和上述基準(zhǔn)信號的信號值變換為與研磨時(shí)間相關(guān)的值，生成新的 監(jiān)控信號和新的基準(zhǔn)信號。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，在研磨工序的任意時(shí)刻，求出對上述 第二多個(gè)區(qū)域上的上述新的監(jiān)控信號進(jìn)行了平均化的值，使該時(shí)刻以后的 上述新的基準(zhǔn)信號關(guān)于時(shí)間軸平行移動(dòng)，以使該時(shí)刻的上述新的基準(zhǔn)信號 與上述進(jìn)行了平均化的值一致。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述多個(gè)基準(zhǔn)信號在同一時(shí)刻與同一 膜厚對應(yīng)。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述多個(gè)基準(zhǔn)信號在同一時(shí)刻與反映 了在上述第二多個(gè)區(qū)域間設(shè)定的規(guī)定的膜厚差的膜厚對應(yīng)。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述控制部的控制周期為1秒以上10 秒以下。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述傳感器是渦電流傳感器。
7本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，上述控制部基于由上述監(jiān)控裝置生成 的監(jiān)控信號檢測研磨終點(diǎn)。
本發(fā)明其他方式是一種研磨方法，對于基板上的第一多個(gè)區(qū)域，獨(dú)立 地施加按壓力，從而將基板按壓在研磨臺上，上述研磨方法的特征在于， 定義多個(gè)基準(zhǔn)信號，該基準(zhǔn)信號表示和基板上的膜厚相關(guān)聯(lián)的監(jiān)控信號的 基準(zhǔn)值與研磨時(shí)間的關(guān)系，利用傳感器檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)的基板上的膜的狀 態(tài)，根據(jù)上述傳感器的輸出信號，對于基板上的第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域 生成監(jiān)控信號，操作對上述第一多個(gè)區(qū)域的按壓力，以使與上述第二多個(gè) 區(qū)域的各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的上述監(jiān)控信號收斂至上述多個(gè)基準(zhǔn)信號的某一個(gè)。
本發(fā)明的優(yōu)選方式的特征在于，準(zhǔn)備與作為研磨對象的基板同種類的 基準(zhǔn)基板，測定上述基準(zhǔn)基板的膜厚，研磨上述基準(zhǔn)基板并通過上述傳感 器檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)的上述基準(zhǔn)基板上的膜的狀態(tài)，根據(jù)上述傳感器的輸出 信號生成從上述第二多個(gè)區(qū)域中選擇的第一區(qū)域及第二區(qū)域中的監(jiān)控信 號，在上述第一區(qū)域及上述第二區(qū)域的被研磨膜完全除去的時(shí)刻停止研磨， 求出上述第一區(qū)域及上述第二區(qū)域的平均研磨速度，使上述第二區(qū)域的監(jiān) 控信號沿時(shí)間軸放大或縮小，以使上述第二區(qū)域的平均研磨速度與上述第 一區(qū)域的平均研磨速度一致，求出為了使上述第二區(qū)域的初始膜厚與上述 第一區(qū)域的初始膜厚一致所需要的研磨時(shí)間，使上述放大或縮小的第二區(qū) 域的監(jiān)控信號沿時(shí)間軸平行移動(dòng)上述求出的研磨時(shí)間量，將上述平行移動(dòng) 的監(jiān)控信號作為上述第二區(qū)域的基準(zhǔn)信號，從而定義上述多個(gè)基準(zhǔn)信號。
根據(jù)本發(fā)明，對于基板上的多個(gè)區(qū)域設(shè)置多個(gè)基準(zhǔn)信號，所以能夠在 基板的整個(gè)區(qū)域上得到均一的膜厚。另外，無需為了縮小傳感器的有效測 定范圍而使傳感器靠近基板的被研磨面，所以可以使用沒有貫通孔或背面
凹坑等的通常的研磨襯墊(pad)。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的研磨裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖2是表示圖1所示的頂環(huán)的截面的示意圖。 圖3是表示研磨臺與晶片的關(guān)系的俯視圖。 圖4是表示傳感器在晶片上掃描的軌跡的圖。圖5是表示在圖4所示的晶片上的計(jì)測點(diǎn)之中選擇由監(jiān)控裝置進(jìn)行監(jiān)
控的計(jì)測點(diǎn)的一例的俯視圖。
圖6是表示各計(jì)測點(diǎn)上的傳感器的有效計(jì)測范圍的圖。
圖7是表示晶片上的各區(qū)域的信號值的曲線圖。
圖8是表示基于研磨基準(zhǔn)晶片時(shí)的監(jiān)控信號來制作對于各區(qū)域的基準(zhǔn)
信號的流程的流程圖。
圖9A及圖9B是表示膜厚分布的例子的示意圖。
圖IO是研磨基準(zhǔn)晶片時(shí)的監(jiān)控信號的一例。
圖ll是說明與監(jiān)控信號的時(shí)間軸相關(guān)的定標(biāo)(scaling)的圖。
圖12是說明將沿時(shí)間軸進(jìn)行了定標(biāo)的監(jiān)控信號進(jìn)一步沿時(shí)間軸平行
移動(dòng)的方法的圖。
圖13是用于說明基準(zhǔn)信號及監(jiān)控信號的變換方法的一例的曲線圖。
圖14是用于說明基準(zhǔn)信號的應(yīng)用方法的一例的曲線圖。
圖15是用于說明基準(zhǔn)信號的應(yīng)用方法的其他例子的曲線圖。
圖16是用于說明基準(zhǔn)信號的應(yīng)用方法的其他例子的曲線圖。
圖17是表示制作基準(zhǔn)信號并進(jìn)行了研磨時(shí)的研磨前后的徑向膜厚分
布的曲線圖。
圖18是表示非控制研磨中的監(jiān)控信號的推移的曲線圖。 圖19是表示控制研磨中的監(jiān)控信號的推移的曲線圖。 圖20是用于說明預(yù)測型的模糊控制的曲線圖。 圖21是用于說明預(yù)測型控制的示意圖。 圖22是表示預(yù)測型控制用的模糊(fuzzy)規(guī)則的一例的表。 圖23是表示預(yù)測型控制用的模糊規(guī)則的其他例子的表。 圖24是表示使導(dǎo)電性膜與傳感器線圈之間的間隙(襯墊厚)變化時(shí)的 阻抗坐標(biāo)面上的圓軌跡的變化的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照圖1至圖24詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的研磨裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖1所示，研磨裝置具備研磨臺12，在上表面貼設(shè)有研磨襯墊10;
9以及頂環(huán)14，保持作為研磨對象物的晶片，并將其按壓在研磨襯墊10的 上表面。研磨襯墊10的上表面構(gòu)成與作為研磨對象物的晶片滑接的研磨 面。
研磨臺12連接至在其下方配置的電動(dòng)機(jī)(未圖示)，可以如箭頭所示 圍繞其軸心旋轉(zhuǎn)。另外，在研磨臺12的上方設(shè)置有未圖示的研磨液供給噴 嘴，從該研磨液供給噴嘴向研磨襯墊IO上供給研磨液。
頂環(huán)14連接至頂環(huán)軸18，經(jīng)由該頂環(huán)軸18連接至電動(dòng)機(jī)及升降氣 缸(cylinder)(未圖示)。由此，頂環(huán)14可升降而且可圍繞頂環(huán)軸18旋 轉(zhuǎn)。在該頂環(huán)14的下表面，通過真空等吸附保持作為研磨對象物的晶片。
在上述結(jié)構(gòu)中，在頂環(huán)14的下表面保持的晶片被按壓在旋轉(zhuǎn)著的研磨 臺12的上表面的研磨襯墊10上。這時(shí)，從研磨液供給噴嘴向研磨襯墊10 上供給研磨液，在晶片的被研磨面(下表面)與研磨襯墊IO之間存在研磨 液的狀態(tài)下研磨晶片。
圖2是表示圖1所示的頂環(huán)的截面的示意圖。如圖2所示，頂環(huán)14 具備大致圓盤狀的頂環(huán)主體31，經(jīng)由萬向接頭30連接至頂環(huán)軸18的 下端；以及扣環(huán)32，配置在頂環(huán)主體31的下部。頂環(huán)主體31由金屬或 陶瓷等強(qiáng)度及剛性高的材料形成。另外，扣環(huán)32由剛性高的樹脂材料或陶 瓷等形成。其中，也可以將扣環(huán)32與頂環(huán)主體31—體形成。
在頂環(huán)主體31及扣環(huán)32的內(nèi)側(cè)形成的空間內(nèi)容納有彈性襯墊33， 與晶片W抵接；環(huán)狀的加壓片34，由彈性膜構(gòu)成；以及大致圓盤狀的夾盤 35，保持彈性襯墊33。彈性襯墊33的上周端部由夾盤35保持，在彈性 襯墊33與夾盤35之間，設(shè)有4個(gè)壓力室(氣囊)Pl、 P2、 P3、 P4。對 這些壓力室P1、 P2、 P3、 P4，分別經(jīng)由流路37、 38、 39、 40供給加壓 空氣等加壓流體，或者抽真空。中央的壓力室P1為圓形，其他壓力室P2、 P3、 P4為環(huán)狀。這些壓力室P1、 P2、 P3、 P4排列在同心上。
壓力室P1、 P2、 P3、 P4的內(nèi)部壓力可以由未圖示的壓力調(diào)整部相互 獨(dú)立地改變，由此，能夠大致獨(dú)立地調(diào)整對晶片W的4個(gè)區(qū)域，即中央部 Cl、內(nèi)側(cè)中間部C2、外側(cè)中間部C3以及周緣部C4的按壓力(當(dāng)然，正 確地說，多少受到壓力室對于相鄰的區(qū)域等其他區(qū)域的影響)。另外，通過 升降頂環(huán)14的整體，從而能夠以規(guī)定的按壓力將扣環(huán)32按壓在研磨襯墊
1010上。在夾盤35與頂環(huán)31之間形成壓力室P5，對該壓力室P5經(jīng)由流 路41供給加壓流體，或抽真空。由此，夾盤35及彈性襯墊33整體能夠 在上下方向上運(yùn)動(dòng)。其中，在晶片W的周圍設(shè)有扣環(huán)32，以使在研磨中晶 片W不從頂環(huán)14飛出。
如圖1所示，在研磨臺12的內(nèi)部，埋設(shè)有監(jiān)視(檢測)晶片W的膜 的狀態(tài)的傳感器50。該傳感器50連接至監(jiān)控裝置53，該監(jiān)控裝置53連 接至CMP控制器54。作為上述傳感器50可以使用渦電流傳感器。傳感器 50的輸出信號發(fā)送至監(jiān)控裝置53，由該監(jiān)控裝置53，對傳感器50的輸 出信號(傳感信號)施以必要的變換、處理(運(yùn)算處理)，生成監(jiān)控信號。
監(jiān)控裝置53也作為基于監(jiān)控信號操作各壓力室Pl、 P2、 P3、 P4的 內(nèi)部壓力的控制部工作。即，在監(jiān)控裝置53中，基于監(jiān)控信號決定頂環(huán) 14按壓晶片W的力，并將該按壓力發(fā)送至CMP控制器54。 CMP控制器 54對未圖示的壓力調(diào)整部發(fā)出指令，使其變更頂環(huán)14對晶片W的按壓力。 其中，可以將監(jiān)控裝置53和控制部作為分別的裝置，也可以將監(jiān)控裝置 53和CMP控制器54 —體化而作為一個(gè)控制裝置。
圖3是表示研磨臺12與晶片W的關(guān)系的俯視圖。如圖3所示，傳感 器50設(shè)置在通過由頂環(huán)14保持的研磨中的晶片W的中心Cw的位置上。 符號Ct是研磨臺12的旋轉(zhuǎn)中心。例如，傳感器50在通過晶片W的下方 的期間，能夠在通過軌跡(掃描線)上連續(xù)地檢測晶片W的Cu層等導(dǎo)電 性膜的膜厚或膜厚的變化所對應(yīng)的增加或減少的量。
圖4是表示傳感器50在晶片W上掃描的軌跡的圖。g卩，研磨臺12 每旋轉(zhuǎn)1周，傳感器50都對晶片W的表面(被研磨面)進(jìn)行掃描，若研 磨臺12旋轉(zhuǎn)，則傳感器50大致畫出通過晶片W的中心Cw (頂環(huán)軸18 的中心)的軌跡而對晶片W的被研磨面上進(jìn)行掃描。頂環(huán)14的旋轉(zhuǎn)速度 與研磨臺12的旋轉(zhuǎn)速度通常不同，所以晶片W的表面上的傳感器50的軌 跡如圖4所示，隨著研磨臺12的旋轉(zhuǎn)變化為S、、 SL2、 SL3、……。在這 種情況下，也如上所述，傳感器50配置在通過晶片W的中心Cw的位置上， 所以傳感器50畫出的軌跡每次都通過晶片W的中心C^。這樣，在本實(shí)施 方式中，調(diào)整基于傳感器50的計(jì)測的定時(shí)，使通過傳感器50每次都一定 計(jì)測晶片W的中心C,A,。另外，已知晶片w的研磨后的膜厚剖面關(guān)于通過晶片w的中心 與
表面垂直的軸大致為軸對象。因此，如圖4所示，用MPmn表示第m條掃 描線SI^上的第n個(gè)計(jì)測點(diǎn)時(shí)，通過跟蹤對各掃描線上^n第n個(gè)計(jì)測點(diǎn) MPln、 MP2n、……、MP—,的監(jiān)控信號，從而能夠監(jiān)控第n個(gè)計(jì)測點(diǎn)的半
徑位置上的晶片W的膜厚的推移。
其中，在圖4中，為了簡化，將l次掃描中的計(jì)測點(diǎn)的數(shù)目設(shè)為15。 但是，計(jì)測點(diǎn)的個(gè)數(shù)并不限定于此，可以根據(jù)計(jì)測的周期及研磨臺12的旋 轉(zhuǎn)速度設(shè)為各種值。在使用渦電流傳感器作為傳感器50的情況下，通常在 一條掃描線上有10個(gè)以上的計(jì)測點(diǎn)。若像這樣增加計(jì)測點(diǎn)，則由于任何一 個(gè)計(jì)測點(diǎn)對晶片W的中心Cw大致一致，所以也可以不進(jìn)行對上述W的中 心C^的計(jì)測定時(shí)的調(diào)整。
圖5是表示在圖4所示的晶片上的計(jì)測點(diǎn)之中選擇由監(jiān)控裝置53進(jìn) 行監(jiān)控的計(jì)測點(diǎn)的一例的俯視圖。在圖5所示的例子中，進(jìn)行與按壓力獨(dú) 立操作的各區(qū)域C1、 C2、 C3、 C4的中心附近和邊界線附近對應(yīng)的位置的 計(jì)測點(diǎn)MP ，、MP ，、MP ,、MP :、MP 。MP R、MP 。、 MP ， 、 MP ，，、
m-l m匿2 m扁3 m-4 m-5 m-6 m-8 m扁10 m扁ll
MPml2、 MPm_13、 MPml4、 MPm^的監(jiān)控。在此，也可以與圖4所示的例子 不同，計(jì)測點(diǎn)MP^與MP (.—之間存在其他計(jì)測點(diǎn)。其中，監(jiān)控的計(jì)測
m-丄 m- l+l
點(diǎn)的選擇并不限于圖5所示的例子，能夠?qū)⒕琖的被研磨面上在控制中 應(yīng)該注意的點(diǎn)選擇為應(yīng)該監(jiān)控的計(jì)測點(diǎn)，可以選擇掃描線上的全部計(jì)測點(diǎn)。
監(jiān)控裝置53對選擇的計(jì)測點(diǎn)上的傳感器50的輸出信號(傳感信號) 進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)算處理，生成監(jiān)控信號。進(jìn)而，監(jiān)控裝置53基于被生成的監(jiān) 控信號和后述基準(zhǔn)信號，分別計(jì)算與晶片W的各區(qū)域Cl、 C2、 C3、 C4 對應(yīng)的、頂環(huán)14內(nèi)的壓力室P1、 P2、 P3、 P4的壓力。艮卩，監(jiān)控裝置53 將對于如上所述選擇的計(jì)測點(diǎn)所獲取的監(jiān)控信號與預(yù)先對每個(gè)計(jì)測點(diǎn)設(shè)定 的基準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，計(jì)算用于使各監(jiān)控信號收斂至各自的基準(zhǔn)信號的壓 力室P1、 P2、 P3、 P4的最適當(dāng)?shù)膲毫χ怠＿@樣，計(jì)算出的壓力值從監(jiān)控 裝置53發(fā)送至CMP控制器54, CMP控制器54改變壓力室Pl、 P2、 P3、 P4的壓力。像這樣，調(diào)整對晶片W的各區(qū)域C1、 C2、 C3、 C4的按壓力。
在此，為了排除噪聲的影響而使數(shù)據(jù)平滑，也可以使用將對于附近的 計(jì)測點(diǎn)的監(jiān)控信號進(jìn)行了平均的數(shù)據(jù)?；蛘?，也可以將晶片W的表面按照
12離開中心C^的半徑以同心圓狀分割為多個(gè)區(qū)域，求出對各區(qū)域內(nèi)的計(jì)測點(diǎn)
的監(jiān)控信號的平均值或代表值，將該平均值或代表值用作控制用的新的監(jiān)
控信號。在此，如果在研磨中的各時(shí)刻求出各計(jì)測點(diǎn)離開C^的距離并判斷
屬于哪個(gè)區(qū)域，那么在傳感器配置為在研磨臺12的半徑方向排列多個(gè)的情 況下，或在研磨中頂環(huán)14以頂環(huán)軸18為中心搖動(dòng)的情況下，都能夠有效 地進(jìn)行對應(yīng)。其中，由于各計(jì)測點(diǎn)實(shí)際上具有與傳感器的有效直徑測量范 圍對應(yīng)的面積，所以對于以上所有情況，可以說監(jiān)控信號表示基板上的多 個(gè)區(qū)域的狀態(tài)。
圖6是表示各計(jì)測點(diǎn)上的傳感器的有效計(jì)測范圍的圖。使用渦電流傳 感器作為傳感器50的情況下，根據(jù)傳感器50內(nèi)的線圈的大小、有效范圍 擴(kuò)展角、從傳感器50到晶片W的距離來決定晶片W上的有效計(jì)測范圍。 這樣，傳感器50獲取各計(jì)測點(diǎn)上由圖6的虛線所示的范圍內(nèi)的信息。但是， 如果想要計(jì)測晶片W的周緣部的狀態(tài)，傳感器50的有效計(jì)測范圍的一部 分超出晶片W的被研磨面(參照圖6的計(jì)測點(diǎn)MPml、 MPmN)。在這種情 況下，如圖7所示，與晶片W的周緣部上的計(jì)測點(diǎn)MP 。MP w對應(yīng)的監(jiān)
m-l m-N
控信號與其他區(qū)域上的監(jiān)控信號差異很大，不能恰當(dāng)?shù)卦u價(jià)膜厚。關(guān)于渦
電流傳感器以外的方式的傳感器，根據(jù)條件可能發(fā)生類似的情況。其中， 在圖7中，在研磨時(shí)間最終階段各個(gè)監(jiān)控信號減少之后轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǖ狞c(diǎn)， 表示研磨終點(diǎn)(金屬膜完全除去的時(shí)刻)。
因此，在本實(shí)施方式中，面對由于這樣的晶片W上的區(qū)域不同、即使 是同樣的膜厚但監(jiān)控信號值也不同的問題，作為應(yīng)對方法，對于晶片W的 各區(qū)域Cl-C4分別設(shè)定基準(zhǔn)信號。該基準(zhǔn)信號是為了實(shí)現(xiàn)希望的膜厚剖面 (例如，研磨后的膜厚為均一的剖面)而表示在研磨中的各時(shí)刻(研磨時(shí) 刻)作為監(jiān)控信號的指標(biāo)的值(基準(zhǔn)值)的信號，能夠以表示研磨時(shí)刻與 該研磨時(shí)刻所希望的監(jiān)控信號的值的關(guān)系的曲線圖來進(jìn)行表現(xiàn)。在本實(shí)施 方式中，事先研磨與研磨對象的晶片同種類的晶片(以下將其稱為基準(zhǔn)晶 片)，基于這時(shí)的監(jiān)控信號，滯ij作關(guān)于在晶片W的徑向分布的各區(qū)域Cl-C4 的基準(zhǔn)信號。
在此，如果以晶片的徑向的膜厚成為均一作為目的，操作對各區(qū)域的 按壓力，那么對每個(gè)區(qū)域設(shè)定的基準(zhǔn)信號必須與同一時(shí)刻的同一膜厚相對應(yīng)。也就是說，如果對每個(gè)區(qū)域準(zhǔn)備能夠看作與同一時(shí)刻的同一膜厚相對 應(yīng)的基準(zhǔn)信號，操作按壓力，以使在每個(gè)區(qū)域獲取的監(jiān)控信號收斂至這些
基準(zhǔn)信號，那么能夠使各區(qū)域上的膜厚均一地研磨晶片w。
圖8是表示研磨基準(zhǔn)晶片、基于此時(shí)的監(jiān)控信號來制作對于各區(qū)域的 基準(zhǔn)信號的流程的流程圖。首先，準(zhǔn)備與研磨對象的晶片同種類的晶片、 即基準(zhǔn)晶片。然后，如圖8所示，測定研磨前的基準(zhǔn)晶片的徑向上的膜厚 分布，獲取各區(qū)域C1-C4的研磨前的代表膜厚(步驟l)。在此，所謂同種 類的晶片，指的是研磨中的各時(shí)刻的研磨速度(去除速率Removal Rate) 與研磨對象晶片大致相等、膜厚相同時(shí)所獲取的監(jiān)控信號與研磨對象晶片 大致相同、而且晶片周緣部的成膜范圍與研磨對象晶片實(shí)質(zhì)上相同的晶片。 例如，在渦電流傳感器中，基準(zhǔn)晶片的被研磨膜(金屬膜)的材料必須與 研磨對象的晶片的被研磨膜基本是同種類。另外，研磨對象的晶片自身的 電阻與金屬膜的電阻相比小到無法忽略、對研磨中的監(jiān)控信號造成影響的 情況下，基準(zhǔn)晶片的電阻必須與研磨對象的晶片的電阻大致相等。但是， 基準(zhǔn)晶片不需要一定是與研磨對象的晶片嚴(yán)格為同一規(guī)格的晶片。例如， 基準(zhǔn)晶片的研磨速度與作為研磨對象的晶片的研磨速度差異較大的情況 下，可以通過對研磨基準(zhǔn)晶片時(shí)的監(jiān)控信號關(guān)于時(shí)間軸進(jìn)行定標(biāo)(放大或 縮小)，從而調(diào)整表觀的研磨速度，用于對研磨對象晶片的控制。另外，在 充分取得控制時(shí)間的基礎(chǔ)上，優(yōu)選基準(zhǔn)晶片的初始膜厚與研磨對象晶片的 初始膜厚相比相同或較大，但即使在基準(zhǔn)晶片的初始膜厚比研磨對象晶片 的初始膜厚小時(shí)，也可以僅通過縮短后述的控制時(shí)間來進(jìn)行研磨控制。
獲取基準(zhǔn)晶片的膜厚分布之后，研磨該基準(zhǔn)晶片，獲取各區(qū)域Cl-C4 上的監(jiān)控信號(步驟2)。研磨基準(zhǔn)晶片的期間，使對各區(qū)域C1-C4的壓力 室P1、 P2、 P3、 P4內(nèi)的壓力一定(不變)。但是，各自的壓力室P1、 P2、 P3、 P4內(nèi)的壓力不需要相互一致。進(jìn)而，基準(zhǔn)晶片的研磨期間，研磨襯墊 10、研磨液、研磨臺12的旋轉(zhuǎn)速度、頂環(huán)14的旋轉(zhuǎn)速度等其他研磨條件 作為原則設(shè)為一定。優(yōu)選的是，基準(zhǔn)晶片的研磨時(shí)的研磨條件設(shè)為與研磨 對象晶片的研磨時(shí)相同或類似的條件。
經(jīng)過了規(guī)定的時(shí)間之后，結(jié)束基準(zhǔn)晶片的研磨。然后，測定研磨后的 基準(zhǔn)晶片上的被研磨膜的膜厚，獲取各區(qū)域C1-C4的研磨后的代表膜厚(步
14驟3)。被研磨膜是金屬膜的情況下，在除去金屬膜之前停止研磨。這是為 了保證由傳感器50測定研磨后的膜厚，以及因?yàn)槿舫チ私饘倌ぃ瑒t研磨 速度變化很大，無法得到高精度的基準(zhǔn)信號。但是，也可以根據(jù)監(jiān)控信號 求出晶片W的各區(qū)域的金屬膜被除去的時(shí)刻，以該時(shí)刻的膜厚作為O來制 作基準(zhǔn)信號，在這種情況下，研磨基準(zhǔn)晶片直到金屬膜被完全除去。
如后所述，在本實(shí)施方式中對于獲取的基準(zhǔn)晶片的各區(qū)域的監(jiān)控信號 進(jìn)行定標(biāo)及平行移動(dòng)等處理，制作能夠看成各時(shí)刻的各區(qū)域的膜厚均一的 基準(zhǔn)信號，所以在基準(zhǔn)晶片的研磨中不需要膜厚一定是均一的。但是，由 傳感器來把握陡峭的膜厚剖面存在問題，所以研磨前及研磨后的基準(zhǔn)晶片 徑向的膜厚越均一，越能夠期待得到高精度的基準(zhǔn)信號。
一般的，在晶片的膜厚剖面存在局部的凹凸時(shí)，如果該凹凸比傳感器 的有效計(jì)測范圍更小，則傳感器無法輸出對該凹凸的形狀進(jìn)行了正確反映 的信號。例如，如圖9A所示，設(shè)晶片的a點(diǎn)存在陡峭的凸部。由于傳感器 的有效計(jì)測范圍具有某種程度的大小，所以傳感器不輸出與該凸部的頂點(diǎn) 的膜厚對應(yīng)的值，而輸出與有效計(jì)測范圍內(nèi)被平均了的膜厚對應(yīng)的信號值。 因此，在基準(zhǔn)晶片的研磨前后的膜厚測定中，優(yōu)選對相當(dāng)于傳感器50的有 效計(jì)測范圍的區(qū)域上所獲取的計(jì)測值進(jìn)行平均，并作為該區(qū)域的中心點(diǎn)上 的膜厚值。像這樣獲取的膜厚分布如圖9B所示。其中，在圖9A及圖9B 中，曲線圖上的黑點(diǎn)表示傳感器50的計(jì)測點(diǎn)。
接著，在步驟4、 5 (參照圖8)中，校正基準(zhǔn)信號，以使各基準(zhǔn)信號 能夠看成在同一時(shí)刻與同一膜厚對應(yīng)。
圖IO是研磨基準(zhǔn)晶片時(shí)的監(jiān)控信號的一例。 一般的，監(jiān)控信號(及傳 感器信號)的值不是表示膜厚自身的值，而是監(jiān)控信號的值與膜厚具有一 定的關(guān)系。但是，如上所述，存在以下情況即使是同一膜厚，在晶片W 的周緣部上的監(jiān)控信號比其他區(qū)域上的監(jiān)控信號小，以及，由于導(dǎo)電性材 料等的影響，所獲取的監(jiān)控信號沒有表示本來應(yīng)該取得的值。因此，將在 步驟1、 3中測定的研磨前后的膜厚分配至監(jiān)控信號，從而將監(jiān)控信號與膜 厚進(jìn)行關(guān)聯(lián)。具體而言，如圖10所示，將基準(zhǔn)區(qū)域CO的研磨前后的膜厚 deQS、 de。E分別分配給基準(zhǔn)區(qū)域CO的監(jiān)控信號的起點(diǎn)及終點(diǎn)。同樣的，將 基準(zhǔn)區(qū)域以外的區(qū)域Ci的研磨前后的膜厚dj、 分別分配給區(qū)域Ci
15的監(jiān)控信號的起點(diǎn)及終點(diǎn)。其中，作為基準(zhǔn)區(qū)域co，例如可以選擇包括晶
片的中心部在內(nèi)的區(qū)域C1。
圖11是說明與監(jiān)控信號的時(shí)間軸相關(guān)的定標(biāo)(scaling)的圖。在步 驟4中，沿時(shí)間軸對監(jiān)控信號進(jìn)行定標(biāo)，以使各區(qū)域Cl-C4的平均研磨速 度相同。其中，在此所謂定標(biāo)，意思是使監(jiān)控信號沿時(shí)間軸放大或縮小。
現(xiàn)在，設(shè)事先研磨基準(zhǔn)晶片時(shí)的研磨時(shí)間為TE。這時(shí)，基準(zhǔn)區(qū)域C0 上的平均研磨速度R由下面的式(1)表示。
R= (dc0S—dC0E) /TE ……(1)
因此，為了使區(qū)域Ci的平均研磨速度與基準(zhǔn)區(qū)域CO的平均研磨速度 相等，將對區(qū)域Ci的校正研磨時(shí)間設(shè)為
，(dciS—d。E) /R ……(2)
這樣，^^原本&il研磨開始時(shí)刻作為0，將與區(qū)域Ci的監(jiān)控信號的各信 號值對應(yīng)的時(shí)刻、如下面的式(3)那樣校正。 t廣W/TE ……(3)
在上述式(3)中，記號"一"表示替換。 其中，在圖11中表示d.S—d「E〉d。S—d「。E的情況的例子。
a Ci c0 CO
圖12是說明將像這樣沿時(shí)間軸進(jìn)行了定標(biāo)的監(jiān)控信號進(jìn)一步沿時(shí)間 軸平行移動(dòng)的方法的圖，是說明圖8的步驟5的圖。在該步驟5中，進(jìn)行 使各區(qū)域上的初始膜厚一致的操作。
現(xiàn)在，在基準(zhǔn)晶片的研磨中的各時(shí)刻，假設(shè)在各區(qū)域C1-C4中研磨速 度近似為一定。這時(shí)，根據(jù)下面的式(4)求出研磨到基準(zhǔn)區(qū)域CO上的初 始膜厚(LS與區(qū)域Ci上的初始膜厚dj —致為止所需要的研磨時(shí)間A t;。
Ati= (dc0S—daS) /R ……(4)
因此，對在上述式(3)中校正的區(qū)域Ci上的研磨時(shí)間、進(jìn)一步利用 下面的式(5)校正。
t廣ti+Ati ……(5)
i圖112戶)f示的例子中，如果將區(qū)域a的監(jiān)控信號的各信號值沿時(shí)間
軸平行移動(dòng)△ ti的量，那么能夠看成在區(qū)域a的監(jiān)控信號的起點(diǎn)即時(shí)刻t;s 的區(qū)域co的i^厚與區(qū)域a的膜厚相互相等。進(jìn)而，由于在區(qū)域co與區(qū) 域a之間平均研磨速度相等，所以能夠看成在時(shí)刻TE上膜厚也相互相等。因此，能夠看成時(shí)刻TX(其中，TiS^TX^TE)上的膜厚de。X與《iX相互 相等。
如上所述，區(qū)域Ci的監(jiān)控信號沿時(shí)間軸定標(biāo)并進(jìn)而平行移動(dòng)，所以區(qū) 域C0的監(jiān)控信號與區(qū)域Ci的校正后的監(jiān)控信號一般僅在從Max (0， i;s) 到Min (TE, T;E+Ati)的區(qū)間上共同存在。在此，Max表示取括號內(nèi)的大 的值，而Min表示取小的值。圖12表示de。S〉daS的情況的例子，但當(dāng)
然也存在deQs<das的情況，在該情況下，該區(qū)域a的研磨開始時(shí)刻t;s
為負(fù)值。e
接著，將這樣得到的各區(qū)域的基準(zhǔn)信號的波形根據(jù)需要進(jìn)行平滑并減 少噪聲成分(步驟6)。作為平滑的方法，可以使用移動(dòng)平均、更普通的數(shù) 字濾波器、多項(xiàng)式回歸。這樣，重復(fù)上述步驟4-6的工序，定義對于全部 區(qū)域Cl-C4的基準(zhǔn)信號。其中，在本階段中，與基準(zhǔn)信號的各信號值對應(yīng) 的時(shí)刻按每個(gè)區(qū)域分別獨(dú)立地校正并一般取不同的值，所以也可以插入各 區(qū)域的基準(zhǔn)信號，重新定義與一定的時(shí)間間隔的同一時(shí)刻對應(yīng)的基準(zhǔn)信號。
根據(jù)圖12及式(4)可知，初始膜厚das越小，基準(zhǔn)信號的起點(diǎn)t;s 越向圖i2的右方向移動(dòng)。另外，最終膜厚dae越大，基準(zhǔn)信號的終點(diǎn)t;e+ a ^
越向圖12的左方向移動(dòng)。初始膜厚及最終膜厚一般根據(jù)區(qū)域不同而不同， 所以對每個(gè)區(qū)域求出基準(zhǔn)信號的情況下，各基準(zhǔn)信號的起點(diǎn)及終點(diǎn)通常不 一致。因此，如下所示地設(shè)定基準(zhǔn)信號。首先，對各區(qū)域的初始膜厚相互 進(jìn)行比較，求出初始膜厚的最小值Min (daS)。同樣的，對各區(qū)域的最終 膜厚相互進(jìn)行比較，求出最終膜厚的最大值Max (daE)。這樣，僅將從與 Min (daS)對應(yīng)的時(shí)刻開始、到與Max (daE)對應(yīng)的時(shí)刻為止的區(qū)間的 監(jiān)控信號作為基準(zhǔn)信號?；蛘?，為了能夠?qū)制時(shí)間取得較長，也可以對 各區(qū)域的監(jiān)控信號進(jìn)行外插，定義更廣的區(qū)間的基準(zhǔn)信號。
關(guān)于像這樣取得的各區(qū)域的基準(zhǔn)信號存放在監(jiān)控裝置53的存儲部(例 如，硬盤)中。這樣，在研磨晶片W時(shí)，操作壓力室P1、 P2、 P3、 P4對 晶片W的按壓力，以使各區(qū)域C1-C4的監(jiān)控信號分別收斂至上述基準(zhǔn)信號。 其中，以上說明了對于與壓力室Pl-P4對應(yīng)的領(lǐng)域Cl-C4設(shè)定基準(zhǔn)信號的 例子，但如上所述，監(jiān)控信號并不限于此，可以對各種各樣的區(qū)域生成， 所以基準(zhǔn)信號也不限于區(qū)域Cl-C4，可以對晶片W的表面上的各種區(qū)域進(jìn)行定義。
根據(jù)上述的本實(shí)施方式，能夠得到在同一時(shí)刻表示同一膜厚的基準(zhǔn)信
號，所以如果操作壓力室P1、 P2、 P3、 P4的壓力，使得在各區(qū)域上獲取 的監(jiān)控信號收斂至各自的基準(zhǔn)信號，那么能夠以均一的膜厚為目的進(jìn)行研 磨。因此，如圖7所示，即使在晶片W的周緣部的監(jiān)控信號與其他區(qū)域相 比非常小的情況下，也能夠得到均一的最終膜厚。另外，基準(zhǔn)信號對每個(gè) 區(qū)域定義，所以通過將上述這樣制作的各個(gè)基準(zhǔn)信號進(jìn)一步關(guān)于時(shí)間軸適 當(dāng)平行移動(dòng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)不均一的希望的殘留膜厚的剖面。
例如，希望實(shí)現(xiàn)區(qū)域Ci的殘留膜厚比區(qū)域CO大Ada的膜厚剖面時(shí)， 通過上述式(5)對區(qū)域Ci上的研磨時(shí)刻ti進(jìn)行了校正后，進(jìn)一步用下面 的式(5)'對研磨時(shí)刻ti進(jìn)行校正。
t一t.+ Ad「/R ……(5)，
換言之，替代式(4)而利用下面的式(4)'對研磨時(shí)刻ti進(jìn)行校正。 ，(dc0S—dCiS+Ada) /R ……(4)
在此，如果Ada〈0，則區(qū)域Ci的殘留膜厚比區(qū)域CO小-AdQ。 像這樣，在圖12中，能夠看作是在區(qū)域Ci的監(jiān)控信號的起點(diǎn):即時(shí)刻 TiS的區(qū)域Ci的膜厚比區(qū)域CO的膜厚大Adei。進(jìn)而，由于在區(qū)域CO與 區(qū)域Ci之間平均研磨速度相等，所以能夠看作是在任意的時(shí)刻TX (其中， 在圖12的例子中TiS^TX^TE)的區(qū)域Ci的膜厚比區(qū)域CO的膜厚大Ade i。因此，如果將這樣制作的各區(qū)域的監(jiān)控信號作為基準(zhǔn)信號，操作按壓力， 以使研磨時(shí)對每個(gè)區(qū)域獲取的監(jiān)控信號收斂至這些基準(zhǔn)信號，那么可以期 待研磨后區(qū)域Ci的膜厚比區(qū)域CO的膜厚大A d。這樣的希望的剖面。
像這樣，例如最上層是金屬膜，其下有絕緣層，還有布線的情況下， 通過了解絕緣層的厚度的分布并定義金屬膜的殘留膜厚的目標(biāo)剖面，從而 能夠進(jìn)行研磨使距離布線的高度均一。另外，以下以使被研磨膜的殘留膜 厚的剖面均一的情況為中心，進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖13是表示將晶片上的某個(gè)區(qū)域的監(jiān)控信號MS工基于對其設(shè)定的基準(zhǔn) 信號RS。和直線B轉(zhuǎn)換為新的監(jiān)控信號M^的方法的曲線圖。在此，直線 B是通過基準(zhǔn)信號RS。的研磨終點(diǎn)的斜度-1的直線。例如，如圖13所示， 給出時(shí)刻t，的監(jiān)控信號MS，的值v，時(shí)，求出在基準(zhǔn)信號RS。上具有相同的
18值的點(diǎn)P。然后，求出從該點(diǎn)P的吋刻開始到基準(zhǔn)信號RS。的研磨終點(diǎn)為止 的剩余時(shí)間T。該剩余時(shí)間T根據(jù)圖13可知，通過參照上述直線B而求 出?；谒蟪龅臅r(shí)間T，設(shè)定新的監(jiān)控信號M^的時(shí)刻、的信號值v2。 例如，設(shè)定信號值V2使v,T?；蛘?，也可以利用基準(zhǔn)信號中從研磨開始到 研磨終點(diǎn)為止的時(shí)間T。對信號值、進(jìn)行進(jìn)行正規(guī)化，使v,T/T。，這時(shí)直 線B成為在時(shí)刻0取值1、斜度為-l/T。的直線。
如果對于基準(zhǔn)信號RS。也適用同樣的想法，那么上述直線B能夠看作 是對于變換后的監(jiān)控信號的新的基準(zhǔn)信號。該新的基準(zhǔn)信號(直線B)是表 示從基準(zhǔn)信號RS。上的各點(diǎn)到研磨終點(diǎn)為止的剩余時(shí)間的信號，所以關(guān)于 時(shí)間成為線性單調(diào)遞減函數(shù)，控制運(yùn)算變得容易。
以研磨后的膜厚為均一的剖面為目的進(jìn)行控制的情況下，對于晶片W 上的各區(qū)域的監(jiān)控信號，如果使用分別設(shè)定的基準(zhǔn)信號來進(jìn)行同樣的變換， 變換了的監(jiān)控信號表示為對應(yīng)的基準(zhǔn)信號中的到研磨終點(diǎn)為止的剩余時(shí) 間、或者將其進(jìn)行了歸一化的值。然而，各基準(zhǔn)信號能夠看作是在同一時(shí) 刻與相等膜厚對應(yīng)的信號，所以全部區(qū)域的監(jiān)控信號作為表示膜厚的指數(shù) 能夠相互單純地比較。這時(shí)，變換后的基準(zhǔn)信號全部與直線B —致而變?yōu)?一根。
另外，像這樣，多數(shù)情況下，變換后的新的監(jiān)控信號M^與晶片的被 研磨面的膜厚大致成比例地以直線變化。因此，在由于研磨液、晶片的被 研磨面上的布線圖案、下層的影響等而無法計(jì)測被研磨面的膜厚的情況下， 也可以通過線性運(yùn)算得到良好的控制性能。在圖13所示的例子中，以基準(zhǔn) 信號RS。的研磨終點(diǎn)作為基準(zhǔn)時(shí)刻進(jìn)行了說明，但基準(zhǔn)信號RS。的基準(zhǔn)時(shí)刻 并不限于研磨終點(diǎn)。例如，可以定為基準(zhǔn)信號RS。取規(guī)定的值的時(shí)刻等、 任意地確定基準(zhǔn)時(shí)刻。特別是，如上所述，在控制研磨以使殘留膜厚為非 均一的剖面的情況下，在基準(zhǔn)信號中全部區(qū)域不同時(shí)達(dá)到研磨終點(diǎn)，所以 對于根據(jù)式(4)'平行移動(dòng)制作的各區(qū)域的基準(zhǔn)信號，將時(shí)間軸上的一點(diǎn)定 為共同的基準(zhǔn)時(shí)刻。這時(shí)的變化后的基準(zhǔn)信號也與均一剖面的情況相同， 全部與直線B —致而成為一根。其中，在與監(jiān)控信號值對應(yīng)的基準(zhǔn)信號值 本來不存在的區(qū)間、或監(jiān)控信號值不與研磨時(shí)間一起變化的區(qū)間上，變換 后的新的監(jiān)控信號的值不定。在這種情況下停止控制，作為頂環(huán)的按壓力等設(shè)定值維持現(xiàn)有值即可。另外，在圖13中，基準(zhǔn)信號在到達(dá)研磨終點(diǎn)為 止都存在。這是因?yàn)?，研磨基?zhǔn)晶片直到超過研磨終點(diǎn)，基于監(jiān)控信號檢 測研磨終點(diǎn)，將這時(shí)的膜厚作為O來定義基準(zhǔn)信號。
圖14是表示像上述這樣變換的基準(zhǔn)信號的應(yīng)用方法的例子的曲線圖。 在圖14中，沿時(shí)間軸平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號RSi并設(shè)定新的基準(zhǔn)信號RS^以 使在研磨開始時(shí)刻或控制開始時(shí)刻到研磨終點(diǎn)為止的研磨時(shí)間成為希望的 值。其中，在研磨開始時(shí)刻或控制開始時(shí)刻，如果基準(zhǔn)信號RS工到研磨終 點(diǎn)為止的研磨時(shí)間是希望的值，那么將基準(zhǔn)信號的平行移動(dòng)量作為0 即可。
其后，關(guān)于時(shí)間軸固定基準(zhǔn)信號RS 進(jìn)行控制使監(jiān)控信號MSA、 MSB、 MSe及未圖示的其他區(qū)域的監(jiān)控信號收斂至基準(zhǔn)信號R^。如果這樣，即使 某個(gè)區(qū)域的變換前的監(jiān)控信號的值與同一膜厚時(shí)其他區(qū)域不同，也不僅能 夠與初始的膜厚剖面無關(guān)地提高面內(nèi)均一性，而且即使晶片間在初始膜厚 上存在參差不齊，或者研磨襯墊等裝置的狀態(tài)發(fā)生變化，也能夠期待到研 磨終點(diǎn)為止的時(shí)間成為規(guī)定的值。像這樣，如果能夠使研磨時(shí)間一定，那 么可以在研磨裝置內(nèi)以可預(yù)測的大致一定的周期輸送晶片。因此，不存在 被研磨時(shí)間長的晶片所左右而延遲輸送的情況，提高了生產(chǎn)量。
圖15是進(jìn)而表示基準(zhǔn)信號的應(yīng)用方法的其他例子的曲線圖。在圖15 中，沿時(shí)間軸平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號RS3并設(shè)定新的基準(zhǔn)信號RS^以使在研磨 開始時(shí)刻或控制開始時(shí)刻將各區(qū)域的監(jiān)控信號值進(jìn)行了平均化的值av與基 準(zhǔn)信號一致。在此，監(jiān)控信號值的平均化方法只要是得到代表晶片的研磨 的進(jìn)行狀況的值的方法，無論何種方法皆可，例如，可以是計(jì)算算數(shù)平均 或加權(quán)平均的方法、取中央值的方法。
其后，關(guān)于時(shí)間軸固定基準(zhǔn)信號RS^進(jìn)行控制使監(jiān)控信號MSA、 MSB、 MSe及未圖示的其他區(qū)域的監(jiān)控信號收斂至該基準(zhǔn)信號RS^如果這樣，即 使某個(gè)區(qū)域的監(jiān)控信號的值與同一膜厚時(shí)其他區(qū)域不同，與圖14所示的例 子相比，無需急劇地改變對晶片W的各區(qū)域C1-C4的按壓力等的操作量， 能夠期待進(jìn)行穩(wěn)定的研磨。另外，不僅能夠期待研磨開始后或控制開始后 的研磨時(shí)間與基準(zhǔn)信號獲取時(shí)從同一膜厚開始研磨時(shí)的研磨時(shí)間相等，與 初始的膜厚剖面無關(guān)地提高面內(nèi)均一性，而且能夠與研磨襯墊等裝置的狀
20態(tài)無關(guān)地實(shí)現(xiàn)平均的研磨速率。
圖16是進(jìn)而表示基準(zhǔn)信號的應(yīng)用方法的其他例子的曲線圖。在圖16 中，沿時(shí)間軸平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號RS5，以使以規(guī)定的周期將各區(qū)域的監(jiān)控信 號進(jìn)行了平均化的值與基準(zhǔn)信號RSs—致。例如，分別平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號 RS5，并分別設(shè)定新的基準(zhǔn)信號RS6、 RS7、 RS8，以與監(jiān)控信號進(jìn)行了平均 化的值a、、 av2、 a、一致。然后，操作對晶片的各區(qū)域Cl-C4的按壓力 等，以使各區(qū)域的監(jiān)控信號收斂至該各個(gè)時(shí)刻平行移動(dòng)而設(shè)定的基準(zhǔn)信號。 如果這樣，即使某個(gè)區(qū)域的監(jiān)控信號的值與同一膜厚時(shí)其他區(qū)域不同，在 初始的晶片的各區(qū)域C1-C4的按壓力大致位于妥當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)時(shí)，在某時(shí)刻 某區(qū)域的按壓力如果為增加方向，那么其他區(qū)域按壓力變?yōu)闇p少方向。因 此，在本實(shí)施方式中，雖然沒有調(diào)整研磨時(shí)間或研磨速率的功能，但能夠 減小操作量的變化而進(jìn)行穩(wěn)定的研磨。進(jìn)而，能夠與初始的膜厚剖面無關(guān) 地達(dá)到優(yōu)良的面內(nèi)均一性。
另夕卜，在這種情況下，尤其是使用以無圖形晶片(blanketwafer)作 為基準(zhǔn)晶片來制作的基準(zhǔn)信號控制圖形晶片的研磨，也能夠得到良好的結(jié) 果。在此，所謂無圖形晶片，是在晶片上以一種以上的材料成膜為均一的 厚度的晶片，稱為沒有形成所謂圖形的晶片。 一般的，在圖形晶片的研磨 中，研磨速率與無圖形晶片不同，在被研磨面的凹凸被消除前后不同。另 外，如果被研磨膜是金屬膜而傳感器是渦電流傳感器，那么在表面的凹凸 被消除前后對膜厚的監(jiān)控信號的變化速度也不同。但是，由上述方法控制 的是膜厚的剖面而沒有調(diào)節(jié)研磨速率的功能，所以與這樣的研磨速率或監(jiān) 控信號的變化速度的差異無關(guān)，能夠期待良好的控制性能。
在圖形晶片中膜厚較小則難以進(jìn)行膜厚的測定，另外，每次改變研磨 對象的制品晶片的種類都事先對其進(jìn)行研磨而制作基準(zhǔn)信號，不僅麻煩而 且浪費(fèi)制品晶片。因此，能夠應(yīng)用基于非圖形晶片的基準(zhǔn)信號而控制圖形 晶片的研磨，在實(shí)際應(yīng)用中大有意義。
在圖15和圖16中，說明了平行移動(dòng)以使研磨開始時(shí)或以規(guī)定的周期 對監(jiān)控信號進(jìn)行了平均化的值與基準(zhǔn)信號一致的例子，但也能夠以除了對 監(jiān)控信號進(jìn)行了平均化的值以外的值作為基準(zhǔn)來平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號。例如， 也可以將晶片的規(guī)定區(qū)域的監(jiān)控信號作為基準(zhǔn)來平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號。艮卩，可以平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號，以使在研磨開始時(shí)基準(zhǔn)信號與研磨開始時(shí)的規(guī)定 區(qū)域的監(jiān)控信號一致，也可以平行移動(dòng)基準(zhǔn)信號，以使在研磨工序中基準(zhǔn) 信號與該時(shí)刻的規(guī)定區(qū)域的監(jiān)控信號一致。
如上所示，如果對于研磨對象晶片適當(dāng)確定基準(zhǔn)晶片來定義基準(zhǔn)信號， 并基于此來操作按壓力，則可以不進(jìn)行分別確定研磨中各個(gè)時(shí)刻的晶片各 部位的監(jiān)控信號與膜厚的關(guān)系的繁雜操作，容易地進(jìn)行膜厚剖面的控制。
圖17是表示以研磨后的膜厚剖面均一為目的、在本實(shí)施方式中制作基 準(zhǔn)信號并進(jìn)行了研磨時(shí)的研磨前后的徑向膜厚分布的曲線圖。在控制研磨 (本實(shí)施方式的研磨方法)中，操作按壓力以使每個(gè)區(qū)域的監(jiān)控信號收斂 至各基準(zhǔn)信號。另一方面，在非控制研磨中，將與控制研磨時(shí)的初始按壓 力相等的按壓力固定地施加至晶片。根據(jù)圖17，可知包括晶片的周緣部在 內(nèi)能夠得到良好的殘留膜厚均一性。
圖18是表示非控制研磨中的監(jiān)控信號的推移的曲線圖，圖19是表示 控制研磨中的監(jiān)控信號的推移的曲線圖。如圖18所示，在非控制研磨中， 晶片面上的3區(qū)域(中心部、內(nèi)側(cè)中間部、外側(cè)中間部)上的監(jiān)控信號的 值不同。與此相對，在控制研磨中，如圖19所示，可知監(jiān)控信號大致收斂 至一個(gè)值的情況。關(guān)于晶片的周緣部，出于上述理由，監(jiān)控信號值與其他 區(qū)域大為不同，所以根據(jù)圖無法從視覺上進(jìn)行確認(rèn)。但是，實(shí)際上，由于 在晶片的周緣部也按照校正了的基準(zhǔn)信號進(jìn)行研磨控制，所以如圖17所示 在包括周緣部在內(nèi)的全部區(qū)域上能夠得到均一的膜厚。
圖20是用于說明本發(fā)明涉及的控制運(yùn)算方法的一例的曲線圖。在圖 20中，使用參照圖13進(jìn)行了說明的監(jiān)控信號的變換方法。研磨開始后的 時(shí)刻t上的新的基準(zhǔn)信號ys (t)用以下的式(X)表示。
<formula>formula see original document page 22</formula>
在上述式(6)中，T。是基準(zhǔn)信號中從研磨開始到研磨終點(diǎn)為止的時(shí)間。
在此，設(shè)To對應(yīng)于將基準(zhǔn)信號以上述3種中前2種的任何一種方法關(guān) 于時(shí)間軸進(jìn)行了平行移動(dòng)的基準(zhǔn)信號(參照圖14、圖15)。在圖16所示的 例子的情況下，右邊是將該時(shí)刻的各區(qū)域的監(jiān)控信號進(jìn)行了平均化的值。 這時(shí)，將t。作為規(guī)定的時(shí)間，從時(shí)刻t經(jīng)過t。后的晶片的各區(qū)域上的監(jiān)控 信號的預(yù)測值yp (t， t。)由以下的式(7)表示。yP (t， to) =y(t)+t0* {y(0-y(t-Atra)}/ Atra ...... (7)
在上述式(7)中，y (t)是時(shí)刻t的監(jiān)控信號，A"U是用于計(jì)算監(jiān)控 信號對時(shí)間變化的斜率而確定的時(shí)間。
這時(shí)，從時(shí)刻t經(jīng)過t。后的監(jiān)控信號的預(yù)測值的、對基準(zhǔn)信號的不一 致度D(t， t。)由以下的式(8)定義。
D(t， t0)= -{ yp (t， to) - ys (t + t0) }/ t。 ...... (8)
由式(8)表示的不一致度D如果為正，則意味著監(jiān)控信號相對于基準(zhǔn) 信號超前的意思，如果為負(fù)，則意味著延遲的意思。
如圖20所示，基準(zhǔn)信號為直線時(shí)，在周期At的各時(shí)刻，如果使監(jiān)控 信號的預(yù)測值常時(shí)與基準(zhǔn)信號一致，則期待監(jiān)控信號向基準(zhǔn)信號漸近并收 斂。因此，例如，如圖21所示，考慮將在背面被施加按壓力u3的晶片的 區(qū)域C3的不一致度作為D3，將與區(qū)域C3相鄰的區(qū)域C2、 C4的不一致度分 別作為D2、 D4，來決定按壓力u3的變化量Au3。圖22是用于決定這樣的 按壓力u3的變化量Au3的模糊規(guī)則的一例。另外，圖23是對圖22的模 糊規(guī)則進(jìn)一步考慮與晶片滑動(dòng)緊后的研磨襯墊的部位的溫度TP的情況的模 糊規(guī)則的一例。在圖22及圖23中，"S"意味著"小"，"B"意味著"大"， "PB"意味著"大為增加"，"PS"意味著"稍微增加"，"ZR"意味著"不 改變"，"NS"意味著"稍微減小"，"NB"意味著"大為減小"。
如圖22的模糊規(guī)則所示，按壓的變化量Au3為對應(yīng)的區(qū)域C3的不 一致度D3或按壓力u3自身越小，則增加越大；另夕卜，在與區(qū)域C3相鄰的 區(qū)域C2、 C4的不一致度D2、 D4小的情況下也調(diào)整為增加的方向。對于互 相獨(dú)立的其他區(qū)域的按壓力、與其對應(yīng)的區(qū)域的不一致度、按壓力的變化 量，如果也分別以同樣的想法確定模糊規(guī)則，那么能夠進(jìn)行控制，不將按 壓力改變?yōu)闃O大的值或極小的值，并使所有的不一致度都收斂至零。
另外，在圖23所示的例子中，考慮到多數(shù)情況下研磨襯墊的溫度越高 研磨速率越上升，由此溫度容易進(jìn)一步上升，設(shè)定為研磨襯墊的溫度TP 越低則按壓力u3的變化量Au3越大，溫度Tp越高則變化量Au3越小。
另外，能夠應(yīng)用的模糊規(guī)則并不限于圖22及圖23所示，能夠根據(jù)系 統(tǒng)的特性任意地定義。另外，也能夠適當(dāng)選擇對前件部變量、后件部變量 的隸屬關(guān)系函數(shù)、邏輯積法、含意法、集成法、非模糊化法等推論的方法
23來應(yīng)用。例如，如果適當(dāng)設(shè)定后件部的隸屬關(guān)系函數(shù)，那么能夠調(diào)節(jié)按壓
力的變化量Au3，也可以對這樣求出的按壓力u3或變化量Au3進(jìn)一步規(guī) 定上下限的限制。進(jìn)而，監(jiān)控信號、或者定義不一致度的區(qū)域，也不限定 于上述的C1-C4，例如也可以在其邊界部分別追加1至2個(gè)區(qū)域而進(jìn)行更加 細(xì)致的控制。
另外，在上面的例子中，如果原基準(zhǔn)信號或監(jiān)控信號關(guān)于時(shí)間在某種 程度上接近于線性，那么不需要一定進(jìn)行利用圖13說明的監(jiān)控信號向與研 磨時(shí)間相關(guān)的值的變換。在用曲線圖表示監(jiān)控信號的變化時(shí)，其曲率小的 情況下，與圖20相同，如果由式(7)求出的時(shí)間t。后的監(jiān)控信號的預(yù)測 值常時(shí)與基準(zhǔn)信號ys (t) —致，那么期待監(jiān)控信號逐漸接近基準(zhǔn)信號，能 夠進(jìn)行良好的控制。在不將監(jiān)控信號變換為與時(shí)間相關(guān)的值的情況下，在 利用圖15或圖16說明的基準(zhǔn)信號的平行移動(dòng)中，例如可以除去包括晶片 的周緣部在內(nèi)的區(qū)域或由于SUS部件的影響而監(jiān)控信號大為不同的區(qū)域， 求出作為平行移動(dòng)的基準(zhǔn)的平均化的值。
在上述例子中，利用了求出不一致度的預(yù)測值來進(jìn)行推論的預(yù)測型的 模糊控制。傳感器獲取晶片的被研磨面的信息之后，到按壓力實(shí)際上完全 置換為新的值而研磨狀態(tài)變化，傳感器的輸出值完全改變?yōu)橹梗枰韵?多個(gè)步驟輸出信號從傳感器向監(jiān)控裝置的傳輸、監(jiān)控信號的變換和平滑 化、按壓力的運(yùn)算、向控制部的傳輸、向壓力調(diào)整部的指令、按壓機(jī)構(gòu)(壓 力室)的動(dòng)作等。因此，到操作量的變更完全反映到信號波形上為止，通 常需要1、 2秒到10秒左右。為了抑制這樣的響應(yīng)延遲的影響而進(jìn)行有效 的控制，預(yù)測型的控制是有效的。
作為預(yù)測型的控制的方法，不僅有上述的模糊控制，例如也可以定義 適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來進(jìn)行模型預(yù)測控制。如果包括上述響應(yīng)延遲來進(jìn)行建模， 那么可以期待控制性能的進(jìn)一步提高。其中，在這樣的系統(tǒng)中，即使縮短 控制周期，而在監(jiān)控信號中充分反映操作量的變化之前就進(jìn)行之后的操作， 不僅沒有意義，而且有引起不必要的操作量的變化或由此帶來的信號值的 變動(dòng)的可能。另一方面，研磨時(shí)間通常為數(shù)十秒到數(shù)百秒左右，所以如果 控制周期過長，則在達(dá)到面內(nèi)均一性之前就達(dá)到研磨終點(diǎn)。因此，控制周 期優(yōu)選為l秒以上IO秒以下。另外，在一邊操作按壓力一邊研磨對象晶片的情況下，同時(shí)根據(jù)監(jiān)控 信號檢測金屬膜被除去的時(shí)刻或達(dá)到規(guī)定的閾值的時(shí)刻，從而能夠檢測研 磨終點(diǎn)(包括切換研磨條件的點(diǎn))。
另外，也可以僅對區(qū)域Cl (晶片的中心部)和區(qū)域C4 (晶片的周緣
部)這2個(gè)區(qū)域定義如上所述的基準(zhǔn)信號。這種情況下，在控制區(qū)域Cl
和區(qū)域C2、 C3 (內(nèi)側(cè)中間部及外側(cè)中間部)時(shí)，利用區(qū)域C1的基準(zhǔn)信號。
優(yōu)選的是，如上所述，也可以對晶片面的全部區(qū)域分別定義基準(zhǔn)信號，在
研磨時(shí)利用與各區(qū)域分別對應(yīng)的基準(zhǔn)信號。如果這樣，不僅能夠排除晶片
的周緣部上的監(jiān)控信號變化的影響，而且在SUS凸緣等具有導(dǎo)電性或磁性
的部件對頂環(huán)上基于渦電流傳感器的監(jiān)控信號造成影響的情況下，也能夠 排除其影響而得到良好的控制性能。
其中，在定義基準(zhǔn)信號的過程中，假設(shè)基準(zhǔn)晶片的研磨中各區(qū)域的研 磨速度是一定的，來進(jìn)行監(jiān)控信號的定標(biāo)或平行移動(dòng)，但如果研磨時(shí)間充 分長，初始膜厚或研磨速度在區(qū)域間沒有極大差異，那么定標(biāo)或平行移動(dòng) 的量很小，關(guān)于基于監(jiān)控信號對膜厚剖面的把握，對實(shí)用性沒有損害。
在上述實(shí)施方式中，表示了監(jiān)控信號隨著研磨的進(jìn)行而單調(diào)遞減的情 況，但在監(jiān)控信號單調(diào)遞增的情況下，也可以利用本發(fā)明。例如，使用阻 抗型的渦電流傳感器作為傳感器50的情況下，也可以使用在特開 2005-121616號公報(bào)中公開的以下方法。
如圖1所示，在晶片W的表面上存在的導(dǎo)電性膜，由埋入研磨臺12 中的傳感器(渦電流傳感器)50經(jīng)由研磨襯墊IO來測定。這時(shí)，傳感器 50與該導(dǎo)電性膜之間的縫隙，對應(yīng)于夾在它們之間的研磨襯墊10的厚度 而變化。其結(jié)果，例如，如圖24所示，對應(yīng)于使用的研磨襯墊10的厚度 (tl-t4)量的縫隙(間隙)G，信號成分X及信號成分Y的圓弧軌跡變動(dòng)。 由于這種情況，要根據(jù)該信號成分X及信號成分Y的圓弧軌跡高精度地測 定半導(dǎo)體晶片W的導(dǎo)電性膜的膜厚，需要對于每種使用的研磨襯墊的厚度 (也可以在每次使用研磨襯墊前)，準(zhǔn)備已知的膜厚的信號成分X及信號成 分Y的測定信息之后，對測定對象的導(dǎo)電性膜的膜厚進(jìn)行測定。
然而，根據(jù)基于渦電流傳感器的信號成分X及信號成分Y的測定結(jié)果， 如圖24所示，與傳感器線圈端部和導(dǎo)電性膜之間的縫隙G無關(guān)，如果以直線(rl-r3)連接X成分及Y成分的導(dǎo)電性膜的每個(gè)膜厚的輸出值，那么 就能夠獲取該直線相交的交點(diǎn)(中心點(diǎn))P。該預(yù)備測定直線rn(n: 1、 2、 3……)，相對于通過其交點(diǎn)P的信號成分Y為一定的基準(zhǔn)線(圖24中的 水平線)，以對應(yīng)于導(dǎo)電性膜的膜厚的仰角e傾斜。
根據(jù)這種情況，即使在研磨半導(dǎo)體晶片W的導(dǎo)電性膜的研磨襯墊的厚 度不明的情況下，如果求出連接所研磨的導(dǎo)電性膜的信號成分X及信號成 分Y的測定結(jié)果(輸出值)和中心點(diǎn)P的測定直線rn相對于基準(zhǔn)線L的仰 角e ，那么就能夠預(yù)先基于與對應(yīng)于預(yù)備測定完成的導(dǎo)電性膜的膜厚的仰 角e的變化趨勢等的相關(guān)關(guān)系，導(dǎo)出該測定對象的導(dǎo)電性膜的膜厚。但是， 為了控制殘留膜厚均一性，無需一定要知道膜厚絕對值，相對地取晶片w 的徑向的膜厚即可。因此，僅將仰角e作為監(jiān)控信號即可。其中，基準(zhǔn)線L 也可以是將電抗成分X設(shè)為一定的圖24中的垂直線。
工業(yè)利用性
本發(fā)明可以應(yīng)用于研磨半導(dǎo)體晶片等的基板并進(jìn)行平坦化的研磨裝置 及研磨方法。'
2權(quán)利要求
1、一種研磨裝置，對表面上形成了膜的基板進(jìn)行研磨，其特征在于，具備研磨臺，具有研磨面；頂環(huán)，對于基板上的第一多個(gè)區(qū)域獨(dú)立地施加按壓力，從而將基板按壓在上述研磨臺上；傳感器，檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)上的上述膜的狀態(tài)；監(jiān)控裝置，根據(jù)上述傳感器的輸出信號，對于基板上的第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域生成監(jiān)控信號；存儲部，存放多個(gè)基準(zhǔn)信號，該多個(gè)基準(zhǔn)信號表示上述監(jiān)控信號的基準(zhǔn)值與研磨時(shí)間的關(guān)系；以及控制部，操作對上述第一多個(gè)區(qū)域的按壓力，以使與上述第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的上述監(jiān)控信號收斂至上述多個(gè)基準(zhǔn)信號的某一個(gè)。
2、 如權(quán)利要求1所記載的研磨裝置，其特征在于， 上述第二多個(gè)區(qū)域的1個(gè)是包括基板的周緣部在內(nèi)的區(qū)域； 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號的1個(gè)是關(guān)于包括上述基板的周緣部在內(nèi)的區(qū)域的基準(zhǔn)信號。
3、 如權(quán)利要求1或2所記載的研磨裝置，其特征在于， 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號分別對應(yīng)上述第二多個(gè)區(qū)域而設(shè)置。
4、 如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所記載的研磨裝置，其特征在于， 基于上述基準(zhǔn)信號，將上述監(jiān)控信號的信號值和上述基準(zhǔn)信號的信號值變換為與研磨時(shí)間相關(guān)的值，生成新的監(jiān)控信號和新的基準(zhǔn)信號。
5、 如權(quán)利要求4所記載的研磨裝置，其特征在于，在研磨工序的任意時(shí)刻，求出對上述第二多個(gè)區(qū)域上的上述新的監(jiān)控 信號進(jìn)行了平均化的值，使該時(shí)刻以后的上述新的基準(zhǔn)信號相對于時(shí)間軸平行移動(dòng)，以使該時(shí)刻的上述新的基準(zhǔn)信號與上述進(jìn)行了平均化的值一致。
6、 如權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所記載的研磨裝置，其特征在于， 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號在同一時(shí)刻與同一膜厚對應(yīng)。
7、 如權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所記載的研磨裝置，其特征在于， 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號在同一時(shí)刻與反映了在上述第二多個(gè)區(qū)域間設(shè)定的規(guī)定的膜厚差的膜厚對應(yīng)。
8、 如權(quán)利要求1所記載的研磨裝置，其特征在于， 上述控制部的控制周期為1秒以上10秒以下。
9、 如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所記載的研磨裝置，其特征在于， 上述傳感器是渦電流傳感器。
10、 如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所記載的研磨裝置，其特征在于， 上述控制部基于由上述監(jiān)控裝置生成的監(jiān)控信號檢測研磨終點(diǎn)。
11、 一種研磨方法，對于基板上的第一多個(gè)區(qū)域，獨(dú)立地施加按壓力， 從而將基板按壓在研磨臺上，上述研磨方法的特征在于，定義多個(gè)基準(zhǔn)信號，該基準(zhǔn)信號表示和基板上的膜厚相關(guān)聯(lián)的監(jiān)控信 號的基準(zhǔn)值與研磨時(shí)間的關(guān)系；利用傳感器檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)的基板上的膜的狀態(tài);根據(jù)上述傳感器的輸出信號，對于基板上的第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域 生成監(jiān)控信號；操作對上述第一多個(gè)區(qū)域的按壓力，以使與上述第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè) 區(qū)域?qū)?yīng)的上述監(jiān)控信號收斂至上述多個(gè)基準(zhǔn)信號的某一個(gè)。
12、 如權(quán)利要求ll所記載的研磨方法，其特征在于， 上述第二多個(gè)區(qū)域的1個(gè)是包括基板的周緣部在內(nèi)的區(qū)域；上述多個(gè)基準(zhǔn)信號的1個(gè)是關(guān)于包括上述基板的周緣部在內(nèi)的區(qū)域的 基準(zhǔn)信號。
13、 如權(quán)利要求11或12所記載的研磨方法，其特征在于， 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號設(shè)置為分別對應(yīng)上述第二多個(gè)區(qū)域。
14、 如權(quán)利要求11至13中任意一項(xiàng)所記載的研磨方法，其特征在于， 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號是研磨非圖形晶片而得到的。
15、 如權(quán)利要求11或14中任意一項(xiàng)所記載的研磨方法，其特征在于， 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號在同一時(shí)刻與同一膜厚對應(yīng)。
16、 如權(quán)利要求15所記載的研磨方法，其特征在于， 準(zhǔn)備與作為研磨對象的基板同種類的基準(zhǔn)基板；測定上述基準(zhǔn)基板的膜厚；研磨上述基準(zhǔn)基板并通過上述傳感器檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)的上述基準(zhǔn)基板 上的膜的狀態(tài)；根據(jù)上述傳感器的輸出信號生成從上述第二多個(gè)區(qū)域中選擇的第一區(qū)域及第二區(qū)域中的監(jiān)控信號；在上述第一區(qū)域及上述第二區(qū)域的被研磨膜完全除去的時(shí)刻停止研磨；求出上述第一區(qū)域及上述第二區(qū)域的平均研磨速度；使上述第二區(qū)域的監(jiān)控信號沿時(shí)間軸放大或縮小，以使上述第二區(qū)域 的平均研磨速度與上述第一區(qū)域的平均研磨速度一致；求出為了使上述第二區(qū)域的初始膜厚與上述第一區(qū)域的初始膜厚一致 所需要的研磨時(shí)間；使上述放大或縮小的第二區(qū)域的監(jiān)控信號沿時(shí)間軸平行移動(dòng)上述求出 的研磨時(shí)間量；將上述平行移動(dòng)的監(jiān)控信號作為上述第二區(qū)域的基準(zhǔn)信號，從而定義 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號。
17、 如權(quán)利要求1至14的任意一項(xiàng)所記載的研磨方法，其特征在于， 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號在同一時(shí)刻與反映了在上述第二多個(gè)區(qū)域間設(shè)定的規(guī)定的膜厚差的膜厚對應(yīng)。
18、 如權(quán)利要求17所記載的研磨方法，其特征在于， 準(zhǔn)備與作為研磨對象的基板同種類的基準(zhǔn)基板； 測定上述基準(zhǔn)基板的膜厚；研磨上述基準(zhǔn)基板并通過上述傳感器檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)的上述基準(zhǔn)基板 上的膜的狀態(tài)；根據(jù)上述傳感器的輸出信號生成從上述第二多個(gè)區(qū)域中選擇的第一區(qū) 域及第二區(qū)域中的監(jiān)控信號；測定研磨后的上述基準(zhǔn)基板的膜厚；求出上述第一區(qū)域及上述第二區(qū)域的平均研磨速度；使上述第二區(qū)域的監(jiān)控信號沿時(shí)間軸放大或縮小，以使上述第二區(qū)域 的平均研磨速度與上述第一區(qū)域的平均研磨速度一致；求出為了使上述第二區(qū)域的初始膜厚與上述第一區(qū)域的初始膜厚一致 所需要的第一研磨時(shí)間；求出為了使上述第二區(qū)域的初始膜厚與上述第一區(qū)域的初始膜厚具有 規(guī)定的膜厚差所需要的第二研磨時(shí)間；使上述放大或縮小的第二區(qū)域的監(jiān)控信號沿時(shí)間軸平行移動(dòng)上述第一 研磨時(shí)間與上述第二研磨時(shí)間的和的量；將上述平行移動(dòng)的監(jiān)控信號作為上述第二區(qū)域的基準(zhǔn)信號，從而定義 上述多個(gè)基準(zhǔn)信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及研磨半導(dǎo)體晶片等的基板并進(jìn)行平坦化的研磨裝置及研磨方法。本發(fā)明涉及的研磨裝置具備研磨臺(10)，具有研磨面；頂環(huán)(14)，對于基板上的第一多個(gè)區(qū)域獨(dú)立地施加按壓力，從而將基板按壓在研磨臺上；傳感器(50)，檢測多個(gè)計(jì)測點(diǎn)上的上述膜的狀態(tài)；監(jiān)控裝置(53)，根據(jù)傳感器的輸出信號，對于基板上的第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域生成監(jiān)控信號；存儲部，存放多個(gè)基準(zhǔn)信號，該多個(gè)基準(zhǔn)信號表示監(jiān)控信號的基準(zhǔn)值與研磨時(shí)間的關(guān)系；控制部，操作對第一多個(gè)區(qū)域的按壓力，以使與第二多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的監(jiān)控信號收斂至多個(gè)基準(zhǔn)信號的某一個(gè)。
文檔編號B24B37/04GK101511539SQ20078003362
公開日2009年8月19日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者大橋剛, 小林洋一, 廣尾康正 申請人:株式會社荏原制作所