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公開番号2025150319
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051138
出願日2024-03-27
発明の名称CMP装置及び研磨方法
出願人株式会社東京精密
代理人スプリング弁理士法人
主分類B24B 37/013 20120101AFI20251002BHJP(研削;研磨)
要約【課題】ウェーハ表面に積層された複数の層の内の研磨層の厚さの測定の精度を容易に向上可能なCMP装置及び研磨方法の提供。
【解決手段】研磨層W1、及び前記研磨層の下に位置する少なくとも1層の下地層W2を有するウェーハWの前記研磨層を研磨するCMP装置1において、前記下地層の各厚さに対応する前記研磨層の各厚さの反射光スペクトルの各モデル波形を含むデータベース30と、前記データベースと前記ウェーハの研磨中に検出した第1反射光スペクトルとに基づいて前記研磨層の厚さを判定する検出部120と、前記研磨層の材料の情報、前記下地層の材料の情報、前記研磨層の第1厚さ範囲、前記下地層の第2厚さ範囲、及び前記研磨層及び前記下地層の厚さ間隔に基づいて前記データベースを生成する演算処理部130と、を備える、CMP装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
研磨層、及び前記研磨層の下に位置する少なくとも１層の下地層を有するウェーハの前記研磨層を研磨するＣＭＰ装置において、
前記下地層の各厚さに対応する前記研磨層の各厚さの反射光スペクトルの各モデル波形を含むデータベースと、
前記データベースと前記ウェーハの研磨中に検出した第１反射光スペクトルとに基づいて前記研磨層の厚さを判定する検出部と、
前記研磨層の材料の情報、前記下地層の材料の情報、前記研磨層の第１厚さ範囲、前記下地層の第２厚さ範囲、及び前記研磨層及び前記下地層の厚さ間隔に基づいて前記データベースを生成する演算処理部と、を備える、ＣＭＰ装置。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記検出部は、前記第１反射光スペクトルが前記データベースのモデル波形と一致又は類似した場合、前記ウェーハの研磨を停止する、請求項１に記載のＣＭＰ装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記第１反射光スペクトルが前記データベースの内の目標とする厚さ以下に対応するモデル波形と一致又は類似した場合、前記ウェーハの研磨を停止する、請求項１に記載のＣＭＰ装置。
【請求項４】
前記第１厚さ範囲は、研磨動作開始時の前記研磨層の初期膜厚値と研磨動作終了後の前記研磨層の目標膜厚値とを含み、
前記第２厚さ範囲は、前記下地層を製造する際に生じる誤差範囲を含む、請求項２又は３に記載のＣＭＰ装置。
【請求項５】
研磨層、及び前記研磨層の下に位置する少なくとも１層の下地層を有するウェーハの前記研磨層を研磨するＣＭＰ装置に適用される研磨方法であって、
前記研磨層の材料の情報、前記下地層の材料の情報、前記研磨層の第１厚さ範囲、前記下地層の第２厚さ範囲、及び前記研磨層及び前記下地層の厚さ間隔に基づいてデータベースを生成し、
前記データベースと前記ウェーハの研磨中に検出した第１反射光スペクトルとに基づいて前記研磨層の厚さを判定する、研磨方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ表面に形成された研磨面を有する研磨層（又は測定層）、例えば、酸化膜等を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）を用いて研磨するＣＭＰ装置に関し、特にウェーハからの反射光に含まれる光学情報に基づいて膜厚を決定するＣＭＰ装置及び研磨方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＭＰ装置は、ウェーハ表面に形成された研磨面を有する研磨層（又は測定層）、例えば、酸化膜等を研磨する。ＣＭＰ装置は、研磨定盤であるプラテンに貼付された研磨パッドと研磨ヘッドに保持されたウェーハとを回転させながら、その間にスラリーを供給しながら、ウェーハを研磨パッドで押し付けて、ウェーハの研磨を実行する。
【０００３】
そして、研磨中にIn-situ（その場）にてウェーハ表面に形成された研磨層（又は測定層）の厚さを観察する手段として、研磨中のウェーハに光を投射してその反射光を受光して予め記憶している正常パターンと比較することが特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、ウェーハの表面からの反射光スペクトルを生成し、反射光スペクトルのばらつきの影響を低減するため、研磨時間に沿って並ぶ複数のスペクトルから構成される三次元データを作成し、三次元データに基づいて基板の膜厚を決定することが特許文献２に開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献２は、反射光スペクトルが基板の露出表面を構成する膜（露出膜）の下に存在する下層構造（下地層）にも影響を受けることがあり、下層構造が異なる複数の参照基板を用いて測定された複数の参照データを備え、基板の研磨中に作成された三次元データに最も一致する参照データ内のデータ領域の位置を決定し、この決定された位置に関連付けられた膜厚を決定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１８８２３３号公報
特開２０２１－９１０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、半導体の微細化・積層化が進み、よりシビアに膜厚の測定が要求されている。ウェーハ表面に積層された複数の膜の内の最上層となる研磨層（又は測定層）の厚さを測定する場合、研磨層（又は測定層）の下側に形成された下地層の厚さが研磨膜の厚さの測定値に影響を及ぼす虞がある。また、特許文献２に記載のように、下層構造が異なる複数の参照基板を用いて作成した複数の参照データを生成する場合、測定条件や仕様に変更が生じた際に、更に参照基板を用いて参照データを集積することが必要となり、対応することが困難であるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、ウェーハ表面に積層された複数の層の内の研磨層の厚さの測定の精度を容易に向上可能なＣＭＰ装置及び研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１のＣＭＰ装置は、研磨層、及び前記研磨層の下に位置する少なくとも１層の下地層を有するウェーハの前記研磨層を研磨するＣＭＰ装置において、前記下地層の各厚さに対応する前記研磨層の各厚さの反射光スペクトルの各モデル波形を含むデータベースと、前記データベースと前記ウェーハの研磨中に検出した第１反射光スペクトルとに基づいて前記研磨層の厚さを判定する検出部と、前記研磨層の材料の情報、前記下地層の材料の情報、前記研磨層の第１厚さ範囲、前記下地層の第２厚さ範囲、及び前記研磨層及び前記下地層の厚さ間隔に基づいて前記データベースを生成する演算処理部と、を備える、ＣＭＰ装置である。
【００１０】
本発明の第２のＣＭＰ装置は、第１のＣＭＰ装置において、前記検出部は、前記第１反射光スペクトルが前記データベースのモデル波形と一致又は類似した場合、前記ウェーハの研磨を停止する、ＣＭＰ装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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