[发明专利]研磨装置以及研磨方法

说明书

本发明的目的在于，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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(パッド)、保持环(リテーナリング)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

发明内容

发明所要解决的课题

因此，本发明的目的在于，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

本发明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。