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JP4032740B2 - Semiconductor polishing apparatus and semiconductor substrate polishing method - Google Patents
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JP4032740B2 JP2001400156A JP2001400156A JP4032740B2 JP 4032740 B2 JP4032740 B2 JP 4032740B2 JP 2001400156 A JP2001400156 A JP 2001400156A JP 2001400156 A JP2001400156 A JP 2001400156A JP 4032740 B2 JP4032740 B2 JP 4032740B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体研磨装置におけるモニタリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化に伴い、半導体製造工程中で半導体素子構造を高精度に研磨して平坦化する技術が近年重要になっている。平坦化技術の中で、CMP(hemical echanical olish)技術はグローバルな平坦化を実現できる優れた方法であり、層間絶縁膜の平坦化や素子分離形成時に基板上に残された余剰の酸化膜の研磨等で用いられている。
【0003】
図9にCMPによる平坦化の基本原理と装置構成を示す。
【0004】
1はロードセル、2はサーボバルブ、14はベルドバッド、15は半導体基板、16はスラリーノズル、17はコンディショナー、18は研磨ヘッド、19は荷重制御回路である。CMP装置は相互に摩擦しあう研磨ヘッド18とテーブルという組み合わせから成り立ち、半導体基板11を取り付けた研磨ヘッド18と研磨布(ベルドパッド14)を取り付けたテーブルの間に、研磨剤を分散させた溶液(スラリー)をスラリーノズル16より供給しながら、コンディショナー17によりベルドパッド14表面を活性化させながら、研磨ヘッド18とテーブルがそれぞれ独立に回転して、機械的研磨と化学作用の兼ね合いにより、半導体基板の表面の研磨が行われる。
【0005】
CMP中の研磨状態は、研磨布と基板の機械的接触状態に強く依存する。従って半導体基板を全面にわたり高精度に研磨するためには、非研磨部分の研磨布への押し付け圧力(荷重)やスラリー供給流量等の装置パラメーターの制御が不可欠である。
【0006】
近年、半導体研磨装置の装置パラメーターのモニタリングは、装置のモニター画面の表示値を製造オペレータが週に1度あるいは月に1度の頻度での目視確認から装置パラメーターを電気的にモニタリングする方法に移行されつつある。このような新しいモニタリング方法を用いることで、長期間に渡った連続的なモニタリングが可能になり、研磨特性の変動や経時変化に対し迅速な監視が可能になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の半導体研磨装置およびそのモニタリング装置は、市販のデーターロガーや半導体研磨装置に付随する装置パラメーターの収集機能をそのまま活用することが大半であり、データーロガーへ接続するプローブの接触不良や半導体研磨装置自身のシステムノイズの影響により、モニタリングした信号と実際に装置が用いている制御信号と異なり正確なモニタリングができないといった問題がある。
【0008】
本発明は上記の問題点を解決するもので、研磨特性の変動や経時変化を迅速かつ正確に監視することができ、製造歩留りおよび生産性向上することが可能な半導体研磨装置のモニタリング装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明の請求項1に記載する半導体研磨装置において、制御用の第1の信号線と、第1の信号線から分岐され且つ第1の信号線へのフィードバック回路を有さない第2の信号線と、第2の信号線に挿入されたノイズ除去回路と、第2の信号線に設けられた荷重測定用の端子とを有することを特徴としているので、ホストコンピューターに起因するシステムノイズの除去が可能であるために、装置パラメーターを高精度にモニタリングすることが可能である。また、本発明の請求項5に記載する半導体基板の研磨方法は、半導体研磨装置により半導体基板を研磨する方法であって、半導体研磨装置に備えられた荷重制御回路により半導体基板の研磨布への荷重を制御しながら半導体基板を研磨する工程と、荷重の値をモニタする工程とを備え、荷重制御回路は、制御用の第1の信号線と、第1の信号線から分岐され且つ第1の信号線へのフィードバック回路を有さない第2の信号線と、第2の信号線に挿入されたノイズ除去回路と、第2の信号線に設けられた荷重測定用の端子とを有し、モニタする工程は、荷重測定用の端子から荷重の値をモニタする工程を含むことを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の半導体研磨装置において、予め設定した周波数帯域を通過するバンドパスフィルター回路が第2の信号線に挿入されていることを特徴としているので研磨パッドの剥がれおよびベルトモーターの振動などの監視が可能である。
【0011】
請求項3記載の半導体研磨装置において、第2の信号線から得られた信号をフーリエ変換処理するためのデータ処理部を備えているため、ノイズが存在する場合に迅速に原因究明することが可能であり、半導体装置の製造ロス低減および半導体研磨装置の生産性向上についても可能である。
【0012】
請求項4記載の半導体研磨装置において、データ処理部においてフーリエ変換処理されたデータにおける予め設定した周波数の強度と規格値とを照合するためのデータ判定部と、予め設定した周波数の強度が規格値を超えると警報を出力する機能を備えているため、装置異常を迅速に捕らえることが可能であるため、半導体装置の製造ロスを未然に防ぐことが可能である。
【0013】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明は半導体研磨装置の荷重制御回路のノイズ対策に関するものである。
【0014】
以下に本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【0015】
図1は本発明の第1の実施の形態に関する半導体研磨装置の荷重制御回路を示す。図1において、1はロードセル、2はサーボバルブ、3は制御信号線、4はアンプ1、5は測定端子、6はホストコンピュータ、7はアンプ2、8はアンプ3、9はノイズ除去用コンデンサーである。
【0016】
まず最初にロードセル1の荷重値を制御する回路について説明する。荷重値はホストコンピュータ6から設定値が入力され、アンプ2(7)により設定値の増幅を行う。ロードセル1から荷重を電圧に変換された値(:電圧値)をアンプ1(4)にて設定値と比較して、その差をサーボバルブ2へフィードバックし、設定値とロードセル1からのデータの差がゼロになるように、サーボアンプで増幅を行いながら荷重値が設定値になるように制御を行う。このようなフィードバック回路はノイズの影響を受けやすいため、荷重値のモニタリングはアンプ3(8)より制御信号線から分岐した信号線で制御信号線3へのフィードバック回路を有さない信号線から荷重の測定端子5を設けてモニタリングを実施しなければならない。そうしないと、モニタリング装置系でノイズなどの異常が発生すると、制御回路に影響を与えてしまい、研磨処理にトラブルが発生する。
【0017】
図2に制御信号線から分岐した信号線で制御信号線へのフィードバック回路を有さない信号線にノイズ除去コンデンサー挿入の有無による荷重値の波形の時間変化を示す。図2(a)はノイズ除去用コンデンサーを挿入しない場合の荷重値の波形(従来の場合)、図2(b)はノイズ除去用コンデンサー0.1μFを挿入時の荷重値の波形、図2(c)はノイズ除去用コンデンサー1.0μFを挿入時の荷重値の波形、図2(d)は制御信号線から取り出した荷重値の波形である。ここで、荷重値の平均値をそれぞれA1、B1、C1、D1として比較すると、
A1=−0.538、 B1=−0.533、
C1=−0.556、 D1=0.580
とD1が若干、大きいものの大差は見られない。ちなみにA1、B1、C1は図1に示すアンプ3(8)により極性が反転しているもののホストコンピュータ6へ戻るため、荷重制御への影響は無い。
【0018】
次に荷重値のバラつき(3σ)をそれぞれA2、B2、C2、D2として比較すると、
A2=0.343、 B2=0.119、
C2=0.092、 D2=0.093
とA2はB2、C2、D2の3倍以上も大きいことがわかる。これはノイズ除去用コンデンサーの挿入しなかったために、ホストコンピューターからのシステムノイズの影響を受けて、研磨処理時の荷重値のバラつきが大きくなり、正確な装置状態の把握が困難である。また挿入するコンデンサーの値を10μFまで大きくすることで荷重値のバラつきは小さくなり、制御信号線から取り出した値と同等である。この時、コンデンサーの容量値の上限は、信号の遅延時間で決まる。遅延時間は容量値と抵抗の積になり、本発明の第1の実施形態では、抵抗値として10kΩを用いるので100μFにおける遅延時間は1秒になる。荷重値のサンプリング時間が1秒なので、この遅延時間を上限と考えることができる。従って好ましくは10μFのコンデンサーが最適である。なお、コンデンサーの容量値は様々な場合があるため、100μF以下には限らない。
【0019】
従って、荷重値などのモニタリングを実施する場合は、制御信号線と分岐して、かつ制御信号線へフィードバックしない箇所にコンデンサーなどのノイズ除去回路を挿入して信号を取り出すことで、制御信号線から取り出した値と同等で、正確な装置状態の把握が可能となる。
【0020】
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態は半導体研磨装置のモニタリング方法における機械的な振動のモニタリングに関するものである。
図3は本発明のモニタリング方法における荷重値の波形を示す。E1、E2は正常な研磨処理時の荷重値および荷重値に対するバラつきを示す。F1、F2は研磨パッド剥がれが起きた研磨処理時の荷重値の波形および荷重値に対するバラつきを示す。研磨処理時の荷重値E1、F1はそれぞれ、
E1=4.61PSi、 F1=4.65PSi
と特に差は見られないが、荷重値に対するバラつき(3σ)E2、F2は
E2=0.11PSi、 F2=0.35PSi
とE2はF2の3倍以上のバラつきが見られる。
【0021】
ここで本発明の第1の実施形態で述べたように、制御信号線から分岐した信号線で制御信号線3へのフィードバック回路を有さない信号線にノイズ除去回路を挿入しているため、ホストコンピューターからのシステムノイズの除去を行っているにもかかわらず、研磨パッド剥がれ時には図3に示す荷重値の波形に脈動が見られる。この波形の脈動は機械的な振動によるものである。
【0022】
図4は本発明によってモニタリングした荷重値をフーリエ変換した図である。
【0023】
図4(a)はバンドパスフィルター適用前のフーリエ変換図、図4(b)はバンドパスフィルター適用後のフーリエ変換図である。例えば低周波帯域にノイズが存在する図4(a)にて、研磨パッド剥がれ時の荷重値の信号は30MHz以上であるため、30MHz以上の信号のみを通過させるフィルターを取り付け、逆に30MHz以下の信号は減衰させると、図4(b)のように低周波帯域での信号は通過しないので、ノイズの少ない高精度なモニタリングが可能である。従って本発明では、制御信号線から分岐した信号線で制御信号線3へのフィードバック回路を有さない信号線にバンドパスフィルターを挿入することにより、出力信号を任意の周波数帯域のみの通過が可能であるため、システムノイズを除去して研磨パッド剥がれやベルトモーターの振動といった機械的な振動を迅速にモニタリングすることが可能である。
【0024】
(第3の実施の形態)
本発明はモニタリングした荷重値を迅速にフーリエ変換する機能を持たせたものである。なお半導体研磨装置のトラブルには特定周波数のパターンがあり、本発明の第2の実施形態でも述べたように、研磨パッド剥がれ時には荷重値の信号が30MHz以上あることがわかり、従来のアナログ信号だけではノイズの発生状況の確認のモニタリングが困難であるため、フーリエ変換処理の機能を追加した。
【0025】
本発明における第3の実施の形態について図を用いて説明する。
【0026】
図5に本モニタリング方法におけるフーリエ変換機能を備えた接続構成図を示す。10はデータロガー、11はデータ格納部、12はデータ処理部、である。データロガー10により、サンプリングした装置パラメーターの結果をデータ格納部11に自動転送し、データ処理部12にて、測定した荷重値のフーリエ変換処理を実施する。その後にフーリエ変換した結果を、ホストコンピュータ6へ転送する。なお荷重値のフーリエ変換機能を持たせるためには、既存の装置構成ではフーリエ変換処理機能と演算処理部および設定値の指示などをホストコンピュータ6で一括してしまうと装置の各動作や設定値の指示の誤動作を起こす可能性があり、また迅速な処理が困難である。従って本発明ではフーリエ変換機能専用のデータ処理部12、データ格納部11を設ける必要が有ると判断して、図5に示す構成図にしている。
【0027】
図6に本発明のモニタリング方法による荷重値をフーリエ変換した結果を示す。図6(a)は荷重値の波形、図6(b)は図6(a)をフーリエ変換した結果である。このように迅速にフーリエ変換処理を実施することで、ノイズの定量的な確認が可能になるため、装置異常を迅速に把握することが可能である。
【0028】
(第4の実施の形態)
本発明はモニタリングした荷重値をフーリエ変換した結果より半導体研磨装置を正常あるいは異常を判断する手段を提供するものである。本発明における第4の実施の形態について図を用いて説明する。
【0029】
図7に本モニタリング方法におけるフーリエ変換機能を備えた接続構成図を示す。13はデータ判定部である。本発明により荷重値をモニタリングしてフーリエ変換の実施方法は第3の実施の形態と同様である。データ処理部12にて測定した荷重値のフーリエ変換処理を実施する。その後にデータ判定部13において、予め設定しておいた周波数の強度の規格値に照合して、正常あるいは異常の判定を行い、その結果をホストコンピュータ6へ転送するとともに、異常の場合は警報の出力を行う。
【0030】
図8にモニタリングした荷重値のフーリエ変換に基づいたノイズ異常による装置の警報出力のフローチャートを示す。
【0031】
研磨処理時にデータロガー10により、荷重値のモニタリングを行い、収集した結果はデータ格納部11に保存するし、データ処理部12にてフーリエ変換処理を行う。データ判定部13では予め設定した周波数の強度の規格値と照合を行い、正常な場合はホストコンピュータ7へ判定結果を転送し、次のウェーハの処理を行う。異常な場合も同様にホストコンピュータ7へ判定結果を転送するものの、異常を知らせるために警報を出力する。以上のような機能を半導体研磨装置内に備えることで装置異常を迅速に把握することが可能であり、半導体装置の製造ロス低減や生産性向上させることができる。
【0032】
なお上述の第1乃至第4の実施の形態は、半導体研磨装置について説明したが、それ以外のプラズマエッチング装置、プラズマCVD装置、洗浄装置、イオン注入装置などの半導体基板処理装置に適用できるのは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、半導体研磨装置において、制御信号線から分岐した信号線で制御信号線へのフィードバック回路を有さない信号線にノイズ除去回路を挿入することでホストコンピューターなどのシステムノイズの低減が図れるため、制御信号と同等以上の精度での装置パラメーターのモニタリングが可能になるため、半導体装置の歩留り向上、半導体製造装置の異常の早期発見や半導体製造装置の生産性向上に多大の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における半導体研磨装置の荷重制御回路図
【図2】本発明における半導体研磨装置の荷重値のモニタリング波形を示す図
【図3】本発明における半導体研磨装置の荷重値のモニタリング波形を示す図
【図4】本発明における半導体研磨装置の荷重値のモニタリング波形を示す図
【図5】本発明における半導体研磨装置のモニタリング方法におけるフーリエ変換機能を備えた接続構成図
【図6】本発明における半導体研磨装置の荷重値のフーリエ解析波形を示す図
【図7】本発明における半導体研磨装置のモニタリング方法におけるフーリエ変換機能を備えた接続構成図
【図8】本発明における半導体研磨装置のモニタリング方法におけるフーリエ変換実施のフローチャート
【図9】従来における半導体研磨装置の構成図
【符号の説明】
1 ロードセル
2 サーボバルブ
3 制御信号線
4 アンプ1
5 測定端子
6 ホストコンピュータ
7 アンプ2
8 アンプ3
9 ノイズ除去用コンデンサー
10 データーロガー
11 データー格納部
12 データー処理部
13 データー判定部
14 ベルトパッド
15 半導体基板
16 スラリーノズル
17 コンディショナー
18 研磨ヘッド
19 荷重制御回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a monitoring device in a semiconductor polishing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Along with the high integration of semiconductor devices, a technique for polishing and flattening a semiconductor element structure with high precision during a semiconductor manufacturing process has recently become important. Among the planarization technique, CMP (C hemical M echanical P olish) technology is an excellent method capable of realizing global planarization, the excess left on the substrate during planarization or isolation form the interlayer insulating film It is used for polishing oxide films.
[0003]
FIG. 9 shows the basic principle and apparatus configuration of planarization by CMP.
[0004]
1 is a load cell, 2 is a servo valve, 14 is a bell bud, 15 is a semiconductor substrate, 16 is a slurry nozzle, 17 is a conditioner, 18 is a polishing head, and 19 is a load control circuit. The CMP apparatus is composed of a combination of a polishing head 18 and a table that rub against each other. A solution in which an abrasive is dispersed between a polishing head 18 to which a semiconductor substrate 11 is attached and a table to which a polishing cloth (beld pad 14) is attached ( While the slurry) is being supplied from the slurry nozzle 16 and the surface of the pad pad 14 is activated by the conditioner 17, the polishing head 18 and the table rotate independently of each other, and the surface of the semiconductor substrate is balanced by mechanical polishing and chemical action. Polishing is performed.
[0005]
The polishing state during CMP strongly depends on the mechanical contact state between the polishing cloth and the substrate. Therefore, in order to polish the semiconductor substrate over the entire surface with high accuracy, it is indispensable to control apparatus parameters such as the pressure (load) applied to the polishing cloth in the non-polished part and the slurry supply flow rate.
[0006]
In recent years, monitoring of device parameters of semiconductor polishing equipment has shifted to a method in which the display values on the monitor screen of the equipment are electrically monitored by the manufacturing operator once a week or once a month. It is being done. By using such a new monitoring method, continuous monitoring over a long period of time becomes possible, and quick monitoring is possible for changes in polishing characteristics and changes over time.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional semiconductor polishing apparatus and its monitoring apparatus mostly utilize the function of collecting apparatus parameters attached to commercially available data loggers and semiconductor polishing apparatuses as they are, and contact failure of the probe connected to the data logger and semiconductor polishing Due to the influence of the system noise of the device itself, there is a problem that accurate monitoring cannot be performed unlike the monitored signal and the control signal actually used by the device.
[0008]
The present invention solves the above-described problems, and provides a monitoring apparatus for a semiconductor polishing apparatus that can quickly and accurately monitor polishing characteristic fluctuations and changes over time, and can improve manufacturing yield and productivity. There is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, Oite the semiconductor polishing equipment according to claim 1 of the present invention, a first signal line for control is branched from the first signal line and the first signal line A second signal line that does not have a feedback circuit, a noise removal circuit inserted in the second signal line, and a load measurement terminal provided in the second signal line Therefore, since system noise caused by the host computer can be removed, the apparatus parameters can be monitored with high accuracy. A method for polishing a semiconductor substrate according to claim 5 of the present invention is a method for polishing a semiconductor substrate with a semiconductor polishing apparatus, and the semiconductor substrate is applied to a polishing cloth by a load control circuit provided in the semiconductor polishing apparatus. A step of polishing the semiconductor substrate while controlling the load; and a step of monitoring the value of the load. The load control circuit is branched from the first signal line for control, the first signal line, and the first signal line A second signal line that does not have a feedback circuit to the signal line, a noise removal circuit inserted in the second signal line, and a load measurement terminal provided in the second signal line The monitoring step includes a step of monitoring a load value from a load measurement terminal.
[0010]
Oite the semiconductor polishing equipment according to claim 2, since the band-pass filter circuit for passing the frequency band set pre Me is characterized in that it is inserted in the second signal line peeling of the polishing pad and belt motor It is possible to monitor the vibration of the machine.
[0011]
Due to the provision Oite the semiconductor polishing equipment according to claim 3, the data processing unit for Fourier transform processing the signals obtained from the second signal line, rapidly cause investigation in the presence of noise It is possible to reduce the manufacturing loss of the semiconductor device and improve the productivity of the semiconductor polishing apparatus.
[0012]
Oite the semiconductor polishing equipment according to claim 4, a data decision unit for matching the strength and standard value of the frequency set in advance in the Fourier transform data processed in the data processing unit, the intensity of the frequency set in advance Since the device has a function of outputting an alarm when the value exceeds the standard value , it is possible to quickly catch the device abnormality, and thus it is possible to prevent a manufacturing loss of the semiconductor device.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
The present invention relates to noise countermeasures for a load control circuit of a semiconductor polishing apparatus.
[0014]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 shows a load control circuit of a semiconductor polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a load cell, 2 is a servo valve, 3 is a control signal line, 4 is an amplifier 1, 5 is a measurement terminal, 6 is a host computer, 7 is an amplifier 2, 8 is an amplifier 3, and 9 is a noise removing capacitor. It is.
[0016]
First, a circuit for controlling the load value of the load cell 1 will be described. The set value is input from the host computer 6 as the load value, and the set value is amplified by the amplifier 2 (7). The value obtained by converting the load into voltage from the load cell 1 (: voltage value) is compared with the set value by the amplifier 1 (4), the difference is fed back to the servo valve 2, and the set value and the data from the load cell 1 are compared. Control is performed so that the load value becomes the set value while amplifying with the servo amplifier so that the difference becomes zero. Since such a feedback circuit is easily affected by noise, the load value is monitored from a signal line that does not have a feedback circuit to the control signal line 3 by a signal line branched from the control signal line from the amplifier 3 (8). Monitoring terminal 5 must be provided for monitoring. Otherwise, if an abnormality such as noise occurs in the monitoring system, the control circuit will be affected and trouble will occur in the polishing process.
[0017]
FIG. 2 shows a change over time in the waveform of the load value depending on whether or not a noise removal capacitor is inserted in a signal line branched from the control signal line and having no feedback circuit to the control signal line. 2A is a waveform of a load value when a noise removing capacitor is not inserted (conventional case), FIG. 2B is a waveform of a load value when a noise removing capacitor of 0.1 μF is inserted, and FIG. c) is a waveform of the load value when the noise removing capacitor 1.0 μF is inserted, and FIG. 2D is a waveform of the load value taken out from the control signal line. Here, when comparing the average values of the load values as A1, B1, C1, and D1, respectively,
A1 = −0.538, B1 = −0.533,
C1 = −0.556, D1 = 0.580
There is no large difference between D1 and D1. Incidentally, although A1, B1, and C1 are reversed in polarity by the amplifier 3 (8) shown in FIG. 1, they return to the host computer 6 and thus do not affect the load control.
[0018]
Next, when the load value variation (3σ) is compared as A2, B2, C2, and D2, respectively,
A2 = 0.343, B2 = 0.119,
C2 = 0.092, D2 = 0.093
It can be seen that A2 is more than three times larger than B2, C2, and D2. Since no noise removing capacitor is inserted, the load value during polishing processing varies greatly due to the influence of system noise from the host computer, making it difficult to accurately grasp the apparatus state. Further, when the value of the capacitor to be inserted is increased to 10 μF, the variation in the load value is reduced and is equivalent to the value taken out from the control signal line. At this time, the upper limit of the capacitance value of the capacitor is determined by the delay time of the signal. The delay time is the product of the capacitance value and the resistance. In the first embodiment of the present invention, 10 kΩ is used as the resistance value, so the delay time at 100 μF is 1 second. Since the load value sampling time is 1 second, this delay time can be considered as the upper limit. Therefore, a 10 μF capacitor is preferable. In addition, since the capacitance value of the capacitor may be various, it is not limited to 100 μF or less.
[0019]
Therefore, when monitoring the load value, etc., it is possible to remove the signal from the control signal line by inserting a noise removal circuit such as a capacitor at a location that branches off from the control signal line and does not feed back to the control signal line. It is equivalent to the extracted value, and it is possible to accurately grasp the device state.
[0020]
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention relates to the monitoring of mechanical vibration in the monitoring method of the semiconductor polishing apparatus.
FIG. 3 shows a waveform of a load value in the monitoring method of the present invention. E1 and E2 indicate the load value during normal polishing and the variation with respect to the load value. F1 and F2 indicate the waveform of the load value and the variation with respect to the load value during the polishing process in which the polishing pad peeling occurred. Load values E1 and F1 during the polishing process are respectively
E1 = 4.61PSi, F1 = 4.65PSi
Although there is no particular difference, the variation with respect to the load value (3σ) E2, F2 is E2 = 0.11PSi, F2 = 0.35PSi
And E2 are more than three times as large as F2.
[0021]
Here, as described in the first embodiment of the present invention, the noise removal circuit is inserted in the signal line that does not have the feedback circuit to the control signal line 3 by the signal line branched from the control signal line. Despite removal of system noise from the host computer, pulsation is observed in the waveform of the load value shown in FIG. 3 when the polishing pad is peeled off. This waveform pulsation is due to mechanical vibration.
[0022]
FIG. 4 is a diagram obtained by Fourier transforming the load value monitored according to the present invention.
[0023]
4A is a Fourier transform diagram before application of the bandpass filter, and FIG. 4B is a Fourier transform diagram after application of the bandpass filter. For example, in FIG. 4A in which noise exists in the low frequency band, the load value signal at the time of peeling of the polishing pad is 30 MHz or more. Therefore, a filter that allows passage of only a signal of 30 MHz or more is attached. When the signal is attenuated, the signal in the low frequency band does not pass as shown in FIG. 4B, so that highly accurate monitoring with less noise is possible. Therefore, in the present invention, it is possible to pass an output signal only in an arbitrary frequency band by inserting a band pass filter into a signal line that is branched from the control signal line and does not have a feedback circuit to the control signal line 3. Therefore, it is possible to quickly monitor mechanical vibration such as polishing pad peeling and belt motor vibration by removing system noise.
[0024]
(Third embodiment)
The present invention has a function of quickly Fourier-transforming the monitored load value. It should be noted that there is a specific frequency pattern in the trouble of the semiconductor polishing apparatus. As described in the second embodiment of the present invention, it can be seen that the load value signal is 30 MHz or more when the polishing pad is peeled off. Since it is difficult to monitor the confirmation of the noise generation status, a function of Fourier transform processing has been added.
[0025]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 5 shows a connection configuration diagram having a Fourier transform function in the present monitoring method. 10 is a data logger, 11 is a data storage unit, and 12 is a data processing unit. The data logger 10 automatically transfers the sampled device parameter results to the data storage unit 11, and the data processing unit 12 performs a Fourier transform process on the measured load value. Thereafter, the result of Fourier transform is transferred to the host computer 6. In order to have a Fourier transform function of the load value, in the existing apparatus configuration, if the Fourier transform processing function, the arithmetic processing unit, the setting value instruction, and the like are collectively performed by the host computer 6, each operation of the apparatus and the set value are performed. May cause a malfunction, and it is difficult to process quickly. Therefore, in the present invention, it is determined that it is necessary to provide the data processing unit 12 and the data storage unit 11 dedicated to the Fourier transform function, and the configuration shown in FIG.
[0027]
FIG. 6 shows the result of Fourier transform of the load value by the monitoring method of the present invention. FIG. 6A shows the waveform of the load value, and FIG. 6B shows the result of Fourier transform of FIG. 6A. By performing the Fourier transform process quickly in this way, it is possible to quantitatively check the noise, and thus it is possible to quickly grasp the apparatus abnormality.
[0028]
(Fourth embodiment)
The present invention provides means for determining whether a semiconductor polishing apparatus is normal or abnormal from the result of Fourier transform of a monitored load value. A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 7 shows a connection configuration diagram having a Fourier transform function in the present monitoring method. Reference numeral 13 denotes a data determination unit. The method of performing the Fourier transform by monitoring the load value according to the present invention is the same as that of the third embodiment. A Fourier transform process of the load value measured by the data processing unit 12 is performed. After that, the data determination unit 13 compares the standard value of the frequency intensity set in advance to determine normality or abnormality, and transfers the result to the host computer 6. Output.
[0030]
FIG. 8 shows a flowchart of alarm output of the apparatus due to noise abnormality based on the Fourier transform of the monitored load value.
[0031]
The load value is monitored by the data logger 10 during the polishing process, and the collected results are stored in the data storage unit 11 and the data processing unit 12 performs a Fourier transform process. The data judgment unit 13 collates with the standard value of the intensity of the frequency set in advance, and if normal, the judgment result is transferred to the host computer 7 and the next wafer is processed. In the case of an abnormality, the determination result is similarly transferred to the host computer 7, but an alarm is output to notify the abnormality. By providing the above function in the semiconductor polishing apparatus, it is possible to quickly grasp the apparatus abnormality, and it is possible to reduce the manufacturing loss and improve the productivity of the semiconductor device.
[0032]
In the first to fourth embodiments described above, the semiconductor polishing apparatus has been described. However, the present invention can be applied to other semiconductor substrate processing apparatuses such as a plasma etching apparatus, a plasma CVD apparatus, a cleaning apparatus, and an ion implantation apparatus. Needless to say.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a semiconductor polishing apparatus, a signal line branched from a control signal line is inserted into a signal line that does not have a feedback circuit to the control signal line, whereby a host computer or the like Since system noise can be reduced, device parameters can be monitored with an accuracy equal to or better than that of control signals, improving the yield of semiconductor devices, early detection of abnormalities in semiconductor manufacturing equipment, and improving the productivity of semiconductor manufacturing equipment. A great effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a load control circuit diagram of a semiconductor polishing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a monitoring waveform of a load value of the semiconductor polishing apparatus according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a monitoring waveform of the load value of the semiconductor polishing apparatus according to the present invention. FIG. 5 is a connection configuration diagram having a Fourier transform function in the monitoring method of the semiconductor polishing apparatus according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a Fourier analysis waveform of a load value of the semiconductor polishing apparatus in the invention. FIG. 7 is a connection configuration diagram having a Fourier transform function in the monitoring method of the semiconductor polishing apparatus in the invention. Flowchart of performing Fourier transform in method FIG. 9 is a block diagram of a conventional semiconductor polishing apparatus Description]
1 Load cell 2 Servo valve 3 Control signal line 4 Amplifier 1
5 Measurement terminal 6 Host computer 7 Amplifier 2
8 Amplifier 3
9 Noise Eliminating Capacitor 10 Data Logger 11 Data Storage Unit 12 Data Processing Unit 13 Data Determination Unit 14 Belt Pad 15 Semiconductor Substrate 16 Slurry Nozzle 17 Conditioner 18 Polishing Head 19 Load Control Circuit

Claims (5)

半導体基板を研磨するための半導体研磨装置であって、
研磨布と、前記半導体基板の前記研磨布への荷重を制御するための荷重制御回路とを有し、
前記荷重制御回路は、制御用の第1の信号線と、前記第1の信号線から分岐され且つ前記第1の信号線へのフィードバック回路を有さない第2の信号線と、前記第2の信号線に挿入されたノイズ除去回路と、前記第2の信号線に設けられた荷重測定用の端子と、
を有することを特徴とする半導体研磨装置。
A semiconductor polishing apparatus for polishing a semiconductor substrate ,
A polishing cloth, and a load control circuit for controlling a load on the polishing cloth of the semiconductor substrate,
The load control circuit includes a first signal line for control , a second signal line branched from the first signal line and having no feedback circuit to the first signal line, and the second signal line A noise removing circuit inserted in the signal line, a load measuring terminal provided in the second signal line,
A semiconductor polishing apparatus comprising:
め設定した周波数帯域を通過するバンドパスフィルター回路が前記第2の信号線に挿入されていることを特徴とする請求項1記載の半導体研磨装置。 The semiconductor polishing apparatus according to claim 1, wherein the band-pass filter circuit for passing the frequency band set Me pre is inserted into the second signal line. 前記第2の信号線から得られた信号をフーリエ変換処理するためのデータ処理部を有することを特徴とする請求項1記載の半導体研磨装置。 2. The semiconductor polishing apparatus according to claim 1, further comprising a data processing unit for performing a Fourier transform process on a signal obtained from the second signal line . 前記データ処理部においてフーリエ変換処理されたデータにおける予め設定した周波数の強度と規格値とを照合するためのデータ判定部と、前記予め設定した周波数の強度が前記規格値を超えると警報を出力する機能を有することを特徴とする請求項3記載の半導体研磨装置。 A data determination unit for collating a preset frequency intensity and a standard value in the data subjected to Fourier transform processing in the data processing unit, and an alarm is output when the preset frequency intensity exceeds the standard value features and semiconductor polishing apparatus according to claim 3, wherein a. 半導体研磨装置により半導体基板を研磨する方法であって、A method of polishing a semiconductor substrate with a semiconductor polishing apparatus,
前記半導体研磨装置に備えられた荷重制御回路により前記半導体基板の研磨布への荷重を制御しながら前記半導体基板を研磨する工程と、Polishing the semiconductor substrate while controlling the load on the polishing cloth of the semiconductor substrate by a load control circuit provided in the semiconductor polishing apparatus;
前記荷重の値をモニタする工程とを備え、Monitoring the value of the load,
前記荷重制御回路は、制御用の第1の信号線と、前記第1の信号線から分岐され且つ前記第1の信号線へのフィードバック回路を有さない第2の信号線と、前記第2の信号線に挿入されたノイズ除去回路と、前記第2の信号線に設けられた荷重測定用の端子とを有し、The load control circuit includes a first signal line for control, a second signal line branched from the first signal line and having no feedback circuit to the first signal line, and the second signal line A noise removal circuit inserted into the signal line, and a load measurement terminal provided on the second signal line,
前記モニタする工程は、前記荷重測定用の端子から前記荷重の値をモニタする工程を含むことを特徴とする半導体基板の研磨方法。The method of polishing a semiconductor substrate, wherein the monitoring step includes a step of monitoring the load value from the load measurement terminal.
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