JP2001198813A - Polishing device and its polishing method - Google Patents

Polishing device and its polishing method

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JP2001198813A
JP2001198813A JP2000004915A JP2000004915A JP2001198813A JP 2001198813 A JP2001198813 A JP 2001198813A JP 2000004915 A JP2000004915 A JP 2000004915A JP 2000004915 A JP2000004915 A JP 2000004915A JP 2001198813 A JP2001198813 A JP 2001198813A
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厚 重田
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文彦 坂田
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly accurate and highly reliable polishing device and a polishing method by removing a disturbance component produced when measuring friction. SOLUTION: Power supplies 17, 18 for driving are connected to motors 12, 15 to rotate a surface plate 10 and a holding member 14, and ammeters 19, 20 to detect currents passing through the motors 12, 15 are connected to the power supply wires. The currents detected by the ammeters 19, 20 are sent to control devices 23, 24 through means of measurement 21, 22. The means of measurement 21, 22 have a feature that they act as filters to pass only a variable component of 10 Hz or less among variable components of the current detected by the ammeters 19, 20 relative to the time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、研磨装置及び研
磨方法に関するもので、特に半導体装置の例えば層間絶
縁膜や金属配線層の平坦化の際に用いられるものに係
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method, and more particularly, to a polishing apparatus and a polishing method used for flattening an interlayer insulating film and a metal wiring layer of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴
い、配線の多層化が進んでいる。この高度な配線構造を
構築するため、プロセスの一過程で凹凸のある表面形状
を平坦にする、いわゆる平坦化技術の確立が重要になっ
ている。この平坦化技術として広く用いられているのが
化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing :
CMP)法である。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the degree of integration of semiconductor devices, multilayer wiring has been developed. In order to construct such an advanced wiring structure, it is important to establish a so-called flattening technique for flattening an uneven surface shape in one process. A widely used planarization technique is chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing:
CMP) method.

【0003】一般にCMP装置は、半導体ウェハを研磨
するための研磨パッドが表面に敷設された定盤、この研
磨パッドに対峙するように設けられ半導体ウェハを保持
するための保持部材、研磨パッド上に研磨用の薬液であ
るスラリーを供給するスラリー供給ノズル、定盤及び保
持部材を水平面内で回転させるためのモーター、そして
このモーターを駆動するための電源等を備えている。
In general, a CMP apparatus comprises a surface plate on which a polishing pad for polishing a semiconductor wafer is laid, a holding member provided to face the polishing pad, and a holding member for holding the semiconductor wafer, and a polishing pad. The apparatus includes a slurry supply nozzle for supplying a slurry as a chemical solution for polishing, a motor for rotating a platen and a holding member in a horizontal plane, and a power supply for driving the motor.

【0004】次に、このような構成のCMP装置による
研磨方法について説明する。まず、保持部材に半導体ウ
ェハを被研磨面を下にして真空吸着により固定する。そ
して、保持部材に一定の圧力を加えることで、半導体ウ
ェハを定盤上の研磨パッドの上面に接触、押圧する。次
に、研磨パッド上にスラリーを供給しながら定盤と保持
部材とを回転させる。しかる後に、所定の研磨時間が経
過した後に保持部材を上げ、半導体ウェハを取り出す
と、半導体ウェハの被研磨面が平坦化された状態となっ
ている。
Next, a polishing method using a CMP apparatus having such a configuration will be described. First, the semiconductor wafer is fixed to the holding member by vacuum suction with the surface to be polished facing down. Then, the semiconductor wafer is brought into contact with and pressed against the upper surface of the polishing pad on the surface plate by applying a constant pressure to the holding member. Next, the platen and the holding member are rotated while supplying the slurry onto the polishing pad. Thereafter, after the predetermined polishing time has elapsed, the holding member is raised and the semiconductor wafer is taken out, and the polished surface of the semiconductor wafer is in a flattened state.

【0005】上記のようなCMP装置による研磨方法
は、例えば層間絶縁膜の平坦化を例にとっても、従来の
層間絶縁膜の材料に段差被覆性の高いBPSG(Boron
Phosphorous Silicate Glass)等を用いたリフロー法に
よる平坦化技術に比べて格段にその平坦性に優れてい
る。また、チップレベルは勿論のこと、ウェハレベルの
大きな面積の平坦化にも使用できる等の多くの利点を有
している。
In the polishing method using the CMP apparatus as described above, for example, in the case of flattening an interlayer insulating film, a conventional BPSG (Boron) having a high step coverage can be applied to the material of the interlayer insulating film.
The flatness is remarkably superior to the flattening technology by the reflow method using Phosphorous Silicate Glass). Further, it has many advantages such as being able to be used not only at the chip level but also for flattening a large area at the wafer level.

【0006】CMP装置による研磨はその装置の構成
上、研磨レートが研磨パッドの表面状態に大きく依存す
る。そしてこの研磨パッドは、研磨を繰り返すに追従し
てその表面の摩耗等により劣化するが、その低下量は一
律ではない。そのため、平坦化を行うべき半導体ウェハ
の研磨を行う前に、テスト用の半導体ウェハ(test pie
ce)を使用して研磨時間と研磨量との関係を測定するこ
とにより、研磨パッドの表面状態をモニターしておく必
要がある。また、半導体ウェハの平坦化の際には研磨の
終点を検出するためにも、半導体ウェハの表面状態をモ
ニターする必要がある。
In the polishing by the CMP apparatus, the polishing rate largely depends on the surface condition of the polishing pad due to the configuration of the apparatus. The polishing pad deteriorates due to abrasion of the surface thereof as the polishing is repeated, but the amount of the deterioration is not uniform. Therefore, before polishing a semiconductor wafer to be planarized, a test semiconductor wafer (test pie
It is necessary to monitor the surface condition of the polishing pad by measuring the relationship between the polishing time and the polishing amount using ce). In addition, when the semiconductor wafer is flattened, it is necessary to monitor the surface state of the semiconductor wafer in order to detect the polishing end point.

【0007】従来、この研磨パッド及び半導体ウェハの
表面状態のモニターは、研磨中の研磨パッドと半導体ウ
ェハの表面との摩擦の変化を検出することにより行うの
が一般的である。この摩擦の変化を測定する手段の1つ
に、研磨パッドが敷設された定盤あるいは半導体ウェハ
を保持した保持部材を駆動するモーターの電流の変化を
利用する方法がある。しかし、この電流値の変化は定盤
及び保持部材の回転運動により発生する電流ばらつきや
周辺機器の電気的なノイズ等、多くの外乱成分を含んで
いる。そのため、この電流値の変化から研磨パッド及び
半導体ウェハの表面状態の微小変化を読みとることは非
常に困難であり、精度良く研磨を行うことができないと
いう問題があった。
Conventionally, the surface condition of the polishing pad and the semiconductor wafer is generally monitored by detecting a change in friction between the polishing pad and the surface of the semiconductor wafer during polishing. As one of means for measuring the change in friction, there is a method utilizing a change in current of a motor for driving a platen on which a polishing pad is laid or a holding member holding a semiconductor wafer. However, the change in the current value includes many disturbance components such as a current variation caused by the rotational movement of the base and the holding member, and electric noise of peripheral devices. Therefore, it is very difficult to read a minute change in the surface state of the polishing pad and the semiconductor wafer from the change in the current value, and there has been a problem that the polishing cannot be performed with high accuracy.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
CMP装置は研磨パッド及び半導体ウェハの表面状態を
モニターするために、研磨中の研磨パッドと半導体ウェ
ハの表面との摩擦の変化を検出していた。この摩擦の変
化を測定する手段として、定盤または保持部材を駆動す
るモーターの電流の変化を利用していた。しかし、この
電流値の変化はばらつきや電気的なノイズ等、多くの外
乱成分を含んでいるため、この電流値の変化から研磨パ
ッド及び半導体ウェハの表面状態の微小変化を読みとる
ことは非常に困難であり、精度良く研磨を行うことがで
きないという問題があった。
As described above, the conventional CMP apparatus detects a change in friction between the polishing pad and the surface of the semiconductor wafer during polishing in order to monitor the surface condition of the polishing pad and the semiconductor wafer. Was. As means for measuring the change in friction, a change in the current of a motor that drives a surface plate or a holding member has been used. However, since the change in the current value includes many disturbance components such as variation and electric noise, it is very difficult to read a minute change in the surface state of the polishing pad and the semiconductor wafer from the change in the current value. However, there is a problem that polishing cannot be performed with high accuracy.

【0009】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、摩擦を測定する際に生じる外乱成分
を除去することにより、高精度、高信頼性の研磨装置及
び研磨方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a highly accurate and highly reliable polishing apparatus and method by removing disturbance components generated when measuring friction. Is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に記
載した研磨装置は、被研磨層が形成された半導体基板を
研磨する研磨手段と、前記研磨手段が敷設された定盤
と、前記半導体基板を保持する保持手段と、前記保持手
段を支持し、該保持手段により保持された半導体基板の
被研磨面を前記研磨手段に当接し押圧する支持手段と、
前記定盤及び前記保持手段を水平面内において回転させ
る駆動手段と、前記駆動手段により駆動された前記定盤
上の前記研磨手段、及び前記保持手段により保持された
半導体基板の被研磨面との間の摩擦を検出する摩擦検出
手段と、前記摩擦検出手段により検出された前記摩擦を
示す計測値の時間に対する変化成分の内、低周波数の変
化成分のみを測定する測定手段とを具備することを特徴
としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a polishing apparatus for polishing a semiconductor substrate on which a layer to be polished is formed, a platen on which the polishing unit is laid, Holding means for holding the semiconductor substrate, supporting means for supporting the holding means, and abutting and pressing the polished surface of the semiconductor substrate held by the holding means against the polishing means,
Between the driving means for rotating the surface plate and the holding means in a horizontal plane, the polishing means on the surface plate driven by the driving means, and the surface to be polished of the semiconductor substrate held by the holding means; And a measuring means for measuring only a low-frequency change component among time-dependent change components of the measured value indicating the friction detected by the friction detection means. And

【0011】請求項2に記載したように、請求項1記載
の研磨装置において、前記駆動手段は電動機であって、
前記摩擦検出手段は、前記定盤及び前記保持手段を駆動
する前記電動機に流れる電流の内、少なくともいずれか
一方を検出することにより前記摩擦を検出することを特
徴としている。
[0011] As described in claim 2, in the polishing apparatus according to claim 1, the driving means is an electric motor,
The friction detecting means detects the friction by detecting at least one of a current flowing through the electric motor driving the surface plate and the holding means.

【0012】請求項3に記載したように、請求項1また
は2記載の研磨装置において、前記測定手段は、電気回
路で構成されるノイズフィルター及び演算処理装置の
内、少なくともいずれか一方を有することを特徴として
いる。
According to a third aspect of the present invention, in the polishing apparatus according to the first or second aspect, the measuring means has at least one of a noise filter and an arithmetic processing unit formed of an electric circuit. It is characterized by.

【0013】請求項4に記載したように、請求項1乃至
3いずれか1項記載の研磨装置において、前記測定手段
は、前記摩擦検出手段により検出された前記摩擦を示す
計測値の時間に対する変化成分の内、10Hz以下の変
化成分のみを測定することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the polishing apparatus according to any one of the first to third aspects, the measuring means changes the measured value indicating the friction detected by the friction detecting means with respect to time. It is characterized in that only the change component of 10 Hz or less among the components is measured.

【0014】また、この発明の請求項5に記載した研磨
方法は、半導体基板上に形成された被研磨面を研磨する
工程と、前記被研磨面を研磨するための研磨手段と前記
半導体基板の被研磨面との間の摩擦を検出する工程と、
前記検出された摩擦を示す計測値の時間に対する変化成
分の内、低周波数の変化成分のみを測定する工程とを具
備することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a polishing method comprising the steps of: polishing a surface to be polished formed on a semiconductor substrate; polishing means for polishing the surface to be polished; Detecting friction between the polished surface;
And measuring only a low-frequency change component of the change component of the measured value indicating the detected friction with respect to time.

【0015】請求項6に記載したように、請求項5記載
の研磨方法において、前記検出された摩擦を示す計測値
の時間に対する変化成分の内、低周波数の変化成分のみ
を測定する工程の後、前記低周波数の変化成分のみを有
する摩擦の測定結果を基に、最適な研磨条件を算出する
工程を更に備えることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the polishing method according to the fifth aspect, after the step of measuring only a low-frequency change component among time-dependent change components of the measured value indicating the detected friction. And a step of calculating an optimal polishing condition based on a measurement result of friction having only the low-frequency change component.

【0016】請求項7に記載したように、請求項6記載
の研磨方法において、前記半導体基板は、前記研磨手段
の状態を検出するための試験用の半導体基板であって、
前記研磨条件を算出する工程の後、この算出された研磨
条件に基づいて半導体装置が形成されている半導体基板
の研磨を行うことを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the polishing method according to the sixth aspect, the semiconductor substrate is a test semiconductor substrate for detecting a state of the polishing means,
After the step of calculating the polishing conditions, the semiconductor substrate on which the semiconductor device is formed is polished based on the calculated polishing conditions.

【0017】請求項8に記載したように、請求項5乃至
7いずれか1項記載の研磨方法において、前記検出され
た摩擦を示す計測値の時間に対する変化成分の内、低周
波数の変化成分のみを測定する工程は、前記摩擦を示す
計測値の時間に対する変化成分から10Hz以下の任意
の周波数成分のみを測定することを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the polishing method according to any one of the fifth to seventh aspects, only the low-frequency change component of the change component of the measured value indicating the detected friction with respect to time. Is characterized by measuring only an arbitrary frequency component of 10 Hz or less from a change component of the measured value indicating friction with respect to time.

【0018】請求項9に記載したように、請求項5乃至
8いずれか1項記載の研磨方法において、前記研磨条件
は、研磨時間、研磨時に前記支持部材に加える圧力、研
磨手段の回転数、前記保持部材の回転数、及び前記研磨
手段に供給される研磨液の流量の内、少なくともいずれ
か1つであることを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, in the polishing method according to any one of the fifth to eighth aspects, the polishing conditions include a polishing time, a pressure applied to the support member during polishing, a number of rotations of a polishing means, It is at least one of the number of rotations of the holding member and the flow rate of the polishing liquid supplied to the polishing means.

【0019】請求項1のような研磨装置によれば、測定
手段により摩擦検出手段により検出された摩擦を示す計
測値の時間に対する変化成分の内、所定の変化成分のみ
を測定している。すなわち、摩擦検出手段により検出し
た摩擦の所定の変化成分以外に含まれるノイズを非常に
小さくすることができる。そのため摩擦の測定結果をク
リアなものに出来るので、研磨状態の情報を正確に把握
することが出来るので精密な研磨をすることが出来、研
磨装置の精度及び信頼性を向上できる。
According to the polishing apparatus of the first aspect, only a predetermined change component of the change component of the measurement value indicating the friction detected by the friction detection unit with respect to time is measured by the measurement unit. That is, it is possible to extremely reduce noise included in components other than the predetermined change component of the friction detected by the friction detecting unit. Therefore, the measurement result of the friction can be made clear, so that the information of the polishing state can be accurately grasped, so that precise polishing can be performed, and the accuracy and reliability of the polishing apparatus can be improved.

【0020】請求項2のように、摩擦の検出には定盤ま
たは支持手段を駆動させる電動機に流れる電流を検出す
ることにより行っても良い。
As described in the second aspect, the detection of friction may be performed by detecting a current flowing through an electric motor for driving the surface plate or the support means.

【0021】請求項3のように、摩擦の所定の変化成分
以外をカットする測定手段は、電気回路で構成されるノ
イズフィルターや演算処理により構成できる。
As described in claim 3, the measuring means for cutting components other than the predetermined change component of friction can be constituted by a noise filter constituted by an electric circuit or arithmetic processing.

【0022】請求項4のように、測定手段は摩擦を示す
計測値の時間に対する変化成分の内、10Hz以下また
は10Hz以下の所望の変化成分のみを測定することに
より、ノイズを大幅に低減できると共に十分な研磨情報
が得られるので、研磨装置の精度及び信頼性を向上でき
る。
According to a fourth aspect of the present invention, the measuring means measures only a desired change component of 10 Hz or less or a desired change component of 10 Hz or less among the change components of the measured value indicating friction with respect to time, thereby greatly reducing noise. Since sufficient polishing information can be obtained, the accuracy and reliability of the polishing apparatus can be improved.

【0023】請求項5のような研磨方法によれば、研磨
手段と半導体基板の間の摩擦を検出した後、この摩擦を
示す計測値の時間に対する変化成分の内、所定の変化成
分のみを測定することで、所定の変化成分以外に含まれ
るノイズを非常に小さくしている。そのため摩擦の測定
結果をクリアなものに出来るので、研磨状態の情報を正
確に把握することが出来るので精密な研磨をすることが
出来、研磨方法の精度及び信頼性を向上できる。
According to the polishing method of the present invention, after detecting the friction between the polishing means and the semiconductor substrate, only a predetermined change component of the change component of the measured value indicating the friction with respect to time is measured. By doing so, noise included in components other than the predetermined change component is extremely reduced. Therefore, the measurement result of the friction can be made clear, so that the information of the polishing state can be accurately grasped, so that precise polishing can be performed, and the accuracy and reliability of the polishing method can be improved.

【0024】請求項6、7のように、まずテストピース
の研磨、あるいは製品ウェハの研磨を行い、この際の摩
擦を測定することで研磨手段の状態を把握し最適な研磨
条件を算出することで、研磨方法の精度及び信頼性を向
上でき、半導体装置の製造歩留まりを向上できる。
According to a sixth aspect of the present invention, first, the test piece is polished or the product wafer is polished, and the friction at this time is measured to grasp the state of the polishing means and calculate the optimum polishing conditions. Thus, the accuracy and reliability of the polishing method can be improved, and the production yield of the semiconductor device can be improved.

【0025】請求項8のように、測定手段は摩擦を示す
測定値の時間に対する変化成分の内、10Hz以下また
は10Hz以下の所望の変化成分のみを測定することに
より、ノイズを大幅に低減できると共に十分な研磨情報
が得られるので、研磨方法の精度及び信頼性を向上でき
る。
As described in claim 8, the measuring means measures only the desired change component of 10 Hz or less or the desired change component of 10 Hz or less among the change components of the measured value indicating the friction with respect to time, thereby greatly reducing the noise. Since sufficient polishing information can be obtained, the accuracy and reliability of the polishing method can be improved.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、
共通する部分には共通する参照符号を付す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For this explanation,
Common parts are denoted by common reference symbols.

【0027】この発明の第1の実施形態に係る研磨装置
及び研磨方法ついて図1を用いて説明する。図1はCM
P装置の概略斜視図である。
A polishing apparatus and a polishing method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 1 is a CM
It is a schematic perspective view of P apparatus.

【0028】図示するように、半導体ウェハ1の直径よ
りも充分に大きい半径を有する円盤状で、水平面内にお
いて回転可能な定盤10上には、半導体ウェハ1を研磨
するための研磨パッド(研磨手段)11が定盤10の全
面にわたって均一に敷設されている。そして、この定盤
10を回転させるためのモーター(駆動手段)12が回
転軸13を介して定盤10に設けられている。また、研
磨パッド11の上面には研磨パッド11と対峙するよう
に、半導体ウェハ1を保持するための保持部材(保持手
段)14が水平面内で回転可能に設けられている。そし
て、この保持部材14を回転させるためのモーター(駆
動手段)15が回転軸(支持手段)16を介して保持部
材14に設けられている。モーター12、15にはこの
駆動用の電源17、18が電源線を介してそれぞれ接続
されており、この電源線にはモーター12、15に流れ
る電流を検出するための電流計(摩擦検出手段)19、
20が接続されている。これらの電流計19、20によ
り検出された電流は、フィルタ(測定手段)21、22
それぞれを介して制御装置23、24に送られる。上記
フィルタ21、22は電流計19、20により検出され
た電流の、計測値の時間に対する変化成分の内、10H
z以下の変化成分のみを通過させるアクティブフィルタ
等であり、例えばバタワース型のローパスフィルタであ
る。更に研磨パッド11上には、スラリー25を供給す
るためのスラリー供給ノズル26が設けられている。
As shown in the figure, a polishing pad (polishing) for polishing the semiconductor wafer 1 is provided on a platen 10 having a radius sufficiently larger than the diameter of the semiconductor wafer 1 and rotatable in a horizontal plane. Means 11 are laid uniformly over the entire surface of the surface plate 10. A motor (driving means) 12 for rotating the surface plate 10 is provided on the surface plate 10 via a rotation shaft 13. A holding member (holding means) 14 for holding the semiconductor wafer 1 is provided on the upper surface of the polishing pad 11 so as to face the polishing pad 11 so as to be rotatable in a horizontal plane. A motor (driving means) 15 for rotating the holding member 14 is provided on the holding member 14 via a rotating shaft (supporting means) 16. The power supplies 17 and 18 for driving are connected to the motors 12 and 15 via power supply lines, respectively, and an ammeter (friction detecting means) for detecting a current flowing through the motors 12 and 15 is connected to the power supply lines. 19,
20 are connected. The currents detected by these ammeters 19 and 20 are passed through filters (measuring means) 21 and 22.
It is sent to the control devices 23 and 24 via each. The filters 21 and 22 detect 10H of the change components of the current detected by the ammeters 19 and 20 with respect to time.
It is an active filter or the like that passes only a change component equal to or smaller than z, and is, for example, a Butterworth-type low-pass filter. Further, a slurry supply nozzle 26 for supplying the slurry 25 is provided on the polishing pad 11.

【0029】次に、上記の構成を有するCMP装置によ
る研磨方法について、テスト用の半導体ウェハ(test p
eace)の研磨を例に挙げて、図2(a)乃至(c)を用
いて説明する。図2(a)乃至(c)はテスト用の半導
体ウェハの研磨工程の断面図を順次示しており、(a)
図は研磨前、(b)図は研磨中、(c)図は研磨後であ
る。テスト用の半導体ウェハとして、ここではシリコン
酸化膜31がAl配線層32を被覆するように形成され
たシリコン基板30を例に挙げている。図2(a)に示
すように、シリコン基板30上のシリコン酸化膜31の
表面はAl配線層32の影響により平坦ではなく凸部3
1’が存在する。
Next, with respect to the polishing method using the CMP apparatus having the above configuration, a test semiconductor wafer (test p.
The polishing will be described with reference to FIGS. FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views sequentially showing a polishing process of a test semiconductor wafer.
The figure is before polishing, the figure (b) is during polishing, and the figure (c) is after polishing. Here, as a test semiconductor wafer, a silicon substrate 30 in which a silicon oxide film 31 is formed so as to cover an Al wiring layer 32 is taken as an example. As shown in FIG. 2A, the surface of the silicon oxide film 31 on the silicon substrate 30 is not flat due to the influence of the Al
1 'exists.

【0030】上記の半導体ウェハを、まず保持部材14
に真空吸着等により、被研磨面(シリコン酸化膜31)
側を下にして保持する。この半導体ウェハを保持した保
持部材14を、回転軸16、モーター15とともに図示
しない搬送装置により定盤10上に搬送する。そして保
持部材14を下降させ、半導体ウェハ1の被研磨面が研
磨パッド11に当接した状態で、定盤10及び保持部材
14を各モーター12、15により回転させると共に、
保持部材14に荷重を印加する。これによって、半導体
ウェハの被研磨面と研磨パッド11との間に機械的な押
接力が作用する。
The above semiconductor wafer is first placed on the holding member 14.
Surface to be polished (silicon oxide film 31) by vacuum suction
Hold side down. The holding member 14 holding the semiconductor wafer is transferred onto the platen 10 by a transfer device (not shown) together with the rotating shaft 16 and the motor 15. Then, the holding member 14 is lowered, and the platen 10 and the holding member 14 are rotated by the motors 12 and 15 in a state where the surface to be polished of the semiconductor wafer 1 is in contact with the polishing pad 11, and
A load is applied to the holding member 14. As a result, a mechanical pressing force acts between the surface to be polished of the semiconductor wafer and the polishing pad 11.

【0031】この作動に伴って、保持部材14に保持さ
れたテスト用の半導体ウェハの被研磨面が定盤10上の
研磨パッド11に押接されながら擦られるため、半導体
ウェハの被研磨面が研磨パッド11により研磨される。
この研磨作業中、スラリー供給ノズル26よりスラリー
25を研磨パッド11上に供給する。これにより機械的
な研磨に加えてスラリー25により研磨効果が高めら
れ、化学的機械的研磨(CMP)が実施される。この研
磨中の半導体ウェハの断面図を示しているのが図2
(b)である。
With this operation, the polished surface of the test semiconductor wafer held by the holding member 14 is rubbed while being pressed against the polishing pad 11 on the surface plate 10, so that the polished surface of the semiconductor wafer is Polished by the polishing pad 11.
During this polishing operation, the slurry 25 is supplied from the slurry supply nozzle 26 onto the polishing pad 11. Thus, the polishing effect is enhanced by the slurry 25 in addition to the mechanical polishing, and the chemical mechanical polishing (CMP) is performed. FIG. 2 shows a sectional view of the semiconductor wafer being polished.
(B).

【0032】また研磨中は、電流計19、20がモータ
ー12、15に流れる電流を常時計測しており、その計
測データはフィルタ21、22を介してそれぞれ制御装
置23、24へ送られる。フィルタ21、22は、電流
計19、20による計測データから、時間に対する変化
成分の内、10Hz以下の変動成分のみを通過させ、そ
れ以上に高い周波数成分をカットする。そして制御装置
23、24は、時間に対する変化成分の内、10Hz以
下の変動成分のみを含む測定データをモニターして、こ
の電流を半導体ウェハと研磨パッド11との間に発生し
ている摩擦として認識し、この摩擦の変化によってCM
Pの進行状況を把握する。
During polishing, the ammeters 19 and 20 constantly measure the current flowing through the motors 12 and 15, and the measurement data is sent to the control devices 23 and 24 via the filters 21 and 22, respectively. The filters 21 and 22 pass only the fluctuation components of 10 Hz or less from the measurement data obtained by the ammeters 19 and 20 from the fluctuation components with respect to time, and cut the higher frequency components. Then, the control devices 23 and 24 monitor the measurement data including only the variation component of 10 Hz or less among the variation components with respect to time, and recognize this current as friction generated between the semiconductor wafer and the polishing pad 11. And this change in friction causes CM
Know the progress of P.

【0033】図3(a)は図2(a)に示すテスト用の
半導体ウェハの研磨を行った際の、研磨時間に対するモ
ーター12に流れる電流値の実際の測定結果を示してい
る。なお(b)図は(a)図の測定結果を6秒毎に平均
化した測定結果である。
FIG. 3A shows an actual measurement result of a current value flowing through the motor 12 with respect to a polishing time when the test semiconductor wafer shown in FIG. 2A is polished. FIG. 6B is a measurement result obtained by averaging the measurement results of FIG.

【0034】図3(a)、(b)に示すように、研磨時
間が50秒を越えたあたりで電流が増加している。すな
わち、この付近から研磨パッド11と半導体ウェハ間の
摩擦が大きくなっていることを示しており、SiO
31の凸部31’の研磨が始まっていることが分かる。
電流値はその後も120秒位まで増加し続けている。こ
の60〜120秒の間が図2(b)に示した状態に相当
する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the current increases when the polishing time exceeds 50 seconds. In other words, this indicates that the friction between the polishing pad 11 and the semiconductor wafer has increased from this vicinity, and it can be seen that the polishing of the protrusion 31 ′ of the SiO 2 film 31 has started.
The current value continues to increase up to about 120 seconds thereafter. The period from 60 to 120 seconds corresponds to the state shown in FIG.

【0035】そして120秒以後は電流値はほぼ一定の
値を保っている。これは研磨パッド11と半導体ウェハ
間の摩擦が一定であることを示している。すなわち、半
導体ウェハの層間絶縁膜31の全面が研磨パッド11に
接触している状態にあり、図2(c)に示した状態に相
当し、層間絶縁膜31が平坦化され、CMPの終了であ
ることが分かる。
After 120 seconds, the current value is kept almost constant. This indicates that the friction between the polishing pad 11 and the semiconductor wafer is constant. That is, the entire surface of the interlayer insulating film 31 of the semiconductor wafer is in contact with the polishing pad 11, and corresponds to the state shown in FIG. 2C. You can see that there is.

【0036】以上でテスト用の半導体ウェハの研磨が終
了し、この半導体ウェハが保持部材14より取り外され
る。このテスト用の半導体ウェハを研磨した際にモニタ
ーした電流量の変化から、研磨パッド11がどの程度消
耗しているかが分かる。そのため、制御装置23、24
は上記電流のデータから、研磨パッド11の消耗の度合
いに応じて次に行う研磨条件の算出を行う。この研磨条
件とは、例えば研磨時間、研磨時に保持部材14に加え
る圧力、保持部材及び定盤の回転数、及びスラリー供給
量等である。
Thus, the polishing of the test semiconductor wafer is completed, and the semiconductor wafer is removed from the holding member 14. From the change in the amount of current monitored during polishing of the test semiconductor wafer, it is possible to determine how much the polishing pad 11 has been consumed. Therefore, the control devices 23 and 24
Calculates the next polishing condition according to the degree of consumption of the polishing pad 11 from the data of the current. The polishing conditions include, for example, a polishing time, a pressure applied to the holding member 14 at the time of polishing, rotation speeds of the holding member and the platen, a slurry supply amount, and the like.

【0037】上記のように、電流の時間に対する変化成
分の内、10Hz以下の変化成分のみを通過させるフィ
ルタ21、22を設けたのは、電流値に含まれるノイズ
を低減するためである。これは電流の全ての周波数成分
を測定していた従来と比較するとその違いは明らかであ
る。参考のために従来のフィルタを備えていないCMP
装置による測定結果を図4(a)、(b)に示す。図4
(a)は図2(a)に示すテスト用の半導体ウェハの研
磨を行った際の、研磨時間に対するモーター12に流れ
る電流値の実際の測定結果であり、(b)図は(a)図
の測定結果を6秒毎に平均化した測定結果である。
As described above, the filters 21 and 22 for passing only the change component of 10 Hz or less among the change components of the current with respect to time are provided in order to reduce noise included in the current value. This is clearly different from the conventional method in which all frequency components of the current are measured. CMP without conventional filter for reference
FIGS. 4A and 4B show the measurement results obtained by the apparatus. FIG.
FIG. 2A is an actual measurement result of a current value flowing through the motor 12 with respect to a polishing time when the test semiconductor wafer shown in FIG. 2A is polished, and FIG. Is a measurement result obtained by averaging the measurement results every 6 seconds.

【0038】図4に示すように、従来の方法では圧倒的
にノイズが多く、図3に示した本実施形態による測定結
果に比べて、CMPの開始及び終了時点を読みとること
は難しく、両者の間にはCMPの進行状況のモニター精
度に大きな差があることが分かる。特に例に挙げたSi
を研磨する場合、研磨前後での電流の変化量はわず
か0.5Aにすぎないため、ノイズの重畳は大きく影響
する。そのため、フィルタを設けることは絶大な効果を
及ぼす。
As shown in FIG. 4, in the conventional method, the noise is overwhelmingly large, and it is difficult to read the start and end points of the CMP as compared with the measurement result according to the present embodiment shown in FIG. It can be seen that there is a great difference in the monitoring accuracy of the progress of the CMP between them. In particular, Si
When polishing O 2 , the amount of change in current before and after polishing is only 0.5 A, so that superposition of noise has a great effect. Therefore, providing a filter has a great effect.

【0039】なお、フィルタ21、22では、10Hz
を越える変化成分を除去しているが、この除去される周
波数の下限値は勿論この値に限られるわけではない。図
5(a)、(b)及び図6(a)、(b)にはモーター
12、15に流れる電流をFT(Fourier Transmissio
n)により周波数成分に分解したスペクトルを示してい
る。図5(a)は0〜1MHzの範囲における周波数ス
ペクトルで、図5(b)は保持部材に印加する荷重を
(a)図の場合の3倍にして研磨を行った場合のもので
ある。また、図6(a)、(b)はそれぞれ図5
(a)、(b)における0〜100Hzの領域の拡大図
である。
The filters 21 and 22 have a frequency of 10 Hz.
Is removed, but the lower limit of the frequency to be removed is not limited to this value. FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B show that the current flowing through the motors 12 and 15 is represented by FT (Fourier Transmissio).
n) shows a spectrum decomposed into frequency components. FIG. 5A shows a frequency spectrum in the range of 0 to 1 MHz, and FIG. 5B shows a case in which the load applied to the holding member is three times that in FIG. FIGS. 6A and 6B respectively show FIGS.
It is an enlarged view of the area of 0-100 Hz in (a) and (b).

【0040】図示するように、特定の周波数領域に大き
なノイズが存在するのではなく、0〜1MHzの全周波
数領域にわたってノイズが均等に重畳している様子が分
かる。このため、CMPの研磨情報を得るのに必要な周
波数領域のみを取り出し、他の周波数成分は全て除去し
てかまわない。通常、CMPで被研磨面の状況を知るた
めには、10Hz以上の変化成分を必要としない。その
ため本実施形態では10Hzを越える周波数成分を除去
しているが、これは厳密に10Hzという値を通過周波
数の上限に決める必要はなく、必要なモニター精度に合
わせて適宜変更するべきである。ただし、通常のCMP
においては10Hz以下、具体的には1Hz未満の成分
から最適な研磨情報を得ることが出来る。
As shown in the figure, it can be seen that large noise does not exist in a specific frequency region, but the noise is uniformly superimposed over the entire frequency region of 0 to 1 MHz. For this reason, only the frequency region necessary for obtaining the polishing information of the CMP may be extracted, and all other frequency components may be removed. Usually, in order to know the state of the surface to be polished by CMP, a change component of 10 Hz or more is not required. Therefore, in the present embodiment, the frequency component exceeding 10 Hz is removed. However, it is not necessary to strictly set the value of 10 Hz as the upper limit of the pass frequency, and it should be appropriately changed according to the required monitor accuracy. However, normal CMP
, Optimal polishing information can be obtained from components of 10 Hz or less, specifically, less than 1 Hz.

【0041】このようにCMPの進行状況のモニター精
度を向上することにより、CMP装置の研磨パッドの状
態を精度良く把握できる。すなわち、CMP装置による
研磨を行う前に毎回、若しくは定期的に同じテスト用の
半導体ウェハの研磨を行い、研磨量と研磨時間との関係
より、研磨パッド11の消耗の度合いを精度良く調べる
ことが出来る。そのため、CMP装置の保守、管理を容
易にすることが出来るので、CMP装置の信頼性及び性
能を向上できる。
As described above, by improving the monitoring accuracy of the progress of the CMP, the state of the polishing pad of the CMP apparatus can be accurately grasped. That is, the same test semiconductor wafer is polished every time or periodically before polishing with a CMP apparatus, and the degree of consumption of the polishing pad 11 can be accurately determined from the relationship between the polishing amount and the polishing time. I can do it. Therefore, maintenance and management of the CMP apparatus can be facilitated, so that the reliability and performance of the CMP apparatus can be improved.

【0042】なお、フィルタ21、22はアクティブフ
ィルタに限らず、インダクタンスとコンデンサで構成し
たパッシブフィルタを用いても良い。また、これらの電
気的フィルタだけでなく、ディジタルデータの平滑化処
理や、FFT(Fast FourierTransmission)による周波
数解析などの演算処理よってノイズの除去を行っても良
い。
The filters 21 and 22 are not limited to the active filters, but may be passive filters composed of an inductance and a capacitor. In addition to these electrical filters, noise may be removed by arithmetic processing such as digital data smoothing processing or frequency analysis by FFT (Fast Fourier Transmission).

【0043】次にこの発明の第2の実施形態に係る研磨
装置及び研磨方法について、半導体装置の多層金属配線
層の研磨を例に挙げて、図7(a)乃至(d)を用いて
説明する。図7(a)乃至(d)は研磨される半導体装
置の研磨工程の断面図を順次示している。
Next, a polishing apparatus and a polishing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7D, taking polishing of a multilayer metal wiring layer of a semiconductor device as an example. I do. 7A to 7D are cross-sectional views sequentially illustrating a polishing process of a semiconductor device to be polished.

【0044】図7(a)に示すように、例として取りあ
げる半導体装置は、図示しない半導体基板上に形成され
た層間絶縁膜41上に、パターン形成されたバリアメタ
ル層42とW(Tungsten)膜43からなる金属配線層が
形成されている。そして図1に示した研磨装置により研
磨を行う。なお、研磨方法は第1の実施形態で説明した
工程と全く同様であるため説明は省略する。
As shown in FIG. 7A, a semiconductor device taken as an example includes a patterned barrier metal layer 42 and a W (Tungsten) film on an interlayer insulating film 41 formed on a semiconductor substrate (not shown). A metal wiring layer 43 is formed. Then, polishing is performed by the polishing apparatus shown in FIG. Note that the polishing method is exactly the same as the process described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0045】図8には図7(a)の構造の半導体装置を
研磨した際に、モーター12、15に流れる電流を電流
計19、20によりそれぞれ計測した結果を示してい
る。図中の研磨初期の0〜10秒で観測される波形は、
CMPが安定する前のノイズである。まず30〜60秒
の間で観測される電流は約5Aで一定である。この領域
はパターンの形成されたW膜43を研磨している状態で
ある。次に研磨開始から60秒後に電流値が約7Aに上
昇する。これは半導体装置の表面に露出したW膜43の
全面が研磨パッド11に接触した状態、すなわちW膜4
3がほぼ平坦化された状態であり、図7(b)の構造に
相当する。その後電流値が7Aから下降している領域で
は、W膜43とバリアメタル層42とを研磨している状
態である。そして70〜90秒の間で観測される5.5
Aでほぼ一定の領域では、露出されたバリアメタル層4
2とW膜43とが研磨パッド11に接触しており、これ
は図7(c)の構造に相当する。90秒以後はまた電流
値が下降し、120秒から先の電流値が約4.7Aで一
定となっている。この領域では、図7(d)の構造に相
当し、層間絶縁膜41、バリアメタル層42及びW膜4
3を研磨している状態である。
FIG. 8 shows the results of measuring the current flowing through the motors 12 and 15 with the ammeters 19 and 20 when the semiconductor device having the structure shown in FIG. In the figure, the waveform observed from 0 to 10 seconds at the beginning of polishing is
This is the noise before the CMP is stabilized. First, the current observed between 30 and 60 seconds is constant at about 5A. This region is in a state where the W film 43 on which the pattern is formed is being polished. Next, 60 seconds after the start of polishing, the current value rises to about 7A. This is in a state where the entire surface of the W film 43 exposed on the surface of the semiconductor device is in contact with the polishing pad 11, ie, the W film 4
Reference numeral 3 denotes a substantially flattened state, which corresponds to the structure in FIG. Thereafter, in a region where the current value decreases from 7 A, the W film 43 and the barrier metal layer 42 are being polished. And 5.5 observed between 70 and 90 seconds
In the region almost constant at A, the exposed barrier metal layer 4
2 and the W film 43 are in contact with the polishing pad 11, and this corresponds to the structure of FIG. After 90 seconds, the current value drops again, and the current value after 120 seconds is constant at about 4.7 A. This region corresponds to the structure of FIG. 7D, and includes an interlayer insulating film 41, a barrier metal layer 42, and a W film 4.
3 is being polished.

【0046】以上説明したように、モーター12、15
に流れる電流から、かなり精度良く研磨情報を得ること
が出来る。これはやはりフィルタ21、22により電流
に重畳してくるノイズを除去しているためである。参考
のために、図9には測定手段21、22を備えていない
従来の研磨装置による電流の測定結果を示している。図
示するように、研磨開始から60秒後に電流がピークを
持っている様子は観測できるが、その他に関してはノイ
ズが多すぎて十分な情報を得ることが出来ない。
As described above, the motors 12, 15
The polishing information can be obtained quite accurately from the current flowing through the polishing pad. This is because the noise superimposed on the current is removed by the filters 21 and 22. For reference, FIG. 9 shows a measurement result of a current by a conventional polishing apparatus having no measuring means 21 and 22. As shown in the figure, a state in which the current has a peak 60 seconds after the start of polishing can be observed, but in other cases, sufficient information cannot be obtained due to too much noise.

【0047】CMP装置において最も重要とされるの
は、ウェハの平坦性の制御であると同時に、如何に研磨
の終点を正確に検知するかという点であり、これは半導
体装置の良好な電気的特性や信頼性を得る上で重要なポ
イントでもある。
The most important factor in the CMP apparatus is to control the flatness of the wafer and at the same time how to accurately detect the end point of polishing. It is also an important point in obtaining characteristics and reliability.

【0048】上記第1、第2の実施形態で説明した研磨
装置及び研磨方法によれば、フィルタ21、22を設け
ることにより、電流計19、20による計測データか
ら、時間に対する変化成分の内、10Hz以下の変動成
分のみを通過させ、それ以上に高い周波数成分をカット
している。そのため制御装置23、24へ送られる測定
データのノイズが大幅に低減されている。そのため精度
良くCMPによる研磨情報を得られるため、研磨パッド
の状態及び研磨の進行状況を精度良く把握できる。その
ためCMP装置及びその研磨方法の精度及び信頼性を向
上できる。
According to the polishing apparatus and the polishing method described in the first and second embodiments, by providing the filters 21 and 22, the data measured by the ammeters 19 and 20 can be used to determine the change components with respect to time. Only fluctuating components of 10 Hz or less are passed, and higher frequency components are cut off. Therefore, the noise of the measurement data sent to the control devices 23 and 24 is significantly reduced. Therefore, polishing information by CMP can be obtained with high accuracy, and the state of the polishing pad and the progress of polishing can be grasped with high accuracy. Therefore, the accuracy and reliability of the CMP apparatus and the polishing method can be improved.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、摩擦を測定する際に生じる外乱成分を除去すること
により、高精度、高信頼性の研磨装置及び研磨方法を提
供できる。
As described above, according to the present invention, a highly accurate and highly reliable polishing apparatus and method can be provided by removing disturbance components generated when measuring friction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態に係る研磨装置及び
研磨方法について説明するためのもので、CMP装置の
概略斜視図。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a CMP apparatus for explaining a polishing apparatus and a polishing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態に係る研磨装置及び
研磨方法について説明するためのもので、テスト用の半
導体ウェハの研磨工程を示しており、(a)図は研磨
前、(b)図は研磨中、(c)図は研磨後の断面図。
FIGS. 2A and 2B are views for explaining a polishing apparatus and a polishing method according to a first embodiment of the present invention, and show a polishing process of a semiconductor wafer for a test; FIG. The figure in () is a view during polishing and the figure (c) is a sectional view after polishing.

【図3】この発明の第1の実施形態に係る研磨装置及び
研磨方法について説明するためのもので、(a)図は研
磨中のモーターに流れる電流の時間変化を示しており、
(b)図は(a)図の6秒間の時間平均データ。
3A and 3B are views for explaining a polishing apparatus and a polishing method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows a time change of a current flowing through a motor during polishing.
(B) The figure shows the time averaged data for 6 seconds in (a).

【図4】従来の研磨装置及び研磨方法について説明する
ためのもので、(a)図は研磨中のモーターに流れる電
流の時間変化を示しており、(b)図は(a)図の6秒
間の時間平均データ。
4A and 4B are views for explaining a conventional polishing apparatus and a conventional polishing method. FIG. 4A shows a time change of a current flowing through a motor during polishing, and FIG. Time averaged data for seconds.

【図5】この発明の第1の実施形態に係る研磨装置及び
研磨方法について説明するためのもので、(a)図は研
磨中のモーターに流れる電流の周波数スペクトルを示し
ており、(b)図は(a)図と別の測定条件においてモ
ーターに流れる電流の周波数スペクトル。
5A and 5B are views for explaining a polishing apparatus and a polishing method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a frequency spectrum of a current flowing through a motor during polishing, and FIG. The figure shows the frequency spectrum of the current flowing through the motor under different measurement conditions from the figure (a).

【図6】この発明の第1の実施形態に係る研磨装置及び
研磨方法について説明するためのもので、(a)、
(b)図は図5(a)、(b)の0〜100Hzの周波
数領域の拡大図。
FIGS. 6A and 6B are views for explaining a polishing apparatus and a polishing method according to the first embodiment of the present invention, wherein FIGS.
FIG. 5B is an enlarged view of a frequency range of 0 to 100 Hz in FIGS.

【図7】この発明の第2の実施形態に係る研磨装置及び
研磨方法について説明するためのもので、半導体装置の
研磨工程を示しており、(a)図は研磨前、(b)、
(c)図は研磨中、(d)図は研磨後の断面図。
FIGS. 7A and 7B are views for explaining a polishing apparatus and a polishing method according to a second embodiment of the present invention, showing a polishing process of a semiconductor device; FIG.
(C) is a sectional view during polishing, and (d) is a sectional view after polishing.

【図8】この発明の第2の実施形態に係る研磨装置及び
研磨方法について説明するためのもので、研磨中のモー
ターに流れる電流の時間変化を示す図。
FIG. 8 is a view for explaining a polishing apparatus and a polishing method according to a second embodiment of the present invention, and is a diagram showing a time change of a current flowing in a motor during polishing.

【図9】従来の研磨装置及び研磨方法について説明する
ためのもので、研磨中のモーターに流れる電流の時間変
化を示す図。
FIG. 9 is a view for explaining a conventional polishing apparatus and a conventional polishing method, and is a diagram showing a time change of a current flowing through a motor during polishing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…定盤 11…研磨パッド 12、15…モーター 13、16…回転軸 14…保持部材 17、18…電源 19、20…電流計 21、22…フィルタ 23、24…制御装置 25…スラリー 26…スラリー供給ノズル 30…シリコン基板 31…SiO膜 32…Al配線層 41…層間絶縁膜 42…バリアメタル層 43…W膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Surface plate 11 ... Polishing pad 12, 15 ... Motor 13, 16 ... Rotating shaft 14 ... Holding member 17, 18 ... Power supply 19, 20 ... Ammeter 21, 22 ... Filter 23, 24 ... Control device 25 ... Slurry 26 ... Slurry supply nozzle 30 silicon substrate 31 SiO 2 film 32 Al wiring layer 41 interlayer insulating film 42 barrier metal layer 43 W film

フロントページの続き (72)発明者 坂田 文彦 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AA11 AA16 AB01 AB06 BA01 BA09 BB02 BC01 BC02 CB01 DA17 Continued on the front page (72) Inventor Fumihiko Sakata 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo F-term in EBARA CORPORATION (reference) 3C058 AA07 AA11 AA16 AB01 AB06 BA01 BA09 BB02 BC01 BC02 CB01 DA17

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被研磨層が形成された半導体基板を研磨
する研磨手段と、 前記研磨手段が敷設された定盤と、 前記半導体基板を保持する保持手段と、 前記保持手段を支持し、該保持手段により保持された半
導体基板の被研磨面を前記研磨手段に当接し押圧する支
持手段と、 前記定盤及び前記保持手段を水平面内において回転させ
る駆動手段と、 前記駆動手段により駆動された前記定盤上の前記研磨手
段、及び前記保持手段により保持された半導体基板の被
研磨面との間の摩擦を検出する摩擦検出手段と、 前記摩擦検出手段により検出された前記摩擦を示す計測
値の時間に対する変化成分の内、低周波数の変化成分の
みを測定する測定手段とを具備することを特徴とする研
磨装置。
A polishing means for polishing a semiconductor substrate on which a layer to be polished is formed; a surface plate on which the polishing means is laid; holding means for holding the semiconductor substrate; Supporting means for abutting and pressing the surface to be polished of the semiconductor substrate held by the holding means against the polishing means; driving means for rotating the platen and the holding means in a horizontal plane; and the driving means driven by the driving means A friction detecting means for detecting friction between the polishing means on the surface plate and a polished surface of the semiconductor substrate held by the holding means; and a measurement value indicating the friction detected by the friction detecting means. A polishing apparatus comprising: measuring means for measuring only a low-frequency change component of a change component with respect to time.
【請求項2】 前記駆動手段は電動機であって、 前記摩擦検出手段は、前記定盤及び前記保持手段を駆動
する前記電動機に流れる電流の内、少なくともいずれか
一方を検出することにより前記摩擦を検出することを特
徴とする請求項1記載の研磨装置。
2. The driving unit is an electric motor, and the friction detecting unit detects the friction by detecting at least one of a current flowing through the electric motor that drives the surface plate and the holding unit. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing is performed.
【請求項3】 前記測定手段は、電気回路で構成される
ノイズフィルター及び演算処理装置の内、少なくともい
ずれか一方を有することを特徴とする請求項1または2
記載の研磨装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the measuring unit has at least one of a noise filter and an arithmetic processing unit configured by an electric circuit.
The polishing apparatus according to the above.
【請求項4】 前記測定手段は、前記摩擦検出手段によ
り検出された前記摩擦を示す計測値の時間に対する変化
成分の内、10Hz以下の変化成分のみを測定すること
を特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の研磨装
置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said measuring means measures only a change component of 10 Hz or less among time-dependent change components of the measured value indicating the friction detected by said friction detecting means. 3. The polishing apparatus according to claim 3.
【請求項5】 半導体基板上に形成された被研磨面を研
磨する工程と、 前記被研磨面を研磨するための研磨手段と前記半導体基
板の被研磨面との間の摩擦を検出する工程と、 前記検出された摩擦を示す計測値の時間に対する変化成
分の内、低周波数の変化成分のみを測定する工程とを具
備することを特徴とする研磨方法。
5. A step of polishing a surface to be polished formed on a semiconductor substrate; a step of detecting friction between polishing means for polishing the surface to be polished and a surface to be polished of the semiconductor substrate; And a step of measuring only a low-frequency change component of the change component of the measured value indicating the detected friction with respect to time.
【請求項6】 前記検出された摩擦を示す計測値の時間
に対する変化成分の内、低周波数の変化成分のみを測定
する工程の後、 前記低周波数の変化成分のみを有する摩擦の測定結果を
基に、最適な研磨条件を算出する工程を更に備えること
を特徴とする請求項5記載の研磨方法。
6. A step of measuring only a low-frequency change component of the change component of the measured value indicating the detected friction with respect to time, based on a measurement result of the friction having only the low-frequency change component. The polishing method according to claim 5, further comprising a step of calculating an optimum polishing condition.
【請求項7】 前記半導体基板は、前記研磨手段の状態
を検出するための試験用の半導体基板であって、 前記研磨条件を算出する工程の後、この算出された研磨
条件に基づいて半導体装置が形成されている半導体基板
の研磨を行うことを特徴とする請求項6記載の研磨方
法。
7. The semiconductor substrate for a test for detecting a state of the polishing means, the semiconductor device being based on the calculated polishing conditions after the step of calculating the polishing conditions. 7. The polishing method according to claim 6, wherein the polishing is performed on the semiconductor substrate on which is formed.
【請求項8】 前記検出された摩擦を示す計測値の時間
に対する変化成分の内、低周波数の変化成分のみを測定
する工程は、前記摩擦を示す計測値の時間に対する変化
成分から10Hz以下の任意の周波数成分のみを測定す
ることを特徴とする請求項5乃至7いずれか1項記載の
研磨方法。
8. A step of measuring only a low-frequency change component of the detected time-dependent change component of the measured value indicating the friction, wherein the measured value indicating the friction indicates an arbitrary frequency of 10 Hz or less from the time-dependent change component. The polishing method according to any one of claims 5 to 7, wherein only the frequency component is measured.
【請求項9】 前記研磨条件は、研磨時間、研磨時に前
記支持部材に加える圧力、研磨手段の回転数、前記保持
部材の回転数、及び前記研磨手段に供給される研磨液の
流量の内、少なくともいずれか1つであることを特徴と
する請求項5乃至8いずれか1項記載の研磨方法。
9. The polishing conditions include a polishing time, a pressure applied to the support member during polishing, a rotation speed of a polishing means, a rotation speed of the holding member, and a flow rate of a polishing liquid supplied to the polishing means. The polishing method according to any one of claims 5 to 8, wherein at least one of the polishing methods is used.
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