JP2002346920A - 研磨装置及び終点検出方法 - Google Patents
研磨装置及び終点検出方法Info
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- JP2002346920A JP2002346920A JP2001154468A JP2001154468A JP2002346920A JP 2002346920 A JP2002346920 A JP 2002346920A JP 2001154468 A JP2001154468 A JP 2001154468A JP 2001154468 A JP2001154468 A JP 2001154468A JP 2002346920 A JP2002346920 A JP 2002346920A
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- Japan
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- Pending
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- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 最近になって研磨装置の高精度化が半導体品
性能向上に伴って要求されている。本発明は解明されて
いない研磨工程を可視化技術を応用し可能にし、研磨性
能向上を目的とした。 【解決手段】 装置は研磨可視化の為のトレーサ粒子供
給装置５、光エネルギーを与える為の照明装置、蛍光を
検出する為のＣＣＤカメラ１１と画像入力及び画像処理
装置１２より構成され、研磨状況をＣＣＤカメラ１１に
より観察、進行状況を計測監視することができる。
性能向上に伴って要求されている。本発明は解明されて
いない研磨工程を可視化技術を応用し可能にし、研磨性
能向上を目的とした。 【解決手段】 装置は研磨可視化の為のトレーサ粒子供
給装置５、光エネルギーを与える為の照明装置、蛍光を
検出する為のＣＣＤカメラ１１と画像入力及び画像処理
装置１２より構成され、研磨状況をＣＣＤカメラ１１に
より観察、進行状況を計測監視することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学材料を研磨する
研磨装置に於ける研磨状態の計測、監視および研磨終点
を検出する方法および上記計測、監視、研磨終点検出機
能を具備する研磨装置に関するものである。
研磨装置に於ける研磨状態の計測、監視および研磨終点
を検出する方法および上記計測、監視、研磨終点検出機
能を具備する研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体プロセスの高集積化に伴
い、使用している光学材料の品質向上が要求され、それ
を製作する研磨加工機の性能も高品質なものが要求され
ている。
い、使用している光学材料の品質向上が要求され、それ
を製作する研磨加工機の性能も高品質なものが要求され
ている。
【０００３】従来研磨加エプロセスは研磨液、研磨材混
入状態で研磨部材により加工されその加工面は研磨部材
と接触している為、研磨中に研磨進行状態を計測、監視
し研磨終点を検出する事は容易ではない特殊な状況での
加工技術であるので現象はまだ分析解明がなされていな
い。
入状態で研磨部材により加工されその加工面は研磨部材
と接触している為、研磨中に研磨進行状態を計測、監視
し研磨終点を検出する事は容易ではない特殊な状況での
加工技術であるので現象はまだ分析解明がなされていな
い。
【０００４】上記研磨加工中のモニタリングシステム及
び研磨終点検出法例としては研磨中の研磨モーター回転
軸のトルク変化から検出する（特開平９−２６２７４３
号公報）、研磨装置に付けられた振動センサから検出す
る（特開平６−３２０４１６号公報）、研磨ループ内に
構成された電気回路の抵抗変化から検出する方法等が示
されている。
び研磨終点検出法例としては研磨中の研磨モーター回転
軸のトルク変化から検出する（特開平９−２６２７４３
号公報）、研磨装置に付けられた振動センサから検出す
る（特開平６−３２０４１６号公報）、研磨ループ内に
構成された電気回路の抵抗変化から検出する方法等が示
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の様
な従来方法では、モーターのトルク変動、外乱振動ノイ
ズの混入、電気的雑音による分解能の劣化等前記方法で
は計測及び終点検出の精度は十分ではない。なお且つ検
出範囲が部分的で研磨面全体広範囲での評価が行なえな
いという問題があった。そこで、本発明は研磨の進行状
態を高精度に計測、監視し且つ異常状態をオンマシン上
でリアルタイムに検出し、さらに研磨終点検出を研磨装
置上で高精度に行える方法及び研磨装置を提供し研磨性
能の向上及び生産時間の短縮等工程能率を上げる事を課
題としている。
な従来方法では、モーターのトルク変動、外乱振動ノイ
ズの混入、電気的雑音による分解能の劣化等前記方法で
は計測及び終点検出の精度は十分ではない。なお且つ検
出範囲が部分的で研磨面全体広範囲での評価が行なえな
いという問題があった。そこで、本発明は研磨の進行状
態を高精度に計測、監視し且つ異常状態をオンマシン上
でリアルタイムに検出し、さらに研磨終点検出を研磨装
置上で高精度に行える方法及び研磨装置を提供し研磨性
能の向上及び生産時間の短縮等工程能率を上げる事を課
題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の研磨装置オンマシン上で研磨状態を計測、
監視し異常を知らせるモニタリングシステムと測定から
研磨終点を検出する方法は、研磨状況を可視化する為研
磨装置研磨材、研磨液中に蛍光トレーサ粒子を供給し研
磨揺動に従って研磨装置部材と被研磨光学材料間を移動
する蛍光トレーサ粒子に外部よりレーザーを研磨揺動の
同期をとりながらシャッターを開閉し光を照射する。光
エネルギーを与えられ発光した蛍光トレーサ粒子を拡大
光学系で拡大し観測センサＣＣＤカメラに結像、上記シ
ャッター部と同期を取りながら画像入力装置で移動粒子
像を取り込む、取り込みは必要研磨面範囲を計測する為
レーザー照射系はマルチファイバーガイドにより必要面
スキャンされる、照射光位置に従ってシーケンシャルに
ＣＣＤセンサはステージにより位置制御され、必要画像
計測範囲像を取り込みコンピュータメモリに記憶保存さ
れる。
め、本発明の研磨装置オンマシン上で研磨状態を計測、
監視し異常を知らせるモニタリングシステムと測定から
研磨終点を検出する方法は、研磨状況を可視化する為研
磨装置研磨材、研磨液中に蛍光トレーサ粒子を供給し研
磨揺動に従って研磨装置部材と被研磨光学材料間を移動
する蛍光トレーサ粒子に外部よりレーザーを研磨揺動の
同期をとりながらシャッターを開閉し光を照射する。光
エネルギーを与えられ発光した蛍光トレーサ粒子を拡大
光学系で拡大し観測センサＣＣＤカメラに結像、上記シ
ャッター部と同期を取りながら画像入力装置で移動粒子
像を取り込む、取り込みは必要研磨面範囲を計測する為
レーザー照射系はマルチファイバーガイドにより必要面
スキャンされる、照射光位置に従ってシーケンシャルに
ＣＣＤセンサはステージにより位置制御され、必要画像
計測範囲像を取り込みコンピュータメモリに記憶保存さ
れる。
【０００７】取り込まれた画像データはコンピュータ画
像処理装置によりその取り込み毎の粒子の粒子密度、分
布、流速等が画像計測され研磨進行状況に於ける各時点
での計測、監視がリアルタイムにモニタリングすること
が出来る。研磨進行が進むにつれて研磨面状態は滑らか
になり、その間を移動する粒子の密度分布、流速等が変
化する。コンピュータ既知データと比較され、進行状況
が計測判断される。最終的に研磨終点を検出し研磨を終
える。上記方法により研磨加工状態の計測、監視、終点
検出が可能となる、上記結果からオンマシン上でリアル
タイムに研磨中の加工評価および研磨終点検出が行え、
従来の人手に介在することなく、研磨精度の向上、研磨
時間の短縮、異常の検出など効果が出きる。
像処理装置によりその取り込み毎の粒子の粒子密度、分
布、流速等が画像計測され研磨進行状況に於ける各時点
での計測、監視がリアルタイムにモニタリングすること
が出来る。研磨進行が進むにつれて研磨面状態は滑らか
になり、その間を移動する粒子の密度分布、流速等が変
化する。コンピュータ既知データと比較され、進行状況
が計測判断される。最終的に研磨終点を検出し研磨を終
える。上記方法により研磨加工状態の計測、監視、終点
検出が可能となる、上記結果からオンマシン上でリアル
タイムに研磨中の加工評価および研磨終点検出が行え、
従来の人手に介在することなく、研磨精度の向上、研磨
時間の短縮、異常の検出など効果が出きる。
【０００８】
【発明の実施の形態】（第１の実施例）次に本発明の実
施形態について説明する、図１はこの発明の実施形態を
示すブロック図である、図１に示す研磨モニタリングシ
ステム及び研磨終点検出装置は研磨装置下部に付けら
れ、この研磨装置は研磨パッド１を中心に数Ｈｚで直進
揺動され、ホルダー２に被研磨材料３が保持されており
上記研磨部材により研磨加工される、ホルダー部下面は
励起光が照射出来る様また研磨観側面が見えるようにま
た研磨材を含んだ研磨液が漏れないよう石英ガラス材で
仕切られている、研磨揺動軸４は上面部から研磨可視化
の為に挿入される蛍光トレーサ粒子供給装置５が付けら
れそこより定時間毎研磨液中に供給される。
施形態について説明する、図１はこの発明の実施形態を
示すブロック図である、図１に示す研磨モニタリングシ
ステム及び研磨終点検出装置は研磨装置下部に付けら
れ、この研磨装置は研磨パッド１を中心に数Ｈｚで直進
揺動され、ホルダー２に被研磨材料３が保持されており
上記研磨部材により研磨加工される、ホルダー部下面は
励起光が照射出来る様また研磨観側面が見えるようにま
た研磨材を含んだ研磨液が漏れないよう石英ガラス材で
仕切られている、研磨揺動軸４は上面部から研磨可視化
の為に挿入される蛍光トレーサ粒子供給装置５が付けら
れそこより定時間毎研磨液中に供給される。
【０００９】研磨装置下部に取り付けられた研磨終点検
出、モニタリングシステムの構成は以下の通りである、
蛍光粒子に光を照射する照射部は光源、レーザー発振器
６、シャッター７、レーザー光口径を広げる為のコリメ
ータ８と光を各測定点にガイドするマルチファイバーガ
イド９と照射部全体の位置をコントロールするＸＹＺθ
ステージ１５で構成される。
出、モニタリングシステムの構成は以下の通りである、
蛍光粒子に光を照射する照射部は光源、レーザー発振器
６、シャッター７、レーザー光口径を広げる為のコリメ
ータ８と光を各測定点にガイドするマルチファイバーガ
イド９と照射部全体の位置をコントロールするＸＹＺθ
ステージ１５で構成される。
【００１０】終点検出計測部は石英ガラス観測窓下に取
り付けられ、可視化された蛍光トレーサ粒子像を観察す
る事が出来る、構成は研磨粒子像を拡大する為の拡大光
学系１０、拡大光学系は顕微鏡拡大系からマクロレンズ
拡大系まで選択取り付けることが出来る様になってい
る。図１１は可視化像を検出する為のＣＣＤカメラで１
０００×１０００画素の高解像な像を見る事が出来る。
図１２はカメラからの映像を取り込む為の画像読み込み
装置とコンピュータを内蔵した画像処理装置より構成さ
れる。図１３は前記照射部シャッターと連動され、光エ
ネルギーが与え粒子像をＣＣＤ及び画像入力装置にタイ
ミイング良く取り込む為の同期制御回路である。上記構
成により、研磨の進行状況を観測、像の画像データを画
像処理し粒子密度、分布、流速等を計測する。
り付けられ、可視化された蛍光トレーサ粒子像を観察す
る事が出来る、構成は研磨粒子像を拡大する為の拡大光
学系１０、拡大光学系は顕微鏡拡大系からマクロレンズ
拡大系まで選択取り付けることが出来る様になってい
る。図１１は可視化像を検出する為のＣＣＤカメラで１
０００×１０００画素の高解像な像を見る事が出来る。
図１２はカメラからの映像を取り込む為の画像読み込み
装置とコンピュータを内蔵した画像処理装置より構成さ
れる。図１３は前記照射部シャッターと連動され、光エ
ネルギーが与え粒子像をＣＣＤ及び画像入力装置にタイ
ミイング良く取り込む為の同期制御回路である。上記構
成により、研磨の進行状況を観測、像の画像データを画
像処理し粒子密度、分布、流速等を計測する。
【００１１】研磨進行状況、最初の頃は研磨が余り進ん
でおらず被研磨材料と研磨部材間に粒子が凹凸にとどま
りその密度分布はまだらになり、流速や流れ方向が複雑
に変化する。
でおらず被研磨材料と研磨部材間に粒子が凹凸にとどま
りその密度分布はまだらになり、流速や流れ方向が複雑
に変化する。
【００１２】しかし研磨進行が進んで来ると、研磨面が
平坦化され上記密度分布は一様に変化する。同様に粒子
の流速および流れのベクトル方向も均一化され画像処理
結果より研磨進行状態を計測監視する事が出来る。コン
ピュータにあらかじめメモリされている研磨進行パター
ンと取り込み画像処理データは比較され最終的に研磨終
点が検出される。
平坦化され上記密度分布は一様に変化する。同様に粒子
の流速および流れのベクトル方向も均一化され画像処理
結果より研磨進行状態を計測監視する事が出来る。コン
ピュータにあらかじめメモリされている研磨進行パター
ンと取り込み画像処理データは比較され最終的に研磨終
点が検出される。
【００１３】従って前記従来方法の様なトルクの変動や
振動、電気ノイズ等の外乱に影響されることなく直接的
に研磨状態を計測監視する事が出来る。
振動、電気ノイズ等の外乱に影響されることなく直接的
に研磨状態を計測監視する事が出来る。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば蛍
光トレーサ粒子を研磨剤の含む研磨液中に混入し粒子を
発光させる為に外部より光エネルギーを与え、発せられ
る蛍光を画像カメラで検出撮影し粒子密度、分布、流
速、方向等を画像処理により計測し、既知パターンと比
較する事により研磨進行状態を計測監視する事ができ、
従来法に比べて直接的に非接触で測定出来る為、外乱の
影響が少なく高精度な研磨加工が出来る。またオンマシ
ン上で研磨中の進行状態をリアルタイムに観察評価する
事が出来る為、時間的ロスも少なく生産性向上が可能と
なる。
光トレーサ粒子を研磨剤の含む研磨液中に混入し粒子を
発光させる為に外部より光エネルギーを与え、発せられ
る蛍光を画像カメラで検出撮影し粒子密度、分布、流
速、方向等を画像処理により計測し、既知パターンと比
較する事により研磨進行状態を計測監視する事ができ、
従来法に比べて直接的に非接触で測定出来る為、外乱の
影響が少なく高精度な研磨加工が出来る。またオンマシ
ン上で研磨中の進行状態をリアルタイムに観察評価する
事が出来る為、時間的ロスも少なく生産性向上が可能と
なる。
【図１】 実施形態を示すブロック図
１ 研磨パッド ２ ホルダー ３ 被研磨材料 ４ 研磨揺動軸 ５ 蛍光トレーサ粒子供給装置 ６ レーザー発振器 ７ シャッター ８ コリメーター ９ マルチファイバーガイド １０ 拡大光学系 １１ ＣＣＤカメラ １２ 画像読み込み＆処理装置 １３ 同期制御回路 １４ カメラ駆動ＸＹＺステージ １５ ＸＹＺθステージ（カメラ用）
Claims (3)
- 【請求項１】 光学材料を研磨する研磨部と、この被研
磨材料の研磨進行状態を計測監視し最終的に加工終点を
検出し研磨停止信号を出力する研磨終点検出部を具備
し、この研磨終点検出部は上記研磨部に取り付けられ研
磨材料の研磨進行状態及び異常を検出する為のモニタリ
ングシステムを具備する事を特徴とする研磨装置。 - 【請求項２】 研磨終点検出部に於ける研磨状態を計測
監視するモニタリングシステムは研磨状況を可視化する
ため研磨液中に被研磨材料と共に蛍光物質のトレーサ粒
子を供給し研磨する供給回収部と、前記研磨中の蛍光ト
レーサ粒子の動きを検出するために、外部よりレーザー
等の光エネルギーを与える為の光照射装置と蛍光トレー
サ粒子像を観察する為の光学拡大系及び画像入刀装置と
画像処理装置を備え、研磨進行中の研磨状態を逐次上記
画像入力装置で読み込み画像処理装置で観側面の蛍光ト
レーサ粒子の粒子密度、分布、流速等を計測研磨状況及
び異常等を監視し最終的に研磨終点を検出する、上記光
照射装置、画像入力装置、画像処理装置を具備し研磨計
測、監視研磨終点検出等を検出する事を特徴とする研磨
装置。 - 【請求項３】 研磨終点検出部に於ける研磨状態を計測
監視するモニタリングシステムは研磨状況を可視化する
為研磨液中に被研磨材料と共に蛍光物質のトレーサ粒子
を供給し研磨する供給回収部と、前記研磨中の蛍光トレ
ーサ粒子の動きを検出するために、外部よりレーザー等
の光エネルギーを与える為の光照射装置と蛍光トレーサ
粒子像を観察する為の光学拡大系及び画像入刀装置と画
像処理装置を備え、研磨進行中の研磨状態を逐次上記画
像入力装置で読み込み画像処理装置で観側面の蛍光トレ
ーサ粒子の粒子密度、分布、流速等を計測研磨状況及び
異常等を監視し最終的に研磨終点を検出する、上記光照
射装置、画像入力装置、画像処理装置を具備し研磨計
測、監視研磨終点検出等を検出する事を特徴とする終点
検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001154468A JP2002346920A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 研磨装置及び終点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001154468A JP2002346920A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 研磨装置及び終点検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002346920A true JP2002346920A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=18998808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001154468A Pending JP2002346920A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 研磨装置及び終点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002346920A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008221416A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 研磨加工ステージにおける半導体基板の監視機器および監視方法 |
| CN103100974A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-05-15 | 南京工业大学 | 一种珩磨机检测系统 |
| CN104647194A (zh) * | 2013-11-19 | 2015-05-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于具有荧光检测的化学机械平坦化的系统和方法 |
-
2001
- 2001-05-23 JP JP2001154468A patent/JP2002346920A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008221416A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 研磨加工ステージにおける半導体基板の監視機器および監視方法 |
| CN103100974A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-05-15 | 南京工业大学 | 一种珩磨机检测系统 |
| CN104647194A (zh) * | 2013-11-19 | 2015-05-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于具有荧光检测的化学机械平坦化的系统和方法 |
| KR20150057961A (ko) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 형광 검출을 갖는 화학기계적 평탄화를 위한 시스템 및 방법 |
| KR101583154B1 (ko) | 2013-11-19 | 2016-01-07 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 형광 검출을 갖는 화학기계적 평탄화를 위한 시스템 및 방법 |
| US9305851B2 (en) | 2013-11-19 | 2016-04-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Systems and methods for chemical mechanical planarization with fluorescence detection |
| CN104647194B (zh) * | 2013-11-19 | 2017-05-24 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于具有荧光检测的化学机械平坦化的系统和方法 |
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