JP2006043857A - Polishing pad and observing device of polishing pad - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は研磨パッド及び研磨パッドの観察装置に係り、特に化学的機械研磨法(CMP)により半導体ウェーハ等のワークを研磨する研磨装置の研磨パッド及び研磨パッドの観察装置に関する。 The present invention relates to a polishing pad and a polishing pad observation device, and more particularly to a polishing pad of a polishing device and a polishing pad observation device for polishing a workpiece such as a semiconductor wafer by chemical mechanical polishing (CMP).
近年、半導体技術の発展により、デザインルールの微細化、多層配線化が進行してきている。このため、従来のように、パターンを形成した層の上に次の層のパターンをそのまま形成しようとすると、前の層の凹凸のために次の層では良好なパターンを形成することが困難であった。そこで、パターンを形成した層の表面を平坦化し、その後、次の層のパターンを形成することが行われている。この場合の平坦化装置として、CMP法による研磨装置が使用されている。 In recent years, with the development of semiconductor technology, the miniaturization of design rules and the formation of multilayer wiring have progressed. For this reason, when it is attempted to form the pattern of the next layer as it is on the layer on which the pattern has been formed as in the prior art, it is difficult to form a good pattern in the next layer due to the unevenness of the previous layer. there were. Therefore, the surface of the layer on which the pattern is formed is flattened, and then the pattern of the next layer is formed. As a planarization apparatus in this case, a polishing apparatus using a CMP method is used.
従来、この種の研磨装置は、各々独立した回転機構により回転される研磨定盤とポリシングヘッドとから構成され、半導体ウェーハをポリシングヘッドに保持させた状態で、研磨定盤に貼着された研磨パッドに押し付けるとともに、研磨材が混合されたスラリを供給することにより、半導体ウェーハの表面を化学的に腐食させながら機械的に研磨する。 Conventionally, this type of polishing apparatus is composed of a polishing surface plate and a polishing head each rotated by an independent rotation mechanism, and a polishing wafer adhered to the polishing surface plate with the semiconductor wafer held by the polishing head. By pressing against the pad and supplying a slurry mixed with an abrasive, the surface of the semiconductor wafer is mechanically polished while being chemically corroded.
研磨パッドは、研磨面にスラリを均一に供給するため、研磨面に多条の溝が形成されているものが通常使用され、それら溝に研磨屑等が付着して研磨レートが低下した際に、ドレッシング装置によって研磨面が定期的にドレッシングされている。 In order to supply slurry uniformly to the polishing surface, the polishing pad is usually used in which a plurality of grooves are formed on the polishing surface, and when polishing scraps adhere to these grooves and the polishing rate decreases. The polishing surface is periodically dressed by a dressing device.
また、研磨パッドは、研磨面の磨耗により溝深さが浅くなった時を、その研磨パッドの寿命到来として判断されている。このため、研磨パッドは、ドレッシング後に溝深さが測定され、その時の溝深さとそれまでの処理枚数とに基づいて耐用枚数を経験的に決定し、耐用枚数に到達した時に研磨パッドの寿命が到来したと判断して、新たな研磨パッドに交換されていた。 Further, the polishing pad is judged to have reached the end of its life when the groove depth becomes shallow due to wear of the polishing surface. For this reason, the groove depth of the polishing pad is measured after dressing, and the durable number is determined empirically based on the groove depth at that time and the number of processed sheets so far, and the life of the polishing pad is reached when the durable number is reached. Judging that it came, it was replaced with a new polishing pad.
また、溝の深さを測定することなく、ポリシングヘッドの回転トルクの変動に基づいて研磨パッドの寿命到来を検出する装置も提案されている(例えば、特許文献1)。 There has also been proposed an apparatus that detects the end of the life of the polishing pad based on fluctuations in the rotational torque of the polishing head without measuring the groove depth (for example, Patent Document 1).
ところで、研磨パッドのドレッシングは、研磨面の目立てのために研磨運転中に実施される通常のドレッシング工程の他、新品の研磨パッドに交換された際に、その研磨パッドの研磨レートが安定化する状態まで、すなわち使用開始状態まで研磨パッドを目立てする立上工程の際にも実施される。使用開始状態の判断は、ドレッシング後の研磨パッドをオペレータが顕微鏡等により観察し、その状態を見て経験的に判断されていた。
しかしながら、研磨パッドに形成された溝の深さに基づいて耐用枚数や研磨パッドの寿命到来を予測する従来の手法では、研磨パッドの磨耗量を効率よく測定する方策がないために、その予測値の信頼性が低く、また、耐用枚数を定量的に取得することができないという問題があった。 However, in the conventional method of predicting the number of service life and the arrival of the life of the polishing pad based on the depth of the groove formed in the polishing pad, there is no way to efficiently measure the amount of wear of the polishing pad. However, there is a problem that the reliability of the sheet is low and the durable sheet number cannot be obtained quantitatively.
また、ポリシングヘッドの回転トルクの変動に基づいて研磨パッドの寿命到来を検出すす特許文献1の手法では、研磨パッド以外の要因が寿命到来の判断に大きく影響を及ぼすため信頼度が低いという欠点があった。その要因とは、例えばスラリーに混合する研磨材であり、研磨材の種類によっては回転トルクの変動に影響を与えるものがあるからである。また、他の要因として、ウェーハにパターンが形成されているか否かの品種の違いがある。パターンが形成されているウェーハの場合、研磨当初はパターンを研磨するためトルクが高く、この後パターンが研磨されて平坦化されていくとトルクが小さくなるからである。 Further, the method of Patent Document 1 that detects the arrival of the life of the polishing pad based on the fluctuation of the rotational torque of the polishing head has a drawback that the reliability is low because factors other than the polishing pad greatly affect the determination of the arrival of the life. there were. This is because, for example, the abrasive mixed with the slurry, and depending on the type of the abrasive, there is an effect on the fluctuation of the rotational torque. As another factor, there is a difference in the type of whether or not a pattern is formed on the wafer. In the case of a wafer on which a pattern is formed, the torque is high at the beginning of polishing to polish the pattern, and then the torque is reduced when the pattern is polished and flattened thereafter.
一方、研磨パッドを使用開始状態まで目立てする前記従来のドレッシング手法では、オペレータによってその開始状態が経験的に判断されていたので、その判断を自動化したいという要望があった。 On the other hand, in the conventional dressing technique in which the polishing pad is conspicuous to the use start state, since the start state is determined empirically by the operator, there is a demand for automating the determination.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、研磨パッドの状態により耐用枚数を定量的に判定することができるとともに研磨パッドの寿命到来を正確に判定することができ、また、研磨パッドの使用開始時期を自動で判断することができる研磨パッド及び研磨パッドの観察装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the number of serviceable sheets can be quantitatively determined according to the state of the polishing pad, and the arrival of the life of the polishing pad can be accurately determined. An object of the present invention is to provide a polishing pad and a polishing pad observation device that can automatically determine when to start using the polishing pad.
請求項1に記載の発明は、前記目的を達成するために、ワークを研磨するとともにその研磨面に溝が形成された研磨パッドにおいて、前記研磨パッドの溝内に、研磨パッドの厚み方向で、断面積が連続的に変化する形状の突起部が形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a polishing pad in which a workpiece is polished and a groove is formed on a polishing surface thereof, and in the groove of the polishing pad, in the thickness direction of the polishing pad, A protrusion having a shape whose cross-sectional area continuously changes is formed.
研磨パッドの状態により耐用枚数を定量的に判定でき、かつ研磨パッドの寿命到来を正確に判定するためには、研磨パッドにおいても工夫を施す必要がある。そこで、請求項1に記載の研磨パッドの発明によれば、研磨パッドの溝内に、研磨パッドの厚み方向で、断面積が連続的に変化する形状の突起部を形成している。また、この突起部の上面は、好ましくは研磨面と面一である。 In order to quantitatively determine the number of usable sheets depending on the state of the polishing pad and accurately determine the arrival of the life of the polishing pad, it is necessary to devise the polishing pad as well. Therefore, according to the invention of the polishing pad of the first aspect, the protrusion having a shape in which the cross-sectional area continuously changes in the thickness direction of the polishing pad is formed in the groove of the polishing pad. Further, the upper surface of the protrusion is preferably flush with the polishing surface.
そして、請求項1の研磨パッドを使用する研磨装置においては、請求項2に記載の如く、前記研磨パッドの対向位置に設置されるとともに前記突起部を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された前記突起部の画像に基づいて突起部の上面の面積を算出し、その面積に基づいて前記研磨パッドの状態を判断する判断部と、を備えた研磨パッドの観察装置を有することを特徴としている。
In the polishing apparatus using the polishing pad according to claim 1, as described in
請求項2の観察装置によれば、突起部は撮像手段によってワークが1枚研磨される毎、又は複数枚研磨される毎に撮像されるとともに、その上面の面積は判断部によって算出され、その面積に基づいて研磨パッドの状態が判断される。
According to the observation device of
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記判断部は、前記研磨パッドの寿命と判定される前記突起部の上面の基準面積と前記突起部の前記算出した面積とを比較する比較部、及び/又は前記突起部の前記算出した面積に基づいて研磨可能ワークの残枚数、もしくは寿命に対する現時点までの使用割合、使用枚数を予告する予告部を有していることを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the invention according to
請求項3の観察装置によれば、比較部は、予め記憶されている研磨パッドの寿命到来を示す突起部の基準面積と、現在の突起部の面積とを比較し、その面積が基準面積と一致した時に、研磨パッドの寿命が到来したと判断する。したがって、本発明によれば、研磨パッドの磨耗量を効率よく測定可能な突起部を研磨パッドに形成し、この突起部の面積に基づいて研磨パッドの寿命を判断する観察装置を備えたので、研磨パッドの寿命到来を自動でかつ正確に判定することができる。また、突起部の上面の面積に対応するワークの処理枚数を予め取得し、これを情報として予告部の記憶部に記憶させておくことにより、その時に算出された面積から研磨可能ワークの残枚数も容易に推定でき、研磨パッドの寿命に対する使用割合を定量的に取得することができる。 According to the observation apparatus of claim 3, the comparison unit compares the reference area of the protrusion that indicates the life of the polishing pad stored in advance and the area of the current protrusion, and the area is the reference area. When they match, it is determined that the life of the polishing pad has come. Therefore, according to the present invention, the projection is formed on the polishing pad capable of efficiently measuring the abrasion amount of the polishing pad, and the observation device for judging the life of the polishing pad based on the area of the projection is provided. The arrival of the life of the polishing pad can be automatically and accurately determined. In addition, by acquiring the number of workpieces to be processed corresponding to the area of the upper surface of the protrusion in advance and storing this information in the storage unit of the notice unit, the remaining number of workpieces that can be polished from the area calculated at that time Can be easily estimated, and the usage rate relative to the life of the polishing pad can be obtained quantitatively.
更に、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記判断部には、前記突起部の前記算出した面積が、前記基準面積に到達したことを前記比較部にて検知された際に警報を発するアラーム手段が設けられていることを特徴としている。 Furthermore, in the invention according to claim 4, in the invention according to claim 3, the determination unit detects that the calculated area of the protrusion has reached the reference area by the comparison unit. It is characterized in that alarm means is provided for issuing an alarm when it is issued.
これにより、請求項4に記載の観察装置によれば、オペレータは、アラーム手段から発する警報により、研磨パッドが寿命により交換時期であることを確認できる。なお、研磨装置は、アラーム手段から警報が発するタイミング、又はそのワークの研磨終了時に自動停止するように制御されている。 Thus, according to the observation device of the fourth aspect, the operator can confirm that the polishing pad is in the replacement period due to the life by the alarm issued from the alarm means. The polishing apparatus is controlled so as to automatically stop at the timing when an alarm is issued from the alarm means or at the end of polishing of the workpiece.
一方、研磨パッドの使用開始時期を自動で判断するためには、研磨パッドにおいても工夫を施す必要がある。そこで、請求項5の研磨パッドの発明によれば、研磨パッドの研磨面を所定の色によって着色している。この色は、研磨パッドの色と異なる色であればよく、また、その着色位置は研磨パッドの一部でもよく、全体でもよい。塗料が剥げることを考慮すれば、研磨パッドの極一部を着色することが好ましい。 On the other hand, in order to automatically determine when to start using the polishing pad, it is necessary to devise the polishing pad. Therefore, according to the invention of the polishing pad of claim 5, the polishing surface of the polishing pad is colored with a predetermined color. This color may be a color different from the color of the polishing pad, and the coloring position may be a part of the polishing pad or the whole. Considering that the paint is peeled off, it is preferable to color a part of the polishing pad.
そして、請求項5の研磨パッドを使用する研磨装置においては、請求項6に記載の如く、前記研磨パッドの対向位置に設置されるとともに前記研磨面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された前記研磨面の画像に基づいて研磨面の着色面積を算出し、その着色面積に基づいてワークの研磨開始時期を判断する判断部と、を備えた研磨パッドの観察装置を有していることを特徴としている。 Further, in the polishing apparatus using the polishing pad according to claim 5, as described in claim 6, the imaging device is installed at an opposed position of the polishing pad and images the polishing surface, and the imaging device captures an image. A polishing pad observation device comprising: a determination unit that calculates a colored area of the polished surface based on the image of the polished surface and determines a polishing start time of the workpiece based on the colored area; It is characterized by that.
請求項6の観察装置によれば、研磨面はドレッシング装置によってドレッシングされ、その着色された研磨面は、そのドレッシングの合間に撮像手段によって所定時間間隔で撮像される。着色部分はドレッシングによって徐々にその塗料が剥げていく。そして、徐々に小さくなる着色部分の面積は判断部によって常時算出され、その着色部分の面積に基づいて研磨パッドの使用開始時期を判断する。したがって、研磨パッドの使用開始時期を自動で判断することができる。 According to the observation apparatus of claim 6, the polished surface is dressed by the dressing device, and the colored polished surface is imaged at predetermined time intervals by the imaging means between the dressings. The colored part is gradually peeled off by dressing. The area of the colored portion that gradually decreases is always calculated by the determination unit, and the use start time of the polishing pad is determined based on the area of the colored portion. Therefore, the use start time of the polishing pad can be automatically determined.
請求項7に記載の観察装置によれば、前記判断部には、前記算出した着色面積が、ワーク研磨開始時期に相当する基準面積に到達した時に警報を発するアラーム手段が設けられていることを特徴としている。 According to the observation apparatus of claim 7, the determination unit is provided with an alarm unit that issues an alarm when the calculated colored area reaches a reference area corresponding to a work polishing start time. It is a feature.
本発明に係る研磨パッドの観察装置によれば、突起部を撮像手段によって撮像するとともに、その突起部の上面の面積を判断部によって算出し、その面積に基づいて研磨パッドの状態を判断するので、研磨パッドの寿命到来を自動でかつ正確に判断することができる。 According to the polishing pad observation device of the present invention, the projection is imaged by the imaging means, the area of the upper surface of the projection is calculated by the determination unit, and the state of the polishing pad is determined based on the area. Thus, it is possible to automatically and accurately determine the life of the polishing pad.
また、本発明に係る研磨パッドの観察装置によれば、着色された研磨面を撮像手段によって撮像するとともに、その着色面積を判断部によって算出し、その着色面積に基づいて研磨パッドの研磨開始時期を判断するので、研磨パッドの使用開始時期を自動で判断することができる。 Further, according to the polishing pad observation device of the present invention, the colored polishing surface is imaged by the imaging means, the colored area is calculated by the determination unit, and the polishing start time of the polishing pad is calculated based on the colored area. Therefore, the use start time of the polishing pad can be automatically determined.
以下、添付図面に従って本発明に係る研磨パッド及び研磨パッドの観察装置の好ましい実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of a polishing pad and a polishing pad observation device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、実施の形態の研磨パッド及び研磨パッドの観察装置が適用されたウェーハ研磨装置10の要部斜視図が示されている。同図に示すウェーハ研磨装置10は、半導体ウェーハをCMP法により研磨する研磨装置であり、回転する研磨定盤12の上面にポリウレタン製の研磨パッド14が貼付されている。この研磨パッド14は、研磨面16に多数本の溝18、18…が格子状に形成された溝付きのパッドである。研磨パッド14の上方には、ポリシングヘッド20が配置される。このポリシングヘッド20は、図2の如くウェーハWを保持しながら、図1のモータ21から回転軸22を介して伝達された回転力により回転され、図2のウェーハWを研磨パッド14の研磨面16に当接させるように配置されている。
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a
ポリシングヘッド20は、ヘッド本体24、バックプレート26、リテーナリング28、保護シート30、バックプレート用エアバッグ32及びリテーナーリング用エアバッグ34等から構成されている。
The polishing
バックプレート用エアバッグ32は、ゴムシート36とヘッド本体24とで形成される空間で、エアライン38からエアが供給され、バックプレート26を研磨パッド14に向けて加圧する。リテーナーリング用エアバッグ34は、ゴムシート36とヘッド本体24とで形成される空間で、バックプレート用エアバッグ32よりも外周側に設けられる。このリテーナーリング用エアバッグ34には、エアライン40からエアが供給され、リテーナリング28を研磨パッド14に向けて押圧する。
The
また、バックプレート26の下面には外周部にエア噴出口42、42…が形成され、中央部にはエア噴出口44、44…が形成されている。エア噴出口42、42…はメインエア噴射経路46に接続され、一方エア噴出口44、44…は、サブエア噴射経路48及び不図示の切替バルブを介して正圧ライン及び負圧ラインに接続されている。
Further, air jet holes 42, 42,... Are formed on the outer periphery of the
保護シート30は、周縁部がリテーナーリング28に保持されており、ウェーハWが硬いバックプレート26に直接接触することを防止し、ウェーハWに当接してバックプレート26からのエア圧をウェーハWに伝達する。バックプレート26から噴射されたエアはバックプレート26とリテーナーリング28との隙間から外部に排気される。メインエア噴射経路46によるエアの圧力とサブエア噴射経路48によるエアの圧力とをそれぞれ調整することによって、ウェーハWの研磨形状が制御される。
The
保護シート30にはウェーハ吸着用の吸着口(不図示)が形成されており、ウェーハWの搬送時にウェーハWを吸着保持するために使用される。すなわち、ウェーハWの吸着時は、切替バルブによってサブエア噴射経路48が負圧ラインに切り替えられ、複数の吸着口を経由してウェーハWに吸引力が伝達される。
A suction port (not shown) for sucking a wafer is formed in the
ポリシングヘッド20は以上のように構成され、このポリシングヘッド20によって保持されたウェーハWが研磨パッド14の溝付き研磨面16に押し付けられ、研磨定盤12とポリシングヘッド20とがそれぞれ回転されながら、研磨パッド14上にスラリが供給されることにより、ウェーハWが研磨される。
The polishing
ところで、実施の形態の研磨パッド14は、図3に示した要部拡大図の如く、溝18の一部に突起部50が形成されている。この突起部50は、研磨パッド14の磨耗状況を判定するためのものであり、研磨パッド14の厚み方向で、断面積が連続的に変化する形状に形成されている。また、突起部50の上面は、研磨パッド14の研磨面16と面一に形成されている。なお、実施の形態の突起部50は、図4の如く円錐台状に形成されているが、三角錐台形状、四角錐台形状であってもよい。
Incidentally, the
図1には、実施の形態の研磨パッドの観察装置を構成するイメージセンサ(撮像手段)52が研磨パッド14の上方に設置される。このイメージセンサ52は、CCDカメラであり、撮影レンズ54を研磨パッド14に向けて設置されるとともに、図3に示した突起部50を上方から撮像可能な位置に位置決めされている。すなわち、イメージセンサ52によって突起部50を撮像する際には、研磨定盤12を回動させて突起部50を、図3の如くイメージセンサ52の下方位置に位置させる。突起部50の形成位置は特に問わないが、ウェーハWの研磨時において、特に磨耗量が大きい箇所に配置することが寿命評価の点で好ましい。また、突起部50の個数は1個に限定されず複数個であってもよいが、その場合には、突起部毎に異なる色を着色し、突起部とその磨耗量とを対応付けさせておくことが好ましい。
In FIG. 1, an image sensor (imaging means) 52 constituting the polishing pad observation apparatus of the embodiment is installed above the
イメージセンサ52から出力される突起部50の画像信号は、図5の如く、実施の形態の観察装置の判断部56を構成する画像処理部58に出力され、ここで画像処理される。そして、判断部56に組み込まれたCPU60は、画像処理部58により画像処理された突起部50を示す映像信号をモニタ62に出力する。これにより、モニタ62には、図3に示す突起部50の上面64を示す画像が、図6の如く表示される。
As shown in FIG. 5, the image signal of the
また、図5に示したCPU60は、画像処理部58により画像処理された映像信号を、例えば白黒二値化処理することにより突起部50の上面64のエッジ部を抽出し、このエッジ部の座標位置に基づいて上面64の直径を算出する機能を有するとともに、この直径から面積を算出する機能も有している。算出した直径及び面積は、モニタ62に突起部50の画像(図6参照)とともに数値表示される。
Further, the
更に、図5に示す判断部56には、ROM(記憶部)66が組み込まれている。このROM66には、研磨パッド14の寿命到来と判定される突起部50の上面64の寿命面積(基準面積)を示す情報、及び突起部50の上面64の直径を示す情報が記憶されるとともに、上面64の面積、又は突起部50の上面64の直径に基づいた研磨可能ウェーハWの残枚数を示す情報が記憶されている。
Furthermore, a ROM (storage unit) 66 is incorporated in the
CPU60は、ROM66に記憶された前記寿命面積と、実際に算出した上面64の面積とを比較する比較機能(比較部)を有するとともに、実際に算出した上面64の面積に基づいて研磨可能ウェーハの残枚数を予告する予告機能(予告部)も有している。比較機能により比較した内容、例えば、現在の面積が寿命面積に対して何%であるかの内容はモニタ62に数値表示され、また、予告機能により予告した残枚数もモニタ62に数値表示される。これにより、オペレータは、研磨パッド14の寿命に対する使用割合を定量的に確認できるようになっている。更に、CPU60は、実際に算出した上面64の面積が、寿命面積に到達したことを確認すると、スピーカー(アラーム手段)68を制御して警報を発生させる。これにより、オペレータは、スピーカー68から発する警報により、研磨パッド14が寿命により交換時期であることを確認できる。
The
次に、前記の如く構成された研磨パッドの観察装置の作用について説明する。 Next, the operation of the polishing pad observation apparatus configured as described above will be described.
まず、ウェーハWの研磨開始前に、磨耗前の突起部50を図3の如く撮像し、突起部50の画像をモニタ64に図6の如く表示するとともに、この時の上面64の直径及び面積を表示する。
First, before starting the polishing of the wafer W, the
実施の形態の突起部50は円錐台形状なので、研磨パッド14の磨耗による突起部50の直径の変化について説明する。勿論、突起部50の上面の断面積の変化で説明してもよいが、円錐台形状の突起部50は、断面積の変化よりも直径の変化で説明した方が理解し易い。これに対して三角錐台形状、四角錐台形状の場合は、断面積の変化で説明した方が理解し易い。
Since the
例えば、研磨開始前の突起部50の上面の直径が2mm(断面積の場合は、3.14mm2 )であり、突起部50が0.5mm磨耗した図7〜図9の状態が研磨パッド14の寿命到来と設定し、この時の突起部50の上面64の直径が3mm(断面積の場合は、7.07mm2 )になるとする。この3mm(断面積の場合は、7.07mm2 )の情報がROM66に記憶されている。
For example, the state of FIGS. 7 to 9 in which the diameter of the upper surface of the
突起部50は、イメージセンサ52によって、ウェーハWが1枚研磨される毎、又は複数枚研磨される毎に撮像されるとともに、その直径及び断面積は図5に示した判断部56のCPU60によって算出され、直径及び断面積がモニタ62に数値表示されている。また、直径及び断面積とともに研磨可能ウェーハの残枚数もモニタ62に数値表示されている。例えば、CPU60によって算出された突起部50の上面64の直径が2.2mmの場合、直径と高さの比率から研磨パッド14は0.1mmほど磨耗したことになり、全体寿命の20%まで到達したことになる。CPU60は、全体寿命の20%まで到達した内容をモニタ62に数値表示するとともに、その直径に基づいた研磨可能ウェーハWの残枚数をROM66から読み出し、その残枚数をモニタ62に数値表示する。
The
そして、CPU60は、算出した突起部50の上面64の直径が3mmに到達した時に、研磨パッド14の寿命が到来したと判断し、スピーカー68から警報を発生させる。これにより、オペレータは、研磨パッド14が寿命により交換時期であることを容易に確認できる。
Then, the
以上の如く、実施の形態の研磨パッド14の観察装置によれば、研磨パッド13の磨耗磨滅量を効率よく測定可能な突起部50を研磨パッド14の溝18内に形成し、この突起部50の上面64の断面積、又は直径に基づいて研磨パッド14の寿命を判断するので、研磨パッド14の寿命到来を自動でかつ正確に判定することができる。
As described above, according to the observation apparatus for the
また、突起部50の断面積に対応するウェーハWの処理枚数を予め取得し、これを情報として判断部56のROM66に記憶させておくことにより、その時に算出された断面積又は直径から研磨可能ウェーハWの残枚数も容易に推定でき、研磨パッド14の寿命に対する使用割合を定量的に取得することができる。
Further, the number of processed wafers W corresponding to the cross-sectional area of the
ところで、新品の研磨パッド14に交換された際に、その研磨パッド14は、研磨レートが安定化する状態まで、すなわち使用開始状態までドレッシング装置によって目立てされ、その後にウェーハWの研磨が開始される。
By the way, when the
次に、研磨パッド14の使用開始時期を自動で判断する手法について説明する。
Next, a method for automatically determining when to start using the
まず、そのために、図10の如く研磨パッド14の研磨面の一部分15が、所定の色によって着色されている。この色は、研磨パッド14の色と異なる色であればよく、また、その着色位置は研磨パッドの一部でもよく、全体でもよい。塗料が剥げることを考慮すれば、研磨パッドの極一部を着色することが好ましい。実施の形態では、2本の縦溝18と2本の横溝18とによって挟まれて形成される矩形状のダイス部(一部分)15の全表面が着色されている。
First, for this purpose, a
そして、この着色されたダイス部15が図1に示したイメージセンサ52によって撮像され、その画像信号が図5に示した判断部56の画像処理部58によって画像処理される。CPU60は、画像処理部58により画像処理されたダイス部15を示す映像信号をモニタ62に出力する。これにより、モニタ62には、ダイス部15を示す画像が表示される。
The
また、CPU60は、画像処理部58により画像処理された映像信号を、例えば白黒二値化処理することにより、図11の着色部70のエッジ部70Aを抽出し、このエッジ部70Aの座標位置に基づいて着色部70の面積を算出する機能を有している。算出した面積は、モニタ62に数値表示される。
Further, the
また、判断部56のROM66には、研磨パッド14の使用開始時期と判定される着色部70の面積を示す情報が記憶されている。
Further, the
CPU60は、ROM66に記憶された前記面積と、実際に算出した着色部70の面積とを比較する比較機能(比較部)を有している。比較機能により比較した内容、例えば、現在の面積が使用開始時期の面積に対して何%であるかの内容はモニタ62に数値表示される。また、CPU60は、実際に算出した着色部70の面積が、使用開始時期の面積に到達したことを確認すると、スピーカー68を制御して警報を発生させる。これにより、オペレータは、スピーカー68から発する警報により、研磨パッド14が使用開始状態にドレッシングされたことを確認できる。
The
交換された研磨パッド14の研磨面をドレッシング装置によって、ドレッシングしていくと、図11に示したようにダイス部15の4辺のエッジ15Aが、その表面よりも磨耗が進行していき、着色部70がその外周部から中心部に向けて削られていく。この状況はイメージセンサ52によって撮像され、そして、CPU60によってその面積が算出されている。
When the polished surface of the replaced polishing
着色部70の使用開始時期の面積は、経験的にダイス部15の表面積に対して10%であるために、ROM66には、その10%の面積が記憶されている。例えば、15mm×15mmの面積(2.25mm2 )を持つダイス部15の場合には、その10%の面積(0.225mm2 )が記憶されている。したがって、実際に算出した着色部70の面積が0.225mm2 になった際に、CPU60は、研磨パッド14が使用開始状態に到達したと判断し、スピーカー68を制御して警報を発生させる。これにより、研磨パッド14の使用開始時期を自動で判断することができる。
Since the area at the start of use of the
10…ウェーハ研磨装置、12…研磨定盤、14…研磨パッド、16…研磨面、18…溝、20…ポリシングヘッド、50…突起部、52…イメージセンサ、54…撮影レンズ、56…判断部、58…画像処理部、60…CPU、62…モニタ、64…突起部50の上面、66…ROM、68…スピーカー、70…着色部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記研磨パッドの溝内に、研磨パッドの厚み方向で、断面積が連続的に変化する形状の突起部が形成されていることを特徴とする研磨パッド。 In a polishing pad with a groove formed on the polishing surface while polishing the workpiece,
A polishing pad, wherein a protrusion having a shape in which a cross-sectional area continuously changes in a thickness direction of the polishing pad is formed in a groove of the polishing pad.
前記研磨パッドの対向位置に設置されるとともに前記突起部を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された前記突起部の画像に基づいて突起部の上面の面積を算出し、その面積に基づいて前記研磨パッドの状態を判断する判断部と、
を備えたことを特徴とする研磨パッドの観察装置。 Provided in a polishing apparatus for pressing and polishing the workpiece against the polishing surface of the polishing pad according to claim 1;
An imaging unit that is installed at a position facing the polishing pad and that images the projection;
A determination unit that calculates the area of the upper surface of the protrusion based on the image of the protrusion captured by the imaging unit, and determines the state of the polishing pad based on the area;
An apparatus for observing a polishing pad, comprising:
前記研磨面が所定の色によって着色されていることを特徴とする研磨パッド。 In a polishing pad for polishing a workpiece by its polishing surface,
A polishing pad, wherein the polishing surface is colored with a predetermined color.
前記研磨パッドの対向位置に設置されるとともに前記研磨面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された前記研磨面の画像に基づいて研磨面の着色面積を算出し、その着色面積に基づいてワークの研磨開始時期を判断する判断部と、
を備えたことを特徴とする研磨パッドの観察装置。 It is provided in a polishing apparatus for polishing by pressing the workpiece against the polishing surface of the polishing pad according to claim 5,
An imaging unit that is installed at a position facing the polishing pad and images the polishing surface;
Calculating a colored area of the polished surface based on the image of the polished surface imaged by the imaging means, and a determination unit for determining the polishing start time of the workpiece based on the colored area;
An apparatus for observing a polishing pad comprising:
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-
2004
- 2004-08-09 JP JP2004232061A patent/JP2006043857A/en active Pending
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