JP2008108940A - Device and method for polishing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨装置及び研磨方法、特にULSI(Ultralarge-scale integrated)などの半導体を製造するプロセスにおいて実施される半導体デバイスの平坦化研磨に用いる研磨装置または研磨方法に関するものである。 The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method, and more particularly to a polishing apparatus or a polishing method used for planarization polishing of a semiconductor device performed in a process of manufacturing a semiconductor such as ULSI (Ultralarge-scale integrated).
半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って半導体製造プロセスの工程が増加し複雑になってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面の平坦度を確保するのが困難になってきている。表面に於ける段差の存在は配線の段切れ、局所的な抵抗の増大などを招き、断線や電気容量の低下をもたらす。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつながる。 As the semiconductor integrated circuit is highly integrated and miniaturized, the number of steps of the semiconductor manufacturing process is increasing and complicated. Along with this, it has become difficult to ensure the flatness of the surface of the semiconductor device. The presence of a step on the surface leads to disconnection of wiring, an increase in local resistance, etc., leading to disconnection and a decrease in electric capacity. Insulating films also lead to breakdown voltage degradation and leakage.
一方、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って光リソグラフィの光源波長は短くなり、開口数いわゆるNAが大きくなってきていることに伴い、半導体露光装置の焦点深度が実質的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以上にデバイス表面の平坦化が要求されている。このような半導体表面を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical PolishingまたはChemical Mechanical Planarization 、以下、CMPと呼称する) 技術が有望な方法と考えられている。 On the other hand, as the semiconductor integrated circuit is highly integrated and miniaturized, the light source wavelength of photolithography is shortened, and the numerical aperture, so-called NA, is increasing, so that the depth of focus of the semiconductor exposure apparatus is substantially reduced. It is coming. In order to cope with a decrease in the depth of focus, the device surface needs to be flattened more than ever. As a method for planarizing such a semiconductor surface, a chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing or Chemical Mechanical Planarization, hereinafter referred to as CMP) technique is considered a promising method.
CMPによる研磨装置は、上面に研磨部材を取り付けたプラテンと、ウエハなどの研磨対象物を取り付けた研磨ヘッドとを備える。プラテンおよび研磨ヘッドは、研磨ヘッドが、研磨部材に研磨対象物を押しつけた状態で、それぞれ所定の回転数で回転する。さらに、研磨ヘッドは、研磨部材上において往復運動(以下、揺動と呼称する)を行う。このようにして、研磨対象物の表面が、研磨部材によって平坦かつ鏡面に研磨される。 A polishing apparatus using CMP includes a platen having a polishing member attached to the upper surface and a polishing head having a polishing object such as a wafer attached thereto. The platen and the polishing head each rotate at a predetermined number of rotations in a state where the polishing head presses the object to be polished against the polishing member. Further, the polishing head performs a reciprocating motion (hereinafter referred to as swinging) on the polishing member. In this way, the surface of the object to be polished is polished to a flat and mirror surface by the polishing member.
このような研磨装置において、研磨の終了点を検出する方法として、研磨中の研磨摩擦力の変化を検出する方法が知られている。研磨対象物であるウエハは、半導体、導体、絶縁体の異なる材質からなる積層構造を有する。異なる材質では、研磨による摩擦係数が異なるので、研磨摩擦力の変化を検出することによって、研磨対象の材質が変化したことを検出し、研磨の終了点を検出することができる。 In such a polishing apparatus, a method for detecting a change in polishing friction force during polishing is known as a method for detecting the end point of polishing. A wafer that is an object to be polished has a laminated structure made of different materials such as semiconductors, conductors, and insulators. Since different materials have different friction coefficients due to polishing, by detecting a change in polishing frictional force, it is possible to detect that the material to be polished has changed, and to detect the end point of polishing.
一方、研磨摩擦力は、研磨ヘッドの揺動によって変化する。研磨摩擦力の変化を検出することによって、研磨の終了点を検出する場合には、研磨摩擦力の、研磨ヘッドの揺動による変化を除去するのが都合がよい。研磨ヘッドの揺動による変化をアナログ・ローパスフィルタによって除去する場合には、カットオフ周波数およびゲインなどを調整する必要があり、また、数十秒の遅れが発生する。そこで、研磨摩擦力の、揺動周期ごとの平均値を求めることによって、研磨終了を検出することが提案されている(たとえば、特許文献1)。 On the other hand, the polishing frictional force is changed by the oscillation of the polishing head. When detecting the polishing end point by detecting the change in the polishing friction force, it is convenient to remove the change in the polishing friction force due to the oscillation of the polishing head. When the change due to the oscillation of the polishing head is removed by the analog low-pass filter, it is necessary to adjust the cutoff frequency, the gain, and the like, and a delay of several tens of seconds occurs. Therefore, it has been proposed to detect the end of polishing by obtaining an average value of the polishing friction force for each oscillation cycle (for example, Patent Document 1).
しかし、研磨摩擦力の、揺動周期ごとの平均値は、揺動機構の状態など他の要因によっても変化するので、研磨摩擦力の、揺動周期ごとの平均値のみによって研磨終了を確実に検出できない場合もある。 However, since the average value of the polishing friction force for each oscillation cycle varies depending on other factors such as the state of the oscillation mechanism, the polishing end can be ensured only by the average value of the polishing friction force for each oscillation cycle. It may not be detected.
したがって、研磨終了を確実に検出することができる研磨装置および研磨方法に対するニーズがある。 Therefore, there is a need for a polishing apparatus and a polishing method that can reliably detect the end of polishing.
本発明による研磨方法は、回転する保持手段上に保持した研磨対象物に、研磨部材を設けた研磨ヘッドを押圧して回転させながら揺動させて、前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、前記研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動によって生じる振幅を求め、前記揺動によって生じる振幅の変化によって研磨の終了点を検出することを特徴とする。 The polishing method according to the present invention is a polishing method in which the polishing object is polished by pressing and rotating a polishing head provided with a polishing member against a polishing object held on a rotating holding means. Then, the amplitude generated by the oscillation of the torque applied to the polishing head is obtained, and the polishing end point is detected by the change in the amplitude generated by the oscillation.
研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動による振幅の幅は、研磨対象材の平坦度、すなわち研磨の終了と密接に関係しているので、揺動による振幅の幅を観察することにより、確実に研磨の終了を検出することができる。 The width of the amplitude of the torque applied to the polishing head due to the oscillation is closely related to the flatness of the material to be polished, that is, the end of the polishing. Can be detected.
本発明の一実施形態による研磨方法は、前記研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動の1周期内における最大値および最小値の差から、前記揺動によって生じる振幅を求めることを特徴とする。 A polishing method according to an embodiment of the present invention is characterized in that an amplitude generated by the swing is obtained from a difference between a maximum value and a minimum value of a torque applied to the polishing head within one cycle of the swing.
本実施形態によれば、揺動の1周期内における最大値および最小値の差から、揺動によって生じる振幅を確実に求めることができる。 According to the present embodiment, it is possible to reliably determine the amplitude caused by the swing from the difference between the maximum value and the minimum value within one cycle of the swing.
本発明の他の実施形態による研磨方法は、前記研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動による影響を除去した値を求め、前記揺動による影響を除去した値をさらに考慮して研磨の終了点を検出することを特徴とする。 In a polishing method according to another embodiment of the present invention, a value of the torque applied to the polishing head is determined by removing the influence of the fluctuation, and the polishing end point is determined by further considering the value from which the influence of the fluctuation is removed. It is characterized by detecting.
研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動による影響を除去した値は、研磨対象材の材質の差に依存し、研磨終了と密接に関係しているので、揺動による振幅の幅とともに観察することにより、確実に研磨の終了を検出することが得きる。 The value of the torque applied to the polishing head, which eliminates the influence of oscillation, depends on the difference in the material of the material to be polished and is closely related to the end of polishing. It is possible to reliably detect the end of polishing.
本発明の他の実施形態による研磨方法は、前記研磨ヘッドにかかるトルクおよび前記保持手段にかかるトルクの差の、揺動による影響を除去した値を求め、前記揺動による影響を除去した値をさらに考慮して研磨の終了点を検出することを特徴とする。 In a polishing method according to another embodiment of the present invention, a difference between the torque applied to the polishing head and the torque applied to the holding unit is obtained by removing the influence of the fluctuation, and the value obtained by removing the influence of the fluctuation is obtained. Further, it is characterized in that the polishing end point is detected.
研磨ヘッドにかかるトルクおよび保持手段にかかるトルクの差の、揺動による影響を除去した値は、研磨対象材の材質の差に依存し、研磨終了と密接に関係しているので、揺動による振幅の幅とともに観察することにより、確実に研磨の終了を検出することが得きる。 The value of the difference between the torque applied to the polishing head and the torque applied to the holding means, which eliminates the influence of oscillation, depends on the material difference of the material to be polished and is closely related to the end of polishing. By observing with the amplitude width, it is possible to reliably detect the end of polishing.
本発明の他の実施形態による研磨方法は、研磨終了検出対象期間のウィンドウを定め、該ウィンドウの時間範囲内で研磨終了検出を行うことを特徴とする。 A polishing method according to another embodiment of the present invention is characterized in that a window of a polishing end detection target period is defined and polishing end detection is performed within a time range of the window.
本実施形態によれば、検出対象期間のウィンドウを定めることにより、無駄な検出処理を防止することができる。また、研磨終了の誤検出を防止することができる。 According to the present embodiment, it is possible to prevent useless detection processing by determining the window of the detection target period. In addition, erroneous detection of the end of polishing can be prevented.
本発明による研磨装置は、研磨対象物を上面に保持した保持手段と、前記保持手段を回転させる機構と、研磨部材を備えた研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを回転させる機構と、前記保持手段上において、前記研磨ヘッドを揺動させる機構と、前記研磨ヘッドにかかるトルクを検出する装置と、研磨の終了点を検出する装置と、を備え、前記研磨の終了点を検出する装置は、前記研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動によって生じる振幅を求め、前記揺動によって生じる振幅の変化によって研磨の終了点を検出することを特徴とする。 A polishing apparatus according to the present invention includes a holding unit that holds an object to be polished on an upper surface, a mechanism that rotates the holding unit, a polishing head that includes a polishing member, a mechanism that rotates the polishing head, and a holding unit. And a device for detecting the torque applied to the polishing head, and a device for detecting a polishing end point, wherein the device for detecting the polishing end point comprises the polishing An amplitude of the torque applied to the head caused by the oscillation is obtained, and a polishing end point is detected by a change in the amplitude caused by the oscillation.
研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動による振幅の幅は、研磨対象材の平坦度、すなわち研磨の終了と密接に関係しているので、揺動による振幅の幅を観察することにより、確実に研磨の終了を検出することができる。 The width of the amplitude of the torque applied to the polishing head due to the oscillation is closely related to the flatness of the material to be polished, that is, the end of the polishing. Can be detected.
本発明によれば、研磨終了を確実に検出することができる研磨装置および研磨方法が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the grinding | polishing apparatus and the grinding | polishing method which can detect completion | finish of grinding | polishing reliably are obtained.
図1は、本発明の一実施形態による研磨装置の構成を示す図である。本実施形態による研磨装置は、研磨部材201を取り付けた研磨ヘッド101と、ウエハなどの研磨対象物111を上面に保持したチャック(保持手段)109を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. The polishing apparatus according to the present embodiment includes a
研磨ヘッド101は、研磨ヘッド回転用モータ103によって回転するように構成されている。さらに、研磨ヘッド101は、揺動機構107によって、研磨対象物111上を揺動するように構成されている。チャック109は、チャック回転用モータ113によって回転するように構成されている。研磨の際に、研磨部材201は、チャック109上のウエハなどの研磨対象物111に押圧された状態となり、研磨ヘッド101およびチャック109が、それぞれ回転し、また研磨ヘッド101が揺動して、研磨部材201によって研磨対象物111の研磨が行われる。
The polishing
本実施形態による研磨装置は、研磨ヘッドの負荷トルク検出装置105と、チャックの負荷トルク検出装置115と、研磨終了判断装置121と、をさらに備える。研磨ヘッドの負荷トルクのデータとして、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流を使用する場合には、研磨ヘッドの負荷トルク検出装置105は、研磨ヘッド回転用モータ103から、モータ電流のデータを採取して、研磨終了判断装置121に送る。あるいは、研磨ヘッドの負荷トルク検出装置105として、研磨ヘッド101の回転軸にトルク計を取り付けて、負荷トルクのデータを採取してもよい。チャックの負荷トルクとして、チャック回転用モータ113のモータ電流を使用する場合には、チャックの負荷トルク検出装置115は、チャック回転用モータ113から、モータ電流のデータを採取して、研磨終了判断装置121に送る。あるいは、チャックの負荷トルク検出装置115として、チャック109の回転軸にトルク計を取り付けて、負荷トルクのデータを採取してもよい。研磨終了判断装置121としては、種々の形態のプロセッサを使用することができる。研磨終了判断装置121によって実行される研磨終了判断処理については以下に説明する。
The polishing apparatus according to the present embodiment further includes a load
図2は、研磨終了判断装置121によって実行される、本発明の一実施形態による研磨終了判断処理を示す流れ図である。
FIG. 2 is a flowchart showing a polishing end determination process executed by the polishing
研磨終了判断処理に先だって、研磨ヘッド101の揺動の1周期および検出対象期間のウィンドウを定めておく。研磨ヘッド101の揺動の1周期は、研磨ヘッド101を実際に揺動させて1周期の時間を測定することによって定めてもよい。一例として、揺動の1周期は2秒である。検出対象期間のウィンドウとは、研磨終了時点が含まれると推定される期間であり、したがって研磨終了検出の対象となる期間である。検出対象期間のウィンドウは、以下のように定めてもよい。最初に、テスト用ウエハを使用して所定時間における研磨量を求め、所定時間における研磨量から研磨速度を求める。つぎに、目標研磨量と該研磨速度から推定される研磨終了時点を求め、該推定される研磨終了時点を含む所定の範囲を検出対象期間のウィンドウと定める。検出対象期間のウィンドウを定めることにより、無駄な検出処理を防止することができる。また、研磨終了の誤検出を防止することができる。
Prior to the polishing end determination process, one period of oscillation of the
図2のステップS205において、研磨終了判断装置121は、時刻が検出対象期間のウィンドウの下限値に達しているかどうか判断する。時刻が検出対象期間のウィンドウの下限値に達していない場合には、ステップS245に進み、所定の時間が経過した後、ステップS205に戻る。所定の時間は、データのサンプリング間隔に相当し、一例として5乃至10ミリ秒である。時刻が検出対象期間のウィンドウの下限値に達している場合には、ステップS210に進む。
In step S205 of FIG. 2, the polishing
図2のステップS210において、研磨終了判断装置121は、時刻が検出対象期間のウィンドウの上限値を超えているかどうか判断する。時刻が検出対象期間のウィンドウの上限値を超えていれば、ステップS215に進み、超えていなければステップS220に進む。
In step S210 of FIG. 2, the polishing
図2のステップS215において、異常処理を行う。具体的には、異常を示す表示や音声出力を行う。この場合、異常とは、検出対象期間のウィンドウ内において研磨終了が検出できなかったことを意味する。 In step S215 of FIG. 2, an abnormality process is performed. Specifically, a display indicating an abnormality and an audio output are performed. In this case, the abnormality means that the end of polishing could not be detected within the detection target period window.
図2のステップS220において、研磨終了判断装置121は、研磨ヘッドの負荷トルク検出装置105から、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流を取得する。
In step S <b> 220 of FIG. 2, the polishing
図3は、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の値を示す図である。横軸は、時間であり、単位は10ミリ秒である。縦軸は、電流の相対値である。検出対象期間のウィンドウはWで表されている。
FIG. 3 is a diagram showing the motor current value of the polishing
図2のステップS225において、所定の時間ごとに、その時点以前の揺動の1周期間における、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の最大値および最小値を求める。一例として、上記所定の時間は10ミリ秒である。また、揺動の1周期は2秒であり、サンプリング間隔が10ミリ秒であれば、モータ電流値の200データの最大値および最小値を求める。
In step S225 of FIG. 2, the maximum value and the minimum value of the motor current of the polishing
図2のステップS230において、上記所定の時間ごとに、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の振幅を求める。ステップS225において求めた、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の最大値および最小値の差がモータ電流の振幅である。
In step S230 of FIG. 2, the amplitude of the motor current of the polishing
図4は、研磨ヘッド101の揺動による、モータ電流の周期的変化を示す図である。横軸は、時間であり、単位は10ミリ秒である。縦軸は、電流の相対値である。モータ電流の値は、401で表される。揺動の周期は、Pで、モータ電流の振幅は、Aで表される。
FIG. 4 is a diagram showing a periodic change of the motor current due to the oscillation of the polishing
図5は、ステップS230において求めたモータ電流の振幅の値の変化を示す図である。横軸は、時間であり、単位は10ミリ秒である。縦軸は、電流の相対値である。検出対象期間のウィンドウはWで表されている。 FIG. 5 is a diagram illustrating a change in the value of the amplitude of the motor current obtained in step S230. The horizontal axis is time, and the unit is 10 milliseconds. The vertical axis represents the relative value of current. The detection period window is denoted by W.
図2のステップS235において、ステップS230において求めた振幅の値を平滑化する。一例として、それぞれの時点で、2揺動周期分の平均値をとる。 In step S235 of FIG. 2, the amplitude value obtained in step S230 is smoothed. As an example, an average value for two oscillation periods is taken at each time point.
図6は、ステップS235において平滑化されたモータ電流の振幅の値の変化を示す図である。横軸は、時間であり、単位は10ミリ秒である。縦軸は、電流の相対値である。検出対象期間のウィンドウはWで表されている。 FIG. 6 is a diagram showing a change in the amplitude value of the motor current smoothed in step S235. The horizontal axis is time, and the unit is 10 milliseconds. The vertical axis represents the relative value of current. The detection period window is denoted by W.
図2のステップS240において、ステップS235において平滑化された振幅の値が、所定の関係を満たすかどうか判断する。一例として平滑化された振幅の値が所定の値(たとえば、0.2)より小さくなる時点で、研磨終了の判断をしてもよい。また、平滑化された振幅の値の変化を、時間の1次微分を求めることにより検出し、または、時間の2次微分を求めることによって変曲点として検出し、研磨終了の判断をしてもよい。平滑化された振幅の値の変化を、いずれかの方法で検出すればよい。 In step S240 of FIG. 2, it is determined whether the amplitude value smoothed in step S235 satisfies a predetermined relationship. For example, the end of polishing may be determined when the smoothed amplitude value becomes smaller than a predetermined value (for example, 0.2). Further, a change in the value of the smoothed amplitude is detected by obtaining a first derivative of time, or detected as an inflection point by obtaining a second derivative of time, and the end of polishing is determined. Also good. A change in the smoothed amplitude value may be detected by any method.
研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動による振幅の幅は、研磨対象材の平坦度、すなわち研磨の終了と密接に関係しているので、揺動による振幅の幅を観察することにより、確実に研磨の終了を検出することができる。 The width of the amplitude of the torque applied to the polishing head due to the oscillation is closely related to the flatness of the material to be polished, that is, the end of the polishing. Can be detected.
平滑化された振幅の値が、所定の関係を満たせば、ステップS250に進む。平滑化された振幅の値が、所定の関係を満たさなければ、ステップS245に進み、所定の時間が経過した後、ステップS205に戻る。 If the smoothed amplitude value satisfies the predetermined relationship, the process proceeds to step S250. If the smoothed amplitude value does not satisfy the predetermined relationship, the process proceeds to step S245, and after a predetermined time has elapsed, the process returns to step S205.
図2のステップS250において、研磨終了の処理を行う。具体的には、研磨終了を示す表示や音声出力を行う。 In step S250 of FIG. 2, a polishing end process is performed. Specifically, a display indicating the end of polishing and an audio output are performed.
図7は、研磨終了判断装置121によって実行される、本発明の他の実施形態による研磨終了判断処理を示す流れ図である。
FIG. 7 is a flowchart showing a polishing end determination process executed by the polishing
研磨終了判断処理に先だって、図2に関して説明した実施形態と同様に、研磨ヘッド101の揺動の1周期および検出対象期間のウィンドウを定めておく。
Prior to the polishing end determination process, as in the embodiment described with reference to FIG. 2, one period of oscillation of the polishing
図7のステップS705において、研磨終了判断装置121は、時刻が検出対象期間のウィンドウの下限値に達しているかどうか判断する。時刻が検出対象期間のウィンドウの下限値に達していない場合には、ステップS755に進み、所定の時間が経過した後、ステップS705に戻る。所定の時間は、データのサンプリング間隔に相当し、一例として5乃至10ミリ秒である。時刻が検出対象期間のウィンドウの下限値に達している場合には、ステップS710に進む。
In step S705 in FIG. 7, the polishing
図7のステップS710において、研磨終了判断装置121は、時刻が検出対象期間のウィンドウの上限値を超えているかどうか判断する。時刻が検出対象期間のウィンドウの上限値を超えていれば、ステップS715に進み、超えていなければステップS720に進む。
In step S710 of FIG. 7, the polishing
図7のステップS715において、異常処理を行う。具体的には、異常を示す表示や音声出力を行う。この場合、異常とは、検出対象期間のウィンドウ内において研磨終了が検出できなかったことを意味する。 In step S715 of FIG. 7, an abnormality process is performed. Specifically, a display indicating an abnormality and an audio output are performed. In this case, the abnormality means that the end of polishing could not be detected within the detection target period window.
図7のステップS720において、研磨終了判断装置121は、研磨ヘッドの負荷トルク検出装置105から、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流を取得し、チャックの負荷トルク検出装置115から、チャック回転用モータ113のモータ電流を取得する。
In step S720 of FIG. 7, the polishing
図7のステップS725において、所定の時間ごとに、その時点以前の揺動の1周期間における、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の最大値および最小値を求める。一例として、揺動の1周期が2秒であり、サンプリング間隔が10ミリ秒であれば、モータ電流値の200データの最大値および最小値を求める。
In step S725 in FIG. 7, the maximum value and the minimum value of the motor current of the polishing
図7のステップS730において、上記所定の時間ごとに、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の振幅を求める。ステップS725において求めた、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の最大値および最小値の差がモータ電流の振幅である。モータ電流の振幅の値の変化は、上述の図5に示されている。
In step S730 in FIG. 7, the amplitude of the motor current of the polishing
図7のステップS735において、ステップS730において求めた振幅の値を平滑化する。一例として、それぞれの時点で、2揺動周期分の平均値をとる。平滑化されたモータ電流の振幅の値の変化は、上述の図6に示されている。 In step S735 of FIG. 7, the amplitude value obtained in step S730 is smoothed. As an example, an average value for two oscillation periods is taken at each time point. The change in the value of the amplitude of the smoothed motor current is shown in FIG.
図7のステップS740において、サンプリング周期ごとに、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流とチャック回転用モータ113のモータ電流との差を求め、当該差について、研磨ヘッド101の揺動1周期の平均値を求める。結果として、サンプリング周期ごとに、揺動1周期の平均値が求まる。このようにして求めた平均値を移動平均値と呼称する。
In step S740 of FIG. 7, the difference between the motor current of the polishing
研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流とチャック回転用モータ113のモータ電流との差を求めるのは、当該差が研磨対象物にかかるトルクに対応するからである。実際には、チャック回転用モータ113のモータ電流の値は変化が小さいので、当該差に代えて研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の値を使用してもよい。
The reason for obtaining the difference between the motor current of the polishing
図8は、研磨ヘッド回転用モータ103およびチャック回転用モータ113のモータ電流の移動平均値の変化を示す図である。横軸は、時間であり、単位は10ミリ秒である。縦軸は、電流の相対値である。左側の縦軸の目盛は、研磨ヘッド回転用モータ103のモータ電流の移動平均値801の目盛であり、右側の縦軸の目盛は、チャック回転用モータ113のモータ電流の移動平均値803の目盛である。移動平均値803の変化は、移動平均値801の変化に比較して小さい。
FIG. 8 is a diagram showing changes in the moving average values of the motor currents of the polishing
図4は、研磨ヘッド101の揺動による、モータ電流の周期的変化を示す図である。横軸は、時間であり、単位は10ミリ秒である。縦軸は、電流の相対値である。その時点における値は、401で、移動平均値は403で表される。揺動の周期はPで、モータ電流の振幅はAで表される。移動平均値をとると、揺動成分が相殺されて、揺動成分なしのモータ電流の値が得られる。
FIG. 4 is a diagram showing a periodic change of the motor current due to the oscillation of the polishing
図7のステップS745において、ステップS740において求めた移動平均値の時間微分値を求める。 In step S745 in FIG. 7, a time differential value of the moving average value obtained in step S740 is obtained.
図9は、移動平均値901およびその時間微分値903の変化を示す図である。横軸は、時間であり、単位は10ミリ秒である。縦軸は、電流の相対値である。検出対象期間のウィンドウはWで表されている。
FIG. 9 is a diagram showing changes in the moving
図7のステップ750において、図6に示す平滑化された振幅の値が、所定の関係を満たす時点および図9に示す上記の時間微分値が所定の関係を満たす時点を求める。 In step 750 of FIG. 7, a time point at which the smoothed amplitude value shown in FIG. 6 satisfies a predetermined relationship and a time point at which the time differential value shown in FIG. 9 satisfies the predetermined relationship are obtained.
一例として平滑化された振幅の値が所定の値(たとえば、0.2)より小さくなる時点を求める。また、平滑化された振幅の値の変化を、時間の1次微分を求めることにより検出し、または、時間の2次微分を求めることによって変曲点として検出し、研磨終了の判断をしてもよい。平滑化された振幅の値の変化を、いずれかの方法で検出すればよい。 As an example, a time point at which the smoothed amplitude value becomes smaller than a predetermined value (for example, 0.2) is obtained. Further, a change in the value of the smoothed amplitude is detected by obtaining a first derivative of time, or detected as an inflection point by obtaining a second derivative of time, and the end of polishing is determined. Also good. A change in the smoothed amplitude value may be detected by any method.
他方、一例として、上記の時間微分値が所定の値より大きくなる時点を求める。図9において、上記の時間微分値は、複数の時点(図9のAおよびB)において他の時点と比較して大きくなる。そこで、上記複数の時点のうち、平滑化された振幅の値が所定の値より小さくなる時点に最も近い時点(図9のA)で、研磨終了の判断をしてもよい。 On the other hand, as an example, a time point at which the time differential value becomes larger than a predetermined value is obtained. In FIG. 9, the time differential value is larger at a plurality of time points (A and B in FIG. 9) than at other time points. Therefore, the end of polishing may be determined at a time point (A in FIG. 9) closest to a time point at which the smoothed amplitude value becomes smaller than a predetermined value among the plurality of time points.
研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動による振幅の幅および研磨対象材にかかるトルクの移動平均値は、研磨の終了と密接に関係している。したがって、揺動による振幅の変化と、上記移動平均値の変化とをあわせて考慮することにより、確実に研磨の終了を検出することができる。 The width of the amplitude of the torque applied to the polishing head and the moving average value of the torque applied to the material to be polished are closely related to the end of polishing. Therefore, the end of polishing can be reliably detected by taking into account the change in amplitude due to the oscillation and the change in the moving average value.
上記時間微分値および平滑化された振幅の値が、所定の関係を満たせば、ステップS760に進む。上記時間微分値および平滑化された振幅の値が、所定の関係を満たさなければ、ステップS755に進み、所定の時間が経過した後、ステップS705に戻る。 If the time differential value and the smoothed amplitude value satisfy a predetermined relationship, the process proceeds to step S760. If the time differential value and the smoothed amplitude value do not satisfy the predetermined relationship, the process proceeds to step S755, and after the predetermined time has elapsed, the process returns to step S705.
図7のステップS760において、研磨終了の処理を行う。具体的には、研磨終了を示す表示や音声出力を行う。 In step S760 of FIG. 7, a polishing end process is performed. Specifically, a display indicating the end of polishing and an audio output are performed.
本発明によれば、研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動によって生じる振幅の変化を検出ることによって、研磨終了を確実に検出することができる。 According to the present invention, the end of polishing can be reliably detected by detecting the change in the amplitude caused by the fluctuation of the torque applied to the polishing head.
101…研磨ヘッド、109…チャック、111…研磨対象物、121…研磨終了判断装置、201…研磨部材
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記保持手段を回転させる機構と、
研磨部材を備えた研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを回転させる機構と、
前記保持手段上において、前記研磨ヘッドを揺動させる機構と、
前記研磨ヘッドにかかるトルクを検出する装置と、
研磨の終了点を検出する装置と、を備え、
前記研磨の終了点を検出する装置は、前記研磨ヘッドにかかるトルクの、揺動によって生じる振幅を求め、前記揺動によって生じる振幅の変化によって研磨の終了点を検出することを特徴とする、研磨装置。 Holding means for holding the polishing object on the upper surface;
A mechanism for rotating the holding means;
A polishing head comprising a polishing member;
A mechanism for rotating the polishing head;
A mechanism for swinging the polishing head on the holding means;
A device for detecting torque applied to the polishing head;
A device for detecting an end point of polishing,
The apparatus for detecting an end point of polishing obtains an amplitude caused by fluctuation of torque applied to the polishing head, and detects an end point of polishing based on a change in amplitude caused by the fluctuation. apparatus.
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