JP2009059828A - Polishing termination point of time detecting method using torque change, and device thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing termination point of time detecting device which detects the change in torque waveform purely due to a wafer state, by removing the noise that is not due to the wafer state in real time, and which surely detects a polishing termination point of time, with high accuracy. <P>SOLUTION: The polishing termination point of time detecting device includes a torque measuring means 9 for measuring torque; a periodic component analyzing means 10 for analyzing a periodic component, by applying Fourier transformation to measured data; an average processing time calculating means 11 of calculating a moving average processing time for removing periodic noise components; an averaging processing means 12 of correcting a waveform, by performing averaging processing on the basis of the moving average processing time calculated in real time for the data; a film kind decision means 13 of deciding the kind of a predetermined film by monitoring the change in the waveform with a plurality of algorithms and collating monitoring results with a plurality of restriction conditions; and a termination point of time detecting means 14 of detecting the polishing termination time point of the predetermined film by monitoring the change in the waveform. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、トルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置に関するものであり、特に、化学機械的研磨加工(CMP:Chemical Mechanical Polishing)において連続的に変動する周期ノイズ等をリアルタイムに除去するとともに被研磨膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより研磨終端時点を高い精度で確実に検知することが可能なトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置に関するものである。   The present invention relates to a polishing end point detection method using torque change and an apparatus therefor, and in particular, removes periodic noise and the like that fluctuate continuously in real time in CMP (Chemical Mechanical Polishing). In addition, the present invention relates to a polishing end point detection method and a device using a torque change capable of reliably detecting the polishing end point with high accuracy by an algorithm for detecting the polishing end point according to the film type of the film to be polished. .

ウェーハ上の導電性膜を化学機械的に研磨する際の該導電性膜の研磨終端時点をトルク波形の変化をモニタして検出するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。ウェーハ上の導電性膜を研磨する際に測定されるトルク波形そのものは様々な外乱を含んでいる。このようなトルク波形をどのように加工して、どのような変化を検出するかは研磨終端時点を確実に検出する上で要点になる。   It is known to detect the end of polishing of the conductive film when the conductive film on the wafer is mechanically polished by monitoring the change in torque waveform (see, for example, Patent Document 1). ). The torque waveform itself measured when polishing the conductive film on the wafer includes various disturbances. How to process such a torque waveform and detect what kind of change is a key point in reliably detecting the polishing end point.

これに対し、他の従来技術として、例えば次のような終点検出方法が知られている。この従来技術は、研磨時間−トルク変化の関係を示す入力波形に対し、トルク変化量を縦辺h、研磨時間幅を横辺wとした適宜大きさのボックスを想定している。そして、該ボックスの一方の縦辺hにおけるh/2の点で前記波形を当該ボックス内に入力させ、該入力波形がボックスのどの辺と交差してボックス外に出るかでトルク変動を解析している。即ち、入力波形が上辺と交差して出たときをアップ、下辺と交差して出たときをダウン、他方の縦辺と交差して出たときをサイドの3種に分類してトルク変化の傾向を監視している。このボックス法は、ボックスのサイズを調整することで、入力波形の軌跡を解析するとともに、ピークと谷を繰り返すような入力波形で、n回目のピーク又は谷を検知した時点を研磨終点とし検出するようにしている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, as another conventional technique, for example, the following end point detection method is known. This prior art assumes a box of an appropriate size with a torque change amount as a vertical side h and a polishing time width as a horizontal side w with respect to an input waveform showing the relationship between polishing time and torque change. Then, the waveform is input into the box at a point of h / 2 on one vertical side h of the box, and the torque fluctuation is analyzed depending on which side of the box the input waveform intersects and goes out of the box. ing. That is, when the input waveform crosses the upper side, it is classified as up, when it crosses the lower side, down, and when it crosses the other vertical side, it is classified into three types: side. Monitor trends. In this box method, by adjusting the size of the box, the locus of the input waveform is analyzed, and the input waveform that repeats the peak and valley is detected as the polishing end point when the nth peak or valley is detected. (For example, refer to Patent Document 2).

さらに、他の従来技術として、例えば次のような研磨終点検出装置が知られている。この従来技術は、下地材料上に付着した該下地材料とは異なる付着材料を研磨除去する研磨装置において、プラテンを駆動する第1の回転軸及び被研磨物を回転させる第2の回転軸の少なくとも一方のトルクを計測する計測機構と、該計測機構によって計測されたトルク及び該トルクの時間微分値の少なくとも一方が予め与えられた設定値以上に変化したことを判定する判定手段とを有し、前記計測機構の次段には前記第1の回転軸の回転数と第2の回転軸の回転数のうち大きい方の回転数より低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタ又は前記第1の回転軸の回転数と第2の回転軸の回転数の少なくとも一方の回転数に相当するノッチ周波数を有するノッチフィルタを挿入して計測トルクからノイズを除去し、前記判定手段の判定結果から、研磨終点を検出するようにしている(例えば、特許文献3参照)。
(例えば、特許文献3参照)。
米国特許第5069002号明細書。 米国特許第5190614号明細書。 特開平6−315850号公報。
Further, as another conventional technique, for example, the following polishing end point detection device is known. This prior art is a polishing apparatus that polishes and removes an adhering material different from the base material that adheres to the base material, and includes at least a first rotating shaft that drives the platen and a second rotating shaft that rotates the object to be polished. A measuring mechanism that measures one torque, and a determination unit that determines that at least one of the torque measured by the measuring mechanism and the time differential value of the torque has changed to a preset value or more, The next stage of the measurement mechanism includes a low-pass filter having a cut-off frequency lower than the larger one of the rotation speed of the first rotation shaft and the rotation speed of the second rotation shaft or the first rotation shaft. A notch filter having a notch frequency corresponding to at least one of the rotation speed and the rotation speed of the second rotation shaft is inserted to remove noise from the measured torque, and the determination result of the determination means is determined. From and to detect the polishing end point (e.g., see Patent Document 3).
(For example, refer to Patent Document 3).
US Pat. No. 5,069,002. U.S. Pat. No. 5,190,614. JP-A-6-315850.

特許文献1に記載の従来技術においては、研磨の際に測定されるトルク波形をモニタすることで研磨終端時点を検出するようにしている。しかしながら、トルク波形そのものは様々な外乱を含んでいる。このため、このようなトルク波形の変化を単純にモニタするだけでは、研磨終端時点を検出することは不可能である。実用上のレベルにまで展開する上では、得られたトルクデータを適切に加工し、加工後のトルク波形のどのような変化をどのような方法で検出するかがなければ、実際のプロセスには適用できない。   In the prior art described in Patent Document 1, the end point of polishing is detected by monitoring the torque waveform measured during polishing. However, the torque waveform itself includes various disturbances. For this reason, it is impossible to detect the polishing end point by simply monitoring such a change in torque waveform. In order to expand to a practical level, the actual torque process must be processed appropriately, and if there is no way to detect what changes in the torque waveform after processing, the actual process Not applicable.

特許文献2に記載の従来技術においては、研磨時間−トルク変化の関係を示す入力波形がピークと谷を繰り返すような波形で、n回目のピーク又は谷を検知した時点を研磨終点として検出するようにしている。しかしながら、ウェーハ上の導電性膜研磨時のトルク変化は、研磨終点時に突発的に減少等の変化をする。このためボックスを適用すると、n回連続のアップ又はダウンを検知するという条件を満たさないと研磨終点が検出できないという問題点があり、個体差があるウェーハ上の導電性膜の研磨トルクを監視する場合、研磨終点を誤検出する。そして、トルク変化の解析を、トルク波形がボックス内に入力してから該ボックス外に出るまで待つという“0”、“1”のディジタル的な判断で行っている。このため、波形の傾き程度(数値)の解析は不明であり応用アルゴリズムの併用が困難であるとともに研磨終端をリアルタイムで検出することは難しい。また研磨パッドの表面状態などドリフト成分の外乱は除去することができない。   In the prior art described in Patent Document 2, the input waveform indicating the relationship between polishing time and torque change is a waveform that repeats a peak and a valley, and the time point at which the nth peak or valley is detected is detected as the polishing end point. I have to. However, the torque change at the time of polishing the conductive film on the wafer changes suddenly at the end of polishing. For this reason, when the box is applied, there is a problem that the polishing end point cannot be detected unless the condition of detecting up or down for n times is satisfied, and the polishing torque of the conductive film on the wafer having individual differences is monitored. In this case, the polishing end point is erroneously detected. Then, the analysis of the torque change is performed by digital judgment of “0” and “1” in which the torque waveform is input into the box and then waits for the torque waveform to go out of the box. For this reason, the analysis of the degree of inclination (numerical value) of the waveform is unknown, it is difficult to use the applied algorithm together, and it is difficult to detect the polishing end in real time. Moreover, disturbances of drift components such as the surface state of the polishing pad cannot be removed.

特許文献3に記載の従来技術においては、ローパスフィルタ及びノッチフィルタを使用してノイズを除去し、このノイズを除去したトルク又は該トルクの微分値で研磨終点を検出するようにしている。以下、トルク波形に関連する外乱の除去方法及び外乱要素が除去された状態で如何に研磨終点に関係する情報を判別するか等について、この特許文献3に記載の従来技術(以下、単に、この従来技術という)と、本発明における場合とを対比して、その異なる点を述べる。   In the prior art described in Patent Document 3, noise is removed using a low-pass filter and a notch filter, and the polishing end point is detected by a torque from which the noise is removed or a differential value of the torque. Hereinafter, a method for removing a disturbance related to a torque waveform and how to determine information related to the polishing end point in a state where the disturbance element is removed, etc. The difference between the prior art and the case of the present invention will be described.

この従来技術では、ローパスフィルタ及びノッチフィルタを使用して外乱を除去するとしている。しかし、例えば、ローパスフィルタだけの場合、低周期のノイズを除去することは不可能である。そこで、そうした周期ノイズを除去するために、ノッチフィルタでプラテン及びヘッドの回転に起因する周期振動を除去するとしている。また、この従来技術で対象となる加工材料は、平面状に形成された磁性体装置、光学部品、電気配線、光配線等である。しかし、こうした一連の部品では、研磨中に入るノイズ状態は、研磨の初期及び終了前ともに一定であることが想定されており、研磨終了付近のみで変化する場合が想定されている。そのため、除去するべき周期振動は、プラテンと研磨ヘッドの回転という固定された周期成分を除去するだけに過ぎない。   In this prior art, the disturbance is removed using a low-pass filter and a notch filter. However, for example, when only a low-pass filter is used, it is impossible to remove low-cycle noise. Therefore, in order to remove such periodic noise, the periodic vibration caused by the rotation of the platen and the head is removed by a notch filter. In addition, the processing materials that are the subject of this prior art are planar magnetic devices, optical components, electrical wiring, optical wiring, and the like. However, in such a series of parts, the noise state entering during polishing is assumed to be constant both at the beginning and before the end of polishing, and it is assumed that the noise state changes only near the end of polishing. For this reason, the periodic vibration to be removed only removes the fixed periodic component of the rotation of the platen and the polishing head.

これに対し、本発明で扱う研磨対象となる材料で生じる振動は、こうした幅広い研磨加工プロセスにおける振動状態とは明らかに異なる。まず、本発明で扱う平坦化プロセスにおいては、ウェーハの表面に微小な凹凸が存在し、その微小な凹凸を平坦化することによって、多層配線等を形成しようとするものである。また、こうした微小な凹凸は、うねりのあるウェーハ表面状態に一様に形成されているが、研磨するときには、こうしたうねりに追従して均一に研磨しながらも微小な凹凸を平坦化していくことが求められる。そのため、研磨初期のウェーハ表面状態と研磨終了直前のウェーハ表面状態では、明らかに研磨するときの摩擦状態が異なる。初期は微小な凹凸があるため、摩擦力が大きくそれに伴って様々な部材の固有振動からからくる外乱が混入してくる。   On the other hand, the vibration generated in the material to be polished handled in the present invention is clearly different from the vibration state in such a wide polishing process. First, in the planarization process dealt with in the present invention, there are minute irregularities on the surface of the wafer, and a multilayer wiring or the like is to be formed by planarizing the minute irregularities. In addition, these minute irregularities are uniformly formed on the surface of the wafer with waviness, but when polishing, it is possible to flatten the minute irregularities while following the waviness and polishing uniformly. Desired. For this reason, the friction state during polishing is clearly different between the wafer surface state at the initial stage of polishing and the wafer surface state immediately before the end of polishing. Since there are minute irregularities in the initial stage, the frictional force is large, and disturbances resulting from the natural vibrations of various members are mixed.

しかし、研磨終了付近では、多層配線を形成する上でのステッパの焦点深度を確保する程度の十分な平坦化が達成されているため、ウェーハ表面は比較的平滑であり、摩擦力も小さい。このため、それに伴って様々な部材の固有振動に起因した外乱要素が混入する割合も小さい。以上のことから、本発明で取り扱うデバイスウェーハ平坦化に使用される研磨プロセスでは研磨初期と終了付近とでは明らかに振動状態が変化し、トルク波形に混入する外乱状態も大きく変化する。   However, near the end of polishing, sufficient flattening to ensure the depth of focus of the stepper in forming the multilayer wiring is achieved, so that the wafer surface is relatively smooth and the frictional force is small. For this reason, the ratio with which the disturbance element resulting from the natural vibration of various members mixes with it is also small. From the above, in the polishing process used for planarizing the device wafer handled in the present invention, the vibration state clearly changes between the initial stage and the end of the polishing, and the disturbance state mixed in the torque waveform also changes greatly.

この従来技術では、固定したノイズを除去する方法が述べられていたが、こうした方法は、デバイスウェーハ平坦化におけるトルク波形の外乱成分を除去することには到底利用することはできない。なぜならば、平坦化CMPではプラテンや研磨ヘッドという固定した周期成分よりむしろ、リアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分の方が外乱要素として支配的であるからである。よって、デバイスウエーハ平坦化におけるトルク波形の外乱除去方法としては、固定の周期ノイズではなく、リアルタイム且つ連続的に変動する周期ノイズを除去することが求められる。   In this conventional technique, a method for removing fixed noise has been described. However, such a method cannot be used to remove a disturbance component of a torque waveform in device wafer flattening. This is because in flattening CMP, a periodic component that varies continuously in real time is more dominant as a disturbance factor than a fixed periodic component such as a platen or a polishing head. Therefore, a torque waveform disturbance removal method in device wafer flattening requires removal of periodic noise that fluctuates in real time and continuously, instead of fixed periodic noise.

さらに、半導体デバイスウェーハの平坦化に必要とされるCMPにおいては、トルクが変動する要因は、ウェーハの状態だけではない。ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態もトルク変動の大きな要因となる。例えば、ドレッシング効果の大きいドレッサでドレッシングした場合は、研磨パッド表面は大きくドレッシング(目立て)されるために、ウェーハと研磨パッド間の摩擦力は大きくなり、結果としてモニタするトルクも大きくなる。その反対に、ドレッシングを行わない場合は、研磨パッドは目詰まりするために、ウェーハは研磨パッド上で滑るような状態になり、モニタされるトルクは小さくなる。   Further, in CMP required for planarization of a semiconductor device wafer, the cause of torque fluctuation is not only the state of the wafer. The surface condition of the polishing pad that changes due to dressing is also a major factor in torque fluctuation. For example, when dressing with a dresser having a great dressing effect, the surface of the polishing pad is dressed (conspicuous), so that the frictional force between the wafer and the polishing pad increases, and as a result, the monitored torque also increases. On the contrary, when dressing is not performed, the polishing pad is clogged, so that the wafer slides on the polishing pad, and the monitored torque is small.

本発明においては、しばしば研磨プロセスによって、インサイチュウドレッシングの場合やインターバルドレッシングの場合などが存在する。インサイチュウドレッシングとは研磨しながら、同時にドレッシングを行う場合である。インターバルドレッシングは研磨と研磨の間にドレッシングを行うもので、研磨中ドレッシングは行わない。特に、インターバルドレッシングの場合、研磨前にドレッシングを行うが、研磨中はドレッシングを行わないため、研磨中は研磨パッドの表面状態が微小ながらも徐々に目詰まりが進展することになる。その結果、ウェーハの表面状態とは関係なく、通常のブランケット酸化膜ウェーハを研磨した場合でも、研磨のトルクは徐々に低下する。   In the present invention, there are cases of in-situ dressing and interval dressing, etc., often depending on the polishing process. In-situ dressing is when dressing while polishing. Interval dressing is performed between polishing and does not perform dressing during polishing. In particular, in the case of interval dressing, dressing is performed before polishing, but since dressing is not performed during polishing, clogging gradually develops even though the surface state of the polishing pad is minute during polishing. As a result, the polishing torque gradually decreases even when a normal blanket oxide film wafer is polished regardless of the surface state of the wafer.

また、インサイチュウドレッシングの場合でも、研磨パッドの目詰まりに合わせて、その研磨パッド面内での目詰まり度合いに合わせたドレッシングがリアルタイムに行われるのであれば、原理的にトルクは一定になる。しかし、実際は、小型のドレッサを使用して、そのドレッサを研磨パッド半径方向にスキャンすることでドレッシングを行う。そのため、原理的には、一度に研磨パッドの目詰まりを解消することはできず、プラテン一回転のうち、研磨パッドの一部しかドレッシングされないため、結果的にモニタされるトルクも完全に一定ではなく、ドレッサのスキャンに応じたトルク波形が観察される。   Even in the in-situ dressing, if the dressing according to the degree of clogging in the polishing pad surface is performed in real time in accordance with the clogging of the polishing pad, the torque is theoretically constant. However, actually, dressing is performed by using a small dresser and scanning the dresser in the radial direction of the polishing pad. Therefore, in principle, clogging of the polishing pad cannot be eliminated at a time, and only a part of the polishing pad is dressed in one rotation of the platen, so that the torque monitored as a result is not completely constant. Rather, a torque waveform corresponding to the dresser scan is observed.

このように、実際にトルクをモニタする場合、必ずしもウェーハの表面状態に起因したトルク変動だけがモニタされるものではなく、研磨中の研磨パッドの状態やドレッシングの状態に応じたトルク変動も外乱要素として入り込むことになる。研磨パッドの表面状態に起因する外乱要素は、一種のドリフトとして緩やかに波形が変化するため、先に示したような周期ノイズとして除去することはできない。また、ローパスフィルタでも除去できないことは自明である。このようなことから、周期的な波形の変動を除去したとしても、研磨パッドの表面状態の変化に伴う緩やかに変動するノイズを除去することは難しく、この従来技術の方法では、こうした外乱に対して誤検出することが予測される。   Thus, when actually monitoring the torque, not only the torque fluctuation due to the surface condition of the wafer is necessarily monitored, but the torque fluctuation according to the state of the polishing pad during polishing and the dressing state is also a disturbance factor. Will enter as. The disturbance element due to the surface state of the polishing pad cannot be removed as the periodic noise as described above because the waveform changes gently as a kind of drift. It is obvious that even a low-pass filter cannot be removed. For this reason, even if the fluctuation of the periodic waveform is removed, it is difficult to remove the slowly changing noise accompanying the change in the surface state of the polishing pad. It is predicted that a false detection will occur.

さらに、この従来技術では、ローパスフィルタ及びノッチフィルタを使用してノイズを除去したトルク値に対し、判定手段に格納した研磨終点検出用の一つのアルゴリズムにより、前記トルク値もしくは該トルク値の時間微分値が予め与えられた設定値以上に変化したことを判定して研磨終点を検出するようにしている。しかしながら、付着材料の研磨の進行に伴ってサンプリングされるトルクの波形は、その付着材料の膜質、膜厚等に依存して一般的に形が異なる。このため、波形の異なるトルク値に対し、これを固定された一つのアルゴリズムのみで処理することは、この点においても、研磨終点の誤検出又は検出不能につながる。   Furthermore, in this prior art, the torque value or the time derivative of the torque value is detected by one algorithm for detecting the polishing end point stored in the judging means for the torque value from which noise has been removed using a low-pass filter and a notch filter. The polishing end point is detected by determining that the value has changed to a preset value or more. However, the waveform of the torque sampled with the progress of polishing of the adhered material generally differs in shape depending on the film quality, film thickness, etc. of the adhered material. For this reason, if the torque values having different waveforms are processed by only one fixed algorithm, the polishing end point is erroneously detected or cannot be detected.

そこで、連続的に変動する周期ノイズ及びドレッシング条件や研磨パッドの状態に起因するドリフトノイズ等のウェーハ状態に起因しないノイズをリアルタイムに除去して純粋にウェーハ状態に起因するトルク波形の変化を検知するとともに被研磨膜の膜種に応じた適切な研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより研磨終端時点を高い精度で確実に検知するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。   Therefore, continuously changing periodic noise and noise not caused by the wafer state such as drift noise caused by the dressing condition and polishing pad state are removed in real time to detect a change in the torque waveform caused purely by the wafer state. At the same time, an appropriate algorithm for detecting the polishing end point according to the film type of the film to be polished causes a technical problem to be solved in order to reliably detect the polishing end point with high accuracy. The purpose is to solve the problem.

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。   The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is characterized in that a wafer having a predetermined film with minute irregularities on its surface is held on a polishing head, and is placed on the surface of a rotating platen. The predetermined film is pressed against the provided polishing pad while rotating the polishing head for polishing, and data indicating polishing torque that changes as the polishing progresses is monitored to determine the polishing end point of the predetermined film. A polishing end point detection method using a change in torque to be detected, the first step of measuring the torque or an index corresponding to the torque, and a periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data A second step of analyzing the data, a third step of calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the periodic component, and a calculation in real time for the data. A fourth step of correcting the waveform by performing an averaging process based on the moving average processing time, a change in the corrected torque waveform is monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is set to a plurality of preset values. A fifth step of discriminating the film type of the predetermined film in comparison with the limiting condition, and the torque waveform corrected by the polishing end point detection algorithm corresponding to the determined film type of the predetermined film A sixth method of detecting a polishing end point of the predetermined film by monitoring a change and a polishing end point detection method using torque change.

この構成によれば、所定の膜の表面には微小凹凸があるため摩擦力が大きく、それに伴って研磨のトルクには研磨機械における様々な部材の固有振動等からくる外乱が混入してくる。このような研磨のトルクを示すデータにフーリエ変換を施すことで、プラテンモータやヘッドモータの回転に同期して生じる固定した周期成分及びインターバルドレッシングやインサイチュウドレッシング(研磨しながらのドレッシング)等のドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の該データ中の周期成分が分析される。この分析された周期成分を基にリアルタイムに算出した最短必要程度の移動平均処理時間で前記データに平均処理を施すことで、該データから周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が効率よく求められる。次いで、該修正されたトルク波形の特に研磨初期における上昇時の傾斜等の違いが複数のアルゴリズムでモニタされ、そのモニタ結果が複数の制限条件と照合されて被研磨膜である所定の膜の膜質、膜厚等の膜種が判別される。そして、この膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点が適切なタイミングで確実に検知される。   According to this configuration, since the surface of the predetermined film has minute irregularities, the frictional force is large, and accordingly, disturbance caused by natural vibrations of various members in the polishing machine is mixed into the polishing torque. By applying Fourier transform to the data indicating such polishing torque, dressing such as fixed periodic components generated in synchronization with the rotation of the platen motor and head motor, and interval dressing and in-situ dressing (dressing while polishing) Periodic components in the data, such as periodic components that vary continuously in real time due to conditions and the surface condition of the polishing pad that changes depending on the dressing, are analyzed. By applying the averaging process to the data with the minimum necessary moving average processing time calculated in real time based on the analyzed periodic component, the torque waveform corrected by removing the periodic noise component from the data is efficiently obtained. Desired. Next, differences in the slope of the corrected torque waveform, particularly when rising in the initial stage of polishing, are monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring results are compared with a plurality of limiting conditions to determine the film quality of a predetermined film that is a film to be polished. The film type such as the film thickness is discriminated. Then, by monitoring the change in the torque waveform as the polishing progresses with an algorithm for detecting the polishing end point selected according to the film type, the polishing end point of a given film is reliably detected at an appropriate timing. Is done.

請求項2記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, a wafer having a predetermined film with minute irregularities on its surface is held by a polishing head, and the predetermined film is rotated while rotating the polishing head on a polishing pad provided on the surface of a rotating platen. Polishing end point detection method using torque change to detect the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes as the polishing progresses, A first step of measuring a torque or an index corresponding to the torque, a second step of performing Fourier transform on the measured data to analyze a periodic component in the data, and a periodic noise based on the periodic component A third step of calculating a moving average processing time for removing components, and correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time. A fourth step of monitoring the change of the corrected torque waveform with a plurality of algorithms, and comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions to determine the film type of the predetermined film The first differential value of the corrected torque waveform is calculated by an algorithm for detecting the end point of polishing according to the step 5 and the film type of the determined predetermined film, and polishing with respect to the first differential value at the initial stage of polishing is calculated. A sixth method for detecting the polishing end point of the predetermined film based on a change in at least one of the ratio of the primary differential value near the end or the difference between the primary differential value near the polishing end and the primary differential value in the predetermined initial stage of polishing. And a polishing end point detection method using torque change.

この構成によれば、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の一次微分値が算出される。次いで所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化がモニタされ、これらの変化を基に所定の膜の研磨終端時点が研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく適切に検知される。   According to this configuration, the first derivative value of the torque waveform is calculated by the polishing end point detection algorithm selected according to the film type. Next, a change in at least one of the ratio of the primary differential value near the polishing end to the primary differential value at the predetermined polishing initial stage or the difference between the primary differential value near the polishing end and the primary differential value at the predetermined polishing initial stage is monitored. Based on this change, the polishing end point of the predetermined film is appropriately detected without being affected by drift noise in which the polishing torque decreases due to the dressing state of the polishing pad and the like.

請求項3記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。   According to a third aspect of the present invention, a wafer having a predetermined film with minute irregularities on its surface is held by a polishing head, and the predetermined film is rotated while rotating the polishing head to a polishing pad provided on the surface of a rotating platen. Polishing end point detection method using torque change to detect the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes as the polishing progresses, A first step of measuring a torque or an index corresponding to the torque, a second step of performing Fourier transform on the measured data to analyze a periodic component in the data, and a periodic noise based on the periodic component A third step of calculating a moving average processing time for removing the component and an average process based on the moving average processing time calculated in real time for the data to correct the waveform. A fourth step of monitoring the change of the corrected torque waveform with a plurality of algorithms, and comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions to determine the film type of the predetermined film The second differential of the corrected torque waveform is performed by the step 5 and an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and the change of the second derivative waveform near the polishing end is performed. There is provided a polishing end point detection method using torque change including a sixth step of detecting a polishing end point of the predetermined film based on a point.

この構成によれば、研磨終端付近における前記一次微分の波形は、殆どの場合、変化点を境にして上に凸で下に凹の形から下に凸で上に凹の形をとる。このような研磨終端付近の領域における一次微分にさらに二次微分を施すと、該二次微分値が前記変化点(極小点)を境にして減少から増加に転じる。そこで、トルク波形について二次微分を施し、この二次微分値が減少から増加に転じる点から前記変化点を求め、この変化点を基にすることで研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点が適切に検知される。   According to this configuration, in most cases, the waveform of the first derivative in the vicinity of the polishing end has a shape of convex upward and concave downward and convex downward and convex upward at the change point. When the second derivative is further applied to the first derivative in the region in the vicinity of the polishing end, the second derivative value changes from decreasing to increasing at the change point (minimum point). Therefore, the second derivative is applied to the torque waveform, the change point is obtained from the point where the second derivative value starts to increase, and the polishing is performed based on the dressing state of the polishing pad and the like based on the change point. Thus, the polishing end point of the predetermined film is appropriately detected without being affected by drift noise in which the torque decreases.

請求項4記載の発明は、上記第5の工程における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, the plurality of limiting conditions in the fifth step include at least an inclination determination condition as to whether or not an inclination at the time of rising of the torque waveform at the initial stage of polishing is a predetermined set value or more, and polishing. In the initial stage, the contents of the rising value determination condition for determining whether the torque waveform rises above a predetermined threshold, the inclination determination condition, and the rising value determination condition are immediately after the start of polishing or after a predetermined time has elapsed since the start of polishing. There is provided a polishing end point detection method using a torque change including a temporal division condition indicating whether or not it occurs within a predetermined time period.

この構成によれば、膜種判別用の複数の制限条件には少なくとも、傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等が設定され、この複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件として被研磨膜としての所定の膜の膜種が高い確率をもって判別される。   According to this configuration, at least the inclination determination condition, the rising value determination condition, the temporal division condition, and the like are set in the plurality of restriction conditions for film type determination, and each specific content in the plurality of determination conditions overlaps. As a result, the film type of the predetermined film as the film to be polished is determined with a high probability.

請求項5記載の発明は、上記第2の工程では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記第3の工程では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記第4の工程では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。   The invention according to claim 5 performs Fourier transform on the measured data in the second step to analyze a plurality of periodic components in the data, and corresponds to each of the plurality of periodic components in the third step. A plurality of moving average processing times are calculated, and in the fourth step, a torque change that corrects a waveform by performing a plurality of average processing based on the plurality of moving average processing times calculated in real time for the data is used. Provided is a polishing end point detection method.

この構成によれば、研磨のトルクを示すデータ中には、プラテンモータやヘッドモータの回転等に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が生じる。そこで、これら複数の周期成分についてそれぞれリアルタイムに算出した最短必要程度の各移動平均処理時間で前記データに複数の平均処理を施すことで、該データから複数の周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が得られる。   According to this configuration, the data indicating the polishing torque is caused by the fixed periodic component generated in synchronization with the rotation of the platen motor or the head motor, the dressing condition, the surface condition of the polishing pad changed by the dressing, and the like. Thus, a plurality of periodic components such as a periodic component that continuously changes in real time are generated. Therefore, the plurality of periodic noise components are removed from the data and corrected by performing a plurality of average processes on the data at the minimum required moving average processing time calculated in real time for each of the plurality of periodic components. A torque waveform is obtained.

請求項6記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。   According to a sixth aspect of the present invention, a wafer having a predetermined film with minute irregularities on its surface is held on a polishing head, and the predetermined film is rotated while rotating the polishing head on a polishing pad provided on the surface of a rotating platen. A polishing end point detection device using torque change for detecting the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes as the polishing progresses, Torque measuring means for measuring torque or an index corresponding to the torque, periodic component analyzing means for analyzing the periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data, and based on the analyzed periodic component Average processing time calculation means for calculating a moving average processing time for removing periodic noise components, and the moving average processing calculated in real time for the data Average processing means for correcting the waveform by averaging processing based on the interval, the change of the corrected torque waveform is monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is collated with a plurality of preset limiting conditions. The film type discriminating means for discriminating the film type of the predetermined film, and the change in the corrected torque waveform is monitored by an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, A polishing end point detecting device using torque change having an end point detecting means for detecting the polishing end point of the film is provided.

この構成によれば、所定の膜の表面には微小凹凸があるため摩擦力が大きく、それに伴ってトルク計測手段で計測される研磨のトルクには研磨機械における様々な部材の固有振動等からくる外乱が混入してくる。このような研磨のトルクを示すデータに周期成分分析手段でフーリエ変換を施すことで、プラテンモータやヘッドモータの回転に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の該データ中の周期成分が分析される。平均処理時間算出手段で前記分析された周期成分を基に最短必要程度の移動平均処理時間をリアルタイムに算出し、平均処理手段で前記リアルタイムに算出された移動平均処理時間で前記データに平均処理を施すことで、該データから周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が効率よく求められる。次いで、膜種判別手段において前記修正されたトルク波形の特に研磨初期における上昇時の傾斜等の違いが複数のアルゴリズムでモニタされ、そのモニタ結果が複数の制限条件と照合されて被研磨膜である所定の膜の膜質、膜厚等の膜種が判別される。そして、終端時点検知手段において前記膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点が適切なタイミングで確実に検知される。   According to this configuration, since the surface of the predetermined film has minute irregularities, the frictional force is large, and accordingly, the polishing torque measured by the torque measuring means comes from the natural vibrations of various members in the polishing machine. Disturbance comes in. By applying Fourier transform to the data indicating the polishing torque by the periodic component analysis means, the fixed periodic component generated in synchronization with the rotation of the platen motor or the head motor, the dressing conditions, and the polishing pad that changes depending on the dressing are used. Periodic components in the data, such as periodic components that vary continuously in real time due to the surface state or the like, are analyzed. Based on the analyzed periodic components by the average processing time calculation means, the minimum required moving average processing time is calculated in real time, and the average processing is performed on the data with the moving average processing time calculated in real time by the average processing means. As a result, a torque waveform corrected by removing the periodic noise component from the data is efficiently obtained. Next, in the film type discriminating means, differences in the corrected torque waveform, such as an inclination at the time of rising in the initial stage of polishing, are monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is compared with a plurality of limiting conditions to determine the film to be polished. A film type such as a film quality and a film thickness of the predetermined film is discriminated. Then, by monitoring the change of the torque waveform with the progress of polishing by the polishing end point detection algorithm selected according to the film type in the end point detecting means, the polishing end point of the predetermined film is appropriately set. It is reliably detected at the timing.

請求項7記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。   According to a seventh aspect of the present invention, a wafer having a predetermined film with minute irregularities on a surface is held on a polishing head, and the predetermined film is rotated while rotating the polishing head on a polishing pad provided on a surface of a rotating platen. A polishing end point detection device using torque change for detecting the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes as the polishing progresses, Torque measuring means for measuring torque or an index corresponding to the torque, periodic component analyzing means for analyzing the periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data, and based on the analyzed periodic component Average processing time calculation means for calculating a moving average processing time for removing periodic noise components, and the moving average processing calculated in real time for the data Average processing means for correcting the waveform by averaging processing based on the interval, film type discrimination means for discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions, A first derivative value of the corrected torque waveform is calculated by an algorithm for detecting a polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and a first derivative value near the polishing end with respect to a predetermined first differential value of polishing Torque having an end point detecting means for detecting a polishing end point of the predetermined film based on a change in at least one of a ratio of the first differential value near the polishing end point and a first differential value in the vicinity of the polishing end. Provided is a polishing end point detection device using change.

この構成によれば、終端時点検知手段において、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形の一次微分値が算出される。次いで所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかがモニタされ、これらの変化を基に所定の膜の研磨終端時点が研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく適切に検知される。   According to this configuration, the first derivative value of the torque waveform is calculated by the end point detection means by the polishing end point detection algorithm selected according to the film type. Next, at least one of the ratio of the primary differential value near the polishing end to the primary differential value at the predetermined polishing initial stage or the difference between the primary differential value near the polishing end and the primary differential value at the predetermined polishing initial stage is monitored, and these changes are monitored. Based on the above, the polishing end point of the predetermined film is appropriately detected without being affected by drift noise in which the polishing torque decreases due to the dressing state of the polishing pad or the like.

請求項8記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。   According to an eighth aspect of the present invention, a wafer having a predetermined film with minute irregularities on a surface is held by a polishing head, and the predetermined film is rotated while rotating the polishing head on a polishing pad provided on a surface of a rotating platen. A polishing end point detection device using torque change for detecting the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes as the polishing progresses, Torque measuring means for measuring torque or an index corresponding to the torque, periodic component analyzing means for analyzing the periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data, and based on the analyzed periodic component Average processing time calculation means for calculating a moving average processing time for removing periodic noise components, and the moving average processing calculated in real time for the data Average processing means for correcting the waveform by averaging processing based on the interval, film type discrimination means for discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions, A second derivative of the corrected torque waveform is performed by an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and the predetermined difference is determined based on the change point of the second derivative waveform near the polishing end. A polishing end point detection device using torque change, characterized in that it has an end point detection means for detecting the polishing end point of the film.

この構成によれば、研磨終端付近における前記一次微分の波形は、殆どの場合、変化点を境にして上に凸で下に凹の形から下に凸で上に凹の形をとる。このような研磨終端付近の領域における一次微分にさらに二次微分を施すと、該二次微分値が前記変化点(極小点)を境にして減少から増加に転じる。そこで、終端時点検知手段において、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形に二次微分が施され、その二次微分値が減少から増加に転じる点から前記変化点が求められる。そして、この変化点を基にすることで研磨パッドの表面状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点が適切に検知される。   According to this configuration, in most cases, the waveform of the first derivative in the vicinity of the polishing end has a shape of convex upward and concave downward and convex downward and convex upward at the change point. When the second derivative is further applied to the first derivative in the region in the vicinity of the polishing end, the second derivative value changes from decreasing to increasing at the change point (minimum point). Therefore, in the end point detection means, the torque waveform is subjected to a second derivative by the polishing end point detection algorithm selected according to the film type, and the change point from the point where the second derivative value is changed from decrease to increase. Is required. Based on this change point, the polishing end point of the predetermined film is appropriately detected without being affected by drift noise in which the polishing torque decreases due to the surface condition of the polishing pad. .

請求項9記載の発明は、上記膜種判別手段における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。   According to the ninth aspect of the present invention, the plurality of limiting conditions in the film type determining means include at least an inclination determining condition as to whether or not an inclination at the time of rising of the torque waveform at an initial stage of polishing is a predetermined set value or more, and polishing In the initial stage, the contents of the rising value determination condition for determining whether the torque waveform rises above a predetermined threshold, the inclination determination condition, and the rising value determination condition are immediately after the start of polishing or after a predetermined time has elapsed since the start of polishing. There is provided a polishing end point detecting device using a torque change including a time division condition indicating whether or not it occurs within a predetermined time period.

この構成によれば、膜種判別手段における膜種判別用の複数の制限条件には少なくとも、傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等が設定され、この複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件として被研磨膜としての所定の膜の膜種が高い確率をもって判別される。   According to this configuration, at least the inclination determination condition, the rising value determination condition, the temporal division condition, and the like are set in the plurality of restriction conditions for film type determination in the film type determination means, and each specification in the plurality of determination conditions The film type of the predetermined film as the film to be polished is discriminated with a high probability on the condition that the above-mentioned contents are duplicated.

請求項10記載の発明は、上記周期成分分析手段では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記平均処理時間算出手段では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記平均処理手段では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。   According to a tenth aspect of the present invention, the periodic component analysis means performs Fourier transform on the measured data to analyze a plurality of periodic components in the data, and the average processing time calculation means corresponds to the plurality of periodic components, respectively. A plurality of moving average processing times are calculated, and the average processing means uses a torque change that corrects the waveform by performing a plurality of average processing on the data based on the plurality of moving average processing times calculated in real time. Provided is a polishing end point detection device.

この構成によれば、トルク計測手段で計測される研磨のトルクを示すデータ中には、プラテンモータやヘッドモータの回転等に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が生じる。そこで、平均処理時間算出手段において、前記複数の周期成分についてそれぞれ最短必要程度の移動平均処理時間をリアルタイムに算出し、平均処理手段では前記リアルタイムに算出された各移動平均処理時間で前記データに複数の平均処理を施すことで、該データから複数の周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が得られる。   According to this configuration, in the data indicating the polishing torque measured by the torque measuring unit, the fixed periodic component generated in synchronization with the rotation of the platen motor or the head motor, the dressing condition, and the polishing that changes depending on the dressing. A plurality of periodic components such as a periodic component that varies continuously in real time due to the surface state of the pad and the like are generated. Therefore, in the average processing time calculation means, the moving average processing time that is the shortest necessary for each of the plurality of periodic components is calculated in real time, and the average processing means calculates a plurality of data for each moving average processing time calculated in real time. By performing the averaging process, a plurality of periodic noise components are removed from the data, and a corrected torque waveform is obtained.

請求項1記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを具備させたので、固定した周期成分及びドレッシング条件や研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分を分析し、この分析した周期成分を基にリアルタイムに算出された移動平均処理時間で研磨のトルクを示すデータに平均処理を施すことで、周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができる。次いで、該トルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を複数の制限条件と照合することで、所定の膜の膜種を判別することができる。そして、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。   The invention according to claim 1 is a first step of measuring a torque or an index corresponding to the torque, a second step of performing a Fourier transform on the measured data and analyzing a periodic component in the data, A third step of calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the periodic component, and a waveform obtained by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time The fourth step of correcting the torque and the change in the corrected torque waveform are monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is collated with a plurality of preset limiting conditions to determine the film type of the predetermined film. A change in the corrected torque waveform is monitored by a fifth step and an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film to detect the polishing end point of the predetermined film. 6th Therefore, we analyze the fixed periodic component and the periodic component that fluctuates in real time due to the dressing conditions and the surface condition of the polishing pad, etc., and real time based on the analyzed periodic component By performing the averaging process on the data indicating the polishing torque with the moving average processing time calculated in (1), it is possible to efficiently obtain the torque waveform from which the periodic noise component has been removed. Subsequently, the change of the torque waveform is monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is collated with a plurality of limiting conditions, whereby the film type of a predetermined film can be determined. And, by monitoring the change of the torque waveform with the progress of polishing with the algorithm for detecting the polishing end point selected according to the film type, the polishing end point of the predetermined film can be detected with high accuracy and reliability. There is an advantage that can be.

請求項2記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを具備させたので、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の一次微分値を算出し、この一次微分値を基にすることで、研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。   The invention according to claim 2 is a first step of measuring a torque or an index corresponding to the torque, a second step of analyzing a periodic component in the data by applying a Fourier transform to the measured data, A third step of calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the periodic component, and a waveform obtained by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time The fourth step of correcting the torque and the change in the corrected torque waveform are monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is collated with a plurality of preset limiting conditions to determine the film type of the predetermined film. A first differential value of the corrected torque waveform is calculated by a fifth step and an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and the first differential value of the predetermined initial polishing is calculated. Detecting a polishing end point of the predetermined film based on a change in at least one of a ratio of a primary differential value near the polishing end or a difference between the primary differential value near the polishing end and the primary differential value near the predetermined polishing initial stage. Therefore, the first differential value of the torque waveform is calculated by the algorithm for detecting the polishing end point selected according to the film type, and based on this primary differential value, the polishing pad There is an advantage that the polishing end point of a predetermined film can be reliably detected with high accuracy without being affected by drift noise in which polishing torque decreases due to a dressing state or the like.

請求項3記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを具備させたので、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形に二次微分を施して変化点を求め、この変化点を基にすることで研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。   The invention according to claim 3 is a first step of measuring a torque or an index corresponding to the torque, a second step of analyzing a periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data, A third step of calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the periodic component, and a waveform obtained by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time The fourth step of correcting the torque and the change in the corrected torque waveform are monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is collated with a plurality of preset limiting conditions to determine the film type of the predetermined film. A second derivative of the corrected torque waveform is performed by a fifth step and an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and the second derivative waveform near the polishing end is obtained. Strange And a sixth step of detecting the polishing end point of the predetermined film based on the point, so that the torque waveform is subjected to second-order differentiation by the algorithm for detecting the polishing end point selected according to the film type. The change end point is obtained, and based on this change point, the polishing end point of the predetermined film is increased without being affected by drift noise that decreases the polishing torque due to the dressing state of the polishing pad, etc. There is an advantage that it can be detected reliably with accuracy.

請求項4記載の発明は、上記第5の工程における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含んでいるので、膜種判別用の複数の制限条件として傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等の各判別条件を設定し、該複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件とすることで、被研磨膜である所定の膜の膜種を高い確率で判別することができるという利点がある。   According to a fourth aspect of the present invention, the plurality of limiting conditions in the fifth step include at least an inclination determination condition as to whether or not an inclination at the time of rising of the torque waveform at the initial stage of polishing is a predetermined set value or more, and polishing. In the initial stage, the contents of the rising value determination condition for determining whether the torque waveform rises above a predetermined threshold, the inclination determination condition, and the rising value determination condition are immediately after the start of polishing or after a predetermined time has elapsed since the start of polishing. Since it includes a time division condition whether or not it occurs within a predetermined time zone, there are a plurality of limiting conditions for film type discrimination, such as an inclination discrimination condition, an increase value discrimination condition, a temporal division condition, etc. By setting each of the determination conditions, and on the condition that each specific content in the plurality of determination conditions is duplicated, it is possible to determine the film type of the predetermined film that is the film to be polished with high probability. The benefit of being able to There is.

請求項5記載の発明は、上記第2の工程では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記第3の工程では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記第4の工程では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するようにしたので、研磨のトルクを示すデータ中に固定した周期成分及びリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が含まれる場合、これら複数の周期成分についてそれぞれリアルタイムに算出した各移動平均処理時間で複数の平均処理を施すことで、前記データから複数の周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができるという利点がある。   The invention according to claim 5 performs Fourier transform on the measured data in the second step to analyze a plurality of periodic components in the data, and corresponds to each of the plurality of periodic components in the third step. Since a plurality of moving average processing times are calculated, and the waveform is corrected by performing a plurality of averaging processes based on the plurality of moving average processing times calculated in real time for the data in the fourth step. In the case where a plurality of periodic components such as a fixed periodic component and a real-time and continuously changing periodic component are included in the data indicating the polishing torque, each moving average calculated in real time for each of the plurality of periodic components. By performing a plurality of averaging processes in the processing time, it is possible to efficiently obtain a torque waveform from which a plurality of periodic noise components are removed from the data. There is.

請求項6記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを具備させたので、周期成分分析手段で固定した周期成分及びドレッシング条件や研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分を分析し、平均処理手段で前記周期成分からリアルタイムに算出された移動平均処理時間で研磨のトルクを示すデータに平均処理を施すことで、周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができる。次いで、膜種判別手段において前記トルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を複数の制限条件と照合することで、所定の膜の膜種を判別することができる。そして、終端時点検知手段において膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。   The invention according to claim 6 is a torque measurement means for measuring a torque or an index corresponding to the torque, a periodic component analysis means for performing a Fourier transform on the measured data and analyzing a periodic component in the data, and an analysis An average processing time calculating means for calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the periodic component, and an average processing based on the moving average processing time calculated in real time for the data The average processing means for correcting the waveform and the change of the corrected torque waveform are monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is collated with a plurality of preset limiting conditions to determine the film type of a predetermined film. The change in the corrected torque waveform is monitored by the film type discriminating means for discriminating and the polishing end point detection algorithm corresponding to the discriminated film type of the predetermined film. Since there is an end point detection means for detecting the polishing end point of the film, it varies continuously in real time due to the periodic component fixed by the periodic component analysis means, the dressing conditions, the surface condition of the polishing pad, etc. Analyzing the periodic component that goes, and averaging the data showing the polishing torque with the moving average processing time calculated in real time from the periodic component by the average processing means, the torque waveform from which the periodic noise component has been removed is efficiently You can often ask. Next, the change in the torque waveform is monitored by a plurality of algorithms in the film type discriminating means, and the film type of a predetermined film can be discriminated by comparing the monitoring result with a plurality of limiting conditions. Then, by monitoring the change in the torque waveform with the progress of polishing by the polishing end point detection algorithm selected according to the film type in the end point detecting means, the polishing end point of the predetermined film can be determined with high accuracy. There is an advantage that it can be detected reliably.

請求項7記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを具備させたので、終端時点検知手段において膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の一次微分値を算出し、この一次微分値を基にすることで、研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。   The invention according to claim 7 is a torque measuring means for measuring a torque or an index corresponding to the torque, a periodic component analyzing means for performing a Fourier transform on the measured data and analyzing a periodic component in the data, and an analysis An average processing time calculating means for calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the periodic component, and an average processing based on the moving average processing time calculated in real time for the data Average processing means for correcting the waveform, film type discrimination means for discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions, and the determined predetermined film The first derivative value of the corrected torque waveform is calculated by an algorithm for detecting the polishing end point according to the film type, and the ratio of the first derivative value near the polishing end to the predetermined first differential value of polishing is determined. Or an end point detecting means for detecting a polishing end point of the predetermined film based on a change in at least one of a difference between a primary differential value in the vicinity of the polishing end and a predetermined initial differential value. Therefore, the first differential value of the torque waveform is calculated by the polishing end point detection algorithm selected according to the film type in the end point detection means, and the dressing state of the polishing pad, etc. is based on this primary differential value. There is an advantage that it is possible to reliably detect the polishing end point of a predetermined film with high accuracy without being affected by drift noise in which polishing torque decreases due to the above.

請求項8記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを具備させたので、終端時点検知手段で膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形に二次微分を施して変化点を求め、この変化点を基にすることで研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。   The invention according to claim 8 is a torque measuring means for measuring a torque or an index corresponding to the torque, a periodic component analyzing means for performing a Fourier transform on the measured data and analyzing a periodic component in the data, and an analysis An average processing time calculating means for calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the periodic component, and an average processing based on the moving average processing time calculated in real time for the data Average processing means for correcting the waveform, film type discrimination means for discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions, and the determined predetermined film A second derivative of the corrected torque waveform is performed by an algorithm for detecting the polishing end point according to the film type, and the predetermined film is polished based on the change point of the second derivative waveform near the polishing end. The end point detection means for detecting the end point is provided, so that the change point is obtained by performing a second derivative on the torque waveform by the polishing end point detection algorithm selected according to the film type by the end point detection means. Based on this change point, the polishing end point of a given film is reliably detected with high accuracy without being affected by drift noise that reduces polishing torque due to the dressing condition of the polishing pad, etc. There is an advantage that you can.

請求項9記載の発明は、上記膜種判別手段における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含んでいるので、膜種判別手段における膜種判別用の複数の制限条件として傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等の各判別条件を設定し、該複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件とすることで、被研磨膜である所定の膜の膜種を高い確率で判別することができるという利点がある。   According to the ninth aspect of the present invention, the plurality of limiting conditions in the film type determining means include at least an inclination determining condition as to whether or not an inclination at the time of rising of the torque waveform at an initial stage of polishing is a predetermined set value or more, and polishing In the initial stage, the contents of the rising value determination condition for determining whether the torque waveform rises above a predetermined threshold, the inclination determination condition, and the rising value determination condition are immediately after the start of polishing or after a predetermined time has elapsed since the start of polishing. Including a time division condition for whether or not it occurs within a predetermined time zone, and as a plurality of limiting conditions for film type discrimination in the film type discrimination means, an inclination discrimination condition, an increase value discrimination condition, and By setting each discrimination condition such as temporal segmentation conditions, and on the condition that each specific content in the plurality of discrimination conditions is duplicated, it is highly probable that the film type of the predetermined film that is the film to be polished Discriminate by There is the advantage that it is possible.

請求項10記載の発明は、上記周期成分分析手段では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記平均処理時間算出手段では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記平均処理手段では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するようにしたので、研磨のトルクを示すデータ中に固定した周期成分及びリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が含まれる場合、平均処理時間算出手段で該複数の周期成分についてそれぞれ移動平均処理時間をリアルタイムに算出し、平均処理手段で前記データに対し各移動平均処理時間で複数の平均処理を施すことで、前記データから複数の周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができるという利点がある。   According to a tenth aspect of the present invention, the periodic component analysis means performs Fourier transform on the measured data to analyze a plurality of periodic components in the data, and the average processing time calculation means corresponds to the plurality of periodic components, respectively. Since the plurality of moving average processing times are calculated, the average processing means performs a plurality of average processing on the data based on the plurality of moving average processing times calculated in real time to correct the waveform. When a plurality of periodic components such as a fixed periodic component and a periodic component that continuously changes in real time are included in the data indicating the polishing torque, the average processing time calculation unit moves each of the plurality of periodic components. The average processing time is calculated in real time, and the average processing means performs a plurality of average processing on each moving average processing time for the data, thereby obtaining the data. There is an advantage that a plurality of periodic noise components from the data can be obtained efficiently removed torque waveform.

連続的に変動する周期ノイズ及びドレッシング条件や研磨パッドの状態に起因するドリフトノイズ等のウェーハ状態に起因しないノイズをリアルタイムに除去して純粋にウェーハ状態に起因するトルク波形の変化を検知するとともに被研磨膜の膜種に応じた適切な研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより研磨終端時点を高い精度で確実に検知するという目的を達成するために、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを有することにより実現した。   Periodic noise that fluctuates continuously and noise that does not originate in the wafer state, such as drift noise due to dressing conditions and polishing pad state, are removed in real time to detect changes in the torque waveform that are purely caused by the wafer state and In order to achieve the purpose of reliably detecting the polishing end point with high accuracy by an algorithm for detecting the end point of polishing suitable for the film type of the polishing film, a wafer having a predetermined film with minute irregularities on the surface is prepared. Data indicating polishing torque that changes with the progress of the polishing by holding the predetermined film against the polishing pad provided on the surface of the rotating platen held by the polishing head and pressing the predetermined film while rotating the polishing head. A polishing end point detection method using a torque change for monitoring and detecting a polishing end point of the predetermined film, A first step of measuring an index corresponding to the torque or the torque, a second step of performing a Fourier transform on the measured data and analyzing a periodic component in the data, and a periodic noise based on the periodic component A third step of calculating a moving average processing time for removing the component, and a fourth step of correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time. A fifth step of monitoring a change in the corrected torque waveform with a plurality of algorithms, comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions, and determining a film type of the predetermined film; A sixth step of detecting a polishing end point of the predetermined film by monitoring a change in the corrected torque waveform by an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film. thing More was achieved.

以下、本発明の好適な一実施例を図面に従って詳述する。まず、本実施例に係るトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置の構成から説明する。図1は化学機械研磨装置の概略構成及び研磨終端時点検知装置のブロック図である。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the polishing end point detection device using torque change according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration of a chemical mechanical polishing apparatus and a block diagram of a polishing end point detection apparatus.

図1において、化学機械研磨装置1は、主としてプラテン2と、研磨ヘッド3とから構成されている。前記プラテン2は円盤状に形成され、その上面には研磨パッド4が貼着されており、下面中央にはプラテン回転軸5を介して回転駆動源となるプラテンモータM1が連結されている。前記研磨ヘッド3は、プラテン2側よりも小形の円盤状に形成され、上面中央にヘッド回転軸6を介して回転駆動源となるヘッドモータM2が連結されている。 In FIG. 1, the chemical mechanical polishing apparatus 1 mainly includes a platen 2 and a polishing head 3. The platen 2 is formed in a disk shape, and a polishing pad 4 is attached to the upper surface thereof, and a platen motor M 1 serving as a rotational drive source is connected to the center of the lower surface via a platen rotating shaft 5. The polishing head 3 is formed in a disk shape smaller than the platen 2 side, and a head motor M 2 serving as a rotation drive source is connected to the center of the upper surface via a head rotation shaft 6.

化学機械研磨装置1は、研磨ヘッド3でウェーハWを保持し、図示しないノズルから前記研磨パッド4上にスラリーを供給しながら、ウェーハW上(図1では下側)の所定の導電性膜7を該研磨パッド4に圧接し、この状態でプラテン2と研磨ヘッド3とを、前記プラテンモータM1及びヘッドモータM2でそれぞれ回転させて、ウェーハW上の所定の導電性膜7を化学機械的に研磨する。 The chemical mechanical polishing apparatus 1 holds a wafer W with a polishing head 3 and supplies a predetermined conductive film 7 on the wafer W (lower side in FIG. 1) while supplying slurry onto the polishing pad 4 from a nozzle (not shown). In this state, the platen 2 and the polishing head 3 are rotated by the platen motor M 1 and the head motor M 2 , respectively, so that a predetermined conductive film 7 on the wafer W is formed on the chemical machine. Polished.

そして、前記プラテン回転軸5の部分に、研磨終端時点検知装置8におけるトルク計測手段としてのトルク計測部9が取付けられている。該トルク計測部9は、プラテン回転軸5のトルクにより前記所定の導電性膜7の研磨のトルクを示すデータを計測する。なお、研磨のトルクを示すデータの計測は、前記プラテン回転軸5のトルクの計測に代えて、ヘッド回転軸6のトルクの計測又はプラテンモータM1もしくはヘッドモータM2に流れる電流等のトルクに対応した指標の計測により行ってもよい。 A torque measuring unit 9 as torque measuring means in the polishing end point detecting device 8 is attached to the platen rotating shaft 5. The torque measuring unit 9 measures data indicating the polishing torque of the predetermined conductive film 7 based on the torque of the platen rotating shaft 5. The measurement of the data indicating the polishing torque is performed by measuring the torque of the head rotating shaft 6 or the torque such as the current flowing through the platen motor M 1 or the head motor M 2 instead of measuring the torque of the platen rotating shaft 5. It may be performed by measuring a corresponding index.

研磨終端時点検知装置8には、前記トルク計測部9に加えて、該前記トルク計測部9の後段に、計測されたデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段としての周期成分分析部10、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段としての平均処理時間算出部11、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段としての平均処理部12、修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の導電性膜7の膜種を判別する膜種判別手段としての膜種判別部13及び判別された所定の導電性膜7の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の変化をモニタし、該トルク波形の変化を基に前記所定の導電性膜7の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段としての終端時点検知部14が順次接続されている。   In addition to the torque measuring unit 9, the polishing end point detecting device 8 performs a Fourier transform on the measured data at the subsequent stage of the torque measuring unit 9 to analyze a periodic component in the data. A periodic component analysis unit 10 as a means, an average processing time calculation unit 11 as an average processing time calculation means for calculating a moving average processing time for removing a periodic noise component based on the analyzed periodic component, and the data On the other hand, an average processing unit 12 serving as an average processing means for correcting a waveform by averaging processing based on the moving average processing time calculated in real time, and monitoring a change in the corrected torque waveform by a plurality of algorithms. The film type discriminating unit 13 as the film type discriminating means for discriminating the film type of the predetermined conductive film 7 by comparing the result with a plurality of preset limiting conditions and the determined predetermined The end point of time when the change of the torque waveform is monitored by an algorithm for detecting the end point of polishing according to the film type of the conductive film 7 and the polishing end point of the predetermined conductive film 7 is detected based on the change of the torque waveform. Terminal time point detection units 14 as detection means are sequentially connected.

次に、上述のように構成された研磨終端時点検知装置8による研磨終端時点検知方法を、「計測された研磨のトルクを示すデータからの周期ノイズ成分の除去」、「周期ノイズ成分が除去されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタすることによる所定の導電性膜の膜種の判別」及び「所定の導電性膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の変化をモニタすることによる研磨終端時点の検知」の順に説明する。   Next, the polishing end point detection method by the polishing end point detection device 8 configured as described above is performed by “removing the periodic noise component from the data indicating the measured polishing torque” and “the periodic noise component is removed. "Determination of the film type of a predetermined conductive film by monitoring the change of the torque waveform with a plurality of algorithms" and "Change of the torque waveform with the algorithm for detecting the end point of polishing according to the film type of the predetermined conductive film" Will be described in the order of "detection of polishing end point by monitoring".

「計測された研磨のトルクを示すデータからの周期ノイズ成分の除去」を図2及び図3の(a)〜(d)を用いて説明する。図2はウェーハ表面の微小凹凸が研磨の進行に伴って平坦化される様子を説明するための図、図3は研磨のトルクを示すデータ例並びに該データに平均処理を施したトルク波形等を示す波形図であり、(a)は研磨のトルクを示すデータ例の波形図、(b)は図(a)のデータから分析された周期成分の分析結果例を示す波形図、(c)は図(a)のデータに平均処理を施したトルク波形を示す波形図、(d)は図(c)のトルク波形の周期ノイズ成分の分析結果例を示すを示す波形図である。   “Removal of periodic noise component from data indicating measured polishing torque” will be described with reference to FIGS. 2 and 3A to 3D. FIG. 2 is a diagram for explaining how the minute unevenness on the wafer surface is flattened as the polishing progresses, and FIG. 3 shows an example of data indicating the torque of polishing and a torque waveform obtained by averaging the data. (A) is a waveform diagram of an example of data showing polishing torque, (b) is a waveform diagram showing an example of analysis results of periodic components analyzed from the data of FIG. (A), (c) is FIG. 4A is a waveform diagram showing a torque waveform obtained by averaging the data of FIG. 1A, and FIG. 2D is a waveform diagram showing an example of analysis results of periodic noise components of the torque waveform of FIG.

本実施例に適用される前記ウェーハW上の所定の導電性膜7の表面には、図2に示すように、微小凸部7a,7a,…が存在し、前記化学機械研磨装置1は、このような表面に微小凸部7a,7a,…のある導電性膜7を研磨除去して平坦化し、多層配線等を形成しようとするものである。このため、図2に示す微小凸部7a,7a,…が平坦化される過程での摩擦力は大きく、それに伴ってトルク計測部9で計測される研磨のトルクを示すデータには化学機械研磨装置1におけるプラテンモータM1やヘッドモータM2を含む様々な機器、部材の固有振動等からくる外乱が混入してくる。 As shown in FIG. 2, there are minute convex portions 7a, 7a,... On the surface of the predetermined conductive film 7 on the wafer W applied to the present embodiment. The conductive film 7 having the minute projections 7a, 7a,... On the surface is polished and removed to flatten to form a multilayer wiring or the like. Therefore, the frictional force in the process of flattening the minute convex portions 7a, 7a,... Shown in FIG. 2 is large, and the data indicating the polishing torque measured by the torque measuring unit 9 is accompanied by chemical mechanical polishing. Disturbances caused by various devices including the platen motor M 1 and the head motor M 2 in the apparatus 1 and the natural vibrations of the members are mixed.

図3(a)はトルク計測部9で計測されたトルクデータTaを示しており、該トルクデータTaには化学機械研磨装置1におけるプラテンモータM1やヘッドモータM2の回転に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等に対応した複数の周期ノイズ成分が混入している。このため、直接、該トルクデータTaを用いて、その変化から所定の導電性膜7の研磨終端時点を精度よく検知することは困難である。 FIG. 3A shows torque data Ta measured by the torque measuring unit 9, and the torque data Ta is generated in synchronization with the rotation of the platen motor M 1 and the head motor M 2 in the chemical mechanical polishing apparatus 1. A plurality of periodic noise components corresponding to periodic components that vary continuously in real time due to fixed periodic components and dressing conditions, the surface state of the polishing pad that changes due to the dressing, and the like are mixed. For this reason, it is difficult to accurately detect the polishing end point of the predetermined conductive film 7 from the change using the torque data Ta directly.

そこで、本実施例では、まず、周期成分分析部10で前記トルクデータTaにフーリエ変換を施すことで、該トルクデータTa中に生じている前記複数の周期成分を分析し、平均処理時間算出部11で分析された前記複数の周期成分から複数の周期ノイズ成分を除去するための最短必要な当該各周期成分に対応した移動平均処理時間をそれぞれリアルタイムに算出している。そして、平均処理部12で前記トルクデータTaに前記各周期成分に対応した移動平均処理時間についての複数の平均処理をリアルタイムに施すことで、前記複数の周期ノイズ成分が除去されたトルク波形Tbを求めている。   In this embodiment, first, the periodic component analysis unit 10 performs Fourier transform on the torque data Ta, thereby analyzing the plurality of periodic components generated in the torque data Ta, and calculating an average processing time calculation unit. The moving average processing time corresponding to each periodic component that is the shortest necessary for removing the plurality of periodic noise components from the plurality of periodic components analyzed in 11 is calculated in real time. Then, the average processing unit 12 applies, in real time, a plurality of average processes for the moving average processing time corresponding to each periodic component to the torque data Ta, so that the torque waveform Tb from which the plurality of periodic noise components have been removed is obtained. Looking for.

図3(b)はトルクデータTaに周期成分分析部10でフーリエ変換を施すことにより分析された複数の周期成分を示している。該複数の周期成分を含む周期ノイズ成分Naの波形中には、特に強度の大きい周期ノイズ成分としてu秒周期の周期ノイズ成分、v秒周期の周期ノイズ成分及びw秒周期の周期ノイズ成分等が存在している。次いで、平均処理時間算出部11により、これらの周期成分、即ちu秒周期成分、v秒周期成分、w秒周期成分等から、複数の周期ノイズ成分を除去するための最短必要な当該各周期成分に対応した移動平均処理時間をそれぞれリアルタイムに算出する。最短必要な移動平均処理時間は複数の周期ノイズ成分の各周期よりも、それぞれ僅かに長い時間である。   FIG. 3B shows a plurality of periodic components analyzed by applying Fourier transform to the torque data Ta by the periodic component analyzing unit 10. In the waveform of the periodic noise component Na including the plurality of periodic components, a periodic noise component having a particularly high intensity includes a periodic noise component having a period of u seconds, a periodic noise component having a period of v seconds, a periodic noise component having a period of w seconds, and the like. Existing. Next, the average processing time calculation unit 11 uses each periodic component that is the shortest necessary for removing a plurality of periodic noise components from these periodic components, that is, the u-second periodic component, the v-second periodic component, the w-second periodic component, and the like. The moving average processing time corresponding to each is calculated in real time. The minimum required moving average processing time is slightly longer than each period of a plurality of periodic noise components.

図3(c)はトルクデータTaに前記各周期成分に対応してリアルタイムに算出された移動平均処理時間についての複数の平均処理を施すことで得られたトルク波形Tbを示している。また、図3(d)は該トルク波形Tbにフーリエ変換を施すことにより分析された周期ノイズ成分Nbの波形を示している。該ノイズ成分Nbの波形からは、前記強度の大きい周期ノイズ成分を含む複数の周期ノイズ成分が除去されている。   FIG. 3C shows a torque waveform Tb obtained by subjecting the torque data Ta to a plurality of average processing for the moving average processing time calculated in real time corresponding to each periodic component. FIG. 3D shows a waveform of the periodic noise component Nb analyzed by applying Fourier transform to the torque waveform Tb. A plurality of periodic noise components including the strong periodic noise component are removed from the waveform of the noise component Nb.

「周期ノイズ成分が除去されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタすることによる所定の導電性膜の膜種の判別」を図4を用いて説明する。図4はトルク波形の変化を複数(本実施例では、第1〜第3の三つ)のアルゴリズムでモニタし、このモニタ結果を予め設定された研磨終端検出のための複数の制限条件と照合して所定の導電性膜の膜種を判別する方法を示す図である。   “Determination of the film type of a predetermined conductive film by monitoring changes in the torque waveform from which the periodic noise component has been removed with a plurality of algorithms” will be described with reference to FIG. FIG. 4 monitors torque waveform changes with a plurality of algorithms (first to third in the present embodiment) and collates the monitoring results with a plurality of preset limit conditions for polishing end detection. It is a figure which shows the method of discriminating the film | membrane type of a predetermined conductive film.

図4に示す研磨の進行に伴う各トルク波形Tb1、Tb2、Tb3は、所定の導電性膜7の材質を含む膜質、膜厚さらには該導電性膜7により半導体基板上に形成されるパターンの粗密等に依存して一般的に異なった形をとる。なお、図4中には、前記第1〜第3のアルゴリズムに対応するように、トルク波形はTb1〜Tb3の三種が示してある。これにより、研磨終端を確実に検出するためには、各トルク波形Tb1、Tb2、Tb3に対応した所定の導電性膜7の膜種に応じてアルゴリズムを選択し、該選択したアルゴリズムで各トルク波形Tb1、Tb2、Tb3を処理することが必要となる。このため、終端時点検知部14による研磨終端時点の検知に先立って膜種判別部13において前記所定の導電性膜7の膜種の判別が行われる。 Each torque waveform Tb 1 , Tb 2 , Tb 3 accompanying the progress of polishing shown in FIG. 4 is formed on the semiconductor substrate by the film quality including the material of the predetermined conductive film 7 and the film thickness, and further by the conductive film 7. It generally takes different forms depending on the density of the pattern. In FIG. 4, three types of torque waveforms Tb 1 to Tb 3 are shown so as to correspond to the first to third algorithms. Thus, in order to reliably detect the polishing end, an algorithm is selected according to the film type of the predetermined conductive film 7 corresponding to each torque waveform Tb 1 , Tb 2 , Tb 3 , and the selected algorithm is used. It is necessary to process each torque waveform Tb 1 , Tb 2 , Tb 3 . Therefore, the film type discriminating unit 13 discriminates the film type of the predetermined conductive film 7 prior to detection of the polishing end point by the end point detecting unit 14.

該膜種判別部13における前記膜種判別用の複数の制限条件には少なくとも、研磨初期におけるトルク波形Tb1、Tb2、Tb3の上昇時の傾斜(dTb1/dt)、(dTb2/dt)、(dTb3/dt)がそれぞれ所定の傾斜閾値(該傾斜閾値については図示せず)以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期においてトルク波形Tb1、Tb2、Tb3がそれぞれ所定のレベル閾値Sth1、Sth2、‥を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からの又は研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯tD1、tD2、tD3、tD4‥内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含み、これらの判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件としている。 The plurality of limiting conditions for determining the film type in the film type determining unit 13 include at least the gradients (dTb 1 / dt) and (dTb 2 / d) when the torque waveforms Tb 1 , Tb 2 , and Tb 3 are increased in the initial stage of polishing. dt), (dTb 3 / dt) are inclination determination conditions as to whether or not each is greater than or equal to a predetermined inclination threshold (the inclination threshold is not shown), and torque waveforms Tb 1 , Tb 2 , Tb 3 at the initial stage of polishing are The content of each of the rising value determination condition whether to rise above a predetermined level threshold value Sth 1 , Sth 2 ,..., The inclination determination condition, and the rising value determination condition is determined immediately after the start of polishing or from the start of polishing. Including the time division condition of whether or not it occurs within a predetermined time zone t D1 , t D2 , t D3 , t D4 , etc. after the passage of time, each specific content in these discrimination conditions is duplicated Subject to There.

また、複数の制限条件には前記傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件に加えてさらに、トルク波形Tb1、Tb2、Tb3が前記所定のレベル閾値Sth1、Sth2、Sth3‥を超えて上昇した後、該上昇したトルク値を所定の変動幅内で維持して所定時間経過してから、変曲点P1、P2、P3が生じるか否かの変曲点判別条件を設定することで所定の導電性膜7の膜種を一層高い確率で判別することができる。 In addition to the inclination determination condition, the increase value determination condition, and the time division condition, the torque waveforms Tb 1 , Tb 2 , and Tb 3 include the predetermined level threshold values Sth 1 , Sth 2 , Sth as a plurality of limiting conditions. 3 After the rise exceeds, the inflection point whether or not the inflection points P 1 , P 2 , P 3 are generated after the increased torque value is maintained within a predetermined fluctuation range and a predetermined time elapses. By setting the point determination condition, the film type of the predetermined conductive film 7 can be determined with a higher probability.

そして、研磨の進行に伴って、トルク波形Tb1が生じたとき、該トルク波形Tb1の変化が第1のアルゴリズムでモニタされて、前記各制限条件との照合が行われる。この照合の結果は、研磨初期における該トルク波形Tb1の上昇時の傾斜(dTb1/dt)と第1の傾斜閾値との傾斜比較結果が、「傾斜(dTb1/dt)」>「第1の傾斜閾値」であり、研磨初期におけるトルク波形Tb1の上昇値と第1のレベル閾値Sth1との上昇値比較結果が、「トルク波形Tb1の上昇値」>「第1のレベル閾値Sth1」であり、且つ前記傾斜比較結果及び前記上昇値比較結果の各内容が、研磨開始直後からの第1の時間帯tD1内に生じている。さらにトルク波形Tb1が第1のレベル閾値Sth1を超えて上昇した後、該上昇したトルク値が所定の変動幅内に維持されて研磨開始から所定時間経過後の第3の時間帯tD3内で変曲点P1が生じている。これらの照合結果を条件として、所定の導電性膜7は、研磨の進行に伴ってトルク波形Tb1の形をとる第1の膜種の導電性膜と判別される。 When the torque waveform Tb 1 is generated as the polishing progresses, the change of the torque waveform Tb 1 is monitored by the first algorithm, and collation with each of the above limiting conditions is performed. As a result of this collation, the inclination comparison result between the inclination (dTb 1 / dt) when the torque waveform Tb 1 rises in the initial stage of polishing and the first inclination threshold value is “inclination (dTb 1 / dt)”> No. 1 inclination threshold ”, and the increase value comparison result between the increase value of the torque waveform Tb 1 and the first level threshold value Sth 1 in the initial stage of polishing is“ the increase value of the torque waveform Tb 1 ”>“ the first level threshold value ” Sth 1 ”and the contents of the inclination comparison result and the increased value comparison result occur within the first time period t D1 immediately after the start of polishing. Further, after the torque waveform Tb 1 rises exceeding the first level threshold value Sth 1 , the increased torque value is maintained within a predetermined fluctuation range, and a third time period t D3 after a predetermined time has elapsed from the start of polishing. An inflection point P 1 occurs in the region. On the condition of these collation results, the predetermined conductive film 7 is discriminated as a conductive film of the first film type taking the form of the torque waveform Tb 1 as the polishing proceeds.

研磨の進行に伴って、トルク波形Tb2が生じたときは、該トルク波形Tb2の変化が第2のアルゴリズムでモニタされて、前記各制限条件との照合が行われる。この照合の結果は、研磨初期における該トルク波形Tb2の上昇時の傾斜(dTb2/dt)と第1の傾斜閾値及び第2の傾斜閾値との傾斜比較結果が、「第1の傾斜閾値」>「傾斜(dTb2/dt)」>「第2の傾斜閾値」であり、研磨初期におけるトルク波形Tb2の上昇値と第1のレベル閾値Sth1及び第2のレベル閾値Sth2との上昇値比較結果が、「第1のレベル閾値Sth1」>「トルク波形Tb2の上昇値」>「第2のレベル閾値Sth2」であり、且つ前記傾斜比較結果及び前記上昇値比較結果の各内容が、第1の時間帯tD1内に生じている。さらにトルク波形Tb2が第2のレベル閾値Sth2を超えて上昇した後、該上昇したトルク値が所定の変動幅内に維持されて第3の時間帯tD3内で変曲点P2が生じている。これらの照合結果を条件として、所定の導電性膜7は、研磨の進行に伴ってトルク波形Tb2の形をとる第2の膜種の導電性膜と判別される。 When the torque waveform Tb 2 is generated with the progress of polishing, the change of the torque waveform Tb 2 is monitored by the second algorithm, and collation with each of the limiting conditions is performed. As a result of this collation, the inclination comparison result between the inclination (dTb 2 / dt) when the torque waveform Tb 2 is increased in the initial stage of polishing and the first inclination threshold and the second inclination threshold is “the first inclination threshold. ”>“ Tilt (dTb 2 / dt) ”>“ second tilt threshold value ”, and the increase value of the torque waveform Tb 2 in the initial stage of polishing and the first level threshold value Sth 1 and the second level threshold value Sth 2 The rise value comparison result is “first level threshold value Sth 1 ”> “rise value of torque waveform Tb 2 ”> “second level threshold value Sth 2 ”, and the slope comparison result and the rise value comparison result Each content occurs within the first time zone t D1 . Further, after the torque waveform Tb 2 rises exceeding the second level threshold value Sth 2 , the increased torque value is maintained within a predetermined fluctuation range, and the inflection point P 2 is set within the third time zone t D3 . Has occurred. On the condition of these collation results, the predetermined conductive film 7 is discriminated as a conductive film of the second film type taking the form of the torque waveform Tb 2 as the polishing proceeds.

研磨の進行に伴って、トルク波形Tb3が生じたときは、該トルク波形Tb3の変化が第3のアルゴリズムでモニタされて、前記各制限条件との照合が行われる。この照合の結果は、研磨初期における該トルク波形Tb3の上昇時の傾斜(dTb3/dt)と第2の傾斜閾値及び第3の傾斜閾値との傾斜比較結果が、「第2の傾斜閾値」>「傾斜(dTb3/dt)」>「第3の傾斜閾値」であり、研磨初期におけるトルク波形Tb3の上昇値と第2のレベル閾値Sth2及び第3のレベル閾値Sth3との上昇値比較結果が、「第2のレベル閾値Sth2」>「トルク波形Tb3の上昇値」>「第3のレベル閾値Sth3」であり、且つ前記傾斜比較結果及び前記上昇値比較結果の各内容が、第2の時間帯tD2内に生じている。さらにトルク波形Tb3が第3のレベル閾値Sth3を超えて上昇した後、該上昇したトルク値が所定の変動幅内に維持されて第4の時間帯tD4内で変曲点P3が生じている。これらの照合結果を条件として、所定の導電性膜7は、研磨の進行に伴ってトルク波形Tb3の形をとる第3の膜種の導電性膜と判別される。 When the torque waveform Tb 3 is generated with the progress of polishing, the change of the torque waveform Tb 3 is monitored by the third algorithm, and collation with each of the limiting conditions is performed. As a result of this collation, the inclination comparison result between the inclination (dTb 3 / dt) when the torque waveform Tb 3 rises in the initial stage of polishing and the second inclination threshold and the third inclination threshold is “the second inclination threshold. ">" Inclination (dTb 3 / dt) ">" Third inclination threshold value ", and the increase value of the torque waveform Tb 3 in the initial stage of polishing, the second level threshold value Sth 2 and the third level threshold value Sth 3 The rise value comparison result is “second level threshold value Sth 2 ”> “rise value of torque waveform Tb 3 ”> “third level threshold value Sth 3 ”, and the inclination comparison result and the rise value comparison result Each content occurs within the second time zone t D2 . Further, after the torque waveform Tb 3 rises exceeding the third level threshold value Sth 3 , the increased torque value is maintained within a predetermined fluctuation range, and the inflection point P 3 is set within the fourth time zone t D4 . Has occurred. On the condition of these collation results, the predetermined conductive film 7 is discriminated as a conductive film of the third film type taking the form of the torque waveform Tb 3 as the polishing proceeds.

次いで、「所定の導電性膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の変化をモニタすることによる研磨終端時点の検知」を図5の(a)〜(c)を用いて説明する。図5はトルク波形の変化を基に研磨終端時点を検知する方法を説明するための図であり、(a)はドレッシング方法の違いによるドリフトノイズの影響を受けて変動するトルク波形例を示す波形図、(b)は図 (a)のトルク波形に一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法を説明するための図、(c)は図(a)のトルク波形に二次微分を施して研磨終端時点を検知する方法を説明するための図である。   Next, “detection of the polishing end point by monitoring the change of the torque waveform with an algorithm for detecting the polishing end point according to the film type of the predetermined conductive film” is used with reference to FIGS. I will explain. FIG. 5 is a diagram for explaining a method of detecting the polishing end point based on a change in torque waveform. FIG. 5A is a waveform showing an example of a torque waveform that varies under the influence of drift noise due to a difference in dressing method. FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining a method of detecting a polishing end point by applying a first derivative to the torque waveform of FIG. A, and FIG. 4C applying a second derivative to the torque waveform of FIG. It is a figure for demonstrating the method to detect the polishing end time.

前記膜種判別部13において所定の導電性膜7の膜種の判別が行われた後、終端時点検知部14において研磨の進行に伴うトルク波形の変化が、その判別された膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで当該トルク波形に一次微分もしくは二次微分を施すことによりモニタされて該所定の導電性膜7の研磨終端時点が検知される。   After the film type discriminating unit 13 discriminates the film type of the predetermined conductive film 7, the change in torque waveform accompanying the progress of polishing in the terminal time point detecting unit 14 depends on the discriminated film type. The predetermined end point of polishing of the conductive film 7 is detected by monitoring the torque waveform by applying a first derivative or a second derivative to the selected torque end point detection algorithm.

図5の(a)、(b)を用いてトルク波形Tbに一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法から説明する。図5(a)中、Tb4は研磨しながら研磨パッド4のドレッシングを行うインサイチュウドレッシングの場合の所定の導電性膜7の研磨の進行に伴うトルク波形であり、これに対しTb5は研磨の前に研磨パッド4のドレッシングを行うインターバルドレッシングの場合の所定の導電性膜7の研磨の進行に伴うトルク波形である。インターバルドレッシングの場合は、研磨中はドレッシングを行わないため、研磨中に研磨パッド4の表面状態は微小ながらも徐々に目詰まりが進展する。この結果、インターバルドレッシングの場合のトルク波形Tb5は、ドリフトノイズの影響を受けて図示のように研磨の進行に伴って徐々に減少していく。 A method of detecting the polishing end point by first-order differentiation of the torque waveform Tb using FIGS. 5A and 5B will be described. In FIG. 5A, Tb 4 is a torque waveform accompanying the progress of polishing of the predetermined conductive film 7 in the case of in-situ dressing where dressing of the polishing pad 4 is performed while polishing, whereas Tb 5 is polishing. 6 is a torque waveform accompanying the progress of polishing of the predetermined conductive film 7 in the case of interval dressing in which dressing of the polishing pad 4 is performed before. In the case of interval dressing, since dressing is not performed during polishing, clogging gradually progresses during polishing although the surface state of the polishing pad 4 is minute. As a result, the torque waveform Tb 5 in the case of interval dressing is gradually reduced as the polishing proceeds as shown in the figure due to the influence of drift noise.

このため、トルク波形が、例えば所定の傾き(一次微分値)に達したときを研磨終端の検知時点として設定すると、ドリフトノイズの影響を受けていないトルク波形Tb4の場合は、E点で所定の傾き(一次微分値)に達して、このE点が研磨終端時点として検知される。これに対し、ドリフトノイズの影響を受けているトルク波形Tb5の場合は、G点で所定の傾き(一次微分値)に達してしまい、正しい研磨終端時点E点に対し、誤検知をしてまう。 For this reason, when the torque waveform reaches a predetermined slope (first derivative value), for example, when it is set as the polishing end point detection time, in the case of the torque waveform Tb 4 that is not affected by drift noise, it is predetermined at point E. This point E is detected as the polishing end point. On the other hand, in the case of the torque waveform Tb 5 that is affected by drift noise, a predetermined slope (first differential value) is reached at point G, and erroneous detection is performed for the correct polishing end point E. Mae.

そこで、本実施例では、図5(b)に示すように、まず、いずれのトルク波形に対しても一次微分を施して、トルク波形Tb4に対する一次微分(dTb4/dt)の波形、及びトルク波形Tb5に対する一次微分(dTb5/dt)の波形を求めている。そして次のように、両一次微分値に対し、所定の研磨初期t1の一次微分値に対する研磨終端付近t2(図5(b)のt2はE点に等しい)の一次微分値の比、即ち
(dTb4/dt)t2/(dTb4/dt)t1 …(1)
(dTb5/dt)t2/(dTb5/dt)t1 …(2)
をモニタしている。上記式(1)と式(2)の値はほぼ等しくなる。この結果、研磨パッド4のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜7の研磨終端時点Eを正しく検知することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, first, the first derivative is applied to any torque waveform, and the first derivative (dTb 4 / dt) waveform with respect to the torque waveform Tb 4 , and The waveform of the first derivative (dTb 5 / dt) with respect to the torque waveform Tb 5 is obtained. And as follows, the ratio of the primary differential value of the for both first-order derivative value, polishing end vicinity t 2 for a given primary differential value of the polishing initial t 1 (t 2 in FIG. 5 (b) equal to point E) That is, (dTb 4 / dt) t2 / (dTb 4 / dt) t1 (1)
(DTb 5 / dt) t2 / (dTb 5 / dt) t1 (2)
Is being monitored. The values of the above equations (1) and (2) are almost equal. As a result, it is possible to correctly detect the polishing end point E of the predetermined conductive film 7 without being affected by drift noise in which polishing torque decreases due to the dressing state of the polishing pad 4 and the like.

また次のように、研磨終端付近t2の一次微分値と所定の研磨初期t1の一次微分値との差分、即ち
(dTb4/dt)t2−(dTb4/dt)t1 …(3)
(dTb5/dt)t2−(dTb5/dt)t1 …(4)
をモニタする。上記式(3)と式(4)の値はほぼ等しくなる。この結果、前記式(1)と式(2)の関係を用いた場合と同様に、研磨パッド4のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜7の研磨終端時点Eを正しく検知することができる。
Further, as follows, the difference between the primary differential value near the polishing end t 2 and the primary differential value of the predetermined initial polishing t 1 , that is, (dTb 4 / dt) t 2 − (dTb 4 / dt) t 1 (3)
(DTb 5 / dt) t2 − (dTb 5 / dt) t1 (4)
To monitor. The values of the above equations (3) and (4) are almost equal. As a result, as in the case of using the relationship of the expressions (1) and (2), the influence of drift noise in which the polishing torque decreases due to the dressing state of the polishing pad 4 and the like is not affected. The polishing end point E of the predetermined conductive film 7 can be detected correctly.

図5(c)を用いてトルク波形Tbに二次微分を施して研磨終端時点を検知する方法を説明する。前記トルク波形Tbに一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法に代えて、次のように、トルク波形Tb4及びTb5についての二次微分により変化点を求め、該変化点を基にしても所定の導電性膜7の研磨終端時点を検知することができる。 A method of detecting the polishing end point by performing the second derivative on the torque waveform Tb will be described with reference to FIG. Instead of detecting the polishing end point by applying a first derivative to the torque waveform Tb, a change point is obtained by a second derivative with respect to the torque waveforms Tb 4 and Tb 5 as follows. However, the polishing end point of the predetermined conductive film 7 can be detected.

即ち、研磨終端付近t2における前記一次微分(dTb4/dt)及び(dTb5/dt)の両波形は、殆どの場合、前記E点の位置にほぼ等しい変化点Q1及びQ2を境にして上に凸で下に凹の形から下に凸で上に凹の形をとる。このような研磨終端付近t2の領域における各一次微分の波形にさらに二次微分(d2Tb4/dt2)及び(d2Tb5/dt2)を施すと、図5(c)に示すように、該二次微分(d2Tb4/dt2)及び(d2Tb5/dt2)の値が、それぞれ前記変化点(極小点)Q1及びQ2を境にして減少から増加に転じる。そこで、トルク波形Tb4及びTb5について二次微分(d2Tb4/dt2)及び(d2Tb5/dt2)を施し、この二次微分の値が減少から増加に転じる点から前記変化点Q1又はQ2を求め、この変化点Q1又はQ2を基にすることで前記と同様に、研磨パッド4のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜7の研磨終端時点Eを正しく検知することができる。 That is, both of the waveforms of the first derivative (dTb 4 / dt) and (dTb 5 / dt) near the polishing end t 2 are almost the boundary between the change points Q 1 and Q 2 which are substantially equal to the position of the E point. Then, the shape is convex upward and concave downward, and convex downward and concave upward. When the second derivative (d 2 Tb 4 / dt 2 ) and (d 2 Tb 5 / dt 2 ) are further applied to the respective first derivative waveforms in the region near the polishing end t 2 , FIG. As shown, the values of the second derivative (d 2 Tb 4 / dt 2 ) and (d 2 Tb 5 / dt 2 ) decrease from the change points (minimum points) Q 1 and Q 2 , respectively. It starts to increase. Therefore, the second derivative (d 2 Tb 4 / dt 2 ) and (d 2 Tb 5 / dt 2 ) are applied to the torque waveforms Tb 4 and Tb 5 , and the value of the second derivative is changed from decreasing to increasing. the calculated change point Q 1 or Q 2, the change point Q 1 or Q 2 in the same manner as the by the base, drift noise torque of polishing due to the dressing state of the polishing pad 4 is decreased The polishing end point E of the predetermined conductive film 7 can be correctly detected without being affected by the above.

そして、上記いずれの方法で研磨終端時点Eを検知する場合においても、所定の導電性膜7が完全に除去された瞬間を研磨終端時点Eとして検知することは難しい。このため、膜種に応じて選択されたアルゴリズムで検知した終端時点から、別パラメータでオーバーポリッシュ時間を与えておき、一定時間研磨を継続した後に研磨処理を終了させることで所定の導電性膜7の取りきりを保証することができる。   When the polishing end point E is detected by any of the above methods, it is difficult to detect the moment when the predetermined conductive film 7 is completely removed as the polishing end point E. For this reason, a predetermined conductive film 7 is obtained by giving an overpolish time with another parameter from the end point detected by an algorithm selected according to the film type, and ending the polishing process after continuing the polishing for a certain time. Can be guaranteed.

上述したように、本実施例に係るトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置においては、複数の周期成分についてそれぞれリアルタイムに算出した各移動平均処理時間でトルクデータTaに複数の平均処理を施すことで、複数の周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形Tbを効率よく得ることができる。   As described above, in the polishing end point detection method and apparatus using torque change according to the present embodiment, a plurality of average processes are performed on the torque data Ta at each moving average processing time calculated in real time for each of a plurality of periodic components. The torque waveform Tb corrected by removing a plurality of periodic noise components can be obtained efficiently.

周期ノイズ成分が除去されたトルク波形Tbの変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件を含む複数の制限条件と照合し、これら複数の条件における各特定の内容が重複して生じることを条件とすることで、被研磨導電性膜である所定の導電性膜7の膜種を高い確率で判別することができる。   The change of the torque waveform Tb from which the periodic noise component has been removed is monitored by a plurality of algorithms, and the monitoring result is collated with a plurality of limiting conditions including an inclination determination condition, an ascending value determination condition, and a temporal division condition, By setting each specific content in the conditions to be duplicated, the film type of the predetermined conductive film 7 that is the conductive film to be polished can be determined with high probability.

膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴うトルク波形Tbに一次微分を施し、所定の研磨初期t1の一次微分値に対する研磨終端付近t2の一次微分値の比もしくは研磨終端付近t2の一次微分値と所定の研磨初期t1の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化をモニタするようにしたことで、研磨パッド4のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜7の研磨終端時点Eを高い精度で確実に検知することができる。 First-order differentiation is performed on the torque waveform Tb accompanying the progress of polishing with an algorithm for detecting the polishing end point selected according to the film type, and the first-order differential value near the polishing end t 2 with respect to the first-order differential value of the predetermined polishing initial t 1 Or at least one of the difference between the first differential value in the vicinity of the polishing end t 2 and the first differential value in the predetermined initial polishing t 1 , which is caused by the dressing state of the polishing pad 4 and the like. Thus, the polishing end point E of the predetermined conductive film 7 can be reliably detected with high accuracy without being affected by drift noise in which the polishing torque decreases.

膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴うトルク波形Tbに二次微分を施して変化点Qを求め、この変化点Qを基にすることで、前記と同様に、研磨パッド4のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜7の研磨終端時点Eを高い精度で確実に検知することができる。   By applying a second derivative to the torque waveform Tb accompanying the progress of polishing with an algorithm for detecting the polishing end point selected according to the film type, a change point Q is obtained, and based on this change point Q, Similarly, the polishing end point E of the predetermined conductive film 7 is reliably detected with high accuracy without being affected by drift noise in which polishing torque decreases due to the dressing state of the polishing pad 4 and the like. Can do.

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。   The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.

図は本発明の実施例に係るトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置を示すものである。
化学機械研磨装置の概略構成及び研磨終端時点検知装置を示すブロック図。 ウェーハ表面の微小凹凸が研磨の進行に伴って平坦化される様子を説明するための図。 研磨のトルクを示すデータ例並びに該データに平均処理を施したトルク波形等を示す波形図であり、(a)は研磨のトルクを示すデータ例の波形図、(b)は図(a)のデータから分析された周期成分の分析結果例を示す波形図、(c)は図(a)のデータに平均処理を施したトルク波形を示す波形図、(d)は図(c)のトルク波形の周期ノイズ成分の分析結果例を示す波形図。 トルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタして被研磨導電性膜の膜種を判別する方法を説明するための波形図。 トルク波形の変化を基に研磨終端時点を検知する方法を説明するための図であり、(a)はドレッシング方法の違いによるドリフトノイズの影響を受けて変動するトルク波形例を示す波形図、(b)は図(a)のトルク波形に一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法例を説明するための図、(c)は図 (a)のトルク波形に二次微分を施して研磨終端時点を検知する方法例を説明するための図。
FIG. 1 shows a polishing end point detection method and apparatus using torque change according to an embodiment of the present invention.
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a chemical mechanical polishing apparatus and a polishing end point detection device. FIG. The figure for demonstrating a mode that the micro unevenness | corrugation of a wafer surface is planarized with progress of grinding | polishing. It is a wave form diagram which shows the torque example etc. which performed the data example which shows the torque of grinding | polishing, and this data, (a) is a wave form diagram of the data example which shows the torque of grinding | polishing, (b) is a figure of (a). (C) is a waveform diagram showing a torque waveform obtained by averaging the data of FIG. (A), (d) is a torque waveform of FIG. (C) The wave form diagram which shows the example of an analysis result of the periodic noise component. The wave form diagram for demonstrating the method to monitor the change of a torque waveform with a some algorithm, and to discriminate | determine the film | membrane type of a to-be-polished conductive film. It is a figure for demonstrating the method of detecting the grinding | polishing terminal end time based on the change of a torque waveform, (a) is a wave form diagram which shows the example of a torque waveform which changes under the influence of the drift noise by the difference in a dressing method, ( (b) is a diagram for explaining an example of a method for detecting the end point of polishing by applying a first derivative to the torque waveform of FIG. (a), and (c) is a polishing by applying a second derivative to the torque waveform of FIG. (a). The figure for demonstrating the example of a method of detecting an end time.

符号の説明Explanation of symbols

1 化学機械研磨装置
2 プラテン
3 研磨ヘッド
4 研磨パッド
5 プラテン回転軸
6 ヘッド回転軸
7 導電性膜
7a 微小凸部
8 研磨終端時点検知装置
9 トルク計測部(トルク計測手段)
10 周期成分分析部(周期成分分析手段)
11 平均処理時間算出部(平均処理時間算出手段)
12 平均処理部(平均処理手段)
13 膜種判別部(膜種判別手段)
14 終端時点検知部(終端時点検知手段)
1 プラテンモータ
2 ヘッドモータ
Na 周期ノイズ成分
Nb ノイズ成分
Ta トルクデータ
Tb トルク波形
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chemical mechanical polishing apparatus 2 Platen 3 Polishing head 4 Polishing pad 5 Platen rotating shaft 6 Head rotating shaft 7 Conductive film 7a Minute convex part 8 Polishing end time detection apparatus 9 Torque measuring part (torque measuring means)
10 Periodic component analysis unit (periodic component analysis means)
11 Average processing time calculation unit (average processing time calculation means)
12 Average processing section (average processing means)
13 Film type discriminating section (film type discriminating means)
14 Termination point detection unit (Termination point detection means)
M 1 platen motor M 2 head motor Na Periodic noise component Nb Noise component Ta Torque data Tb Torque waveform

Claims (10)

表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
A wafer having a predetermined film with minute irregularities on the surface is held by a polishing head, and the predetermined film is pressed against the polishing pad provided on the surface of the rotating platen while rotating the polishing head to polish the polishing film. A method for detecting a polishing end point using a torque change for monitoring a polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes with the progress of the method,
A first step of measuring the torque or an index corresponding to the torque; a second step of performing Fourier transform on the measured data to analyze a periodic component in the data; and a period based on the periodic component A third step of calculating a moving average processing time for removing a noise component, and a fourth step of correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time And a change of the corrected torque waveform with a plurality of algorithms, and a fifth step of discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions; A sixth step of detecting a polishing end point of the predetermined film by monitoring a change in the corrected torque waveform by an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film; Have Polishing end point detecting method using a torque change characterized by and.
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
A wafer having a predetermined film with minute irregularities on the surface is held by a polishing head, and the predetermined film is pressed against the polishing pad provided on the surface of the rotating platen while rotating the polishing head to polish the polishing film. A method for detecting a polishing end point using a torque change for monitoring a polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes with the progress of the method,
A first step of measuring the torque or an index corresponding to the torque; a second step of performing Fourier transform on the measured data to analyze a periodic component in the data; and a period based on the periodic component A third step of calculating a moving average processing time for removing a noise component, and a fourth step of correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time And a change of the corrected torque waveform with a plurality of algorithms, and a fifth step of discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions; A first differential value of the corrected torque waveform is calculated by an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and the vicinity of the polishing end with respect to the first differential value of the predetermined initial polishing is calculated. A sixth step of detecting a polishing end point of the predetermined film based on a change in at least one of a ratio of a second derivative value or a difference between a first derivative value near the polishing end and a first differential value in a predetermined polishing initial stage; A method for detecting the end point of polishing using a torque change.
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第1の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第2の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第3の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第4の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第5の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第6の工程とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
A wafer having a predetermined film with minute irregularities on the surface is held by a polishing head, and the predetermined film is pressed against the polishing pad provided on the surface of the rotating platen while rotating the polishing head to polish the polishing film. A method for detecting a polishing end point using a torque change for monitoring a polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes with the progress of the method,
A first step of measuring the torque or an index corresponding to the torque; a second step of performing Fourier transform on the measured data to analyze a periodic component in the data; and a period based on the periodic component A third step of calculating a moving average processing time for removing a noise component, and a fourth step of correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time And a change of the corrected torque waveform with a plurality of algorithms, and a fifth step of discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions; A second derivative of the corrected torque waveform is performed by an algorithm for detecting a polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and the second derivative waveform near the polishing end is changed based on a change point of the second derivative waveform. Polishing end point detecting method using the torque variation and having a sixth step of detecting the polishing end point of the constant of the film.
上記第5の工程における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むことを特徴とする請求項1,2又は3記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。   The plurality of limiting conditions in the fifth step include at least an inclination determination condition as to whether or not an inclination at the time of rising of the torque waveform at the initial stage of polishing is a predetermined set value or more, and the torque waveform is predetermined at the initial stage of polishing. Each condition of the rising value determination condition for whether or not to rise beyond the threshold, the inclination determination condition and the rising value determination condition occurs within a predetermined time zone immediately after the start of polishing or after a predetermined time has elapsed since the start of polishing. 4. The polishing end point detection method using torque change according to claim 1, further comprising a time division condition for determining whether or not the polishing is completed. 上記第2の工程では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記第3の工程では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記第4の工程では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正することを特徴とする請求項1,2,3又は4記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。   In the second step, the measured data is subjected to Fourier transform to analyze a plurality of periodic components in the data, and in the third step, a plurality of moving average processing times respectively corresponding to the plurality of periodic components are calculated. In the fourth step, the waveform is corrected by performing a plurality of averaging processes on the basis of the plurality of moving average processing times calculated in real time for the data. Alternatively, a polishing end point detection method using a torque change described in 4. 表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
A wafer having a predetermined film with minute irregularities on the surface is held by a polishing head, and the predetermined film is pressed against the polishing pad provided on the surface of the rotating platen while rotating the polishing head to polish the polishing film. A polishing end point detection device using a torque change to detect the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes with the progress of
Torque measuring means for measuring the torque or an index corresponding to the torque, periodic component analyzing means for analyzing the periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data, and based on the analyzed periodic component Average processing time calculation means for calculating a moving average processing time for removing periodic noise components, and an average for correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time Processing means and film type discriminating means for monitoring a change in the corrected torque waveform with a plurality of algorithms and comparing the monitoring result with a plurality of preset limiting conditions to discriminate the film type of the predetermined film And the change of the corrected torque waveform is monitored by an algorithm for detecting the polishing end point according to the determined film type of the predetermined film, and the polishing end of the predetermined film is monitored. Polishing end point detecting apparatus using a torque variation and having a termination point detection means for detecting a point.
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
A wafer having a predetermined film with minute irregularities on the surface is held by a polishing head, and the predetermined film is pressed against the polishing pad provided on the surface of the rotating platen while rotating the polishing head to polish the polishing film. A polishing end point detection device using a torque change to detect the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes with the progress of
Torque measuring means for measuring the torque or an index corresponding to the torque, periodic component analyzing means for analyzing the periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data, and based on the analyzed periodic component Average processing time calculation means for calculating a moving average processing time for removing periodic noise components, and an average for correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time Processing means, film type discrimination means for discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring results with a plurality of preset restriction conditions, and polishing according to the determined film type of the predetermined film A first derivative value of the corrected torque waveform is calculated by an algorithm for detecting the end point, and the ratio of the first derivative value near the polishing end to the predetermined first derivative value of polishing or the polishing end value is calculated. A torque having an end point detecting means for detecting a polishing end point of the predetermined film on the basis of a change in at least one of a difference between a primary differential value in the vicinity and a primary differential value in a predetermined initial stage of polishing; Polishing end point detection device using change.
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
A wafer having a predetermined film with minute irregularities on the surface is held by a polishing head, and the predetermined film is pressed against the polishing pad provided on the surface of the rotating platen while rotating the polishing head to polish the polishing film. A polishing end point detection device using a torque change to detect the polishing end point of the predetermined film by monitoring data indicating polishing torque that changes with the progress of
Torque measuring means for measuring the torque or an index corresponding to the torque, periodic component analyzing means for analyzing the periodic component in the data by performing Fourier transform on the measured data, and based on the analyzed periodic component Average processing time calculation means for calculating a moving average processing time for removing periodic noise components, and an average for correcting the waveform by averaging the data based on the moving average processing time calculated in real time Processing means, film type discrimination means for discriminating the film type of the predetermined film by comparing the monitoring results with a plurality of preset restriction conditions, and polishing according to the determined film type of the predetermined film Performs a second derivative of the modified torque waveform by an end point detection algorithm, and detects the polishing end point of the predetermined film based on the change point of the second derivative waveform near the polishing end. Polishing end point detecting apparatus using a torque variation and having a termination point detection means that.
上記膜種判別手段における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むことを特徴とする請求項6,7又は8記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。   The plurality of limiting conditions in the film type discriminating means include at least an inclination discriminating condition as to whether or not an inclination at the time of rising of the torque waveform at the initial stage of polishing is equal to or greater than a predetermined set value, Each condition of the rising value determination condition for whether or not to rise beyond the threshold, the inclination determination condition and the rising value determination condition occurs within a predetermined time zone immediately after the start of polishing or after a predetermined time has elapsed since the start of polishing. 9. The polishing end point detection device using torque change according to claim 6, 7 or 8, characterized in that it includes a time division condition of whether or not it is a dry one. 上記周期成分分析手段では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記平均処理時間算出手段では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記平均処理手段では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正することを特徴とする請求項6,7,8又は9記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。   The periodic component analysis means performs a Fourier transform on the measured data to analyze a plurality of periodic components in the data, and the average processing time calculation means calculates a plurality of moving average processing times respectively corresponding to the plurality of periodic components. 9. The average processing means corrects the waveform by performing a plurality of average processing on the data based on the plurality of moving average processing times calculated in real time. Or a polishing end point detection device using a torque change described in 9;
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