JP2009099842A - 研磨監視方法および研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の水研磨時、研磨パッド10のドレッシング時、または研磨パッド10の交換時において、渦電流センサ50の出力信号を補正信号値として取得し、補正信号値から補正基準値を減算して補正量を算出し、導電膜を有する他の基板を研磨しているときの渦電流センサ50の出力信号から補正量を減算して実測信号値を算出し、実測信号値の変化を監視することにより研磨中の導電膜の厚さの変化を監視する。
【選択図】図15
Description
R1I1+L1dI1/dt+MdI2/dt=E (1)
R2I2+L2dI2/dt+MdI1/dt=0 (2)
ここで、Mは相互インダクタンスであり、R1はコイル1を含むセンサ側回路の等価抵抗であり、L1はコイル1を含むセンサ側回路の自己インダクタンスである。R2は渦電流損に相当する等価抵抗であり、L2は渦電流が流れる導電膜の自己インダクタンスである。
(R1+jωL1)I1+jωMI2=E (3)
(R2+jωL2)I2+jωMI1=0 (4)
これら式(3),(4)から、次の式が導かれる。
I1=E(R2+jωL2)/{(R1+jωL1)(R2+jωL2)+ω2M2}
=E/{(R1+jωL1)+ω2M2/(R2+jωL2)} (5)
Φ=E/I1
={R1+ω2M2R2/(R2 2+ω2L2 2)
+jω{L1−ω2L2M2/(R2 2+ω2L2 2)} (6)
ここで、Φの実部(抵抗成分)、虚部(誘導リアクタンス成分)をそれぞれX,Yとおくと、上記式(6)は、次のようになる。
Φ=X+jωY (7)
M=k(L1L2)1/2 (8)
本発明の好ましい態様は、前記渦電流センサの上方に前記研磨パッドが存在しない条件の下で、前記渦電流センサの出力信号を固有信号値として取得し、前記固有信号値を取得したときと同一の条件の下で、前記渦電流センサの出力信号を初期信号値として取得し、前記初期信号値から前記固有信号値を減算して初期ドリフト量を算出し、前記補正量を算出する前に、前記補正基準値から前記初期ドリフト量を減算することで該補正基準値を補正することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦電流センサの出力信号は、該渦電流センサのコイルを含む電気回路のインピーダンスの抵抗成分および誘導リアクタンス成分であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦電流センサの出力信号は、該渦電流センサのコイルを含む電気回路のインピーダンスの抵抗成分および誘導リアクタンス成分を座標と定義したときに、導電膜の厚さが小さくなるに従って座標系の原点と前記座標との距離が短くなるような位置に前記座標を回転および移動させた座標として表されることを特徴とする。
図7は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す模式図である。図7に示すように、研磨装置は、研磨パッド10と、上面に研磨パッド10が貼設された研磨テーブル12と、研磨対象物であるウェハ(基板)を保持して研磨パッド10の上面に押圧するトップリング14と、ウェハの研磨が行われていないときに研磨パッド10の上面をドレッシング(コンディショニング)するドレッサー20とを備えている。研磨パッド10の上面は、研磨対象物であるウェハが摺接される研磨面を構成している。
12 研磨テーブル
14 トップリング
18 トップリングシャフト
20 ドレッサー
30 自由継手部
31 トップリング本体
32 リテーナリング
33 弾性パッド
34 加圧シート
35 チャッキングプレート
37〜41 流体路
50 センサ
53 モニタリング装置
54 CMPコントローラ
102 センサコイル
103 交流電源
105 同期検波部
111 ボビン
112 励磁コイル
113 検出コイル
114 バランスコイル
120 バンドパスフィルタ
121 ブリッジ回路
123 高周波アンプ
124 位相シフト回路
125 cos同期検波回路
126 sin同期検波回路
127,128 ローパスフィルタ
P1,P2,P3,P4,P5 圧力室
Claims (10)
- 研磨パッドの研磨面に摺接される導電膜の厚さの変化を、前記研磨パッドの下方に配置された渦電流センサを用いて監視する研磨監視方法であって、
基板の水研磨時、前記研磨パッドのドレッシング時、または前記研磨パッドの交換時において、前記渦電流センサの出力信号を補正信号値として取得し、
前記補正信号値から所定の補正基準値を減算して補正量を算出し、
導電膜を有する他の基板を研磨しているときの前記渦電流センサの出力信号から前記補正量を減算して実測信号値を算出し、
前記実測信号値の変化を監視することにより研磨中の導電膜の厚さの変化を監視することを特徴とする方法。 - 前記補正基準値は、前記補正信号値を取得したときと同一の条件の下で予め取得された前記渦電流センサの出力信号であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記渦電流センサの上方に前記研磨パッドが存在しない条件の下で、前記渦電流センサの出力信号を固有信号値として取得し、
前記固有信号値を取得したときと同一の条件の下で、前記渦電流センサの出力信号を初期信号値として取得し、
前記初期信号値から前記固有信号値を減算して初期ドリフト量を算出し、
前記補正量を算出する前に、前記補正基準値から前記初期ドリフト量を減算することで該補正基準値を補正することを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記渦電流センサの出力信号は、該渦電流センサのコイルを含む電気回路のインピーダンスの抵抗成分および誘導リアクタンス成分であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記渦電流センサの出力信号は、該渦電流センサのコイルを含む電気回路のインピーダンスの抵抗成分および誘導リアクタンス成分を座標と定義したときに、導電膜の厚さが小さくなるに従って座標系の原点と前記座標との距離が短くなるような位置に前記座標を回転および移動させた座標として表されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 研磨面を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドの下方に配置される渦電流センサと、
基板を前記研磨面に押圧するトップリングと、
前記研磨面をドレッシングするドレッサーと、
基板と前記研磨パッドとを相対移動させる機構と、
前記研磨面に摺接される導電膜の厚さの変化を前記渦電流センサを用いて監視するモニタリング装置とを備え、
前記モニタリング装置は、
基板の水研磨時、前記研磨パッドのドレッシング時、または前記研磨パッドの交換時において、前記渦電流センサの出力信号を補正信号値として取得し、
前記補正信号値から所定の補正基準値を減算して補正量を算出し、
導電膜を有する他の基板を研磨しているときの前記渦電流センサの出力信号から前記補正量を減算して実測信号値を算出し、
前記実測信号値の変化を監視することにより研磨中の導電膜の厚さの変化を監視するように動作することを特徴とする研磨装置。 - 前記補正基準値は、前記補正信号値を取得したときと同一の条件の下で予め取得された前記渦電流センサの出力信号であることを特徴とする請求項6に記載の研磨装置。
- 前記モニタリング装置は、前記補正基準値の取得と前記補正信号値を、基板の水研磨時、前記研磨パッドのドレッシング時、または前記研磨パッドの交換時に取得するように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の研磨装置。
- 前記渦電流センサの出力信号は、該渦電流センサのコイルを含む電気回路のインピーダンスの抵抗成分および誘導リアクタンス成分であることを特徴とする請求項6に記載の研磨装置。
- 前記渦電流センサの出力信号は、該渦電流センサのコイルを含む電気回路のインピーダンスの抵抗成分および誘導リアクタンス成分を座標と定義したときに、導電膜の厚さが小さくなるに従って座標系の原点と前記座標との距離が短くなるような位置に前記座標を回転および移動させた座標として表されることを特徴とする請求項6に記載の研磨装置。
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