JP3033488B2 - 研磨終点検出装置および方法 - Google Patents

研磨終点検出装置および方法

Info

Publication number
JP3033488B2
JP3033488B2 JP7200996A JP7200996A JP3033488B2 JP 3033488 B2 JP3033488 B2 JP 3033488B2 JP 7200996 A JP7200996 A JP 7200996A JP 7200996 A JP7200996 A JP 7200996A JP 3033488 B2 JP3033488 B2 JP 3033488B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
motor
torque
plate
rotating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP7200996A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09262743A (ja
Inventor
右一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP7200996A priority Critical patent/JP3033488B2/ja
Publication of JPH09262743A publication Critical patent/JPH09262743A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3033488B2 publication Critical patent/JP3033488B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨終点検出装置
に関し、半導体ウェハなどを研磨装置で研磨する際に研
磨加工終点を検出する研磨終点検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の研磨終点検出装置は、例えば、特
開平6−315850号公報記載の研磨終点検出装置に
ある様に、研磨プレートを駆動する第1の回転軸および
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
トルクを計測し、計測されたトルクあるいはトルクの時
間微分値の少なくとも一方が予め定めた規定値以上に変
化したことを判定して研磨終点検出を行っていた。
【0003】図7は、この従来の研磨終点検出装置のブ
ロック図である。研磨プレート23は研磨プレート回転
軸25に取り付けられ研磨プレート駆動機構27によっ
て回転させられる。被研磨物21はキャリア22に取り
付けられ、キャリア22はキャリア回転軸24に取り付
けられ、被研磨物21は図示していない手段により研磨
プレート23に押し付けられキャリア回転軸駆動機構2
6により回転させられる。研磨プレート回転軸25のト
ルクは計測機構28によって研磨プレート回転軸駆動機
構27中の電動機に流れる電流を測定する事により計測
される。トルク計測機構28により取られたトルク信号
は終点判定部29に入力される。終点判定部29は、ト
ルク計測機構28から得られたトルク計測信号もしくは
トルク計測信号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了とし、研磨停止信
号をキャリア回転軸駆動機構26および研磨プレート回
転軸駆動機構27へ出力し、研磨を終了させる。
【0004】また特開平6−320416号公報には、
被加工物を研磨する研磨部の特定の周波数帯域の信号が
一定のレベル以上になった時を加工終点とする研磨終点
検出装置が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】半導体ウェハなどを研
磨する研磨装置では、一般に研磨の均一性を上げるため
にキャリアを回転させると共に研磨プレート表面上で一
周期が30秒程度の揺動運動(往復移動)もさせてい
る。この揺動運動により研磨プレート回転軸のトルクお
よび研磨部の振動レベルは変動していた。
【0006】上述した従来の研磨終点検出装置は、キャ
リア回転軸駆動機構もしくは研磨プレート回転軸機構の
トルク値もしくはトルク値の時間微分値あるいは研磨部
の振動レベルが予め定めた規定値以上であるか否かで研
磨終点を検出していたが、キャリアを研磨プレート表面
上で揺動運動させながら研磨を行った場合には、検出さ
れるトルク値もしくはトルク値の時間微分値あるいは研
磨部の振動レベルの予め定めた規定値との大小判別だけ
では終点を検出できない場合があるという問題があっ
た。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨終点検出方
法は、研磨プレートと、この研磨プレートを回転させる
研磨プレートモータと、被研磨物を前記研磨プレートに
押し付けながら回転させる被研磨物回転モータを備えた
キャリアと、このキャリアを前記研磨プレート上で周期
的に往復移動させる揺動手段とを有する研磨装置で前記
被研磨物を研磨し、前記研磨装置の状態の変化を検出し
て前記被研磨物の研磨終点を検出する研磨終点検出方法
において、前記研磨装置の状態の前記キャリアの往復移
動の1周期前のものとの変化を閾値と比較して前記被研
磨物の研磨終点を検出することを特徴とし、研磨装置の
状態は研磨プレートモータが研磨プレートを回転させる
トルクおよび被研磨物回転モータが前記被研磨物を回転
させるトルクまたはこれらトルクのいずれか一方である
ようにし、または研磨装置の状態は、キャリアの振動で
あるようにすることができる。
【0008】本発明の研磨終点検出装置は、研磨プレー
ト、この研磨プレートを回転させる研磨プレートモータ
と、被研磨物を前記研磨プレートに押し付けながら回転
させる被研磨物回転モータを備えたキャリアと、このキ
ャリアを前記研磨プレート上で周期的に往復移動させる
揺動手段とを有する研磨装置と、前記研磨プレートモー
タが前記プレートを回転させるトルクを測定する研磨プ
レートトルク測定手段および前記被研磨物回転モータが
前記被研磨物を回転させるトルクを測定する被研磨物ト
ルク測定手段または前記研磨プレートトルク測定手段も
しくは前記被研磨物トルク測定手段のいずれか一方と、
前記研磨プレートトルク測定手段が測定したトルクおよ
び前記被研磨物トルク測定手段が測定したトルクまたは
これらトルクのいずれか一方の前記キャリアの往復移動
の一周期前のものとの差が閾値以下となった時または閾
値以上となった時に前記研磨装置に研磨停止信号を出力
する制御手段とを備え、研磨プレートトルク測定手段は
研磨プレートモータのモータ電流を測定し、被研磨物ト
ルク測定手段は被研磨物回転モータのモータ電流を測定
することにより得ることもできる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の研磨
終点検出装置について図面を参照して詳細に説明する。
【0010】図1は、本発明の実施の形態を示すブロッ
ク図である。
【0011】図1に示す研磨終点検出装置は、半導体ウ
ェハからなる被研磨物1を取り付けるパッド2と、パッ
ド2を回転させる被研磨物回転モータ3と、被研磨物回
転モータ3が設けられたキャリア4と、研磨プレート5
と、研磨プレート5を回転させる研磨プレートモータ6
と、先端にキャリアを取り付けたアーム(図示略)を揺
動させてキャリア4を研磨プレート5上の内周側と外周
側の間で往復移動させる揺動モータ7とからなる研磨装
置12を備え、被研磨物1を回転させるトルクを測るた
めに被研磨物回転モータ3のモータ電流を測定する測定
部8と、測定部8からのデータを揺動モータ7によるキ
ャリア4の揺動周期毎のデータ列として格納し1周期前
さらにそれ以前の周期のデータ列と比較しデータ値の変
化量を解析することによって研磨終点を判定し、研磨終
点判定時に研磨装置12に対し研磨停止信号9を出力す
るCPU10とから構成される。
【0012】研磨は、被研磨物1を回転させながらエア
シリンダ(図示略)により回転する研磨プレート5に押
しつけ、さらに均一性向上のため揺動モータ7により研
磨プレート5上で内周側と外周側の間でキャリア4を往
復移動させることにより行う。研磨初期の段階での研磨
プレート5と被研磨物1間の摩擦抵抗は、被研磨物1の
表面に凹凸があるため大きく、平坦化が進むにつれて凹
凸が小さくなるため摩擦抵抗が減少する。被研磨物回転
モータ3に流れる電流は被研磨物1の表面状態によって
変化する。さらに、キャリア4を揺動させたとき研磨プ
レート5の内周側と外周側では、被研磨物1と研磨プレ
ート5の相対速度が異なるため摩擦抵抗が変化し、図2
に示すようにモータ電流に揺動による振動が発生する。
【0013】図2に示すモータ3の電流の振動は、周期
が揺動モータ7によるキャリア4の往復移動の周期と同
じで、モータ3の電流の振動成分を除いた直流成分は漸
減している。図3は図2に示すモータ電流のキャリア4
の往復移動の周期,,それぞれの部分を重ねて示
すグラフの図で横軸はキャリア4の往復移動周期内の時
間を表わすもので、モータ電流が往復移動周期ごとに減
少していくことが示されている。図4はモータ3の電流
の1往復移動周期前のものとの差を時間の経過に従って
示した図である。被研磨物1の研磨が進み研磨装置の平
坦化限界になると、被研磨物表面段差の変化が小さくな
るため1周期前とのモータ電流差が小さくなる。従っ
て、検出したモータ電流差が予め定めておいた閾値以下
であるか否かを判定する事により、CPU10は研磨停
止信号9を研磨装置12に対して出力し、研磨を終了さ
せる。
【0014】図5は、CPU10の動作を示す流れ図で
ある。このCPU10の動作のために記憶装置(図示
略)に被研磨物回転モータ3のキャリア4の1往復移動
周期分の電流値を記憶するための領域(アドレス0〜N
の領域とする)を予め確保しておく。ステップS1では
このアドレス0〜Nの領域の内容をすべて0にしてお
く。ステップS2ではアドレスレジスタ(図示略)に格
納されるアドレスAを0にする。ステップS3で測定部
9からモータ電流値を入力し、ステップS4で記憶装置
からアドレスAの内容(キャリア4の1往復移動周期前
のモータ電流値)を読み出し、ステップS5でこれらの
差を求め、ステップS6でこの差と予め設定した閾値と
を比較する。
【0015】ステップS6で差が閾値以上であればステ
ップS7に移り、ステップS3で入力したモータ電流値
を記憶装置のアドレスAに書き込む。次のステップS8
でアドレスAがN未満であればアドレスAに1を加えて
(ステップS9)ステップS3に戻る。ステップS8で
アドレスAがNに等しければステップS2に戻る。ステ
ップS6で差が閾値以下であれば、ステップS10で研
磨停止信号9を研磨装置12に対し出力して研磨を終了
させる。
【0016】なお、ステップS3のモータ電流値の入力
はキャリア4の1往復移動周期をN+1等分した時間間
隔で行い、1周期内で0〜N番目のモータ電流値を入力
するようにする。
【0017】なお、被研磨物1を回転させるトルクは被
研磨物回転モータ3の出力軸にトルクメータを取り付け
て測定することもできる。また、研磨プレートモータ6
のトルクを測定し、このトルクのキャリア4の往復移動
の1周期前のものと比較しても研磨終点を検出できる。
【0018】さらに、基板上に回路素子形成のための金
属層、樹脂層、酸化膜などを設けたものを被研磨物1と
し、この被研磨物の表面層を研磨で除去して硬い下層を
露出させる場合などは被研磨物1を回転させるトルクの
変化が閾値より大きくなったことで研磨終点を検出でき
る場合もある。
【0019】図6は本発明の他の実施の形態のブロック
図である。図6中の研磨装置12は図1中に示されたも
のと同じである。ただし、キャリア4の振動成分を検出
する加速度センサ11を付加してある。被研磨物1を研
磨する時にキャリア4に発生する振動を加速度センサ1
1で計測すると、被研磨物1の表面状態の変化に伴い、
加速度センサ11で検出する振動に変化が発生する。加
速度センサ1で検出された振動を測定部12で計測し、
振動解析を行う。この振動は研磨初期の段階では被研磨
物1の表面凹凸に起因した特有の周波数成分が検出され
るが、平坦化された場合には検出される周波数成分ある
いはピーク値が変化する。また、検出される振動には振
動モータ7によるキャリア4の往復移動による周期的な
変化が含まれている。上述したモータ電流のキャリアの
往復移動周期毎の解析と同様に加速度センサ1で検出す
る振動を往復移動周期で比較する事により、周波数成分
あるいはピーク値の変化を検出し、予め定めておいた閾
値以下であるか否かを判定する事により、CPU13は
研磨停止信号9を研磨装置に対して出力し、研磨を終了
させる。
【0020】
【発明の効果】本発明の研磨終点検出装置は、被研磨物
回転させるトルクなどの状態をキャリアの往復移動の
1周期前のものと比較することにより、キャリアの往復
移動による大きなトルク変化の影響を除去し、研磨終了
を検出することが可能となる。また、リアルタイムに研
磨の終点を検出するため、研磨途中で一旦停止して被研
磨物表面の研磨状態を検査したり、研磨装置の再現性に
依存した時間管理による工程管理を行う必要がなくなり
生産性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】図1の被研磨物回転モータ3のモータ電流の変
化を示す図である。
【図3】図1の被研磨物回転モータ3のモータ電流のキ
ャリア4の往復移動の1周期ごとの変化を重ねて示す図
である。
【図4】図1の被研磨物回転モータ3のモータ電流のキ
ャリア4の往復移動の1周期前との差の変化を示す図で
ある。
【図5】図1のCPU10の動作を示す流れ図である。
【図6】本発明の他の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図7】従来の研磨終点検出装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 被研磨物 2 パッド 3 被研磨物回転モータ 4 キャリア 5 研磨プレート 6 研磨プレートモータ 7 揺動モータ 8 測定部 9 研磨停止信号 10 CPU 11 加速度センサ 21 被研磨物 22 キャリア 23 研磨プレート 24 キャリア回転軸 25 研磨プレート回転軸 26 キャリア回転軸駆動機構 27 研磨プレート回転軸機構 28 トルク計測機構 29 終点判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 15/013 B24B 37/04 B24B 49/16 H01L 21/304

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研磨プレートと、この研磨プレートを回
    転させる研磨プレートモータと、被研磨物を前記研磨プ
    レートに押し付けながら回転させる被研磨物回転モータ
    を備えたキャリアと、このキャリアを前記研磨プレート
    上で周期的に往復移動させる揺動手段とを有する研磨装
    置で前記被研磨物を研磨し、前記研磨装置の状態の変化
    を検出して前記被研磨物の研磨終点を検出する研磨終点
    検出方法において、前記研磨装置の状態の前記キャリア
    の往復移動の1周期前のものとの変化を閾値と比較して
    前記被研磨物の研磨終点を検出することを特徴とする研
    磨終点検出方法。
  2. 【請求項2】 研磨装置の状態は研磨プレートモータが
    研磨プレートを回転させるトルクおよび被研磨物回転モ
    ータが前記被研磨物を回転させるトルクまたはこれらト
    ルクのいずれか一方である請求項1記載の研磨終点検出
    方法。
  3. 【請求項3】 研磨装置の状態は、キャリアの振動であ
    ることを特徴とする請求項1記載の研磨終点検出方法。
  4. 【請求項4】 研磨プレート、この研磨プレートを回転
    させる研磨プレートモータと、被研磨物を前記研磨プレ
    ートに押し付けながら回転させる被研磨物回転モータを
    備えたキャリアと、このキャリアを前記研磨プレート上
    で周期的に往復移動させる揺動手段とを有する研磨装置
    と、前記研磨プレートモータが前記プレートを回転させ
    るトルクを測定する研磨プレートトルク測定手段および
    前記被研磨物回転モータが前記被研磨物を回転させるト
    ルクを測定する被研磨物トルク測定手段または前記研磨
    プレートトルク測定手段もしくは前記被研磨物トルク測
    定手段のいずれか一方と、前記研磨プレートトルク測定
    手段が測定したトルクおよび前記被研磨物トルク測定手
    段が測定したトルクまたはこれらトルクのいずれか一方
    の前記キャリアの往復移動の一周期前のものとの差が閾
    値以下となった時または閾値以上となった時に前記研磨
    装置に研磨停止信号を出力する制御手段とを含むことを
    特徴とする研磨終点検出装置。
  5. 【請求項5】 研磨プレートトルク測定手段は研磨プレ
    ートモータのモータ電流を測定し、被研磨物トルク測定
    手段は被研磨物回転モータのモータ電流を測定すること
    を特徴とする請求項4記載の研磨終点検出装置。
JP7200996A 1996-03-27 1996-03-27 研磨終点検出装置および方法 Expired - Fee Related JP3033488B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7200996A JP3033488B2 (ja) 1996-03-27 1996-03-27 研磨終点検出装置および方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7200996A JP3033488B2 (ja) 1996-03-27 1996-03-27 研磨終点検出装置および方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09262743A JPH09262743A (ja) 1997-10-07
JP3033488B2 true JP3033488B2 (ja) 2000-04-17

Family

ID=13476996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7200996A Expired - Fee Related JP3033488B2 (ja) 1996-03-27 1996-03-27 研磨終点検出装置および方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3033488B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3076291B2 (ja) * 1997-12-02 2000-08-14 日本電気株式会社 研磨装置
US6191037B1 (en) * 1998-09-03 2001-02-20 Micron Technology, Inc. Methods, apparatuses and substrate assembly structures for fabricating microelectronic components using mechanical and chemical-mechanical planarization processes
JP3485067B2 (ja) 2000-05-22 2004-01-13 株式会社村田製作所 ラッピング加工方法およびラッピング装置
JP2002203819A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Hitachi Chem Co Ltd Cmp研磨剤及び基板の研磨方法
JP4659696B2 (ja) * 2006-07-21 2011-03-30 株式会社 ジャックス 光ディスク研磨装置
JP6237097B2 (ja) * 2013-10-17 2017-11-29 株式会社ジェイテクト 球体研磨装置および球体研磨方法
JP6775354B2 (ja) 2015-10-16 2020-10-28 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び、研磨方法
JP6357260B2 (ja) * 2016-09-30 2018-07-11 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び研磨方法
KR102591906B1 (ko) * 2017-10-31 2023-10-20 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 연마 방법
JP7374710B2 (ja) 2019-10-25 2023-11-07 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09262743A (ja) 1997-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3033488B2 (ja) 研磨終点検出装置および方法
US5196353A (en) Method for controlling a semiconductor (CMP) process by measuring a surface temperature and developing a thermal image of the wafer
KR950005468A (ko) 로보트의 구동제어장치 및 그 제어방법
JP2778593B2 (ja) 研磨終点検出装置
US6931330B1 (en) Methods for monitoring and controlling chemical mechanical planarization
JP3321894B2 (ja) 研磨終点検出装置
JP3324235B2 (ja) 加工物の研磨方法及びその研磨装置並びにそれを用いた半導体基板
JPH02223843A (ja) タイヤユニフオミテイーの測定方法
JPH064220B2 (ja) 数値制御研削盤における自動砥石寸法測定方法
JPH036459A (ja) 回転数検出方法
JP4011297B2 (ja) 軸受予荷重推定装置及び軸受予荷重推定方法及び軸受予荷重推定プログラム及びこのプログラムを記録した記録媒体
JP2000340537A (ja) ポリッシング装置及び方法
JP2001198818A (ja) 加工装置および方法
WO2024142632A1 (ja) 研磨方法、研磨装置、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
WO2023013339A1 (ja) 研磨装置および研磨装置における研磨終点検出方法
JPS6258471A (ja) 磁気ディスクのスライダ浮上特性測定方法
JPH03279832A (ja) トルク検出装置
JPS6361867B2 (ja)
JPH0989549A (ja) カム位相差角の測定装置
JPH11326083A (ja) 回転トルク測定方法および測定装置
JP2004191278A (ja) タイヤ試験装置およびタイヤ試験方法
JPH04233467A (ja) モータの速度測定方法及びその装置
JPH10256212A (ja) 研磨方法及びその装置
JP2000186927A (ja) 検出器の評価方法
JP2001044157A (ja) 化学機械研磨終点を検出する方法と装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000118

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees