JP4862011B2 - 研磨途中時点の検出方法と研磨装置並びに研磨状態モニタ方法と研磨終了時点の検出方法 - Google Patents
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ている。(例えば、特許文献2参照)。
けではなく、すでに処理が完了している内部の配線部分が局部的に暖められて周囲に拡散したり、半導体基板内のp型、n型を形成しているドーパントがさらに拡散して、基板内素子の特性を変えてしまうこともある。また、熱が発生しない場合でも、過剰な渦電流が微細配線に流れる場合は、エレクトロマイグレーションを引き起こして断線することがある。
っても、十分に精度よく検出することを可能にし、且つ、研磨途中等をその場で精度よく算出して、所定の導電性膜が適正に除去されているかを正確に評価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。
前記所定の導電性膜に高周波インダクタ型センサにおけるインダクタを近接させ、該インダクタで形成される磁束により前記所定の導電性膜に誘起される渦電流の変化をモニタする方法であって、
研磨除去による前記導電性膜の膜厚減少に伴い、導電性膜が、その材質を一因子として決まる表皮深さに対応する膜厚になると一部の磁束が導電性膜を貫通し始め、導電性膜に誘起される渦電流が増加し、その後更なる研磨による膜厚減少に伴い、前記渦電流が減少へ転じ、該転じる変化点を検出することを特徴とする研磨途中時点の検出方法を提供する。
研磨除去による前記導電性膜の膜厚減少に伴い、導電性膜が、その材質を一因子として決まる表皮深さに対応する膜厚になると一部の磁束が導電性膜を貫通し始め、導電性膜に誘起される渦電流が増加し、
その後、更なる研磨による膜厚減少に伴い、前記渦電流が減少へ転じ、該転じる変化点を基に、膜厚基準点を検出し、研磨開始から該膜厚基準点までの所要時間と、該膜厚基準点に達するまでの所定研磨量を基に、研磨中に研磨レートを算出することを特徴とする研磨状態モニタ方法を提供する。
前記所定の導電性膜に高周波インダクタ型センサにおけるインダクタを近接させ、該インダクタで形成される磁束により前記所定の導電性膜に誘起される渦電流の変化をモニタする方法であって、
研磨除去による前記導電性膜の膜厚減少に伴い、導電性膜が、その材質を一因子として決まる表皮深さに対応する膜厚になると一部の磁束が導電性膜を貫通し始め、導電性膜に誘起される渦電流が増加し、その後、更なる研磨による膜厚減少に伴い、前記渦電流が減少へ転じ、該転じる変化点を基に膜厚基準点を検出し、研磨開始から該膜厚基準点までの所要時間を基に、膜厚基準点から研磨終了時点までの残りの所要時間を算出し、該所要時間後に研磨を終了することを特徴とする研磨終了時点の検出方法を提供する。
ア.研磨終了前の途中時点を正確に検出することで、研磨終了時点を正確に予測することが可能となる。
イ.研磨終了前の途中時点を正確に検出することで、研磨終了時点で正確に止めるべく、研磨終了付近を注意深くモニタすることが可能となる。
ウ.研磨終了前の途中時点を正確に検出することで、研磨終了時点で正確に止めるために、研磨レートを小さくするなどの研磨条件へ途中で変更することが可能となる。(ソフトランディングすることが可能)
エ.研磨終了直前の途中時点を正確に検出することで、研磨終了時点で正確に止めなくても、次の中間膜の研磨条件へ移行させることが可能となる。
ア.研磨途中の膜厚基準点において、研磨量とそのときまでの研磨時間に基づいて研磨レートを算出することで、研磨状態が安定しているか否かをモニタすることが可能となる。
イ.研磨レートが異常である場合には、研磨続行を中止するなどしかるべき処置を施すことが可能となり、研磨中において、研磨状態を逐次モニタすることが可能となる。
ア.研磨終了時点において、急に研磨終了を検知し、急に研磨を終了するのではなく、前もって途中時点を検出し、所定時間後に研磨を終了させることにより、スラリー停止準備やパッドや研磨機構部に対するリンスの準備など、研磨終了に備えて、次の動作を適切に準備・処理することが可能となり、スラリーの過剰供給など無駄な動作を抑えて、効率よく装置を稼働させることが可能となる。
イ.研磨レートが異常である場合には、研磨続行を中止するなどしかるべき処置を施すことが可能となり、研磨中において、研磨状態を逐次モニタすることも可能となる。
上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるスラリーが供給される。
とにより、リテーナリング9の内側に張設される。
構成されている。
ついて、図7の(a)〜(d)を用いて説明する。図7はコイルから発生した磁場が導体膜上でどのような向き((a)〜(d)各図中下方の矢印→)に配列しているかを電磁シミュレーションした結果を示す図であり、同図(a)はセンサからの発振周波数が1MHzで導体膜の膜厚が0.2μmの場合、同図(b)はセンサからの発振周波数が1MHzで導体膜の膜厚が1μmの場合、同図(c)はセンサからの発振周波数が40MHzで導体膜の膜厚が0.2μmの場合、同図(d)はセンサからの発振周波数が40MHzで導体膜の膜厚が1μmの場合である。
の検出作用を説明するための組図であり、(a)〜(d)は導電性膜の研磨削除に伴う磁束及び渦電流の変化例を示す図、(e)は導電性膜の膜厚変化に対する共振周波数の変化例を示す特性図である。図9(a)〜(d)では、平面状インダクタ36が、図を見やすくするため、スパイラル形に表示されている。
相互インダクタンスLmが上昇し、元の平面状インダクタ36の見かけ上のインダクタンスLが低下する。その結果、高周波インダクタ型センサ34から発振される発振周波数fは、式(3)のように増大する。
検出後の所要研磨時間を算出する。そして、該膜厚基準点Pの検出後に、前記算出された研磨時間分だけ研磨することで研磨を終了する。
ときの残り膜厚が精度よく検知される。
、研磨の進行により所定の導電性膜28が表皮深さと同等もしくはその付近の研磨終了点手前の膜厚になってから膜厚基準点P検出の基になる漏洩磁束φLが生じることで、該漏洩磁束φLで発生する渦電流Ieによるジュール熱損を極小に抑えることができる。
場で算出され、所定の導電性膜28が適正に除去されているかがリアルタイムで評価される。
2 プラテン
3 研磨ヘッド
4 回転軸
5 モータ
6 研磨パッド
7 ヘッド本体
8 キャリア
9 リテーナリング
10 リテーナリング押圧手段
11 弾性シート
12 回転軸
13 ドライプレート
14 ピン
15 作動トランス
16 キャリア押圧手段
17 エアーフロートライン
19 エアー吹出し口
20 エアーフィルタ
21 給気ポンプ
22 孔
23 真空ポンプ
24 バキュームライン
25 エアバック
27 リテーナリングホルダ
28 導電性膜
29 エアー室
30 取付部材
31 スナップリング
32 スリップリング
33 研磨終了時点の予測・検出装置(リアルタイム膜厚モニタ装置)
34 高周波インダクタ型センサ
35 発振回路
36 平面状インダクタ
36a 絶縁性の基板
37 集中定数キャパシタ
38 増幅器
39 フィードバック・ネットワーク
40 周波数カウンタ
41 平面状インダクタ
41a 絶縁性の基板
P 膜厚基準点
W ウェハ
Claims (3)
- 導電性膜を研磨して、所定の導電性膜が適正に除去されたときの研磨基準点を検出する研磨途中時点の検出方法において、
前記所定の導電性膜に高周波インダクタ型センサにおけるインダクタを近接させ、
該インダクタで形成される磁束により前記所定の導電性膜に誘起される渦電流の変化をモニタする方法であって、
研磨除去による前記導電性膜の膜厚減少に伴い、導電性膜が、その材質を一因子として決まる表皮深さに対応する膜厚になると一部の磁束が導電性膜を貫通し始め、導電性膜に誘起される渦電流が増加し、
その後更なる研磨による膜厚減少に伴い、前記渦電流が減少へ転じ、
該転じる変化点を検出することを特徴とする研磨途中時点の検出方法。 - 導電性膜を研磨して、所定の導電性膜が適正に除去されたときの研磨終了時点を予測して検出する研磨終了時点の予測検出方法において、前記所定の導電性膜に高周波インダクタ型センサにおけるインダクタを近接させ、該インダクタで形成される磁束により前記所定の導電性膜に誘起される渦電流の変化をモニタする方法であって、
研磨除去による前記導電性膜の膜厚減少に伴い、導電性膜が、その材質を一因子として決まる表皮深さに対応する膜厚になると一部の磁束が導電性膜を貫通し始め、導電性膜に誘起される渦電流が増加し、その後、更なる研磨による膜厚減少に伴い、前記渦電流が減少へ転じ、
該転じる変化点を基に、膜厚基準点を検出し、
研磨開始から該膜厚基準点までの所要時間と、該膜厚基準点に達するまでの所定研磨量を基に、研磨中に研磨レートを算出することを特徴とする研磨状態モニタ方法。 - 導電性膜を研磨して、所定の導電性膜が適正に除去されたときの研磨終了時点を予測して検出する研磨終了時点の予測検出方法において、
前記所定の導電性膜に高周波インダクタ型センサにおけるインダクタを近接させ、該インダクタで形成される磁束により前記所定の導電性膜に誘起される渦電流の変化をモニタする方法であって、
研磨除去による前記導電性膜の膜厚減少に伴い、導電性膜が、その材質を一因子として決まる表皮深さに対応する膜厚になると一部の磁束が導電性膜を貫通し始め、導電性膜に誘起される渦電流が増加し、
その後、更なる研磨による膜厚減少に伴い、前記渦電流が減少へ転じ、該転じる変化点を基に膜厚基準点を検出し、
研磨開始から該膜厚基準点までの所要時間を基に、膜厚基準点から研磨終了時点までの残りの所要時間を算出し、該所要時間後に研磨を終了することを特徴とする研磨終了時点の検出方法。
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