JPH0752032A - ウエハ研磨方法及びその装置 - Google Patents
ウエハ研磨方法及びその装置Info
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- JPH0752032A JPH0752032A JP21798793A JP21798793A JPH0752032A JP H0752032 A JPH0752032 A JP H0752032A JP 21798793 A JP21798793 A JP 21798793A JP 21798793 A JP21798793 A JP 21798793A JP H0752032 A JPH0752032 A JP H0752032A
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- polishing
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- polishing cloth
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
- B24D7/12—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with apertures for inspecting the surface to be abraded
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 研磨途中でウエハを定盤から離すことなく研
磨中の膜の厚さを知ることができ、研磨の高精度な制御
が効率よくできるウエハの研磨方法及び装置を提供す
る。 【構成】 回転する定盤1の研磨布5の張り付けられた
面に、研磨液を滴下しつつ、ウエハ支持板8に固定した
ウエハ7をウエハ支持板8により回転させつつ押し付け
研磨する方法において、定盤1及び研磨布5の回転中心
と周縁との間に設けた透明窓4からウエハ7の研磨面の
光の反射状態を電荷結合素子を用いた撮像装置とその撮
像表示装置や分光反射率測定装置で見て研磨状態を判定
しつつ研磨する。
磨中の膜の厚さを知ることができ、研磨の高精度な制御
が効率よくできるウエハの研磨方法及び装置を提供す
る。 【構成】 回転する定盤1の研磨布5の張り付けられた
面に、研磨液を滴下しつつ、ウエハ支持板8に固定した
ウエハ7をウエハ支持板8により回転させつつ押し付け
研磨する方法において、定盤1及び研磨布5の回転中心
と周縁との間に設けた透明窓4からウエハ7の研磨面の
光の反射状態を電荷結合素子を用いた撮像装置とその撮
像表示装置や分光反射率測定装置で見て研磨状態を判定
しつつ研磨する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ、特にS
OI(Silicon-on-Insulator)ウエハ等の膜付きウエハの
研磨方法及び装置に関する。
OI(Silicon-on-Insulator)ウエハ等の膜付きウエハの
研磨方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ研磨では、上面に研磨布が
張り付けられた定盤を回転させ、研磨布上に研磨液を滴
下しながら、研磨布にウエハ支持板に固定したウエハ
を、ウエハ支持板により回転させつつ押し付けて、ウエ
ハと研磨布との摩擦により研磨を進行させる方法が広く
用いられている。この方法において、研磨加工量は通
常、定盤の回転速度、研磨荷重、研磨液の供給量及びそ
の温度、ウエハの回転及び揺動、等が厳しく管理された
条件下で、研磨時間によって調節される。
張り付けられた定盤を回転させ、研磨布上に研磨液を滴
下しながら、研磨布にウエハ支持板に固定したウエハ
を、ウエハ支持板により回転させつつ押し付けて、ウエ
ハと研磨布との摩擦により研磨を進行させる方法が広く
用いられている。この方法において、研磨加工量は通
常、定盤の回転速度、研磨荷重、研磨液の供給量及びそ
の温度、ウエハの回転及び揺動、等が厳しく管理された
条件下で、研磨時間によって調節される。
【0003】研磨によるウエハ厚さの減少量と研磨時間
とから平均の加工速度を求め、研磨時間の決定に用い
る。通常のウエハ研磨においては、加工速度の測定はこ
の方法以外になく、又諸条件の変動がもたらす数%の加
工速度の変動は実用上支障がないので、この方法で十分
であった。
とから平均の加工速度を求め、研磨時間の決定に用い
る。通常のウエハ研磨においては、加工速度の測定はこ
の方法以外になく、又諸条件の変動がもたらす数%の加
工速度の変動は実用上支障がないので、この方法で十分
であった。
【0004】膜付きウエハにもこの研磨方法が適用され
る。通常のウエハの研磨と比較すると、研磨加工量の変
動の許容幅が小さいので、研磨時間で加工量を制御しよ
うとすれば、加工速度のわずかな変動も許さないような
厳しい工程管理が必要となる。この種の研磨では膜の厚
さの調節がその主な目的であって、研磨加工量の制御は
その手段に過ぎない。膜の厚さは肉眼による干渉縞の観
察あるいは光学的な測定によって知ることが出来るの
で、実験的な研磨では、研磨を時々中断して、膜厚を確
認しながら研磨終了の時期を決めるのが一般的である。
る。通常のウエハの研磨と比較すると、研磨加工量の変
動の許容幅が小さいので、研磨時間で加工量を制御しよ
うとすれば、加工速度のわずかな変動も許さないような
厳しい工程管理が必要となる。この種の研磨では膜の厚
さの調節がその主な目的であって、研磨加工量の制御は
その手段に過ぎない。膜の厚さは肉眼による干渉縞の観
察あるいは光学的な測定によって知ることが出来るの
で、実験的な研磨では、研磨を時々中断して、膜厚を確
認しながら研磨終了の時期を決めるのが一般的である。
【0005】この方法は失敗の少ない安全な方法である
が、生産のための方法としては問題が多い。即ち、研磨
を中断する度にウエハの洗浄、乾燥が必要なため、1枚
当たりの処理時間が長く、自動化のための機構が複雑と
なり研磨費用が高くなる問題がある。又、中断と中断の
間の時間が短くなると、定常状態の研磨と条件が異なっ
てくるため、予期した研磨加工量が得られず、かえって
制御性が悪化してしまうという問題があった。
が、生産のための方法としては問題が多い。即ち、研磨
を中断する度にウエハの洗浄、乾燥が必要なため、1枚
当たりの処理時間が長く、自動化のための機構が複雑と
なり研磨費用が高くなる問題がある。又、中断と中断の
間の時間が短くなると、定常状態の研磨と条件が異なっ
てくるため、予期した研磨加工量が得られず、かえって
制御性が悪化してしまうという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、研磨途中で
ウエハを定盤から離すことなく研磨中の膜の厚さを知る
ことができ、研磨の高精度な制御が効率よくできるウエ
ハの研磨方法及び装置を提供することを課題とする。
ウエハを定盤から離すことなく研磨中の膜の厚さを知る
ことができ、研磨の高精度な制御が効率よくできるウエ
ハの研磨方法及び装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による課題を解決
するための手段は、 (1)回転する定盤の研磨布の張り付けられた面に、研磨
液を滴下しつつ、ウエハ支持板に固定したウエハをウエ
ハ支持板により回転させつつ押し付け研磨する方法にお
いて、定盤及び研磨布の回転中心と周縁との間に設けた
窓からウエハの研磨面の光の反射状態を見て研磨状態を
判定するウエハ研磨方法、
するための手段は、 (1)回転する定盤の研磨布の張り付けられた面に、研磨
液を滴下しつつ、ウエハ支持板に固定したウエハをウエ
ハ支持板により回転させつつ押し付け研磨する方法にお
いて、定盤及び研磨布の回転中心と周縁との間に設けた
窓からウエハの研磨面の光の反射状態を見て研磨状態を
判定するウエハ研磨方法、
【0008】(2)光の反射状態を電荷結合素子を用いた
撮像装置とその撮像表示装置で見るか、分光反射率測定
装置で見る上記の方法、
撮像装置とその撮像表示装置で見るか、分光反射率測定
装置で見る上記の方法、
【0009】(3)回転装置により回転する定盤と、定盤
の表面に張り付けられた研磨布と、定盤の中心と周縁と
の間の研磨布に対面し軸方向移動可能に配置され、回転
装置により回転するウエハ支持板と、定盤の中心と周縁
との間の研磨布張り付け面に半径方向に延長して設けた
溝と、該溝と一致させ研磨布に設けた研磨布窓と、定盤
の前記溝内に設けた貫通孔と、該貫通孔を閉じる透明窓
材と、定盤の前記溝を有する面の反対側で貫通孔の回転
路に臨ませ配置した、前記の透明窓材を通して光をウエ
ハ支持板に固定したウエハの研磨面に照射しその反射光
を受光するプローブと、該プローブに接続した光ケーブ
ルと、光ケーブルに接続した光ケーブルへの光供給装置
と反射光観察又は評価装置とを備えているウエハ研磨装
置、
の表面に張り付けられた研磨布と、定盤の中心と周縁と
の間の研磨布に対面し軸方向移動可能に配置され、回転
装置により回転するウエハ支持板と、定盤の中心と周縁
との間の研磨布張り付け面に半径方向に延長して設けた
溝と、該溝と一致させ研磨布に設けた研磨布窓と、定盤
の前記溝内に設けた貫通孔と、該貫通孔を閉じる透明窓
材と、定盤の前記溝を有する面の反対側で貫通孔の回転
路に臨ませ配置した、前記の透明窓材を通して光をウエ
ハ支持板に固定したウエハの研磨面に照射しその反射光
を受光するプローブと、該プローブに接続した光ケーブ
ルと、光ケーブルに接続した光ケーブルへの光供給装置
と反射光観察又は評価装置とを備えているウエハ研磨装
置、
【0010】(4)回転装置により回転する透明な材料か
らなる定盤と、定盤の表面に張り付けられた研磨布と、
定盤の中心と周縁との間の研磨布に対面し軸方向移動可
能に配置され、回転装置により回転するウエハ支持板
と、定盤の中心と周縁との間の研磨布張り付け面に半径
方向に延長して設けた溝と、該溝と一致させ研磨布に設
けた研磨布窓と、定盤の前記溝を有する面の反対側で前
記の溝に臨ませ配置した、前記定盤を通して光をウエハ
支持板に固定したウエハの研磨面に照射しその反射光を
受光するプローブと、該プローブに接続した光ケーブル
と、光ケーブルに接続した光ケーブルへの光供給装置と
反射光観察又は評価装置とを備えているウエハ研磨装
置、
らなる定盤と、定盤の表面に張り付けられた研磨布と、
定盤の中心と周縁との間の研磨布に対面し軸方向移動可
能に配置され、回転装置により回転するウエハ支持板
と、定盤の中心と周縁との間の研磨布張り付け面に半径
方向に延長して設けた溝と、該溝と一致させ研磨布に設
けた研磨布窓と、定盤の前記溝を有する面の反対側で前
記の溝に臨ませ配置した、前記定盤を通して光をウエハ
支持板に固定したウエハの研磨面に照射しその反射光を
受光するプローブと、該プローブに接続した光ケーブル
と、光ケーブルに接続した光ケーブルへの光供給装置と
反射光観察又は評価装置とを備えているウエハ研磨装
置、
【0011】(5)定盤に設けた溝が中心から放射状に伸
びる近接した2本の直線に囲まれた形状をなしているウ
エハ研磨装置、
びる近接した2本の直線に囲まれた形状をなしているウ
エハ研磨装置、
【0012】(6)反射光観察装置が電荷結合素子を用い
た撮像装置とその撮像表示装置とからなるか、反射光評
価装置が分光反射率測定装置である上記の装置、にあ
る。
た撮像装置とその撮像表示装置とからなるか、反射光評
価装置が分光反射率測定装置である上記の装置、にあ
る。
【0013】
【作用】本発明方法において、定盤及び研磨布の回転中
心と周縁との間に設けた窓からウエハの研磨面の光の反
射状態を見て研磨状態を判定すれば、研磨を中断せずに
研磨状態の終点を知ることが出来るので、研磨処理の時
間を短くでき、装置も簡単で済む。光の反射状態は、光
ケーブルでウエハの研磨面に光を照射してその反射光を
ビデオカメラに用いられている電荷結合素子(CCD)
を用いた撮像装置で取り、これをブラウン管などの撮像
表示装置で表示せしめ、撮像表示装置に現れた干渉縞に
より厚さを判断する。膜厚の場合、2μm以下では旧型
の蛍光灯や白熱灯で縞が見え、1μm以下では白色灯で
は虹色の縞が見える。
心と周縁との間に設けた窓からウエハの研磨面の光の反
射状態を見て研磨状態を判定すれば、研磨を中断せずに
研磨状態の終点を知ることが出来るので、研磨処理の時
間を短くでき、装置も簡単で済む。光の反射状態は、光
ケーブルでウエハの研磨面に光を照射してその反射光を
ビデオカメラに用いられている電荷結合素子(CCD)
を用いた撮像装置で取り、これをブラウン管などの撮像
表示装置で表示せしめ、撮像表示装置に現れた干渉縞に
より厚さを判断する。膜厚の場合、2μm以下では旧型
の蛍光灯や白熱灯で縞が見え、1μm以下では白色灯で
は虹色の縞が見える。
【0014】又、光ケーブルでウエハの研磨面に光を照
射してその反射光を分光反射率測定装置に入れ、特定の
波長のピークにより所望の厚さになったことを知る。こ
の研磨状態の判定は、研磨中に行っても、研磨を一時停
止して行ってもよい。一時停止しても前記の従来の方法
よりも研磨終点までの時間は極めて小さくできる。
射してその反射光を分光反射率測定装置に入れ、特定の
波長のピークにより所望の厚さになったことを知る。こ
の研磨状態の判定は、研磨中に行っても、研磨を一時停
止して行ってもよい。一時停止しても前記の従来の方法
よりも研磨終点までの時間は極めて小さくできる。
【0015】本発明の装置において、透明窓材とウエハ
との間にできる研磨液の膜を通してウエハの研磨面に照
射した光の反射光を観察あるいは評価するのであるが、
研磨液は液中に微粒子が懸濁したものであり、光を散乱
する性質をもっているので、透明窓材の表面とウエハの
研磨面との間の間隔が小さい方が観察あるいは評価に都
合がよい。
との間にできる研磨液の膜を通してウエハの研磨面に照
射した光の反射光を観察あるいは評価するのであるが、
研磨液は液中に微粒子が懸濁したものであり、光を散乱
する性質をもっているので、透明窓材の表面とウエハの
研磨面との間の間隔が小さい方が観察あるいは評価に都
合がよい。
【0016】定盤の中心と周縁との間の研磨布張り付け
面に半径方向に延長した溝を設けるのは、研磨布にだけ
研磨布窓を設けたのでは、研磨液に空気が混じる恐れが
あり、空気が混じると観察が困難となるので、研磨液を
十分保持できるようにし、空気が混じらないようにする
ためである。溝に研磨液を十分保持させるため、この溝
や研磨布窓は研磨加工に寄与しない領域となるので、ウ
エハ面内の加工量分布を乱さない形を選ぶ必要があり、
定盤の中心から周辺にウエハの研磨面が同一時間で通過
するように、定盤の中心から放射状に伸びる近接した2
本の直線に囲まれるようにするのがよい。
面に半径方向に延長した溝を設けるのは、研磨布にだけ
研磨布窓を設けたのでは、研磨液に空気が混じる恐れが
あり、空気が混じると観察が困難となるので、研磨液を
十分保持できるようにし、空気が混じらないようにする
ためである。溝に研磨液を十分保持させるため、この溝
や研磨布窓は研磨加工に寄与しない領域となるので、ウ
エハ面内の加工量分布を乱さない形を選ぶ必要があり、
定盤の中心から周辺にウエハの研磨面が同一時間で通過
するように、定盤の中心から放射状に伸びる近接した2
本の直線に囲まれるようにするのがよい。
【0017】このような形状とすれば、研磨中にウエハ
が圧縮荷重を受けて圧縮されている研磨布上から圧縮さ
れていない研磨布の部分に乗り上げる時に、研磨布窓に
引っ掛かったりしないで、研磨布窓よりくぼみを乗り越
えて滑らかに研磨布に乗り上げることができる。
が圧縮荷重を受けて圧縮されている研磨布上から圧縮さ
れていない研磨布の部分に乗り上げる時に、研磨布窓に
引っ掛かったりしないで、研磨布窓よりくぼみを乗り越
えて滑らかに研磨布に乗り上げることができる。
【0018】透明窓材の溝中における位置及び形状は任
意である。観察または測定をウエハの中心で代表させて
良い場合には、透明窓材の位置をウエハの回転中心の下
に位置させてもよい。
意である。観察または測定をウエハの中心で代表させて
良い場合には、透明窓材の位置をウエハの回転中心の下
に位置させてもよい。
【0019】アルミニウムのような光の透過しない材料
で定盤が作られている時は上記のように、定盤に貫通孔
を設けて研磨液が漏洩しないように透明窓材で貫通孔を
閉じて光を通過させるようにするが、透明ガラスのよう
な光の通過する材料で定盤が作られているときは、貫通
孔や透明窓材を必要としない。しかし、ウエハの研磨面
と、溝底との間隔を小さくするために、光を透過させる
部分だけ溝底を高くするのがよい。
で定盤が作られている時は上記のように、定盤に貫通孔
を設けて研磨液が漏洩しないように透明窓材で貫通孔を
閉じて光を通過させるようにするが、透明ガラスのよう
な光の通過する材料で定盤が作られているときは、貫通
孔や透明窓材を必要としない。しかし、ウエハの研磨面
と、溝底との間隔を小さくするために、光を透過させる
部分だけ溝底を高くするのがよい。
【0020】光をウエハの研磨面に照射しその反射光を
受けるプローブは、研磨を停止して観察又は評価を行う
場合は問題はないが、研磨中に観察又は評価を行う場
合、定盤の光通過窓は回転しており、ウエハも自転して
いるので、ウエハの特定場所を正確に観察又は評価する
のに時間を必要とするときは、ウエハの自転速度と同じ
速度でプローブを光通過窓と同じ回転路において往復運
動させればよい。
受けるプローブは、研磨を停止して観察又は評価を行う
場合は問題はないが、研磨中に観察又は評価を行う場
合、定盤の光通過窓は回転しており、ウエハも自転して
いるので、ウエハの特定場所を正確に観察又は評価する
のに時間を必要とするときは、ウエハの自転速度と同じ
速度でプローブを光通過窓と同じ回転路において往復運
動させればよい。
【0021】分光反射率測定装置で膜厚の評価を行う場
合には、測定毎に膜厚を計算で求めることが出来るの
で、研磨の終点を正確に決定できる。研磨中に膜厚計算
を行わず、膜が目標の厚さになったときの分光反射率を
予め計算で求めておいて、測定した分光反射率の特徴が
計算と一致した時点で研磨を終了してもよい。
合には、測定毎に膜厚を計算で求めることが出来るの
で、研磨の終点を正確に決定できる。研磨中に膜厚計算
を行わず、膜が目標の厚さになったときの分光反射率を
予め計算で求めておいて、測定した分光反射率の特徴が
計算と一致した時点で研磨を終了してもよい。
【0022】
【実施例】図1、図2に示した実施例について説明す
る。定盤1は直径300mm、厚さ10mmのアルミニ
ウム製の円盤で、その中心の片面に定盤1を回転するた
めの軸が固定してある。定盤1の軸を固定した面の反対
側の面には、中心から放射状に伸びる近接した2本の直
線で囲まれ、中心付近から周縁近くまで伸びた溝2が設
けてある。溝2の中心側の幅は5mmで周縁側の幅は1
5mm、深さ1mmとなっている。溝2の長手方向中央
には、直径10mmの貫通孔3が設けられ、溝2の反対
側では円錐状に拡大している。貫通孔3の溝2側にはパ
イレックス透明ガラス製の透明窓材4が嵌め込まれ、研
磨液が漏れないようにしてある。
る。定盤1は直径300mm、厚さ10mmのアルミニ
ウム製の円盤で、その中心の片面に定盤1を回転するた
めの軸が固定してある。定盤1の軸を固定した面の反対
側の面には、中心から放射状に伸びる近接した2本の直
線で囲まれ、中心付近から周縁近くまで伸びた溝2が設
けてある。溝2の中心側の幅は5mmで周縁側の幅は1
5mm、深さ1mmとなっている。溝2の長手方向中央
には、直径10mmの貫通孔3が設けられ、溝2の反対
側では円錐状に拡大している。貫通孔3の溝2側にはパ
イレックス透明ガラス製の透明窓材4が嵌め込まれ、研
磨液が漏れないようにしてある。
【0023】定盤1の溝2を有する面には、定盤1と同
形の厚さ0.7mmのローデルニッタ社製、商品名suba
−500ウレタン含浸ポリエステル不織布からなる研磨布
5が張り付けられ、溝2に相当する部分は溝2と同形に
切り抜かれて、研磨布窓6が形成されている。透明窓材
4は定盤1の表面より約0.5mm突出するが、研磨布
5の弾性を考慮しても研磨布5の表面より十分低くなっ
ている。
形の厚さ0.7mmのローデルニッタ社製、商品名suba
−500ウレタン含浸ポリエステル不織布からなる研磨布
5が張り付けられ、溝2に相当する部分は溝2と同形に
切り抜かれて、研磨布窓6が形成されている。透明窓材
4は定盤1の表面より約0.5mm突出するが、研磨布
5の弾性を考慮しても研磨布5の表面より十分低くなっ
ている。
【0024】定盤1の溝2の反対側には透明窓材4の回
転路に面して研磨するウエハ7の研磨面に光を照射しそ
の反射光を受光するプローブ9が配置されている。プロ
ーブ9はピント調節用レンズを内蔵し、光ケーブル10
に接続され、その他端は二股に別れ図示していない分光
反射率測定装置と測定用光源に接続されている。
転路に面して研磨するウエハ7の研磨面に光を照射しそ
の反射光を受光するプローブ9が配置されている。プロ
ーブ9はピント調節用レンズを内蔵し、光ケーブル10
に接続され、その他端は二股に別れ図示していない分光
反射率測定装置と測定用光源に接続されている。
【0025】片面に回転用の軸が固定された直径110
mm、厚さ10mmの円盤状のアルミニウム製のウエハ
支持板8に、表面に熱酸化膜を形成した2枚のシリコン
ウエハを、熱酸化膜を接せしめて接着し、一方のウエハ
を平面研削して厚さ15μmのシリコン膜として直径1
00mmのSOIウエハを、平面研削加工していない面
をワックスで張り付けた。
mm、厚さ10mmの円盤状のアルミニウム製のウエハ
支持板8に、表面に熱酸化膜を形成した2枚のシリコン
ウエハを、熱酸化膜を接せしめて接着し、一方のウエハ
を平面研削して厚さ15μmのシリコン膜として直径1
00mmのSOIウエハを、平面研削加工していない面
をワックスで張り付けた。
【0026】粒径が0.01μm以下のシリカ粉末を含
むアルカリ性溶液からなるローデルニッタ社製、商品名
NALCO−2350を20倍に希釈した研磨液を定盤1の研磨
布5の表面に滴下しつつ、定盤1を毎分50回転させな
がら、ウエハ支持板8に張り付けたウエハ7を、自転速
度毎分40回転で回転させつつ、研磨布5に、回転中心
が透明窓材4の上に位置するように、研磨荷重10kg
fで押し付けて目標膜厚を1μmにして研磨を開始し
た。
むアルカリ性溶液からなるローデルニッタ社製、商品名
NALCO−2350を20倍に希釈した研磨液を定盤1の研磨
布5の表面に滴下しつつ、定盤1を毎分50回転させな
がら、ウエハ支持板8に張り付けたウエハ7を、自転速
度毎分40回転で回転させつつ、研磨布5に、回転中心
が透明窓材4の上に位置するように、研磨荷重10kg
fで押し付けて目標膜厚を1μmにして研磨を開始し
た。
【0027】この条件では、透明窓材4の移動線速度は
約500mm/秒なので、直径10mmの透明窓材4を
通してウエハ7の中心を測定出来る時間は、1回の通過
に付き約10m秒である。この時間は、波長範囲680
〜800nm、分解能1nmで行う分光反射率測定に対
して十分であった。測定の参照基準には、同じ条件に置
いたシリコンウエハを用いた。
約500mm/秒なので、直径10mmの透明窓材4を
通してウエハ7の中心を測定出来る時間は、1回の通過
に付き約10m秒である。この時間は、波長範囲680
〜800nm、分解能1nmで行う分光反射率測定に対
して十分であった。測定の参照基準には、同じ条件に置
いたシリコンウエハを用いた。
【0028】研磨開始時、膜の分光反射率は、シリコン
ウエハと同一のスペクトルを示したが、研磨の進行に伴
い反射率の波長に対する周期的な変動が現れ、徐々にそ
の振幅を増した。反射光強度の個々のピークは相互の間
隔を狭めながら短波長側へと移行した。個々のピークの
移動により、測定波長範囲内のピークが入れ代わるにつ
れて、ピークの間隔は次第に広がった。
ウエハと同一のスペクトルを示したが、研磨の進行に伴
い反射率の波長に対する周期的な変動が現れ、徐々にそ
の振幅を増した。反射光強度の個々のピークは相互の間
隔を狭めながら短波長側へと移行した。個々のピークの
移動により、測定波長範囲内のピークが入れ代わるにつ
れて、ピークの間隔は次第に広がった。
【0029】計算によれば、SOIの厚さ1μmのシリ
コン膜の分光反射率は波長700nmと770nmにピ
ークを持つ。そこで、一つのピークの位置が700nm
を下回った時点で次のピークの位置を読み、それが76
5nm以上であれば研磨を終了するものとし、765n
m未満であればその位置を追跡しながら研磨を続行し
た。
コン膜の分光反射率は波長700nmと770nmにピ
ークを持つ。そこで、一つのピークの位置が700nm
を下回った時点で次のピークの位置を読み、それが76
5nm以上であれば研磨を終了するものとし、765n
m未満であればその位置を追跡しながら研磨を続行し
た。
【0030】このようにして10枚のSOIウエハを研
磨した結果、総てのウエハにおいて中心の膜厚は0.9
8〜1.00μmの範囲に収まっていた。研磨の所要時
間は30〜45分の範囲にあった。
磨した結果、総てのウエハにおいて中心の膜厚は0.9
8〜1.00μmの範囲に収まっていた。研磨の所要時
間は30〜45分の範囲にあった。
【0031】比較例 実施例と同様の条件で同一のSOIウエハのシリコン膜
の研磨を行った。研磨途中での膜厚の測定は次のように
観察により行った。1.研磨液の供給を停止し、研磨布
に純水をかけ流した後、定盤及びウエハ支持板の回転を
停止する。2.ウエハをウエハ支持板ごと取り上げ純水
でゆすいで水を切る。3.照明に照らされた面光源にウ
エハを映して観察する。4.下記の目安で膜厚を観察す
る。5.a)研磨終了の場合、ウエハ支持板からウエハを
外す。b)目標より厚い場合は、研磨を再開、所定時間
の後1.へ
の研磨を行った。研磨途中での膜厚の測定は次のように
観察により行った。1.研磨液の供給を停止し、研磨布
に純水をかけ流した後、定盤及びウエハ支持板の回転を
停止する。2.ウエハをウエハ支持板ごと取り上げ純水
でゆすいで水を切る。3.照明に照らされた面光源にウ
エハを映して観察する。4.下記の目安で膜厚を観察す
る。5.a)研磨終了の場合、ウエハ支持板からウエハを
外す。b)目標より厚い場合は、研磨を再開、所定時間
の後1.へ
【0032】 干渉縞の観察による膜厚判断の目安 ナトリウムランプ照射下で縞がぼんやり見える→8〜10μm以下 〃 はっきり見える→ 5μm以下 3波長発光型蛍光ランプ照明下で縞が見える → 3μm以下 旧型の蛍光ランプや白熱ランプでも見える → 2μm以下 白色光下(普通の照明)で虹色を呈する。 → 1μm以下
【0033】正味の研磨時間は30〜40分であった
が、ウエハ1枚につき2〜4回研磨を中断して膜厚測定
を行ったため、平均の研磨時間としては1時間を要し
た。膜厚測定の結果を元に10秒単位で研磨終了の時期
を決めたが、最終的にウエハ中心の膜厚は0.9〜1.1
μmの範囲に分布した。又、研磨終了時期をこれより細
かく調節しても制御性が良くなることはなく、従来法の
研磨の限界精度と考えられた。
が、ウエハ1枚につき2〜4回研磨を中断して膜厚測定
を行ったため、平均の研磨時間としては1時間を要し
た。膜厚測定の結果を元に10秒単位で研磨終了の時期
を決めたが、最終的にウエハ中心の膜厚は0.9〜1.1
μmの範囲に分布した。又、研磨終了時期をこれより細
かく調節しても制御性が良くなることはなく、従来法の
研磨の限界精度と考えられた。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、研磨途中でウエハを定
盤から離すことなく研磨中の膜の厚さを知ることができ
るので、研磨の高精度な制御が効率よくできる。
盤から離すことなく研磨中の膜の厚さを知ることができ
るので、研磨の高精度な制御が効率よくできる。
【図1】本発明装置の一部断面側面図である。
【図2】図1の定盤1の一部平面図である。
1 定盤 2 溝 3 貫通孔 4 透明窓材 5 研磨布 6 研磨布窓 7 ウエハ 8 ウエハ支持板 9 プローブ 10 光ケーブル
Claims (8)
- 【請求項1】 回転する定盤の研磨布の張り付けられた
面に、研磨液を滴下しつつ、ウエハ支持板に固定したウ
エハをウエハ支持板により回転させつつ押し付け研磨す
る方法において、定盤及び研磨布の回転中心と周縁との
間に設けた窓からウエハの研磨面の光の反射状態を見て
研磨状態を判定するウエハ研磨方法。 - 【請求項2】 光の反射状態を電荷結合素子を用いた撮
像装置とその撮像表示装置によって見る請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 光の反射状態を分光反射率測定装置で見
る請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 回転装置により回転する定盤と、定盤の
表面に張り付けられた研磨布と、定盤の中心と周縁との
間の研磨布に対面し軸方向移動可能に配置され、回転装
置により回転するウエハ支持板と、定盤の中心と周縁と
の間の研磨布張り付け面に半径方向に延長して設けた溝
と、該溝と一致させ研磨布に設けた研磨布窓と、定盤の
前記溝内に設けた貫通孔と、該貫通孔を閉じる透明窓材
と、定盤の前記溝を有する面の反対側で貫通孔の回転路
に臨ませ配置した、前記の透明窓材を通して光をウエハ
支持板に固定したウエハの研磨面に照射しその反射光を
受光するプローブと、該プローブに接続した光ケーブル
と、光ケーブルに接続した光ケーブルへの光供給装置と
反射光観察又は評価装置とを備えているウエハ研磨装
置。 - 【請求項5】 回転装置により回転する透明な材料から
なる定盤と、定盤の表面に張り付けられた研磨布と、定
盤の中心と周縁との間の研磨布に対面し軸方向移動可能
に配置され、回転装置により回転するウエハ支持板と、
定盤の中心と周縁との間の研磨布張り付け面に半径方向
に延長して設けた溝と、該溝と一致させ研磨布に設けた
研磨布窓と、定盤の前記溝を有する面の反対側で前記の
溝に臨ませ配置した、前記定盤を通して光をウエハ支持
板に固定したウエハの研磨面に照射しその反射光を受光
するプローブと、該プローブに接続した光ケーブルと、
光ケーブルに接続した光ケーブルへの光供給装置と反射
光観察又は評価装置とを備えているウエハ研磨装置。 - 【請求項6】 定盤に設けた溝が、中心から放射状に伸
びる近接した2本の直線に囲まれた形状をなしている請
求項4又は5に記載のウエハ研磨装置。 - 【請求項7】 反射光観察装置が電荷結合素子を用いた
撮像装置とその撮像表示装置とからなる請求項4、5、
6の何れか一つに記載のウエハ研磨装置。 - 【請求項8】 反射光評価装置が分光反射率測定装置で
ある請求項4、5、6の何れか一つに記載のウエハ研磨
装置。
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