JPH08243917A - 研磨の終点検出方法及び研磨装置並びにそれを用いた半導体装置製造方法 - Google Patents
研磨の終点検出方法及び研磨装置並びにそれを用いた半導体装置製造方法Info
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- JPH08243917A JPH08243917A JP5007495A JP5007495A JPH08243917A JP H08243917 A JPH08243917 A JP H08243917A JP 5007495 A JP5007495 A JP 5007495A JP 5007495 A JP5007495 A JP 5007495A JP H08243917 A JPH08243917 A JP H08243917A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】研磨の終点を高精度に検出することのできる研
磨の終点検出方法を提供する。 【構成】被研磨部材Ｗを保持したワークプレート１２を
回転させながら被研磨部材Ｗを研磨クロス１８に押圧し
て行う研磨の終点検出方法において、ワークプレート１
２に近接して設置された抵抗検出装置１５でワークプレ
ート１２の研磨時の回転抵抗を検出し、抵抗検出装置１
５で検出された回転抵抗が所定の変化を示したときに研
磨の終点とする。そうすることで、検出精度を悪化させ
る外乱の侵入が極力抑えられ、研磨の終点検出における
検出感度や検出精度が向上する。
磨の終点検出方法を提供する。 【構成】被研磨部材Ｗを保持したワークプレート１２を
回転させながら被研磨部材Ｗを研磨クロス１８に押圧し
て行う研磨の終点検出方法において、ワークプレート１
２に近接して設置された抵抗検出装置１５でワークプレ
ート１２の研磨時の回転抵抗を検出し、抵抗検出装置１
５で検出された回転抵抗が所定の変化を示したときに研
磨の終点とする。そうすることで、検出精度を悪化させ
る外乱の侵入が極力抑えられ、研磨の終点検出における
検出感度や検出精度が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、研磨の終点検出方法及
び研磨装置、並びにそれを用いた半導体装置の製造方法
に関する。詳しくは、被研磨部材の研磨時の回転抵抗の
変化を直接検出することによって研磨の終点検出を高精
度に行えるようにしたものである。
び研磨装置、並びにそれを用いた半導体装置の製造方法
に関する。詳しくは、被研磨部材の研磨時の回転抵抗の
変化を直接検出することによって研磨の終点検出を高精
度に行えるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】表面の平坦化を行なう研磨（ポリッシ
ュ）技術は従来から各種分野で利用されおり、例えば半
導体装置の製造の際に基板上に生じた凹凸や余剰の膜厚
を除去するために研磨技術が用いられる。
ュ）技術は従来から各種分野で利用されおり、例えば半
導体装置の製造の際に基板上に生じた凹凸や余剰の膜厚
を除去するために研磨技術が用いられる。
【０００３】例えば、半導体装置を製造する基板の一つ
として張り合わせ方式等で形成されるＳＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハが知られ
ている。この張り合わせＳＯＩウェーハは、表面にパタ
ーンを形成した第１のシリコン（Ｓｉ）基板と、第２の
Ｓｉ基板をパターン形成部を介して張り合わせたもので
ある。このＳＯＩウェーハを研磨する場合、パターン内
のＳｉ膜の過剰研磨を防止するため、全面に絶縁層例え
ば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜が露出した時に研磨を
停止する必要がある。
として張り合わせ方式等で形成されるＳＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハが知られ
ている。この張り合わせＳＯＩウェーハは、表面にパタ
ーンを形成した第１のシリコン（Ｓｉ）基板と、第２の
Ｓｉ基板をパターン形成部を介して張り合わせたもので
ある。このＳＯＩウェーハを研磨する場合、パターン内
のＳｉ膜の過剰研磨を防止するため、全面に絶縁層例え
ば二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜が露出した時に研磨を
停止する必要がある。
【０００４】この研磨を停止すべき研磨の終点を検出す
る方法として、研磨摩擦抵抗の変化に伴う研磨装置駆動
モータの電流値の変化を利用する方法が考えられてい
る。上述の例の場合、ＳｉＯ2 膜はＳｉ膜より摩擦係数
が小さいので、ＳｉＯ2 膜が露出するとＳｉ膜だけを研
磨しているときに比べて研磨摩擦抵抗が減少し、それに
伴って研磨装置の駆動モータの駆動電流値も減少する。
この電流値が減少した時を研磨の終点とする方法であ
る。
る方法として、研磨摩擦抵抗の変化に伴う研磨装置駆動
モータの電流値の変化を利用する方法が考えられてい
る。上述の例の場合、ＳｉＯ2 膜はＳｉ膜より摩擦係数
が小さいので、ＳｉＯ2 膜が露出するとＳｉ膜だけを研
磨しているときに比べて研磨摩擦抵抗が減少し、それに
伴って研磨装置の駆動モータの駆動電流値も減少する。
この電流値が減少した時を研磨の終点とする方法であ
る。
【０００５】図８は従来の終点検出を説明するための研
磨装置の斜視図である。図８に示すように、上面に研磨
クロス４１が貼られた研磨定盤４２は駆動装置（図示せ
ず）によって回転駆動される。研磨定盤４２の上方には
ワークプレート４３が配設されている。ワークプレート
４３は駆動加圧軸４４によって支持され、駆動加圧軸４
４はベルト４５を介して駆動モータ４６に連結されてい
る。ウェーハ４７の研磨はワークプレート４３の下面に
ウェーハ４７を保持すると共にウェーハ４７を回転させ
ながら研磨定盤４２の研磨クロス４１に所定の圧力で押
し付けることで行われる。
磨装置の斜視図である。図８に示すように、上面に研磨
クロス４１が貼られた研磨定盤４２は駆動装置（図示せ
ず）によって回転駆動される。研磨定盤４２の上方には
ワークプレート４３が配設されている。ワークプレート
４３は駆動加圧軸４４によって支持され、駆動加圧軸４
４はベルト４５を介して駆動モータ４６に連結されてい
る。ウェーハ４７の研磨はワークプレート４３の下面に
ウェーハ４７を保持すると共にウェーハ４７を回転させ
ながら研磨定盤４２の研磨クロス４１に所定の圧力で押
し付けることで行われる。
【０００６】駆動モータ４６には終点検出のための制御
装置４８が接続され、制御装置４８は駆動モータ４６に
流れる駆動電流値を測定してその電流値が所定の変化を
示したときに研磨の終点と判定する。
装置４８が接続され、制御装置４８は駆動モータ４６に
流れる駆動電流値を測定してその電流値が所定の変化を
示したときに研磨の終点と判定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のよう
に研磨装置の駆動部（駆動モータ）において終点検出の
信号を得るようにした場合、実際に研磨摩擦抵抗が発生
している部分と検出部分が離れているため、駆動モータ
４６には研磨摩擦抵抗による負荷だけでなく駆動力伝達
系の負荷やその途中のノイズ等が加算されることとな
る。そのため、従来の検出方法は検出精度が悪く、微妙
な研磨摩擦抵抗の変化を検出できず、その結果研磨の厚
さにばらつきが生じていた。
に研磨装置の駆動部（駆動モータ）において終点検出の
信号を得るようにした場合、実際に研磨摩擦抵抗が発生
している部分と検出部分が離れているため、駆動モータ
４６には研磨摩擦抵抗による負荷だけでなく駆動力伝達
系の負荷やその途中のノイズ等が加算されることとな
る。そのため、従来の検出方法は検出精度が悪く、微妙
な研磨摩擦抵抗の変化を検出できず、その結果研磨の厚
さにばらつきが生じていた。
【０００８】特に、半導体装置の製造においてはサブミ
クロンのオーダーで研磨の厚さを制御しなければならな
い場合があり、上述した従来の検出方法では対応できな
かった。
クロンのオーダーで研磨の厚さを制御しなければならな
い場合があり、上述した従来の検出方法では対応できな
かった。
【０００９】そこで、本発明は研磨の終点を高精度に検
出することのできる研磨の終点検出方法及び研磨装置、
並びにそれを用いた半導体装置製造方法を提供すること
を目的としている。
出することのできる研磨の終点検出方法及び研磨装置、
並びにそれを用いた半導体装置製造方法を提供すること
を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明にかかる研磨の終点検出方法は、被研磨部材
を保持したワーク支持手段を回転させながら該被研磨部
材を研磨手段に押圧して行う研磨の終点検出方法におい
て、前記ワーク支持手段に近接して設置された抵抗検出
手段で該ワーク支持手段の研磨時の回転抵抗を検出し、
前記抵抗検出手段で検出された回転抵抗が所定の変化を
示したときに研磨の終点とすることを特徴としている。
めの本発明にかかる研磨の終点検出方法は、被研磨部材
を保持したワーク支持手段を回転させながら該被研磨部
材を研磨手段に押圧して行う研磨の終点検出方法におい
て、前記ワーク支持手段に近接して設置された抵抗検出
手段で該ワーク支持手段の研磨時の回転抵抗を検出し、
前記抵抗検出手段で検出された回転抵抗が所定の変化を
示したときに研磨の終点とすることを特徴としている。
【００１１】また、上述の目的を達成するための本発明
にかかる研磨装置は、研磨手段を表面に有する研磨定盤
と、被研磨部材を保持する共に回転しつつ該被研磨部材
を前記研磨手段に押圧するワーク支持手段と、前記ワー
ク支持手段を回転させる駆動手段と、前記ワーク支持手
段に近接して設置されると共に該ワーク支持手段の研磨
時の回転抵抗を検出する抵抗検出手段と、前記抵抗検出
手段で検出された前記ワーク支持手段の回転抵抗が所定
の変化を示したときに研磨の終点とする制御手段とを有
することを特徴とする。
にかかる研磨装置は、研磨手段を表面に有する研磨定盤
と、被研磨部材を保持する共に回転しつつ該被研磨部材
を前記研磨手段に押圧するワーク支持手段と、前記ワー
ク支持手段を回転させる駆動手段と、前記ワーク支持手
段に近接して設置されると共に該ワーク支持手段の研磨
時の回転抵抗を検出する抵抗検出手段と、前記抵抗検出
手段で検出された前記ワーク支持手段の回転抵抗が所定
の変化を示したときに研磨の終点とする制御手段とを有
することを特徴とする。
【００１２】さらに、本発明にかかる半導体装置製造方
法は、半導体基板を保持したワーク支持手段を回転させ
ながら該半導体基板を研磨手段に押圧して行う研磨工程
を有する半導体装置製造方法において、前記ワーク支持
手段に近接して設置された抵抗検出手段で該ワーク支持
手段の研磨時の回転抵抗を検出し、前記抵抗検出手段で
検出された回転抵抗が所定の変化を示したときに研磨の
終点とする研磨工程を有することを特徴とする。
法は、半導体基板を保持したワーク支持手段を回転させ
ながら該半導体基板を研磨手段に押圧して行う研磨工程
を有する半導体装置製造方法において、前記ワーク支持
手段に近接して設置された抵抗検出手段で該ワーク支持
手段の研磨時の回転抵抗を検出し、前記抵抗検出手段で
検出された回転抵抗が所定の変化を示したときに研磨の
終点とする研磨工程を有することを特徴とする。
【００１３】
【作用】被研磨部材の研磨面における研磨摩擦抵抗が変
化すると、被研磨部材の回転抵抗が変化するので、回転
抵抗を検出してその変化を調べることで研磨の進行に伴
う研磨面の変化を知ることができる。被研磨部材を保持
しているワーク支持手段に近接して設置された抵抗検出
手段にて回転抵抗を検出することで、検出精度を悪化さ
せる外乱の侵入が極力抑えられる。
化すると、被研磨部材の回転抵抗が変化するので、回転
抵抗を検出してその変化を調べることで研磨の進行に伴
う研磨面の変化を知ることができる。被研磨部材を保持
しているワーク支持手段に近接して設置された抵抗検出
手段にて回転抵抗を検出することで、検出精度を悪化さ
せる外乱の侵入が極力抑えられる。
【００１４】また、この研磨の終点方法を半導体装置の
製造方法に適用することで、高精度な膜厚管理が可能と
なる。
製造方法に適用することで、高精度な膜厚管理が可能と
なる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００１６】図１は本発明方法を使用した研磨装置の一
実施例の斜視図である。図１に示すように、この研磨装
置１０は、研磨定盤１１と、ワーク支持手段であるワー
クプレート１２と、ワークプレート１２を回転させるた
めの駆動モータ１３と、駆動モータ１３の動力を伝える
動力伝達装置１４と、ワークプレート１２の回転の抵抗
検出手段である検出装置１５と、制御装置１６を有して
いる。
実施例の斜視図である。図１に示すように、この研磨装
置１０は、研磨定盤１１と、ワーク支持手段であるワー
クプレート１２と、ワークプレート１２を回転させるた
めの駆動モータ１３と、駆動モータ１３の動力を伝える
動力伝達装置１４と、ワークプレート１２の回転の抵抗
検出手段である検出装置１５と、制御装置１６を有して
いる。
【００１７】研磨定盤１１は研磨装置フレーム（図示せ
ず）に対して回転自在に支持され、研磨定盤１１の下面
に突設された支柱１７が駆動装置（図示せず）に連結さ
れることで、この例では図１の矢印ａで示す方向に回転
させられるようになっている。研磨定盤１１の上面には
研磨手段である研磨クロス１８が貼設される。
ず）に対して回転自在に支持され、研磨定盤１１の下面
に突設された支柱１７が駆動装置（図示せず）に連結さ
れることで、この例では図１の矢印ａで示す方向に回転
させられるようになっている。研磨定盤１１の上面には
研磨手段である研磨クロス１８が貼設される。
【００１８】研磨定盤１１の上方にはワークプレート１
２が配設される。ワークプレート１２の下面（研磨定盤
１１に対向する面）には被研磨部材Ｗ、例えば上述した
ＳＯＩウェーハ等の半導体基板が着脱自在に固定されて
保持される。
２が配設される。ワークプレート１２の下面（研磨定盤
１１に対向する面）には被研磨部材Ｗ、例えば上述した
ＳＯＩウェーハ等の半導体基板が着脱自在に固定されて
保持される。
【００１９】ワークプレート１２の回転軸である駆動加
圧軸１９は、研磨装置フレーム（図示せず）に対して回
転自在に支持されると共に駆動伝達装置１４を介して駆
動モータ１３の駆動軸２０に連結され、回転運動をワー
クプレート１２に伝達する。ここで、駆動伝達装置１４
とは駆動軸２０から駆動加圧軸１９に回転力を伝達する
手段であり、ベルト伝導、歯車伝導等の任意の手段を用
いることができる。本例では前者を例示した。
圧軸１９は、研磨装置フレーム（図示せず）に対して回
転自在に支持されると共に駆動伝達装置１４を介して駆
動モータ１３の駆動軸２０に連結され、回転運動をワー
クプレート１２に伝達する。ここで、駆動伝達装置１４
とは駆動軸２０から駆動加圧軸１９に回転力を伝達する
手段であり、ベルト伝導、歯車伝導等の任意の手段を用
いることができる。本例では前者を例示した。
【００２０】駆動加圧軸１９は加圧手段（図示せず）に
連結され、研磨時にワークプレート１２を所定の力で下
方に押し下げる。この加圧手段として空気圧を利用した
エア加圧方式、重りを載せるデッドウエイト方式等を使
用することができる。
連結され、研磨時にワークプレート１２を所定の力で下
方に押し下げる。この加圧手段として空気圧を利用した
エア加圧方式、重りを載せるデッドウエイト方式等を使
用することができる。
【００２１】本実施例ではワークプレート１２は駆動加
圧軸１９にベアリング２１を介して回転自在に支持され
ると共に、連結装置２２によって両者の相対回転が規制
されている。連結装置２２はワークプレート１２の部分
の平面図を表す図２に示すように駆動加圧軸１９に固定
された伝達杆２３と、ワークプレート１２に固定された
支持台２４と、一端を伝達杆２３側に連結されると共に
他端を支持台２４側に連結された伝達部材２５を有して
いる。
圧軸１９にベアリング２１を介して回転自在に支持され
ると共に、連結装置２２によって両者の相対回転が規制
されている。連結装置２２はワークプレート１２の部分
の平面図を表す図２に示すように駆動加圧軸１９に固定
された伝達杆２３と、ワークプレート１２に固定された
支持台２４と、一端を伝達杆２３側に連結されると共に
他端を支持台２４側に連結された伝達部材２５を有して
いる。
【００２２】支持台２４の内部には、それを模式的に表
す図３に示すように回転抵抗の検出装置１５が配設さ
れ、前記伝達部材２５はこの検出装置１５を介して支持
台２４に連結されている。ここで、検出装置１５はワー
クプレート１２の駆動回転時に駆動加圧軸１９とワーク
プレート１２との間に働く力、つまり回転抵抗を検出す
るものであり、例えば、ロードセル、ストレインゲー
ジ、圧力センサー等の公知の荷重検出装置を使用するこ
とができる。従って、駆動モータ１３の回転により駆動
伝達装置１４を介して駆動加圧軸１９が回転すると、駆
動加圧軸１９の回転力は伝達部材２５を通じてワークプ
レート１２に伝えられ、ワークプレート１２は矢印ｂの
方向（矢印ａとは反対方向）に回転する。同時に駆動加
圧軸１９の回転力に関連した回転抵抗は検出装置１５に
よって検出される。
す図３に示すように回転抵抗の検出装置１５が配設さ
れ、前記伝達部材２５はこの検出装置１５を介して支持
台２４に連結されている。ここで、検出装置１５はワー
クプレート１２の駆動回転時に駆動加圧軸１９とワーク
プレート１２との間に働く力、つまり回転抵抗を検出す
るものであり、例えば、ロードセル、ストレインゲー
ジ、圧力センサー等の公知の荷重検出装置を使用するこ
とができる。従って、駆動モータ１３の回転により駆動
伝達装置１４を介して駆動加圧軸１９が回転すると、駆
動加圧軸１９の回転力は伝達部材２５を通じてワークプ
レート１２に伝えられ、ワークプレート１２は矢印ｂの
方向（矢印ａとは反対方向）に回転する。同時に駆動加
圧軸１９の回転力に関連した回転抵抗は検出装置１５に
よって検出される。
【００２３】図１に示すように、検出装置１５の出力は
回転式接触端子（図示せず）等の適当な信号伝送経路を
経て制御装置１６に入力される。制御装置１６は検出装
置１５の出力が所定の変化を示したときに研磨の終点と
判定するようになっている。
回転式接触端子（図示せず）等の適当な信号伝送経路を
経て制御装置１６に入力される。制御装置１６は検出装
置１５の出力が所定の変化を示したときに研磨の終点と
判定するようになっている。
【００２４】このように、ワークプレート１２に近接し
て設置された検出装置１５でワークプレート１２の研磨
時の回転抵抗を直接的に検出し、この回転抵抗が所定の
変化を示したときに研磨の終点とするようにしたので、
検出精度を悪化させる外乱の侵入が極力抑えられ、研磨
の終点検出における検出感度や検出精度の向上を図るこ
とが可能となる。
て設置された検出装置１５でワークプレート１２の研磨
時の回転抵抗を直接的に検出し、この回転抵抗が所定の
変化を示したときに研磨の終点とするようにしたので、
検出精度を悪化させる外乱の侵入が極力抑えられ、研磨
の終点検出における検出感度や検出精度の向上を図るこ
とが可能となる。
【００２５】次に、ＳＯＩウェーハの製造工程を例にと
って本発明にかかる方法を説明する。図４は本発明方法
の一実施例を説明するための工程図である。
って本発明にかかる方法を説明する。図４は本発明方法
の一実施例を説明するための工程図である。
【００２６】先ず本実施例では、図４（ａ）に示すよう
に、５インチのシリコン（Ｓｉ）基板３０の表面をパタ
ーニングした後、その全表面に化学気相成長（ＣＶＤ）
法により厚さ０．５〜１．０μｍの絶縁膜である二酸化
シリコン（ＳｉＯ2 ）膜３１を形成し、さらにその上に
張り合わせのための平坦面を形成するためにＣＶＤ法に
より厚さ５μｍ程度のポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）
膜３３を形成する。この時点では、Ｐｏｌｙ Ｓｉ膜３
３がＳｉ基板３０上方に凹凸状に形成されている。
に、５インチのシリコン（Ｓｉ）基板３０の表面をパタ
ーニングした後、その全表面に化学気相成長（ＣＶＤ）
法により厚さ０．５〜１．０μｍの絶縁膜である二酸化
シリコン（ＳｉＯ2 ）膜３１を形成し、さらにその上に
張り合わせのための平坦面を形成するためにＣＶＤ法に
より厚さ５μｍ程度のポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）
膜３３を形成する。この時点では、Ｐｏｌｙ Ｓｉ膜３
３がＳｉ基板３０上方に凹凸状に形成されている。
【００２７】続いて、図４（ｂ）に示すように、Ｐｏｌ
ｙ Ｓｉ膜３３の凸部（段差）をポリッシュにより平坦
化し、その平坦化されたＰｏｌｙ Ｓｉ平坦膜３３ａ面
に第２のシリコン（Ｓｉ）基板４０を張り合わせ、張り
合わせＳＯＩウェーハを形成する（図４（ｃ））。
ｙ Ｓｉ膜３３の凸部（段差）をポリッシュにより平坦
化し、その平坦化されたＰｏｌｙ Ｓｉ平坦膜３３ａ面
に第２のシリコン（Ｓｉ）基板４０を張り合わせ、張り
合わせＳＯＩウェーハを形成する（図４（ｃ））。
【００２８】次に、図４（ｄ）に示すように、張り合わ
された基板を上下逆にして張り合わせＳＯＩウェーハを
構成するＳｉＯ2 膜３１とＳｉ基板３０及びＰｏｌｙ
Ｓｉ平坦膜３３ａのそれぞれの外周側面を面取りし、図
４（ｅ）に示すようにＳｉ基板３０の上面（図４（ａ）
では下面に対応）を研削機により研削する。この研削で
はＳｉＯ2 膜３１上に数μｍの厚さにＳｉ基板３０が残
存するように平坦に行う。
された基板を上下逆にして張り合わせＳＯＩウェーハを
構成するＳｉＯ2 膜３１とＳｉ基板３０及びＰｏｌｙ
Ｓｉ平坦膜３３ａのそれぞれの外周側面を面取りし、図
４（ｅ）に示すようにＳｉ基板３０の上面（図４（ａ）
では下面に対応）を研削機により研削する。この研削で
はＳｉＯ2 膜３１上に数μｍの厚さにＳｉ基板３０が残
存するように平坦に行う。
【００２９】このようにして得られた図４（ｅ）の状態
のパターンを形成した張り合わせＳＯＩウェーハを、図
１の研磨装置１０に被研磨部材Ｗとしてワークプレート
１２にセットする。この時、図４（ｅ）に示された張り
合わせＳＯＩウェーハのＳｉ基板３０の面が研磨される
ように下に向けられる。
のパターンを形成した張り合わせＳＯＩウェーハを、図
１の研磨装置１０に被研磨部材Ｗとしてワークプレート
１２にセットする。この時、図４（ｅ）に示された張り
合わせＳＯＩウェーハのＳｉ基板３０の面が研磨される
ように下に向けられる。
【００３０】研磨は、研磨定盤１１を回転させると共
に、駆動モータ１３によってワークプレート１２を回転
させ、被研磨部材Ｗを研磨定盤１１の研磨クロス１８に
所定の圧力で押し付けることで行われる。
に、駆動モータ１３によってワークプレート１２を回転
させ、被研磨部材Ｗを研磨定盤１１の研磨クロス１８に
所定の圧力で押し付けることで行われる。
【００３１】ここで、上述の図４（ｅ）の構造のＳＯＩ
ウェーハを研磨して行く場合、ＳｉＯ2 膜はＳｉ膜より
摩擦係数が小さいので、研磨が進行してＳｉＯ2 膜が露
出するとＳｉ膜だけを研磨しているときに比べて研磨摩
擦抵抗が減少し、それに伴ってワークプレート１２の回
転抵抗が減少する。本実施例はこの回転抵抗を検出装置
１５で直接検出して制御装置１６でその変化タイミング
を判定して研磨の終点とする。図４（ｆ）はこの研磨終
点時の状態であり、部分的に研磨後のＳｉ基板３０ａが
残存する。
ウェーハを研磨して行く場合、ＳｉＯ2 膜はＳｉ膜より
摩擦係数が小さいので、研磨が進行してＳｉＯ2 膜が露
出するとＳｉ膜だけを研磨しているときに比べて研磨摩
擦抵抗が減少し、それに伴ってワークプレート１２の回
転抵抗が減少する。本実施例はこの回転抵抗を検出装置
１５で直接検出して制御装置１６でその変化タイミング
を判定して研磨の終点とする。図４（ｆ）はこの研磨終
点時の状態であり、部分的に研磨後のＳｉ基板３０ａが
残存する。
【００３２】図５は回転抵抗と研磨時間の関係を示す図
である。上述の研磨においては、図５に示すように、Ｓ
ｉ面だけを研磨しているときは回転抵抗はＦ３で安定し
ているが、研磨が進行してＳｉ面からＳｉＯ2 面（Ｓｉ
Ｏ2 膜３１）が露出し始めると、ＳｉＯ2 面が研磨摩擦
抵抗が少ない分だけワークプレート１２の回転抵抗が漸
次減少し始める。そして全面がＳｉＯ2 面になると回転
抵抗はＦ１で安定する。
である。上述の研磨においては、図５に示すように、Ｓ
ｉ面だけを研磨しているときは回転抵抗はＦ３で安定し
ているが、研磨が進行してＳｉ面からＳｉＯ2 面（Ｓｉ
Ｏ2 膜３１）が露出し始めると、ＳｉＯ2 面が研磨摩擦
抵抗が少ない分だけワークプレート１２の回転抵抗が漸
次減少し始める。そして全面がＳｉＯ2 面になると回転
抵抗はＦ１で安定する。
【００３３】制御装置１６は、回転抵抗がＦ３からＦ１
へ低下する間の値に設定した回転抵抗値Ｆ２となった時
の研磨時間Ｔ１の信号を検出する。この研磨時間Ｔ１は
ＳＯＩウェーハ全面がＳｉ面からＳｉＯ2 面に変化する
途中の信号であるため、全面がＳｉＯ2 面になるための
余裕時間を考慮した時間Ｔ２で研磨を停止する。尚、Ｔ
１からＴ２までの時間は研磨する材料や、回転数、加圧
力等の研磨条件に応じて適宜決定される。
へ低下する間の値に設定した回転抵抗値Ｆ２となった時
の研磨時間Ｔ１の信号を検出する。この研磨時間Ｔ１は
ＳＯＩウェーハ全面がＳｉ面からＳｉＯ2 面に変化する
途中の信号であるため、全面がＳｉＯ2 面になるための
余裕時間を考慮した時間Ｔ２で研磨を停止する。尚、Ｔ
１からＴ２までの時間は研磨する材料や、回転数、加圧
力等の研磨条件に応じて適宜決定される。
【００３４】この方法は、研磨摩擦抵抗の相違によって
変化するワークプレート１２（被研磨部材）の研磨時の
回転抵抗値の変化を研磨の終点検出に利用するものであ
るので、例えば、上述とは逆に初めにＳｉＯ2 面を研磨
してＳｉ面で止めたい場合は、本実施例とは反対に回転
抵抗値の上昇の変化点を検出することにより、同様に研
磨の終点検出を行うことができる。
変化するワークプレート１２（被研磨部材）の研磨時の
回転抵抗値の変化を研磨の終点検出に利用するものであ
るので、例えば、上述とは逆に初めにＳｉＯ2 面を研磨
してＳｉ面で止めたい場合は、本実施例とは反対に回転
抵抗値の上昇の変化点を検出することにより、同様に研
磨の終点検出を行うことができる。
【００３５】図６は本発明の他の実施例にかかる研磨装
置の斜視図、図７はその平面図である。この実施例の研
磨装置３０では、ワークプレート１２は駆動加圧軸１９
に固定され、駆動加圧軸１９はベアリング３１を介して
研磨装置フレーム（図示せず）に支持されている。ベア
リング３１による支持部分に駆動加圧軸１９に作用する
回転抵抗を検出する検出装置３２が設置されており、検
出装置３２の出力は制御装置１６に入力されるようにな
っている。この検出装置３２は前述の検出装置１５と同
様な構成のものを使用することができる。
置の斜視図、図７はその平面図である。この実施例の研
磨装置３０では、ワークプレート１２は駆動加圧軸１９
に固定され、駆動加圧軸１９はベアリング３１を介して
研磨装置フレーム（図示せず）に支持されている。ベア
リング３１による支持部分に駆動加圧軸１９に作用する
回転抵抗を検出する検出装置３２が設置されており、検
出装置３２の出力は制御装置１６に入力されるようにな
っている。この検出装置３２は前述の検出装置１５と同
様な構成のものを使用することができる。
【００３６】その他の構成については図１の実施例と同
様であるので、同一部材に同一符号を付して重複する説
明は省略する。
様であるので、同一部材に同一符号を付して重複する説
明は省略する。
【００３７】この研磨装置３０においても、研磨中に検
出されたワークプレート１２の回転抵抗は制御装置１６
に入力され、制御装置１６はそれが所定の変化を示した
ときに研磨の終点と判定する。
出されたワークプレート１２の回転抵抗は制御装置１６
に入力され、制御装置１６はそれが所定の変化を示した
ときに研磨の終点と判定する。
【００３８】ここで、ワークプレート１２の回転軸であ
る駆動加圧軸１９の支持部分は研磨摩擦抵抗による回転
抵抗を最も直接的に受ける部位であり、この位置で検出
することにより回転抵抗を高い精度で検出することがで
きる。
る駆動加圧軸１９の支持部分は研磨摩擦抵抗による回転
抵抗を最も直接的に受ける部位であり、この位置で検出
することにより回転抵抗を高い精度で検出することがで
きる。
【００３９】尚、図示して説明した上述の回転抵抗の検
出装置１５、３２は例示であり、本発明にかかる検出装
置はこれらに限定されるものではない。
出装置１５、３２は例示であり、本発明にかかる検出装
置はこれらに限定されるものではない。
【００４０】また一般に、研磨摩擦抵抗が異なる材料で
あればそれに応じて被研磨部材の回転抵抗も変化する。
従って研磨の進行に伴って研磨面に異なる材料の界面が
現れたり、研磨の進行に伴って研磨面に混在する複数の
材料の比率が変化するような場合に、本発明のように被
研磨部材を回転させるワーク支持手段の研磨時の回転抵
抗を直接検出してその変化を調べることによって、高精
度に研磨状況を把握しその終点検出を行うことが可能で
ある。
あればそれに応じて被研磨部材の回転抵抗も変化する。
従って研磨の進行に伴って研磨面に異なる材料の界面が
現れたり、研磨の進行に伴って研磨面に混在する複数の
材料の比率が変化するような場合に、本発明のように被
研磨部材を回転させるワーク支持手段の研磨時の回転抵
抗を直接検出してその変化を調べることによって、高精
度に研磨状況を把握しその終点検出を行うことが可能で
ある。
【００４１】本発明は、研磨終点と被研磨部材の回転抵
抗の変化とが再現性のある一定の関係を有するものであ
れば、どのような被研磨部材に対しても好適に用いるこ
とができる。特に、高精度な研磨終点検出が要求される
半導体装置製造において、例えば、グローバル平坦化、
薄膜ＳＯＩ層等の研磨に用いて有用であり、半導体装置
の品質や歩留まりを向上させることができる。
抗の変化とが再現性のある一定の関係を有するものであ
れば、どのような被研磨部材に対しても好適に用いるこ
とができる。特に、高精度な研磨終点検出が要求される
半導体装置製造において、例えば、グローバル平坦化、
薄膜ＳＯＩ層等の研磨に用いて有用であり、半導体装置
の品質や歩留まりを向上させることができる。
【００４２】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明によれば、被研磨部材を保持回転させるワー
ク支持手段に近接して設置された抵抗検出手段でワーク
支持手段の回転抵抗を検出し、この抵抗検出手段で検出
された回転抵抗が所定の変化を示したときに研磨の終点
とするようにしたので、検出精度を悪化させる外乱の侵
入が極力抑えられ、研磨の終点検出における検出感度や
検出精度の向上を図ることができる。
うに本発明によれば、被研磨部材を保持回転させるワー
ク支持手段に近接して設置された抵抗検出手段でワーク
支持手段の回転抵抗を検出し、この抵抗検出手段で検出
された回転抵抗が所定の変化を示したときに研磨の終点
とするようにしたので、検出精度を悪化させる外乱の侵
入が極力抑えられ、研磨の終点検出における検出感度や
検出精度の向上を図ることができる。
【００４３】また、本発明の研磨の終点方法を半導体装
置の製造方法に適用することで、高精度な膜厚管理が可
能となり、半導体装置の品質や歩留まりを向上させるこ
とができる。
置の製造方法に適用することで、高精度な膜厚管理が可
能となり、半導体装置の品質や歩留まりを向上させるこ
とができる。
【図１】本発明方法を使用した研磨装置の一実施例の斜
視図である。
視図である。
【図２】図１の研磨装置のワークプレートの部分の平面
図である。
図である。
【図３】検出装置の一例の模式図である。
【図４】本発明方法の一実施例を説明するための工程図
である。
である。
【図５】回転抵抗と研磨時間の関係を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかる研磨装置の斜視図
である。
である。
【図７】図６の部分の平面図である。
【図８】従来の終点検出を説明するための研磨装置の斜
視図である。
視図である。
１０，３０ 研磨装置 １１ 研磨定盤 １２ ワークプレート １３ 駆動モータ １４ 動力伝達装置 １５，３２ 検出装置 １６ 制御装置 １８ 研磨クロス １９ 駆動加圧軸 ２０ 駆動軸 ２１，３１ ベアリング
Claims (5)
- 【請求項１】 被研磨部材を保持したワーク支持手段を
回転させながら該被研磨部材を研磨手段に押圧して行う
研磨の終点検出方法において、 前記ワーク支持手段に近接して設置された抵抗検出手段
で該ワーク支持手段の研磨時の回転抵抗を検出し、前記
抵抗検出手段で検出された回転抵抗が所定の変化を示し
たときに研磨の終点とすることを特徴とする研磨の終点
検出方法。 - 【請求項２】 研磨手段を表面に有する研磨定盤と、 被研磨部材を保持する共に回転しつつ該被研磨部材を前
記研磨手段に押圧するワーク支持手段と、 前記ワーク支持手段を回転させる駆動手段と、 前記ワーク支持手段に近接して設置されると共に該ワー
ク支持手段の研磨時の回転抵抗を検出する抵抗検出手段
と、 前記抵抗検出手段で検出された前記ワーク支持手段の回
転抵抗が所定の変化を示したときに研磨の終点とする制
御手段とを有することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項３】 前記抵抗検出装置は前記ワーク支持手段
に設置されたことを特徴とする請求項２記載の研磨装
置。 - 【請求項４】 前記抵抗検出装置は前記ワーク支持手段
の回転軸の支持部分に設置されたことを特徴とする請求
項２記載の研磨装置。 - 【請求項５】 半導体基板を保持したワーク支持手段を
回転させながら該半導体基板を研磨手段に押圧して行う
研磨工程を有する半導体装置製造方法において、 前記ワーク支持手段に近接して設置された抵抗検出手段
で該ワーク支持手段の研磨時の回転抵抗を検出し、 前記抵抗検出手段で検出された回転抵抗が所定の変化を
示したときに研磨の終点とする研磨工程を有することを
特徴とする半導体装置製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007495A JPH08243917A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 研磨の終点検出方法及び研磨装置並びにそれを用いた半導体装置製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007495A JPH08243917A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 研磨の終点検出方法及び研磨装置並びにそれを用いた半導体装置製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08243917A true JPH08243917A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=12848865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007495A Pending JPH08243917A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 研磨の終点検出方法及び研磨装置並びにそれを用いた半導体装置製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08243917A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6461964B2 (en) | 1999-08-31 | 2002-10-08 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| JP2009088245A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 半導体ウェーハの研磨装置及び研磨方法 |
| CN115863236A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-28 | 江苏亚电科技有限公司 | 一种晶圆理片方法 |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP5007495A patent/JPH08243917A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6461964B2 (en) | 1999-08-31 | 2002-10-08 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US6468912B2 (en) | 1999-08-31 | 2002-10-22 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US6472325B2 (en) | 1999-08-31 | 2002-10-29 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US6492273B1 (en) * | 1999-08-31 | 2002-12-10 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US6699791B2 (en) | 1999-08-31 | 2004-03-02 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US6720266B2 (en) | 1999-08-31 | 2004-04-13 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US6858538B2 (en) | 1999-08-31 | 2005-02-22 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US7261832B2 (en) * | 1999-08-31 | 2007-08-28 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| US7625495B2 (en) | 1999-08-31 | 2009-12-01 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for monitoring and controlling mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies |
| JP2009088245A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 半導体ウェーハの研磨装置及び研磨方法 |
| CN115863236A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-28 | 江苏亚电科技有限公司 | 一种晶圆理片方法 |
| CN115863236B (zh) * | 2022-11-23 | 2023-12-01 | 江苏亚电科技有限公司 | 一种晶圆理片方法 |
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