JPH0985611A - ポリッシング装置 - Google Patents
ポリッシング装置Info
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- JPH0985611A JPH0985611A JP20881496A JP20881496A JPH0985611A JP H0985611 A JPH0985611 A JP H0985611A JP 20881496 A JP20881496 A JP 20881496A JP 20881496 A JP20881496 A JP 20881496A JP H0985611 A JPH0985611 A JP H0985611A
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- polished
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/205—Lapping pads for working plane surfaces provided with a window for inspecting the surface of the work being lapped
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
- B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウエハをポリッシング装置のトップリ
ングに装着したまま、該トップリングをターンテーブル
外にずらすことなく、被研磨面の膜厚をリアルタイムで
検出できるポリッシング装置を提供する。 【解決手段】 ターンテーブル１上のトップリング３の
軌道上に、半導体ウエハ２に被研磨面に光を投光する投
光部７と該被研磨面で反射する光を受光する受光部８と
からなるセンサＳを具備した被研磨物膜厚検出手段を設
け、トップリング３に半導体ウエハ２を装着した状態で
半導体ウエハ２を露出させることなく、受光部８で受光
する反射光から、研磨中の半導体ウエハ２の膜厚をリア
ルタイムで連続的に検出する。
ングに装着したまま、該トップリングをターンテーブル
外にずらすことなく、被研磨面の膜厚をリアルタイムで
検出できるポリッシング装置を提供する。 【解決手段】 ターンテーブル１上のトップリング３の
軌道上に、半導体ウエハ２に被研磨面に光を投光する投
光部７と該被研磨面で反射する光を受光する受光部８と
からなるセンサＳを具備した被研磨物膜厚検出手段を設
け、トップリング３に半導体ウエハ２を装着した状態で
半導体ウエハ２を露出させることなく、受光部８で受光
する反射光から、研磨中の半導体ウエハ２の膜厚をリア
ルタイムで連続的に検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポリッシング装置に
係り、特に半導体ウエハ等の被研磨物を研磨する際、被
研磨物をトップリングに装着した状態で該被研磨物の研
磨面を露出させることなく、被研磨物の膜厚をリアルタ
イムで連続的に検出することができるポリッシング装置
に関するものである。
係り、特に半導体ウエハ等の被研磨物を研磨する際、被
研磨物をトップリングに装着した状態で該被研磨物の研
磨面を露出させることなく、被研磨物の膜厚をリアルタ
イムで連続的に検出することができるポリッシング装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に、０．５μｍ以下の光リソグラフィ
の場合は、焦点深度が浅くなるため、ステッパーの結像
面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハ表面を
平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段
として半導体ウエハの表面をポリッシング装置で研磨す
ることが行われている。
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に、０．５μｍ以下の光リソグラフィ
の場合は、焦点深度が浅くなるため、ステッパーの結像
面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハ表面を
平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段
として半導体ウエハの表面をポリッシング装置で研磨す
ることが行われている。
【０００３】この種のポリッシング装置は、対向し各々
独立して回転するターンテーブルとトップリングを具備
し、トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与
え、ターンテーブルとトップリングの間に半導体ウエハ
を介在させて、該半導体ウエハの表面を平坦かつ鏡面に
研磨している。
独立して回転するターンテーブルとトップリングを具備
し、トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与
え、ターンテーブルとトップリングの間に半導体ウエハ
を介在させて、該半導体ウエハの表面を平坦かつ鏡面に
研磨している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなポリッシ
ング装置を用いて半導体ウエハを研磨する場合の問題点
は、半導体ウエハの研磨面が所望の平坦度又は厚さに研
磨されているかどうかを決定することにある。例えば、
半導体ウエハ上に蒸着層を形成し、その上に種々の集積
回路素子を形成し、酸化物材料の厚さを取り除きたいこ
とがよくある。この酸化物材料の取り除きあるいは平坦
化する際に、素子のどの部分も取り除くことなく、酸化
物を種々の集積回路素子の頂部まで取り除くことが望ま
しい。
ング装置を用いて半導体ウエハを研磨する場合の問題点
は、半導体ウエハの研磨面が所望の平坦度又は厚さに研
磨されているかどうかを決定することにある。例えば、
半導体ウエハ上に蒸着層を形成し、その上に種々の集積
回路素子を形成し、酸化物材料の厚さを取り除きたいこ
とがよくある。この酸化物材料の取り除きあるいは平坦
化する際に、素子のどの部分も取り除くことなく、酸化
物を種々の集積回路素子の頂部まで取り除くことが望ま
しい。
【０００５】従来、この平坦化のプロセスは、ターンテ
ーブルとトップリングの回転速度、トップリングのター
ンテーブルに与える圧力、化学的スラリー及び平坦化プ
ロセスの時間を制御することによって行われていた。そ
して、半導体ウエハの被研磨面の膜厚、平坦度等は、ポ
リッシング装置から半導体ウエハを機械的に取り外し、
当該技術分野で公知の方法によって物理的に測定するこ
とによって確認していた。
ーブルとトップリングの回転速度、トップリングのター
ンテーブルに与える圧力、化学的スラリー及び平坦化プ
ロセスの時間を制御することによって行われていた。そ
して、半導体ウエハの被研磨面の膜厚、平坦度等は、ポ
リッシング装置から半導体ウエハを機械的に取り外し、
当該技術分野で公知の方法によって物理的に測定するこ
とによって確認していた。
【０００６】ここで、ウエハが仕様に適合しない場合、
当該ウエハをポリッシング装置に戻し、更に２度目の平
坦化研磨工程を行っていた。即ち、研磨面の膜厚を検出
するためには、ポリッシング装置から半導体ウエハを取
り外し、更に研磨不足の場合は再び半導体ウエハをポリ
ッシング装置にセットするという作業の反復が必要とな
り、この作業に費やす時間及び労力が問題となってい
た。
当該ウエハをポリッシング装置に戻し、更に２度目の平
坦化研磨工程を行っていた。即ち、研磨面の膜厚を検出
するためには、ポリッシング装置から半導体ウエハを取
り外し、更に研磨不足の場合は再び半導体ウエハをポリ
ッシング装置にセットするという作業の反復が必要とな
り、この作業に費やす時間及び労力が問題となってい
た。
【０００７】この問題に対して、半導体ウエハをトップ
リングに装着したまま、研磨途中にトップリングをター
ンテーブル外にずらして被研磨面を露出させた状態で膜
厚を検出する方法が提案されている。この方法によれ
ば、上記の時間及び労力の問題は大幅に解消されること
になるが、膜厚を検出するには、一時的にトップリング
をターンテーブル外にずらす工程が必要となるため、リ
アルタイムでの膜厚検出が不可能であること、また研磨
時間が長くなるなどの問題がある。
リングに装着したまま、研磨途中にトップリングをター
ンテーブル外にずらして被研磨面を露出させた状態で膜
厚を検出する方法が提案されている。この方法によれ
ば、上記の時間及び労力の問題は大幅に解消されること
になるが、膜厚を検出するには、一時的にトップリング
をターンテーブル外にずらす工程が必要となるため、リ
アルタイムでの膜厚検出が不可能であること、また研磨
時間が長くなるなどの問題がある。
【０００８】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、半導体ウエハをポリッシング装置のトップリングに
装着したまま、該トップリングをターンテーブル外にず
らすことなく、被研磨面の膜厚をリアルタイムで検出で
きるポリッシング装置を提供することを目的とする。
で、半導体ウエハをポリッシング装置のトップリングに
装着したまま、該トップリングをターンテーブル外にず
らすことなく、被研磨面の膜厚をリアルタイムで検出で
きるポリッシング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明は、対向し各々独立して回転するトップリ
ングと研磨布を備えたターンテーブルを具備し、該ター
ンテーブルとトップリングの間に板状の被研磨物を介在
させ、所定の力で該被研磨物を押圧し、該被研磨物の表
面を研磨するポリッシング装置において、前記ターンテ
ーブル上のトップリングの軌道上に、前記被研磨物の被
研磨面に光を投光する投光部と該被研磨面で反射する光
を受光する受光部とからなるセンサを具備した被研磨物
膜厚検出手段を設け、前記トップリングに該被研磨物を
装着した状態で該被研磨物を露出させることなく、前記
受光部で受光する反射光から、研磨中の該被研磨物の膜
厚をリアルタイムで連続的に検出することを可能にした
ことを特徴とするものである。
ため、本発明は、対向し各々独立して回転するトップリ
ングと研磨布を備えたターンテーブルを具備し、該ター
ンテーブルとトップリングの間に板状の被研磨物を介在
させ、所定の力で該被研磨物を押圧し、該被研磨物の表
面を研磨するポリッシング装置において、前記ターンテ
ーブル上のトップリングの軌道上に、前記被研磨物の被
研磨面に光を投光する投光部と該被研磨面で反射する光
を受光する受光部とからなるセンサを具備した被研磨物
膜厚検出手段を設け、前記トップリングに該被研磨物を
装着した状態で該被研磨物を露出させることなく、前記
受光部で受光する反射光から、研磨中の該被研磨物の膜
厚をリアルタイムで連続的に検出することを可能にした
ことを特徴とするものである。
【００１０】前記被研磨物膜厚検出手段は、被研磨物膜
厚を前記受光部によって受光された光の反射光強度の変
化より検出する。
厚を前記受光部によって受光された光の反射光強度の変
化より検出する。
【００１１】前記研磨物膜厚検出手段は、投光部と受光
部とからなるセンサをターンテーブル上の半径方向に複
数個配置して構成し、被研磨物の被研磨面全面の膜厚を
同時にリアルタイムで検出可能である。
部とからなるセンサをターンテーブル上の半径方向に複
数個配置して構成し、被研磨物の被研磨面全面の膜厚を
同時にリアルタイムで検出可能である。
【００１２】前記被研磨物膜厚検出手段は、前記ターン
テーブルの中心と外周の弧によって囲まれる、前記セン
サを含む領域については、研磨能力の極めて低い研磨布
あるいは研磨能力を有しない材料を設けている。
テーブルの中心と外周の弧によって囲まれる、前記セン
サを含む領域については、研磨能力の極めて低い研磨布
あるいは研磨能力を有しない材料を設けている。
【００１３】前記被研磨物膜厚検出手段は、前記受光部
で受光した受光信号を増幅する増幅部と、該増幅部で増
幅された受光信号からノイズを除去するアナログフィル
タと、該ノイズが除去された受光信号をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル信号化された前記
受光信号と初期値との差の絶対値を算出し、該差の絶対
値と所定の闘値とを比較演算する演算部からなる。
で受光した受光信号を増幅する増幅部と、該増幅部で増
幅された受光信号からノイズを除去するアナログフィル
タと、該ノイズが除去された受光信号をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル信号化された前記
受光信号と初期値との差の絶対値を算出し、該差の絶対
値と所定の闘値とを比較演算する演算部からなる。
【００１４】本発明は上記構成を採用することにより、
研磨中に、投光部から該研磨面に光を投射し、該被研磨
物で反射する光を受光部で受光し、該受光部で受光する
反射光から該被研磨物の膜厚をリアルタイムで、かつ連
続的に自動検出できる。したがって、従来のように、被
研磨物の膜厚を検出するたびに被研磨物をトップリング
から取り外す必要がないのは勿論、研磨途中で、トップ
リングをターンテーブル外までずらす必要もない。
研磨中に、投光部から該研磨面に光を投射し、該被研磨
物で反射する光を受光部で受光し、該受光部で受光する
反射光から該被研磨物の膜厚をリアルタイムで、かつ連
続的に自動検出できる。したがって、従来のように、被
研磨物の膜厚を検出するたびに被研磨物をトップリング
から取り外す必要がないのは勿論、研磨途中で、トップ
リングをターンテーブル外までずらす必要もない。
【００１５】
【実施例】以下、本発明に係るポリッシング装置の実施
例を図面に基づいて説明する。本実施例においては、被
研磨物として半導体ウエハを例に挙げて説明する。図１
は、本発明のポリッシング装置の全体構成を示す縦断面
図である。図１に示されるように、ポリッシング装置
は、ターンテーブル１と、半導体ウエハ２を保持しつつ
ターンテーブル１に押付けるトップリング３とを具備し
ている。前記ターンテーブル１はモータ（図示せず）に
連結されており、矢印で示すようにその軸心回わりに回
転可能になっている。また、ターンテーブル１の上面に
は、研磨布４が貼設されている。
例を図面に基づいて説明する。本実施例においては、被
研磨物として半導体ウエハを例に挙げて説明する。図１
は、本発明のポリッシング装置の全体構成を示す縦断面
図である。図１に示されるように、ポリッシング装置
は、ターンテーブル１と、半導体ウエハ２を保持しつつ
ターンテーブル１に押付けるトップリング３とを具備し
ている。前記ターンテーブル１はモータ（図示せず）に
連結されており、矢印で示すようにその軸心回わりに回
転可能になっている。また、ターンテーブル１の上面に
は、研磨布４が貼設されている。
【００１６】また、トップリング３は、モータ（図示せ
ず）に連結されるとともに昇降シリンダ（図示せず）に
連結されている。これによって、トップリング３は、矢
印で示すように昇降可能かつその軸心まわりに回転可能
になっており、半導体ウエハ２を研磨布４に対して任意
の圧力で押圧することができるようになっている。な
お、トップリング３の下部外周部には、半導体ウエハ２
の外れ止めを行うガイドリング６が設けられている。ま
た、ターンテーブル１の上方には研磨砥液ノズル５が設
置されており、研磨砥液ノズル５によってターンテーブ
ル１に張り付けられた研磨布４上に研磨砥液Ｑが供給さ
れるようになっている。
ず）に連結されるとともに昇降シリンダ（図示せず）に
連結されている。これによって、トップリング３は、矢
印で示すように昇降可能かつその軸心まわりに回転可能
になっており、半導体ウエハ２を研磨布４に対して任意
の圧力で押圧することができるようになっている。な
お、トップリング３の下部外周部には、半導体ウエハ２
の外れ止めを行うガイドリング６が設けられている。ま
た、ターンテーブル１の上方には研磨砥液ノズル５が設
置されており、研磨砥液ノズル５によってターンテーブ
ル１に張り付けられた研磨布４上に研磨砥液Ｑが供給さ
れるようになっている。
【００１７】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング３の下面に半導体ウエハ２を保持させ、半導
体ウエハ２を回転しているターンテーブル１の上面の研
磨布４に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液
ノズル５から研磨砥液Ｑを流すことより、研磨布４に研
磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ２の研磨され
る面（下面）と研磨布４の間に研磨砥液Ｑが存在した状
態でポリッシングが行われる。
ップリング３の下面に半導体ウエハ２を保持させ、半導
体ウエハ２を回転しているターンテーブル１の上面の研
磨布４に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液
ノズル５から研磨砥液Ｑを流すことより、研磨布４に研
磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ２の研磨され
る面（下面）と研磨布４の間に研磨砥液Ｑが存在した状
態でポリッシングが行われる。
【００１８】図２は本発明のポリッシング装置の要部詳
細を示す図である。半導体ウエハ２には基板の表面にＳ
ｉＯ2からなる酸化膜が形成されている。ポリッシング
装置は、酸化膜の膜厚を研磨中に測定するための膜厚検
出手段を備えている。トップリング３は研磨終了時点ま
で、半導体ウエハ２の被研磨面の全体がターンテーブル
１の上面、すなわち研磨布４で覆われた状態となるよう
な位置をとり、この状態のままで、膜厚検出手段によっ
て、研磨中の被研磨面の酸化膜の膜厚をリアルタイム
で、かつ連続的に検出する。
細を示す図である。半導体ウエハ２には基板の表面にＳ
ｉＯ2からなる酸化膜が形成されている。ポリッシング
装置は、酸化膜の膜厚を研磨中に測定するための膜厚検
出手段を備えている。トップリング３は研磨終了時点ま
で、半導体ウエハ２の被研磨面の全体がターンテーブル
１の上面、すなわち研磨布４で覆われた状態となるよう
な位置をとり、この状態のままで、膜厚検出手段によっ
て、研磨中の被研磨面の酸化膜の膜厚をリアルタイム
で、かつ連続的に検出する。
【００１９】膜厚検出手段は、図２に示すように半導体
ウエハ２の被研磨面に光を投光する投光部７と被研磨面
で反射する光を受光する受光部８とからなるセンサＳ、
増幅部９、アナログフィルタ１０、Ａ／Ｄ変換部１１、
演算部１２、制御部１３を備えている。投光部７及び受
光部８からなるセンサＳはターンテーブル１上のトップ
リング３の軌道上に配置されており、かつ研磨布４の下
方でターンテーブル１の内部に設けられている。センサ
Ｓの投光部７及び受光部８は、それぞれ単一あるいは複
数の投光素子、受光素子を具備し、該投光素子の各々か
ら半導体ウエハ２の被研磨面に光を照射し、各々の反射
光は受光素子で受光する。また、研磨布４には、センサ
Ｓの光を通過させるように孔が設けられている。
ウエハ２の被研磨面に光を投光する投光部７と被研磨面
で反射する光を受光する受光部８とからなるセンサＳ、
増幅部９、アナログフィルタ１０、Ａ／Ｄ変換部１１、
演算部１２、制御部１３を備えている。投光部７及び受
光部８からなるセンサＳはターンテーブル１上のトップ
リング３の軌道上に配置されており、かつ研磨布４の下
方でターンテーブル１の内部に設けられている。センサ
Ｓの投光部７及び受光部８は、それぞれ単一あるいは複
数の投光素子、受光素子を具備し、該投光素子の各々か
ら半導体ウエハ２の被研磨面に光を照射し、各々の反射
光は受光素子で受光する。また、研磨布４には、センサ
Ｓの光を通過させるように孔が設けられている。
【００２０】なお、センサＳの投光部７及び受光部８
は、半導体ウエハ２の中心の位置する軌道上に配置すれ
ば１組だけで、半導体ウエハ２の移動に伴なって被研磨
面全面の膜厚検出が可能である。ただし、この場合は、
検出時刻に多少のタイムラグが生ずるため、同一時刻で
の検出が必要とされる場合は、複数組の投光部７、受光
部８が必要となる。
は、半導体ウエハ２の中心の位置する軌道上に配置すれ
ば１組だけで、半導体ウエハ２の移動に伴なって被研磨
面全面の膜厚検出が可能である。ただし、この場合は、
検出時刻に多少のタイムラグが生ずるため、同一時刻で
の検出が必要とされる場合は、複数組の投光部７、受光
部８が必要となる。
【００２１】受光部８で受光された反射光は、各々の強
度に比例した電気信号に変換されて増幅部９によって一
定倍率で増幅され、アナログフィルタ１０を通ってノイ
ズが除去される。次に、各々の電気信号がＡ／Ｄ変換部
１１に送られ、アナログ信号がデジタル信号に変換さ
れ、一定間隔の信号としてサンプリングされる。
度に比例した電気信号に変換されて増幅部９によって一
定倍率で増幅され、アナログフィルタ１０を通ってノイ
ズが除去される。次に、各々の電気信号がＡ／Ｄ変換部
１１に送られ、アナログ信号がデジタル信号に変換さ
れ、一定間隔の信号としてサンプリングされる。
【００２２】次に、各々のデジタル信号を演算部１２に
入力し、該演算部１２で各々の信号の強度を算出し、各
々の強度を加算して加算値を得る。この加算値から半導
体ウエハ２の被研磨面の膜厚が算出される。また、該加
算値と、予め記憶されている初期値（研磨開始前の反射
光強度の加算値、即ち初期加算値）と比較演算し、加算
値と初期値との差分絶対値から、研磨速度が算定され
る。ここで得られた、被研磨面全面の膜厚、研磨速度を
もとにポリッシング装置の運転条件を演算し、この演算
結果を制御部１３に送り、ポリッシング装置の運転操作
条件を制御し、被研磨面の平坦度向上をはかる。また、
半導体ウエハの被研磨面上の各点で測定された膜厚を比
較することによって被研磨面の平坦度を知ることができ
る。
入力し、該演算部１２で各々の信号の強度を算出し、各
々の強度を加算して加算値を得る。この加算値から半導
体ウエハ２の被研磨面の膜厚が算出される。また、該加
算値と、予め記憶されている初期値（研磨開始前の反射
光強度の加算値、即ち初期加算値）と比較演算し、加算
値と初期値との差分絶対値から、研磨速度が算定され
る。ここで得られた、被研磨面全面の膜厚、研磨速度を
もとにポリッシング装置の運転条件を演算し、この演算
結果を制御部１３に送り、ポリッシング装置の運転操作
条件を制御し、被研磨面の平坦度向上をはかる。また、
半導体ウエハの被研磨面上の各点で測定された膜厚を比
較することによって被研磨面の平坦度を知ることができ
る。
【００２３】半導体ウエハ上の特定点の膜厚を時間経過
に対して測定することで、研磨中の研磨速度の時間変化
を捕らえることができる。この情報を用いれば、研磨条
件（圧力、回転数など）を制御して、一定研磨速度を実
現することが可能になるほか、研磨布の寿命の判定や予
測や、適正なドレッシング条件の割り出しも可能とな
る。また半導体ウエハ上の半径位置が異なる複数の測定
点の膜厚の時間変化を用いれば、ウエハの研磨プロファ
イルをバックサイドプレッシャーなどを用いて、研磨中
に制御することも可能となる。
に対して測定することで、研磨中の研磨速度の時間変化
を捕らえることができる。この情報を用いれば、研磨条
件（圧力、回転数など）を制御して、一定研磨速度を実
現することが可能になるほか、研磨布の寿命の判定や予
測や、適正なドレッシング条件の割り出しも可能とな
る。また半導体ウエハ上の半径位置が異なる複数の測定
点の膜厚の時間変化を用いれば、ウエハの研磨プロファ
イルをバックサイドプレッシャーなどを用いて、研磨中
に制御することも可能となる。
【００２４】また検出された膜厚が所定の膜厚にほぼ一
致した時点で研磨動作を終了するようにポリッシング装
置を制御することができる。さらに検出された平坦度が
所定の平坦度にほぼ一致した時点で研磨動作を終了する
ようにポリッシング装置を制御することができる。
致した時点で研磨動作を終了するようにポリッシング装
置を制御することができる。さらに検出された平坦度が
所定の平坦度にほぼ一致した時点で研磨動作を終了する
ようにポリッシング装置を制御することができる。
【００２５】図３にターンテーブル１内に投光部７及び
受光部８からなるセンサＳを埋め込み配置した場合を示
す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は部分断面図であ
る。半導体ウエハ２の中心の位置する軌道１４上に該投
光部７、受光部８を配置することで、１組のみで被研磨
面全面の膜厚検出が可能である。ただし、この場合は、
ウエハ面上を一定時間内で移動しながら膜厚を検出して
いくため、各膜厚の検出時刻に多少のタイムラグが生ず
る。従って同一時刻での検出が必要な場合は、投光部
７、受光部８からなるセンサＳを複数個配置する必要が
ある。
受光部８からなるセンサＳを埋め込み配置した場合を示
す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は部分断面図であ
る。半導体ウエハ２の中心の位置する軌道１４上に該投
光部７、受光部８を配置することで、１組のみで被研磨
面全面の膜厚検出が可能である。ただし、この場合は、
ウエハ面上を一定時間内で移動しながら膜厚を検出して
いくため、各膜厚の検出時刻に多少のタイムラグが生ず
る。従って同一時刻での検出が必要な場合は、投光部
７、受光部８からなるセンサＳを複数個配置する必要が
ある。
【００２６】図４はターンテーブルの半径方向に複数の
センサＳを配置した場合を示す図であり、図４（ａ）は
平面図、図４（ｂ）は部分断面図である。複数のセンサ
Ｓは半径方向に所定間隔をおいて配置されている。この
場合、いずれのセンサＳも半導体ウエハ２の軌道内に位
置している。また、ターンテーブル１内に投光部７、受
光部８を埋め込み配置した場合は、その領域には研磨布
４が存在しないため、研磨布４全面でみると、半導体ウ
エハ２の研磨面に対する研磨強度にムラが生ずることに
なる。これを是正するために図３及び図４に示すように
該投光部７、受光部８が配置された部分を含む、研磨布
４の斜線部分（ターンテーブル中心Ｏと外周の弧によっ
て囲まれる部分）Ａの領域については、研磨能力の極め
て低い研磨布または研磨能力を有しない材料（シール状
のテープなど）を設けることとする。
センサＳを配置した場合を示す図であり、図４（ａ）は
平面図、図４（ｂ）は部分断面図である。複数のセンサ
Ｓは半径方向に所定間隔をおいて配置されている。この
場合、いずれのセンサＳも半導体ウエハ２の軌道内に位
置している。また、ターンテーブル１内に投光部７、受
光部８を埋め込み配置した場合は、その領域には研磨布
４が存在しないため、研磨布４全面でみると、半導体ウ
エハ２の研磨面に対する研磨強度にムラが生ずることに
なる。これを是正するために図３及び図４に示すように
該投光部７、受光部８が配置された部分を含む、研磨布
４の斜線部分（ターンテーブル中心Ｏと外周の弧によっ
て囲まれる部分）Ａの領域については、研磨能力の極め
て低い研磨布または研磨能力を有しない材料（シール状
のテープなど）を設けることとする。
【００２７】次の方法によって酸化膜の膜厚を測定する
こともできる。即ち、投光部から半導体ウエハに入射し
た光は、酸化膜に入射し、膜の上下面で反射する。この
膜の上下面で反射した反射光は互いに干渉して干渉色を
生ずる。この干渉色を受光部で測光することにより酸化
膜の厚さを測定することができる。尚、実施例において
は、半導体ウエハの表面に形成される膜を酸化膜を例に
挙げて説明したが、膜の種類は酸化膜に限られない。
こともできる。即ち、投光部から半導体ウエハに入射し
た光は、酸化膜に入射し、膜の上下面で反射する。この
膜の上下面で反射した反射光は互いに干渉して干渉色を
生ずる。この干渉色を受光部で測光することにより酸化
膜の厚さを測定することができる。尚、実施例において
は、半導体ウエハの表面に形成される膜を酸化膜を例に
挙げて説明したが、膜の種類は酸化膜に限られない。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、研
磨中に、投光部から被研磨物の研磨面に光を投射し、被
研磨面で反射する光を受光部で受光し、該受光部で受光
する反射光から被研磨物の膜厚をリアルタイムで、かつ
連続的に自動検出できる。したがって、従来のように、
被研磨物の膜厚を検出するたびに被研磨物をトップリン
グから取り外す必要がないのは勿論、研磨途中で、トッ
プリングをターンテーブル外までずらす必要もない。
磨中に、投光部から被研磨物の研磨面に光を投射し、被
研磨面で反射する光を受光部で受光し、該受光部で受光
する反射光から被研磨物の膜厚をリアルタイムで、かつ
連続的に自動検出できる。したがって、従来のように、
被研磨物の膜厚を検出するたびに被研磨物をトップリン
グから取り外す必要がないのは勿論、研磨途中で、トッ
プリングをターンテーブル外までずらす必要もない。
【図１】本発明に係るポリッシング装置の概略構成を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】本発明に係るポリッシング装置の要部構成を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図３】本発明に係るポリッシング装置におけるセンサ
の投光部と受光部の配置関係を示す図である。
の投光部と受光部の配置関係を示す図である。
【図４】本発明に係るポリッシング装置におけるセンサ
の投光部と受光部の配置関係の他の例を示す図である。
の投光部と受光部の配置関係の他の例を示す図である。
１ ターンテーブル ２ 半導体ウエハ ３ トップリング ４ 研磨布 ５ 研磨液ノズル ６ ガイドリング Ｓ センサ ７ 投光部 ８ 受光部 ９ 増幅部 １０ アナログフィルタ １１ Ａ／Ｄ変換部 １２ 演算部 １３ 制御部
Claims (6)
- 【請求項１】 対向し各々独立して回転するトップリン
グと研磨布を備えたターンテーブルを具備し、該ターン
テーブルとトップリングの間に板状の被研磨物を介在さ
せ、所定の力で該被研磨物を押圧し、該被研磨物の表面
を研磨するポリッシング装置において、 前記ターンテーブル上のトップリングの軌道上に、前記
被研磨物の被研磨面に光を投光する投光部と該被研磨面
で反射する光を受光する受光部とからなるセンサを具備
した被研磨物膜厚検出手段を設け、前記トップリングに
該被研磨物を装着した状態で該被研磨物を露出させるこ
となく、前記受光部で受光する反射光から、研磨中の該
被研磨物の膜厚をリアルタイムで連続的に検出すること
を可能にしたことを特徴とするポリッシング装置。 - 【請求項２】 前記被研磨物膜厚検出手段は、該被研磨
物膜厚を前記受光部によって受光された光の反射光強度
の変化より検出することを特徴とする請求項１に記載の
ポリッシング装置。 - 【請求項３】 前記被研磨物膜厚検出手段は、前記セン
サを前記ターンテーブル上の半径方向に複数個配置して
構成し、該被研磨物の被研磨面全面の膜厚を同時にリア
ルタイムで検出可能とすることを特徴とする請求項１又
は２に記載のポリッシング装置。 - 【請求項４】 前記ターンテーブルの中心と外周の弧に
よって囲まれる、前記センサを含む領域については、研
磨能力の極めて低い研磨布あるいは研磨能力を有しない
材料を設けることを特徴とする請求項１又は２又は３に
記載のポリッシング装置。 - 【請求項５】 検出された膜厚が所定の膜厚にほぼ一致
した時点で研磨動作を終了するか、又は検出された平坦
度が所定の平坦度にほぼ一致した時点で研磨動作を終了
することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
記載のポリッシング装置。 - 【請求項６】 検出された膜厚とその時点までの研磨時
間に基づいて研磨速度を算出することを特徴とする請求
項１乃至５のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20881496A JP3601910B2 (ja) | 1995-07-20 | 1996-07-19 | ポリッシング装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20659395 | 1995-07-20 | ||
| JP7-206593 | 1995-07-20 | ||
| JP20881496A JP3601910B2 (ja) | 1995-07-20 | 1996-07-19 | ポリッシング装置及び方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003276542A Division JP2004001227A (ja) | 1995-07-20 | 2003-07-18 | ポリッシング装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0985611A true JPH0985611A (ja) | 1997-03-31 |
| JP3601910B2 JP3601910B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=26515747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20881496A Expired - Lifetime JP3601910B2 (ja) | 1995-07-20 | 1996-07-19 | ポリッシング装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601910B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2000026613A1 (en) * | 1998-11-02 | 2000-05-11 | Applied Materials, Inc. | Optical monitoring of radial ranges in chemical mechanical polishing a metal layer on a substrate |
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| JP2002343754A (ja) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Nikon Corp | 研磨装置、研磨方法およびこの研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法 |
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-
1996
- 1996-07-19 JP JP20881496A patent/JP3601910B2/ja not_active Expired - Lifetime
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