JPH10166262A - 研磨装置 - Google Patents
研磨装置Info
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- JPH10166262A JPH10166262A JP34671396A JP34671396A JPH10166262A JP H10166262 A JPH10166262 A JP H10166262A JP 34671396 A JP34671396 A JP 34671396A JP 34671396 A JP34671396 A JP 34671396A JP H10166262 A JPH10166262 A JP H10166262A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
- H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨布等に相当する研磨体にスリットを開け
る必要なく、研磨対象物の研磨後の膜厚バラ付きを抑制
できると共に、研磨時において常に研磨対象物の定点の
膜厚を検出することができる研磨装置を提供する。 【解決手段】 定盤12上の研磨パッド13と、「研磨
対象物」としてのウエハ15との間に研磨剤を介在させ
た状態で、定盤12とウエハ15とを相対移動させるこ
とにより、ウエハ15を研磨する研磨装置11におい
て、定盤12及び研磨パッド13を、光を透過する物質
で形成し、研磨パッド13の、ウエハ15と反対側に、
ウエハ15の膜厚を測定する膜厚測定装置を配設し、こ
の膜厚測定装置は、光源からの光を定盤12及び研磨パ
ッド13を透過させてウエハ15に照射して、その反射
光を検出することにより膜厚を測定するように設定し、
更に、膜厚測定装置をウエハ15と同期させて移動可能
とし、ウエハ15が移動しても常に同じ位置の膜厚を測
定可能とした。
る必要なく、研磨対象物の研磨後の膜厚バラ付きを抑制
できると共に、研磨時において常に研磨対象物の定点の
膜厚を検出することができる研磨装置を提供する。 【解決手段】 定盤12上の研磨パッド13と、「研磨
対象物」としてのウエハ15との間に研磨剤を介在させ
た状態で、定盤12とウエハ15とを相対移動させるこ
とにより、ウエハ15を研磨する研磨装置11におい
て、定盤12及び研磨パッド13を、光を透過する物質
で形成し、研磨パッド13の、ウエハ15と反対側に、
ウエハ15の膜厚を測定する膜厚測定装置を配設し、こ
の膜厚測定装置は、光源からの光を定盤12及び研磨パ
ッド13を透過させてウエハ15に照射して、その反射
光を検出することにより膜厚を測定するように設定し、
更に、膜厚測定装置をウエハ15と同期させて移動可能
とし、ウエハ15が移動しても常に同じ位置の膜厚を測
定可能とした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、研磨体に研磨対
象物を接触させて相対移動させることにより、研磨対象
物を研磨する研磨装置、特に、その研磨対象物の膜厚を
測定する膜厚測定装置が設けられた研磨装置に関するも
のである。
象物を接触させて相対移動させることにより、研磨対象
物を研磨する研磨装置、特に、その研磨対象物の膜厚を
測定する膜厚測定装置が設けられた研磨装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造において微細加工の線幅が細
くなるに従って、光リソグラフィの光源波長は短くな
り、開口数いわゆるNAも大きくなってきている。ま
た、半導体製造プロセスも工程が増加し、複雑となって
きており、半導体デバイスの表面形状は必ずしも平坦で
はなくなってきている。
くなるに従って、光リソグラフィの光源波長は短くな
り、開口数いわゆるNAも大きくなってきている。ま
た、半導体製造プロセスも工程が増加し、複雑となって
きており、半導体デバイスの表面形状は必ずしも平坦で
はなくなってきている。
【0003】表面における段差の存在は配線の段切れ、
局所的な抵抗値の増大などを招き、断線や電流容量の低
下等をもたらし、絶縁膜では耐圧劣化やリークの発生に
もつながる。また、こうした段差の存在は半導体露光装
置の焦点深度が実質的に浅くなってきていることを示し
ている。言い換えると、歩留まりと信頼性の向上、更に
高解像度化のための焦点深度のマージンの増加のために
半導体デバイス表面の平坦化が必要になってきた。
局所的な抵抗値の増大などを招き、断線や電流容量の低
下等をもたらし、絶縁膜では耐圧劣化やリークの発生に
もつながる。また、こうした段差の存在は半導体露光装
置の焦点深度が実質的に浅くなってきていることを示し
ている。言い換えると、歩留まりと信頼性の向上、更に
高解像度化のための焦点深度のマージンの増加のために
半導体デバイス表面の平坦化が必要になってきた。
【0004】そこで、図8に示すような、研磨装置が提
案されている。これは、化学的機械的研磨(Chemical M
echanical Polishing又はChemical Mechanical Planari
zation)(以下「CMP」と称す。)技術を用いたもの
であり、この技術は、シリコンウエハの鏡面研磨法を基
に発展してきたものである。すなわち、回転駆動する定
盤1上に研磨布2が貼り付けられる一方、ホルダー3に
ウエハ4が保持され、このウエハ4が研磨布2上に接触
されている。この状態で、定盤1を回転駆動すると共
に、ホルダー3に上方から荷重をかけながら回転させる
と同時横方向に平行移動させる。かかる動作と共に、研
磨剤吐出口5から研磨剤6を研磨布2上に吐出させて、
この研磨剤6を研磨面に供給して、ホルダー3に保持さ
れたウエハ4を平坦に研磨するようにしている。
案されている。これは、化学的機械的研磨(Chemical M
echanical Polishing又はChemical Mechanical Planari
zation)(以下「CMP」と称す。)技術を用いたもの
であり、この技術は、シリコンウエハの鏡面研磨法を基
に発展してきたものである。すなわち、回転駆動する定
盤1上に研磨布2が貼り付けられる一方、ホルダー3に
ウエハ4が保持され、このウエハ4が研磨布2上に接触
されている。この状態で、定盤1を回転駆動すると共
に、ホルダー3に上方から荷重をかけながら回転させる
と同時横方向に平行移動させる。かかる動作と共に、研
磨剤吐出口5から研磨剤6を研磨布2上に吐出させて、
この研磨剤6を研磨面に供給して、ホルダー3に保持さ
れたウエハ4を平坦に研磨するようにしている。
【0005】かかる研磨時には、ウエハ4の研磨状態を
測定し、研磨の終点を検出する必要がある。この方法と
して、ホルダー3の回転状態を電気的にモニターする方
法がある。これは、ホルダー3で保持されているウエハ
4が研磨時に生じる研磨布2との摩擦力を、そのホルダ
ー3の回転軸を通し、回転用モーターに加わる摩擦抵抗
により生じる電流変化をモニターすることにより、研磨
状態を判断する方法である。また、この他に、研磨時に
ウエハ4と研磨布2とにより生じる摩擦音から研磨状態
を判断する方法もある。
測定し、研磨の終点を検出する必要がある。この方法と
して、ホルダー3の回転状態を電気的にモニターする方
法がある。これは、ホルダー3で保持されているウエハ
4が研磨時に生じる研磨布2との摩擦力を、そのホルダ
ー3の回転軸を通し、回転用モーターに加わる摩擦抵抗
により生じる電流変化をモニターすることにより、研磨
状態を判断する方法である。また、この他に、研磨時に
ウエハ4と研磨布2とにより生じる摩擦音から研磨状態
を判断する方法もある。
【0006】しかし、これらの方法では、研磨状態を精
度良く把握することは困難で、研磨した膜の厚さを正確
に検知することはできなかった。
度良く把握することは困難で、研磨した膜の厚さを正確
に検知することはできなかった。
【0007】そこで、例えば上記の定盤1と研磨布2に
スリットを形成し、定盤1の下方に配設されたレーザー
光源からそのスリットを介してウエハ4の研磨面にレー
ザー光を照射し、この反射光を干渉計で検出して、終点
を検出するようにしたものが提案されている。
スリットを形成し、定盤1の下方に配設されたレーザー
光源からそのスリットを介してウエハ4の研磨面にレー
ザー光を照射し、この反射光を干渉計で検出して、終点
を検出するようにしたものが提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなものにあっても、研磨布にスリットを開けるように
しているため、研磨後、この部分の影響によって、研磨
対象物であるウエハ4の膜厚に大きなバラ付きが生じる
可能性がある。また、研磨時には、ウエハ4が横方向に
平行移動されると共に、研磨布2の回転によりスリット
も移動することから、研磨中における膜厚測定並びに、
ウエハ4の定点の膜厚を検出するのが困難であった。
うなものにあっても、研磨布にスリットを開けるように
しているため、研磨後、この部分の影響によって、研磨
対象物であるウエハ4の膜厚に大きなバラ付きが生じる
可能性がある。また、研磨時には、ウエハ4が横方向に
平行移動されると共に、研磨布2の回転によりスリット
も移動することから、研磨中における膜厚測定並びに、
ウエハ4の定点の膜厚を検出するのが困難であった。
【0009】そこで、この発明は、研磨布等に相当する
研磨体にスリットを開ける必要なく、研磨対象物の研磨
後の膜厚バラ付きを抑制できると共に、研磨中において
も常に研磨対象物の定点の膜厚を検出することができる
研磨装置を提供することを課題としている。
研磨体にスリットを開ける必要なく、研磨対象物の研磨
後の膜厚バラ付きを抑制できると共に、研磨中において
も常に研磨対象物の定点の膜厚を検出することができる
研磨装置を提供することを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、研磨体と研磨対象物と
の間に研磨剤を介在させた状態で、該研磨体と研磨対象
物とを相対移動させることにより、該研磨対象物を研磨
する研磨装置において、前記研磨体を、光を透過する物
質で形成し、該研磨体の、前記研磨対象物側と反対側
に、前記研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定装置を配
設し、該膜厚測定装置は、光源からの光を前記研磨体を
透過させて前記研磨対象物に照射して、その反射光を検
出することにより膜厚を測定するように設定し、更に、
該膜厚測定装置を前記研磨対象物と同期させて移動可能
とし、前記研磨対象物が移動しても常に同じ位置の膜厚
を測定可能とした研磨装置としたことを特徴としてい
る。
めに、請求項1に記載の発明は、研磨体と研磨対象物と
の間に研磨剤を介在させた状態で、該研磨体と研磨対象
物とを相対移動させることにより、該研磨対象物を研磨
する研磨装置において、前記研磨体を、光を透過する物
質で形成し、該研磨体の、前記研磨対象物側と反対側
に、前記研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定装置を配
設し、該膜厚測定装置は、光源からの光を前記研磨体を
透過させて前記研磨対象物に照射して、その反射光を検
出することにより膜厚を測定するように設定し、更に、
該膜厚測定装置を前記研磨対象物と同期させて移動可能
とし、前記研磨対象物が移動しても常に同じ位置の膜厚
を測定可能とした研磨装置としたことを特徴としてい
る。
【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の構成に加え、前記研磨体は、回転自在な定盤と、該定
盤上に設けられた研磨部材とを有し、該定盤と研磨部材
とを光を透過する物質で形成したことを特徴とする。
の構成に加え、前記研磨体は、回転自在な定盤と、該定
盤上に設けられた研磨部材とを有し、該定盤と研磨部材
とを光を透過する物質で形成したことを特徴とする。
【0012】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の構成に加え、前記研磨体は、直線的に移動するベルト
であり、該ベルト上に研磨対象物を接触させて相対移動
可能とすると共に、前記ベルトを光を透過する物質で形
成したことを特徴とする。
の構成に加え、前記研磨体は、直線的に移動するベルト
であり、該ベルト上に研磨対象物を接触させて相対移動
可能とすると共に、前記ベルトを光を透過する物質で形
成したことを特徴とする。
【0013】請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3
の何れかに記載の構成に加え、前記研磨体の、前記研磨
対象物の配設側と反対側に、前記研磨対象物の研磨状態
を観察する撮像装置を配設し、該撮像装置を前記研磨対
象物と同期させて移動可能としたことを特徴とする。
の何れかに記載の構成に加え、前記研磨体の、前記研磨
対象物の配設側と反対側に、前記研磨対象物の研磨状態
を観察する撮像装置を配設し、該撮像装置を前記研磨対
象物と同期させて移動可能としたことを特徴とする。
【0014】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載
の構成に加え、前記撮像装置より得た情報により、前記
研磨対象物における膜厚測定位置を検出し、常に同一位
置を測定するように、前記膜厚測定装置を前記研磨対象
物と同期させて移動させるように制御したことを特徴と
する。
の構成に加え、前記撮像装置より得た情報により、前記
研磨対象物における膜厚測定位置を検出し、常に同一位
置を測定するように、前記膜厚測定装置を前記研磨対象
物と同期させて移動させるように制御したことを特徴と
する。
【0015】請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5
の何れかに記載の構成に加え、前記光源からの光は赤外
線であることを特徴とする。
の何れかに記載の構成に加え、前記光源からの光は赤外
線であることを特徴とする。
【0016】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載
の構成に加え、前記赤外線を透過する物質は、エポキシ
樹脂を主剤とし、アミン又はテトラエチレンペンタミ
ン、グラファイトを硬化剤とする合成樹脂であることを
特徴とする。
の構成に加え、前記赤外線を透過する物質は、エポキシ
樹脂を主剤とし、アミン又はテトラエチレンペンタミ
ン、グラファイトを硬化剤とする合成樹脂であることを
特徴とする。
【0017】請求項8に記載の発明は、請求項7に記載
の構成に加え、前記赤外線は、4μmから6μmの波長
であることを特徴とする。
の構成に加え、前記赤外線は、4μmから6μmの波長
であることを特徴とする。
【0018】請求項9に記載の発明は、請求項2に記載
の構成に加え、前記定盤は、ガラスで形成されているこ
とを特徴とする。
の構成に加え、前記定盤は、ガラスで形成されているこ
とを特徴とする。
【0019】請求項10に記載の発明は、請求項9に記
載の構成に加え、前記赤外線は、1μmから2.6μm
の波長であることを特徴とする。
載の構成に加え、前記赤外線は、1μmから2.6μm
の波長であることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
いて説明する。
【0021】[発明の実施の形態1]図1乃至図5に
は、この発明の実施の形態1を示す。
は、この発明の実施の形態1を示す。
【0022】まず構成について説明すると、図1中符号
11は、化学的機械的研磨(CMP)技術を用いた研磨
装置で、この研磨装置11は、回転駆動する定盤12上
に「研磨部材」としての研磨パッド13が形成される一
方、ホルダー14に「研磨対象物」であるウエハ15が
保持されるようになっている。この定盤12及び研磨パ
ッド13で、「研磨体」が構成されている。
11は、化学的機械的研磨(CMP)技術を用いた研磨
装置で、この研磨装置11は、回転駆動する定盤12上
に「研磨部材」としての研磨パッド13が形成される一
方、ホルダー14に「研磨対象物」であるウエハ15が
保持されるようになっている。この定盤12及び研磨パ
ッド13で、「研磨体」が構成されている。
【0023】そのホルダー14は、ホルダー支持腕16
に支持されて、第1駆動装置17に接続されることによ
り、この第1駆動装置17にて回転駆動されると同時
に、図1中矢印方向に平行移動可能に設定されている。
に支持されて、第1駆動装置17に接続されることによ
り、この第1駆動装置17にて回転駆動されると同時
に、図1中矢印方向に平行移動可能に設定されている。
【0024】また、図示していないが、研磨中には、研
磨剤用ノズルから研磨剤が研磨パッド13上に吐出され
るようになっている。
磨剤用ノズルから研磨剤が研磨パッド13上に吐出され
るようになっている。
【0025】その定盤12は、ここでは赤外線を透過す
るシリコンで形成されている。
るシリコンで形成されている。
【0026】また、研磨パッド13も、赤外線を透過す
る物質、ここでは、エポキシ樹脂を主剤とし、アミン又
はテトラエチレンペンタミン、グラファイトを硬化剤と
する合成樹脂から構成されている。これらエポキシ樹
脂、アミン又はテトラエチレンペンタミン、グラファイ
トの重量比は、3〜7:1:1/150である。また、
硬度は、ドックウェルCスケールで60〜130に調整
されている。なお、この研磨パッド13の硬度は、対象
とする研磨対象物の材料に合わせて、樹脂混合物の混合
比、樹脂混合物の硬化条件等を調整することで設定する
ことができる。さらに、この研磨パッド13の波長とそ
の透過率との関係を図3に示す。この図3から、この実
施の形態の研磨パッド13は、4μm〜6μmの波長の
赤外線が透過しやすいことが分かる。
る物質、ここでは、エポキシ樹脂を主剤とし、アミン又
はテトラエチレンペンタミン、グラファイトを硬化剤と
する合成樹脂から構成されている。これらエポキシ樹
脂、アミン又はテトラエチレンペンタミン、グラファイ
トの重量比は、3〜7:1:1/150である。また、
硬度は、ドックウェルCスケールで60〜130に調整
されている。なお、この研磨パッド13の硬度は、対象
とする研磨対象物の材料に合わせて、樹脂混合物の混合
比、樹脂混合物の硬化条件等を調整することで設定する
ことができる。さらに、この研磨パッド13の波長とそ
の透過率との関係を図3に示す。この図3から、この実
施の形態の研磨パッド13は、4μm〜6μmの波長の
赤外線が透過しやすいことが分かる。
【0027】さらに、その定盤12の下側(ウエハ15
配設側と反対側)には、終点検出装置18が終点検出装
置支持腕21により支持されて配設され、この支持腕2
1を介して第2駆動装置23に接続され、この第2駆動
装置23により終点検出装置18が回転駆動されると同
時に、図1中矢印方向に平行移動するように設定されて
いる。
配設側と反対側)には、終点検出装置18が終点検出装
置支持腕21により支持されて配設され、この支持腕2
1を介して第2駆動装置23に接続され、この第2駆動
装置23により終点検出装置18が回転駆動されると同
時に、図1中矢印方向に平行移動するように設定されて
いる。
【0028】この第2駆動装置23と前記第1駆動装置
17とが同じプログラムで制御されることにより、終点
検出装置18が前記ホルダー14と同期して回転駆動さ
れると同時に、図1中矢印方向に平行移動するように設
定されている。
17とが同じプログラムで制御されることにより、終点
検出装置18が前記ホルダー14と同期して回転駆動さ
れると同時に、図1中矢印方向に平行移動するように設
定されている。
【0029】この終点検出装置18には、ウエハ15研
磨面の膜厚を測定する膜厚測定装置19及びウエハ15
研磨面の研磨状態を観察する赤外線撮像装置20が配設
されている。これら膜厚測定装置19及び赤外線撮像装
置20は、定盤12及び研磨パッド13を透過した赤外
線により測定及び観察ができるようになっている。この
膜厚測定装置19は、膜表面からの偏光状態より膜厚を
測定する偏光解析による分光エリプソメータを用いてい
る。勿論、干渉法を利用することもできる。
磨面の膜厚を測定する膜厚測定装置19及びウエハ15
研磨面の研磨状態を観察する赤外線撮像装置20が配設
されている。これら膜厚測定装置19及び赤外線撮像装
置20は、定盤12及び研磨パッド13を透過した赤外
線により測定及び観察ができるようになっている。この
膜厚測定装置19は、膜表面からの偏光状態より膜厚を
測定する偏光解析による分光エリプソメータを用いてい
る。勿論、干渉法を利用することもできる。
【0030】また、赤外線撮像装置20は、図2中、撮
像装置用光源25からの赤外線がウエハ14に入射さ
れ、この反射光が入射されることにより、ウエハ14の
研磨面が撮像されるようになっている。そして、この赤
外線撮像装置20は、図4に示すように、制御装置26
を介して第2駆動装置23に接続されている。この制御
装置26にて、赤外線撮像装置20より得た情報によ
り、ウエハ15における膜厚測定位置を検出し、ウエハ
15がホルダー14内で移動した場合でも、常に同一位
置を測定するように、膜厚測定装置19をウエハ15と
同期させて移動させるように制御されるようになってい
る。すなわち、制御装置26は、赤外線撮像装置20に
第1メモリ27と第2メモリ28とが接続されて、この
第1メモリ27には、赤外線撮像装置20からの初期値
が入力されて膜厚を測定する領域が予めインプットさ
れ、第2メモリ28には、研磨中の画像データが赤外線
撮像装置20から入力される。そして、これら両メモリ
27,28が比較回路29に接続され、この比較回路2
9で、第1メモリ27に予め入力されている基準となる
画像データと、研磨中の画像データとが比較され、膜厚
測定位置のズレた方向と量が測定されるようになってい
る。この測定値が駆動信号出力部30に入力され、この
出力部30からの出力により、第2駆動装置23が制御
されて、ズレが抑制され、常に同一位置が測定されるよ
うになっている。
像装置用光源25からの赤外線がウエハ14に入射さ
れ、この反射光が入射されることにより、ウエハ14の
研磨面が撮像されるようになっている。そして、この赤
外線撮像装置20は、図4に示すように、制御装置26
を介して第2駆動装置23に接続されている。この制御
装置26にて、赤外線撮像装置20より得た情報によ
り、ウエハ15における膜厚測定位置を検出し、ウエハ
15がホルダー14内で移動した場合でも、常に同一位
置を測定するように、膜厚測定装置19をウエハ15と
同期させて移動させるように制御されるようになってい
る。すなわち、制御装置26は、赤外線撮像装置20に
第1メモリ27と第2メモリ28とが接続されて、この
第1メモリ27には、赤外線撮像装置20からの初期値
が入力されて膜厚を測定する領域が予めインプットさ
れ、第2メモリ28には、研磨中の画像データが赤外線
撮像装置20から入力される。そして、これら両メモリ
27,28が比較回路29に接続され、この比較回路2
9で、第1メモリ27に予め入力されている基準となる
画像データと、研磨中の画像データとが比較され、膜厚
測定位置のズレた方向と量が測定されるようになってい
る。この測定値が駆動信号出力部30に入力され、この
出力部30からの出力により、第2駆動装置23が制御
されて、ズレが抑制され、常に同一位置が測定されるよ
うになっている。
【0031】次に、その研磨パッド13の成形について
説明する。
説明する。
【0032】まず、エポキシ樹脂の主剤、アミン又はテ
トラエチレンペンタミン、グラファイトからなる溶融さ
れた樹脂混合物を、図示省略の筒状のパッド制作工具に
保持された定盤12上に滴下する。
トラエチレンペンタミン、グラファイトからなる溶融さ
れた樹脂混合物を、図示省略の筒状のパッド制作工具に
保持された定盤12上に滴下する。
【0033】そして、離形剤を塗布した平面状の合わせ
皿を、樹脂混合物に上から押し当てる。製造する研磨パ
ッド13の厚さは、その合わせ皿の押圧力を調整するこ
とにより、所定の値に設定する。
皿を、樹脂混合物に上から押し当てる。製造する研磨パ
ッド13の厚さは、その合わせ皿の押圧力を調整するこ
とにより、所定の値に設定する。
【0034】その後、これらを恒温槽に入れて一定温度
で加熱硬化させる。そして、室温まで温度を低下させた
後、合わせ皿から硬化した樹脂混合物を剥離する。次い
で、この樹脂混合物の表面に研磨剤が通る溝を形成する
ことにより、研磨パッド13が完成する。
で加熱硬化させる。そして、室温まで温度を低下させた
後、合わせ皿から硬化した樹脂混合物を剥離する。次い
で、この樹脂混合物の表面に研磨剤が通る溝を形成する
ことにより、研磨パッド13が完成する。
【0035】この場合、この研磨パッド13の主成分で
あるエポキシ樹脂が接着性を有するので、定盤12上に
研磨パッド13を形成することで、定盤12と研磨パッ
ド13を直接接合することができる。
あるエポキシ樹脂が接着性を有するので、定盤12上に
研磨パッド13を形成することで、定盤12と研磨パッ
ド13を直接接合することができる。
【0036】次いで、かかる構成の研磨装置11の作用
について説明する。
について説明する。
【0037】ホルダー14にウエハ15が保持され、こ
のウエハ15が研磨パッド13上に接触されている。こ
の状態で、定盤12を回転駆動すると共に、ホルダー1
4に上方から荷重をかけながら、第1駆動装置17によ
り回転させると同時に横方向に移動させる。かかる動作
と共に、図示省略の研磨剤用ノズルの研磨剤吐出口から
研磨剤を研磨パッド13上に吐出させることにより、ウ
エハ15の研磨面が研磨される。
のウエハ15が研磨パッド13上に接触されている。こ
の状態で、定盤12を回転駆動すると共に、ホルダー1
4に上方から荷重をかけながら、第1駆動装置17によ
り回転させると同時に横方向に移動させる。かかる動作
と共に、図示省略の研磨剤用ノズルの研磨剤吐出口から
研磨剤を研磨パッド13上に吐出させることにより、ウ
エハ15の研磨面が研磨される。
【0038】この際には、第1駆動装置17と同じプロ
グラムで駆動される第2駆動装置23により、終点検出
装置18がホルダー14と同期させて回転駆動させられ
ると共に横方向に移動され、ウエハ15の研磨面の常に
同一位置の膜厚が膜厚測定装置19で測定される。
グラムで駆動される第2駆動装置23により、終点検出
装置18がホルダー14と同期させて回転駆動させられ
ると共に横方向に移動され、ウエハ15の研磨面の常に
同一位置の膜厚が膜厚測定装置19で測定される。
【0039】かかる場合には、赤外線撮像装置20によ
り、ウエハ15の研磨面も撮像され、ウエハ15がホル
ダー14内でズレた場合でも、以下のように追随させる
ことにより、そのズレが補正される。
り、ウエハ15の研磨面も撮像され、ウエハ15がホル
ダー14内でズレた場合でも、以下のように追随させる
ことにより、そのズレが補正される。
【0040】すなわち、赤外線撮像装置20から第2メ
モリ28に、研磨中の画像データが入力される。そし
て、この第2メモリ28からの研磨中の画像データの信
号と、第1メモリ27からの予め入力されている基準と
なる画像データの信号とが比較回路29で比較されて、
ズレた方向と量が測定される。この測定値が駆動信号出
力部30に入力され、この出力部30からの出力によ
り、第2駆動装置23が制御されて、ズレが抑制され、
常に同一位置が測定されるように、終点検出装置18が
回転駆動させると共に横方向に移動される。
モリ28に、研磨中の画像データが入力される。そし
て、この第2メモリ28からの研磨中の画像データの信
号と、第1メモリ27からの予め入力されている基準と
なる画像データの信号とが比較回路29で比較されて、
ズレた方向と量が測定される。この測定値が駆動信号出
力部30に入力され、この出力部30からの出力によ
り、第2駆動装置23が制御されて、ズレが抑制され、
常に同一位置が測定されるように、終点検出装置18が
回転駆動させると共に横方向に移動される。
【0041】そして、前記膜厚測定は、赤外線光源22
から赤外線を出射させて定盤12及び研磨パッド13を
透過させてウエハ15の研磨面に照射し、この反射光を
定盤12及び研磨パッド13を介して膜厚測定装置19
に入射させて検出することにより、ウエハ15の研磨面
の膜厚が測定されることとなる。この膜厚測定の際に
は、予め、定盤12や研磨パッド13を赤外線が透過す
るときの屈折率や反射・吸収などを考慮しておくことは
言うまでもない。この膜厚を測定することにより、研磨
終点を検知することができる。
から赤外線を出射させて定盤12及び研磨パッド13を
透過させてウエハ15の研磨面に照射し、この反射光を
定盤12及び研磨パッド13を介して膜厚測定装置19
に入射させて検出することにより、ウエハ15の研磨面
の膜厚が測定されることとなる。この膜厚測定の際に
は、予め、定盤12や研磨パッド13を赤外線が透過す
るときの屈折率や反射・吸収などを考慮しておくことは
言うまでもない。この膜厚を測定することにより、研磨
終点を検知することができる。
【0042】また、一般に、物体はその温度に応じた赤
外線を放射しており、この実施の形態のウエハ15の研
磨面からもその温度に応じた赤外線が放射されている。
この研磨面から放射された赤外線は、定盤12及び研磨
パッド13を透過して赤外線撮像装置20に入射される
ことにより、ウエハ15の研磨面の熱分布の像が映し出
されて観察が行われることとなる。従って、撮像装置用
光源25を廃止することもできる。
外線を放射しており、この実施の形態のウエハ15の研
磨面からもその温度に応じた赤外線が放射されている。
この研磨面から放射された赤外線は、定盤12及び研磨
パッド13を透過して赤外線撮像装置20に入射される
ことにより、ウエハ15の研磨面の熱分布の像が映し出
されて観察が行われることとなる。従って、撮像装置用
光源25を廃止することもできる。
【0043】このように、定盤12及び研磨パッド13
を赤外線を透過する物質で形成することにより、これら
を介して膜厚測定を行うことができることから、研磨パ
ッド13に従来と異なりスリットを形成する必要がな
い。従って、ウエハ15の研磨面は、研磨後の膜厚バラ
付きを従来より抑制できる。
を赤外線を透過する物質で形成することにより、これら
を介して膜厚測定を行うことができることから、研磨パ
ッド13に従来と異なりスリットを形成する必要がな
い。従って、ウエハ15の研磨面は、研磨後の膜厚バラ
付きを従来より抑制できる。
【0044】また、ウエハ15の移動と同期させて膜厚
測定装置18を移動させることができるため、研磨中に
おいても常にウエハ15の定点の膜厚を測定することが
できる。しかも、ホルダー14に対するウエハ15のズ
レを補正する機構を設けておくことにより、より確実に
定点を測定することができる。
測定装置18を移動させることができるため、研磨中に
おいても常にウエハ15の定点の膜厚を測定することが
できる。しかも、ホルダー14に対するウエハ15のズ
レを補正する機構を設けておくことにより、より確実に
定点を測定することができる。
【0045】さらに、研磨パッド13は、上記のような
物質で形成されているため、ウエハ15の研磨に必要な
硬度や粘弾性度を長時間にわたって安定して維持でき
る。従って、通常の研磨加工は勿論、高速高圧条件下の
研磨加工においても、縁だれの少ない高精度のウエハ1
5研磨面を、長期に渡る加工において得ることができ
る。
物質で形成されているため、ウエハ15の研磨に必要な
硬度や粘弾性度を長時間にわたって安定して維持でき
る。従って、通常の研磨加工は勿論、高速高圧条件下の
研磨加工においても、縁だれの少ない高精度のウエハ1
5研磨面を、長期に渡る加工において得ることができ
る。
【0046】また、この研磨パッド13の主成分である
エポキシ樹脂は、硬化収縮が少なく、硬化成型用の型と
の転写性に優れ、又、硬化物の切削性が優れているの
で、硬化物により構成される研磨パッド13の研磨面を
高精度に形成することができる。研磨パッド13の研磨
面精度は、ウエハ15の研磨精度に直接関係するため、
できる限り高精度であることが望ましい。
エポキシ樹脂は、硬化収縮が少なく、硬化成型用の型と
の転写性に優れ、又、硬化物の切削性が優れているの
で、硬化物により構成される研磨パッド13の研磨面を
高精度に形成することができる。研磨パッド13の研磨
面精度は、ウエハ15の研磨精度に直接関係するため、
できる限り高精度であることが望ましい。
【0047】ところで、上述では、定盤12の材質にシ
リコンを用いているが、透過する波長帯が1μmから
2.6μmである場合には、定盤12の材質に石英ガラ
スを用いる。すなわち、図5に示すように、ガラス製品
における波長と透過率との関係を見ると、石英ガラス
は、1μmから2.6μmの波長帯で透過率が良いこと
が分かる。従って、かかる波長帯を使用する場合に定盤
12として石英ガラスを用いることは、膜厚測定精度を
より向上させることにつながる。
リコンを用いているが、透過する波長帯が1μmから
2.6μmである場合には、定盤12の材質に石英ガラ
スを用いる。すなわち、図5に示すように、ガラス製品
における波長と透過率との関係を見ると、石英ガラス
は、1μmから2.6μmの波長帯で透過率が良いこと
が分かる。従って、かかる波長帯を使用する場合に定盤
12として石英ガラスを用いることは、膜厚測定精度を
より向上させることにつながる。
【0048】[発明の実施の形態2]図6及び図7に
は、この発明の実施の形態2を示す。
は、この発明の実施の形態2を示す。
【0049】上記実施の形態1では、「研磨体」が回転
自在な定盤12と、この定盤12上に設けられた研磨パ
ッド13とから構成されているが、この実施の形態2
は、「研磨体」が直線的に移動するベルト24であり、
このベルト24が赤外線を透過する物質で形成されてい
る。勿論、この実施の形態2も形態1と同様に、ウエハ
15と終点検出装置18が同期されるようになってい
る。
自在な定盤12と、この定盤12上に設けられた研磨パ
ッド13とから構成されているが、この実施の形態2
は、「研磨体」が直線的に移動するベルト24であり、
このベルト24が赤外線を透過する物質で形成されてい
る。勿論、この実施の形態2も形態1と同様に、ウエハ
15と終点検出装置18が同期されるようになってい
る。
【0050】かかるものにおいても、赤外線をベルト2
4を透過させることにより、研磨中にウエハ15の膜厚
を測定できると共に、このベルト24にスリットを形成
する必要もなく、膜厚のバラ付きを抑制できる。また、
ウエハ15の移動と同期させて膜厚測定装置18を移動
させることができるため、研磨中においても常にウエハ
15の定点の膜厚を測定することができる。
4を透過させることにより、研磨中にウエハ15の膜厚
を測定できると共に、このベルト24にスリットを形成
する必要もなく、膜厚のバラ付きを抑制できる。また、
ウエハ15の移動と同期させて膜厚測定装置18を移動
させることができるため、研磨中においても常にウエハ
15の定点の膜厚を測定することができる。
【0051】なお、上記実施の形態では、赤外線を透過
する物質として、エポキシ樹脂を主剤とし、アミン又は
テトラエチレンペンタミン、グラファイトを硬化剤とす
る合成樹脂、又は、シリコンを例示したが、これに限定
されるものでなく、 赤外線以外の光を用いて膜厚測定
を行っても良い。この場合には、その光を透過する物質
を用いる。
する物質として、エポキシ樹脂を主剤とし、アミン又は
テトラエチレンペンタミン、グラファイトを硬化剤とす
る合成樹脂、又は、シリコンを例示したが、これに限定
されるものでなく、 赤外線以外の光を用いて膜厚測定
を行っても良い。この場合には、その光を透過する物質
を用いる。
【0052】また、上記実施の形態では、第1,第2駆
動装置17,23を用いて、これらを同じプログラムで
駆動させることにより、ウエハ15と膜厚測定装置19
とを同期させるようにしているが、これに限らず、ホル
ダー14と膜厚測定装置19とを同じ駆動装置で駆動さ
せることにより、同期させることもできる。
動装置17,23を用いて、これらを同じプログラムで
駆動させることにより、ウエハ15と膜厚測定装置19
とを同期させるようにしているが、これに限らず、ホル
ダー14と膜厚測定装置19とを同じ駆動装置で駆動さ
せることにより、同期させることもできる。
【0053】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1に記
載された発明によれば、研磨体を光を透過する物質で形
成することにより、この研磨体を介して研磨対象物の膜
厚を測定できるため、従来のように研磨体にスリットを
形成する必要がないことから、研磨対象物の研磨面の膜
厚のバラ付きを従来より抑制できる。また、膜厚測定装
置を前記研磨対象物と同期させて移動可能とし、前記研
磨対象物が移動しても常に同じ位置の膜厚を測定可能と
することにより、研磨中においても適正な終点検出を行
うことができる。
載された発明によれば、研磨体を光を透過する物質で形
成することにより、この研磨体を介して研磨対象物の膜
厚を測定できるため、従来のように研磨体にスリットを
形成する必要がないことから、研磨対象物の研磨面の膜
厚のバラ付きを従来より抑制できる。また、膜厚測定装
置を前記研磨対象物と同期させて移動可能とし、前記研
磨対象物が移動しても常に同じ位置の膜厚を測定可能と
することにより、研磨中においても適正な終点検出を行
うことができる。
【0054】請求項2に記載された発明によれば、研磨
体が定盤と研磨部材とで構成されるものについて請求項
1に記載の効果が得られる。
体が定盤と研磨部材とで構成されるものについて請求項
1に記載の効果が得られる。
【0055】請求項3に記載された発明によれば、研磨
体が直線的に移動するベルトのものについて請求項1に
記載の効果が得られる。
体が直線的に移動するベルトのものについて請求項1に
記載の効果が得られる。
【0056】請求項4に記載された発明によれば、請求
項1乃至3の何れかに記載の効果に加え、撮像装置を同
期させることにより、研磨体にスリットを開けることな
く、又、研磨作業を停止する必要なく、研磨対象物の研
磨面の像を観察できる。
項1乃至3の何れかに記載の効果に加え、撮像装置を同
期させることにより、研磨体にスリットを開けることな
く、又、研磨作業を停止する必要なく、研磨対象物の研
磨面の像を観察できる。
【0057】請求項5に記載された発明によれば、請求
項4に記載の効果に加え、前記撮像装置より得た情報に
より、前記研磨対象物における膜厚測定位置を検出し、
常に同一位置を測定するように、前記膜厚測定装置を前
記研磨対象物と同期させているため、研磨対象物がホル
ダーに装着されたものにおいて、この研磨対象物がホル
ダーに対してズレたような場合でも、そのズレを補正し
て確実に同期させることができる。
項4に記載の効果に加え、前記撮像装置より得た情報に
より、前記研磨対象物における膜厚測定位置を検出し、
常に同一位置を測定するように、前記膜厚測定装置を前
記研磨対象物と同期させているため、研磨対象物がホル
ダーに装着されたものにおいて、この研磨対象物がホル
ダーに対してズレたような場合でも、そのズレを補正し
て確実に同期させることができる。
【0058】請求項6に記載された発明によれば、請求
項1乃至5の何れかに記載の効果に加え、赤外線を用い
ることができる膜厚測定装置又は撮像装置とすることに
より、研磨対象物の研磨面からはその温度に応じた赤外
線が放射されているため、この赤外線を研磨体を通して
赤外線用の撮像装置に入射させて観察できることから、
この観察のために、特に光源を設ける必要はない。
項1乃至5の何れかに記載の効果に加え、赤外線を用い
ることができる膜厚測定装置又は撮像装置とすることに
より、研磨対象物の研磨面からはその温度に応じた赤外
線が放射されているため、この赤外線を研磨体を通して
赤外線用の撮像装置に入射させて観察できることから、
この観察のために、特に光源を設ける必要はない。
【0059】請求項7に記載された発明によれば、請求
項6に記載の効果に加え、赤外線を透過する物質を、エ
ポキシ樹脂を主剤とし、アミン又はテトラエチレンペン
タミン、グラファイトを硬化剤とする合成樹脂とするこ
とにより、研磨対象物の研磨に必要な硬度や粘弾性度を
長時間にわたって安定して維持できる。従って、通常の
研磨加工は勿論、高速高圧条件下の研磨加工において
も、縁だれの少ない高精度の研磨対象物の研磨面を長期
に渡る加工において得ることができる。
項6に記載の効果に加え、赤外線を透過する物質を、エ
ポキシ樹脂を主剤とし、アミン又はテトラエチレンペン
タミン、グラファイトを硬化剤とする合成樹脂とするこ
とにより、研磨対象物の研磨に必要な硬度や粘弾性度を
長時間にわたって安定して維持できる。従って、通常の
研磨加工は勿論、高速高圧条件下の研磨加工において
も、縁だれの少ない高精度の研磨対象物の研磨面を長期
に渡る加工において得ることができる。
【0060】また、この研磨体の主成分であるエポキシ
樹脂は、硬化収縮が少なく、硬化成型用の型との転写性
に優れ、又、硬化物の切削性が優れているので、硬化物
により構成される研磨体の研磨面を高精度に形成するこ
とができる。
樹脂は、硬化収縮が少なく、硬化成型用の型との転写性
に優れ、又、硬化物の切削性が優れているので、硬化物
により構成される研磨体の研磨面を高精度に形成するこ
とができる。
【0061】請求項8に記載された発明によれば、請求
項7に記載の効果に加え、エポキシ樹脂を主剤とし、ア
ミン又はテトラエチレンペンタミン、グラファイトを硬
化剤とする合成樹脂は、4μm〜6μmの波長の赤外線
の透過率が良いため、膜厚測定精度をより向上させるこ
とができる。
項7に記載の効果に加え、エポキシ樹脂を主剤とし、ア
ミン又はテトラエチレンペンタミン、グラファイトを硬
化剤とする合成樹脂は、4μm〜6μmの波長の赤外線
の透過率が良いため、膜厚測定精度をより向上させるこ
とができる。
【0062】請求項10に記載された発明によれば、定
盤をガラスで形成することにより、1μm〜2.6μm
の波長の赤外線の透過率が良いため、膜厚測定精度をよ
り向上させることができる。
盤をガラスで形成することにより、1μm〜2.6μm
の波長の赤外線の透過率が良いため、膜厚測定精度をよ
り向上させることができる。
【図1】この発明の実施の形態1に係る研磨装置の概略
正面図である。
正面図である。
【図2】同実施の形態1に係るウエハや終点検出装置等
を示す、定盤や研磨パッドを省略した概略図である。
を示す、定盤や研磨パッドを省略した概略図である。
【図3】同実施の形態1に係る研磨パッドの波長と透過
率との関係を示すグラフ図である。
率との関係を示すグラフ図である。
【図4】同実施の形態1に係る撮像装置,制御装置及び
第2駆動装置等を示すブロック図である。
第2駆動装置等を示すブロック図である。
【図5】同実施の形態1に係るガラスの波長と透過率と
の関係を示すグラフ図である。
の関係を示すグラフ図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係る研磨装置の概略
正面図である。
正面図である。
【図7】同実施の形態2に係る概略平面図である。
【図8】従来例を示す概略斜視図である。
11 研磨装置 12 定盤 13 研磨パッド(研磨部材) 14 ホルダー 15 ウエハ(研磨対象物) 18 終点検出装置 19 膜厚測定装置 20 赤外線撮像装置(撮像装置) 22 光源 24 ベルト 26 制御装置
Claims (10)
- 【請求項1】 研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介
在させた状態で、該研磨体と研磨対象物とを相対移動さ
せることにより、該研磨対象物を研磨する研磨装置にお
いて、 前記研磨体を、光を透過する物質で形成し、 該研磨体の、前記研磨対象物側と反対側に、前記研磨対
象物の膜厚を測定する膜厚測定装置を配設し、 該膜厚測定装置は、光源からの光を前記研磨体を透過さ
せて前記研磨対象物に照射して、その反射光を検出する
ことにより膜厚を測定するように設定し、 更に、該膜厚測定装置を前記研磨対象物と同期させて移
動可能とし、前記研磨対象物が移動しても常に同じ位置
の膜厚を測定可能としたことを特徴とする研磨装置。 - 【請求項2】 前記研磨体は、回転自在な定盤と、該定
盤上に設けられた研磨部材とを有し、該定盤と研磨部材
とを光を透過する物質で形成したことを特徴とする請求
項1に記載の研磨装置。 - 【請求項3】 前記研磨体は、直線的に移動するベルト
であり、該ベルト上に研磨対象物を接触させて相対移動
可能とすると共に、前記ベルトを光を透過する物質で形
成したことを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。 - 【請求項4】 前記研磨体の、前記研磨対象物の配設側
と反対側に、前記研磨対象物の研磨状態を観察する撮像
装置を配設し、該撮像装置を前記研磨対象物と同期させ
て移動可能としたことを特徴とする請求項1乃至3の何
れか一つに記載の研磨装置。 - 【請求項5】 前記撮像装置より得た情報により、前記
研磨対象物における膜厚測定位置を検出し、常に同一位
置を測定するように、前記膜厚測定装置を前記研磨対象
物と同期させて移動させるように制御したことを特徴と
する請求項4に記載の研磨装置。 - 【請求項6】 前記光源からの光は赤外線であることを
特徴とする請求項1乃至5の何れか一つに記載の研磨装
置。 - 【請求項7】 前記赤外線を透過する物質は、エポキシ
樹脂を主剤とし、アミン又はテトラエチレンペンタミ
ン、グラファイトを硬化剤とする合成樹脂であることを
特徴とする請求項6に記載の研磨装置。 - 【請求項8】 前記赤外線は、4μmから6μmの波長
であることを特徴とする請求項7に記載の研磨装置。 - 【請求項9】 前記定盤は、ガラスで形成されているこ
とを特徴とする請求項2に記載の研磨装置。 - 【請求項10】 前記赤外線は、1μmから2.6μm
の波長であることを特徴とする請求項9に記載の研磨装
置。
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