JPH10177976A - 化学的機械研磨システムのためのエンドポイント検出器 - Google Patents

化学的機械研磨システムのためのエンドポイント検出器

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JPH10177976A
JPH10177976A JP30629297A JP30629297A JPH10177976A JP H10177976 A JPH10177976 A JP H10177976A JP 30629297 A JP30629297 A JP 30629297A JP 30629297 A JP30629297 A JP 30629297A JP H10177976 A JPH10177976 A JP H10177976A
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motor
polishing
substrate
sum
endpoint
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JP30629297A
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Birang Manoocher
マヌーチェア ビラング
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    • B24B37/013Devices or means for detecting lapping completion
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 基板研磨装置用の終点検出器は、基板か
らの瞬間的な材料除去速度を示す信号を積分する。この
信号は、トルクや消費電流などのモータパラメタを測定
するモニタによって生成される。得られる合計値を、所
望の研磨をもたらすことが分かっている基線合計値と比
較して、研磨終点を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として基板の
化学機械研磨に関し、特に、基板から除去される材料の
量を監視することによる研磨終点(polishing endpoint)
の検出に関する。
【0002】
【従来の技術】化学機械研磨(CMP)は、平坦化され
た基板表面を提供する一つの方法である。このような基
板は集積回路装置の製造に用いられる。CMPは、生基
板、すなわちブール(boule)から切り出された基板、を
平坦化すると共に、基板上に堆積された層を平坦化する
ために利用される。代表的なCMP装置は、研磨される
基板の表面に対向して配置された回転研磨面、例えば消
耗研磨パッドを使用する。CMP装置は、また、パッド
に対して基板を所望の位置に固定するキャリヤも含んで
いる。このキャリヤは、基板を回転、振動または揺動さ
せる手段を含む場合がある。研磨中、化学剤と研磨剤の
両者を含んだスラリが基板とパッドとの間の界面に供給
され、基板から材料を除去する速度が高められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】CMPに伴う一つの問
題点は終点(エンドポイント)検出である。研磨の目的
は、平坦な表面を設けることである。また、堆積層が研
磨されている場合には、予測可能な量の材料をその層か
ら除去することを更なる目的とする。基板は面を下にし
て研磨されるので、デバイスの製作者は、研磨作業の進
行を容易に見ることができない。しかも、製作者は、研
磨「終点」、すなわち研磨が完了した時点を安易に判定
してしまう。
【0004】研磨条件の変動は、研磨終点の正確な判定
を妨げる。例えばスラリ組成、パッド状態、パッドと基
板との間の相対速度、パッドに対する基板の負荷のそれ
ぞれの変動が、材料除去速度の変動をもたらす。材料除
去速度の変動は、研磨終点に達するために要する時間の
変動を生む。従って、研磨終点を、単に研磨時間の関数
として推定することはできない。
【0005】研磨終点を予測する一つの手法は、基板を
研磨面から移動させて基板厚さを測定することである。
基板を研磨面から定期的に移動させてその厚さを測るこ
とにより、基板から除去される材料の量を測定すること
ができる。このため、材料除去速度の線形近似を用いて
研磨終点を決定することができる。しかしながら、この
方法は時間がかかり、また、測定間隔の間に生ずるかも
しれない除去速度の急激な変化を計算に入れていない。
【0006】非侵入性(non-invasive)の終点検出方法
が、いくつか知られている。これらの方法は、一般に、
二つのカテゴリに分類される。すなわち、基板の下側へ
のアクセスを必要とする方法と、研磨装置の動作の変化
を検出することにより研磨終点を求める方法である。
【0007】第1のタイプの方法では、通常、少なくと
も基板表面の研磨される部分へのアクセスが必要とな
る。このアクセスは、例えば、研磨パッドのエッジ上に
位置する基板部分をスライドさせると同時に基板の露出
部分を分析することにより行われる。例えば、誘電体層
に埋め込まれた金属線を研磨を用いて露出させる場合、
研磨面の総合反射率または複合反射率は、線が露出され
るにつれて変化する。研磨面の反射率や研磨面から反射
される光の波長を監視することによって、誘電体層を通
る線の露出を検出でき、これにより研磨終点を検出でき
る。しかしながら、この方法は、下地層が研磨中に露出
されなければ、研磨終点を求める方法を提供しない。そ
のうえ、下に位置する線のすべてが同時に露出されない
限り、この方法による研磨終点の予測はやや不安定であ
る。更に、検出装置は繊細であり、測定装置や検出装置
がスラリにさらされることにより故障することがしばし
ば生じる。
【0008】研磨終点を求める他の方法は、各種のプロ
セスパラメタを監視し、そのパラメタの一つ以上が急激
に変化したときに終点を示す。例えば、研磨パッドと基
板との界面における摩擦係数は、スラリ組成、パッド状
態、パッドに対する基板の負荷、および基板の表面状態
の関数である。下地金属層を露出させるために絶縁層ま
たは誘電体層を研磨する場合、その金属層が露出すると
摩擦係数が変化することになる。摩擦係数の変化に伴っ
て、所望の研磨パッド速度を与えるために必要なトルク
も変化する。この変化を監視することにより、終点を検
出することができる。
【0009】基板表面以外のパラメタが全く変化しない
理想の系では、この終点検出方法が許容される。しかし
ながら、基板が研磨されるにつれて、パッド状態や、パ
ッド−基板間の界面でのスラリ組成も変化する。このよ
うな変化は、下地金属層の露出を隠し、あるいは終点状
態を擬装する場合があり、これにより、研磨装置から基
板を尚早に取り除いてしまう可能性がある。そのうえ、
この方法では、反射率監視方法の場合と同様に、終点検
出器が機能するのは、除去材料と異なる光学属性または
摩擦属性を有する下地材料を露出させるために研磨が用
いられる場合に限られる。従って、平坦化だけを提供す
るシステムや、上層と同様の光学属性または摩擦属性を
有する下地材料が研磨中に露出されるようなシステム
は、どちらも許容することができない。
【0010】上記の点から、研磨を停止する時点を正確
かつ確実に求める研磨終点検出器が必要とされている。
【0011】
【課題を解決するための手段】一つの態様では、一般
に、本発明は、化学機械研磨装置用の終点検出器に関す
る。この研磨装置は、研磨面と、基板をこの研磨面と接
触させて位置決めする位置決め部材と、研磨面と基板と
の間の相対運動を生じさせるモータと、を有している。
モニタがモータに入力される電力を測定し、その入力電
力を表す出力信号を生成する。アキュムレータは、この
出力信号を受け取って、その出力信号をある期間にわた
って合計し、コンパレータは、その合計を所定の合計と
比較して、終点に達した時点を示す。
【0012】この具体化には、以下の事項が含まれる。
終点検出器は、所定の合計に達したときに研磨を終了さ
せても良い。モニタは、電流計、トルク計、および/ま
たは電圧計を含んでいてもよい。アキュムレータとコン
パレータとを、一つのプロセッサに一体化してもよい。
【0013】別の態様では、一般に、本発明は、研磨終
点を求める方法に関する。基板は研磨面上で研磨され、
研磨面および基板は、モータによって互いに相対的に動
かされる。モータへの摩擦負荷を示すモータ状態が合計
され、その合計が所定の合計と比較されて研磨終点が求
められる。
【0014】この具体化には、以下の事項が含まれる。
モータ速度は、モータ速度の変化に応じてエラー信号を
生成する制御回路によって制御しても良い。合計される
モータ状態は、消費電流、トルク、消費電流と消費電圧
との積、またはエラー信号のいずれかであってもよい。
研磨終点への到達を、上記の合計が所定の合計に達した
ときにディスプレイ上に表示してもよい。
【0015】別の態様では、一般に、本発明は、化学機
械研磨装置用の終点検出器に関する。この研磨装置は、
研磨面と、基板をこの研磨面と接触させて位置決めする
位置決め部材と、研磨面と基板との間の相対運動を生じ
させる複数のモータと、を有している。終点検出器は、
各モータに入力される電力を測定して各モータに入力さ
れる電力を表す複数の出力信号を生成する複数のモニタ
を有している。アキュムレータは、これらの出力信号を
受け取って、これらの出力信号をある期間にわたって合
計し、コンパレータは、その合計を所定の合計と比較し
て、終点に達した時点を示す。
【0016】本発明の利点には、下記の事項が含まれ
る。本検出器は、研磨終点で発生する可能性のあるパラ
メタの変化ではなく、研磨の進行に伴う研磨パラメタの
継続的な合計に基づいて終点を示す。
【0017】本発明の利点は、以下の説明の中で述べる
が、その一部は以下の説明から明らかになり、また本発
明の実施によって理解することができる。本発明の利点
は、特に特許請求の範囲で指摘される手段および組合せ
によって実現することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】添付の図面は、上記の一般的な説
明および以下の詳細な説明とともに本発明を概略的に示
しており、本発明の原理を説明するのに役立っている。
なお、添付図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の
一部をなす。
【0019】図1および図2に示されるように、化学機
械研磨装置14を使用して基板16が研磨される。終点
監視装置は、研磨工程中に研磨終点を監視または検出す
る。この終点監視装置は、研磨装置14用の制御システ
ムに結合されていることが好ましい。この終点監視装置
は、研磨装置に研磨を停止させると共に、研磨終点に達
したときに研磨装置が研磨パッド18の研磨面から基板
16を移動させるようにする。一つ以上のモータが、研
磨パッドと基板を回転させる。モータに入力される電力
が瞬時に合計されて、基板から除去された材料の総量が
表示される。その合計が、除去すべき材料の量を表す所
定の基準合計または基線合計に等しいとき、研磨終点に
到達したことになる。この基準合計は、所与の研磨パラ
メタに対する所与の層材料や基板材料について実験的に
決定される。特に、様々な研磨条件や研磨パラメタのも
とで複数の基板を研磨しても良い。この研磨パラメタに
は、パッド材料、研磨パッドおよびキャリヤヘッドの回
転速度、基板負荷、並びにスラリ組成が含まれていても
良い。
【0020】研磨装置14は、一般に、回転プラテン2
1を支持するハウジング22を含んでいる。研磨パッド
18は、プラテン21に密着して研磨面を形成してい
る。駆動モータ20(図2を参照)は、ハウジング22
の下側に取り付けられ、駆動軸108を介してプラテン
21に結合されている。位置決め部材、すなわちキャリ
ヤ24は、研磨パッド18の上方に配置される。基板1
6は、研磨パッド18に対向して配置されるようにキャ
リヤ24中で位置決めされる。研磨パッドが回転するに
伴って、キャリヤも同様に回転、揺動または振動するこ
とができる。直流誘導モータ等の第2の駆動モータ26
をキャリヤ24に結合して、キャリヤを回転、揺動また
は振動させる動力を提供してもよい。図示のように、第
2駆動モータは、キャリヤの軌道運動を提供するように
構成されている。
【0021】次に図3を参照すると、研磨終点を検出
し、研磨パッドおよびキャリヤの回転速度を制御する概
略の制御回路40が示されている。この制御回路40
は、終点検出回路50と、フィードバック制御回路10
0と、を含んでいる。フィードバック制御回路100
は、モータ20および26を監視および制御する。図3
では、モータ20を監視および制御する一つのフィード
バック制御回路のみが示されている。モータ26の制御
に用いられるフィードバック制御回路は、同一の構成で
よい。終点検出回路50は、モータ20および/または
26に入力される総電力を測定する。
【0022】一般に、モータ20および26の各々の回
転速度は、研磨に先立って設定される。フィードバック
制御回路100は、仮想計算器環境(VME)バス等の
コントローラ102を含んでいる。コントローラ102
は、速度設定点、すなわち意図するモータの速度、を受
け取ってメモリ103に記憶することができる。コント
ローラ102は、モータ駆動増幅器104を介してモー
タ20を駆動する。エンコーダ106は、モータ20の
駆動軸108の回転速度を速度ピックアップ109を介
して測定する(図2を参照)。エンコーダは、駆動軸1
08の出力速度に対応する速度信号を、ライン110を
介してコントローラ102に送信する。エンコーダ10
6からの速度信号を受け取ると、コントローラは、駆動
軸の速度を意図する速度と比較し、モータ駆動増幅器へ
の信号を修正して意図する速度にマッチさせるために必
要に応じて駆動軸の回転速度を増加または減少させる。
【0023】モータ20には、モータ駆動増幅器104
によって電力が供給される。モータ駆動増幅器104
は、その入力電力を電源114から受け取る。モータ駆
動増幅器104を介して供給される電力は、他の摩擦熱
損失が一定であると仮定すれば、パッドと基板との間の
界面における摩擦負荷に比例する。モータ20に入力さ
れる総電力は、終点検出回路50によって測定される。
終点検出回路50は、モータ20に供給される電力を測
定するモニタ116、モニタ116の出力を合計するア
キュムレータ124、およびその合計を所定の合計と比
較するコンパレータ126を含んでいる。終点検出回路
50は、合計が発生したときにその合計を継続的に表示
するディスプレイ120を含んでいても良い。
【0024】アキュムレータは、積分器または加算器で
あってもよいし、ハードウェア回路、プログラムされた
デジタルコンピュータ上で走るソフトウェアプログラ
ム、ファームウェア、またはこれらの特定の組合せとし
て実装してもよい。このアキュムレータは、独立した回
路でもあってもよいし、信号プロセッサ118の一部で
あってもよい。
【0025】モータに入力される総電力は、前もって決
められた基線合計と比較される。この基線合計は、基板
からの所望の量の材料除去を与えることが分かってい
る。総電力が所定の基線合計と等しいとき、研磨装置は
研磨終点に到達している。
【0026】モータ駆動増幅器104を介して供給され
る電力を電流と電圧の積を積分することによって算出し
て、モータに入力される総電力を求めることができる。
時間Tにおける総電力Pは、次の式
【数1】 から計算することができる。ここで、I(t)は電流、
V(t)は電圧である。基板から除去される材料の総量
Dは、次の式
【数2】 から計算することができる。ここで、kは、実験的に求
められた換算係数である。この換算係数は、除去される
材料の量を合計電力に関係付ける。各基板から除去され
る材料の量は、モータに入力される電力の一連の合計時
に測定することができ、その結果得られる関数の傾きを
計算してkを推定することができる。
【0027】所定の基線合計に対する合計の比較は、コ
ンパレータ126によって行うことができる。コンパレ
ータ126は、独立した回路であってもよいし、信号プ
ロセッサ118の一部であってもよい。信号プロセッサ
118は、所定の基線合計をメモリ122に記憶するこ
とができる。この信号プロセッサは、その合計を所定の
基線合計と比較し、所定の基線合計に達したときに、研
磨終点への到達を示す視覚信号をディスプレイ120上
に表示することができる。また、信号プロセッサ118
から信号をコントローラ102に伝送して、所定の基線
合計に達したときに研磨を終了させることができる。一
つの信号プロセッサ118と一つのディスプレイ120
とを、両モータ20および26用に設けることができ
る。
【0028】研磨面一基板間の界面で消費される総電力
の最近似値(nearest approximaion)は、両モータ20お
よび26によって基板に供給される合成電力である。し
かしながら、プラテン21に結合されたモータ20に供
給される電力は、研磨システムによって使用される電力
の大部分を占める。従って、図3に示されるように、モ
ータ駆動増幅器104からモータ20への電力を合計す
ることで、研磨中に基板から除去される材料の量の適切
な推定値を与えることができる。しかし、図6に示され
るように、モータ駆動増幅器104aおよび104bか
ら双方のモータ20および26への電力は、モニタ11
6aおよび116bによって測定することができる。モ
ニタ116aおよび116bからの電力信号は信号プロ
セッサ118によって合計され、基板に供給される総電
力が算出される。
【0029】終点検出器は、パッド−基板間の界面での
研磨状態を監視するために用いることもできる。例え
ば、研磨パラメタの変化や、研磨に用いられる消耗品の
品質の変化は、モータによって消費される電流に影響を
与える。パッドが脹らむと、予め選ばれた回転速度を保
つためにモータによって消費される電流は増加する。パ
ッドに艶が生じると、予め選ばれた回転速度を保つため
にモータによって消費される電流は減少する。更に、界
面でのスラリ濃度の変化は、モータによって消費される
電流に影響を与える。
【0030】ここに記載される発明は、基板を研磨面か
ら移動させる必要なく、また研磨作業を中断することな
く、基板から材料が除去される速度および除去される材
料の総量を監視する便利なメカニズムを提供する。本発
明は、異なる材料からなる下地層を露出させずに研磨終
点を検出するメカニズムも提供する。従って、本明細書
に記載される方法および装置を用いることで、研磨作業
を妨害することなく、研磨される任意の材料および生ウ
ェーハ研磨に対して研磨終点を求めることができる。
【0031】図3に戻って説明すると、モータ20は直
流モータであっても良く、電源114は、実質的に均一
な電圧をモータに供給しても良い。この具体例では、モ
ニタ116は、電流計140を含んでいる。モータ20
に供給される電流は、モータに供給される総電力を算出
するために電流を合計するときに、電流計140によっ
て測定される。モータ20はフィードバック制御回路1
00によって一定の速度に設定されており、一定の速度
を保つため、このモータが消費する電流は、負荷の増加
(摩擦の増加、およびこれによる磨耗の増加を示す)に
応じて大きくなり、負荷の減少(摩擦の減少、およびこ
れによる磨耗の減少を示す)に応じて小さくなる。従っ
て、モータ20に供給される電流を合計し、その合計
を、所定の材料および一組の研磨パラメタに対する研磨
終点を示す所定の合計と比較することによって、研磨終
点を予測することができる。
【0032】一定の電圧を仮定すると、除去される材料
の総量は、次の式
【数3】 から算出することができる。
【0033】合計または積分は、アキュムレータによっ
て行なわれる。アキュムレータ124は、モータ20に
供給される電流の平均ディジタル値を生成するために、
電流−電圧変換器130、整流器132、ローパスフィ
ルタ134、およびA/D変換器136を含んでいても
よい。A/D変換器136の出力は、信号プロセッサ1
18内の加算プログラム112に供給しても良い。
【0034】多相電流がモータ20に供給される場合
は、各相毎に電圧変換器、整流器およびローパスフィル
タがあってもよい。各フィルタの出力を加算器によって
合成してもよく、この加算器の出力をA/D変換器に供
給してもよい。
【0035】別の実施形態では、図4に示されるよう
に、モータ20の消費電流を合計するのではなく、モー
タトルクが合計される。終点検出回路50′のモニタ1
16は、トルク計150を含んでいる。このトルク計1
50は、駆動軸108(図2を参照)上に配置されてい
る。トルク計150の出力は、信号プロセッサ118に
接続されている。この信号プロセッサは、トルク計の出
力を合計する。この合計を基線合計と比較することで、
研磨終点を求めることができる。これが可能なのは、モ
ータを一定速度に保つために必要なトルクが、モータか
ら見た負荷に依存して変化するからである。これは、基
板一研磨面間の界面での摩擦負荷に正比例し、同様に材
料除去速度に正比例する。
【0036】更に別の実施形態では、図5に示されるよ
うに、交流モータがモータ20(またはモータ26)と
して使用されており、電源114がモータに交流信号を
供給する。電源114は、120V、60Hzで動作す
る交流電力線とすることができる。材料除去速度は、モ
ータ20に供給される電流と電圧の積を合計し、その積
にモータの力率を乗じることによって求めることがで
き、これにより研磨終点を求めることができる。終点検
出回路50″のモニタ116は、電源114の電流と電
圧をそれぞれ測定する電流計160および電圧計162
を含んでいる。電流計160および電圧計162は乗算
器164に接続されており、この乗算器が測定電圧に測
定電流を乗じる。乗算器164の出力は、信号プロセッ
サ118に接続されている。この信号プロセッサは、乗
算器の出力を合計する。この合計を基線合計と比較する
ことで、研磨終点を求めることができる。
【0037】要するに、研磨終点は、研磨システムを連
続的に監視し、モータの電力使用に関係するモータ入力
を合計し、その合計入力を、既知の量の除去材料を与え
る既知の値と比較することによって予測することができ
る。
【0038】ここまで本発明を好適な実施形態に関して
説明してきた。しかしながら、本発明は、図示および説
明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲は、特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明とともに使用することの可能な代表的な
化学機械研磨装置の部分断面斜視図である。
【図2】図1の2−2線に沿った断面図である。
【図3】図1の装置上での基板の研磨を監視して研磨終
点表示を提供する回路の概略図である。
【図4】基板の研磨を監視するトルク計を含む回路の概
略図である。
【図5】基板の研磨を監視する電流計および電圧計を含
む回路の概略図である。
【図6】複数のモータのそれぞれに入力される電力を測
定する複数のモニタを含んだ回路の概略図である。
【符号の説明】
14…化学機械研磨装置、16…基板、18…研磨パッ
ド、20および26…駆動モータ、21…回転プラテ
ン、22…ハウジング、24…キャリア。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研磨面、基板を前記研磨面に接触させて
    位置決めする位置決め部材、および前記研磨面と前記基
    板との間の相対運動を生じさせるモータ、を有する化学
    機械研磨装置用の終点検出器であって、 前記モータに入力される電力を測定し、この入力電力を
    表す出力信号を生成するモニタと、 前記出力信号をある時間にわたって合計するアキュムレ
    ータと、 この合計を所定の合計と比較して、終点状態に達した時
    点を示すコンパレータと、 を備える終点検出器。
  2. 【請求項2】 前記コンパレータは、前記所定の合計に
    達したときに研磨を終了させるコントローラに信号を供
    給する、請求項1記載の終点検出器。
  3. 【請求項3】 前記モニタが電流計を含んでいる請求項
    1記載の終点検出器。
  4. 【請求項4】 前記モニタがトルク計を含んでいる請求
    項1記載の終点検出器。
  5. 【請求項5】 前記モニタが電流計と電圧計とを含んで
    いる請求項1記載の終点検出器。
  6. 【請求項6】 前記アキュムレータおよび前記コンパレ
    ータを含むプロセッサを更に備える請求項1記載の終点
    検出器。
  7. 【請求項7】 研磨面上で研磨される基板の研磨終点を
    求める方法であって、前記研磨面および前記基板がモー
    タによって互いに相対的に動かされるようになってお
    り、 前記モータへの摩擦負荷を示すモータ状態を合計するス
    テップと、 この合計を所定の合計と比較して、研磨終点を検出する
    ステップと、 を備える方法。
  8. 【請求項8】 前記合計が前記所定の合計に達したとき
    にディスプレイ上に前記研磨終点の到達を表示するステ
    ップを更に備える請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 合計される前記モータ状態は、消費電流
    である、請求項7記載の方法。
  10. 【請求項10】 合計される前記モータ状態は、トルク
    である、請求項7記載の方法。
  11. 【請求項11】 合計される前記モータ状態は、消費電
    流に消費電圧を乗じたものである、請求項7記載の方
    法。
  12. 【請求項12】 モータ速度の変化に応じてエラー信号
    を生成する制御回路を用いてモータ速度を制御するステ
    ップを更に備える請求項7記載の方法。
  13. 【請求項13】 合計される前記モータ状態は、前記エ
    ラー信号である、請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 研磨面、基板を前記研磨面に接触させ
    て位置決めする位置決め部材、および前記研磨面と前記
    基板との間の相対運動を生じさせる複数のモータ、を有
    する化学機械研磨装置用の終点検出器であって、 前記モータの各々に入力される電力を測定し、前記モー
    タの各々への前記入力電力を表す複数の出力信号を生成
    する複数のモニタと、 これらの出力信号を受け取り、これらの出力信号をある
    時間にわたって合計するアキュムレータと、 この合計を所定の合計と比較して、前記所定の合計に達
    したときに終点状態を示すコンパレータと、 を備える終点検出器。
  15. 【請求項15】 研磨面、基板を前記研磨面に接触させ
    て位置決めする位置決め部材、および前記研磨面と前記
    基板との間の相対運動を生じさせるモータ、を有する化
    学機械研磨装置用の終点検出器であって、 前記モータに入力される電力を測定し、この入力電力を
    表す出力信号を生成するモニタと、 前記出力信号を受け取って前記出力信号をある時間にわ
    たって合計し、この合計を所定の合計と比較して、終点
    状態に達した時点を示すプロセッサと、 を備える終点検出器。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011062776A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Asahi Glass Co Ltd ガラス基板の製造方法、研磨方法及び研磨装置、並びにガラス基板
JP2016215288A (ja) * 2015-05-15 2016-12-22 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び、研磨方法
KR20190066590A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치, 및 연마 방법
US10744617B2 (en) 2015-10-16 2020-08-18 Ebara Corporation Polishing endpoint detection method
US10759019B2 (en) 2014-09-02 2020-09-01 Ebara Corporation End point detection method, polishing apparatus, and polishing method
US11260499B2 (en) 2015-10-16 2022-03-01 Ebara Corporation Polishing apparatus and polishing method

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030206114A1 (en) * 1998-08-04 2003-11-06 Leping Li Interface device for sti/bpsg EPD and real time control
US5972787A (en) * 1998-08-18 1999-10-26 International Business Machines Corp. CMP process using indicator areas to determine endpoint
US6191037B1 (en) 1998-09-03 2001-02-20 Micron Technology, Inc. Methods, apparatuses and substrate assembly structures for fabricating microelectronic components using mechanical and chemical-mechanical planarization processes
US6179709B1 (en) 1999-02-04 2001-01-30 Applied Materials, Inc. In-situ monitoring of linear substrate polishing operations
US6179688B1 (en) * 1999-03-17 2001-01-30 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for detecting the endpoint of a chemical-mechanical polishing operation
US6623334B1 (en) 1999-05-05 2003-09-23 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing with friction-based control
KR100585070B1 (ko) * 1999-08-23 2006-06-01 삼성전자주식회사 화학적-기계적 폴리싱 공정에서의 엔드 포인트 검출 장치 및방법
US20020187133A1 (en) * 1999-10-01 2002-12-12 Hiroshi Kubota Methods of isolating bipotent hepatic progenitor cells
US7456017B2 (en) * 1999-10-01 2008-11-25 University Of North Carolina At Chapel Hill Processes for clonal growth of hepatic progenitor cells
US6207533B1 (en) 1999-10-08 2001-03-27 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method for forming an integrated circuit
US6214732B1 (en) 1999-11-01 2001-04-10 Lucent Technologies, Inc. Chemical mechanical polishing endpoint detection by monitoring component activity in effluent slurry
US7678245B2 (en) 2000-02-17 2010-03-16 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for electrochemical mechanical processing
US20030213703A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-20 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for substrate polishing
US7066800B2 (en) 2000-02-17 2006-06-27 Applied Materials Inc. Conductive polishing article for electrochemical mechanical polishing
US20040182721A1 (en) * 2003-03-18 2004-09-23 Applied Materials, Inc. Process control in electro-chemical mechanical polishing
US6991526B2 (en) 2002-09-16 2006-01-31 Applied Materials, Inc. Control of removal profile in electrochemically assisted CMP
US6848970B2 (en) 2002-09-16 2005-02-01 Applied Materials, Inc. Process control in electrochemically assisted planarization
US7670468B2 (en) 2000-02-17 2010-03-02 Applied Materials, Inc. Contact assembly and method for electrochemical mechanical processing
US6537144B1 (en) 2000-02-17 2003-03-25 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for enhanced CMP using metals having reductive properties
US6962524B2 (en) 2000-02-17 2005-11-08 Applied Materials, Inc. Conductive polishing article for electrochemical mechanical polishing
TW464588B (en) * 2000-08-31 2001-11-21 United Microelectronics Corp Device for detecting abnormality of chemical mechanical polishing
US6896776B2 (en) 2000-12-18 2005-05-24 Applied Materials Inc. Method and apparatus for electro-chemical processing
US6613200B2 (en) 2001-01-26 2003-09-02 Applied Materials, Inc. Electro-chemical plating with reduced thickness and integration with chemical mechanical polisher into a single platform
US7323416B2 (en) 2001-03-14 2008-01-29 Applied Materials, Inc. Method and composition for polishing a substrate
US7160432B2 (en) 2001-03-14 2007-01-09 Applied Materials, Inc. Method and composition for polishing a substrate
US7128825B2 (en) 2001-03-14 2006-10-31 Applied Materials, Inc. Method and composition for polishing a substrate
US7232514B2 (en) * 2001-03-14 2007-06-19 Applied Materials, Inc. Method and composition for polishing a substrate
US7582564B2 (en) 2001-03-14 2009-09-01 Applied Materials, Inc. Process and composition for conductive material removal by electrochemical mechanical polishing
US6899804B2 (en) 2001-12-21 2005-05-31 Applied Materials, Inc. Electrolyte composition and treatment for electrolytic chemical mechanical polishing
US6811680B2 (en) 2001-03-14 2004-11-02 Applied Materials Inc. Planarization of substrates using electrochemical mechanical polishing
US6592742B2 (en) 2001-07-13 2003-07-15 Applied Materials Inc. Electrochemically assisted chemical polish
US6863794B2 (en) * 2001-09-21 2005-03-08 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming metal layers
US6821794B2 (en) * 2001-10-04 2004-11-23 Novellus Systems, Inc. Flexible snapshot in endpoint detection
US6720263B2 (en) 2001-10-16 2004-04-13 Applied Materials Inc. Planarization of metal layers on a semiconductor wafer through non-contact de-plating and control with endpoint detection
US6986185B2 (en) * 2001-10-30 2006-01-17 Applied Materials Inc. Methods and apparatus for determining scrubber brush pressure
US6741913B2 (en) 2001-12-11 2004-05-25 International Business Machines Corporation Technique for noise reduction in a torque-based chemical-mechanical polishing endpoint detection system
US6837983B2 (en) 2002-01-22 2005-01-04 Applied Materials, Inc. Endpoint detection for electro chemical mechanical polishing and electropolishing processes
TWI275436B (en) * 2002-01-31 2007-03-11 Ebara Corp Electrochemical machining device, and substrate processing apparatus and method
TW544795B (en) * 2002-02-25 2003-08-01 Nat Science Council Method for monitoring end point of electrolyzing polishing process
JP2003318140A (ja) * 2002-04-26 2003-11-07 Applied Materials Inc 研磨方法及び装置
US20050061674A1 (en) 2002-09-16 2005-03-24 Yan Wang Endpoint compensation in electroprocessing
US7112270B2 (en) 2002-09-16 2006-09-26 Applied Materials, Inc. Algorithm for real-time process control of electro-polishing
US7842169B2 (en) * 2003-03-04 2010-11-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for local polishing control
US7390429B2 (en) 2003-06-06 2008-06-24 Applied Materials, Inc. Method and composition for electrochemical mechanical polishing processing
JP4616267B2 (ja) * 2003-10-28 2011-01-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド スクラバーボックスおよびそれを使用する方法
US7727049B2 (en) * 2003-10-31 2010-06-01 Applied Materials, Inc. Friction sensor for polishing system
WO2005043132A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-12 Applied Materials, Inc. Polishing endpoint detection system and method using friction sensor
US7186164B2 (en) 2003-12-03 2007-03-06 Applied Materials, Inc. Processing pad assembly with zone control
US7390744B2 (en) 2004-01-29 2008-06-24 Applied Materials, Inc. Method and composition for polishing a substrate
DE102004058133B4 (de) * 2004-12-02 2006-11-09 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Überwachen eines CMP-Polierverfahrens und Anordnung zur Durchführung eines CMP-Polierverfahrens
US7655565B2 (en) 2005-01-26 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Electroprocessing profile control
US20070153453A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-05 Applied Materials, Inc. Fully conductive pad for electrochemical mechanical processing
US20070212983A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for conditioning a polishing pad
US20070235344A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Applied Materials, Inc. Process for high copper removal rate with good planarization and surface finish
US20070251832A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-01 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for electrochemical mechanical polishing of cu with higher liner velocity for better surface finish and higher removal rate during clearance
US7422982B2 (en) 2006-07-07 2008-09-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for electroprocessing a substrate with edge profile control
US8012000B2 (en) * 2007-04-02 2011-09-06 Applied Materials, Inc. Extended pad life for ECMP and barrier removal
US8585843B2 (en) 2010-03-08 2013-11-19 Bridgestone Bandag, Llc Tire tread buffing apparatus and method
US9579767B2 (en) 2010-04-28 2017-02-28 Applied Materials, Inc. Automatic generation of reference spectra for optical monitoring of substrates
US8666665B2 (en) 2010-06-07 2014-03-04 Applied Materials, Inc. Automatic initiation of reference spectra library generation for optical monitoring
US8755928B2 (en) 2011-04-27 2014-06-17 Applied Materials, Inc. Automatic selection of reference spectra library
US9308618B2 (en) 2012-04-26 2016-04-12 Applied Materials, Inc. Linear prediction for filtering of data during in-situ monitoring of polishing
CN104897296A (zh) * 2015-06-13 2015-09-09 广东工业大学 化学机械抛光过程中抛光界面的温度检测装置及温度信号的利用
CN107363712B (zh) * 2017-08-18 2019-04-23 清华大学 用于化学机械抛光工艺的在线终点检测控制系统及方法
KR102591906B1 (ko) * 2017-10-31 2023-10-20 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 연마 방법
WO2019099541A1 (en) 2017-11-16 2019-05-23 Applied Materials, Inc. Predictive filter for polishing pad wear rate monitoring
CN108555771A (zh) * 2018-04-25 2018-09-21 清华大学 Cmp设备的终点确定方法、终点确定系统和cmp系统
KR20210040172A (ko) 2018-08-31 2021-04-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 용량성 전단 센서를 갖는 연마 시스템

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1327387A (en) * 1969-12-11 1973-08-22 Cav Ltd Lapping honing or the like machine
US4442494A (en) * 1981-11-18 1984-04-10 Westinghouse Electric Corp. Tool wear and tool failure monitor system
US4793895A (en) * 1988-01-25 1988-12-27 Ibm Corporation In situ conductivity monitoring technique for chemical/mechanical planarization endpoint detection
US5081421A (en) * 1990-05-01 1992-01-14 At&T Bell Laboratories In situ monitoring technique and apparatus for chemical/mechanical planarization endpoint detection
US5242524A (en) * 1990-05-16 1993-09-07 International Business Machines Corporation Device for detecting an end point in polishing operations
US5213655A (en) * 1990-05-16 1993-05-25 International Business Machines Corporation Device and method for detecting an end point in polishing operation
USRE34425E (en) * 1990-08-06 1993-11-02 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for mechanical planarization and endpoint detection of a semiconductor wafer
US5081796A (en) * 1990-08-06 1992-01-21 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for mechanical planarization and endpoint detection of a semiconductor wafer
US5036015A (en) * 1990-09-24 1991-07-30 Micron Technology, Inc. Method of endpoint detection during chemical/mechanical planarization of semiconductor wafers
US5069002A (en) * 1991-04-17 1991-12-03 Micron Technology, Inc. Apparatus for endpoint detection during mechanical planarization of semiconductor wafers
JP2821286B2 (ja) * 1991-08-06 1998-11-05 山形日本電気株式会社 半導体装置の製造装置
US5240552A (en) * 1991-12-11 1993-08-31 Micron Technology, Inc. Chemical mechanical planarization (CMP) of a semiconductor wafer using acoustical waves for in-situ end point detection
US5308438A (en) * 1992-01-30 1994-05-03 International Business Machines Corporation Endpoint detection apparatus and method for chemical/mechanical polishing
US5222329A (en) * 1992-03-26 1993-06-29 Micron Technology, Inc. Acoustical method and system for detecting and controlling chemical-mechanical polishing (CMP) depths into layers of conductors, semiconductors, and dielectric materials
US5265378A (en) * 1992-07-10 1993-11-30 Lsi Logic Corporation Detecting the endpoint of chem-mech polishing and resulting semiconductor device
US5337015A (en) * 1993-06-14 1994-08-09 International Business Machines Corporation In-situ endpoint detection method and apparatus for chemical-mechanical polishing using low amplitude input voltage
US5433651A (en) * 1993-12-22 1995-07-18 International Business Machines Corporation In-situ endpoint detection and process monitoring method and apparatus for chemical-mechanical polishing
US5413941A (en) * 1994-01-06 1995-05-09 Micron Technology, Inc. Optical end point detection methods in semiconductor planarizing polishing processes
US5439551A (en) * 1994-03-02 1995-08-08 Micron Technology, Inc. Chemical-mechanical polishing techniques and methods of end point detection in chemical-mechanical polishing processes
US5595526A (en) * 1994-11-30 1997-01-21 Intel Corporation Method and apparatus for endpoint detection in a chemical/mechanical process for polishing a substrate
US5618447A (en) * 1996-02-13 1997-04-08 Micron Technology, Inc. Polishing pad counter meter and method for real-time control of the polishing rate in chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers
US5643050A (en) * 1996-05-23 1997-07-01 Industrial Technology Research Institute Chemical/mechanical polish (CMP) thickness monitor
US5637031A (en) * 1996-06-07 1997-06-10 Industrial Technology Research Institute Electrochemical simulator for chemical-mechanical polishing (CMP)
US5667629A (en) * 1996-06-21 1997-09-16 Chartered Semiconductor Manufactuing Pte, Ltd. Method and apparatus for determination of the end point in chemical mechanical polishing

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011062776A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Asahi Glass Co Ltd ガラス基板の製造方法、研磨方法及び研磨装置、並びにガラス基板
US10759019B2 (en) 2014-09-02 2020-09-01 Ebara Corporation End point detection method, polishing apparatus, and polishing method
JP2016215288A (ja) * 2015-05-15 2016-12-22 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び、研磨方法
US10744617B2 (en) 2015-10-16 2020-08-18 Ebara Corporation Polishing endpoint detection method
US11260499B2 (en) 2015-10-16 2022-03-01 Ebara Corporation Polishing apparatus and polishing method
KR20190066590A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치, 및 연마 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP0841122A1 (en) 1998-05-13
DE69711811T2 (de) 2002-11-21
EP0841122B9 (en) 2002-12-18
KR19980032587A (ko) 1998-07-25
DE69711811D1 (de) 2002-05-16
EP0841122B1 (en) 2002-04-10
US5846882A (en) 1998-12-08

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