JPH10337654A - ポリッシング装置 - Google Patents
ポリッシング装置Info
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- JPH10337654A JPH10337654A JP16192197A JP16192197A JPH10337654A JP H10337654 A JPH10337654 A JP H10337654A JP 16192197 A JP16192197 A JP 16192197A JP 16192197 A JP16192197 A JP 16192197A JP H10337654 A JPH10337654 A JP H10337654A
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- B24B49/04—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 according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
共に、メンテナンスフリーの研磨終点検出システムを備
えたポリッシング装置を提供する。 【解決手段】 表面に研磨布又は砥石が設けられたター
ンテーブル11と、被研磨物13を保持するトップリン
グ12と、トップリングを昇降・旋回させる昇降旋回機
構15とを具備し、昇降旋回機構により回転するターン
テーブルの研磨布又は砥石表面に回転するトップリング
で保持する被研磨物を押し当て、被研磨物の研磨面を研
磨するポリッシング装置において、被研磨物の研磨終点
を検知する振動センサ21と、振動センサの検出信号に
応じて赤外線を発光する素子22cとをトップリングま
たはトップリングを回転させる回転軸等の回転側に装着
し、回転側から出力された赤外線を受光する素子25を
静止側に備えた。
Description
被研磨物の表面を平坦且つ鏡面に研磨するポリッシング
装置に係り、特に研磨終点の検知システムに関する。
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離も狭くなり
つつある。特に0.5μm以下の光リソグラフィの場
合、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、半導体ウエハの表面を平坦化
することが必要となるが、この平坦化法の一つの手段と
してポリッシング装置により研磨することが行われてい
る。従来、この種のポリッシング装置は、各々独立した
回転数でトップリングと上面に研磨布又は砥石を設けた
ターンテーブルを回転させ、研磨布又は砥石とトップリ
ングとの間に被研磨物を介在させて研磨布又は砥石上面
に研磨砥液を流下しつつ、被研磨物の表面を平坦かつ鏡
面に研磨している。
がら、トップリングとターンテーブルをそれぞれ回転さ
せ、被研磨物の研磨面を均一に研磨しているが、その研
磨量は通常、時間により管理している。即ち、砥粒の大
きさ、トップリングとターンテーブルの回転速度、押付
圧力等により研磨速度が決まってくるので、この研磨速
度を一定とすれば研磨量は時間に比例する。しかしなが
ら、研磨速度は時間経過で変化し、また被研磨物の各ロ
ット(同時期製造物)により変化する。また同じロット
でもばらつきがある。このため、研磨前に必ず試し研磨
を行い、研磨時間を確認する必要がある。これはスルー
プットの悪化につながり、大きな問題となっている。
いては被研磨物の材料の組成が変化することから、研磨
終点におけるトップリング又はターンテーブルのトルク
の変化として捉える。この変化を、トルク検出器によ
り、又はトップリング又はターンテーブルを回転駆動す
るモータの電流の変化として検出する方法が知られてい
る。しかしながら、これらの方法では、研磨終点におけ
るトルク又はモータの駆動電流の変化が比較的小さいた
め、精度の良い研磨終点の検出が難しいという問題があ
った。
度から検知し、研磨処理を管理するシステムが知られて
いる。これも研磨終点においては、被研磨物の材料の組
成が変化することから、研磨中の被研磨物を保持するト
ップリングの振動強度の変化から、研磨終点を検出しよ
うとするものである。
に微弱で、且つ装置静止側に送信する必要があり、ノイ
ズにより終点の検知精度に問題があった。また、回転側
に装着した振動センサ、センサアンプへ電源を静止側か
ら供給する必要がある。この電力送信には、スリップリ
ングを用いる方法などが考えられるが、静止側から回転
体の金属リングに金属片を接触させつつ電力の供給を行
うため、その部分で振動が発生し、更なるノイズ源とな
るなどの問題があった。更に、回転接触部を有するた
め、メンテナンスが定期的に必要である等の問題があっ
た。
に鑑みて為されたもので、研磨終点を精度良く検知する
ことができると共に、メンテナンスフリーの研磨終点検
出システムを備えたポリッシング装置を提供することを
目的とする。
ング装置は、表面に研磨布又は砥石が設けられたターン
テーブルと、被研磨物を保持するトップリングと、該ト
ップリングを昇降・旋回させる昇降旋回機構とを具備
し、該昇降旋回機構により回転するターンテーブルの研
磨布又は砥石表面に該回転するトップリングで保持する
被研磨物を押し当て、該被研磨物の研磨面を研磨するポ
リッシング装置において、該被研磨物の研磨終点を検知
する振動センサと、該振動センサの検出信号に応じて赤
外線を発光する素子とをトップリングまたは該トップリ
ングを回転させる回転軸等の回転側に装着し、該回転側
から出力された赤外線を受光する素子を静止側に備えた
ことを特徴とする。
止側から回転側に交流電力を供給するトランスと、回転
側において該交流電力を直流電力に変換する整流装置と
を備えたことを特徴とする。
転側に太陽電池パネルを備え、前記振動センサ及び赤外
線を発光する素子に電源を供給することを特徴とする。
添付図面を参照して説明する。
検出システムの概要を示す。このポリッシング装置は、
表面に研磨布又は砥石が設けられたターンテーブル11
が、図示しない回転駆動装置により回転駆動され、トッ
プリング12が、被研磨物である半導体ウエハ13を保
持し、ターンテーブル11の表面に押圧することにより
研磨を行う。トップリング12は、回転軸14に固定さ
れ、被研磨物13を保持しつつモータ16及び動力伝達
機構16aを介して回転駆動される。
グ12を昇降・旋回させる昇降・旋回機構15を具備す
る。この昇降・旋回機構15は支持軸18によりそのア
ームの一端が支持されると共に他の一端でトップリング
の回転軸14を回転自在に保持する。従って、支持軸1
8の昇降により被研磨物13を保持したトップリング1
2が昇降すると共に、支持軸18の上部にはトップリン
グ旋回用モータ17を備え、このモータ17の回転によ
り昇降・旋回機構15のアームが水平面内で支持軸18
を中心として旋回し、昇降機構と共に被研磨物13のト
ップリング12への着脱等を行う。
の研磨終点を検出するための振動センサ21と、その振
動センサの信号を増幅するセンサアンプ22a及び特定
の周波数を選択するフィルタ回路22b等の回路ブロッ
ク22を備えている。更に回路ブロック22内には、赤
外線発光素子22cを備え、該発光素子には光ファイバ
23aが接続され、光ファイバ23aはトップリング回
転軸14の軸心を通り、その上端部より赤外線を放射す
る。トップリング回転軸14の上端部には、空間的に離
隔して受光素子25が配置され、回路ブロック22内の
発光素子の赤外線信号を受けるようになっている。受光
素子25で検出された赤外線信号は、信号線26を介し
て信号処理回路27に伝送され、振動センサ21で検出
された信号が信号処理回路27において解析される。
ロータリトランス29を介して回路ブロック22に電源
電力が供給される。ロータリトランス29は、回転軸1
4側にリング状のコア29aを備え、その外周に空間的
に離隔して固定側にコア29bを備える。それぞれのコ
アには巻線30a,30bを備え、外周側(固定側)の
巻線30bは電源線28に接続され、内周側(回転側)
の巻線30aは電源線23bを介して、回路ブロック2
2内の整流回路に接続されている。従って、巻線30a
と30bとは、空間的に離隔して対面したコア29aと
29bとを介して電磁気的に接続されており、通常のト
ランスと同様に、固定側の電源線28から供給される交
流電力を回転側の電源線23bに非接触で伝達する。そ
して、ロータリトランス29を介して伝達された交流電
力は、回路ブロック22内の整流回路で整流され、直流
電源電力としてセンサアンプ、フィルタ回路、発光素子
等に供給される。このようなロータリトランス29を用
いて電力の伝送ができるので、非接触で固定側から回転
側に電力を伝送することができ、従来の接触部での雑音
の発生という問題が解決される。
磨終点検出システムのシステム構成を示す図である。ポ
リッシング装置の近傍に配置されたパーソナルコンピュ
ータ30からポリッシング装置の研磨開始のスタート信
号及び研磨停止のエンド信号等が信号処理回路27及び
制御装置31に入力されることにより、ポリッシング装
置の起動及び停止が行われる。制御装置31は、起動停
止の制御の他に、被研磨物である例えば半導体ウェハの
トップリングへの保持及び離脱等の制御などを行う。回
転側の振動センサ21及び回路ブロック22には、非接
触で電源の供給がロータリトランス29を介して行わ
れ、振動センサの信号の伝達が発光素子及び受光素子間
で赤外線を通して行われる。トップリング12に固定さ
れた振動センサ21は、例えば圧電素子であり、被研磨
物13の研磨中にトップリング12に生じる振動を検出
する。検出された信号は回路ブロック22内のセンサア
ンプ22aで増幅され、フィルタ回路22bにより雑音
成分が除去されて発光素子の発光出力を変調する。発光
出力は光ファイバ23a内を通り、回転している回転軸
14の軸心から空間的に離隔した固定側の受光素子25
に照射される。そして受光素子25では振動センサ21
の出力信号に応じた振動信号を受信して信号処理回路2
7に信号線26を介して伝達する。
うにアナログ信号として伝送してもよいが、A/D回路に
よりデジタル信号に変換して、デジタル信号として信号
処理回路27に伝送するようにしてもよい。
し、異なる材料層に研磨面が移行すると、研磨時に生じ
るトップリングの振動の様子が異なったものとなる。こ
の振動信号の大きさの変化などから、又、同一材料で表
面の凹凸の状態の変化に対応した振動レベルの変化か
ら、振動信号自体は比較的微弱なものであっても、回転
しているトップリング上に固定された振動センサの信号
を発光素子を介して非接触で固定側の受光素子に伝送す
ることにより、振動の変化を正確に伝達することが可能
となる。振動の変化が検出されると、研磨面が新しい材
料層が露出したことを示しているので、この信号をパー
ソナルコンピュータ30に伝達し、研磨の停止を行うこ
とにより正確な研磨終了を行うことができる。
検出システムを備えたポリッシング装置の概要を示す。
この実施形態では、回転側への電力供給を回転側に固着
した太陽電池パネルを用いて行っている。即ち、トップ
リング回転軸14に太陽電池パネル33を取り付け、こ
の出力線23bを回路ブロック22内のセンサアンプ等
の各種素子に、電源線として接続している。ポリッシン
グ部は通常、ユニット内の蛍光灯の照明下に置かれる。
このため蛍光灯の光線が太陽電池パネル33に照射され
ることで、太陽電池パネルに十分な起電力が生じ回路ブ
ロック22内に十分な電源電力が供給される。その他の
構成は図1に示す第一実施形態と同様であるので、同一
部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
ング装置の研磨終点検出システムの構成を示す図であ
る。図2に示す第二実施形態との相違点は、回転側への
電源電力の供給をロータリトランスを用いて固定側から
行うことに対して、回転側に太陽電池パネル33を設
け、回転側の電力発生源から回路プロック22への電源
電力の供給を行うようにしたものである。このため、太
陽電池パネル33の起電力を回路ブロック22内の各種
素子の電源電圧に変換するDC/DCコンバータ22dを用
いている。このシステム構成による動作も図2に示す第
二実施形態と同様であり、回転側に非接触で電源電力を
供給でき、接触部による雑音発生という問題を回避する
ことができる。
ング装置は、被研磨物の研磨終点を検出する振動センサ
と、発光素子とを回転側に装着し、固定側に発光素子の
出力する赤外線を受ける受光素子を配置したものであ
る。これにより回転側から固定側に非接触で信号の伝達
が行えるので、振動検出対象物の直近に配置されたセン
サから、直接的に、被研磨物の研磨終点における振動の
微妙な変化を正確に伝達することが可能となり、研磨終
点の検出精度を高めることができる。又、回転側と固定
側との振動信号の伝達経路に接続部分がないため、メン
テナンスフリーで且つ安定した信号の授受が行える。
サアンプ及び不要な周波数帯域を除去し、必要な周波数
帯域のみを通過させるフィルタ等を備えることにより、
研磨中の振動信号が微弱な信号であっても、研磨終点に
おける振幅の変化として振動の変化を捉えることによ
り、正確な研磨終点の検出が可能となる。
子、センサアンプ等の回路素子への電源の供給を固定側
から非接触で行うことにより、メンテナンスフリーで安
定した電源の供給が可能となると共に、回転に伴う接触
部の雑音の発生を防止でき、研磨終点に伴う振動の変化
の検出精度を高めることができる。
の説明図。
の説明図。
Claims (3)
- 【請求項1】 表面に研磨布又は砥石が設けられたター
ンテーブルと、被研磨物を保持するトップリングと、該
トップリングを昇降・旋回させる昇降旋回機構とを具備
し、該昇降旋回機構により回転するターンテーブルの研
磨布又は砥石表面に該回転するトップリングで保持する
被研磨物を押し当て、該被研磨物の研磨面を研磨するポ
リッシング装置において、該被研磨物の研磨終点を検知
する振動センサと、該振動センサの検出信号に応じて赤
外線を発光する素子とをトップリングまたは該トップリ
ングを回転させる回転軸等の回転側に装着し、該回転側
から出力された赤外線を受光する素子を静止側に備えた
ことを特徴とするポリッシング装置。 - 【請求項2】 前記ポリッシング装置において、静止側
から回転側に交流電力を供給するトランスと、回転側に
おいて該交流電力を直流電力に変換する整流装置とを備
えたことを特徴とする請求項1記載のポリッシング装
置。 - 【請求項3】 前記ポリッシング装置において、回転側
に太陽電池パネルを備え、前記振動センサ及び赤外線を
発光する素子に電源を供給することを特徴とする請求項
1記載のポリッシング装置。
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