JPH11207572A - 研磨パッドの摩耗監視手段を組み込んだ研磨装置及びその操作方法 - Google Patents
研磨パッドの摩耗監視手段を組み込んだ研磨装置及びその操作方法Info
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- JPH11207572A JPH11207572A JP31452898A JP31452898A JPH11207572A JP H11207572 A JPH11207572 A JP H11207572A JP 31452898 A JP31452898 A JP 31452898A JP 31452898 A JP31452898 A JP 31452898A JP H11207572 A JPH11207572 A JP H11207572A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨パッドの摩耗監視手段を組み込んだ
研磨装置及びその操作方法を提供し、研磨装置における
研磨パッドのメンテナンスの適切なスケジューリングを
可能にする。 【解決手段】 研磨マッドの摩耗監視手段を組み込ん
だ研磨装置及びその操作方法を提供する。この研磨装置
では、工程組み込み型の非接触型センサが研磨処理中の
研磨パッドの摩耗を監視し、得られた測定値に基づい
て、摩耗による研磨の不均一性を補償するように研磨装
置の動作パラメータを変化させたり、或いは研磨パッド
の交換を指示する。センサは、回転する研磨ベルト上の
研磨パッドに対して回転の整数倍の周波数で左右に動
き、研磨パッド上の一定のジグザグ軌道上をなぞって常
にパッド上の同一の点の摩耗度を監視し得る。
研磨装置及びその操作方法を提供し、研磨装置における
研磨パッドのメンテナンスの適切なスケジューリングを
可能にする。 【解決手段】 研磨マッドの摩耗監視手段を組み込ん
だ研磨装置及びその操作方法を提供する。この研磨装置
では、工程組み込み型の非接触型センサが研磨処理中の
研磨パッドの摩耗を監視し、得られた測定値に基づい
て、摩耗による研磨の不均一性を補償するように研磨装
置の動作パラメータを変化させたり、或いは研磨パッド
の交換を指示する。センサは、回転する研磨ベルト上の
研磨パッドに対して回転の整数倍の周波数で左右に動
き、研磨パッド上の一定のジグザグ軌道上をなぞって常
にパッド上の同一の点の摩耗度を監視し得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ処理に
関連し、詳細には化学機械研磨において用いられる研磨
パッド上の摩耗を測定するシステム及び方法に関連す
る。
関連し、詳細には化学機械研磨において用いられる研磨
パッド上の摩耗を測定するシステム及び方法に関連す
る。
【０００２】
【従来の技術】化学機械研磨においては、研磨剤或いは
スラリーの化学作用剤と研磨パッドの機械的作用を用い
て、ウエハを平坦化する。研磨することによりウエハの
表面から材料を取り除くばかりでなく、研磨パッドも摩
耗する。やがて、パッドは摩耗或いは不均一に擦り減る
ため交換しなければならない。不均一に摩耗したパッド
では、ウエハからの材料の除去が不均一になり、結果的
に研磨表面が劣悪なものとなる。従って、ＣＭＰシステ
ムを効果的に動作させるためには、研磨パッドは、摩耗
並びにまた交換のために定期的なチェックを行わなけれ
ばならない。パッド厚を測定するためにパッドを取り外
すことは、パッドが一般的に接着剤で貼着されているの
で、パッドを引裂き使用不可能となり実用的ではない。
取着されたパッドを光学的に測定することができるが、
システムを停止し、パッドを洗浄及び乾燥しなければ、
水或いはスラリーがパッド上に不均一に分布しているこ
とにより、厚さ測定のために実行可能な技術である光学
干渉法の妨げとなる。
スラリーの化学作用剤と研磨パッドの機械的作用を用い
て、ウエハを平坦化する。研磨することによりウエハの
表面から材料を取り除くばかりでなく、研磨パッドも摩
耗する。やがて、パッドは摩耗或いは不均一に擦り減る
ため交換しなければならない。不均一に摩耗したパッド
では、ウエハからの材料の除去が不均一になり、結果的
に研磨表面が劣悪なものとなる。従って、ＣＭＰシステ
ムを効果的に動作させるためには、研磨パッドは、摩耗
並びにまた交換のために定期的なチェックを行わなけれ
ばならない。パッド厚を測定するためにパッドを取り外
すことは、パッドが一般的に接着剤で貼着されているの
で、パッドを引裂き使用不可能となり実用的ではない。
取着されたパッドを光学的に測定することができるが、
システムを停止し、パッドを洗浄及び乾燥しなければ、
水或いはスラリーがパッド上に不均一に分布しているこ
とにより、厚さ測定のために実行可能な技術である光学
干渉法の妨げとなる。
【０００３】現在のＣＭＰシステムにおいて懸念される
のは、研磨パッドをメンテナンスする適当なスケジュー
リングである。研磨パッドを正確に測定する際の上記難
題により、現在実用的な方法は、ある組数のウエハを研
磨した後にパッドを交換することである。しかしなが
ら、パッド材料の特性がロット間でばらつくことや、異
なるウエハ及び研磨パラメータにより、パッドが幅広い
範囲の摩耗速度を呈するようになるため、パッド交換が
必要とされるまでに研磨できるウエハの数は変動してし
まう。頻繁に研磨パッドを交換すると、ＣＭＰシステム
の休止時間が増大し、研磨済ウエハの最大収量が減少す
る。ＣＭＰシステムにおいて、研磨パッドメンテナンス
のための休止時間を最小化しつつ、摩耗或いは不均一に
擦り減る研磨パッドに関連する問題を回避するというこ
とが望まれる。
のは、研磨パッドをメンテナンスする適当なスケジュー
リングである。研磨パッドを正確に測定する際の上記難
題により、現在実用的な方法は、ある組数のウエハを研
磨した後にパッドを交換することである。しかしなが
ら、パッド材料の特性がロット間でばらつくことや、異
なるウエハ及び研磨パラメータにより、パッドが幅広い
範囲の摩耗速度を呈するようになるため、パッド交換が
必要とされるまでに研磨できるウエハの数は変動してし
まう。頻繁に研磨パッドを交換すると、ＣＭＰシステム
の休止時間が増大し、研磨済ウエハの最大収量が減少す
る。ＣＭＰシステムにおいて、研磨パッドメンテナンス
のための休止時間を最小化しつつ、摩耗或いは不均一に
擦り減る研磨パッドに関連する問題を回避するというこ
とが望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、研磨パッドの摩耗監視手段を組み込んだ研磨装置及
びその研磨装置の操作方法を提供し、研磨パッドのメン
テナンスの適切なスケジューリングを可能にすることで
ある。
は、研磨パッドの摩耗監視手段を組み込んだ研磨装置及
びその研磨装置の操作方法を提供し、研磨パッドのメン
テナンスの適切なスケジューリングを可能にすることで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に基づいて、化学
機械研磨（ＣＭＰ）システム内の工程内組み込み型（in
situ）センサが、研磨パッドを測定する。研磨中、Ｃ
ＭＰシステム内のアナライザ或いはシステムコントロー
ラが、研磨パッドが摩耗或いは不均一に擦り減ったか否
かを工程内組み込み型センサ測定値から判定し、パッド
メンテナンスが必要とされるときには、システムユーザ
に合図する。研磨が中断されるのは、ＣＭＰシステムに
おいてパッドの交換を必要とするメンテナンスの場合の
みである。従って、研磨パッドをメンテナンスするため
の停止時間は最小化される。さらにシステムコントロー
ラは、システム性能を改善するために、或いはパッドの
摩耗がより均一となるようにするために、必要に応じ
て、パッドの測定値に基づきパッドコンディショナのよ
うなＣＭＰシステムの動作パラメータを調整することが
できる。
機械研磨（ＣＭＰ）システム内の工程内組み込み型（in
situ）センサが、研磨パッドを測定する。研磨中、Ｃ
ＭＰシステム内のアナライザ或いはシステムコントロー
ラが、研磨パッドが摩耗或いは不均一に擦り減ったか否
かを工程内組み込み型センサ測定値から判定し、パッド
メンテナンスが必要とされるときには、システムユーザ
に合図する。研磨が中断されるのは、ＣＭＰシステムに
おいてパッドの交換を必要とするメンテナンスの場合の
みである。従って、研磨パッドをメンテナンスするため
の停止時間は最小化される。さらにシステムコントロー
ラは、システム性能を改善するために、或いはパッドの
摩耗がより均一となるようにするために、必要に応じ
て、パッドの測定値に基づきパッドコンディショナのよ
うなＣＭＰシステムの動作パラメータを調整することが
できる。
【０００６】本発明のある実施例は、ターゲット領域に
入射ビームを配向し、反射したビームを検出し、さらに
入射ビーム及び反射ビームの三角測量により反射点まで
の距離を判定するレーザセンサのような非接触型センサ
を備える。理想的には各回転毎に研磨パッドが一定の位
置を占める場所にセンサのターゲット領域が配置され
る。例えばターゲット領域は、研磨パッド用のベルトが
装着されるローラ或いはプーリの上側とすることができ
る。凹部或いはランド部がセンサのターゲット領域内を
移動するとき、研磨パッドの凹部内の点及びランド部上
の点について距離が測定される。研磨パッドが摩耗する
に従い、ランド部上の反射点までの距離は長くなるが、
凹部の底面までの距離は概ね一定に保たれる。ランド部
上の点までの平均距離と凹部内の点までの平均距離との
間の差は、そのランド部の厚さを示す。ランド部に対す
る距離のＲＭＳ値の変動は、ランド部厚の変動、すなわ
ち表面の粗さを示す。
入射ビームを配向し、反射したビームを検出し、さらに
入射ビーム及び反射ビームの三角測量により反射点まで
の距離を判定するレーザセンサのような非接触型センサ
を備える。理想的には各回転毎に研磨パッドが一定の位
置を占める場所にセンサのターゲット領域が配置され
る。例えばターゲット領域は、研磨パッド用のベルトが
装着されるローラ或いはプーリの上側とすることができ
る。凹部或いはランド部がセンサのターゲット領域内を
移動するとき、研磨パッドの凹部内の点及びランド部上
の点について距離が測定される。研磨パッドが摩耗する
に従い、ランド部上の反射点までの距離は長くなるが、
凹部の底面までの距離は概ね一定に保たれる。ランド部
上の点までの平均距離と凹部内の点までの平均距離との
間の差は、そのランド部の厚さを示す。ランド部に対す
る距離のＲＭＳ値の変動は、ランド部厚の変動、すなわ
ち表面の粗さを示す。
【０００７】ＣＭＰ動作中、センサは測定軌道に沿って
存在する研磨パッド上の点について距離を測定する。測
定軌道はセンサの動き及びパッドの動きに依存する。本
発明の１つの実施例では、センサの速度の成分は、研磨
パッドの移動方向に対して垂直である。例えばセンサが
左右に動くことにより、研磨パッドを横切るジグザグ軌
道が形成される。もし左右の動きの周波数が研磨パッド
の回転周波数の整数倍であるなら、センサは、研磨パッ
ドが１回転或いはそれ以上回転した後同じ軌道をなぞる
ことになる。従って、同一の点の組におけるパッド厚ま
たは摩耗を、１つの軌道のトレースから次の軌道のトレ
ースまでの間で比較することができ、摩耗を特定するこ
とができる。
存在する研磨パッド上の点について距離を測定する。測
定軌道はセンサの動き及びパッドの動きに依存する。本
発明の１つの実施例では、センサの速度の成分は、研磨
パッドの移動方向に対して垂直である。例えばセンサが
左右に動くことにより、研磨パッドを横切るジグザグ軌
道が形成される。もし左右の動きの周波数が研磨パッド
の回転周波数の整数倍であるなら、センサは、研磨パッ
ドが１回転或いはそれ以上回転した後同じ軌道をなぞる
ことになる。従って、同一の点の組におけるパッド厚ま
たは摩耗を、１つの軌道のトレースから次の軌道のトレ
ースまでの間で比較することができ、摩耗を特定するこ
とができる。
【０００８】本発明のさらに別の態様では、ＣＭＰ装置
は研磨パッドの測定値に従って操作される。例えばＣＭ
Ｐ装置の動作パラメータを調整して、研磨パッドの不均
一な摩耗を補償することができる。その調整により、研
磨の一様性を改善することもできる。さらに研磨パッド
メンテナンスのタイミングは、ある特定の研磨パッドが
不具合状態にあるという統計的な予測に従ってではな
く、その時点における実際の研磨パッドの厚さ及び外形
に従って選択される。
は研磨パッドの測定値に従って操作される。例えばＣＭ
Ｐ装置の動作パラメータを調整して、研磨パッドの不均
一な摩耗を補償することができる。その調整により、研
磨の一様性を改善することもできる。さらに研磨パッド
メンテナンスのタイミングは、ある特定の研磨パッドが
不具合状態にあるという統計的な予測に従ってではな
く、その時点における実際の研磨パッドの厚さ及び外形
に従って選択される。
【０００９】本発明の１つの実施例は、研磨中に回転す
るために移動可能に取着された研磨パッド、研磨パッド
が回転する間センサのターゲット領域内を移動する、研
磨パッド部分までの距離を測定するために取着されるセ
ンサ、並びにセンサに接続されるコントローラを備えた
研磨装置であり、この装置では、コントローラが、測定
した距離から研磨パッドのメンテナンスの必要の有無を
判定する。
るために移動可能に取着された研磨パッド、研磨パッド
が回転する間センサのターゲット領域内を移動する、研
磨パッド部分までの距離を測定するために取着されるセ
ンサ、並びにセンサに接続されるコントローラを備えた
研磨装置であり、この装置では、コントローラが、測定
した距離から研磨パッドのメンテナンスの必要の有無を
判定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のある実施態様では、非接
触型の工程内組み込み型センサが、化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）中に移動する研磨パッドの表面までの距離を測定す
る。研磨パッドが摩耗して薄くなってくるに従って、研
磨パッドまでの測定距離は長くなる。従って、測定され
た距離から、システムコントローラは、研磨パッドが不
均一に摩耗して或いは薄くなり過ぎて、交換が必要とな
るタイミングを判定することができる。さらにＣＭＰ処
理中、コントローラは異なる点における摩耗の差を検出
し、コンディショナの圧力や休止時間のような動作パラ
メータの変更が必要な不均一な摩耗を特定することがで
きる。システムの動作パラメータを変更することによ
り、パッド寿命及び研磨性能を改善することができる。
触型の工程内組み込み型センサが、化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）中に移動する研磨パッドの表面までの距離を測定す
る。研磨パッドが摩耗して薄くなってくるに従って、研
磨パッドまでの測定距離は長くなる。従って、測定され
た距離から、システムコントローラは、研磨パッドが不
均一に摩耗して或いは薄くなり過ぎて、交換が必要とな
るタイミングを判定することができる。さらにＣＭＰ処
理中、コントローラは異なる点における摩耗の差を検出
し、コンディショナの圧力や休止時間のような動作パラ
メータの変更が必要な不均一な摩耗を特定することがで
きる。システムの動作パラメータを変更することによ
り、パッド寿命及び研磨性能を改善することができる。
【００１１】図１は本発明の実施例に基づいたＣＭＰ装
置１００の一部を示す。ＣＭＰ装置１００は、研磨パッ
ドを搬送するベルト１３０、研磨パッドに当接するよう
にウエハを位置させるウエハキャリアヘッド１６０、ウ
エハキャリアヘッド１６０の下でベルト１３０を支持す
る支持ベアリング１５０、ベルト１３０及び研磨パッド
を移動させるためのローラ１４０を備えるベルトドライ
ブシステム、並びに研磨パッドまでの距離を測定するた
めにセンサドライブシステム上に取着されるセンサ１１
０を備える。動作中、ウエハキャリアヘッド１６０上に
取着されたウエハの露出面を研磨パッドがこするよう
に、ベルトドライブシステムがベルト１３０を回転させ
る。支持体１５０及びウエハキャリアヘッド１６０は協
働して、ウエハの表面に平行、かつ一様に研磨パッドが
接触するように保持する。“WaferCarrier Head with A
ttack Angle Control for Chemical Mechanical Polish
ing”という名称の本出願と同時出願の米国特許出願に
はウエハキャリアヘッドが記載されており、本明細書と
一体に参照されたい。また“Chemical Mechanical Poli
shing System including a Hydrostatic Fluid Bearing
Support”なる名称の本出願と同時出願の米国特許出
願、並びに“Chemical Mechanical Polishing System i
ncluding a Sealed Fluid Chamber Support”なる名称
の本出願と同時出願の米国特許出願には、ＣＭＰ装置１
００のための適切な支持体が記載されており、本明細書
と一体に参照されたい。
置１００の一部を示す。ＣＭＰ装置１００は、研磨パッ
ドを搬送するベルト１３０、研磨パッドに当接するよう
にウエハを位置させるウエハキャリアヘッド１６０、ウ
エハキャリアヘッド１６０の下でベルト１３０を支持す
る支持ベアリング１５０、ベルト１３０及び研磨パッド
を移動させるためのローラ１４０を備えるベルトドライ
ブシステム、並びに研磨パッドまでの距離を測定するた
めにセンサドライブシステム上に取着されるセンサ１１
０を備える。動作中、ウエハキャリアヘッド１６０上に
取着されたウエハの露出面を研磨パッドがこするよう
に、ベルトドライブシステムがベルト１３０を回転させ
る。支持体１５０及びウエハキャリアヘッド１６０は協
働して、ウエハの表面に平行、かつ一様に研磨パッドが
接触するように保持する。“WaferCarrier Head with A
ttack Angle Control for Chemical Mechanical Polish
ing”という名称の本出願と同時出願の米国特許出願に
はウエハキャリアヘッドが記載されており、本明細書と
一体に参照されたい。また“Chemical Mechanical Poli
shing System including a Hydrostatic Fluid Bearing
Support”なる名称の本出願と同時出願の米国特許出
願、並びに“Chemical Mechanical Polishing System i
ncluding a Sealed Fluid Chamber Support”なる名称
の本出願と同時出願の米国特許出願には、ＣＭＰ装置１
００のための適切な支持体が記載されており、本明細書
と一体に参照されたい。
【００１２】研磨パッドの機械的作用並びに研磨パッド
で用いられるスラリーに含まれる作用剤或いは研磨剤の
化学的作用が結合して、ウエハから材料を取り除き、ウ
エハの表面を研磨、すなわち局所的に平坦化する。理想
的には、材料の除去は、ウエハの表面上の最も高い突出
部分が優先されるが、それがなければウエハの領域全体
に渡って均一に除去がなされる。研磨パッドの欠陥或い
は支持体１５０並びに又ヘッド１６０から加えられる圧
力が不均一であることにより、研磨パッドの特定の領域
がウエハからの材料の除去を、効率良く或いは悪く行う
ことになる。例えばキャリアヘッド１６０内のウエハに
対して、より低い圧力が加えられた研磨パッド内の点
は、より高い圧力を与えられた点に比べて材料の除去速
度が低下することが予想される。ＣＭＰ装置１００にお
いて、キャリアヘッドドライブシステム（図示せず）
は、ウエハキャリアヘッド１６０を回転させ、ベルト１
３０を横切ってウエハキャリアヘッド１６０を左右に移
動させる。これによって、研磨速度の相違の影響をより
広いウエハ領域に分散させることで、研磨パッドの領域
による研磨速度の違いの影響を低減させることができ
る。
で用いられるスラリーに含まれる作用剤或いは研磨剤の
化学的作用が結合して、ウエハから材料を取り除き、ウ
エハの表面を研磨、すなわち局所的に平坦化する。理想
的には、材料の除去は、ウエハの表面上の最も高い突出
部分が優先されるが、それがなければウエハの領域全体
に渡って均一に除去がなされる。研磨パッドの欠陥或い
は支持体１５０並びに又ヘッド１６０から加えられる圧
力が不均一であることにより、研磨パッドの特定の領域
がウエハからの材料の除去を、効率良く或いは悪く行う
ことになる。例えばキャリアヘッド１６０内のウエハに
対して、より低い圧力が加えられた研磨パッド内の点
は、より高い圧力を与えられた点に比べて材料の除去速
度が低下することが予想される。ＣＭＰ装置１００にお
いて、キャリアヘッドドライブシステム（図示せず）
は、ウエハキャリアヘッド１６０を回転させ、ベルト１
３０を横切ってウエハキャリアヘッド１６０を左右に移
動させる。これによって、研磨速度の相違の影響をより
広いウエハ領域に分散させることで、研磨パッドの領域
による研磨速度の違いの影響を低減させることができ
る。
【００１３】コントローラ１８０は、センサ１１０を移
動させるドライブシステム１２０を制御し、ＣＭＰ動作
中にセンサ１１０からの測定値を処理する。コントロー
ラ１８０は、例えば適切なソフトウェアを実行するコン
ピュータか、或いは専用処理回路である。本発明の典型
的な実施例では、コントローラ１８０はドライブシステ
ム１２０を制御するためのインタフェースカードと、セ
ンサ１１０からデータを捕捉するためのインタフェース
カードとを備えたパーソナルコンピュータである。コン
トローラ１８０は、研磨パッドが捕捉した測定値から、
研磨パッドの不均一性或いは過剰な摩耗を測定する。不
均一な摩耗が検出された場合には、コントローラ１８０
は、それを補償するためにＣＭＰ装置１００の動作パラ
メータを変更することができる。例えばウエハが、パッ
ド摩耗がより少ない領域に保持される時間が長くなるよ
うに、ウエハヘッド１６０の移動の範囲を変更すること
ができる。摩耗速度の遅いパッド部分は、パッドのその
部分の圧力が低過ぎるということを示しており、コント
ローラ１８０は支持体１５０或いはウエハヘッド１６０
の形状を調整し、選択された領域の圧力を高めることが
できる。“Polishing Tool Having a Sealed Fluid Cha
mber for Support of Polishing Pad”なる名称の米国
特許出願には、制御可能な圧力プロファイルを有する支
持体が記載されている。ベルト１３０の回転速度或いは
研磨時間も変更することができる。他の制御方法も可能
であり、それはＣＭＰ装置の仕様に依存する。測定値
が、補償を行うためには測定値が過剰に薄い或いは不均
一であることを示す場合には、アナライザ１８０が、研
磨パッドメンテナンスが必要であるということを合図す
る。
動させるドライブシステム１２０を制御し、ＣＭＰ動作
中にセンサ１１０からの測定値を処理する。コントロー
ラ１８０は、例えば適切なソフトウェアを実行するコン
ピュータか、或いは専用処理回路である。本発明の典型
的な実施例では、コントローラ１８０はドライブシステ
ム１２０を制御するためのインタフェースカードと、セ
ンサ１１０からデータを捕捉するためのインタフェース
カードとを備えたパーソナルコンピュータである。コン
トローラ１８０は、研磨パッドが捕捉した測定値から、
研磨パッドの不均一性或いは過剰な摩耗を測定する。不
均一な摩耗が検出された場合には、コントローラ１８０
は、それを補償するためにＣＭＰ装置１００の動作パラ
メータを変更することができる。例えばウエハが、パッ
ド摩耗がより少ない領域に保持される時間が長くなるよ
うに、ウエハヘッド１６０の移動の範囲を変更すること
ができる。摩耗速度の遅いパッド部分は、パッドのその
部分の圧力が低過ぎるということを示しており、コント
ローラ１８０は支持体１５０或いはウエハヘッド１６０
の形状を調整し、選択された領域の圧力を高めることが
できる。“Polishing Tool Having a Sealed Fluid Cha
mber for Support of Polishing Pad”なる名称の米国
特許出願には、制御可能な圧力プロファイルを有する支
持体が記載されている。ベルト１３０の回転速度或いは
研磨時間も変更することができる。他の制御方法も可能
であり、それはＣＭＰ装置の仕様に依存する。測定値
が、補償を行うためには測定値が過剰に薄い或いは不均
一であることを示す場合には、アナライザ１８０が、研
磨パッドメンテナンスが必要であるということを合図す
る。
【００１４】センサドライブシステム１２０は、センサ
１１０を、ベルト１３０及び研磨パッドが回転毎に確実
に配置される位置上を左右に移動させる。例えば、セン
サ１１０は、ベルト１３０がローラ１４０と直接接触し
て載置される位置の上側の位置に配置され、任意の瞬間
に、センサ１１０のターゲット領域内のベルト１３０部
分はローラ１４０に接触し、ベルト１３０と研磨パッド
とを合わせた厚さに等しい距離でセンサ１１０に向けて
延在するようにする。センサ１１０はその時点のターゲ
ット領域内の研磨パッド部分の表面までの距離を測定す
る。パッドが移動し研磨を行っている間、或いはパッド
が静止している研磨動作間の休止中に、測定値が取り出
される。研磨パッド厚或いは摩耗は、以下に記載される
ような測定値の比較から判定される。一般的に、研磨パ
ッドが摩耗し、その厚さが薄くなるに従って、センサ１
１０はより大きな平均距離を測定する。従って研磨パッ
ドは、平均距離の測定値から摩耗しているということを
特定することができる。
１１０を、ベルト１３０及び研磨パッドが回転毎に確実
に配置される位置上を左右に移動させる。例えば、セン
サ１１０は、ベルト１３０がローラ１４０と直接接触し
て載置される位置の上側の位置に配置され、任意の瞬間
に、センサ１１０のターゲット領域内のベルト１３０部
分はローラ１４０に接触し、ベルト１３０と研磨パッド
とを合わせた厚さに等しい距離でセンサ１１０に向けて
延在するようにする。センサ１１０はその時点のターゲ
ット領域内の研磨パッド部分の表面までの距離を測定す
る。パッドが移動し研磨を行っている間、或いはパッド
が静止している研磨動作間の休止中に、測定値が取り出
される。研磨パッド厚或いは摩耗は、以下に記載される
ような測定値の比較から判定される。一般的に、研磨パ
ッドが摩耗し、その厚さが薄くなるに従って、センサ１
１０はより大きな平均距離を測定する。従って研磨パッ
ドは、平均距離の測定値から摩耗しているということを
特定することができる。
【００１５】典型的な実施例では、ドライブシステム１
２０はベルト１３０の移動の方向に垂直なベルト１３０
の幅を横切ってセンサ１１０を移動させる。別法では、
センサ１１０は任意の所定の経路に従って移動すること
ができる。例えば、センサ１１０はベルトの移動方向と
ある角度をなして移動し、ベルト１３０に対してセンサ
１１０が移動することにより、センサ１１０がベルト１
３０の幅を横切り、移動方向に垂直な研磨パッド外形を
測定することができるようになる。一般に距離測定値
は、センサ１１０とベルト１３０の移動に依存する経路
１７０に沿って存在する研磨パッド部分に相当する。ベ
ルト１３０は、研磨パッドの特定の部分を測定すること
ができるようにするために、任意の位置で停止させるこ
とができる。別法では、センサ１１０の移動はベルト１
３０の回転と同期し、センサ１１０は周期的に同じ経路
を追跡し、研磨中に研磨パッドの同じ部分の測定を繰り
返すことができるようになる。例えば、もしセンサ１１
０の左右の動作周波数が、ベルト１３０の回転周波数の
整数倍であるなら、センサ１１０はベルト１３０の回転
中にベルト１３０に対する同じ経路１７０を追跡する。
センサ１１０の左右の動作周波数が、ベルト１３０の回
転周波数の半分或いは他の分数倍であるなら、経路１７
０を完全に追跡するには、ベルト１３０が２回転或いは
それ以上回転する必要がある。そのような場合には、ベ
ルト１３０のある回転中のベルト１３０上のある点にお
ける研磨パッド厚の測定値は、次の回転中の同じ点にお
ける測定値と比較されることができ、特定の点における
研磨パッドの摩耗が検出されるようになる。
２０はベルト１３０の移動の方向に垂直なベルト１３０
の幅を横切ってセンサ１１０を移動させる。別法では、
センサ１１０は任意の所定の経路に従って移動すること
ができる。例えば、センサ１１０はベルトの移動方向と
ある角度をなして移動し、ベルト１３０に対してセンサ
１１０が移動することにより、センサ１１０がベルト１
３０の幅を横切り、移動方向に垂直な研磨パッド外形を
測定することができるようになる。一般に距離測定値
は、センサ１１０とベルト１３０の移動に依存する経路
１７０に沿って存在する研磨パッド部分に相当する。ベ
ルト１３０は、研磨パッドの特定の部分を測定すること
ができるようにするために、任意の位置で停止させるこ
とができる。別法では、センサ１１０の移動はベルト１
３０の回転と同期し、センサ１１０は周期的に同じ経路
を追跡し、研磨中に研磨パッドの同じ部分の測定を繰り
返すことができるようになる。例えば、もしセンサ１１
０の左右の動作周波数が、ベルト１３０の回転周波数の
整数倍であるなら、センサ１１０はベルト１３０の回転
中にベルト１３０に対する同じ経路１７０を追跡する。
センサ１１０の左右の動作周波数が、ベルト１３０の回
転周波数の半分或いは他の分数倍であるなら、経路１７
０を完全に追跡するには、ベルト１３０が２回転或いは
それ以上回転する必要がある。そのような場合には、ベ
ルト１３０のある回転中のベルト１３０上のある点にお
ける研磨パッド厚の測定値は、次の回転中の同じ点にお
ける測定値と比較されることができ、特定の点における
研磨パッドの摩耗が検出されるようになる。
【００１６】図２は、ベルト１３０の異なる回転中に、
経路１７０に沿った点に対して測定された距離Ｄついて
の曲線２１０及び２２０を示す。曲線２１０及び２２０
は、経路１７０に対する開始点を示すタイミングマーク
で開始する時間表示Ｓに対してプロットされる。曲線２
１０及び２２０における距離測定値は、経路１７０に沿
った研磨パッド厚の変動、ローラ１４０に対する左右動
作中のセンサ１１０の高さの変動、或いは他のシステム
の不完全さのために一定にはならない。もし摩耗を異な
る回転時の曲線間の差から判定することができるなら、
センサ１１０が、センサ１１０の全移動範囲に渡ってロ
ーラ１４０から一様な距離に配置されるということは重
要ではない。曲線２２０は、曲線２１０に対応する回転
が生じた後の回転に相当し、曲線２２０と曲線２１０と
の間の差は、２つの回転の間に生じる研磨パッドの摩耗
の総量Δｔを示す。曲線２１０及び２２０において、Δ
ｔは時間表示Ｓの範囲に渡って概ね一定であり、経路１
７０に沿った研磨パッドの部分に対して少なくとも一様
に摩耗しているということを示す。もし研磨パッド摩耗
量が均一でなかったなら、曲線２１０と２２０との間の
差は、時間表示Ｓの範囲に渡って著しく変動するであろ
う。センサ１１０が経路１７０の開始点に戻るまでにベ
ルト１３０が何度も回転する必要があるようにセンサ１
１０の動作の周波数を選択すれば、測定される研磨パッ
ドの面積を広げることができ、小さな領域の不均一な摩
耗を検出することができるようになる。
経路１７０に沿った点に対して測定された距離Ｄついて
の曲線２１０及び２２０を示す。曲線２１０及び２２０
は、経路１７０に対する開始点を示すタイミングマーク
で開始する時間表示Ｓに対してプロットされる。曲線２
１０及び２２０における距離測定値は、経路１７０に沿
った研磨パッド厚の変動、ローラ１４０に対する左右動
作中のセンサ１１０の高さの変動、或いは他のシステム
の不完全さのために一定にはならない。もし摩耗を異な
る回転時の曲線間の差から判定することができるなら、
センサ１１０が、センサ１１０の全移動範囲に渡ってロ
ーラ１４０から一様な距離に配置されるということは重
要ではない。曲線２２０は、曲線２１０に対応する回転
が生じた後の回転に相当し、曲線２２０と曲線２１０と
の間の差は、２つの回転の間に生じる研磨パッドの摩耗
の総量Δｔを示す。曲線２１０及び２２０において、Δ
ｔは時間表示Ｓの範囲に渡って概ね一定であり、経路１
７０に沿った研磨パッドの部分に対して少なくとも一様
に摩耗しているということを示す。もし研磨パッド摩耗
量が均一でなかったなら、曲線２１０と２２０との間の
差は、時間表示Ｓの範囲に渡って著しく変動するであろ
う。センサ１１０が経路１７０の開始点に戻るまでにベ
ルト１３０が何度も回転する必要があるようにセンサ１
１０の動作の周波数を選択すれば、測定される研磨パッ
ドの面積を広げることができ、小さな領域の不均一な摩
耗を検出することができるようになる。
【００１７】パッドが摩耗したか否かを判定するため
に、全摩耗量か或いは実際のパッド厚のいずれかが判定
される。全摩耗量を判定するための１つの方法は、曲線
２３０のような測定距離の初期曲線を確定し、曲線２１
０或いは２２０のような続いて測定された曲線と比較す
るためにその初期曲線を記録保存することである。初期
曲線と次の曲線との間の差は、使用し始めてから次の測
定が行われるまでの累積されたパッドの摩耗を示す。も
し累積されたパッドの摩耗が閾値を超えているなら、パ
ッドは交換されるようになる。研磨パッド厚を完全に確
定するために、初期曲線２３０は、適所において研磨パ
ッドを用いずに確定される。基準線として曲線２３０を
用いるとき、曲線２１０及び２２０は、曲線２１０及び
２２０に対応する回転中の研磨パッドの厚さＴ１及びＴ
２を示す。研磨パッドが薄すぎる場合はパッドは交換さ
れる。
に、全摩耗量か或いは実際のパッド厚のいずれかが判定
される。全摩耗量を判定するための１つの方法は、曲線
２３０のような測定距離の初期曲線を確定し、曲線２１
０或いは２２０のような続いて測定された曲線と比較す
るためにその初期曲線を記録保存することである。初期
曲線と次の曲線との間の差は、使用し始めてから次の測
定が行われるまでの累積されたパッドの摩耗を示す。も
し累積されたパッドの摩耗が閾値を超えているなら、パ
ッドは交換されるようになる。研磨パッド厚を完全に確
定するために、初期曲線２３０は、適所において研磨パ
ッドを用いずに確定される。基準線として曲線２３０を
用いるとき、曲線２１０及び２２０は、曲線２１０及び
２２０に対応する回転中の研磨パッドの厚さＴ１及びＴ
２を示す。研磨パッドが薄すぎる場合はパッドは交換さ
れる。
【００１８】パッド厚を判定するための別の方法は、研
磨パッド内の凹部内の点と研磨パッドの平坦部分上の点
との差を測定することである。研磨パッド内の凹部は溝
状、孔状、又は研磨パッドを貫通する貫通孔を含む様々
な形態を取り得る。図３に示すのは、距離の測定値とパ
ッド３１０上の点との間の関係である。パッド３１０は
高い領域（ランド部３１２）を分割する凹部３１４を有
する。典型的なＣＭＰ装置用の未摩耗研磨パッドにおい
ては、ランド部３１２の上部から凹部３１４の底部まで
の距離が通常約０．０１５〜０．０２５インチ（０．３
８１〜０．６３５ｍｍ）である。ランド部が摩耗して約
０．００２０〜０．００１５インチ（０．０５０８〜
０．０３８１ｍｍ）になった時、或いは蓄積した摩耗に
よりパッドの表面を摩耗の研磨精度を得るためには均一
すぎる状態となった時にパッドは交換される。センサ１
１０は研磨パッドを幅方向に横切って移動している間に
出会った各凹部における約５〜１０個の点群についての
その点までの距離、及び研磨パッドの各ランド部上のよ
り多くの点群についてのその点までの距離を測定する。
コントローラは、センサ１１０からの測定値を処理する
時、距離の測定値の急な変化により、凹部からランド部
への、或いはランド部から凹部への移行を同定し得る。
例えば、図３に示すのは、凹部３１４に対応する一連の
測定値３２４からランド部３１２に対応する一連の測定
値３２２への移行における距離の測定値の急激な低下で
ある。測定値３２４は、凹部について平均化され得る。
このような平均値は、単なる測定値と比較して統計学的
により正確な凹部３１４までの距離の表示となる。更
に、平均値を用いることにより、後続のパッドの回転の
間に測定値の比較を行うべく測定値を格納する時必要な
メモリが小さくてすむ。特定の凹部における特定の点ま
での平均距離は、研磨プロセス全体に渡って一定である
べきである。溝におけるパッドの摩耗は少ないからであ
る。しかし、凹部における点までの距離は、材料が凹部
に蓄積する場合小さくなり得る。凹部の従来の測定方法
では、残留物が積層したか否かを同定できる。凹部まで
の初めの距離と凹部までの後の距離との差は、前記の積
層の量を示す。
磨パッド内の凹部内の点と研磨パッドの平坦部分上の点
との差を測定することである。研磨パッド内の凹部は溝
状、孔状、又は研磨パッドを貫通する貫通孔を含む様々
な形態を取り得る。図３に示すのは、距離の測定値とパ
ッド３１０上の点との間の関係である。パッド３１０は
高い領域（ランド部３１２）を分割する凹部３１４を有
する。典型的なＣＭＰ装置用の未摩耗研磨パッドにおい
ては、ランド部３１２の上部から凹部３１４の底部まで
の距離が通常約０．０１５〜０．０２５インチ（０．３
８１〜０．６３５ｍｍ）である。ランド部が摩耗して約
０．００２０〜０．００１５インチ（０．０５０８〜
０．０３８１ｍｍ）になった時、或いは蓄積した摩耗に
よりパッドの表面を摩耗の研磨精度を得るためには均一
すぎる状態となった時にパッドは交換される。センサ１
１０は研磨パッドを幅方向に横切って移動している間に
出会った各凹部における約５〜１０個の点群についての
その点までの距離、及び研磨パッドの各ランド部上のよ
り多くの点群についてのその点までの距離を測定する。
コントローラは、センサ１１０からの測定値を処理する
時、距離の測定値の急な変化により、凹部からランド部
への、或いはランド部から凹部への移行を同定し得る。
例えば、図３に示すのは、凹部３１４に対応する一連の
測定値３２４からランド部３１２に対応する一連の測定
値３２２への移行における距離の測定値の急激な低下で
ある。測定値３２４は、凹部について平均化され得る。
このような平均値は、単なる測定値と比較して統計学的
により正確な凹部３１４までの距離の表示となる。更
に、平均値を用いることにより、後続のパッドの回転の
間に測定値の比較を行うべく測定値を格納する時必要な
メモリが小さくてすむ。特定の凹部における特定の点ま
での平均距離は、研磨プロセス全体に渡って一定である
べきである。溝におけるパッドの摩耗は少ないからであ
る。しかし、凹部における点までの距離は、材料が凹部
に蓄積する場合小さくなり得る。凹部の従来の測定方法
では、残留物が積層したか否かを同定できる。凹部まで
の初めの距離と凹部までの後の距離との差は、前記の積
層の量を示す。
【００１９】ランド部３１２に対応する測定値３２２に
ついては、コントローラはランド部までの平均距離及び
平方二乗平均（ＲＭＳ）の変動を求める。ランド部まで
の平均距離と近傍の凹部についての平均距離との差は、
ランド部厚を表す。ＲＭＳ変動は、ランド部表面の不均
一性を定量する。研磨表面全体としての不均一性は、パ
ッドへの平均距離における変動及び各パッドについての
ＲＭＳ変動から求められる。各ランド部についてのＲＭ
Ｓ変動及び平均距離を記録保存することにより、このよ
うな値を後の測定値と比較するために格納する場合に必
要となるシステムのメモリが著しく小さくなる。
ついては、コントローラはランド部までの平均距離及び
平方二乗平均（ＲＭＳ）の変動を求める。ランド部まで
の平均距離と近傍の凹部についての平均距離との差は、
ランド部厚を表す。ＲＭＳ変動は、ランド部表面の不均
一性を定量する。研磨表面全体としての不均一性は、パ
ッドへの平均距離における変動及び各パッドについての
ＲＭＳ変動から求められる。各ランド部についてのＲＭ
Ｓ変動及び平均距離を記録保存することにより、このよ
うな値を後の測定値と比較するために格納する場合に必
要となるシステムのメモリが著しく小さくなる。
【００２０】センサ１１０は、ＣＭＰ装置１００におい
て必要となる作動条件及び精度に従って選択される。特
に、センサ１１０は研磨パッド上のスラリーにより著し
く精度を損なうことなく研磨パッドまでの正確な距離の
測定値を提供し、パッドから約１〜２インチ（２．５４
〜５．０８ｃｍ）離隔された非接触型センサであるのが
好ましい。約１２５０μｍの厚みの典型的な未摩耗パッ
ドの場合は、約１０μｍ又はそれ以上の感度が必要であ
り、約５０μｍの空間的解像度が、研磨パッドにおける
凹部内のいくつかの点を測定するために必要である。必
要となる応答速度はベルトの移動方向に対して垂直なセ
ンサの速度の成分によって決まる。通常応答速度は約１
ｋＨｚで充分である。以下の目的のためには光学的及び
非光学的センサを利用できる。光学的センサでは、セン
サに基づき干渉法は、通常不適切である。これはパッド
上のスラリーが距離の測定を妨害するからである。この
実施例では、センサ１１０は目標領域に光線をあて、反
射光を感知し、反射点までの距離を求めるために三角測
量法を用いる。この用途における適切な光学センサは、
Ａｒｏｍａｔ社で市販されているＬＭ１０マイクロレー
ザーセンサである。別の光学センサは、レンズ構造から
その点までの距離を判定する共焦点技術を用いているも
のである。可能な非光学センサは、表面が保持する熱線
又はレジスタからの熱伝達効果から表面までの距離を判
定する熱線センサを含む。
て必要となる作動条件及び精度に従って選択される。特
に、センサ１１０は研磨パッド上のスラリーにより著し
く精度を損なうことなく研磨パッドまでの正確な距離の
測定値を提供し、パッドから約１〜２インチ（２．５４
〜５．０８ｃｍ）離隔された非接触型センサであるのが
好ましい。約１２５０μｍの厚みの典型的な未摩耗パッ
ドの場合は、約１０μｍ又はそれ以上の感度が必要であ
り、約５０μｍの空間的解像度が、研磨パッドにおける
凹部内のいくつかの点を測定するために必要である。必
要となる応答速度はベルトの移動方向に対して垂直なセ
ンサの速度の成分によって決まる。通常応答速度は約１
ｋＨｚで充分である。以下の目的のためには光学的及び
非光学的センサを利用できる。光学的センサでは、セン
サに基づき干渉法は、通常不適切である。これはパッド
上のスラリーが距離の測定を妨害するからである。この
実施例では、センサ１１０は目標領域に光線をあて、反
射光を感知し、反射点までの距離を求めるために三角測
量法を用いる。この用途における適切な光学センサは、
Ａｒｏｍａｔ社で市販されているＬＭ１０マイクロレー
ザーセンサである。別の光学センサは、レンズ構造から
その点までの距離を判定する共焦点技術を用いているも
のである。可能な非光学センサは、表面が保持する熱線
又はレジスタからの熱伝達効果から表面までの距離を判
定する熱線センサを含む。
【００２１】図４に示すのは本発明の実施例によるＣＭ
Ｐシステムのためのデータ収集及び分析プロセス４００
である。研磨処理の開始時に、最初のステップ４１０
で、日付、時間、及びベルト及びパッドの識別のような
情報を記録して、ＣＭＰ動作を同定する。次いでプロセ
ス４００はステップ４２０、４３０、４４０、４５０、
４６０、４７０、及び４８０の各ステップを含むプロセ
シングループに入り、ここではＣＭＰ処理が終了するか
ステップ４８０でパッドがメンテナンスが必要であるこ
とが判定されるまで動作が反復される。プロセシングル
ープにおいて、ステップ４２０で、研磨パッドの断面に
おける点までの距離を測定する。この断面は、既に処理
される各点の数が最小化されるように比較的短いのが好
ましい。パッドにおける３つの溝を横切る経路は、プロ
セシングループの中の処理のために適切な断面である。
ステップ４３０においてベルトの特定された断面の位置
を同定し記録する。ベルトの周りの外周部の断面の位置
は、ベルト上のインデックス点に最後に出あってからの
時間、及び回転角から特定され得る。センサ１１０の位
置は、研磨パッドの動きの方向に対して垂直な断面の位
置を同定する。
Ｐシステムのためのデータ収集及び分析プロセス４００
である。研磨処理の開始時に、最初のステップ４１０
で、日付、時間、及びベルト及びパッドの識別のような
情報を記録して、ＣＭＰ動作を同定する。次いでプロセ
ス４００はステップ４２０、４３０、４４０、４５０、
４６０、４７０、及び４８０の各ステップを含むプロセ
シングループに入り、ここではＣＭＰ処理が終了するか
ステップ４８０でパッドがメンテナンスが必要であるこ
とが判定されるまで動作が反復される。プロセシングル
ープにおいて、ステップ４２０で、研磨パッドの断面に
おける点までの距離を測定する。この断面は、既に処理
される各点の数が最小化されるように比較的短いのが好
ましい。パッドにおける３つの溝を横切る経路は、プロ
セシングループの中の処理のために適切な断面である。
ステップ４３０においてベルトの特定された断面の位置
を同定し記録する。ベルトの周りの外周部の断面の位置
は、ベルト上のインデックス点に最後に出あってからの
時間、及び回転角から特定され得る。センサ１１０の位
置は、研磨パッドの動きの方向に対して垂直な断面の位
置を同定する。
【００２２】ステップ４４０、４５０、及び４６０で
は、測定値の分析を行う。ステップ４４０では、断面の
ランド部に対応する一連の測定値及び溝に対応する一連
の測定値を同定する。ステップ４５０では、各一連の同
定された測定値に対する平均距離及びＲＭＳ変動を求め
る。ステップ４６０では、平均距離及びＲＭＳ値を互い
に比較し、且つ研磨パッドの同じ断面について既に記録
保存された値との比較を行う。比較の例には、ランド部
に対する平均距離と近傍の溝との差を計算し、ランド部
におけるパッド厚みを求め、且つ研磨パッドの全体の領
域における厚みの変位を求める。ステップ４７０では求
められた平均値及びＲＭＳ変動を、断面についての識別
情報と共に記録保存する。研磨パッドが寿命に達してお
らず且つ異常な摩耗が生じていない場合には、これらの
処理群は研磨パッドの次の断面に対して反復される。パ
ッドが摩耗しているか或いは異常な摩耗が見られる場合
には、プロセス４００はステップ４８０からステップ４
９０に進み、研磨パッドの状態を表示する。これによっ
てＣＭＰ装置のユーザが研磨パッドのメンテナンスを開
始することができる。
は、測定値の分析を行う。ステップ４４０では、断面の
ランド部に対応する一連の測定値及び溝に対応する一連
の測定値を同定する。ステップ４５０では、各一連の同
定された測定値に対する平均距離及びＲＭＳ変動を求め
る。ステップ４６０では、平均距離及びＲＭＳ値を互い
に比較し、且つ研磨パッドの同じ断面について既に記録
保存された値との比較を行う。比較の例には、ランド部
に対する平均距離と近傍の溝との差を計算し、ランド部
におけるパッド厚みを求め、且つ研磨パッドの全体の領
域における厚みの変位を求める。ステップ４７０では求
められた平均値及びＲＭＳ変動を、断面についての識別
情報と共に記録保存する。研磨パッドが寿命に達してお
らず且つ異常な摩耗が生じていない場合には、これらの
処理群は研磨パッドの次の断面に対して反復される。パ
ッドが摩耗しているか或いは異常な摩耗が見られる場合
には、プロセス４００はステップ４８０からステップ４
９０に進み、研磨パッドの状態を表示する。これによっ
てＣＭＰ装置のユーザが研磨パッドのメンテナンスを開
始することができる。
【００２３】ランツーラン制御プロセス及び傾向分析
は、いくつかの異なる研磨処理について記録保存された
パッドの測定値を利用して、研磨の不均一性又は材料の
除去速度に影響を及ぼすパッドの状態を同定することが
できる。特に、ヘッド測定値の統計学的分析により、適
切に機能するＣＭＰシステムにおけるパッドのパラメー
タの上限及び下限が確立できる。これらの統計学的境界
を越えた場合には、研磨処理能力が最適なもの未満にな
っている可能性があるという警告がユーザに与えられ
る。これによってユーザは研磨パラメータを変えたり、
パッドを交換したりするといった修正のための行動をと
ることができる。逆に、研磨処理能力が快適なレベル未
満になっている場合には、パッド測定値と統計学的な境
界値との比較が、問題の原因となっていそうなパッドを
規定したり、或いはそれを除去することができる。
は、いくつかの異なる研磨処理について記録保存された
パッドの測定値を利用して、研磨の不均一性又は材料の
除去速度に影響を及ぼすパッドの状態を同定することが
できる。特に、ヘッド測定値の統計学的分析により、適
切に機能するＣＭＰシステムにおけるパッドのパラメー
タの上限及び下限が確立できる。これらの統計学的境界
を越えた場合には、研磨処理能力が最適なもの未満にな
っている可能性があるという警告がユーザに与えられ
る。これによってユーザは研磨パラメータを変えたり、
パッドを交換したりするといった修正のための行動をと
ることができる。逆に、研磨処理能力が快適なレベル未
満になっている場合には、パッド測定値と統計学的な境
界値との比較が、問題の原因となっていそうなパッドを
規定したり、或いはそれを除去することができる。
【００２４】本発明の特定の実施例について説明してき
たが、この説明は発明の用途の例を示すものに過ぎず、
限定を意図するものではない。特に、本発明の実施例を
ＣＭＰベルト式ポリッシャに適応した例について説明し
たが、純粋な機械的ポリッシャやターンテーブル式ポリ
ッシャのような他のポリッシャにおいて本発明を実施す
ることが可能である。このような実施例では、パッドを
研磨に使用中或いは停止中にポリッシャにおいて研磨パ
ッドの測定を行うことができる。ここに開示した実施例
の他の様々な用途や特徴の組み合わせは、請求項に記載
の本発明の範囲内に含まれる。
たが、この説明は発明の用途の例を示すものに過ぎず、
限定を意図するものではない。特に、本発明の実施例を
ＣＭＰベルト式ポリッシャに適応した例について説明し
たが、純粋な機械的ポリッシャやターンテーブル式ポリ
ッシャのような他のポリッシャにおいて本発明を実施す
ることが可能である。このような実施例では、パッドを
研磨に使用中或いは停止中にポリッシャにおいて研磨パ
ッドの測定を行うことができる。ここに開示した実施例
の他の様々な用途や特徴の組み合わせは、請求項に記載
の本発明の範囲内に含まれる。
【００２５】
【発明の効果】従って、本発明により、研磨パッドの摩
耗監視手段を組み込んだ研磨装置及びその研磨装置の操
作方法が提供され、研磨パッドのメンテナンスの適切な
スケジューリングが可能になる。
耗監視手段を組み込んだ研磨装置及びその研磨装置の操
作方法が提供され、研磨パッドのメンテナンスの適切な
スケジューリングが可能になる。
【図１】本発明の実施例による、研磨パッドの摩耗度を
測定するための工程内組み込み型センサを有する化学機
械研磨システムの一部を示す図。
測定するための工程内組み込み型センサを有する化学機
械研磨システムの一部を示す図。
【図２】図１のシステムにおけるセンサと移動式ベルト
上の経路に沿ったパッド表面との間の距離を表すグラ
フ。
上の経路に沿ったパッド表面との間の距離を表すグラ
フ。
【図３】本発明の実施例に従った研磨パッド凹部及びラ
ンド部の測定値を示す図。
ンド部の測定値を示す図。
【図４】本発明の実施例に従った研磨パッドの測定値に
対するデータ捕捉処理の流れ図。
対するデータ捕捉処理の流れ図。
１００ ＣＭＰ装置 １１０ センサ １２０ センサドライブシステム １３０ 移動式ベルト １４０ ローラ １５０ 支持ベアリング １６０ ウエハキャリアヘッド １７０ 測定経路 １８０ コントローラ ２１０、２２０ 測定曲線 ２３０ 初期曲線（基準線） ３１０ 研磨パッド ３１２ ランド部 ３１４ 凹部 ３２２，３２４ 測定値 ４００ データ収集及び分析プロセス
Claims (34)
- 【請求項１】 研磨装置であって、 研磨中に回転するように着脱自在に取着される研磨パッ
ドと、 研磨パッドが前記研磨装置に取着されている間に、ター
ゲット領域における研磨パッドの部分までの距離を測定
するために取着されているセンサと、 前記測定された距離から、操作が研磨装置上で実行され
るべきであるか否かを判定する、前記センサに接続され
たアナライザとを有することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項２】 前記センサが、研磨パッドが回転して
いる間に前記センサのターゲット領域に駆動する前記研
磨パッドの部分までの距離を測定するべく取り付けられ
ていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。 - 【請求項３】 前記センサが、前記研磨パッドが静止
している間に前記センサのターゲット領域における研磨
パッドの部分までの距離を測定するべく取り付けられて
いることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。 - 【請求項４】 研磨パッドが取り付けられるターンテ
ーブルを更に有することを特徴とする請求項１に記載の
研磨装置。 - 【請求項５】 研磨パッドが取着されるベルトと、 前記ベルト及び研磨パッドを回転させる駆動システムと
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の研磨装
置。 - 【請求項６】 前記駆動システムが、ベルトが取り付
けられるローラを有し、前記センサのターゲット領域
が、前記ローラに取り付けられるベルトの一部を含むこ
とを特徴とする請求項５に記載の研磨装置。 - 【請求項７】 前記センサが取り付けられる駆動シス
テムを更に有し、前記駆動システムが研磨パッドが回転
している間に前記センサを研磨パッドを横断するように
移動させることを特徴とする請求項１に記載の研磨装
置。 - 【請求項８】 前記駆動システムが前記研磨パッドの
移動方向に対して直角な直線に沿って前記センサを前後
に移動させ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】 前記センサが前記研磨パッドに接触す
ることなく距離を測定することを特徴とする請求項１に
記載の研磨装置。 - 【請求項１０】 前記センサが光学センサを含むこと
を特徴とする請求項９に記載の研磨装置。 - 【請求項１１】 前記光学センサが三角測量法により
距離を測定することを特徴とする請求項１０に記載の研
磨装置。 - 【請求項１２】 前記光学センサが共焦点技術を用い
て距離を測定することを特徴とする請求項１０に記載の
研磨装置。 - 【請求項１３】 前記研磨装置が、ウエハの機械的研
磨を実行することを特徴とする請求項１に記載の研磨装
置。 - 【請求項１４】 前記操作が前記研磨パッドの交換ま
たは修繕を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨
装置。 - 【請求項１５】 前記操作が前記測定された距離の分
析の結果に従った、前記研磨装置の動作パラメータの調
節を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。 - 【請求項１６】 前記アナライザが、前記測定された
距離の分析結果に従って、前記研磨装置の動作パラメー
タを調節することを特徴とする請求項１５に記載の研磨
装置。 - 【請求項１７】 研磨装置の操作方法であって、 前記研磨装置に取り付けられた移動する研磨パッドを用
いて物体を研磨する過程と、 前記パッドが前記研磨装置上に取り付けられている間に
前記研磨パッドを測定する過程と、 前記パッドが前記研磨装置に取り付けられている間に行
われる前記研磨パッドの測定から、前記研磨パッドがメ
ンテナンスを必要としているか否かを判定する過程とを
含むことを特徴とする研磨装置の操作方法。 - 【請求項１８】 前記研磨パッドを測定する過程が、
光学センサを用いて前記光学センサから前記研磨パッド
の表面までの距離を測定する過程を含むことを特徴とす
る請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記研磨パッドを測定する過程が、 前記研磨パッドの第１回転の間に前記研磨パッドの表面
上の点までの第１距離を測定する過程と、 前記研磨パッドの第２回転の間に前記研磨パッドの表面
上の回転までの第２距離を測定する過程とを含むことを
特徴とし、 前記研磨パッドがメンテナンスを必要としているか否か
を判定する前記過程が、 前記第１距離と前記第２距離との間の差を求めて、前記
第１回転と前記第２回転の間のパッドの摩耗量を求める
過程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記研磨パッドを測定する過程が、 前記研磨上の凹部における第１点までの第１距離を測定
する過程と、 前記研磨パッド上のランド部における第１点までの第２
距離を測定する過程と、 前記ランド部厚の測定において前記第１距離と前記第２
距離との差を利用する過程とを含むことを特徴とする請
求項１７に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記研磨パッドを測定する過程が、 前記研磨パッドの凹部及びランド部を含む断面における
一連の点までの距離を測定する過程と、 前記凹部における点群に対応する測定値を含む第１の測
定値セットと前記ランド部に対応する測定された距離を
含む第２測定値セットを同定する過程と、 前記第１セットにおける距離の平均値である第１平均距
離と、前記第２セットにおける距離の平均値である第２
平均距離とを求める過程と、 前記ランド部厚の測定において前記第１平均距離と前記
第２平均距離との差を用いる過程とを含むことを特徴と
する請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記第２セットにおける距離の変化
を求める過程と、 前記第２平均距離及び前記変差をメモリに格納する過程
と、 後続の前記研磨パッドの測定値とメモリに格納された平
均距離及び変差とを比較する過程とを含むことを特徴と
する請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記研磨パッドを測定する過程が、 研磨の間に前記研磨パッドの移動方向に対して直角な成
分を含む速度でセンサを移動させる過程と、 研磨パッド及び前記センサの移動中に研磨中の前記研磨
パッドを測定する過程とを含むことを特徴とする請求項
１７に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記センサを移動させることにより
前記研磨パッドの幅を横切ってセンサが前後に移動する
ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２５】 測定中に、前記研磨パッドが第１周
波数で回転し、前記センサが前記第１周波数の定数倍の
第２周波数で前後に移動することを特徴とする請求項２
４に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記研磨パッドを測定する過程が、
前記研磨パッド厚を測定する過程を含むことを特徴とす
る請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２７】 前記研磨パッドを測定する過程が、
前記研磨パッドの摩耗度を測定する過程を含むことを特
徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２８】 前記研磨パッドを測定する過程が、
前記研磨パッドの表面粗さを測定する過程を含むことを
特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記研磨パッドを測定する過程が、
前記研磨パッドの凹部における残留物の総量を測定する
過程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 【請求項３０】 研磨装置の操作方法であって、 移動する研磨パッドを用いてウエハを研磨する過程と、 前記研磨パッドが前記研磨装置内にある間に前記研磨パ
ッドを測定する過程と、 前記研磨パッドが前記研磨装置内にある時に測定された
前記研磨パッドの測定値を分析する過程と、 前記分析過程で生成された分析結果に基づいて前記研磨
装置の操作パラメータを調節する過程とを含むことを特
徴とする研磨装置の操作方法。 - 【請求項３１】 前記操作パラメータ調節過程が、前
記研磨パッドに対する前記ウエハの動きのパターンを変
化させる過程を含むことを特徴とする請求項３０に記載
の方法。 - 【請求項３２】 前記研磨パッドを測定する過程が、
光学センサを用いて、前記光学センサから前記研磨パッ
ドの表面までの距離を測定する過程を含むことを特徴と
する請求項３０に記載の方法。 - 【請求項３３】 前記測定が研磨と同時に行われるこ
とを特徴とする請求項３０に記載の方法。 - 【請求項３４】 前記測定、分析、及び調節が研磨と
同時に行われることを特徴とする請求項３０に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/964772 | 1997-11-05 | ||
| US08/964,772 US5934974A (en) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | In-situ monitoring of polishing pad wear |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11207572A true JPH11207572A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=25508975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31452898A Pending JPH11207572A (ja) | 1997-11-05 | 1998-11-05 | 研磨パッドの摩耗監視手段を組み込んだ研磨装置及びその操作方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5934974A (ja) |
| EP (1) | EP0914908A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11207572A (ja) |
| KR (1) | KR19990045021A (ja) |
| TW (1) | TW383251B (ja) |
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